JPS6364200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ金属形の強酸性カチオン交換
樹脂を充填している固定床を用いてマルトース、
オリゴ糖およびブドウ糖の混合液からマルトース
を高純度に、また高収率で分離することを目的と
する。 マルトースはＤ−グルコース２分子がα・１−
４結合した二糖類で、古くから麦芽水飴の主成分
として独特の風味を有し、広く食品に使用されて
きた。 ところが近年、マルトースはブドウ糖に較べ高
カロリーであるため、臨床用の医薬品として、そ
の需要は著しく増大した。 マルトースを工業的に製造する場合、一般に原
料として澱粉が用いられ、まず澱粉にα−アミラ
ーゼを作用させて澱粉を液化させ、次にβ−アミ
ラーゼとイソアミラーゼ、またはプルラナーゼを
作用させる酵素法が用いられる。しかしながら、
この製造法は作用機能の異なる３種類の酵素を使
用すること、およびマルトース含量の高いマルト
ース液を作るためには非常に長時間を必要とする
ことなどから、その製造条件は厳しくコントロー
ルして行なわなければならない。しかも、製造さ
れたマルトース液中には酵素２種類によつても異
なるが、マルトース以外にオリゴ糖やブドウ糖が
含まれる。さらにマルトース含量が82〜83％位ま
ではその製造は比較的容易であるが、88％以上と
なると非常にむずかしい。 一方、マルトースを医薬用に使用する場合は非
常に高純度のマルトースが要求されている。本発
明者らはかかる背景のもとに不純物を含むマルト
ース液から高純度のマルトースを分離すべくクロ
マト分離の手法を用い鋭意研究を進めた結果、ア
ルカリ金属形強酸性カチオン交換樹脂を用いる循
環方式によるクロマト分離により高純度のマルト
ースを分離できることを見出した。 すなわち本発明はアルカリ金属形の強酸性カチ
オン交換樹脂を充填した固定床にマルトースとオ
リゴ糖およびブドウ糖の混合原液を下降流あるい
は上昇流で通液してマルトースとその他の糖に分
離するにあたり、規定量の原液と規定量の水を原
液・水の順に通液し、その流出液を流出順に再び
充填層にすくなくとも２サイクル以上循環させる
ことにより充填層中に移動しながら形成するオリ
ゴ糖吸着帯とマルトース吸着帯およびブドウ糖吸
着帯の距離を増幅させる先行工程を行ない、当該
先行工程の循環後に流出口から希薄オリゴ糖液、
オリゴ糖液、オリゴ糖・マルトース混合液、マル
トース液、マルトース・ブドウ糖混合液、ブドウ
糖液、希薄ブドウ糖液の順にクロマト的濃度分布
を呈して流出させる流出液の内、規定量のオリゴ
糖液と規定量のマルトース液および規定量のブド
ウ糖液をスポツト的に系外に取だし、一方、他の
液は流出順に再び循環させるが、その時、規定量
の原液をオリゴ糖・マルトース混合液の流入後に
スポツト的に注入するとともに、また規定量の水
を循環液中の希薄ブドウ糖液の流入後にスポツト
的に注入し、かつ注入する原液と水の合計流量を
系外に取りだすオリゴ糖液とマルトース液および
ブドウ糖液の合計液量と等しくするようにして循
環をさせる。定常工程を行い、以後当該定常工程
を繰り返して行なうことにより、オリゴ糖液とマ
ルトース液およびブドウ糖液を順次取り出すこと
を特徴とするマルトースの分離方法に関するもの
である。 以下、本発明の実施態様の一例を図面を用いて
詳細に説明する。 第１図はマルトースの分離装置のフローを示す
説明図であり、アルカリ金属形の強酸性カチオン
交換樹脂１が充填されている吸着塔２の上端に流
