JP6900902B2 - Method for producing xylooligosaccharide composition - Google Patents

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Description

本発明は、分離膜によってキシロオリゴ糖を選択的に濃縮することによるキシロオリゴ糖組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a xylooligosaccharide composition by selectively concentrating xylooligosaccharides with a separation membrane.

オリゴ糖は、数個の単糖がグリコシド結合によって数個結合した糖類で、その構成単糖によってガラクトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、乳果オリゴ糖など様々なものが知られている。これらのオリゴ糖は低甘味、低カロリー、難う蝕性などの特性に加え、腸内細菌の選択的な増殖促進効果を有し、おなかの調子を良好に保つ機能を有する特定保健用食品などが数多く市販されている。 Oligosaccharides are saccharides in which several monosaccharides are linked by glycosidic bonds, and various monosaccharides such as galactooligosaccharides, fructooligosaccharides, xylooligosaccharides, isomaltooligosaccharides, and milk fruit oligosaccharides are known depending on the constituent monosaccharides. There is. In addition to properties such as low sweetness, low calories, and resistance to caries, these oligosaccharides have the effect of selectively promoting the growth of intestinal bacteria, and foods for specified health use that have the function of maintaining good stomach condition. Many are commercially available.

これらのオリゴ糖の中でもキシロオリゴ糖は、酸やアミラーゼなどの消化酵素による分解を受けにくく、ヒトが摂取した場合、大腸まで分解・吸収されることなく到達するため、他のオリゴ糖と比較して少ない量でその効果を発揮する。中でもキシロース２分子からなるキシロビオースは乳酸菌の利用効率が高いことが知られている。キシロオリゴ糖は、ヒトの食品用途だけではなく家畜の飼料の添加剤としても利用されている。 Among these oligosaccharides, xylooligosaccharides are less susceptible to decomposition by digestive enzymes such as acids and amylase, and when ingested by humans, they reach the large intestine without being decomposed and absorbed, so compared to other oligosaccharides. It exerts its effect with a small amount. Among them, xylobiose, which consists of two molecules of xylose, is known to have high utilization efficiency of lactic acid bacteria. Xylooligosaccharides are used not only for human food use but also as an additive for livestock feed.

キシロオリゴ糖は、植物の主要構成成分のひとつであるキシランから製造されている。キシロオリゴ糖の製造方法としては、粉砕された広葉樹に高温高圧水を循環させることにより、原料中のヘミセルロースに含まれるキシランを加水分解抽出する方法（特許文献１）、コーンコブ、綿実殻、バガスおよび稲わらからなる群から選択される植物体原料を、アルカリ処理もしくは加圧加熱処理し、さらに酵素処理する方法（特許文献２）などが知られている。しかしながら、このような製造方法によって得られたキシロオリゴ糖はほとんどの場合、生理機能を持たない単糖類や植物原料由来の芳香族化合物などの不純物を含んでいるため、キシロオリゴ糖の機能性を高めるためにはキシロオリゴ糖の精製工程が必要となる。 Xylooligosaccharides are produced from xylan, one of the major constituents of plants. As a method for producing xylooligosaccharide, a method of hydrolyzing and extracting xylan contained in hemicellulose in a raw material by circulating high temperature and high pressure water in crushed hardwood (Patent Document 1), corn cob, cotton husk, bagasse and A method (Patent Document 2) is known in which a plant material selected from the group consisting of rice straw is subjected to alkali treatment or pressure heat treatment, and further enzymatically treated. However, in most cases, the xylooligosaccharides obtained by such a production method contain impurities such as monosaccharides having no physiological function and aromatic compounds derived from plant raw materials, in order to enhance the functionality of the xylooligosaccharides. Requires a purification step of xylooligosaccharides.

オリゴ糖の精製方法としては、イオン交換樹脂や活性炭を用いた処理、分離膜を用いた方法が知られている。分離膜を用いた方法としては、例えば特許文献３に、キシラン含有植物材料の水解物を１５０ないし５００ｇ／ｍｏｌの遮断サイズ（分画分子量と同義）を有するナノ濾過膜を用いてナノ濾過を受けさせることにより、オリゴ糖とグルコースなどのヘキソースを非透過側から回収する方法が開示されている。 As a method for purifying oligosaccharides, a treatment using an ion exchange resin or activated carbon, and a method using a separation membrane are known. As a method using a separation membrane, for example, in Patent Document 3, a hydrolyzate of a xylan-containing plant material is subjected to nanofiltration using a nanofiltration membrane having a blocking size (synonymous with fractional molecular weight) of 150 to 500 g / mol. A method for recovering oligosaccharides and hexoses such as glucose from the non-permeable side is disclosed.

また、特許文献４では、セルロース含有バイオマスを加水分解して得られた糖水溶液を分画分子量６００〜２，０００の分離膜に通じて濾過して、発酵阻害物質を透過側から除去して、単糖（グルコースおよびキシロース）を主成分とする糖液を非透過側で濃縮する方法が開示されている。 Further, in Patent Document 4, a sugar aqueous solution obtained by hydrolyzing cellulose-containing biomass is filtered through a separation membrane having a fractional molecular weight of 600 to 2,000 to remove fermentation inhibitors from the permeation side. A method for concentrating a sugar solution containing monosaccharides (glucose and xylose) as main components on the non-permeable side is disclosed.

特開２００６−０７５０６７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-075067 特開２００６−２９６２２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-296224 特表２００４−５１７１１８号公報Special Table 2004-517118 国際公開第２０１３／０１８６９４号International Publication No. 2013/018649

前述の方法に従ってキシロオリゴ糖を製造・精製した場合では、精製前のキシロオリゴ糖にグルコースやキシロースなどの単糖が含まれていると、キシロオリゴ糖と単糖を分離することができず、例えば、キシロオリゴ糖とグルコースが混在すると、グルコースに起因するカロリーおよび甘味の影響を排除することができず、利用用途が限られてしまうといった課題があった。 When the xylooligosaccharide is produced and purified according to the above method, if the xylooligosaccharide before purification contains a monosaccharide such as glucose or xylose, the xylooligosaccharide and the monosaccharide cannot be separated. When sugar and glucose are mixed, the influence of calories and sweetness caused by glucose cannot be eliminated, and there is a problem that the usage is limited.

そこで本発明は、単糖とキシロオリゴ糖とを分離し、高純度なキシロオリゴ糖組成物の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a high-purity xylooligosaccharide composition by separating a monosaccharide and a xylooligosaccharide.

