WO2021205867A1

WO2021205867A1 - 糖を回収する方法

Info

Publication number: WO2021205867A1
Application number: PCT/JP2021/012015
Authority: WO
Inventors: 種田　大介; 祥平沖野; 義基上野
Original assignee: JGC Corp
Current assignee: JGC Corp
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2022-10-08
Also published as: US12545967B2; EP4134455A1; JPWO2021205867A1; JP7677951B2; EP4134455A4; US20230160026A1

Abstract

発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、前記糖を回収する方法は、前記発酵阻害物質を含む糖液を、カラムに充填された塩基性陰イオン交換樹脂に接触させた後、溶離液として水を用いて、保持時間の差により前記発酵阻害物質と前記糖とを分離し、前記発酵阻害物質を含む画分と前記糖を含む画分と別に回収することを含み、前記塩基性陰イオン交換樹脂は、発酵阻害物質を含む溶液で予め処理されている、方法である。

Description

糖を回収する方法

　本発明は、糖を回収する方法に関する。具体的には、本発明は、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収する方法に関する。本願は、２０２０年４月８日に、日本に出願された特願２０２０－０６９８７６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、微生物を利用した、ブタンジオール等のアルコール、アミノ酸、乳酸等の物質生産技術が実用化されている。遺伝子解析技術や編集技術が著しく進歩し、これまで微生物に作らせることの出来なかった物質を、微生物の遺伝子を操作することにより作らせることが可能になってきている。

　一般に微生物は、糖質原料を資化して、エタノールやアミノ酸等を生産する。その際、糖質原料に不純物がある濃度以上含まれると、目的生産物の発酵収率が低下したり微生物の増殖が抑制されたりする。微生物に、このような影響を及ぼす物質は、発酵阻害物質と呼ばれ、その物質の種類や阻害を与える濃度は、微生物によって大きく異なる。特に、遺伝子を組換えた微生物は、組換える前の微生物と比較して、阻害物の影響を受けやすくなる傾向を示す。そのため、遺伝子組換え微生物を用いて、目的とする物質を作らせる場合、その微生物の培養や発酵に必要となる糖質原料は、その微生物の有する阻害物耐性に即した発酵阻害物質含有量である必要がある。

　微生物を用いた物質生産プロセスの研究開発やプロセスの実用化においては、これまでは発酵阻害物質含有量が少ない食料系の糖質原料が使用されている。具体的には、トウモロコシやイモ等の穀物から作られるグルコースが主に使われている。しかしながら、今後、微生物を利用した物質生産システムを広く普及させるには、食料との競合問題を避けるため、食料系の糖質原料に代わり、非食料系の糖質原料の利用が望まれている。この非食料系糖質原料の代表例としては、製糖工場から発生する副産物である廃糖蜜（モラセス）や、非食料系バイオマス（木や草等）から作り出されるセルロース系の糖質が挙げられる。

　これら非食料系の糖質原料は、食料系の糖質原料と比較して、有機酸濃度が高く、また、着色成分を含んでいる。これら有機酸や着色成分は、ある濃度以上になると、微生物の培養や発酵を阻害することが分かっている。そこで、非食料系の糖質原料から、微生物の発酵阻害物質を除去し、微生物を利用した物質生産プロセスに適する糖質原料を調製する技術の開発が求められている。

　非食料系の糖質原料から微生物の発酵阻害物質を除去する技術としては、膜分離技術、吸着除去技術（例えば、特許文献１～３等参照）、沈降分離技術等がこれまで研究開発されている。

　しかしながら、特許文献１～３等に記載の、非食料系の糖質原料から微生物の発酵阻害物質を除去する技術は、コストや分離効率等の点から、改良の余地がある。

日本国特開２００９－９５２８２号公報日本国特開２０１１－７８３２７号公報日本国特開２０１４－８３００３号公報

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、安価かつ分離効率が良好な、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収する方法を提供する。

　すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
（１）　発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、前記糖を回収する方法であって、
　前記発酵阻害物質を含む糖液を、カラムに充填された塩基性陰イオン交換樹脂に接触させた後、溶離液として水を用いて、保持時間の差により前記発酵阻害物質と前記糖とを分離し、前記発酵阻害物質を含む画分と前記糖を含む画分と別に回収することを含み、
　前記塩基性陰イオン交換樹脂は、発酵阻害物質を含む溶液で予め処理されている、方法。
（２）　前記塩基性陰イオン交換樹脂は、強塩基性陰イオン交換樹脂である、前記（１）に記載の方法。
（３）　前記塩基性陰イオン交換樹脂の平均粒子径が１００μｍ以上６００μｍ以下である、前記（１）又は（２）に記載の方法。
（４）前記発酵阻害物質を含む溶液で予め処理する際に、前記塩基性陰イオン交換樹脂に、前記発酵阻害物質を含む糖液を接触させて、前記発酵阻害物質を前記塩基性陰イオン交換樹脂に吸着させて、前記発酵阻害物質と前記糖とを分離させることを更に含む、前記（１）～（３）のいずれか一つに記載の方法。
（５）　前記回収において、前記発酵阻害物質を含む画分の後に、前記糖を含む画分が回収される、前記（１）～（４）のいずれか一つに記載の方法。
（６）　前記発酵阻害物質を含む糖液にスクロースが含まれる場合に、前記回収の前に、
　前記スクロースをグルコース及びフルクトースに分解する分解工程を更に含む、前記（１）～（５）のいずれか一つに記載の方法。
（７）　前記回収を、２５℃以上の温度下で実施する、前記（１）～（６）のいずれか一つに記載の方法。
（８）　前記糖が単糖である、前記（１）～（７）のいずれか一つに記載の方法。
（９）　前記発酵阻害物質が有機酸及び着色成分からなる群より選ばれる少なくとも１種である、前記（１）～（８）のいずれか一つに記載の方法。

　上記態様の方法によれば、安価かつ分離効率が良好な、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収する方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る装置を示す概略構成図である。本発明の他の実施形態に係る装置を示す概略構成図である。実施例１におけるクロマトグラムである。実施例２におけるクロマトグラム（色度データ有）である。比較例１におけるクロマトグラムである。実施例３におけるクロマトグラムである。実施例４におけるクロマトグラムである。実施例５におけるクロマトグラムである。実施例６における陰イオン交換樹脂の平均粒子径と分離度との関係を示すグラフである。実施例７におけるクロマトグラム（常温）である。実施例７におけるクロマトグラム（４０℃）である。実施例７におけるクロマトグラム（５０℃）である。実施例７におけるクロマトグラム（６０℃）である。