入管３の一端を連通し、他端をポンプ４に連通す
る。 また吸着塔２の下端に流出管５の一端を連通し
他端を流出分岐管５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５
ｅ，５ｆ，５ｈにそれぞれ連通する。 端内部に堰２４をそれぞれ有するオリゴ糖薄物槽
６、オリゴ糖液槽７、オリゴ糖、マルトース混合
液槽８、マルトース液槽９、マルトース・ブドウ
糖混合液槽１０、ブドウ糖液槽１１、ブドウ糖薄
物槽１２を設置し、流出分岐管５ａからの流出液
はオリゴ糖薄物槽６に、流出分岐管５ｂからの流
出液はオリゴ糖液槽７に、流出分岐管５ｃからの
流出液はオリゴ糖・マルトース混合液槽８に、流
出分岐管５ｄからの流出液はマルトース液槽９
に、流出分岐管５ｅからの流出液はマルトース・
ブドウ糖混合液槽１０に、流出分岐管５ｆからの
流出液はブドウ糖液槽１１に、さらに流出分岐管
５ｈからの流出液はブドウ糖薄物槽１２にそれぞ
れ流入するように構成する。一方、オリゴ糖薄物
槽６の下部に吸入管１３ａの一端を、オリゴ糖液
槽７の下部に吸入管１３ｂの一端を、オリゴ糖・
マルトース混合液槽８の下部に吸入管１３ｃの一
端を、マルトース液槽９の下部に吸入管１３ｄの
一端を、マルトース・ブドウ糖混合液槽１０の下
部に吸入管１３ｅの一端を、ブドウ糖液槽１１の
下部に吸入管１３ｆの一端を、さらにブドウ糖薄
物槽１２の下部に吸入管１３ｈの一端をそれぞれ
連通し、すべての吸入管の他端を吸入母管１４に
接続し、吸入母管はポンプ４と連通する。さらに
原液槽１５と水槽１６を設置するとともに、原液
槽１５の下部に導入管１７ａの一端を、また水槽
１６の下部に導入管１７ｂの一端をそれぞれ連通
し、そして、これらの導入管の他端をそれぞれポ
ンプ１８，１９に接続する。また、ポンプ１８，
１９にそれぞれ吐出管２０ａ，２０ｂの一端を連
通し、他端を流入管３の途中に接続する。なお吸
入管１３ｂにオリゴ糖液取りだし管２１を分岐し
て付設し、吸入管１３ｄにマルトース液取りだし
管２２を分岐して付設するとともに吸入管１３ｆ
にブドウ糖液取りだし管２３を分岐して付設す
る。 このように構成されたマルトースの分離装置を
用いて原液からオリゴ糖液とマルトース液および
ブドウ糖液を分離するにあたり、本発明におい
て、まず規定量の原液と規定量の水を原液・水の
順に通液し、その流出液を流出してくる順に再び
充填層にすくなくとも２サイクル以上循環させる
先行工程を行う。 すなわち、強酸性カチオン交換樹脂１の充填層
上部に多少の水層が形成されている状態となつて
いる吸着塔２の上部から規定量の原液を原液槽１
５からポンプ１８を用いて流入させ、次いでこの
規定量の原液の流入が終了したら、ひきつづき規
定量の水を水槽１６からポンプ１９を用いて流入
させる。一方、原液と水の流入と同時に吸着塔２
の下部より流出液を流出させる。流出液は第２図
に示したようにオリゴ糖液槽Ｏとマルトース液部
Ｍおよびブドウ糖液部Ｇにある程度分離されて流
出されてくるが、この流出液をそれぞれ流出分岐
管５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｈを
用いて流出してくる液の順にオリゴ糖薄物槽６、
オリゴ糖液槽７、オリゴ糖・マルトース混合液槽
８、マルトース液槽９、マルトース・ブドウ糖混
合液槽１０、ブドウ糖液槽１１、ブドウ糖薄物槽
１２に受ける。このようにして各部分の液を各槽
に受けた後、次にこれらの各部分の液を流出させ