本発明者らが鋭意検討した結果、少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００〜１，０００のポリアミド製分離膜に通じて濾過することにより、グルコースおよびキシロースを透過させ、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies by the present inventors, a sugar solution containing at least a xylobiose-containing xylooligosaccharide and a monosaccharide containing glucose and xylose is filtered through a polyamide separation membrane having a fractional molecular weight of 300 to 1,000. Therefore, it was found that glucose and xylose can be permeated and xylobiose sugar can be selectively concentrated on the non-permeable side, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下の（１）〜（６）の構成を有する。
（１）少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮する工程を含む、キシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（２）前記ポリアミド製分離膜の分画分子量が３００〜５００の範囲である、（１）に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（３）前記糖液がキシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理して得られる、（１）または（２）に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（４）前記キシランおよびセルロースを含有するバイオマスがバガスである、（３）に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（５）前記ポリアミド製分離膜による濾過が、前記糖液の温度を５０℃以下に調整して行われる、（１）から（４）のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（６）前記ポリアミド製分離膜による濾過工程の前工程として、前記糖液を分画分子量２，０００〜１００，０００の範囲の分離膜に通じて濾過する工程を含む、（１）から（５）のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。That is, the present invention has the following configurations (1) to (6).
(1) A sugar solution containing at least a xylobiose-containing xylooligosaccharide and a monosaccharide containing glucose and xylose is filtered through a polyamide separation membrane having a molecular weight cut-off of 300 to 1,000, and the xylooligox is placed on the non-permeable side. A method for producing a xylobiose sugar composition, which comprises a step of selectively concentrating sugar.
(2) The method for producing a xylooligosaccharide composition according to (1), wherein the fractional molecular weight of the polyamide separation membrane is in the range of 300 to 500.
(3) The method for producing a xylooligosaccharide composition according to (1) or (2), wherein the sugar solution is obtained by hydrolyzing biomass containing xylan and cellulose.
(4) The method for producing a xylooligosaccharide composition according to (3), wherein the biomass containing xylan and cellulose is bagasse.
(5) The method for producing a xylooligosaccharide composition according to any one of (1) to (4), wherein filtration by the polyamide separation membrane is performed by adjusting the temperature of the sugar solution to 50 ° C. or lower.
(6) As a pre-step of the filtration step using the polyamide separation membrane, the steps of filtering the sugar solution through a separation membrane having a molecular weight cut-off of 2,000 to 100,000 are included, from (1) to (5). ). The method for producing a xylooligosaccharide composition.

本発明によれば、単糖とキシロオリゴ糖を簡便に分離することができ、単糖の含有率が低い、高品質なキシロオリゴ糖濃縮液を得ることができる。 According to the present invention, monosaccharides and xylooligosaccharides can be easily separated, and a high-quality xylooligosaccharide concentrate having a low monosaccharide content can be obtained.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

キシロオリゴ糖は、キシロースが数個連なったオリゴ糖の総称であり、具体的にはキシロビオース、キシロトリオース、キシロテトラオース、キシロペンタオース、キシロヘキサオースなどが挙げられ、その側鎖にアラビノースやウロン酸が結合したものも含まれる。キシロオリゴ糖として最も分子量の小さいものはキシロビオースであるが、本発明ではキシロビオースおよびそれよりも分子量の大きいキシロオリゴ糖を選択的に濃縮することを特徴とする。 Xylooligosaccharide is a general term for oligosaccharides in which several xyloses are linked, and specific examples thereof include xylobiose, xylotriose, xylotetraose, xylopentaose, and xylhexaose, and arabinose and uronic acid are included in their side chains. It also includes those with acid bound. The smallest molecular weight xylobiose is xylobiose, but the present invention is characterized in that xylobiose and a xylobiose having a larger molecular weight are selectively concentrated.

本発明で用いる、少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含有する糖液（以下、単に糖液ともいう。）は、例えば、キシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理して得られた糖液や、販売されている試薬を混合して調製された糖液、さらには、バイオマスを加水分解して得られた糖液に試薬を添加して調製された糖液などが利用できる。 The xylooligosaccharide containing at least xylobiose and the sugar solution containing glucose and xylose (hereinafter, also simply referred to as sugar solution) used in the present invention are obtained by hydrolyzing, for example, a biomass containing xylan and cellulose. A sugar solution prepared by mixing a commercially available reagent, a sugar solution prepared by adding a reagent to a sugar solution obtained by hydrolyzing biomass, and the like can be used.

キシランは、植物細胞の細胞壁に存在するヘミセルロースの構成成分であり、β−１，４−結合したキシロース主鎖に対し、様々な側鎖が結合したヘテロ糖である。植物細胞には、キシランの他に、β−１，４−結合したグルコースの重合体であるセルロースをはじめとする多糖や、芳香族ポリマーであるリグニンを含んでおり、それらが水素結合や化学結合を介して複雑に絡まっている。キシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解して得られた糖液には、セルロースの加水分解によって生じたグルコース、キシランの加水分解によって生じたキシロオリゴ糖とキシロースが含まれる。また、上記以外にも、リグニンに由来する芳香族化合物、キシラン側鎖から遊離した酢酸などが糖液に含まれていてもよい。 Xylan is a component of hemicellulose present in the cell wall of plant cells, and is a heterosaccharide in which various side chains are bound to the β-1,4-linked xylose main chain. In addition to xylan, plant cells contain polysaccharides such as cellulose, which is a polymer of β-1,4-bonded glucose, and lignin, which is an aromatic polymer, which are hydrogen-bonded or chemically bonded. It is intricately entwined through. The sugar solution obtained by hydrolyzing biomass containing xylan and cellulose contains glucose produced by hydrolysis of cellulose, xylooligosaccharide produced by hydrolysis of xylose, and xylose. In addition to the above, the sugar solution may contain an aromatic compound derived from lignin, acetic acid liberated from the xylan side chain, and the like.

キシランおよびセルロースを含有するバイオマスはキシランおよびセルロースを含有する植物由来の資源であれば特に限定されず、種子植物、シダ植物、コケ植物、藻類、水草などの植物の他、廃建材なども用いることができる。種子植物は、裸子植物と被子植物に分類されるが、どちらも好ましく用いることができる。被子植物はさらに単子葉植物と双子葉植物に分類されるが、単子葉植物の具体例としては、バガス、スイッチグラス、ネピアグラス、エリアンサス、コーンストーバー、コーンコブ、稲わら、麦わらなどが挙げられ、双子葉植物の具体例としては、ビートパルプ、ユーカリ、ナラ、シラカバなどが好ましく用いられる。本発明において特に好ましいのはバガスである。 The biomass containing xylan and cellulose is not particularly limited as long as it is a plant-derived resource containing xylan and cellulose, and plants such as seed plants, fern plants, moss plants, algae and aquatic plants, as well as waste building materials may be used. Can be done. Seed plants are classified into gymnosperms and angiosperms, both of which can be preferably used. Angiosperms are further classified into monocotyledonous plants and dicotyledonous plants, and specific examples of monocotyledonous plants include bagus, switchgrass, napiergrass, elianthus, corn stover, corn cob, rice straw, and straw. As specific examples of dicotyledonous plants, beet pulp, eucalyptus, nara, white birch and the like are preferably used. Bagasse is particularly preferred in the present invention.

キシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理する方法は特に限定されないが、硫酸、酢酸などによる酸処理、苛性ソーダ、アンモニアなどによるアルカリ処理、水熱処理、亜臨界水処理、蒸煮処理、酵素処理などが挙げられる。これらの処理方法を単独で実施してもよいし、複数の処理方法を組み合わせてもよいが、糖液中のキシロオリゴ糖の含有量を増やすためには、酵素処理、とりわけキシラナーゼ処理することが好ましく、キシラナーゼ処理の前にその他の１以上の方法でバイオマスの加水分解処理を施すことがさらに好ましい。 The method for hydrolyzing biomass containing xylan and cellulose is not particularly limited, but acid treatment with sulfuric acid, acetic acid, etc., alkali treatment with caustic soda, ammonia, etc., hydrothermal treatment, subcritical water treatment, steaming treatment, enzyme treatment, etc. Can be mentioned. These treatment methods may be carried out alone or in combination of a plurality of treatment methods, but in order to increase the content of xylooligosaccharide in the sugar solution, enzymatic treatment, particularly xylanase treatment is preferable. It is more preferable to hydrolyze the biomass by one or more other methods before the xylanase treatment.