＜発酵阻害物質を含む糖液＞
　本明細書における「発酵阻害物質を含む糖液」とは、バイオマス原料から得られる糖液である。バイオマスは、廃棄物系バイオマス、資源作物、未利用バイオマスの３種類に大別される。廃棄物系バイオマスとしては、例えば、廃糖蜜（モラセス）、古紙、廃木材、廃建材、残飯等が挙げられる。廃糖蜜（モラセス）とは、さとうきび又はてんさいを原料とした製糖時に副生する、黒褐色の液体である。資源作物としては、例えば、さとうきび、てんさい、ばれいしょ、かんしょ、トウモロコシ等が挙げられる。未利用バイオマスとしては、例えば、サトウキビバガス、稲わら、麦わら、もみ殻、トウモロコシ残渣（コーンストーバー、コーンコブ、コーンハル）等が挙げられる。以下、未利用バイオマスを、セルロース系バイオマスと称する場合がある。これらバイオマスを１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
　また、発酵阻害物質を含む糖液としては、上述したバイオマス原料から得られる糖液と同じ組成となるように、糖（以下、糖質成分ともいう）と発酵阻害物質とを混合してなる、人工的に合成された糖液であってもよい。
　中でも、本実施形態の方法の適用対象となる発酵阻害物質を含む糖液としては、モラセス又はセルロース系バイオマスから得られる糖液が好ましく、モラセスがより好ましい。

　発酵阻害物質を含む糖液がモラセスの場合に、モラセス中の主な糖としては、スクロース、グルコース、フルクトースが挙げられる。
　発酵阻害物質を含む糖液がセルロース系バイオマスから得られる糖液の場合に、当該糖液の主な糖質成分としては、グルコース、キシロース、マンノース等が挙げられる。
　本実施形態の方法で回収される糖（糖質成分）としては、二糖類又は単糖が好ましく、単糖がより好ましく、グルコース及びフルクトースからなる群より選ばれる少なくとも１種の単糖がさらに好ましい。

　セルロース系バイオマスから糖液を得る方法としては、例えば、セルロース系バイオマス原料に、必要に応じて、粉砕、蒸煮、酸又はアルカリによる処理等の前処理を行なった後、酵素（セルラーゼ等）を用いて糖化し、糖液を得る方法等、既知の技術を適宜選択して行うことができる。

　発酵阻害物質とは、糖液を原料とした微生物による物質生産システムにおいて、微生物の培養や発酵を阻害する物質を意味する。具体的には、有機酸、着色成分、糖化の副産物、塩類が挙げられる。有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、乳酸等が挙げられる。着色成分としては、メラノイジン、ポリフェノール、カラメル等が挙げられる。糖化の副産物とは、上述したバイオマス原料を糖化して糖液を製造する際に副生する物質である。具体的には、フルフラール、５－ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）等のフラン類等が挙げられる。中でも、本実施形態の方法は、糖液からの有機酸及び着色成分の分離に好適である。

≪糖液の回収方法≫
＜第一実施形態＞
　本発明の一実施形態に係る方法（以下、「本実施形態の方法」と称する）は、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、前記糖を回収する方法である。本実施形態の方法は、発酵阻害物質を含む画分と糖を含む画分と別に回収すること（以下、「回収工程」という）を含む。
　回収工程では、発酵阻害物質を含む糖液を、カラムに充填された塩基性陰イオン交換樹脂に接触させた後、溶離液として水を用いて、保持時間の差により発酵阻害物質と糖とを分離し、発酵阻害物質を含む画分と糖を含む画分と別に回収する。
　前記塩基性陰イオン交換樹脂は、発酵阻害物質を含む溶液で予め処理されている。

　本実施形態の方法によれば、後述する実施例に示すように、良好な分離効率で、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収することができる。また、本実施形態の方法は、イオン交換樹脂の再生を行う必要がないことから、連続的な分離が可能である。

　次いで、本実施形態の方法を構成する各工程について、以下に詳細を説明する。

［回収工程］
　回収工程では、まず、発酵阻害物質を含む糖液を、カラムに充填された塩基性陰イオン交換樹脂に接触させる。次いで、溶離液として水を用いて、保持時間の差により発酵阻害物質と糖とを分離し、発酵阻害物質を含む画分と糖を含む画分と別に回収する。

　通常、イオン交換クロマトグラフィーでは、試料をイオン交換樹脂に接触させる際に、試料中の不純物に対して、目的成分の分解能が最大となるように、ｐＨを調整する。具体的には、目的成分のイオン交換樹脂への吸着量を最大にし、不純物の吸着量を最小限に抑えるｐＨに調整して、目的成分をイオン交換樹脂に吸着させ、不純物を全て通過させた後、塩濃度（イオン強度）が高められた溶離液を用いて目的成分を溶出することで、試料中の目的成分と不純物との分離を達成する。或いは、目的成分の吸着量を最小限又はゼロに抑え、不純物の吸着量を最大にするｐＨに調整し、不純物をイオン交換樹脂に吸着させて、目的成分を全て通過させることで、試料中の目的成分と不純物との分離を達成する。

　しかしながら、本実施形態の方法では、吸着現象を利用するというイオン交換樹脂の本来の用途で使用せず、また、ｐＨの調整を行わずに、糖液中の発酵阻害物質及び糖質成分（特にグルコース及びフルクトース）それぞれのイオン交換樹脂に対する化学的親和性の違い（強弱の差）によって、発酵阻害物質と糖とを分離している。具体的には、まず、発酵阻害物質を含む糖液をイオン交換樹脂が充填されたカラム内に注入する。カラムに注入された直後には、発酵阻害物質と糖質成分は分離されていない。次いで、溶離液として水をカラムに注入して、発酵阻害物質を含む糖液をカラム出口へと押し流す。水は、上述した通常のイオン交換クロマトグラフィーで用いられる溶離液と比較してイオン強度が弱いため、糖液中の各成分のイオン交換樹脂に対する化学的親和性の強弱の差が保たれる。そのため、イオン交換樹脂に対する化学的親和性の弱い成分はカラムの流速と同程度の速度で押し流され、イオン交換樹脂に対する化学的親和性が強い成分はカラムからゆっくりと押し流される。これにより、発酵阻害物質と糖質成分を含有する糖液とのカラム内における保持時間の差が生まれて、発酵阻害物質と糖質成分とを分離することができる。後述する実施例に示すように、発酵阻害物質を含む画分の後に、糖を含む画分が回収されてもよく、或いは、発酵阻害物質を含む画分の前に、糖を含む画分が回収されてもよい。