てきた順に再び吸着塔２に流入させて循環させ
る。 すなわち、ポンプ４を用いて最初にオリゴ糖薄
物槽６内の液を吸入管１３ａを介して吸着塔２の
上部から流入させ、ひきつづきオリゴ糖液槽７、
オリゴ糖・マルトース混合液槽８、マルトース液
槽９、マルトース・ブドウ糖混合液槽１０、ブド
ウ糖液槽１１、ブドウ糖薄物槽１２の各液を流出
順に吸入管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１
３ｆ，１３ｈとそれぞれ切りかえて次々に吸着塔
２の上部から流入させるとともに、流出液を流出
順に再び各槽に受入れる。以上のような循環をた
とえば３サイクル行なうと第２図に示した１サイ
クル目の流出液の濃度分布が第３図に示した３サ
イクル目の流出液の濃度分布図に見られるように
オリゴ糖液部Ｏとマルトース液部Ｍおよびブドウ
糖液部Ｇの濃度曲線がしだいに分かれてくる。こ
のことは充填層中に移動しながら形成されるオリ
ゴ糖吸着帯とマルトース吸着帯およびブドウ糖吸
着帯の距離を増幅させたことを示している。 本発明は以上のような流出液の循環による先行
工程を行うことによつてオリゴ糖吸着帯とマルト
ース吸着帯およびブドウ糖吸着帯の距離を増幅さ
せることができるので、以後に行なう定常工程に
おいて高純度のマルトースを分離することが可能
である。 たとえば循環後３サイクル目の流出液中からオ
リゴ糖液とマルトース液およびグルコース液を得
る場合、以下に説明する定常工程を行うことによ
り順次オリゴ糖液とマルトース液およびグルコー
ス液を取り出す。 ３サイクル目の各液の流出は第３図に示したよ
うになるが、最初に流出してくるオリゴ糖の薄物
液の部分アはオリゴ糖薄物槽６へ、次の比較的高
濃度のオリゴ糖液の部分イはオリゴ糖液槽７へ、
次のオリゴ糖・マルトース混合液の部分ウはオリ
ゴ糖・マルトース混合液槽８へ、次のマルトース
液の部分エはマルトース液槽９へ、次のマルトー
ス・ブドウ糖混合液の部分オはマルトース・ブド
ウ糖混合液槽１０へ、次のブドウ糖液の部分カは
ブドウ糖液槽１１へ、そして最終に流出されるブ
ドウ糖薄物の部分キはブドウ糖薄物槽１２にそれ
ぞれ分取されるので、オリゴ糖液取り出し管２１
を用いてオリゴ糖液槽７内のオリゴ糖液の部分イ
を系外に取り出し、また、マルトース液取りだし
管２２を用いてマルトース液槽９内の高純度のマ
ルトース液の部分エを系外に取りだし、また、ブ
ドウ糖液取りだし管２３を用いてブドウ糖液槽１
１内のブドウ糖液の部分カを系外に取り出す。一
方、その他の槽の各流出液は再びポンプ４を用い
て流出順に循環するが、その時、規定量の原液と
規定量の水を以下に説明する部分にスポツト的に
注入する。すなわち定常工程における循環はオリ
ゴ糖薄物槽６内の流出液、次にオリゴ糖・マルト
ース混合液槽８内の流出液の順にポンポ４を用い
て吸着塔２へ流入させ、次いで規定量の原液を原
液槽１５からポンプ１８を用いて流入させる。規
定量の原液の注入後にマルトース・ブドウ糖混合
液槽１０内の流出液、次にブドウ糖薄物槽１２内
の流出液の順に流入させ、次いで規定量の水を水
槽１６からポンプ１９を用いて注入する。一方、
吸着塔２から流出させる流出液は第３図に示した
ようにア，イ，ウ，エ，オ，カ，キの各部分にそ
れぞれ分割し、そしてこれらの各流出液を槽６，
７，８，９，１０，１１，１２の各槽に順に受け
入れる。以後オリゴ糖液、マルトース液、ブドウ
糖液の取り出し、原液、水の注入をそれぞれ同じ
ように繰り返す定常工程により順次、オリゴ糖