キシラナーゼはキシランを加水分解してキシロオリゴ糖を生成する活性を有するものであれば特に限定されないが、例えば“スミチーム”（登録商標）Ｘ（新日本化学工業株式会社製）、“スクラーゼ”（登録商標）Ｘ（三菱化学フーズ株式会社製）、“セルロシン”（登録商標）ＴＰ２５（エイチビィアイ株式会社製）、ＶＥＲＯＮ １９１（ＡＢ Ｅｎｚｙｍｅｓ社製）などの市販酵素や、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、サーモマイセス属（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ）、オーレオバシジウム属（Ａｕｒｅｏｂａｓｉｄｉｕｍ）、ストレプトマイセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、サーモトガ属（Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａ）、アクレモニウム属（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）、ムコール属（Ｍｕｃｏｒ）、タラロマイセス属（Ｔａｌａｒｏｍｙｃｅｓ）、などの微生物により生産されるキシラナーゼを使用することができる。 Xylanase is not particularly limited as long as it has an activity of hydrolyzing xylan to produce xylooligosaccharide, and for example, "Sumiteam" (registered trademark) X (manufactured by Shin Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and "Scrase" (registered trademark). ) X (manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Co., Ltd.), "Cellulosin" (registered trademark) TP25 (manufactured by HBI Co., Ltd.), VERON 191 (manufactured by AB Enzymes) and other commercially available enzymes, Trichoderma, Aspergillus ), Thermomyces, Aureobasideium, Streptomyces, Clostridium, Bacillus, Thermocomium, Thermocomium Xylanases produced by microorganisms such as the genus Mucor and the genus Talalomyces can be used.

本発明では、分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜、好ましくは分画分子量３００〜５００の範囲のポリアミド製分離膜を用いて濾過を行うことにより、糖液中に含まれる上記のキシロオリゴ糖以外の不純物、とりわけグルコースおよびキシロースを透過側へ除去し、非透過側からキシロオリゴ糖濃縮液を回収することを特徴としている。分画分子量とは、日本膜学会編 膜学実験シリーズ 第ＩＩＩ巻 人工膜編 編集委員／木村尚史・中尾真一・大矢晴彦・仲川勤（１９９３年、共立出版） Ｐ９２に、『溶質の分子量を横軸に、阻止率を縦軸にとってデータをプロットしたものを分画分子量曲線とよんでいる。そして阻止率が９０％となる分子量を膜の分画分子量とよんでいる。』とあるように、分離膜の膜性能を表す指標として当業者には周知のものである。 In the present invention, it is contained in the sugar solution by filtering using a polyamide separation membrane having a molecular weight cut-off of 300 to 1,000, preferably a separation membrane made of polyamide having a molecular weight cut-off of 300 to 500. It is characterized in that impurities other than the above-mentioned xylooligosaccharides, particularly glucose and xylose, are removed to the permeation side, and the xylooligosaccharide concentrate is recovered from the non-permeation side. What is the molecular weight of the fraction? In the Membrane Experiment Series Vol. III, Artificial Membrane Edition, Editor-in-Chief / Naofumi Kimura, Shinichi Nakao, Haruhiko Oya, Tsutomu Nakagawa (1993, Kyoritsu Shuppan) The data plotted on the axis with the inhibition rate on the vertical axis is called the fractional molecular weight curve. The molecular weight at which the blocking rate is 90% is called the fractionated molecular weight of the membrane. ], Which is well known to those skilled in the art as an index showing the membrane performance of the separation membrane.

本発明における分離膜での濾過方法は特に限定されないが、膜面に対して水平方向の流れが起こるクロスフロー濾過が好ましい。これは分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜は膜の孔径が極めて小さいため、膜面に対して水平方向の流れがないと膜面に堆積物が付着するなどしてすぐに膜が詰まってしまうためである。水平方向の流れ、すなわち膜面線速度の値としては、好ましくは５ｃｍ／秒以上５０ｃｍ／秒以下、より好ましくは１０ｃｍ／秒以上３０ｃｍ／秒以下である。 The filtration method using the separation membrane in the present invention is not particularly limited, but cross-flow filtration in which a horizontal flow occurs with respect to the membrane surface is preferable. This is because polyamide separation membranes with a molecular weight cut-off in the range of 300 to 1,000 have extremely small pore diameters, so if there is no horizontal flow with respect to the membrane surface, deposits will adhere to the membrane surface immediately. This is because the membrane is clogged. The horizontal flow, that is, the value of the film surface velocity is preferably 5 cm / sec or more and 50 cm / sec or less, and more preferably 10 cm / sec or more and 30 cm / sec or less.

本発明で用いられる糖液に含まれるキシロビオース、グルコース、キシロースの分子量はそれぞれ、キシロビオース：２８２．２４、グルコース：１８０．１６、キシロース：１５０．１３である。本発明では、これらが含まれる糖液を分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜で濾過すると、いずれの糖の分子量も分離膜の分画分子量未満であるにもかかわらず、透過側にキシロースおよびグルコースが選択的に透過し、非透過側にキシロオリゴ糖が選択的に濃縮され、キシロオリゴ糖と単糖を分離することができる。これはすなわち、本発明ではキシロオリゴ糖が透過側に透過する量に比べ、非透過側に阻止される量が多く、一方で、キシロースおよびグルコースを含む単糖は非透過側に阻止される量よりも透過側に透過する量が多いことである。 The molecular weights of xylobiose, glucose, and xylose contained in the sugar solution used in the present invention are xylobiose: 282.24, glucose: 180.16, and xylose: 150.13, respectively. In the present invention, when the sugar solution containing these is filtered through a polyamide separation membrane having a molecular weight cut off of 300 to 1,000, the molecular weight of each sugar is less than the molecular weight cut off of the separation membrane. Xylose and glucose are selectively permeated on the permeation side, and xylooligosaccharides are selectively concentrated on the non-permeation side, so that xylooligosaccharides and monosaccharides can be separated. That is, in the present invention, the amount of xylooligosaccharide permeated to the non-permeating side is larger than the amount of monosaccharide containing xylose and glucose to be blocked to the non-permeating side. Also, the amount of permeation to the permeation side is large.

このような分離膜による物質の透過率の違いは、対象物質の阻止率の値を算出して評価することができる。本発明で各糖の阻止率は式（１）で算出される。分離膜の処理面積が大きく、クロスフロー濾過での非透過側で分離膜を通過する前と後で濃度の差が有る場合、「膜非透過側の対象となる糖の濃度」とは分離膜を通過する前と後の濃度の平均値をいう。また、阻止率は、濾過濃度の比較であるため、分離膜に供給する重量ベースのマテリアルバランスとは異なる値である。 The difference in the transmittance of the substance due to such a separation membrane can be evaluated by calculating the value of the blocking rate of the target substance. In the present invention, the inhibition rate of each sugar is calculated by the formula (1). If the treated area of the separation membrane is large and there is a difference in concentration before and after passing through the separation membrane on the non-permeable side in cross-flow filtration, the "concentration of the target sugar on the non-permeable side of the membrane" is the separation membrane. The average value of the concentration before and after passing through. In addition, the blocking rate is a value different from the weight-based material balance supplied to the separation membrane because it is a comparison of filtration concentrations.

