JP7093623B2 - 副産物の生成が抑制された5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールの製造方法 - Google Patents
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Description
[1]ヘキソースを構成糖として含む糖質またはその誘導体から脱水反応により5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを生成させる工程を含んでなる、5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールの製造方法であって、前記脱水反応を活性炭の存在下で行う、製造方法。
[2]前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上である、上記[1]に記載の製造方法。
[3]脱水反応が酸触媒を用いた反応である、上記[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]ヘキソースを構成糖として含む糖質およびその誘導体からなる群から選択される1種または2種以上を含む糖質組成物を酸触媒および活性炭の存在下、90~400℃の温度下で加熱する工程を含んでなる、5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを含む糖質組成物の製造方法。
[5]前記糖質組成物の固形分濃度が15質量%以上である、上記[4]に記載の製造方法。
[6]ヘキソースを構成糖として含む糖質またはその誘導体から脱水反応により5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを生成させる反応における副産物生成抑制剤であって、活性炭を含んでなる副産物生成抑制剤。
[7]前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上である反応系に使用するための、上記[6]に記載の副産物生成抑制剤。
[8]脱水反応が酸触媒を用いた反応である、上記[6]または[7]に記載の副産物生成抑制剤。
[9]ヘキソースを構成糖として含む糖質またはその誘導体から脱水反応により5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを生成させる反応において副産物の生成を抑制する方法であって、前記脱水反応を活性炭の存在下で行う、副産物の生成を抑制する方法。
[10]前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上である、上記[9]に記載の副産物の生成を抑制する方法。
[11]脱水反応が酸触媒を用いた反応である、上記[9]または[10]に記載の副産物の生成を抑制する方法。
(1)サンプルの調製
本実施例では、高果糖液糖(固形分当たりのフルクトース含量95%、固形分濃度75.7%、製品名:L-95、日本食品化工社製)を基質糖質として用いた。基質糖質1.4g(糖質質量)を反応カップ(ステンレス製)にとり、副産物生成抑制剤として活性炭1(塩化亜鉛賦活炭)と各種触媒を表1に示す添加量(基質糖質の固形分に対する比率%)となるように添加した。なお、以下の実施例において、添加量(%)は、基質となる糖質の固形分質量を100%とした場合の添加物の質量を意味する。各サンプルを攪拌後、オートクレーブ(トミー精工製、BS-325)にて130℃に達温させ1.7kgf/cm2圧力下にて3時間保持した後、自然降温させることにより加熱反応を行い、反応産物を得た(反応産物11~16)。反応終了後、水を加え、攪拌し、0.45μmフィルター(メルクミリポア社製)および0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過した。各ろ液を水で希釈したサンプルを、それぞれHPLC分析用サンプルおよび着色度分析用サンプルとした。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
サンプル注入量:10μL
分光光度計(U-2900形、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、上記(1)で調製した溶液における420nmと720nmの吸光度を測定した。なお、溶液はBrix計(ATAGO社製、PR-201α)で濃度(Brix)を測定し、下記の式にて着色度を求めた。
各反応産物における副生成物の生成度合いを測定するため、上記(1)で加熱反応に使用した反応カップに付着した副生成物を以下の基準で評価した。
A:水洗のみできれいに落ちる
B:水洗した後、こすり落としてもある程度残る
C:水洗した後、こすり落としても全く落ちない
(1)サンプルの調製