　塩基性陰イオン交換樹脂は、発酵阻害物質を含む溶液で予め処理されている。すなわち、発酵阻害物質を含む糖液中の陰イオン成分で破過されている。発酵阻害物質を含む溶液で予め処理された塩基性陰イオン交換樹脂を用いることで、糖液中の成分がイオン交換樹脂に対して吸着することはなく、糖液中の発酵阻害物質及び糖質成分それぞれのイオン交換樹脂に対する化学的親和性の違い（強弱の差）によって発酵阻害物質と糖質成分とを分離することができる。ここでいう「破過」とは、任意のイオン成分によってイオン交換樹脂のイオン交換基に対する吸着が飽和した状態（イオン交換基が任意のイオン成分によって全て置換されている状態）を意味し、このとき、カラムに供給される溶液中の任意のイオン成分濃度と、カラム出口から溶出される溶液中の任意のイオン成分濃度が同一程度となる。本実施形態の方法においては、例えば、カラムに供給される発酵阻害物質を含む溶液中の特定の発酵阻害物質の濃度に対する、カラム出口から溶出される溶液中の当該特定の発酵阻害物質の濃度の比（百分率）が７５％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが特に好ましく、１００％であることが最も好ましい。
　また、塩基性陰イオン交換樹脂を処理する発酵阻害物質を含む溶液としては、上記＜発酵阻害物質を含む糖液＞において例示したものや、或いは、当該例示された発酵阻害物質を含む糖液中に含まれる、発酵阻害物質や無機塩類を水等の溶媒に添加し混合してなる、人工的に合成された溶液を用いることができる。
　また、発酵阻害物質を含む溶液が、発酵阻害物質を含む糖液である場合に、塩基性陰イオン交換樹脂を予め処理する発酵阻害物質を含む糖液と、回収工程においてクロマト分離に供される発酵阻害物質を含む糖液とは、同一であってもよく、異なってもよい。

　また、塩基性陰イオン交換樹脂の発酵阻害物質を含む溶液による処理方法（以下、「破過方法」又は「破過工程」ともいう）としては、例えば、以下のような手順で実施することができる。まず、カラム内に塩基性陰イオン交換樹脂を充填し、カラム入口から発酵阻害物質を含む溶液を送液する。次いで、上述したように、カラム内の塩基性陰イオン交換樹脂が破過した状態となったことを確認した後、洗浄液として水をカラム入口から送液し、カラム内に残存する発酵阻害物質を含む溶液を洗い流す。水による洗浄を終了するタイミングは、カラム出口から排出される溶液中の発酵阻害物質の濃度を確認することで行うことができる。具体的には、カラム出口から排出される溶液中の発酵阻害物質の濃度が、例えば１ｗ／ｖ％以下、好ましくは０．１ｗ／ｖ％以下、より好ましくは０ｗ／ｖ％であることを確認することで、水による洗浄を終了することができる。これにより、発酵阻害物質を含む溶液で予め処理された塩基性陰イオン交換樹脂が充填されたカラムを得ることができる。

　また、塩基性陰イオン交換樹脂が新品である場合に、前記回収工程の前に、新品の塩基性陰イオン交換樹脂に、発酵阻害物質を含む糖液を接触させて、前記発酵阻害物質を前記塩基性陰イオン交換樹脂に吸着させて、前記発酵阻害物質と前記糖とを分離させること（以下、「吸着分離工程」という）を更に含むことが好ましい。なお、ここでいう「新品の塩基性陰イオン交換樹脂」とは、未使用の状態の塩基性陰イオン交換樹脂であって、陰イオン交換基が他の陰イオンに置換されていない状態のものを意味する。
　吸着分離工程を回収工程の前に実施することで、塩基性陰イオン交換樹脂の発酵阻害物質を含む糖液による処理と、発酵阻害物質と糖との分離を同時に行うことができる。すなわち、吸着分離工程は、上記破過工程にもあたる。
　吸着分離工程において、使用する発酵阻害物質を含む糖液は、回収工程においてクロマト分離に供される発酵阻害物質を含む糖液と、同一であってもよく、異なってもよいが、同一であることが好ましい。これら糖液が同一であることで、吸着分離工程と、回収工程とを連続的に実施することができる。吸着分離工程と、回収工程とを連続的に実施する方法としては、例えば、以下のような手順で実施することができる。まず、カラム内に新品の塩基性陰イオン交換樹脂を充填し、カラム入口から発酵阻害物質を含む糖液を送液する。これにより、発酵阻害物質を新品の塩基性陰イオン交換樹脂に吸着させ、一方で、糖は塩基性陰イオン交換樹脂に吸着しないことから、分離されて、回収される。次いで、上述したように、カラム内の塩基性陰イオン交換樹脂が破過した状態となったことを確認する。これにより、吸着分離による発酵阻害物質と糖との分離（吸着分離工程）が完了し、続いて、上述したように、破過状態の塩基性陰イオン交換樹脂に対する化学的親和性の違い（強弱の差）による分離（回収工程）に移行する。作業としては、上述したように、溶離液として水をカラムに注入して、発酵阻害物質を含む糖液をカラム出口へと押し流すことで、破過状態の塩基性陰イオン交換樹脂に対する化学的親和性の違い（強弱の差）によって、発酵阻害物質と、糖とが分離される。

　また、塩基性陰イオン交換樹脂は、弱塩基性陰イオン交換樹脂であってもよく、強塩基性陰イオン交換樹脂であってもよいが、中でも、強塩基性陰イオン交換樹脂が好ましい。弱塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えば、イオン交換体としてジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）基を有する樹脂等が挙げられる。強塩基性陰イオン交換樹脂としては、例えば、イオン交換体として４級アンモニウム基を有する樹脂等が挙げられる。