対象となる糖の阻止率（％）＝（１−（膜透過側の対象となる糖の濃度／膜非透過側の対象となる糖の濃度））×１００ ・・・（式１）。 Inhibition rate of target sugar (%) = (1- (concentration of target sugar on the membrane permeation side / concentration of target sugar on the non-membrane permeation side) ) × 100 ... (Equation 1).

本発明では、少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過した場合、キシロビオースやキシロトリオースなどのキシロオリゴ糖の阻止率が、キシロースやグルコースなどの単糖の阻止率と比べて高い値を示す。つまり、濾過の前後で各糖の、膜の非透過側の濃度を比較すると、高い阻止率を示すキシロオリゴ糖の濃度は、濾過前の濃度と比べて向上し、低い阻止率を示すグルコースやキシロースの濃度は濾過前の濃度と比べて低下する。その結果、濾過が進むに従って、単糖の含有率が低い、高品質なキシロオリゴ糖濃縮液を得ることができる。 In the present invention, when a sugar solution containing at least a xylobiose-containing xylooligosaccharide and a monosaccharide containing glucose and xylose is filtered through a polyamide separation membrane having a fractional molecular weight in the range of 300 to 1,000, xylobiose or xylose is formed. The inhibition rate of xylobiose such as triose is higher than the inhibition rate of monosaccharides such as xylose and glucose. That is, of each sugar before and after filtration, comparing the concentration of the non-permeate side of the membrane, the concentration of xylooligosaccharide show high rejection is improved compared to the concentration before filtration, Ya glucose indicating a low rejection The concentration of xylose is lower than the concentration before filtration. As a result, as the filtration progresses, a high-quality xylooligosaccharide concentrate having a low monosaccharide content can be obtained.

本発明のキシロビオースの好ましい阻止率は、４０％以上１００％以下であり、より好ましくは、６０％以上１００％以下である。さらに、グルコースの阻止率はキシロビオースの阻止率に比して８．５％以上低い値であることが好ましく、１０％以上低い値であることがより好ましい。 The preferable inhibition rate of xylobiose of the present invention is 40% or more and 100% or less, and more preferably 60% or more and 100% or less. Further, the glucose inhibition rate is preferably 8.5% or more lower than the xylobiose inhibition rate, and more preferably 10% or more lower.

本発明で用いるポリアミド製分離膜は、膜の強度を保つための支持層と、不純物を取り除くための機能層（スキン層、緻密層とも呼ばれる）からなっている。支持層と機能層に同じ素材が用いられた非対称膜、支持層と機能層にそれぞれ異なる膜素材を用いた複合膜のどちらであっても、機能層がポリアミド製であれば本発明のポリアミド製分離膜として使用できる。 The polyamide separation membrane used in the present invention includes a support layer for maintaining the strength of the membrane and a functional layer (also called a skin layer or a dense layer) for removing impurities. Whether it is an asymmetric film in which the same material is used for the support layer and the functional layer, or a composite film in which different film materials are used for the support layer and the functional layer, if the functional layer is made of polyamide, it is made of the polyamide of the present invention. Can be used as a separation membrane.

本発明で用いるポリアミド製分離膜のポリアミドを構成する単量体の好ましいカルボン酸成分としては、例えば、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ピリジンカルボン酸などの芳香族カルボン酸が挙げられる。ポリアミドを構成する単量体の好ましいアミン成分としては、ｍ−フェニレンジアミン、ベンジジン、メチレンビスアニリン、４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、ジアニシジン、３，３’，４−トリアミノビフェニルエーテル、３，３’，４，４’−テトラアミノビフェニルエーテル、３，３‘−ジオキシベンジジン、１，８−ナフタレンジアミン、ｍ（ｐ）−モノメチルフェニレンジアミン、３，３’−モノメチルアミノ−４，４’−ジアミノビフェニルエーテル、４，Ｎ，Ｎ’−（４−アミノベンゾイル）−ｐ（ｍ）−フェニレンジアミン−２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾイミダゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾオキサゾール）、２，２’−ビス（４−アミノフェニルベンゾチアゾール）などの芳香環を有する一級ジアミン、ピペラジン、ピペリジンまたはこれらの誘導体などの二級ジアミンが挙げられる。これらのカルボン酸成分およびアミン成分の重縮合により架橋ポリアミドの機能層が得られる。 Preferred carboxylic acid component of the monomers constituting the polyamide polyamide separation membrane used in the present invention, for example, trimesic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, trimellitic acid, Pirome Li Tsu DOO acid, isophthalic acid, terephthalic acid, Aromatic carboxylic acids such as naphthalenedicarboxylic acid, diphenylcarboxylic acid and pyridinecarboxylic acid can be mentioned. Preferred amine components of the monomers constituting the polyamide include m-phenylenediamine, benzidine, methylenebisaniline, 4,4'-diaminobiphenyl ether, dianisidine, 3,3', 4-triaminobiphenyl ether, 3, 3', 4,4'-Tetraaminobiphenyl ether, 3,3'-dioxybenzidine, 1,8-naphthalenediamine, m (p) -monomethylphenylenediamine, 3,3'-monomethylamino-4,4' -Diaminobiphenyl ether, 4,N, N'-(4-aminobenzoyl) -p (m) -phenylenediamine-2,2'-bis (4-aminophenylbenzoimidazole), 2,2'-bis (4) -Aminophenylbenzoxazole), primary diamines having an aromatic ring such as 2,2'-bis (4-aminophenylbenzothiazole), and secondary diamines such as piperazine, piperidine or derivatives thereof. The functional layer of the crosslinked polyamide is obtained by polycondensation of these carboxylic acid components and amine components.

本発明で用いるポリアミド製分離膜の具体例としては、フィルムテック社製のＮＦ２７０、Ｓｙｎｄｅｒ社製のＮＦＷ、ＮＦＧ、ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製のＤＥＳＡＬ ＧシリーズＧＥ（Ｇ−５）タイプなどがある。 Specific examples of the polyamide separation membrane used in the present invention include NF270 manufactured by Filmtech, NFW and NFG manufactured by Synder, and DESAL G series GE (G-5) type manufactured by GE W & PT.

本発明で得られたキシロオリゴ糖濃縮液を水で希釈して再度分画分子量３００〜１，０００のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側から回収することにより、キシロビオースをはじめとするキシロオリゴ糖の純度をさらに高めることができる。この場合、一度目と二度目に用いる分離膜は同じものであってもよいし、分画分子量が異なるものを用いてもよい。 The xylobiose and other substances are obtained by diluting the xylooligosaccharide concentrate obtained in the present invention with water, filtering it again through a polyamide separation membrane having a molecular weight cut-off of 300 to 1,000, and recovering it from the non-permeable side. The purity of the xylobiose sugar can be further increased. In this case, the separation membranes used for the first time and the second time may be the same, or those having different molecular weight cut-offs may be used.

分画分子量３００〜１，０００のポリアミド製分離膜による濾過を行う際の前記糖液の温度は、５０℃以下の温度に調整することが好ましい。特にキシラナーゼ処理によって前記糖液を調製する場合、温度が５０℃を上回ると前記糖液に残存するキシラナーゼの作用でキシロオリゴ糖の分解が進み、キシロースの濃度が高まってしまうことがある。 The temperature of the sugar solution when filtering with a polyamide separation membrane having a molecular weight cut-off of 300 to 1,000 is preferably adjusted to a temperature of 50 ° C. or lower. In particular, when the sugar solution is prepared by xylanase treatment, if the temperature exceeds 50 ° C., the xylose remains in the sugar solution to decompose the xylooligosaccharide, which may increase the concentration of xylose.

