JP5946032B2 - Method for producing oligosaccharide - Google Patents
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Description
本発明は、中性多糖類を加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an oligosaccharide, in which a neutral polysaccharide is hydrolyzed to produce an oligosaccharide.
オリゴ糖は、甘味性、保湿性、ビフィズス菌増殖性などの種々の生理活性を有するため、機能性食品素材として注目されており、現在、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、大豆オリゴ糖などが実用に供されている。
また、オリゴ糖は、坑腫瘍作用、免疫活性化、コレステロール低減、美白効果などの種々の生理活性を有することから、特定保険用食品、化粧品、医薬品などの素材としても注目されている。
Oligosaccharides are attracting attention as functional food materials because they have various physiological activities such as sweetness, moisture retention, and growth of bifidobacteria. Currently, fructooligosaccharides, galactooligosaccharides, maltooligosaccharides, isomaltoligosaccharides, xylooligos Sugar, soybean oligosaccharide, etc. are put into practical use.
In addition, oligosaccharides are attracting attention as materials for specific insurance foods, cosmetics, pharmaceuticals and the like because they have various physiological activities such as antitumor activity, immune activation, cholesterol reduction, and whitening effect.
これらのオリゴ糖は、主として原料である多糖類に酵素、酸または加圧熱水、二酸化炭素を作用させる加水分解によって製造されている。
多糖類の酵素分解法としては、例えば、市販の酵素を用いたグルコマンナンの加水分解法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、酸を用いた多糖類の加水分解法としては、例えば、原料のコーヒー滓を、１６０〜２６０℃の温度にて、ｐＨ０．５〜４で加熱した後、中和することにより、重合度１〜１０のマンナンオリゴ糖を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、加圧熱水法でマンナンオリゴ糖を製造する場合、２００℃以上の反応温度を必要とするので、生成したオリゴ糖の過分解反応が進行し、メイラード反応などによる着色や有害物質が生成し、精製工程が複雑になるという問題があった。
These oligosaccharides are mainly produced by hydrolysis in which an enzyme, an acid, pressurized hot water, or carbon dioxide is allowed to act on a polysaccharide as a raw material.
As an enzymatic degradation method of polysaccharides, for example, a hydrolysis method of glucomannan using a commercially available enzyme is known (see, for example, Patent Document 1).
In addition, as a method for hydrolyzing a polysaccharide using an acid, for example, a raw coffee mash is heated at a temperature of 160 to 260 ° C. at a pH of 0.5 to 4 and then neutralized, whereby a polymerization degree is obtained. A method for producing 1 to 10 mannan oligosaccharides is known (for example, see Patent Document 2).
In addition, when mannan oligosaccharides are produced by the pressurized hot water method, a reaction temperature of 200 ° C. or higher is required, so that the generated oligosaccharide undergoes a hyperdegradation reaction, and coloring and harmful substances are generated due to Maillard reaction. However, there is a problem that the purification process becomes complicated.
多糖類は、酸性多糖類、塩基性多糖類、中性多糖類に大分類され、「酸性多糖類」とは、カルボキシル基、硫酸基、リン酸基などの酸性基を有する多糖類であり、「塩基性多糖類」とは、アミノ基などの塩基性基を有する多糖類であり、「中性多糖類」とは、酸性基や塩基性基を全く、あるいはほとんど有さない多糖類である。
塩基性多糖類は、天然物としてはキチンやキトサンなどの他にはあまり例がなく、天然物として入手可能な多糖類は、酸性多糖類または中性多糖類がほとんどである。
中性多糖類を加水分解して得られるオリゴ糖は、酸性多糖類由来のオリゴ糖とは異なる生理活性や機能性が期待される。
Polysaccharides are roughly classified into acidic polysaccharides, basic polysaccharides, and neutral polysaccharides, and “acidic polysaccharides” are polysaccharides having acidic groups such as carboxyl group, sulfate group, and phosphate group, The “basic polysaccharide” is a polysaccharide having a basic group such as an amino group, and the “neutral polysaccharide” is a polysaccharide having no or almost no acidic group or basic group. .
There are few basic polysaccharides other than chitin and chitosan as natural products, and most of polysaccharides available as natural products are acidic polysaccharides or neutral polysaccharides.
Oligosaccharides obtained by hydrolyzing neutral polysaccharides are expected to have physiological activities and functionality different from oligosaccharides derived from acidic polysaccharides.
また、中性多糖類は、酸性多糖類と比べて、加水分解を行いにくい傾向がある。そのため、中性多糖類を加水分解するために、例えば、中性多糖類に無機酸添加の代わりに酸性糖を添加して水熱反応させ、前記中性多糖類を加水分解することを特徴とする単糖もしくはオリゴ糖の製造方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。 Further, neutral polysaccharides tend to be harder to hydrolyze than acidic polysaccharides. Therefore, in order to hydrolyze the neutral polysaccharide, for example, the neutral polysaccharide is hydrolyzed by adding an acidic sugar instead of adding an inorganic acid and hydrolyzing the neutral polysaccharide. There are known methods for producing monosaccharides or oligosaccharides (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、酵素分解法では、特定の糖を対象とするため、糖ごとに特定の酵素が必要であるため、汎用性に乏しいという問題があった。また、酸を用いた加水分解法は、加水分解後の中和工程や、脱塩工程が必要であり、製造コストが高くなることや、高い反応温度で過分解反応が進行し、副生成物が生じるという問題があった。また、中性多糖類と酸性糖類を添加して水熱反応をさせるオリゴ糖の製造方法では、得られるオリゴ糖が前記中性多糖類と前記酸性多糖類それぞれの加水分解物の混合物であり、中性多糖類由来のオリゴ糖の純度が高いオリゴ糖を得ることが困難であった。 However, since the enzymatic decomposition method targets a specific sugar, a specific enzyme is required for each sugar, so that there is a problem that the versatility is poor. In addition, the hydrolysis method using an acid requires a neutralization step after the hydrolysis and a desalting step, which increases the manufacturing cost, and the overdecomposition reaction proceeds at a high reaction temperature. There was a problem that occurred. In addition, in the oligosaccharide production method in which the neutral polysaccharide and acidic saccharide are added to cause a hydrothermal reaction, the resulting oligosaccharide is a mixture of the neutral polysaccharide and the hydrolyzate of the acidic polysaccharide, It was difficult to obtain an oligosaccharide having a high purity of an oligosaccharide derived from a neutral polysaccharide.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高純度の中性多糖類由来のオリゴ糖を効率的に製造することができ、かつ汎用性が高く、低コストなオリゴ糖の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、オリゴ糖の分子量制御および再現性に優れ、所望のオリゴ糖を高純度で得られる中性多糖類由来のオリゴ糖の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can efficiently produce oligosaccharides derived from high-purity neutral polysaccharides, and is highly versatile and low-cost oligosaccharide production. It aims to provide a method. Another object of the present invention is to provide a method for producing an oligosaccharide derived from a neutral polysaccharide, which is excellent in molecular weight control and reproducibility of the oligosaccharide and from which a desired oligosaccharide can be obtained with high purity.
本発明のオリゴ糖の製造方法は、アガロースを加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法であって、アガロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、前記アガロースを１１０〜１３０℃で加水分解する工程と、前記アガロースの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、を有し、前記加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）であることを特徴とする。The method for producing an oligosaccharide according to the present invention is a method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing agarose, the step of supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to agarose, and the agarose at 110 to 130 ° C. And a step of recovering oligosaccharide from the hydrolyzate of agarose, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride or iron (III) sulfate .
本発明のオリゴ糖の製造方法は、キシランを加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法であって、キシランに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、前記キシランを１４０〜１６０℃で加水分解する工程と、前記キシランの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、を有し、前記加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）であることを特徴とする。The oligosaccharide production method of the present invention is an oligosaccharide production method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing xylan, the step of supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to xylan, and the xylan at 140 to 160 ° C. And a step of recovering oligosaccharides from the hydrolyzate of xylan, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride or iron (III) sulfate. .
本発明のオリゴ糖の製造方法は、グルコマンナンを加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法であって、グルコマンナンに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、前記グルコマンナンを１３０〜１４０℃で加水分解する工程と、前記グルコマンナンの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、を有し、前記加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）であることを特徴とする。
１００℃を超える温度範囲で加水分解反応を行なう場合、温度調整が難しくなることから、市販のハイパーグラスター（株式会社耐圧ガラス工業製）を使用するとよい。この装置は、耐圧構造に設計され、内部設定温度がコントロール可能となっているので便利である。
The method for producing an oligosaccharide of the present invention is a method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing glucomannan, the step of supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to glucomannan; A step of hydrolyzing at ˜140 ° C. and a step of recovering oligosaccharide from the hydrolyzate of glucomannan, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride or iron (III) sulfate It is characterized by.
When the hydrolysis reaction is carried out in a temperature range exceeding 100 ° C., it is preferable to use a commercially available hyperblaster (manufactured by Pressure Glass Industrial Co., Ltd.) because temperature adjustment becomes difficult. This device is convenient because it is designed in a pressure-resistant structure and the internal set temperature can be controlled.
本発明によれば、中性多糖類を原料とし、高純度のオリゴ糖を効率的に製造することができ、かつ汎用性が高く、低コストなオリゴ糖の製造が可能である。また、オリゴ糖の分子量制御が容易となり、所望の高純度な中性多糖類由来のオリゴ糖を再現性よく製造することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently produce a high-purity oligosaccharide using a neutral polysaccharide as a raw material, and to produce a highly versatile and low-cost oligosaccharide. In addition, the molecular weight of the oligosaccharide can be easily controlled, and a desired high-purity neutral polysaccharide-derived oligosaccharide can be produced with good reproducibility.
本発明のオリゴ糖の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
An embodiment of the method for producing an oligosaccharide of the present invention will be described.