液、マルトース液、ブドウ糖液を取りだす。 本発明は以上説明したような先行工程をまず行
ない、以後定常工程を順次繰り返すことにより高
純度のマルトース液と比較的高純度のオリゴ糖液
およびブドウ糖液を比較的高収率下で順次取りだ
すことが可能である。 なお、この場合、先行工程の循環中にマルトー
ス、オリゴ糖、ブドウ糖の流出曲線を乱してはな
らないことが必要であり、また、定常工程におい
てたとえば第３図に形成されるようなマルトー
ス、オリゴ糖、ブドウ糖の濃度分布が以後順に再
現されることが必要である。 本発明においてはこれを以下に説明するような
三つの技術手段で達成する。 第一に先行工程、定常工程を通じて吸着塔２か
らの流出液を循環する場合、流出液が流出されて
くる順に当該流出液を吸着塔２に流入することで
ある。 循環するにつれて流出液を流出順に吸着塔２に
再流入するためには小さい槽をできるだけ多数設
けてこれらの多数の槽に流出液を順に受け入れ、
そして受け入れが終了したら、今度は受け入れた
順に各槽の流出液を吸着塔に流入させればよい
が、しかしこの方法ではあまりにも槽を多数必要
とし、かつ切り変えも頻繁に行なわなくてはなら
ないので工業装置としては不適当である。従つて
本発明においては第１図に示したように各槽６，
７，８，９，１０，１１，１２に堰２４を多数設
けることによつてこれを達成する。たとえばオリ
ゴ糖薄物槽６について説明すれば当該槽６内に交
互に他端を開口した堰２４を４枚間隔を置いて設
けるならば当該槽内は上から下へＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅの５室を区分することができ、かつ液は上
部から流入して、流入した順にＥ，Ｄ，Ｃ，Ｂ，
Ａの各室に滞留するので、当該槽の下部から液を
取りだせば流入した順に流出させることが可能と
なる。 従つて、この堰２４を４枚設けることにより一
つの槽で５槽分の分離能力を有することとなる。
第１図において槽は７個あるが、各槽に堰２４を
それぞれ４枚ずつ設けるとすれば実際は35槽に分
取したと同じ効果が得られる。 第二に定常工程における原液の注入は循環液中
のオリゴ糖・マルトース混合液の注入後にスポツ
ト的に行うことである。 第三に定常工程における原液の注入量と水の注
入量の合計を系外に取りだすマルトース液量とオ
リゴ糖液量およびブドウ糖液量の合計と合致させ
ることである。 以上説明した三つの技術手段を駆使してはじめ
てマルトース含量95％以上の高純度のマルトース
液を高収量の下で得ることが可能となる。 なお本発明の先行工程における循環について説
明すると、循環を続行していくに従い第２図、第
３図に示したごとく３種類の糖の濃度曲線は変化
し、ブドウ糖部Ｏとブドウ糖部Ｇとが離間してく
るが同時に流出液の各々３種類の糖の濃度も低下
してくる。従つてあまり多数サイクル循環すると
糖濃度が低下しすぎるので好ましくなく通常３な
いし５サイクルぐらいの循環回数とするのがよ
い。 次に本発明における先行工程時の原液と水の流
入量、および定常工程時における水バランスにつ
いて説明する。 まず、先行工程における原液の流入量は0.1〜
0.5／−樹脂（イオン交換樹脂）とするとよ
く、この範囲内で原液を多量に流入させればさせ
る程定常工程で得られるマルトースの濃度を高く
することができる。但し、0.5／−樹脂以上
流入すると分離効率が低下するので好ましくな
い。次に水の流入量は原液の流入量に大体比例さ
せて0.1〜0.7／−樹脂とするとよく、これ以