前記糖液を分画分子量３００〜１，０００のポリアミド製分離膜に通じて濾過する前工程として、分画分子量２，０００〜１００，０００の分離膜に通じて濾過を行ってもよい。前工程で用いる分画分子量２，０００〜１００，０００の分離膜は、その後使用するポリアミド製分離膜の分画分子量よりも大きく、また、キシロビオースをはじめとするキシロオリゴ糖を透過し、キシラナーゼや着色成分などの高分子成分を透過しないものであれば特に制限はないが、分画分子量５，０００〜５０，０００の範囲がより好ましく、さらに好ましくは分画分子量１０，０００〜３０，０００の範囲である。分画分子量２，０００〜１００，０００の分離膜に通じて得られる透過液からは、前記糖液の調製に使用したキシラナーゼや高分子の着色成分などを除くことができ、キシロオリゴ糖濃縮液中の不純物を減少させるとともに、後工程で使用するポリアミド製分離膜への負荷を低減することができる。 As a pre-step of filtering the sugar solution through a polyamide separation membrane having a molecular weight cut-off of 300 to 1,000, filtration may be performed through a separation membrane having a molecular weight cut-off of 2,000 to 100,000. The separation membrane with a molecular weight cut-off of 2,000 to 100,000 used in the previous step is larger than the molecular weight cut-off of the polyamide separation membrane used thereafter, and also permeates xylobiose and other xylooligosaccharides to allow xylanase and coloring. There is no particular limitation as long as it does not allow the polymer components such as components to permeate, but the molecular weight cut-off range is more preferably 5,000 to 50,000, and more preferably the molecular weight cut-off range is 10,000 to 30,000. Is. The xylanase and polymer coloring components used in the preparation of the sugar solution can be removed from the permeate obtained through the separation membrane having a molecular weight cut-off of 2,000 to 100,000, and are contained in the xylooligosaccharide concentrate. It is possible to reduce the impurities in the above and reduce the load on the polyamide separation membrane used in the subsequent process.

分画分子量２，０００〜１００，０００の分離膜の素材としては、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）、再生セルロース、セルロース、セルロースエステル、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリ４フッ化エチレンなどを使用することができる。ただし、前記糖液をバイオマスの酵素処理により調製する場合、酵素剤にセルロース分解に関わる酵素群が含まれていることがあり、再生セルロース、セルロース、セルロースエステルが分解を受けるため、ＰＥＳ、ＰＶＤＦなどの合成高分子を素材とした分離膜を使用することが好ましい。 Materials for the separation membrane with a fractional molecular weight of 2,000 to 100,000 include polyethersulfone (PES), polysulfone (PS), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylfluorene (PVDF), regenerated cellulose, cellulose, and cellulose ester. , Sulfonized polysulfone, sulfonated polyether sulfone, polyolefin, polyvinyl alcohol, polymethylmethacrylate, polytetrafluorinated ethylene and the like can be used. However, when the sugar solution is prepared by enzymatic treatment of biomass, the enzyme preparation may contain a group of enzymes involved in cellulose decomposition, and regenerated cellulose, cellulose, and cellulose ester are decomposed. Therefore, PES, PVDF, etc. It is preferable to use a separation film made of the synthetic polymer of.

本発明で用いる分画分子量２，０００〜１００，０００の分離膜の具体例としては、ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製ＤＥＳＡＬブランドのＭシリーズ、Ｐシリーズ、ＧシリーズのＧＨ（Ｇ−１０）タイプ、ＧＫ（Ｇ−２０）タイプ、ＧＭ（Ｇ−５０）タイプ、“ＤＵＲＡＴＨＥＲＭ”（登録商標）シリーズのＨＷＳ ＵＦタイプ、ＳＴＤ ＵＦタイプや、Ｓｙｎｄｅｒ社製のＶＴ、ＭＴ、ＳＴ、ＳＭ、ＭＫ、ＭＷ、ＬＹ、ＢＮ、ＢＹ、旭化成株式会社製の“マイクローザ”（登録商標）ＵＦシリーズ、日東電工株式会社製のＮＴＲ−７４１０、ＮＴＲ−７４５０などがある。 Specific examples of the separation membrane having a molecular weight cut-off of 2,000 to 100,000 used in the present invention include GE W & PT's DESAL brand M series, P series, G series GH (G-10) type, and GK (G). -20) type, GM (G-50) type, HWS UF type, STD UF type of "DURATHERM" (registered trademark) series, and VT, MT, ST, SM, MK, MW, LY, BN manufactured by Synder. , BY, "Microza" (registered trademark) UF series manufactured by Asahi Kasei Corporation, NTR-7410, NTR-7450 manufactured by Nitto Denko KK, etc.

また、分画分子量２，０００〜１００，０００の分離膜による濾過の前に糖液を精密濾過膜に通じて濾過して微粒子を取り除いてもよい。精密濾過膜は、平均細孔径が０．０１〜１０μｍ程度の分離膜が好ましく用いられる。 Further, the sugar solution may be filtered through a microfiltration membrane to remove fine particles before filtration by a separation membrane having a molecular weight cut off of 2,000 to 100,000. As the microfiltration membrane, a separation membrane having an average pore diameter of about 0.01 to 10 μm is preferably used.

前記ポリアミド製分離膜による濾過で非透過液として回収したキシロオリゴ糖の濃縮液は、必要に応じて活性炭やイオン交換樹脂を用いて着色成分などの不純物を除去したり、さらに減圧濃縮や蒸発濃縮、あるいは粉末化などの処理を行ったりしてもよい。 The concentrated solution of xylooligosaccharide recovered as a non-permeate solution by filtration through the above-mentioned polyamide separation membrane can be used to remove impurities such as coloring components using activated carbon or ion exchange resin as necessary, and further concentrated under reduced pressure or evaporated. Alternatively, processing such as pulverization may be performed.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

（参考例１）糖濃度の測定
糖類の濃度は、下記のＨＰＬＣ条件で、標品との比較により定量した。
カラム：ＫＳ−８０２およびＫＳ−８０３（昭和電工株式会社製Ｓｈｏｄｅｘブランド）
移動相：水
流速：０．５ｍＬ／ｍｉｎ
温度：７５℃
検出方法：ＲＩ（示差屈折）。(Reference Example 1) Measurement of sugar concentration The sugar concentration was quantified by comparison with the standard under the following HPLC conditions.
Columns: KS-802 and KS-803 (Showa Denko Corporation Shodex brand)
Mobile phase: Water flow rate: 0.5 mL / min
Temperature: 75 ° C
Detection method: RI (differential refractometer).

（参考例２）糖液の調製
バガス（含水率１３％）３．４５ｋｇに対し５Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液を６．６Ｌ加えて混合し、約２５℃の室温で静置してバガスを加水分解処理した。１時間後、１０ＬのＲＯ水を加えて固液分離し、固形物としてバガスの加水分解物（含水率８４％）を得た。なお、含水率は赤外線水分計（株式会社ケツト科学研究所製 ＦＤ−７２０）を用い、サンプルを１０５℃で乾燥させることにより測定した。(Reference Example 2) Preparation of sugar solution Add 6.6 L of 5M sodium hydroxide aqueous solution to 3.45 kg of bagasse (moisture content 13%), mix, and allow to stand at room temperature of about 25 ° C to hydrolyze bagasse. did. After 1 hour, 10 L of RO water was added and solid-liquid separation was performed to obtain a bagasse hydrolyzate (moisture content 84%) as a solid substance. The water content was measured by drying the sample at 105 ° C. using an infrared moisture meter (FD-720 manufactured by Ketsuto Scientific Research Institute Co., Ltd.).