Note that this embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
（１）第一実施形態
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、中性多糖類のアガロースを加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法であって、アガロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、アガロースを加水分解する工程と、アガロースの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、を有する方法である。
(1) First Embodiment An oligosaccharide production method according to this embodiment is a method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing neutral polysaccharide agarose to produce an oligosaccharide, which comprises an aqueous solution of a hydrolyzing agent in agarose. A step of hydrolyzing agarose, and a step of recovering oligosaccharides from the hydrolyzate of agarose.
アガロースは、テングサやオゴノリなどの紅藻類中に存在する多糖類であり、Ｄ−ガラクトースと３，６−アンヒドロ−Ｌ−ガラクトースとが交互にα−１，３結合、β−１，４結合を繰り返して構成される多糖類である。アガロースは、下記の化学式（１）で表される。 Agarose is a polysaccharide that is present in red algae such as prickly pear and ogonori, and D-galactose and 3,6-anhydro-L-galactose have α-1,3 bonds and β-1,4 bonds alternately. It is a polysaccharide composed repeatedly. Agarose is represented by the following chemical formula (1).
このアガロースを加水分解して、低分子量化することにより、アガロビオースを構成成分とするアガロオリゴ糖を生成することができる。
アガロオリゴ糖は、アガロースのα−１，３結合を切断して得られるオリゴ糖であり、その重合度は偶数である。また、アガロオリゴ糖の還元末端は、３，６−アンヒドロ−Ｌ−ガラクトースである。アガロオリゴ糖は、下記の化学式（２）で表される。
By hydrolyzing this agarose to lower the molecular weight, agarooligosaccharides containing agarobiose as a constituent component can be produced.
The agarooligosaccharide is an oligosaccharide obtained by cleaving the α-1,3 bond of agarose and has an even degree of polymerization. The reducing end of agarooligosaccharide is 3,6-anhydro-L-galactose. The agarooligosaccharide is represented by the following chemical formula (2).
従来、アガロースの加水分解によるオリゴ糖の製造には、酸加水分解法と酵素加水分解法が用いられてきた。
酸加水分解法では、主としてアガロースのα−１，３結合が切断されるため、アガロオリゴ糖が生成される。
酸加水分解法で用いられる酸としては、塩酸、硫酸などの無機酸、クエン酸、乳酸などの有機酸が挙げられる。
酸加水分解法の問題点としては、生成されるオリゴ糖の大きさ（分子量）を制御することが難しく、特に、重合度の低い低分子オリゴ糖を選択的に生成することが極めて難しいことなどが挙げられる。
Conventionally, an acid hydrolysis method and an enzyme hydrolysis method have been used for the production of oligosaccharides by hydrolysis of agarose.
In the acid hydrolysis method, agarose is produced mainly because the α-1,3 bond of agarose is cleaved.
Examples of the acid used in the acid hydrolysis method include inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as citric acid and lactic acid.
Problems with the acid hydrolysis method include the difficulty in controlling the size (molecular weight) of the oligosaccharides produced, and particularly the difficulty in selectively producing low-molecular oligosaccharides with a low degree of polymerization. Is mentioned.
酵素加水分解法では、アガロースを分解する酵素として、α−１，３結合を切断するα−アガラーゼと、β−１，４結合を切断するβ−アガラーゼとが挙げられる。
α−アガラーゼを用いることにより、α−１，３結合が切断されるため、アガロビオースを構成成分とするアガロオリゴ糖が生成される。
公知のα−アガラーゼとしては、海洋性のグラム陰性細菌ＧＪ１Ｂ株やビブリオ属細菌の生産する酵素が挙げられる。
しかしながら、アルテロモナス・アガリリティクスＧＪ１Ｂ株由来のα−アガラーゼは、六糖以下のオリゴ糖を分解することができないため、生理活性が顕著なアガロビオースを生成することは不可能である。さらに、ビブリオ属細菌由来のα−アガラーゼは、六糖以下のオリゴ糖にのみ活性を示す酵素であり、アガロースに対してはまったく作用しないため、アガロースを原料とするアガロオリゴ糖の製造に使用することはできない。
In the enzymatic hydrolysis method, α-agarase that cleaves α-1,3 bonds and β-agarase that cleaves β-1,4 bonds can be cited as enzymes that degrade agarose.
Since α-1,3 bond is cleaved by using α-agarase, agarooligosaccharide having agarobiose as a constituent component is generated.
Known α-agarases include enzymes produced by marine Gram-negative bacteria GJ1B and Vibrio spp.
However, since the α-agarase derived from Alteromonas agarlyticus strain GJ1B cannot degrade oligosaccharides of hexasaccharide or less, it is impossible to produce agarobiose with remarkable physiological activity. Furthermore, α-agarase derived from bacteria belonging to the genus Vibrio is an enzyme that exhibits activity only on oligosaccharides of hexasaccharide or less, and does not act on agarose at all. Therefore, it should be used for the production of agarooligosaccharides using agarose as a raw material. I can't.
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、上述の従来の課題を解決するためになされたものである。
本実施形態のオリゴ糖の製造方法を詳細に説明する。
The oligosaccharide production method of the present embodiment has been made to solve the above-described conventional problems.
The manufacturing method of the oligosaccharide of this embodiment is demonstrated in detail.
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、例えば、反応容器内に収容したアガロースに、アガロースを加水分解するための加水分解剤の水溶液を供給し、アガロースを加水分解する。 In the method for producing an oligosaccharide according to the present embodiment, for example, an aqueous solution of a hydrolyzing agent for hydrolyzing agarose is supplied to agarose accommodated in a reaction vessel to hydrolyze agarose.
原料となるアガロース源は、特に限定されるものではないが、例えば、海藻である紅藻類の天草（テングサ）を熱水中で処理して得られる高粘度の液体を、凍結乾燥することで得ることができる。 The source of agarose used as a raw material is not particularly limited. For example, a high-viscosity liquid obtained by treating seaweed red algae Amakusa in hot water is obtained by lyophilization. be able to.
アガロースは、本発明において用いる加水分解剤と配位して可溶化する性質を有していることから、前処理することなく加水分解するようにしてもよいが、加水分解の効率をよりよく高めるためには、前記凍結乾燥物を微粉化しておくとよい。 Agarose has the property of coordinating with the hydrolyzing agent used in the present invention and solubilized, so it may be hydrolyzed without pretreatment, but it improves the efficiency of hydrolysis better. For this purpose, the freeze-dried product is preferably finely divided.
アガロース源は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合、その組み合わせは任意に選択できる。 An agarose source may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together, the combination can be arbitrarily selected.
前記加水分解剤としては、塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ３）または硫酸鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）が好適に用いられる。
塩化鉄（ＩＩＩ）は、無水物および六水和物のいずれでもよく、鉄粉および塩酸を用いて調製したものでもよい。
硫酸鉄（ＩＩＩ）は、無水物または七水和物のいずれでもよく、鉄粉および濃硫酸を用いて調製したものでもよい。
加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）を単独で用いてもよいし、塩化鉄（ＩＩＩ）と硫酸鉄（ＩＩＩ）を併用してもよい。塩化鉄（ＩＩＩ）と硫酸鉄（ＩＩＩ）を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
As the hydrolyzing agent, iron (III) chloride (FeCl 3 ) or iron (III) sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) is preferably used.
Iron (III) chloride may be either an anhydride or hexahydrate, or may be prepared using iron powder and hydrochloric acid.
Iron (III) sulfate may be either an anhydride or heptahydrate, or may be prepared using iron powder and concentrated sulfuric acid.
As the hydrolyzing agent, iron (III) chloride or iron (III) sulfate may be used alone, or iron (III) chloride and iron (III) sulfate may be used in combination. When iron (III) chloride and iron (III) sulfate are used in combination, the combination and ratio can be arbitrarily selected.
加水分解剤の水溶液に含まれる加水分解剤の濃度は、適宜調節されるが、１〜１００ｍＭであることが好ましく、１〜５０ｍＭであることがより好ましく、１〜２０ｍＭであることが特に好ましい。
加水分解剤の濃度を下限値以上とすることにより、一層速やかにアガロースを加水分解できる。一方、加水分解剤の濃度を上限値以下とすることにより、オリゴ糖の生成が一層容易となる。なお、本明細書において、単位「Ｍ」は「ｍｏｌ／Ｌ」を表す。
Although the density | concentration of the hydrolyzing agent contained in the aqueous solution of a hydrolyzing agent is adjusted suitably, it is preferable that it is 1-100 mM, It is more preferable that it is 1-50 mM, It is especially preferable that it is 1-20 mM.
By setting the concentration of the hydrolyzing agent to the lower limit value or more, agarose can be hydrolyzed more rapidly. On the other hand, by making the concentration of the hydrolyzing agent not more than the upper limit value, it becomes easier to produce oligosaccharides. In the present specification, the unit “M” represents “mol / L”.
アガロースの加水分解は、加熱しながら行うことが好ましく、このようにすることで、一層速やかにアガロースを加水分解できる。
加熱時の温度は、８０℃以上であることが好ましく、９０〜１６０℃であることがより好ましく、１００〜１４０℃であることがさらに好ましく、１１０〜１２０℃であることが特に好ましい。
加熱時の温度を上限値以下とすることで、アガロースの過分解を一層抑制できる。
The hydrolysis of agarose is preferably performed while heating, and in this way, agarose can be hydrolyzed more rapidly.
The heating temperature is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 to 160 ° C., further preferably 100 to 140 ° C., and particularly preferably 110 to 120 ° C.
By setting the temperature at the time of heating to the upper limit value or less, the excessive decomposition of agarose can be further suppressed.
加水分解の反応時間は、反応温度に応じて適宜調節されるものであり、特に限定されるものではない。
例えば、上記のように加熱する場合、反応時間は０．２〜１０時間であることが好ましく、１〜２時間であることがより好ましい。
The reaction time of hydrolysis is appropriately adjusted according to the reaction temperature, and is not particularly limited.
For example, in the case of heating as described above, the reaction time is preferably 0.2 to 10 hours, and more preferably 1 to 2 hours.