　塩基性陰イオン交換樹脂は、Ｃｌ^－型であってもよく、ＯＨ^－型であってもよいが、Ｃｌ^－型であることが好ましい。

　イオン交換樹脂を構成する樹脂は、（メタ）アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、フェノール系ポリマー、シリカゲル等からなる。また、樹脂は、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等の芳香族架橋性モノマー、又は、イソプレン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、Ｎ，Ｎ’－メチレンビス－アクリルアミド等の脂肪族架橋性モノマーによって、架橋されてもよい。これら樹脂を１種類単独で含んでもよく、２種以上組み合わせて含んでもよい。

　イオン交換樹脂の平均粒子径は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、１００μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、１２５μｍ以上５７５μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以上５００μｍ以下であることがさらに好ましく、２００μｍ以上４００μｍ以下であることが特に好ましく、２５０μｍ以上３５０μｍ以下であることが最も好ましい。
　イオン交換樹脂の平均粒子径が上記上限値以下であることで、発酵阻害物質と糖との分離度がより向上する。一方で、イオン交換樹脂の平均粒子径は１０μｍより小さいものであっても高い分離度を達成できるが、イオン交換樹脂の平均粒子径が上記下限値以上であることで、イオン交換樹脂のコストをより抑えることができる。
　イオン交換樹脂の平均粒子径は、例えば、ＡＳＴＭ　Ｄ２１８７－１７に規定される“ＰＡＲＴＩＣＬＥ　ＳＩＺＥ　ＤＥＳＴＲＩＢＵＳＩＯＮ”に基づいて測定及び算出することができる。

　溶離液として用いられる水としては、純水、超純水等が挙げられる。

　回収工程において、発酵阻害物質を含む糖液とイオン交換樹脂との接触や、発酵阻害物質と糖との分離及び回収は、通常、室温以上、具体的には、２０℃以上の温度下で実施することができ、２５℃以上の温度下で実施されることが好ましく、４０℃以上の温度下で実施されることがより好ましく、５０℃以上の温度下で実施されることがさらに好ましく、６０℃以上の温度下で実施されることが特に好ましい。回収工程を上記下限値以上の温度下で実施することで、後述する実施例において示されているように、発酵阻害物質と糖との分離効率をより向上させることができ、より高濃度の糖を回収することができる。
　一方、温度の上限値は、イオン交換樹脂の耐熱温度以下とすることができ、例えば、１００℃とすることができ、９０℃とすることができ、８０℃とすることができる。また、イオン交換樹脂の耐熱温度が１００℃超の場合は、温度の上限値は、イオン交換樹脂の耐熱温度以下であれば、１００℃超であってもよい。
　回収工程における温度の制御方法としては、例えば、使用する発酵阻害物質を含む糖液を所定の温度範囲内となるように予め加熱する方法や、カラムオーブン等を使用してカラム内が所定の温度範囲となるように制御する方法等が挙げられる。

　回収工程において、その他、イオン交換クロマトグラフィーの条件は、公知の方法に従って当業者が適宜決定できる。

＜第二実施形態＞
　本実施形態の方法は、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、前記糖を回収する方法である。本実施形態の方法は、除去工程と、回収工程と、をこの順に含む。
　除去工程では、発酵阻害物質を含む糖液からアルカリ土類金属イオンを除去する。
　回収工程では、前記除去工程後の発酵阻害物質を含む糖液を、カラムに充填された１価のカチオン型酸性陽イオン交換樹脂に接触させた後、溶離液として水を用いて、保持時間の差により発酵阻害物質と糖とを分離し、発酵阻害物質を含む画分と糖を含む画分と別に回収する。

　本発明の第二実施形態に係る方法は、上記第一実施形態に係る方法と、除去工程を更に含む点と、回収工程においてイオン交換樹脂として１価のカチオン型酸性陽イオン交換樹脂を用いる点が相違し、その他については上記第一実施形態に係る方法と同様である。

　本発明の第二実施形態に係る方法によれば、後述する実施例に示すように、良好な分離効率で、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収することができる。また、本発明の第二実施形態に係る方法は、イオン交換樹脂の再生を行う必要がないことから、連続的な分離が可能である。

　次いで、本発明の第二実施形態に係る方法を構成する各工程について、以下に詳細を説明する。なお、上記第一実施形態に係る方法と重複する部分についての説明は省略する。

［除去工程］
　発酵阻害物質を含む糖液には、一般的にアルカリ土類金属塩類が含まれる。そのため、除去工程では、発酵阻害物質を含む糖液からアルカリ土類金属イオンを除去する。これは、１価のカチオン型酸性陽イオン交換樹脂を用いて回収工程を行う際に、２価のカチオンの方が１価のカチオンよりもイオン交換体に対する吸着力が強いことから、経時的にイオン交換体に結合するカチオンが１価のカチオンから２価のカチオンであるアルカリ土類金属イオンに置換される。これにより、糖液中の発酵阻害物質及び糖質成分それぞれのイオン交換樹脂に対する化学的親和性が変化し、発酵阻害物質と糖質成分との分離能が低下する虞がある。よって、予め発酵阻害物質を含む糖液からアルカリ土類金属イオンを除去することで、発酵阻害物質と糖質成分との分離能を高く保つことができる。
　なお、ここでいうアルカリ土類金属塩とは、構成イオンとしてアルカリ土類金属イオン（特に、Ｃａ^２＋）を含む塩である。アルカリ土類金属イオンとしては、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン等が挙げられる。アルカリ土類金属塩として具体的には、例えば、上記アルカリ土類金属イオンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩等が挙げられる。

　アルカリ土類金属イオンを除去する方法としては、例えば、炭酸ナトリウム等を添加し、アルカリ土類金属イオンの溶解度を下げて沈降除去する方法等が挙げられる。具体的には、発酵阻害物質を含む糖液に炭酸ナトリウムを添加して、カルシウムイオンを炭酸カルシウムの形態にして沈降除去する方法が挙げられる。この方法によれば、炭酸カルシウムの溶解度が小さいため、前記糖液内に塩化カルシウム等の形態で存在しているカルシウムを炭酸カルシウムの形態にすることで、カルシウム成分を析出させることができる。

［回収工程］
　回収工程で用いられる酸性陽イオン交換樹脂は、弱酸性陽イオン交換樹脂であってもよく、強酸性陽イオン交換樹脂であってもよいが、中でも、強酸性陽イオン交換樹脂が好ましい。弱酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、イオン交換体としてカルボン酸基やカルボキシメチル（ＣＭ）基を有する樹脂等が挙げられる。強酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、イオン交換体としてスルホン酸基を有する樹脂等が挙げられる。