上流入するとマルトースが必要以上に希釈されて
しまうので好ましくない。定常工程時における水
バランスは第３図におけるオリゴ糖の薄物液の部
分アは0.03〜0.1／−樹脂、好ましくは0.05
／−樹脂前後としてオリゴ糖薄物槽６へ受
け、オリゴ糖液の部分イは0.1〜0.18／−樹
脂、好ましくは0.14／−樹脂前後としてオリ
ゴ糖液槽７へ受け、オリゴ糖・マルトース混合液
の部分ウは0.2〜0.4／−樹脂、好ましくは
0.29／−樹脂前後としてオリゴ糖・マルトー
ス混合液槽８へ受け、マルトース液の部分エは
0.08〜0.15／−樹脂、好ましくは0.12／
−樹脂前後としてマルトース液槽９へ受け、マル
トース・ブドウ糖混合液の部分オは0.05〜0.2
／−樹脂、好ましくは0.1／−樹脂前後
としてマルトース・ブドウ糖混合液槽１０へ受
け、ブドウ糖液の部分カは0.03〜0.08／−樹
脂、好ましくは0.05／−樹脂前後としてブド
ウ糖液槽１１へ受け、ブドウ糖の薄物液の部分キ
は0.05〜0.15／−樹脂、好ましくは0.1／
−樹脂前後としてブドウ糖の薄物液槽１２にそれ
ぞれ受けるとよい。また、注入する原液の量は
0.05〜0.2／−樹脂、好ましくは0.1／−
樹脂前後として注入する。水の量は0.15〜0.3
／−樹脂、好ましくは0.2／−樹脂前後
とするとよい。 本発明に使用する強酸性カチオン交換樹脂とし
ては多孔性のものがよいが、その粒径は細かい
程、分離性の点で好ましい。しかしあまり細かい
と工業装置の場合、圧力損失が大となり通液不能
や片流れを起こす原因となるので、通常は40〜
200メツシユ（湿潤状態）のものを使用する。本
発明においてはこの強酸性カチオン交換樹脂はア
ルカリ金属を吸着させた形で使用し、通常は塩化
ナトリウムで再生してナトリウム形で用いる。 また、原液は通常マルトース含量が80％前後
で、糖液濃度が35〜60％のものを使用する。 通液温度は通液時の圧力損失および微生物汚染
の防止の観点から60〜80℃が好ましい。 以下に本発明の実施例を説明する。 実施例 強酸性カチオン交換樹脂XT−1022（東京有機
化学工業（株）製）の粒径40〜70メツシユのもの
を径23mm、高さ6000mmのカラムに2400mlを充填
し、1N−塩化ナトリウム溶液３／−樹脂を
通薬して完全にナトリウム形に再生した。 次に、この樹脂に原液濃度40％、マルトース含
有比率88.3％、オリゴ糖含有比率7.9％、ブドウ
糖含有比率3.7％の糖液720mlを温度60℃、通液
SV0.2で下降流で通液し、さらに水960mlを通水
した。 次に検出してくる流出液を0.02／−樹脂の
フラクシヨンに分けて採取し、採取した順に順次
塔上部より通液し、３サイクル繰り返した。３サ
イクル目の流出液中のマルトースとオリゴ糖およ
びグルコースの分離状態を第４図に示した。すな
わを、各フラクシヨンは希薄オリゴ糖液、オリゴ
糖液、オリゴ糖・マルトース混合液、マルトース
液、マルトース・ブドウ糖混合液、ブドウ糖液、
希薄ブドウ糖液に分けた。 次に、第４図のフラクシヨン番号No.25〜31の７
フラクシヨンのオリゴ糖液336ml（オリゴ糖10.4
ｇ、マルトース3.4ｇ）とフラクシヨン番号No.46
〜51の６フラクシヨンのマルトース液288ml（マ
ルトース108.6ｇ、オリゴ糖2.8ｇ、ブドウ糖1.1
ｇ）とフラクシヨンNo.57〜60の４フラクシヨンの
ブドウ糖液120ml（マルトース2.0ｇ、ブドウ糖
2.2ｇ）を系外に取り出し、その代りに原液240ml