加水分解剤の水溶液の量は、水溶液の濃度、アガロースの量、オリゴ糖の製造装置の形態に応じて、適宜調節される。 The amount of the aqueous solution of the hydrolyzing agent is appropriately adjusted according to the concentration of the aqueous solution, the amount of agarose, and the form of the oligosaccharide production apparatus.
加水分解剤の水溶液は、本実施形態の効果を妨げない範囲内で、加水分解剤以外のその他の成分を含有していてもよい。 The aqueous solution of the hydrolyzing agent may contain other components other than the hydrolyzing agent as long as the effects of the present embodiment are not hindered.
アガロースの加水分解を終了した後、その加水分解物からオリゴ糖を回収する。
加水分解物は、目的物であるアガロオリゴ糖以外にその他の分解物や、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）などを含んでいる。そこで、加水分解物は、抽出、濃縮、活性炭処理、脱塩処理、ゲル濾過、カラムクロマトグラフィーなどの公知の精製操作を一種以上行い、さらに、濃縮や凍結乾燥などを行うことにより、アガロオリゴ糖を取り出すことが好ましい。
After the hydrolysis of agarose is completed, oligosaccharide is recovered from the hydrolyzate.
The hydrolyzate contains other decomposition products, iron chloride (III), iron sulfate (III) and the like in addition to the target agarooligosaccharide. Therefore, the hydrolyzate is subjected to one or more known purification operations such as extraction, concentration, activated carbon treatment, desalting treatment, gel filtration, column chromatography, and further agarooligosaccharide is obtained by concentration, freeze drying, etc. It is preferable to take out.
得られたアガロオリゴ糖は、例えば、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、核磁気共鳴（１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲなど）、質量分析法（ＭＳ）など、公知の手法を単独でまたは二種以上組み合わせて適用することで同定できる。 The obtained agarooligosaccharide may be a known method such as high performance liquid chromatography (HPLC), nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR, 13 C-NMR, etc.), mass spectrometry (MS), or the like. It can identify by applying in combination.
また、上記実施形態において、オリゴ糖の加水分解反応は、回分式または流通式のいずれで行ってもよい。流通式で加水分解反応を行う場合には、所定の反応温度で所望のオリゴ糖が得られるよう、適宜加水分解剤の流量を調整すればよい。 Moreover, in the said embodiment, you may perform the hydrolysis reaction of an oligosaccharide by either a batch type or a distribution type. When the hydrolysis reaction is carried out in a flow system, the flow rate of the hydrolyzing agent may be appropriately adjusted so that a desired oligosaccharide can be obtained at a predetermined reaction temperature.
また、上記実施形態において、流通式で加水分解反応を行う場合、アガロースを、加水分解反応の途中で新たに追加してもよい。このようにすることで、加水分解反応を停止させることなく、長時間連続して行い、オリゴ糖の製造を継続して行うことができ、オリゴ糖の製造効率を大幅に向上させることができる。アガロースを追加する具体的な方法としては、例えば、従来のショーラー法における、パーコレーター型反応器を使用する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Moreover, in the said embodiment, when performing a hydrolysis reaction by a flow type, you may add agarose newly in the middle of a hydrolysis reaction. By doing in this way, without stopping a hydrolysis reaction, it can carry out continuously for a long time, can manufacture oligosaccharide continuously, and can improve the manufacturing efficiency of oligosaccharide significantly. Specific examples of the method for adding agarose include, but are not limited to, a method using a percolator reactor in a conventional Scholar method.
本実施形態によれば、アガロースを十分にアガロオリゴ糖にまで加水分解できるので、アガロオリゴ糖の生成量が向上するとともに、アガロースの過分解が抑制され、高収率でアガロオリゴ糖やネオアガロオリゴ糖が得られる。また、オリゴ糖の分子量制御が容易となり、再現性よく所望のオリゴ糖を製造することができる。
また、アガロースを高い効率で加水分解する加水分解剤として、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いることによって、一層高収率でアガロオリゴ糖が得られる。そして、反応時間、反応温度、加水分解剤の水溶液の量などを調節することにより、アガロオリゴ糖の収率を一層向上させることができる。
本発明に使用する原料はすべて安全面および入手性に優れており、反応条件が穏やかで、特殊な製造条件が不要であるなど、工程が簡便で低コストでアガロオリゴ糖を製造できる。
このように本実施形態は、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が容易である。
According to this embodiment, since agarose can be sufficiently hydrolyzed to agarooligosaccharide, the production amount of agarooligosaccharide is improved, and agarose overdegradation is suppressed, and agarooligosaccharide and neoagarooligosaccharide are obtained in high yield. It is done. In addition, the molecular weight of the oligosaccharide can be easily controlled, and the desired oligosaccharide can be produced with good reproducibility.
Further, by using iron (III) chloride or iron (III) sulfate as a hydrolyzing agent that hydrolyzes agarose with high efficiency, agarooligosaccharide can be obtained with higher yield. And the yield of agarooligosaccharide can be further improved by adjusting reaction time, reaction temperature, the quantity of the aqueous solution of a hydrolyzing agent, etc.
All the raw materials used in the present invention are excellent in safety and availability, and the agarooligosaccharide can be produced at a low cost with a simple process such as mild reaction conditions and no need for special production conditions.
Thus, this embodiment has high versatility and can be easily put to practical use at an industrial level.
（２）第二実施形態
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、中性多糖類のキシラン（ヘミセルロース）を加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法であって、キシランに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、キシランを加水分解する工程と、キシランの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、を有する方法である。
(2) Second Embodiment The method for producing an oligosaccharide of the present embodiment is a method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing a neutral polysaccharide xylan (hemicellulose), which is hydrolyzed to xylan. The method includes a step of supplying an aqueous solution of the agent, a step of hydrolyzing xylan, and a step of recovering oligosaccharides from the hydrolyzate of xylan.
キシランは、Ｄ−キシロース残基をβ−１，４結合にて直鎖状に結合させた直鎖状重合体である。キシランは、下記の化学式（３）で表される。
天然のヘミセルロースには、キシランの他にも、キシランからなる直鎖状の主鎖に、Ｌ−アラビノフラノース残基、Ｄ−グルクロン酸残基、４−ｏ−メチル−Ｄ−グルクロン酸残基などの側鎖を結合させた、アラビノキシラン、グルクロノキシラン、アラビノグルクロノキシラン、メチルグルクロノキシランなどのキシラン誘導体が存在する。
Xylan is a linear polymer in which D-xylose residues are linearly bonded by β-1,4 bonds. Xylan is represented by the following chemical formula (3).
In addition to xylan, natural hemicellulose includes a linear main chain composed of xylan, an L-arabinofuranose residue, a D-glucuronic acid residue, a 4-o-methyl-D-glucuronic acid residue. There are xylan derivatives such as arabinoxylan, glucuronoxylan, arabinoglucuronoxylan, and methylglucuronoxylan, which have side chains such as
このキシランを加水分解して、低分子量化することにより、キシロオリゴ糖を生成することができる。キシロオリゴ糖は、下記の化学式（４）で表される。 Xylooligosaccharides can be produced by hydrolyzing the xylan to lower the molecular weight. Xylooligosaccharide is represented by the following chemical formula (4).
従来、木質系バイオマス資源は主に、食糧、燃料、繊維、建築材料などに利用されているが、その量は地球上のバイオマスの年間生産量のうちの僅かな量に過ぎない。バイオマス資源として木材を利用する場合、細胞壁の利用が多い。木材の細胞壁には、セルロースが４５％程度、ヘミセルロースが３０％程度、リグニンが２５％程度含まれている。これらのうち、セルロースに次ぐ主要成分であるヘミセルロース（キシラン）に関しては、キシリトールなどや、一部のキシロオリゴ糖が食品素材として利用されている以外は、工業的な利用がほとんどなされていない。
木材に含まれるヘミセルロースの主な成分としては、キシランおよびその誘導体からなる多糖が挙げられる。
キシロオリゴ糖は、木材成分のキシランから得ることが可能である。現在、日本では年間５０００万トンもの大量の木質廃材が排出されているため、環境問題や廃棄物問題の解決に向けて、このような廃材の工業的な有効利用に大きな期待がかけられている。
Conventionally, woody biomass resources are mainly used for food, fuel, fiber, building materials, etc., but the amount is only a small amount of the annual production of biomass on the earth. When using wood as a biomass resource, cell walls are often used. The cell walls of wood contain about 45% cellulose, about 30% hemicellulose, and about 25% lignin. Among these, hemicellulose (xylan), which is the main component after cellulose, has hardly been industrially used except that xylitol and some xylooligosaccharides are used as food materials.
The main component of hemicellulose contained in wood includes polysaccharides composed of xylan and its derivatives.
Xylooligosaccharides can be obtained from xylan as a wood component. At present, 50 million tons of wood waste materials are discharged annually in Japan, so there are great expectations for the industrial effective use of such waste materials to solve environmental problems and waste problems. .
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、上述の従来の課題を解決するためになされたものである。
本実施形態のオリゴ糖の製造方法を詳細に説明する。
The oligosaccharide production method of the present embodiment has been made to solve the above-described conventional problems.
The manufacturing method of the oligosaccharide of this embodiment is demonstrated in detail.
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、例えば、反応容器内に収容したキシランに、キシランを加水分解するための加水分解剤の水溶液を供給し、キシランを加水分解する。 In the oligosaccharide production method of the present embodiment, for example, an aqueous solution of a hydrolyzing agent for hydrolyzing xylan is supplied to xylan accommodated in a reaction vessel to hydrolyze xylan.
原料となるキシラン源は、特に限定されるものではないが、例えば、白樺、トウモロコシ、椰子ガラおよび樫などが挙げられる。 The xylan source as a raw material is not particularly limited, and examples thereof include white cocoon, corn, eggplant and cocoon.