乾燥重量あたり１ｋｇのバガスの加水分解物にＲＯ水と希塩酸を添加してｐＨ５．０に調整し、バガスの加水分解物（乾燥重量）が５重量％のスラリーを調製した。ここにキシラナーゼ粉末［“セルロシン”（登録商標）ＴＰ２５、エイチビィアイ株式会社製］を４ｇ溶解し、４０℃で１２時間反応を行った。反応終了後、７０℃で１時間加温することによりキシラナーゼを失活させたものを固液分離し、上清を回収した。上清は、平均細孔径０．０４μｍの精密濾過膜（ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製 ＤＥＳＡＬ Ｅシリーズ、材質：ポリサルホン）を用い、操作温度２５℃、膜面線速度２０ｃｍ／ｓｅｃの条件下にて濾過した。次に、分画分子量１０，０００の耐熱性限外濾過膜（ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製 “ＤＵＲＡＴＨＥＲＭ”（登録商標）ＨＷＳ ＵＦタイプ、材質：ポリエーテルスルホン）を用い、操作温度２５℃、膜面線速度２０ｃｍ／ｓｅｃの条件下でフラックスが０．１ｍ／Ｄで一定となるように操作圧力を制御しながら濾過を行った。濾液として回収した糖液の糖濃度を参考例１に記載の方法で測定した結果を表１に示す。 RO water and dilute hydrochloric acid were added to 1 kg of bagasse hydrolyzate per dry weight to adjust the pH to 5.0, and a slurry having a bagasse hydrolyzate (dry weight) of 5% by weight was prepared. To this, 4 g of xylanase powder [“Cerrosin” (registered trademark) TP25, manufactured by HBI Co., Ltd.] was dissolved, and the reaction was carried out at 40 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the inactivated xylanase was separated by solid-liquid separation by heating at 70 ° C. for 1 hour, and the supernatant was recovered. The supernatant was filtered using a microfiltration membrane (GE W & PT DESALE series, material: polysulfone) having an average pore diameter of 0.04 μm under the conditions of an operating temperature of 25 ° C. and a membrane surface velocity of 20 cm / sec. Next, a heat-resistant ultrafiltration membrane having a molecular weight cut-off of 10,000 (GE W & PT “DURATHERM” (registered trademark) HWS UF type, material: polyether sulfone) was used, the operating temperature was 25 ° C., and the film surface velocity. Filtration was performed while controlling the operating pressure so that the flux was constant at 0.1 m / D under the condition of 20 cm / sec. Table 1 shows the results of measuring the sugar concentration of the sugar solution recovered as the filtrate by the method described in Reference Example 1.

Figure 0006900902
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（参考例３）モデル糖液の調製
キシロース０．６５ｇ／Ｌ、グルコース０．９５ｇ／Ｌ、キシロビオース２．１ｇ／ＬになるようにＲＯ水に溶かし、参考例２の方法で調製した糖液とほぼ同じ量の糖を含むモデル糖液を調製した。(Reference Example 3) Preparation of model sugar solution Dissolve in RO water so that xylose is 0.65 g / L, glucose is 0.95 g / L, and xylobiose is 2.1 g / L, and the sugar solution is prepared by the method of Reference Example 2. A model sugar solution containing approximately the same amount of sugar was prepared.

（実施例１）ポリアミド製分離膜を用いた糖液の膜分離
分離膜として、分離膜Ａ：ＤＥＳＡＬ ＧシリーズＧＥ（Ｇ−５）タイプ”（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量１，０００、ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製）、を使用し、参考例２に記載の方法で調製した糖液２Ｌの濾過を行った。膜分離装置は“ＳＥＰＡ”（登録商標） ＣＦ−ＩＩ（ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製、有効膜面積１４０ｃｍ２）を使用し、操作温度は２５℃、膜面線速度は２０ｃｍ／ｓｅｃとし、濾過圧０．５ＭＰａの条件下で非透過側の液量が０．５Ｌになるまで濾過処理を行った。非透過液を回収し、各種糖濃度を分析した結果を表２に示す。(Example 1) Membrane separation of sugar solution using a polyamide separation membrane As a separation membrane, separation membrane A: DESAL G series GE (G-5) type "(membrane material: polyamide composite membrane, fraction molecular weight 1,000 , GE W & PT Co., Ltd.) was used to filter 2 L of the sugar solution prepared by the method described in Reference Example 2. The membrane separation device was "SEPA" (registered trademark) CF-II (manufactured by GE W & PT Co., Ltd.). Using an effective membrane area of 140 cm 2 ), the operating temperature is 25 ° C, the membrane surface line velocity is 20 cm / sec, and the filtration process is performed under the conditions of a filtration pressure of 0.5 MPa until the amount of liquid on the non-permeate side reaches 0.5 L. Table 2 shows the results of collecting the non-permeated liquid and analyzing various sugar concentrations.

（比較例１）ポリアミドを含まない分離膜を用いた糖液の膜分離
分離膜として分離膜Ｂ：ＳＰＥ１（膜材質：ポリエーテルスルホン、分画分子量１，０００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）、分離膜Ｃ：ＥＴＮＡ０１ＰＰ（膜材質：複合フッ素樹脂、分画分子量１，０００、Ａｌｆａｌａｖａｌ社製）を用いた以外は、実施例１と同様の条件、操作で濾過処理を行った。非透過液として回収したキシロオリゴ糖濃縮液の各種糖濃度を表２に示す。(Comparative Example 1) Membrane Separation of Sugar Solution Using Separation Membrane without Polyamide Separation Membrane B: SPE1 (Membrane Material: Polyethersulfone, Fractional Molecular Weight 1,000, manufactured by Synder), Separation Membrane C : The filtration treatment was carried out under the same conditions and operations as in Example 1 except that ETNA01PP (membrane material: composite fluororesin, fractional molecular weight 1,000, manufactured by Alphaval) was used. Table 2 shows various sugar concentrations of the xylooligosaccharide concentrate recovered as a non-permeate solution.

Figure 0006900902
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実施例１と比較例１の結果を比較すると、分離膜Ａ、Ｂ、およびＣの平均分画分子量は、全て１，０００と同じであるが、実施例１のポリアミド製分離膜である分離膜Ａを用いた場合のみ、非透過側にキシロオリゴ糖が選択的に濃縮され、グルコースとキシロースは透過側へ選択的に透過される結果が得られた。一方で、比較例１のポリアミド製分離膜ではない分離膜Ｂ、Ｃを用いた場合では、キシロース、グルコース、およびキシロビオースはいずれも透過側へ透過したため、キシロオリゴ糖を選択的に濃縮することができなかった。 Comparing the results of Example 1 and Comparative Example 1, the average fractional molecular weights of the separation membranes A, B, and C are all the same as 1,000, but the separation membrane which is the polyamide separation membrane of Example 1 Only when A was used, the xylooligosaccharide was selectively concentrated on the non-permeable side, and glucose and xylose were selectively permeated to the permeation side. On the other hand, when the separation membranes B and C, which are not the polyamide separation membranes of Comparative Example 1, were used, xylose, glucose, and xylobiose all permeated to the permeation side, so that the xylooligosaccharide could be selectively concentrated. There wasn't.