　酸性陽イオン交換樹脂は、１価のカチオン型である。１価のカチオン型としては、Ｎａ^＋型、Ｈ^＋型等が挙げられるが、Ｎａ^＋型が好ましい。

　回収工程におけるその他条件は、上記第一実施形態に係る方法と同様である。

＜第三実施形態＞
　本実施形態の方法は、発酵阻害物質を含む糖液に糖質成分としてスクロースが含まれる場合に、回収工程前に、分解工程を更に含むことが好ましい。分解工程は、上記除去工程の前であってもよく、後であってもよい。分解工程では、スクロースをグルコース及びフルクトースに分解する。

　本発明の第三実施形態に係る方法は、上記第一実施形態又は上記第二実施形態に係る方法と、分解工程を更に含む点が相違し、その他の点については上記第一実施形態又は上記第二実施形態に係る方法と同様である。

　本発明の第三実施形態に係る方法によれば、より良好な分離効率で、発酵阻害物質と糖質成分とを分離することができる。

　次いで、本発明の第三実施形態に係る方法を構成する各工程について、以下に詳細を説明する。なお、上記第一実施形態又は上記第二実施形態に係る方法と重複する部分についての説明は省略する。

［分解工程］
　分解工程では、スクロースをグルコース及びフルクトースに分解する。回収工程において、スクロースは、発酵阻害物質と分離しにくい傾向があり、糖を含む画分だけでなく、発酵阻害物質を含む画分にも含まれる虞がある。一方で、グルコース及びフルクトースは、イオン交換樹脂に対する化学的親和性が、発酵阻害物質のイオン交換樹脂に対する化学的親和性と大きく異なることから、後述する実施例に示すように、発酵阻害物質と分離しやすい。そのため、予めスクロースをグルコース及びフルクトースに分解しておくことで、より良好な分離効率で、発酵阻害物質と糖質成分とを分離することができる。

　スクロースを分解する方法としては、例えば、酸による加水分解法や、インベルターゼ（サッカラーゼ、スクラーゼ又はβ－Ｄ－フルクトフラノシダーゼともいう）等の酵素による分解法等の公知の方法が挙げられる。

［その他の工程］
　本実施形態の方法は、必要に応じて、検出工程等のその他の工程を更に含むことができる。検出工程は、回収工程の後に含むことが好ましい。検出工程では、回収工程で得られた各画分中の発酵阻害物質及び糖質成分を検出する。
　検出方法としては、カラムから溶出した各画分（フラクション）中の発酵阻害物質及び糖質成分それぞれの濃度を、例えば、検出器や検出キット等の公知の検出手段を用いて測定し、検出する方法等が挙げられる。

　本実施形態の方法は、例えば、以下に示すような装置を用いて行なうことができる。
　図１は、本発明の一実施形態に係る装置を示す概略図である。図１に示す装置１０は、液体クロマトグラフ１と、溶離液供給部２と、を備える。

　装置１０を用いることで、後述する実施例に示すように、良好な分離効率で、発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収することができる。また、本実施形態の装置は、イオン交換樹脂の再生を行う必要がないことから、連続的な分離が可能である。

［液体クロマトグラフ］
　液体クロマトグラフ１としては、回分式クロマト分離装置を一例として説明するが、その他のクロマト分離装置であってもよい。
　液体クロマトグラフ１は、送液部３、試料注入部４、分離部５、検出部６、及びデータ処理部７を備える。

　送液部３は、溶離液を一定の流量で圧力変動なく送液するように構成されており、送液流量範囲に応じた公知のポンプを適宜選択して用いることができる。具体的には、数百μＬ／分程度の送液流量の場合には、セミミクロＬＣ用ポンプ、数ｍＬ／分程度の送液流量の場合には、分析用ポンプ、数十ｍＬ／分以上の送液流量の場合には、分取用ポンプを用いることができる。

　試料注入部４は、発酵阻害物質を含む糖液をカラム内に注入するように構成されており、手動で注入するマニュアルインジェクタと、自動注入が可能なオートサンプラとがあり、いずれであってもよい。試料注入部４は、溶離液と、発酵阻害物質を含む糖液との送液を切り替えるように構成された溶液の切り替えバルブ等を備えていてもよい。

　分離部５は、カラム５ａを備える。また、分離部５は、カラムオーブン５ｂを更に備えてもよい。

　カラム５ａには、イオン交換樹脂が充填されている。イオン交換樹脂としては、上記糖を回収する方法で例示されたものと同様のものを用いることができる。カラムの容量は、特別な限定はなく、分離対象となる発酵阻害物質を含む糖液の容量に合わせて、適宜設定することができる。

　カラムオーブン５ｂは、カラムの温度を一定に保つように構成されている。カラムオーブン内の温度は、特別な限定はないが、例えば、１０℃以上４０℃以下程度、好ましくは１５℃以上３５℃以下程度に保つことができる。また、糖の回収を加熱下で実施する場合は、カラムオーブン内の温度は、５０℃以上に保つことが好ましく、６０℃以上に保つことがより好ましい。カラムオーブン内の温度を上記下限値以上の温度下とすることで、後述する実施例において示されているように、発酵阻害物質と糖との分離効率をより向上させることができ、より高濃度の糖を回収することができる。
　一方、カラムオーブン内の温度の上限値は、イオン交換樹脂の耐熱温度以下とすることができ、例えば、１００℃とすることができ、９０℃とすることができ、８０℃とすることができる。また、イオン交換樹脂の耐熱温度が１００℃超の場合は、温度の上限値は、イオン交換樹脂の耐熱温度以下であれば、１００℃超であってもよい。

　検出部６は、回収された各画分に含まれる成分を検出するように構成されており、液体クロマトグラフで一般的に用いられる公知の検出器からなる。公知の検出器としては、例えば、紫外可視分光検出器、フォトダイオードアレイ（Photodiode Array；ＰＤＡ）検出器、示差屈折率検出器、蛍光分光検出器、電気化学検出器、電気伝導度検出器、質量分析検出器、旋光度検出器、円二色性検出器、蒸発光散乱検出器等が挙げられる。

　データ処理部７は、検出部で検出されたピークの面積又は高さから、糖液中の各成分の含有量を計算し、その結果を出力するように構成されている。

［溶離液供給部］
　溶離液供給部２は、溶離液として水２ａを格納し、カラム内に供給するためのものである。溶離液供給部２の形状及びサイズとしては特別な限定はなく、適宜選択することができる。水２ａとしては、上記糖を回収する方法で例示されたものと同様のものを用いることができる。