バイオマスから得られるキシラン源は、前処理が施されていていることが望ましく、前記前処理としては、アルコールなどの有機溶媒と酸触媒を併用した脱リグニン処理などが挙げられる。 The xylan source obtained from biomass is preferably pretreated, and examples of the pretreatment include delignification treatment using an organic solvent such as alcohol and an acid catalyst.
キシランは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合、その組み合わせは任意に選択できる。 Xylan may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types together, the combination can be arbitrarily selected.
加水分解剤としては、上述の第一実施形態と同様に、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）が好適に用いられる。 As the hydrolyzing agent, iron (III) chloride or iron (III) sulfate is preferably used as in the first embodiment.
加水分解剤の水溶液に含まれる加水分解剤の濃度は、適宜調節されるが、１〜１００ｍＭであることが好ましく、１〜５０ｍＭであることがより好ましく、１〜２０ｍＭであることが特に好ましい。
加水分解剤の濃度を下限値以上とすることにより、一層速やかにキシランを加水分解できる。一方、加水分解剤の濃度を上限値以下とすることにより、オリゴ糖の生成が一層容易となる。
Although the density | concentration of the hydrolyzing agent contained in the aqueous solution of a hydrolyzing agent is adjusted suitably, it is preferable that it is 1-100 mM, It is more preferable that it is 1-50 mM, It is especially preferable that it is 1-20 mM.
By setting the concentration of the hydrolyzing agent to the lower limit value or more, xylan can be hydrolyzed more rapidly. On the other hand, by making the concentration of the hydrolyzing agent not more than the upper limit value, it becomes easier to produce oligosaccharides.
キシランの加水分解は、加熱しながら行うことが好ましく、このようにすることで、一層速やかにキシランを加水分解できる。
加熱時の温度は、１１０℃以上であることが好ましく、１２０〜１６０℃であることがより好ましく、１３０〜１４０℃であることがさらに好ましい。
加熱時の温度を上限値以下とすることで、キシランの過分解を一層抑制できる。
The hydrolysis of xylan is preferably performed while heating, and in this way, xylan can be hydrolyzed more rapidly.
The heating temperature is preferably 110 ° C. or higher, more preferably 120 to 160 ° C., and further preferably 130 to 140 ° C.
By setting the temperature during heating to the upper limit value or less, the excessive decomposition of xylan can be further suppressed.
加水分解の反応時間は、反応温度に応じて適宜調節されるものであり、特に限定されるものではない。
例えば、上記のように加熱する場合、反応時間は０．２〜１０時間であることが好ましく、２〜４時間であることがより好ましい。
The reaction time of hydrolysis is appropriately adjusted according to the reaction temperature, and is not particularly limited.
For example, when heating as described above, the reaction time is preferably 0.2 to 10 hours, and more preferably 2 to 4 hours.
加水分解剤の水溶液の量は、水溶液の濃度、キシランの量、オリゴ糖の製造装置の形態に応じて、適宜調節される。 The amount of the aqueous solution of the hydrolyzing agent is appropriately adjusted according to the concentration of the aqueous solution, the amount of xylan, and the form of the oligosaccharide production apparatus.
キシランの加水分解を終了した後、その加水分解物からオリゴ糖を回収する。
加水分解物は、目的物であるキシロオリゴ糖以外にその他の分解物や、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）などを含んでいる。そこで、加水分解物は、抽出、濃縮、活性炭処理、脱塩処理、ゲル濾過、カラムクロマトグラフィーなどの公知の精製操作を一種以上行い、さらに、濃縮や凍結乾燥などを行うことにより、キシロオリゴ糖を取り出すことが好ましい。
After completing the hydrolysis of xylan, oligosaccharide is recovered from the hydrolyzate.
The hydrolyzate contains other decomposition products, iron chloride (III), iron sulfate (III) and the like in addition to the target xylooligosaccharide. Therefore, the hydrolyzate is subjected to one or more known purification operations such as extraction, concentration, activated carbon treatment, desalting treatment, gel filtration, column chromatography, etc., and further subjected to concentration, lyophilization, etc. It is preferable to take out.
得られたキシロオリゴ糖は、例えば、上述の第一実施形態と同様の方法で同定できる。 The obtained xylo-oligosaccharide can be identified, for example, by the same method as in the first embodiment described above.
また、上記実施形態において、オリゴ糖の加水分解反応は、回分式または流通式のいずれで行ってもよい。流通式で加水分解反応を行う場合は、所定の反応温度で所望のオリゴ糖が得られるよう、適宜加水分解剤の流量を調整すればよい。 Moreover, in the said embodiment, you may perform the hydrolysis reaction of an oligosaccharide by either a batch type or a distribution type. In the case where the hydrolysis reaction is performed in a flow system, the flow rate of the hydrolyzing agent may be appropriately adjusted so that a desired oligosaccharide can be obtained at a predetermined reaction temperature.
また、上記実施形態において、流通式で加水分解反応を行う場合、キシランを、加水分解反応の途中で新たに追加してもよい。このようにすることで、加水分解反応を停止させることなく、長時間連続して行い、オリゴ糖の製造を継続して行うことができ、オリゴ糖の製造効率を大幅に向上させることができる。キシランを追加する具体的な方法としては、例えば、従来のショーラー法における、パーコレーター型反応器を使用する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Moreover, in the said embodiment, when performing a hydrolysis reaction by a flow type, you may add a xylan newly in the middle of a hydrolysis reaction. By doing in this way, without stopping a hydrolysis reaction, it can carry out continuously for a long time, can manufacture oligosaccharide continuously, and can improve the manufacturing efficiency of oligosaccharide significantly. Specific examples of the method for adding xylan include, but are not limited to, a method using a percolator reactor in a conventional Scholar method.
本実施形態によれば、キシランを十分にキシロオリゴ糖にまで加水分解できるので、キシロオリゴ糖の生成量が向上するとともに、キシランの過分解が抑制され、高収率でキシロオリゴ糖が得られる。また、キシロオリゴ糖の分子量制御が容易となり、再現性よく所望のキシロオリゴ糖を製造することができる。
また、キシランを高い効率で加水分解する加水分解剤として、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いることによって、一層高収率でキシロオリゴ糖が得られる。そして、反応時間、反応温度、加水分解剤の水溶液の量などを調節することにより、キシロオリゴ糖の収率を一層向上させることができる。
本発明に使用する原料はすべて安全面および入手性に優れており、反応条件が穏やかで、特殊な製造条件が不要であるなど、工程が簡便で低コストでキシロオリゴ糖を製造できる。
このように本実施形態は、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が容易である。
According to this embodiment, since xylan can be sufficiently hydrolyzed to xylo-oligosaccharides, the amount of xylo-oligosaccharides produced is improved, and over-decomposition of xylan is suppressed, so that xylo-oligosaccharides can be obtained in high yield. Moreover, the molecular weight control of the xylooligosaccharide becomes easy, and the desired xylooligosaccharide can be produced with good reproducibility.
Further, by using iron (III) chloride or iron (III) sulfate as a hydrolyzing agent that hydrolyzes xylan with high efficiency, xylo-oligosaccharide can be obtained in a higher yield. And the yield of xylo-oligosaccharide can be further improved by adjusting reaction time, reaction temperature, the quantity of the aqueous solution of a hydrolyzing agent, etc.
All the raw materials used in the present invention are excellent in safety and availability, and the reaction conditions are mild, and special production conditions are not required. Thus, xylooligosaccharides can be produced at a low cost with a simple process.
Thus, this embodiment has high versatility and can be easily put to practical use at an industrial level.
（３）第三実施形態
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、中性多糖類のグルコマンナンを加水分解してオリゴ糖を製造するオリゴ糖の製造方法であって、グルコマンナンに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、グルコマンナンを加水分解する工程と、グルコマンナンの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、を有する方法である。
(3) Third Embodiment The method for producing an oligosaccharide of the present embodiment is a method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing a glucomannan of a neutral polysaccharide to produce an oligosaccharide, wherein the hydrolyzing agent is added to the glucomannan. A step of supplying an aqueous solution, a step of hydrolyzing glucomannan, and a step of recovering oligosaccharides from the hydrolyzate of glucomannan.
マンナンは、マンノースを主な構成成分とする多糖類の総称である。マンナンは、広義には、マンノース以外の単糖を含むガラクトマンナンまたはグルコマンナンをも含む。
グルコマンナンは、植物分類上、サトイモ科に属するＡｍｏｒｐｈｏｐｈａｌｌｕｓ Ｋｏｎｊａｃ， Ｋ Ｋｏｃｈの塊茎（芋）に含まれるグルコマンナン（貯蔵性多糖類）から分離して得られる多糖類である。そして、グルコマンナンは、Ｄ−グルコース（Ｇ）とＤ−マンノース（Ｍ）がほぼ１：１．６の割合で、β−１，４結合した複合多糖類である。一般に、グルコマンナンの分子量は、約１００万以上（重合度：約６２００）で、分子の長さはＲＧ＝１３００Å程度である。グルコマンナンは、下記の化学式（５）で表される。
Mannan is a general term for polysaccharides containing mannose as a main constituent. Mannan broadly includes galactomannan or glucomannan containing monosaccharides other than mannose.
Glucomannan is a polysaccharide obtained by separation from glucomannan (storable polysaccharide) contained in tubers (buds) of Amorphophallus Konjac, K Koch belonging to the taro family in plant classification. Glucomannan is a complex polysaccharide in which D-glucose (G) and D-mannose (M) are β-1,4 bonded at a ratio of approximately 1: 1.6. In general, the molecular weight of glucomannan is about 1 million or more (degree of polymerization: about 6200), and the molecular length is about RG = 1300 kg. Glucomannan is represented by the following chemical formula (5).
このグルコマンナンを加水分解して、低分子量化することにより、マンナンオリゴ糖を生成することができる。グルコマンナンの、どの結合が加水分解されるかによって、得られるマンナンオリゴ糖は異なるが、マンナンオリゴ糖の一例は、下記の化学式（６）で表される。 Mannan oligosaccharide can be produced by hydrolyzing the glucomannan to lower the molecular weight. Although the obtained mannan oligosaccharide differs depending on which bond of glucomannan is hydrolyzed, an example of the mannan oligosaccharide is represented by the following chemical formula (6).