これらの結果から、同じ分画分子量の分離膜を用いて濾過を行っても、膜の材質によって、透過する化合物の選択性が異なり、ポリアミド製分離膜を用いた場合のみ、キシロオリゴ糖と単糖であるグルコースおよびキシロースを分離できることがわかった。 From these results, even if filtration is performed using separation membranes with the same molecular weight cut-off, the selectivity of the permeating compound differs depending on the material of the membrane, and only when a polyamide separation membrane is used, xylose oligosaccharides and monosaccharides are used. It was found that glucose and xylose can be separated.

（実施例２）種々の分画分子量を有するポリアミド製分離膜を用いた糖液の膜分離
分離膜として分離膜Ｄ：ＮＦＧ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量６００〜８００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）、分離膜Ｅ：ＮＦＷ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量３００〜５００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）を用いた以外は、実施例１と同様の条件、操作で濾過処理を行った。非透過液を回収し各種糖濃度を分析した結果を表３に示す。実施例１と実施例２の結果から分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜を用いた場合、キシロオリゴ糖が非透過側に選択的に濃縮され、キシロオリゴ糖と単糖であるグルコースおよびキシロースを分離できることがわかった。(Example 2) Membrane separation of sugar solution using a polyamide separation membrane having various fractional molecular weights Separation membrane D: NFG (membrane material: polyamide composite membrane, fractional molecular weight 600 to 800, manufactured by Synder) ), Separation membrane E: NFW (membrane material: polyamide composite membrane, fractional molecular weight 300 to 500, manufactured by Synder) was used, and the filtration treatment was carried out under the same conditions and operations as in Example 1. Table 3 shows the results of collecting the non-permeated liquid and analyzing various sugar concentrations. From the results of Examples 1 and 2, when a polyamide separation membrane having a molecular weight cut-off in the range of 300 to 1,000 was used, the xylose oligosaccharide was selectively concentrated on the non-permeable side, and was a xylose oligosaccharide and a monosaccharide. It was found that glucose and xylose can be separated.

Figure 0006900902
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（実施例３）加水濾過によるキシロビオース含有率の向上
実施例２で分離膜Ｅを用いた濾過で得られたキシロオリゴ糖濃縮液０．５ＬにＲＯ水を１．５Ｌ添加して総量を２Ｌとし、実施例２と同様の条件、操作で再度分離膜Ｅを用いて濾過を行った。この操作を２回繰り返し、各回におけるキシロオリゴ糖濃縮液の各種糖濃度を参考例１に従って測定した結果を表４に示す。加水濾過を繰り返すことによりキシロースとグルコースの濃度が低下し、キシロオリゴ糖の純度がさらに向上した。(Example 3) Improvement of xylobiose content by water filtration Add 1.5 L of RO water to 0.5 L of the xylobiose concentrate obtained by filtration using the separation membrane E in Example 2 to make the total amount 2 L. Filtration was performed again using the separation membrane E under the same conditions and operations as in Example 2. This operation was repeated twice, and the results of measuring the various sugar concentrations of the xylooligosaccharide concentrate in each time according to Reference Example 1 are shown in Table 4. By repeating the water filtration, the concentrations of xylose and glucose decreased, and the purity of the xylooligosaccharide was further improved.

Figure 0006900902
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（実施例４）ポリアミド製分離膜を用いたバイオマス由来糖液の膜分離における阻止率
参考例２の方法で調製したバガスの加水分解物を、加水分解物の１０倍量のＲＯ水で洗浄し、固液分離した。この洗浄後のバガスの加水分解物を参考例２と同様の方法でキシラナーゼと反応させ、参考例２と同様の方法で、固液分離、精密濾過、限外濾過を行い、バイオマス由来糖液を得た。この糖液の糖濃度を参考例１の方法で測定した。結果を表５に示した。(Example 4) Inhibition rate in membrane separation of biomass-derived sugar solution using a polyamide separation membrane The bagasse hydrolyzate prepared by the method of Reference Example 2 was washed with 10 times the amount of RO water of the hydrolyzate. , Solid-liquid separation. The hydrolyzate of bagasse after this washing is reacted with xylanase by the same method as in Reference Example 2, and solid-liquid separation, microfiltration and ultrafiltration are performed by the same method as in Reference Example 2 to obtain a biomass-derived sugar solution. Obtained. The sugar concentration of this sugar solution was measured by the method of Reference Example 1. The results are shown in Table 5.

分離膜として分離膜Ａ：ＤＥＳＡＬ ＧシリーズＧＥ（Ｇ−５）タイプ”（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量１，０００、ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製）、分離膜Ｄ：ＮＦＧ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量６００〜８００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）、分離膜Ｅ：ＮＦＷ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量３００〜５００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）のそれぞれを用いてバイオマス由来糖液を濾過した。膜分離装置は“ＳＥＰＡ”（登録商標） ＣＦ−ＩＩ（ＧＥ Ｗ＆ＰＴ社製、有効膜面積１４０ｃｍ２）を使用し、操作温度は２５℃、膜面線速度は２０ｃｍ／ｓｅｃとし、ろ液を供給槽に戻す全循環濾過を行った。それぞれの膜が同じ濾過速度になるように圧力を調整して濾過を行った。Separation Membrane A: DESAL G Series GE (G-5) Type "(Membrane Material: Polyamide Composite Membrane, Fractional Molecular Weight 1,000, manufactured by GE W & PT), Separation Membrane D: NFG (Membrane Material: Polyamide Composite) The biomass-derived sugar solution was filtered using each of a membrane, a fractional molecular weight of 600 to 800, manufactured by Synder) and a separation membrane E: NFW (membrane material: polyamide composite membrane, fractional molecular weight of 300 to 500, manufactured by Synder). The membrane separator uses "SEPA" (registered trademark) CF-II (GE W & PT, effective membrane area 140 cm 2 ), the operating temperature is 25 ° C, the membrane surface velocity is 20 cm / sec, and the filtrate is used. Full circulation filtration was performed to return the membranes to the supply tank. Filtering was performed by adjusting the pressure so that each membrane had the same filtration rate.

ろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、参考例１の方法で糖濃度を測定した。測定した糖濃度から、式（１）で各糖の阻止率を求めた。 The filtrate and feed solution were sampled, and the sugar concentration was measured by the method of Reference Example 1. From the measured sugar concentration, the inhibition rate of each sugar was calculated by the formula (1).

結果を表６に示した。分離膜Ａ、Ｄ、Ｅのいずれにおいても、キシロオリゴ糖の阻止率は４０％以上となり高い阻止率を示した。さらに、キシロオリゴ糖の阻止率は、単糖であるグルコースまたはキシロースの阻止率と比べて８．５％以上高い値となった。 The results are shown in Table 6. In all of the separation membranes A, D, and E, the inhibition rate of xylooligosaccharide was 40% or more, showing a high inhibition rate. Moreover, rejection of Kishiroori pentasaccharide became a high value more than 8.5% compared to glucose or xylose rejection a monosaccharide.