（マルトース116.7ｇ、オリゴ糖10.4ｇ、ブドウ糖
4.8ｇ）と水504mlを注入し、再び循環を続行し
た。すなわち、注入は希薄オリゴ糖液、オリゴ
糖・マルトース混合液、原液、マルトース・ブド
ウ糖混合液、希薄ブドウ糖液、水の順序で行な
い、次のサイクルからは１サイクルごとに糖液を
抜き出し、注入を行うことによつて、マルトース
の分離を行つた。第１表に系外に取りだされたマ
ルトース液とオリゴ糖液およびブドウ糖液の平均
の糖組成を示した。 【表】

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施態様の一例を示す
ものであつて、第１図はマルトースの分離方法の
フローを示す説明図、第２図、第３図はいずれも
流出液のマルトースとオリゴ糖およびブドウ糖の
濃度分布を示すものであつて、縦軸は３種類の糖
の濃度を表わし、横軸は流出液量を表わし、第２
図は循環１サイクル目の、第３図は循環３サイク
ル目の濃度分布のグラフである。また、第４図は
実施例における循環３サイクル目の流出液のマル
トースとオリゴ糖およびブドウ糖の濃度分布を示
したグラフであり縦軸は各々の糖の濃度を表わ
し、横軸は各フラクシヨンNo.を表わしたものであ
る。 １……強酸性カチオン交換樹脂、２……吸着
塔、３……流入管、４……ポンプ、５……流出
管、６……オリゴ糖薄物槽、７……オリゴ糖液
槽、８……オリゴ糖・マルトース混合液槽、９…
…マルトース液槽、１０……マルトース・ブドウ
糖混合液槽、１１……ブドウ糖液槽、１２……ブ
ドウ糖薄物液槽、１３……吸入管、１４……吸入
母管、１５……原液槽、１６……水槽、１７……
導入管、１８，１９……ポンプ、２０……吐出
管、２１……オリゴ糖液取りだし管、２２……マ
ルトース液取りだし管、２４……堰。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルカリ金属形の強酸性カチオン交換樹脂を
   充填した固定床にマルトースとオリゴ糖およびブ
   ドウ糖の混合原液を下降流あるいは上昇流で通液
   してマルトースとその他の糖に分離するにあた
   り、規定量の原液と規定量の水を原液・水の順に
   通液し、その流出液を流出順に再び充填層にすく
   なくとも２サイクル以上循環させることにより充
   填層中に移動しながら形成するオリゴ糖吸着帯と
   マルトース吸着帯およびブドウ糖吸着帯の距離を
   増幅させる先行工程を行ない、当該先行工程の循
   環後に流出口から希薄オリゴ糖液、オリゴ糖液、
   オリゴ糖・マルトース混合液、マルトース液、マ
   ルトース・ブドウ糖混合液、ブドウ糖液、希薄ブ
   ドウ糖液の順にクロマト的濃度分布を呈して流出
   させる流出液の内、規定量のオリゴ糖液と規定量
   のマルトース液および規定量のブドウ糖液をスポ
   ツト的に系外に取だし、一方、他の液は流出順に
   再び循環させるが、その時、規定量の原液をオリ
   ゴ糖・マルトース混合液の流入後にスポツト的に
   注入するとともに、また規定量の水を循環液中の
   希薄ブドウ糖液の流入後にスポツト的に注入し、
   かつ注入する原液と水の合計液量を系外に取りだ
   すオリゴ糖液とマルトース液およびブドウ糖液の
   合計液量と等しくするようにして循環させる定常
   工程を行ない、以後当該定常工程を繰り返して行
   なうことにより、オリゴ糖液とマルトース液およ
   びブドウ糖液を順次取りだすことを特徴とするマ
   ルトースの分離法。