従来、マンナンオリゴ糖を製造する代表的な方法として、酸加水分解法または酵素加水分解法が用いられている。これらの方法は、グルコマンナンなどを出発原料として、酸加水分解法または酵素加水分解法により、部分加水分解（低分子化）を行うものである。
酸加水分解法としては、例えば、原料であるコーヒー抽出残渣材料を、温度１６０〜２６０℃の温度にて、ｐＨ０．５〜４で加熱して、中和することにより、重合度１〜１０のマンナンオリゴ糖を製造する方法が挙げられる。
Conventionally, an acid hydrolysis method or an enzyme hydrolysis method has been used as a representative method for producing a mannan oligosaccharide. In these methods, partial hydrolysis (reduction in molecular weight) is carried out by using an acid hydrolysis method or an enzymatic hydrolysis method using glucomannan or the like as a starting material.
As the acid hydrolysis method, for example, the coffee extraction residue material as a raw material is heated at a temperature of 160 to 260 ° C. at pH 0.5 to 4 to neutralize, whereby a polymerization degree of 1 to 10 is achieved. The method of manufacturing a mannan oligosaccharide is mentioned.
しかしながら、この方法では、グルコマンナンの加水分解が激しく行われるため、反応系の設備が複雑になるばかりでなく、設備内では酸による腐食も起きやすく、酸回収にも余分なコストが発生する。
また、多糖類の側鎖が主鎖よりも早く分解されてしまうため、主鎖の分解度を調整するためには、酵素加水分解法が好適に用いられている。この酵素加水分解法に用いられる酵素としては、グルコマンナンを加水分解する機能を有する市販の酵素が挙げられる。酵素加水分解法は、温和な条件で加水分解を行うことができ、環境汚染も少ないが、コストがかかるため、工業化には不向きである。
そこで、後処理を必要としない方法としては、炭酸ガスを添加する方法や、熱水処理する方法が挙げられる。前記熱水処理の方法としては、例えば、コーヒー抽出残渣材料を１６０〜２６０℃で熱水処理する方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、得られるマンナンオリゴ糖の収率が１４％と低い。
However, in this method, glucomannan is vigorously hydrolyzed, so that the equipment of the reaction system is not only complicated, but also acid corrosion is likely to occur in the equipment, and extra cost is required for acid recovery.
In addition, since the side chain of the polysaccharide is decomposed faster than the main chain, an enzyme hydrolysis method is preferably used to adjust the degree of degradation of the main chain. Examples of the enzyme used in this enzymatic hydrolysis method include commercially available enzymes having a function of hydrolyzing glucomannan. The enzymatic hydrolysis method can be hydrolyzed under mild conditions and has little environmental pollution, but is costly and unsuitable for industrialization.
Thus, methods that do not require post-treatment include a method of adding carbon dioxide gas and a method of hydrothermal treatment. Examples of the hot water treatment method include a hot water treatment method of a coffee extraction residue material at 160 to 260 ° C. However, with this method, the yield of the mannan oligosaccharide obtained is as low as 14%.
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、上述の従来の課題を解決するためになされたものである。
本実施形態のオリゴ糖の製造方法を詳細に説明する。
The oligosaccharide production method of the present embodiment has been made to solve the above-described conventional problems.
The manufacturing method of the oligosaccharide of this embodiment is demonstrated in detail.
本実施形態のオリゴ糖の製造方法は、例えば、反応容器内に収容したグルコマンナンに、グルコマンナンを加水分解するための加水分解剤の水溶液を供給し、グルコマンナンを加水分解する。 In the oligosaccharide production method of the present embodiment, for example, an aqueous solution of a hydrolyzing agent for hydrolyzing glucomannan is supplied to glucomannan accommodated in a reaction vessel to hydrolyze glucomannan.
原料となるグルコマンナン源は、特に限定されるものではないが、例えば、こんにゃく由来のコンニャクマンナン、コーヒー飲料製造後のコーヒー滓などが挙げられる。 The source of glucomannan as a raw material is not particularly limited, and examples thereof include konjac-derived konjac mannan, coffee mash after coffee beverage production, and the like.
グルコマンナン源は、適宜、前処理が施されていてもよい。グルコマンナンの前処理としては、いわゆる飛び粉と呼ばれる外皮の除去や、えぐみ成分であるシュウ酸カルシウムの除去などが挙げられる。 The glucomannan source may be appropriately pretreated. Examples of the pretreatment of glucomannan include removal of the outer shell called so-called flying powder and removal of calcium oxalate, which is an umami component.
グルコマンナン源は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合、その組み合わせは任意に選択できる。 A glucomannan source may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together, the combination can be arbitrarily selected.
加水分解剤としては、上述の第一実施形態と同様に、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）が好適に用いられる。 As the hydrolyzing agent, iron (III) chloride or iron (III) sulfate is preferably used as in the first embodiment.
加水分解剤の水溶液に含まれる加水分解剤の濃度は、適宜調節されるが、１〜１００ｍＭであることが好ましく、１〜５０ｍＭであることがより好ましく、１〜２０ｍＭであることが特に好ましい。
加水分解剤の濃度を下限値以上とすることにより、一層速やかにグルコマンナンを加水分解できる。一方、加水分解剤の濃度を上限値以下とすることにより、オリゴ糖の生成が一層容易となる。
Although the density | concentration of the hydrolyzing agent contained in the aqueous solution of a hydrolyzing agent is adjusted suitably, it is preferable that it is 1-100 mM, It is more preferable that it is 1-50 mM, It is especially preferable that it is 1-20 mM.
By setting the concentration of the hydrolyzing agent to the lower limit value or more, glucomannan can be hydrolyzed more rapidly. On the other hand, by making the concentration of the hydrolyzing agent not more than the upper limit value, it becomes easier to produce oligosaccharides.
グルコマンナンの加水分解は、加熱しながら行うことが好ましく、このようにすることで、一層速やかにグルコマンナンを加水分解できる。
加熱時の温度は、１２０℃以上であることが好ましく、１３０〜１６０℃であることがより好ましく、１３０〜１４０℃であることがさらに好ましい。
加熱時の温度を上限値以下とすることで、グルコマンナンの過分解を一層抑制できる。
The hydrolysis of glucomannan is preferably performed while heating, and in this way, glucomannan can be hydrolyzed more rapidly.
The heating temperature is preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 to 160 ° C., and further preferably 130 to 140 ° C.
By making the temperature at the time of heating below the upper limit, the excessive decomposition of glucomannan can be further suppressed.
加水分解の反応時間は、反応温度に応じて適宜調節されるものであり、特に限定されるものではない。
例えば、上記のように加熱する場合、反応時間は０．２〜１０時間であることが好ましく、１０分〜２時間であることがより好ましい。
The reaction time of hydrolysis is appropriately adjusted according to the reaction temperature, and is not particularly limited.
For example, when heating as described above, the reaction time is preferably 0.2 to 10 hours, and more preferably 10 minutes to 2 hours.
加水分解剤の水溶液の量は、水溶液の濃度、グルコマンナンの量、オリゴ糖の製造装置の形態に応じて、適宜調節される。 The amount of the aqueous solution of the hydrolyzing agent is appropriately adjusted according to the concentration of the aqueous solution, the amount of glucomannan, and the form of the oligosaccharide production apparatus.
グルコマンナンの加水分解を終了した後、その加水分解物からオリゴ糖を回収する。
加水分解物は、目的物であるマンナンオリゴ糖以外にその他の分解物や、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）などを含んでいる。そこで、加水分解物は、抽出、濃縮、活性炭処理、脱塩処理、ゲル濾過、カラムクロマトグラフィーなどの公知の精製操作を一種以上行い、さらに、濃縮や凍結乾燥などを行うことにより、マンナンオリゴ糖を取り出すことが好ましい。
After the hydrolysis of glucomannan is completed, the oligosaccharide is recovered from the hydrolyzate.
The hydrolyzate contains other decomposition products, iron (III) chloride, iron (III) sulfate and the like in addition to the target mannan oligosaccharide. Therefore, the hydrolyzate is subjected to one or more known purification operations such as extraction, concentration, activated carbon treatment, desalting treatment, gel filtration, column chromatography, etc. Is preferably taken out.
得られたマンナンオリゴ糖は、例えば、上述の第一実施形態と同様の方法で同定できる。 The obtained mannan oligosaccharide can be identified, for example, by the same method as in the first embodiment described above.
また、上記実施形態において、オリゴ糖の加水分解反応は、回分式または流通式のいずれで行ってもよい。流通式で加水分解反応を行う場合は、所定の反応温度で所望のオリゴ糖が得られるよう、適宜加水分解剤の流量を調整すればよい。 Moreover, in the said embodiment, you may perform the hydrolysis reaction of an oligosaccharide by either a batch type or a distribution type. In the case where the hydrolysis reaction is performed in a flow system, the flow rate of the hydrolyzing agent may be appropriately adjusted so that a desired oligosaccharide can be obtained at a predetermined reaction temperature.
また、上記実施形態において、流通式で加水分解反応を行う場合、グルコマンナンを、加水分解反応の途中で新たに追加してもよい。このようにすることで、加水分解反応を停止させることなく、長時間連続して行い、オリゴ糖の製造を継続して行うことができ、オリゴ糖の製造効率を大幅に向上させることができる。グルコマンナンを追加する具体的な方法としては、例えば、従来のショーラー法における、パーコレーター型反応器を使用する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Moreover, in the said embodiment, when performing a hydrolysis reaction by a flow type, you may newly add glucomannan in the middle of a hydrolysis reaction. By doing in this way, without stopping a hydrolysis reaction, it can carry out continuously for a long time, can manufacture oligosaccharide continuously, and can improve the manufacturing efficiency of oligosaccharide significantly. Specific examples of the method for adding glucomannan include, but are not limited to, a method using a percolator reactor in a conventional Scholar method.