Figure 0006900902
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（実施例５）ポリアミド膜を用いたモデル糖液の膜分離における阻止率
キシロース０．６５ｇ／Ｌ、グルコース０．９５ｇ／Ｌ、キシロビオース２．１ｇ／ＬになるようにＲＯ水に溶かし、実施例４で調製した糖液とほぼ同じ量の糖を含むモデル糖液（参考例３参照）を調製した。(Example 5) Inhibition rate in membrane separation of model sugar solution using polyamide film Dissolve in RO water so as to have xylose 0.65 g / L, glucose 0.95 g / L, and xylobiose 2.1 g / L, and carry out Examples. A model sugar solution (see Reference Example 3) containing substantially the same amount of sugar as the sugar solution prepared in No. 4 was prepared.

実施例４と同様の膜と濾過条件でモデル糖液の濾過を行った。実施例４と同じ濾過速度になるように圧力を調整して濾過を行った。実施例と同様にろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、各糖の阻止率を求めた。 The model sugar solution was filtered under the same membrane and filtration conditions as in Example 4. Filtration was performed by adjusting the pressure so as to have the same filtration rate as in Example 4. The filtrate and the feed solution were sampled in the same manner as in the examples, and the inhibition rate of each sugar was determined.

結果を表６に示した。分離膜Ａ，Ｄ，Ｅのいずれにおいても、キシロオリゴ糖の阻止率は４０％以上となり高い阻止率を示した。さらに、キシロオリゴト糖の阻止率は、単糖であるグルコースまたはキシロースの阻止率と比べて８．５％以上高い値となった。 The results are shown in Table 6. In all of the separation membranes A, D, and E, the inhibition rate of xylooligosaccharide was 40% or more, showing a high inhibition rate. Furthermore, the inhibition rate of xylooligotosaccharide was 8.5% or more higher than the inhibition rate of the monosaccharide glucose or xylose.

（比較例２）ポリアミドを含まない分離膜を用いたバイオマス由来糖液の膜分離における阻止率
分離膜として分離膜Ｂ：ＳＰＥ１（膜材質：ポリエーテルスルホン、分画分子量１，０００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）を使用して、実施例４と同様の条件で調製したバイオマス由来糖液の濾過を行った。実施例４と同様の濾過速度になるように圧力を調製して濾過を行った。実施例４と同様にろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、阻止率を求めた。結果を表６に示した。(Comparative Example 2) Inhibition rate in membrane separation of biomass-derived sugar solution using a separation membrane that does not contain polyamide Separation membrane B: SPE1 (membrane material: polyether sulfone, fraction molecular weight 1,000, manufactured by Synder) ) Was used to filter the biomass-derived sugar solution prepared under the same conditions as in Example 4. The pressure was adjusted so that the filtration rate was the same as in Example 4, and filtration was performed. The filtrate and the feed solution were sampled in the same manner as in Example 4, and the inhibition rate was determined. The results are shown in Table 6.

ポリアミド膜である分離膜Ａ、Ｄ、Ｅに比較してキシロース、グルコースとキシロビオースの阻止率の差が小さく、グルコースとキシロビオースの差はほとんどなかった。 The difference in the inhibition rates of xylose, glucose and xylobiose was smaller than that of the separation membranes A, D and E, which are polyamide membranes, and there was almost no difference between glucose and xylobiose.

（比較例３）ポリアミドを含まない分離膜を用いたモデル糖液の膜分離における阻止率
分離膜として分離膜Ｂ：ＳＰＥ１（膜材質：ポリエーテルスルホン、分画分子量１，０００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）を使用して、実施例４と同様の条件で実施例５と同じ方法で調製したモデル糖液（参考例３参照）の濾過を行った。実施例４と同様の濾過速度になるように圧力を調製して濾過を行った。実施例４と同様にろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、阻止率を求めた。結果を表６に示した。(Comparative Example 3) Inhibition rate in membrane separation of model sugar solution using a separation membrane containing no polyamide Separation membrane B: SPE1 (membrane material: polyether sulfone, molecular weight cut-off 1,000, manufactured by Synder) Was used to filter the model sugar solution (see Reference Example 3) prepared in the same manner as in Example 5 under the same conditions as in Example 4. The pressure was adjusted so that the filtration rate was the same as in Example 4, and filtration was performed. The filtrate and the feed solution were sampled in the same manner as in Example 4, and the inhibition rate was determined. The results are shown in Table 6.

ポリアミド膜である分離膜Ａ、Ｄ、Ｅに比較してキシロース、グルコースとキシロビオースの阻止率の差が小さかったが、比較例２のバイオマス由来糖液の阻止率よりも差が大きかった。 The difference in the inhibition rates of xylose, glucose and xylobiose was smaller than that of the separation membranes A, D and E, which are polyamide membranes, but the difference was larger than the inhibition rate of the biomass-derived sugar solution of Comparative Example 2.

本発明で得られるキシロオリゴ糖組成物は、加工食品、飲料、健康食品、サプリメント、特定保健用食品、化粧品、ペットフード、家畜飼料などに添加することができる。
The xylooligosaccharide composition obtained by the present invention can be added to processed foods, beverages, health foods, supplements, foods for specified health uses, cosmetics, pet foods, livestock feeds and the like.

Claims (6)

少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮する工程（１）、工程（１）で得られたキシロオリゴ糖濃縮液を水で希釈して分画分子量３００〜１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側から工程（１）で得られたキシロオリゴ糖濃縮液よりキシロビオースの純度の高いキシロオリゴ糖濃縮液を得る工程（２）を含む、キシロオリゴ糖組成物の製造方法。 A sugar solution containing at least a xylobiose-containing xylooligosaccharide and a monosaccharide containing glucose and xylose is filtered through a polyamide separation membrane having a fractional molecular weight in the range of 300 to 1,000, and the xylooligosaccharide is selected on the non-permeable side. The xylobiose concentrate obtained in the steps (1) and (1) is diluted with water, filtered through a polyamide separation membrane having a fractional molecular weight in the range of 300 to 1,000, and impermeable. A method for producing a xylobiose composition, which comprises a step (2) of obtaining a xylobiose-purified xylobiose concentrate from the xylobiose concentrate obtained in the step (1) from the side. 前記工程（１）および／または（２）のポリアミド製分離膜の分画分子量が３００〜５００の範囲である、請求項１に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。 The method for producing a xylooligosaccharide composition according to claim 1, wherein the polyamide separation membrane of the steps (1) and / or (2) has a molecular weight cut-off in the range of 300 to 500. 前記糖液がキシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理して得られる、請求項１または２に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。 The method for producing a xylooligosaccharide composition according to claim 1 or 2, wherein the sugar solution is obtained by hydrolyzing biomass containing xylan and cellulose. 前記キシランおよびセルロースを含有するバイオマスがバガスである、請求項３に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。 The method for producing a xylooligosaccharide composition according to claim 3, wherein the biomass containing xylan and cellulose is bagasse. 前記工程（１）および／または（２）のポリアミド製分離膜による濾過が、前記糖液の温度を５０℃以下に調整して行われる、請求項１から４のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。 The xylooligosaccharide composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the filtration by the polyamide separation membrane of the steps (1) and / or (2) is performed by adjusting the temperature of the sugar solution to 50 ° C. or lower. Manufacturing method of things. 前記工程（１）のポリアミド製分離膜による濾過工程の前工程として、前記糖液を分画分子量２，０００〜１００，０００の範囲の分離膜に通じて濾過する工程を含む、請求項１から５のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。 According to claim 1, as a pre-step of the filtration step using the polyamide separation membrane of the step (1), the step of filtering the sugar solution through a separation membrane having a fractional molecular weight in the range of 2,000 to 100,000 is included. 5. The method for producing a xylooligosaccharide composition according to any one of 5.
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