　図１に示すように、装置１０は、糖液（糖質成分）を含む画分を選択し、分取するように構成されているフラクションコレクタ８を更に含むことができる。フラクションコレクタ８では、スクロース、グルコース、フルクトース等の各種糖質成分を含む画分９ａを分取し、発酵阻害物質を含む画分９ｂを廃液として排出する。

　また、装置１０は、溶離液又はサンプル中の溶存ガスを除去するように構成されているデガッサー等の液体クロマトグラフにおいて公知のその他の構成を更に備えることができる。

　図２は、本発明の他の実施形態に係る装置を示す概略図である。図２に示す装置２０は、図１に示す装置１０と、液体クロマトグラフ１が擬似移動層方式（擬似移動床法ともいう）である点が異なり、その他の構成については、装置１０と同じである。

　擬似移動層式クロマト分離装置１ａは、イオン交換樹脂が充填された複数のカラムＣ１、Ｃ２、…Ｃ８を、直列に、且つ閉回路として管路で接続した装置である。カラムの数は、４本以上であればよく、例えば、４本、５本、６本、８本、１０本、１２本、１５本、１６本、１８本、２０本等とすることができる。

　擬似移動層式クロマト分離装置１ａを用いた発酵阻害物質と糖との分離方法としては、まず、擬似移動層式クロマト分離装置１ａの初段のカラムＣ１に発酵阻害物質を含む糖液を、ポンプ１１等を用いて一定の流量で圧力変動なく注入し、移動速度の速い発酵阻害物質を主体とする画分を２段目のカラムＣ２から導出させる。一方、移動速度の遅い糖を主体とする画分を、ポンプ１２等を用いた溶離液の注入によって６段目のカラムＣ６から導出させる。或いは、擬似移動層式クロマト分離装置１ａの初段のカラムＣ１に発酵阻害物質を含む糖液を、ポンプ１１等を用いて一定の流量で圧力変動なく注入し、移動速度の速い糖を主体とする画分を２段目のカラムＣ２から導出させる。一方、移動速度の遅い発酵阻害物質を主体とする画分を、ポンプ１２等を用いた溶離液の注入によって６段目のカラムＣ６から導出させる。
　擬似移動層式クロマト分離装置１ａでは、各成分の移動速度の差によって、発酵阻害物質を主体とする画分と、糖を主体とする画分とを分離する。

　擬似移動層式クロマト分離装置１ａでは、発酵阻害物質を含む糖液及び溶離液の注入口と、発酵阻害物質を主体とする画分及び糖を主体とする画分の導出口とを、一定時間ごとに切り替え、１カラム分ずつ後段に順次移動させることで、発酵阻害物質を含む糖液の循環を繰り返しても各成分がカラム全体に広がらず、純度の高い画分を連続的に導出させることができる。すなわち、擬似移動層式クロマト分離装置１ａを用いることで、発酵阻害物質を主体とする画分と、糖を主体とする画分とを、それぞれ高純度、高濃度及び高回収率で導出させることができる。

　ポンプ１１及び１２としては、上記装置１０の送液部３で例示されたものと同様のものを用いることができる。

　また、装置２０は、溶離液又はサンプル中の溶存ガスを除去するように構成されているデガッサー等の擬似移動層式クロマト分離装置において公知のその他の構成を更に備えることができる。

　以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
（Ｎａ^＋型強酸性陽イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによる糖液の回収方法）
　まず、糖濃度４０ｗ／ｖ％のモラセスに、インベルターゼ（三菱ケミカルフーズ社製、酵母由来、力価７６９Ｕ／ｍＬ）をモラセス１ｇ当たり４μＬとなるように添加して、５０℃に温度を保ちながら、攪拌下で２４時間反応させて、モラセス中のスクロースをグルコース及びフルクトースに分解した。

　次いで、クロマト分離装置のカラムにＮａ^＋型強酸性陽イオン交換樹脂（三菱ケミカル社製、製品名「ＵＢＫ５３０」）を充填した。次いで、糖濃度４０ｗ／ｖ％のモラセス１１ｍＬをカラムに供給した後、溶離液として純水を供給した。なお、本試験は以下に示す構成の回分式クロマト分離装置を用いて行った。詳細な分離条件は以下に示すとおりである。また、フラクションコレクタで回収された各画分中の糖及び有機酸の分析は、高速液体クロマトグラフ（Ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ：ＨＰＬＣ）を用いて行った。詳細な分析条件は以下に示すとおりである。結果を図３に示す。

（クロマト分離装置及び分離条件）
　送液ユニット（ポンプ）：ＳＭＰ－２３Ｓ（東京理科器械）
　カラム：１５．８ｍｍφ×１０９０ｍｍ
　樹脂充填量：２１３．６ｍＬ
　モラセス送液量：１１ｍＬ（樹脂充填量の５容量％程度となる量）
　流速：ＳＶ０．５（樹脂体積と同量の溶液が０．５時間で流れる速度）
　温度：常温（２５℃程度）

（ＨＰＬＣ及び分析条件）
　送液ユニット（ポンプ）：Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ　ＬＣ－２０ＡＤ（島津製作所製）
　カラム：（糖）ＵＬＴＲＯＮ　ＰＳ－８０Ｃ、（有機酸）ＴＳＫｇｅｌ　ＯＡｐａｋ－Ａ
　溶離水：（糖）超純水、（有機酸）０．７５ｍＭ　硫酸水溶液
　カラムオーブン：Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ　ＣＴＯ－２０Ａ（島津製作所製）
　温度：（糖）８０℃、(有機酸)４０℃
　糖検出器：示差屈折率検出器（Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ　ＲＩＤ－２０Ａ、島津製作所製）
　有機酸検出器：電気伝導度検出器（Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ　ＣＤＤ－１０Ａ、島津製作所製）

　図３に示すように、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）それぞれを含む画分の後に、グルコース及びフルクトースそれぞれを含む画分が検出されており、Ｎａ^＋型強酸性陽イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによって、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）と、グルコース及びフルクトースと、を分離できることが示された。また、スクロースを予めグルコース及びフルクトースに分解しておくことで、より多くのグルコース及びフルクトースが得られた。