本実施形態によれば、グルコマンナンを十分にマンナンオリゴ糖にまで加水分解できるので、マンナンオリゴ糖の生成量が向上するとともに、グルコマンナンの過分解が抑制され、高収率でマンナンオリゴ糖が得られる。また、マンナンオリゴ糖の分子量制御が容易となり、再現性よく所望のマンナンオリゴ糖を製造することができる。
また、グルコマンナンを高い効率で加水分解する加水分解剤として、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いることによって、一層高収率でマンナンオリゴ糖が得られる。そして、反応時間、反応温度、加水分解剤の水溶液の量などを調節することにより、マンナンオリゴ糖の収率を一層向上させることができる。
本発明に使用する原料はすべて安全面および入手性に優れており、反応条件が穏やかで、特殊な製造条件が不要であるなど、工程が簡便で低コストでマンナンオリゴ糖を製造できる。
このように本実施形態は、汎用性が高く、工業レベルでの実用化が容易である。
According to this embodiment, since glucomannan can be sufficiently hydrolyzed to mannan oligosaccharide, the production amount of mannan oligosaccharide is improved, and excessive decomposition of glucomannan is suppressed, so that mannan oligosaccharide is produced in high yield. can get. In addition, it becomes easy to control the molecular weight of the mannan oligosaccharide, and the desired mannan oligosaccharide can be produced with good reproducibility.
Further, by using iron (III) chloride or iron (III) sulfate as a hydrolyzing agent that hydrolyzes glucomannan with high efficiency, a mannan oligosaccharide can be obtained in a higher yield. And the yield of a mannan oligosaccharide can be further improved by adjusting reaction time, reaction temperature, the quantity of the aqueous solution of a hydrolyzing agent, etc.
All the raw materials used in the present invention are excellent in safety and availability, can be produced at low cost and with a simple process, such as mild reaction conditions and no special production conditions.
Thus, this embodiment has high versatility and can be easily put to practical use at an industrial level.
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
なお、以下に示す「オリゴ糖収率（％）」は、全て単離収率である。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with experimental examples, but the present invention is not limited to the following experimental examples.
The “oligosaccharide yield (%)” shown below are all isolated yields.
［実験例１］
１０ｇのアガロース（関東化学社製、粉末寒天）を、ハイパーグラスター（耐圧ガラス工業社製、ＴＥＭ−Ｖ−１０００Ｎ型）の容量が１Ｌの反応容器に入れ、次いで、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液７００ｍＬを前記反応容器に加えて密閉した。
次いで、ハイパーグラスターの設定内部温度（反応温度）を１００℃とし、当該温度まで昇温安定化してから１時間（反応時間）、アガロースの加水分解反応を行った。
反応後、加水分解物を遠心分離により可溶分と不溶分に分け、可溶分についてはイオン交換樹脂を用いて脱塩処理を行った。
このとき、加水分解物の可溶分については、電気伝導度が５．００［μｓ／ｃｍ］〜３．００［μｓ／ｃｍ］に下がるまで脱塩処理を行い、脱塩後は、糖の全量が溶出するまで洗浄を行った。
可溶分を一定程度まで濃縮した後、凍結乾燥して、可溶分（アガロオリゴ糖）を４．９ｇ（収率４９％）得た。
[Experimental Example 1]
10 g of agarose (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., powder agar) is placed in a reaction vessel having a capacity of 1 liter of hyperglaster (manufactured by pressure-resistant glass industry, TEM-V-1000N type), and then iron chloride having a concentration of 1.0 mM. (III) 700 mL of an aqueous solution was added to the reaction vessel and sealed.
Next, the set internal temperature (reaction temperature) of the hyperblaster was set to 100 ° C., and the temperature was stabilized up to the temperature, and the hydrolysis reaction of agarose was performed for 1 hour (reaction time).
After the reaction, the hydrolyzate was separated into a soluble part and an insoluble part by centrifugation, and the soluble part was subjected to a desalting treatment using an ion exchange resin.
At this time, the soluble matter of the hydrolyzate is subjected to desalting treatment until the electric conductivity falls to 5.00 [μs / cm] to 3.00 [μs / cm]. Washing was performed until the entire amount was eluted.
The soluble content was concentrated to a certain level and then freeze-dried to obtain 4.9 g (49% yield) of the soluble content (agaro-oligosaccharide).
得られたアガロオリゴ糖は、ＨＰＬＣ分析により同定した。分析条件は以下の通りである。また、得られた分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図１に示す。
（ＨＰＬＣ分析条件）
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＳＢ−Ｇ ＋ ＳＢ−８０２ＨＱ ＋ ＳＢ−８０２．５ＨＱ
流速：０．７０ｍＬ／分
温度：７０℃
移動相：０．１Ｍ ＮａＮＯ３水溶液
The obtained agarooligosaccharide was identified by HPLC analysis. The analysis conditions are as follows. Moreover, the obtained analysis result (HPLC chart) is shown in FIG.
(HPLC analysis conditions)
Column: Shodex SB-G + SB-802HQ + SB-802.5HQ
Flow rate: 0.70 mL / min Temperature: 70 ° C
Mobile phase: 0.1 M NaNO 3 aqueous solution
［実験例２］
反応温度を１１０℃に設定したこと以外は実験例１と同様にして、アガロースの加水分解、並びに、アガロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、アガロオリゴ糖を６．７ｇ（収率６７％）得た。
また、得られたアガロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図１および図２に示す。
[Experiment 2]
Agarose was hydrolyzed and agarooligosaccharides were separated and purified in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was set to 110 ° C.
As a result, 6.7 g (yield 67%) of agarooligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained agarooligosaccharide is shown in FIG. 1 and FIG.
［実験例３］
反応温度を１２０℃に設定したこと以外は実験例１と同様にして、アガロースの加水分解、並びに、アガロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、アガロオリゴ糖を６．９ｇ（収率６９％）得た。
また、得られたアガロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図１に示す。
[Experiment 3]
Agarose was hydrolyzed, and agarooligosaccharides were separated and purified in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was set to 120 ° C.
As a result, 6.9 g (69% yield) of agarooligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained agarooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例４］
反応温度を１３０℃に設定したこと以外は実験例１と同様にして、アガロースの加水分解、並びに、アガロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、アガロオリゴ糖を７．５ｇ（収率７５％）得た。
また、得られたアガロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図１に示す。
[Experimental Example 4]
Agarose was hydrolyzed and agarooligosaccharides were separated and purified in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was set to 130 ° C.
As a result, 7.5 g (yield 75%) of agarooligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained agarooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例５］
反応温度を１１０℃、反応時間を２時間に設定したこと以外は実験例１と同様にして、アガロースの加水分解、並びに、アガロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、アガロオリゴ糖を７．３ｇ（収率７３％）得た。
また、得られたアガロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図２に示す。
[Experimental Example 5]
Hydrolysis of agarose and separation and purification of agarooligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was set to 110 ° C. and the reaction time was set to 2 hours.
As a result, 7.3 g (73% yield) of agarooligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained agarooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例６］
反応温度を１１０℃、反応時間を３時間に設定したこと以外は実験例１と同様にして、アガロースの加水分解、並びに、アガロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、アガロオリゴ糖を６．８ｇ（収率６８％）得た。
また、得られたアガロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図２に示す。
[Experimental Example 6]
Agarose was hydrolyzed and agarooligosaccharides were separated and purified in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was set to 110 ° C. and the reaction time was set to 3 hours.
As a result, 6.8 g (68% yield) of agarooligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained agarooligosaccharide is shown in FIG.
図１より、反応温度を１００〜１１０℃、反応時間を１時間とした場合（実験例１、２）、オリゴ糖のピークが僅かに確認された。一方、反応温度を１２０〜１３０℃、反応時間を１時間とした場合（実験例３、４）、加水分解が進行し、オリゴ糖のピークが明確に確認された。また、図２より、反応温度が１１０℃の場合でも、反応時間を２〜３時間とすることにより（実験例５、６）、加水分解が進行し、オリゴ糖のピークが明確に確認された。
以上の結果から、反応温度を１２０〜１３０℃に設定し、反応時間を１時間とすることによって、所望の高純度なアガロオリゴ糖が得られることが確認できた。また、反応温度を１１０℃に設定した場合は、反応時間を２〜３時間に設定することによって、所望の高純度なアガロオリゴ糖が得られることが確認できた。
From FIG. 1, when the reaction temperature was 100 to 110 ° C. and the reaction time was 1 hour (Experimental Examples 1 and 2), the oligosaccharide peak was slightly confirmed. On the other hand, when the reaction temperature was 120 to 130 ° C. and the reaction time was 1 hour (Experimental Examples 3 and 4), hydrolysis proceeded and the oligosaccharide peak was clearly confirmed. In addition, from FIG. 2, even when the reaction temperature was 110 ° C., by setting the reaction time to 2 to 3 hours (Experimental Examples 5 and 6), hydrolysis proceeded and the oligosaccharide peak was clearly confirmed. .
From the above results, it was confirmed that the desired high-purity agarooligosaccharide was obtained by setting the reaction temperature to 120 to 130 ° C. and setting the reaction time to 1 hour. Moreover, when the reaction temperature was set to 110 ° C., it was confirmed that the desired high-purity agarooligosaccharide was obtained by setting the reaction time to 2 to 3 hours.