本実施例では、高果糖液糖(固形分当たりのフルクトース含量95%、固形分濃度75.7%、製品名:L-95、日本食品化工社製)を基質糖質として用いた。高果糖液糖を純水にて固形分濃度を61.4%に調整した。この溶液10.0gに対し、活性炭が0.42gになるように添加し、よく混合した。この混合液約0.7gを反応容器(ガラス製)に量り取り、リン酸を表2に示す添加量となるように添加し、オートクレーブ(製品名:RCH-1000、HIP-7518、東京理化器械社製)にセットした。表2に示す温度に達温させ、3.1~3.6kgf/cm2圧力下にて60分保持した後、自然降温させることにより加熱反応を行い、反応産物を得た(反応産物21~25)。活性炭非添加区は、活性炭を添加しなかったこと以外は、上記と同様にして反応産物を得た(反応産物26、27)。反応終了後、0.45μmフィルター(メルクミリポア社製)および0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過し、純水で6.0~7.0mLとし、0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過したサンプルを、HPLC分析用サンプルとした。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
サンプル注入量:10μL
各反応産物における副生成物の生成度合いを測定するため、上記(1)で加熱反応に使用した反応容器に付着した副生成物を以下の基準で評価した。
A:水洗のみできれいに落ちる
B:水洗した後、こすり落とすとある程度落ちる
C:水洗した後、こすり落とすことが困難である
(1)サンプルの調製
本実施例では、高果糖液糖(固形分当たりのフルクトース含量95%、固形分濃度74.8%、製品名:L-95、日本食品化工社製)を基質糖質として用いた。高果糖液糖10.00gにジメチルスルホキシドを7.31g添加した。よく攪拌した後、エバポレーターにて、80℃でエバポレートして水を除去した(溶液A)。その後、溶液Aを4.00gビーカーに量り取り、6.00gのジメチルスルホキシドとよく混ぜた(溶液B)。その後、溶液B約0.5gを反応容器(ガラス製)に正確に量り取り、活性炭とリン酸を表3に示す添加量となるように添加し、オートクレーブ(製品名:RCH-1000、HIP-7518、東京理化器械社製)にて150℃に達温させ常圧力下にて70分保持した後、自然降温させることにより加熱反応を行い、反応産物を得た(反応産物31、32)。反応終了後、サンプルを200mLナスフラスコへ純水で洗いながら移液し、エバポレーターにて120℃で30分エバポレートし、再度純水を加えて溶解後、あらかじめ秤量した0.45μmフィルター(メルクミリポア社製)および0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過し、純水で押してフィルター内に残る可溶性の反応産物を全て回収した。その後、フィルターは105℃で一晩乾燥させ、フィルターに付着した固形物の質量を求めた。この固形物の質量が、反応に供した基質糖質の固形分質量に占める割合を、反応産物中の固形物質量率(%)とし、算出した。また、濾過したサンプルは液量(mL)を測り、その内の99μLをHPLC分析に供した。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
(1)サンプルの調製
活性炭1(塩化亜鉛賦活炭)と活性炭6(水蒸気賦活炭)を400mgサンプルチューブに量り取り、1Mリン酸水溶液20mLをサンプルチューブに添加し、ロータリーミキサーにて4日間攪拌した。攪拌後、0.45μmフィルター(東洋濾紙社製)にて活性炭を回収し、超純水にて洗い流し、105℃で乾燥させた。この処理により、リン酸が吸着されまたリン酸基が修飾された活性炭が得られる。本実施例において、こうして得られた活性炭を、活性炭1P(活性炭1を原資とする)、活性炭6P(活性炭6を原資とする)とそれぞれ称する。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
各反応産物における副生成物の生成度合いを測定するため、上記(1)で加熱反応に使用した反応容器に付着した副生成物を以下の基準で評価した。
A:水洗のみできれいに落ちる
B:水洗した後、こすり落とすとある程度落ちる
C:水洗した後、こすり落とすことが困難である
(1)サンプルの調製
本実施例では、高果糖液糖(固形分当たりのフルクトース含量95%、固形分濃度75.7%、製品名:L-95、日本食品化工社製)を基質糖質として用いた。高果糖液糖を純水にて固形分濃度を61.4%に調整した。この溶液10.0gに対し、副産物生成抑制剤が0.42gになるように添加し、よく混合した。この混合液約0.7gを反応容器(ガラス製)に量り取り、リン酸を表5に示す添加量となるように添加し、オートクレーブ(製品名:RCH-1000、HIP-7518、東京理化器械社製)にセットした。表5に示す温度に達温させ、3.1~3.6kgf/cm2圧力下にて60分保持した後、自然降温させることにより加熱反応を行い、反応産物を得た(反応産物51、52)。活性炭非添加区は、活性炭を添加しなかったこと以外は、上記と同様にして反応産物を得た(反応産物53)。反応終了後、0.45μmフィルター(メルクミリポア社製)および0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過し、純水で6.0~7.0mLとし、0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過したサンプルを、HPLC分析用サンプルとした。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
サンプル注入量:10μL
各反応産物における副生成物の生成度合いを測定するため、上記(1)で加熱反応に使用した反応容器に付着した副生成物を以下の基準で評価した。
A:水洗のみできれいに落ちる
B:水洗した後、こすり落とすとある程度落ちる
C:水洗した後、こすり落とすことが困難である
(1)サンプルの調製