［実施例２］
（Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによる糖液の回収方法）
　まず、糖濃度４０ｗ／ｖ％のモラセスに、インベルターゼ（三菱ケミカルフーズ社製、酵母由来、力価７６９Ｕ／ｍＬ）をモラセス１ｇ当たり４μＬとなるように添加して、５０℃に温度を保ちながら、攪拌下で２４時間反応させて、モラセス中のスクロースをグルコース及びフルクトースに分解した。

　次いで、カラムにＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂（三菱ケミカル社製、製品名「ＵＭＡ１３０Ｊ」、平均粒子径：３００μｍ）を充填した。次いで、インベルターゼ処理したモラセスをカラムに連続供給し、カラム出口における各種有機酸（乳酸、ギ酸及び酢酸）の濃度が、カラムに供給したモラセス中の各種有機酸（乳酸、ギ酸及び酢酸）の濃度と同じ濃度になるまで供給し続けて、樹脂を破過状態とした。その後、純水を十分に供給してカラム内に残ったモラセスを洗い流した。次いで、分離用試料としてモラセス１１ｍＬをカラムに供給した後、溶離液として純水を供給した。詳細な分離条件及び得られた画分についての分析条件は実施例１と同じである。着色成分については、各画分を撮影し、撮影された画像を解析して、その色の濃さ（色度）を数値化した。結果を図４に示す。

　図４に示すように、各種発酵阻害物質（着色成分、乳酸、ギ酸及び酢酸）それぞれを含む画分の後に、グルコース及びフルクトースそれぞれを含む画分が検出されており、Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによって、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）と、グルコース及びフルクトースと、を分離できることが示された。また、スクロースを予めグルコース及びフルクトースに分解しておくことで、より多くのグルコース及びフルクトースが得られた。

［比較例１］
（Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによる糖液の回収方法）
　カラムにＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂（三菱ケミカル社製、製品名「ＵＭＡ１３０Ｊ」、平均粒子径：３００μｍ）を充填した。次いで、糖濃度４０ｗ／ｖ％のモラセス１１ｍＬをカラムに供給した後、溶離液として純水を供給した。詳細な分離条件及び得られた画分についての分析条件は実施例１と同じである。結果を図５に示す。

　図５に示すように、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）はイオン交換されて、流出液中の有機酸濃度はほぼゼロとなっていた。これは吸着分離によるものであり、モラセス中の各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）を除去することができるが、吸着が飽和状態となると、モラセス中の各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）を吸着分離することができない。そのため、飽和状態のイオン交換樹脂の再生を行うことが必要であり、連続的な分離には適していない。

　これに対して、実施例１及び２の方法では、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）及びグルコース及びフルクトースそれぞれの、イオン交換樹脂に対する化学的親和性の違い（強弱の差）を利用して、分離している。そのため、イオン交換樹脂の再生を行う必要がなく、連続的な分離を行うことができる。

［実施例３］
（Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによる糖液の回収方法）
　まず、糖濃度４０ｗ／ｖ％のモラセスに、インベルターゼ（三菱ケミカルフーズ社製、酵母由来、力価７６９Ｕ／ｍＬ）をモラセス１ｇ当たり４μＬとなるように添加して、５０℃に温度を保ちながら、攪拌下で２４時間反応させて、モラセス中のスクロースをグルコース及びフルクトースに分解した。

　次いで、カラムにＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂（三菱ケミカル社製、製品名「ＵＭＡ１３０Ｊ」、平均粒子径：３００μｍ）を充填した。次いで、インベルターゼ処理したモラセスをカラムに連続供給し、カラム出口における各種有機酸（乳酸、ギ酸及び酢酸）の濃度が、カラムに供給したモラセス中の各種有機酸（乳酸、ギ酸及び酢酸）の濃度と同じ濃度になるまで供給し続けて、樹脂を破過状態とした。その後、純水を十分に供給してカラム内に残ったモラセスを洗い流した。次いで、分離用試料としてモラセス１５ｍＬをカラムに供給した後、溶離液として純水を供給した。詳細な分離条件は以下に示すとおりである。また、得られた画分についての詳細な分析条件は実施例１と同じである。結果を図６に示す。

（クロマト分離装置及び分離条件）
　送液ユニット（ポンプ）：ＳＭＰ－２３Ｓ（東京理科器械）
　カラム：２０ｍｍφ×９８０ｍｍ（ジャケット付き）
　樹脂充填量：３０７．７ｍＬ
　モラセス送液量：１５ｍＬ（樹脂充填量の５容量％程度となる量）
　流速：ＳＶ０．５（樹脂体積と同量の溶液が０．５時間で流れる速度）
　温度：６０℃

　図６に示すように、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）それぞれを含む画分の後に、グルコース及びフルクトースそれぞれを含む画分が検出されており、Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによって、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）と、グルコース及びフルクトースと、を分離できることが示された。また、スクロースを予めグルコース及びフルクトースに分解しておくことで、より多くのグルコース及びフルクトースが得られた。

　さらに、常温（２５℃）下で実施した実施例２のクロマトグラム（図４）と比較して、６０℃下で実施した実施例３のクロマトグラム（図６）では、特にグルコース及びフルクトースのピークがそれぞれシャープになっていた。このことから、分離及び回収の際の温度を高めることで、グルコース及びフルクトースと、発酵阻害物質との分離効率が向上され、また、回収される糖濃度を高められることが示唆された。

［実施例４］
（Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによる糖液の回収方法）
　まず、カラムにＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂（三菱ケミカル社製、製品名「ＵＭＡ１３０Ｊ」、平均粒子径：３００μｍ）を充填した。次いで、糖濃度４０ｗ／ｖ％のモラセスをカラムに連続供給し、カラム出口における各種有機酸（乳酸、ギ酸及び酢酸）の濃度が、カラムに供給したモラセス中の各種有機酸（乳酸、ギ酸及び酢酸）の濃度と同じ濃度になるまで供給し続けて、樹脂を破過状態とした。その後、純水を十分に供給してカラム内に残ったモラセスを洗い流した。次いで、分離用試料として糖濃度８ｗ/ｖ％のバガス糖化液１５ｍＬをカラムに供給した後、溶離液として純水を供給した。詳細な分離条件は、実施例３と同じである。また、得られた画分についての詳細な分析条件は実施例１と同じである。結果を図７に示す。

　図７に示すように、バガス糖化液においても、モラセスと同様に、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）それぞれを含む画分の後に、グルコースを含む画分が検出されており、Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによって、各種発酵阻害物質（乳酸、ギ酸及び酢酸）と、グルコースと、を分離できることが示された。