［実験例７］
５．０ｇのキシラン（シグマ社製、ブナ由来）を、ハイパーグラスター（耐圧ガラス工業社製、ＴＥＭ−Ｖ−１０００Ｎ型）の容量が１Ｌの反応容器に入れ、次いで、濃度が１．０ｍＭの硫酸鉄（ＩＩＩ）水溶液３００ｍＬを前記反応容器に加えて密閉した。
次いで、ハイパーグラスターの設定内部温度（反応温度）を１４０℃とし、当該温度まで昇温安定化してから２時間（反応時間）、キシランの加水分解反応を行った。
反応後、加水分解物を遠心分離により可溶分と不溶分に分け、可溶分についてはイオン交換樹脂を用いて脱塩処理を行った。
このとき、加水分解物の可溶分については、電気伝導度が５．００［μｓ／ｃｍ］〜３．００［μｓ／ｃｍ］に下がるまで脱塩処理を行い、脱塩後は、糖の全量が溶出するまで洗浄を行った。
可溶分を一定程度まで濃縮した後、凍結乾燥して、可溶分(キシロオリゴ糖)を３．１ｇ（収率６２％）得た。
[Experimental Example 7]
5.0 g of xylan (manufactured by Sigma Co., Ltd., beech-derived) was put into a reaction vessel having a capacity of 1 liter of HyperGlaster (manufactured by pressure-resistant glass industry, TEM-V-1000N type), and then sulfuric acid having a concentration of 1.0 mM 300 mL of an iron (III) aqueous solution was added to the reaction vessel and sealed.
Subsequently, the set internal temperature (reaction temperature) of the hyperglaster was set to 140 ° C., and after the temperature was stabilized up to the temperature, the hydrolysis reaction of xylan was performed for 2 hours (reaction time).
After the reaction, the hydrolyzate was separated into a soluble part and an insoluble part by centrifugation, and the soluble part was subjected to a desalting treatment using an ion exchange resin.
At this time, the soluble matter of the hydrolyzate is subjected to desalting treatment until the electric conductivity falls to 5.00 [μs / cm] to 3.00 [μs / cm]. Washing was performed until the entire amount was eluted.
The soluble content was concentrated to a certain extent and then freeze-dried to obtain 3.1 g (yield 62%) of the soluble content (xylo-oligosaccharide).
得られたキシロオリゴ糖は、ＨＰＬＣ分析により同定した。分析条件を、実験例１と同様とした。また、得られた分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図３に示す。 The obtained xylo-oligosaccharide was identified by HPLC analysis. The analysis conditions were the same as in Experimental Example 1. Moreover, the obtained analysis result (HPLC chart) is shown in FIG.
［実験例８］
加水分解剤の水溶液として、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を用いたこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．４ｇ（収率６８％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図３に示す。
[Experimental Example 8]
The hydrolysis of xylan and the separation and purification of xylo-oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 7 except that an aqueous solution of iron (III) chloride having a concentration of 1.0 mM was used as the aqueous solution of the hydrolyzing agent.
As a result, 3.4 g (yield 68%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例９］
反応温度を１６０℃に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を２．９５ｇ（収率５９％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図３に示す。
[Experimental Example 9]
Except that the reaction temperature was set to 160 ° C., the hydrolysis of xylan and the separation and purification of xylo-oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 7.
As a result, 2.95 g (yield 59%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１０］
加水分解剤の水溶液として、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を用い、反応温度を１６０℃に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．１５ｇ（収率６３％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図３に示す。
[Experimental Example 10]
Hydrolysis of xylan and xylooligosaccharides were carried out in the same manner as in Experimental Example 7, except that an aqueous solution of iron (III) chloride having a concentration of 1.0 mM was used as the aqueous solution of the hydrolyzing agent, and the reaction temperature was set to 160 ° C. Was separated and purified.
As a result, 3.15 g (yield 63%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１１］
反応時間を３時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．４ｇ（収率６８％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図４に示す。
[Experimental Example 11]
Except that the reaction time was set to 3 hours, the hydrolysis of xylan and the separation and purification of xylo-oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 7.
As a result, 3.4 g (yield 68%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１２］
加水分解剤の水溶液として、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を用い、反応時間を３時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．６ｇ（収率７２％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図４に示す。
[Experimental example 12]
Hydrolysis of xylan and xylooligosaccharides in the same manner as in Experimental Example 7, except that an aqueous solution of iron chloride (III) having a concentration of 1.0 mM was used as the hydrolyzing agent aqueous solution, and the reaction time was set to 3 hours. Was separated and purified.
As a result, 3.6 g (yield 72%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１３］
反応温度を１６０℃、反応時間を３時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．２ｇ（収率６４％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図４に示す。
[Experimental Example 13]
Except that the reaction temperature was set to 160 ° C. and the reaction time was set to 3 hours, xylan was hydrolyzed and xylooligosaccharides were separated and purified in the same manner as in Experimental Example 7.
As a result, 3.2 g (yield 64%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１４］
反応時間を４時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．３ｇ（収率６６％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図５に示す。
[Experimental Example 14]
Except that the reaction time was set to 4 hours, the hydrolysis of xylan and the separation and purification of xylo-oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 7.
As a result, 3.3 g (yield 66%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１５］
加水分解剤の水溶液として、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を用い、反応時間を４時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を３．６５ｇ（収率７３％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図５に示す。
[Experimental Example 15]
Hydrolysis of xylan and xylooligosaccharides in the same manner as in Experimental Example 7, except that an aqueous solution of iron (III) chloride having a concentration of 1.0 mM was used as the aqueous solution of the hydrolyzing agent, and the reaction time was set to 4 hours. Was separated and purified.
As a result, 3.65 g (yield 73%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１６］
反応温度を１６０℃、反応時間を４時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を２．７５ｇ（収率５５％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図５に示す。
[Experimental Example 16]
Except that the reaction temperature was set to 160 ° C. and the reaction time was set to 4 hours, xylan was hydrolyzed and xylooligosaccharides were separated and purified in the same manner as in Experimental Example 7.
As a result, 2.75 g (yield 55%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
［実験例１７］
加水分解剤の水溶液として、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を用い、反応温度を１６０℃、反応時間を４時間に設定したこと以外は実験例７と同様にして、キシランの加水分解、並びに、キシロオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、キシロオリゴ糖を２．９ｇ（収率５８％）得た。
また、得られたキシロオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図５に示す。
[Experimental Example 17]
As an aqueous solution of the hydrolyzing agent, an aqueous solution of iron (III) chloride having a concentration of 1.0 mM, a reaction temperature was set to 160 ° C., and a reaction time was set to 4 hours. Degradation and separation and purification of xylooligosaccharides were performed.
As a result, 2.9 g (yield 58%) of xylo-oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained xylooligosaccharide is shown in FIG.
図３〜５より、加水分解剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を使用し、反応温度を１４０℃、反応時間を２〜４時間とした場合（実験例７、１１、１４）、および、加水分解剤として塩化鉄（ＩＩＩ）を使用し、反応温度を１４０℃、反応時間を２〜４時間とした場合（実験例８、１２、１５）、および、加水分解剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を使用し、反応温度を１６０℃、反応時間を２時間とした場合（実験例９）、加水分解が進行し、オリゴ糖のピークが明確に確認された。
一方、加水分解剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を使用し、反応温度を１６０℃、反応時間を３〜４時間とした場合（実験例１３、１６）、および、加水分解剤として塩化鉄（ＩＩＩ）を使用し、反応温度を１６０℃、反応時間を２〜４時間とした場合（実験例１０、１７）、加水分解がより進行し、オリゴ糖のピークが少し確認されたものの、大部分が単糖にまで加水分解されていた。
また、同じ反応温度、反応時間では、加水分解剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）に比べ、塩化鉄（ＩＩＩ）を用いた方がより加水分解反応が進行していた。
以上の結果から、反応温度を１４０℃に設定し、反応時間を２〜４時間とすることによって、所望の高純度なキシロオリゴ糖が得られることが確認できた。
また、反応温度を１６０℃に設定し、加水分解剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いて反応時間を２時間とすることによっても、所望の高純度なキシロオリゴ糖が得られることが確認できた。
また、塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液を用いた場合、硫酸鉄（ＩＩＩ）水溶液を用いた場合よりも短い反応時間で、所望の高純度なキシロオリゴ糖が得られることが確認できた。
3 to 5, when iron (III) sulfate is used as the hydrolyzing agent, the reaction temperature is 140 ° C., the reaction time is 2 to 4 hours (Experimental Examples 7, 11, and 14), and the hydrolyzing agent When using iron (III) chloride as the reaction temperature of 140 ° C. and the reaction time of 2 to 4 hours (Experimental Examples 8, 12, and 15), and using iron sulfate (III) as the hydrolyzing agent. When the reaction temperature was 160 ° C. and the reaction time was 2 hours (Experimental Example 9), hydrolysis proceeded and the oligosaccharide peak was clearly confirmed.
On the other hand, when iron (III) sulfate is used as the hydrolyzing agent, the reaction temperature is 160 ° C., the reaction time is 3 to 4 hours (Experimental Examples 13 and 16), and iron (III) chloride as the hydrolyzing agent. When the reaction temperature was set to 160 ° C. and the reaction time was set to 2 to 4 hours (Experimental Examples 10 and 17), although the hydrolysis proceeded more and the oligosaccharide peak was slightly confirmed, most of the It was hydrolyzed to sugar.
Further, at the same reaction temperature and reaction time, the hydrolysis reaction proceeded more when iron (III) chloride was used as a hydrolyzing agent than iron (III) sulfate.
From the above results, it was confirmed that the desired high-purity xylo-oligosaccharide was obtained by setting the reaction temperature to 140 ° C. and the reaction time to 2 to 4 hours.
It was also confirmed that the desired high-purity xylo-oligosaccharide could be obtained by setting the reaction temperature to 160 ° C. and using iron (III) sulfate as the hydrolyzing agent and setting the reaction time to 2 hours.
Further, it was confirmed that the desired high-purity xylo-oligosaccharide can be obtained in a shorter reaction time when the aqueous iron (III) chloride solution is used than when the aqueous iron (III) sulfate solution is used.