本実施例では、グルコース(関東化学社製)、イヌリン(フジ日本精糖社製)、コーンスターチ(日本食品化工社製)を基質糖質として用いた。各基質糖質(いずれも粉末品)10.0gを各反応容器(ガラス製)にとり、活性炭添加区については、活性炭を0.5g添加した。蒸留水90.0gとリン酸を表6の添加量になるように加えて各サンプルを攪拌後、オートクレーブ(製品名:CPP-2000、柴田科学社製)にて下記の通りプログラムして加熱した後、自然降温させることにより加熱反応を行い、反応産物を得た(反応産物61~66)。反応終了後、0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過したサンプルを、HPLC分析用サンプルとした。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
サンプル注入量:50μL
各反応産物における副生成物の生成度合いを測定するため、上記(1)で加熱反応に使用した反応容器に付着した副生成物を以下の基準で評価した。
A:水洗のみできれいに落ちる
B:水洗した後、こすり落とすとある程度落ちる
C:水洗した後、こすり落とすことが困難である
(1)サンプルの調製
本実施例では、フルクトース(ナカライテスク社製)を基質糖質として用いた。フルクトースを純水で溶解して作製したフルクトース溶液に塩酸(ナカライテスク社製)を添加し、それぞれ表7の濃度となるよう調整し、溶液1.2mLを反応容器(ガラス製)に量り取った。活性炭添加区では表7の通り活性炭を添加し、オートクレーブ(製品名:RCH-1000、HIP-7518、東京理化器械社製)にセットした。表7に示す温度に達温させ、表7に示した時間通りに保持することにより加熱反応を行い、反応産物を得た(反応産物71~80)。反応産物は0.22μmフィルター(メルクミリポア社製)にて濾過し、純水で押してフィルター内に残る可溶性の反応産物を全て回収した。回収した濾液1mLをイオン交換樹脂MB-4(オルガノ社製)約2mLを詰めたシリンジにアプライし、純水で押して10mLの精製液を回収し、これをHPLC分析用サンプルとした。
分析に使用したHPLCの条件は以下の通りであった。
<HPLC分画条件>
カラム:KS-801(8.0mm×300mm)(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分(流速一定)
検出器:RI
カラム温度:80℃
サンプル注入量:90μL
各反応産物における副生成物の生成度合いを測定するため、上記(1)で加熱反応に使用した反応容器に付着した副生成物を以下の基準で評価した。
A:水洗のみできれいに落ちる
B:水洗した後、こすり落とすとある程度落ちる
C:水洗した後、こすり落とすことが困難である
Claims (7)
- ヘキソースを構成糖として含む糖質またはその誘導体から脱水反応により5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを生成させる工程を含んでなる、5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールの製造方法であって、前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上であり、前記脱水反応を非修飾活性炭の存在下で行い、かつ、非修飾活性炭を原料糖質1質量部(固形分当たり)に対して0.01~1.0質量部の量で存在させる、製造方法。
- 脱水反応が酸触媒を用いた反応である、請求項1に記載の製造方法。
- ヘキソースを構成糖として含む糖質およびその誘導体からなる群から選択される1種または2種以上を含む糖質組成物を酸触媒および非修飾活性炭の存在下、90~400℃の温度下で加熱する工程(水素化分解反応を除く)を含んでなる、5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを含む糖質組成物の製造方法であって、前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上であり、かつ、非修飾活性炭を原料糖質1質量部(固形分当たり)に対して0.01~1.0質量部の量で存在させる、製造方法。
- 非修飾活性炭を含んでなる、ヘキソースを構成糖として含む糖質またはその誘導体から脱水反応により5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを生成させる反応における副産物生成抑制剤であって、前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上であり、かつ、非修飾活性炭を糖質1質量部(固形分当たり)に対して0.01~1.0質量部の量で使用する反応系に使用するための、副産物生成抑制剤。
- 脱水反応が酸触媒を用いた反応である、請求項4に記載の副産物生成抑制剤。
- ヘキソースを構成糖として含む糖質またはその誘導体から脱水反応により5-ヒドロキシメチル-2-フルフラールを生成させる反応において副産物の生成を抑制する方法であって、前記糖質またはその誘導体の固形分濃度が15質量%以上であり、前記脱水反応を非修飾活性炭の存在下で行い、かつ、非修飾活性炭を原料糖質1質量部(固形分当たり)に対して0.01~1.0質量部の量で存在させる、副産物の生成を抑制する方法。
- 脱水反応が酸触媒を用いた反応である、請求項6に記載の副産物の生成を抑制する方法。
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