［実施例５］
（Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによる糖液の回収方法）
　まず、カラムにＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂（三菱ケミカル社製、製品名「ＵＭＡ１３０Ｊ」、平均粒子径：３００μｍ）を充填した。次いで、糖濃度１０ｗ/ｖ％のバガス糖化液をカラムに連続供給し、カラム出口における各種有機酸（ギ酸及び酢酸）の濃度が、カラムに供給したモラセス中の各種有機酸（ギ酸及び酢酸）の濃度と同じ濃度になるまで供給し続けて、樹脂を破過状態とした。その後、純水を十分に供給してカラム内に残ったモラセスを洗い流した。次いで、分離用試料として糖濃度１０ｗ/ｖ％のバガス糖化液１５ｍＬをカラムに供給した後、溶離液として純水を供給した。詳細な分離条件は、実施例３と同じである。また、得られた画分についての詳細な分析条件は実施例１と同じである。結果を図８に示す。

　図８に示すように、バガス糖化液においても、モラセスと同様に、各種発酵阻害物質（ギ酸及び酢酸）それぞれを含む画分の後に、グルコース及びキシロースを含む画分が検出されており、Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた液体クロマトグラフィーによって、各種発酵阻害物質（ギ酸及び酢酸）と、グルコース及びキシロースと、を分離できることが示された。

［実施例６］
（イオン交換樹脂の平均粒子径と分離度の関係）
　平均粒子径の異なるＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた以外は、実施例３と同じ方法を用いて、糖の回収を行った。

　Ｃｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂の平均粒子径は、ＡＳＴＭ　Ｄ２１８７－１７に規定される“ＰＡＲＴＩＣＬＥ　ＳＩＺＡ　ＤＥＳＴＲＩＢＵＳＩＯＮ”に基づいて測定及び算出した。その結果、使用した１２種類のＣｌ^－型強塩基性陰イオン交換樹脂の平均粒子径は、それぞれ１２５μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、３５０μｍ、５５０μｍ、５７０μｍ、５７５μｍ、６５０μｍ、６７５μｍ、７４０μｍ、７５０μｍ、８１２μｍであった。

　また、各陰イオン交換樹脂による乳酸（発酵阻害物質の代表例として選択）とグルコース（糖の代表例として選択）の分離度を、ＡＳＴＭ　Ｅ６８２－９２に規定される“ＰＥＡＫ　ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮ”（“ＪＩＳ　Ｋ０１２４：２０１１　高速液体クロマトグラフィー通則の３．２１”と対応）の計算式に基づいて算出した。陰イオン交換樹脂の平均粒子径と分離度の関係を示すグラフを図９に示す。

　図９に示すように、本実施形態の方法において、平均粒子径が１２５μｍ以上５７５μｍ以下である陰イオン交換樹脂を用いた場合に、グルコースと乳酸との分離度が特に高いとが明らかとなった。

　以上のことから、本実施形態の方法において、平均粒子径が特定の数値範囲内である陰イオン交換樹脂を用いることで、糖と発酵物質との分離度が特に優れることが示唆された。

［実施例７］
（回収温度と分離度の関係）
　クロマト分離装置における分離条件について、温度を常温（２０℃以上２５℃以下程度）、４０℃、５０℃及び６０℃とした以外は、実施例３と同じ方法を用いて、糖の回収を行った。また、得られた画分についての詳細な分析条件は実施例１と同じである。結果を図１０（常温）、図１１（４０℃）、図１２（５０℃）、及び図１３（６０℃）に示す。

　図１０～図１３に示すように、いずれの温度においてもグルコース及びフルクトースと、乳酸及びギ酸とを分離することができた。また、温度が高くなるほど、グルコース及びフルクトースのピークがそれぞれよりシャープになる傾向がみられた。一方で、温度が低いほど連続的な分離を行った際の陰イオン交換樹脂の劣化がより抑制されて、連続的な糖の分離をより長時間行える傾向がみられた（詳細なデータは割愛する）。

　以上のことから、分離度及び連続分離時の樹脂の耐久性の兼ね合いから、分離時の温度が特定の数値範囲内であれば、効率的に糖を回収できることが示唆された。

　本実施形態の方法によれば、安価かつ良好な分離効率で、発酵阻害物質を含む糖から発酵阻害物質と糖を分離し、糖を回収することができる。

　１…液体クロマトグラフ、１ａ…擬似移動層式クロマト分離装置、２…溶離液供給部、２ａ…溶離液（水）、３…送液部、４…試料注入部、５…分離部、５ａ…カラム、５ｂ…カラムオーブン、６…検出部、７…データ処理部、８…フラクションコレクタ、９ａ…糖（糖質成分）を含む画分、９ｂ…発酵阻害物質を含む画分、１０，２０…装置、１１，１２…ポンプ。

Claims

　発酵阻害物質を含む糖液から発酵阻害物質と糖を分離し、前記糖を回収する方法であって、
　前記発酵阻害物質を含む糖液を、カラムに充填された塩基性陰イオン交換樹脂に接触させた後、溶離液として水を用いて、保持時間の差により前記発酵阻害物質と前記糖とを分離し、前記発酵阻害物質を含む画分と前記糖を含む画分と別に回収することを含み、
　前記塩基性陰イオン交換樹脂は、発酵阻害物質を含む溶液で予め処理されている、方法。
　前記塩基性陰イオン交換樹脂は、強塩基性陰イオン交換樹脂である、請求項１に記載の方法。
　前記塩基性陰イオン交換樹脂の平均粒子径が１００μｍ以上６００μｍ以下である、請求項１又は２に記載の方法。
　前記発酵阻害物質を含む溶液で予め処理する際に、前記塩基性陰イオン交換樹脂に、前記発酵阻害物質を含む糖液を接触させて、前記発酵阻害物質を前記塩基性陰イオン交換樹脂に吸着させて、前記発酵阻害物質と前記糖とを分離させることを更に含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
　前記回収において、前記発酵阻害物質を含む画分の後に、前記糖を含む画分が回収される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
　前記発酵阻害物質を含む糖液にスクロースが含まれる場合に、前記回収の前に、
　前記スクロースをグルコース及びフルクトースに分解する分解工程を更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
　前記回収を、２５℃以上の温度下で実施する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
　前記糖が単糖である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
　前記発酵阻害物質が有機酸及び着色成分からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。