［実験例１８］
５．０ｇのグルコマンナン（清水化学社製、プロポールＡ）を、ハイパーグラスター（耐圧ガラス工業社製、ＴＥＭ−Ｕ−１０００Ｎ型）の容量が１Ｌの反応容器に入れ、次いで、濃度が１．０ｍＭの塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液３００ｍＬを前記反応容器に加えて密閉した。
次いで、ハイパーグラスターの設定内部温度（反応温度）を１３０℃とし、当該温度まで昇温安定化してから1時間（反応時間）、グルコマンナンの加水分解反応を行った。
反応後、加水分解物を遠心分離により可溶分と不溶分に分け、可溶分についてはイオン交換樹脂を用いて脱塩処理を行った。
このとき、加水分解物の可溶分については、電気伝導度が５．００［μｓ／ｃｍ］〜３．００［μｓ／ｃｍ］に下がるまで脱塩処理を行い、脱塩後は、糖の全量が溶出するまで洗浄を行った。
可溶分を一定程度まで濃縮した後、凍結乾燥して、可溶分（マンナンオリゴ糖）を１．１ｇ（収率７３％）得た。
[Experiment 18]
5.0 g of glucomannan (manufactured by Shimizu Chemical Co., Propol A) is placed in a reaction vessel having a capacity of 1 liter of Hyper Glaster (manufactured by Pressure Glass Industrial Co., Ltd., TEM-U-1000N type). 300 mL of a 0 mM iron (III) chloride aqueous solution was added to the reaction vessel and sealed.
Subsequently, the set internal temperature (reaction temperature) of the hyperglaster was set to 130 ° C., and the temperature was stabilized up to the temperature, and the hydrolysis reaction of glucomannan was performed for 1 hour (reaction time).
After the reaction, the hydrolyzate was separated into a soluble part and an insoluble part by centrifugation, and the soluble part was subjected to a desalting treatment using an ion exchange resin.
At this time, the soluble matter of the hydrolyzate is subjected to desalting treatment until the electric conductivity falls to 5.00 [μs / cm] to 3.00 [μs / cm]. Washing was performed until the entire amount was eluted.
The soluble content was concentrated to a certain extent and then freeze-dried to obtain 1.1 g (73% yield) of the soluble content (mannan oligosaccharide).
得られたマンナンオリゴ糖は、ＨＰＬＣ分析により同定した。分析条件を、実験例１と同様とした。また、得られた分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図６に示す。 The obtained mannan oligosaccharide was identified by HPLC analysis. The analysis conditions were the same as in Experimental Example 1. Moreover, the obtained analysis result (HPLC chart) is shown in FIG.
［実験例１９］
反応時間を１．５時間としたこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、マンナンオリゴ糖を１．０３ｇ（収率６９％）得た。
また、得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図６および図７に示す。
[Experimental Example 19]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharides were performed in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction time was 1.5 hours.
As a result, 1.03 g (69% yield) of mannan oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG. 6 and FIG.
［実験例２０］
反応温度を１４０℃に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、マンナンオリゴ糖を０．９２ｇ（収率６２％）得た。
得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図６および図７に示す。
[Experiment 20]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were carried out in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 140 ° C.
As a result, 0.92 g (yield 62%) of mannan oligosaccharide was obtained.
The analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG. 6 and FIG.
［実験例２１］
反応温度を１４０℃、反応時間を２時間に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、マンナンオリゴ糖を０．８８ｇ（収率５８％）得た。
また、得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図６および図８に示す。
[Experimental example 21]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were carried out in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 140 ° C. and the reaction time was set to 2 hours.
As a result, 0.88 g (yield 58%) of mannan oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG. 6 and FIG.
［実験例２２］
反応温度を１４０℃、反応時間を１０分に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、マンナンオリゴ糖を１．１ｇ（収率７５％）得た。
また、得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図７に示す。
[Experimental example 22]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 140 ° C. and the reaction time was set to 10 minutes.
As a result, 1.1 g (yield 75%) of mannan oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG.
［実験例２３］
反応温度を１４０℃、反応時間を３０分に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
その結果、マンナンオリゴ糖を１．１ｇ（収率７４％）得た。
また、得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図７に示す。
[Experimental example 23]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 140 ° C. and the reaction time was set to 30 minutes.
As a result, 1.1 g (yield 74%) of mannan oligosaccharide was obtained.
Moreover, the analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG.
［実験例２４］
反応温度を１２０℃、反応時間を２時間に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図７に示す。
[Experimental Example 24]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were performed in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 120 ° C. and the reaction time was set to 2 hours.
The analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG.
［実験例２５］
反応温度を１３０℃、反応時間を２時間に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図８に示す。
[Experiment 25]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were carried out in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 130 ° C. and the reaction time was set to 2 hours.
The analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG.
［実験例２６］
反応温度を１６０℃、反応時間を２時間に設定したこと以外は実験例１８と同様にして、グルコマンナンの加水分解、並びに、マンナンオリゴ糖の分離および精製を行った。
得られたマンナンオリゴ糖の分析結果（ＨＰＬＣチャート）を図８に示す。
[Experiment 26]
Hydrolysis of glucomannan and separation and purification of mannan oligosaccharide were carried out in the same manner as in Experimental Example 18 except that the reaction temperature was set to 160 ° C. and the reaction time was set to 2 hours.
The analysis result (HPLC chart) of the obtained mannan oligosaccharide is shown in FIG.
図６より、反応温度を１３０℃、反応時間を１〜１．５時間とした場合（実験例１８、１９）、反応温度を１４０℃、反応時間を１〜２時間とした場合（実験例２０、２１）、加水分解反応が進行し、オリゴ糖のピークが明確に確認された。
図７より、反応温度を１４０℃、反応時間を１０分とした場合（実験例２２）、オリゴ糖のピークが僅かに確認された。一方、反応温度を１４０℃、反応時間を３０分とした場合（実験例２３）、加水分解反応が進行し、オリゴ糖のピークが明確に確認された。
図８より、反応温度を１２０℃、反応時間を２時間とした場合（実験例２４）、オリゴ糖のピークが僅かに確認された。一方、反応温度を１３０℃、反応時間を２時間とした場合（実験例２５）、加水分解反応が進行し、オリゴ糖のピークが明確に確認された。また、反応温度を１６０℃、反応時間を２時間とした場合（実験例２６）、加水分解がより進行し、オリゴ糖のピークが少し確認されたものの、大部分が単糖にまで加水分解されていた。
以上の結果から、反応温度を１４０℃に設定し、反応時間を３０分〜２時間に設定することによって、所望の高純度なマンナンオリゴ糖が得られることが確認できた。また、反応温度を１３０℃に設定し、反応時間を１〜２時間に設定することによっても、所望の高純度なマンナンオリゴ糖が得られることが確認できた。
6, when the reaction temperature is 130 ° C. and the reaction time is 1 to 1.5 hours (Experimental Examples 18 and 19), the reaction temperature is 140 ° C. and the reaction time is 1 to 2 hours (Experimental Example 20). 21) The hydrolysis reaction proceeded and the oligosaccharide peak was clearly confirmed.
From FIG. 7, when the reaction temperature was 140 ° C. and the reaction time was 10 minutes (Experimental Example 22), a slight oligosaccharide peak was confirmed. On the other hand, when the reaction temperature was 140 ° C. and the reaction time was 30 minutes (Experimental Example 23), the hydrolysis reaction proceeded, and the oligosaccharide peak was clearly confirmed.
From FIG. 8, when the reaction temperature was 120 ° C. and the reaction time was 2 hours (Experimental Example 24), a slight oligosaccharide peak was confirmed. On the other hand, when the reaction temperature was 130 ° C. and the reaction time was 2 hours (Experimental Example 25), the hydrolysis reaction proceeded and the oligosaccharide peak was clearly confirmed. In addition, when the reaction temperature was 160 ° C. and the reaction time was 2 hours (Experimental Example 26), hydrolysis proceeded more and peaks of oligosaccharide were confirmed, but most of them were hydrolyzed to monosaccharides. It was.
From the above results, it was confirmed that the desired high-purity mannan oligosaccharide was obtained by setting the reaction temperature to 140 ° C. and the reaction time to 30 minutes to 2 hours. It was also confirmed that the desired high-purity mannan oligosaccharide was obtained by setting the reaction temperature to 130 ° C. and the reaction time to 1 to 2 hours.
Claims (3)
アガロースに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、
前記アガロースを１１０〜１３０℃で加水分解する工程と、
前記アガロースの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、
を有し、
前記加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）であることを特徴とするオリゴ糖の製造方法。 An oligosaccharide production method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing agarose,
Supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to agarose;
Hydrolyzing the agarose at 110 to 130 ° C .;
Recovering oligosaccharide from the hydrolyzate of agarose;
Have
The method for producing an oligosaccharide, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride or iron (III) sulfate.
キシランに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、
前記キシランを１４０〜１６０℃で加水分解する工程と、
前記キシランの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、
を有し、
前記加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）であることを特徴とするオリゴ糖の製造方法。 An oligosaccharide production method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing xylan,
Supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to xylan;
Hydrolyzing the xylan at 140-160 ° C .;
Recovering oligosaccharides from the xylan hydrolyzate;
Have
The method for producing an oligosaccharide, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride or iron (III) sulfate.
グルコマンナンに加水分解剤の水溶液を供給する工程と、
前記グルコマンナンを１３０〜１４０℃で加水分解する工程と、
前記グルコマンナンの加水分解物からオリゴ糖を回収する工程と、
を有し、
前記加水分解剤は、塩化鉄（ＩＩＩ）または硫酸鉄（ＩＩＩ）であることを特徴とするオリゴ糖の製造方法。 An oligosaccharide production method for producing an oligosaccharide by hydrolyzing glucomannan,
Supplying an aqueous solution of a hydrolyzing agent to glucomannan;
Hydrolyzing the glucomannan at 130 to 140 ° C .;
Recovering oligosaccharides from the hydrolyzate of glucomannan;
Have
The method for producing an oligosaccharide, wherein the hydrolyzing agent is iron (III) chloride or iron (III) sulfate.
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