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JPS5841838B2 - Glucose manufacturing method - Google Patents
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JPS5841838B2 - Glucose manufacturing method - Google Patents

Glucose manufacturing method

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Publication number
JPS5841838B2
JPS5841838B2 JP17936081A JP17936081A JPS5841838B2 JP S5841838 B2 JPS5841838 B2 JP S5841838B2 JP 17936081 A JP17936081 A JP 17936081A JP 17936081 A JP17936081 A JP 17936081A JP S5841838 B2 JPS5841838 B2 JP S5841838B2
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JP
Japan
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solution
acid
glucoamylase
glucose
immobilized glucoamylase
Prior art date
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Expired
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JP17936081A
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Japanese (ja)
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JPS5881793A (en
Inventor
重男 坂井
文彦 松田
明 上林
英勝 前田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデンプンの加水分解物溶液あるいは2糖類以上
の多糖類を含む溶液を固定化グルコアミラーゼに接触さ
せてブドウ糖を製造する方法の改良に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a method for producing glucose by bringing a starch hydrolyzate solution or a solution containing a polysaccharide of two or more saccharides into contact with immobilized glucoamylase.

従来よりデンプンからブドウ糖を工業的に製造する場合
、まずデンプンを酸や液化酵素を用いてデンプンの加水
分解物溶液いわゆるデキストリン溶液を得、次いで当該
加水分解物溶液に糖化酵素であるグルコアミラーゼを添
加し、温度50〜60℃、PH4,0〜5.0の条件下
で30〜70時間反応させてブドウ糖液を製造している
Conventionally, when producing glucose industrially from starch, starch is first obtained using an acid or a liquefying enzyme to obtain a starch hydrolyzate solution, a so-called dextrin solution, and then glucoamylase, which is a saccharifying enzyme, is added to the hydrolyzate solution. Then, a glucose solution is produced by reacting for 30 to 70 hours at a temperature of 50 to 60°C and a pH of 4.0 to 5.0.

しかしこの方法は酵素が一度しか使用できないこと、お
よびグルコアミラーゼの添加に起因する有機性および無
機性不純物を除去するための精製が必要であることから
、近年においてはグルコアミラーゼを適当な担体に結合
した固定化グルコアミラーゼに前記加水分解物溶液を接
触させてブドウ糖液を得る方法が提案されている。
However, this method requires only one use of the enzyme and purification to remove organic and inorganic impurities caused by the addition of glucoamylase. A method has been proposed in which a glucose solution is obtained by bringing the hydrolyzate solution into contact with immobilized glucoamylase.

また当該固定化グルコアミラーゼはブドウ糖の加水分解
物からブドウ糖を得る場合だけでなく、2糖類以上の多
糖類を含む溶液からブドウ糖を得る場合にも、その使用
が注目されている。
Further, the use of the immobilized glucoamylase is attracting attention not only when obtaining glucose from a hydrolyzate of glucose, but also when obtaining glucose from a solution containing polysaccharides of disaccharides or more.

たとえば果糖とブドウ糖の混合糖液をクロマト分離した
際に発生するラフィネートの処理がある。
For example, there is the treatment of raffinate generated when a mixed sugar solution of fructose and glucose is chromatographically separated.

すなわち果糖を工業的に製造する場合、現在では精製し
たフ下つ糖に異性化酵素であるインメラーゼを作用させ
てブドウ糖と果糖の混合糖液を製造し、次いで当該混合
液をたとえばカルシウム形の強酸性陽イオン交換樹脂に
通液してクロマト分離を行ない、先に流出してくるラフ
ィネートすなわちブドウ糖液を前工程である異性化工程
にもどし、後に流出してくるエクストラクトすなわち果
糖液を製品としているが、当該ラフィネート中にはブド
ウ糖の他にオリゴ糖などの各種の2糖類以上の多糖類が
含まれており、これをそのまま異性化工程にもどすと当
該多糖類がしだいに濃縮され異性化工程に障害を起こす
In other words, when producing fructose industrially, currently, a mixed sugar solution of glucose and fructose is produced by treating purified fuctose with an isomerase enzyme, imerase, and then the mixed solution is treated with a strong acid in the form of calcium. The liquid is passed through a cation exchange resin for chromatographic separation, and the raffinate, or glucose solution, that flows out first is returned to the isomerization step, which is the previous step, and the extract, or fructose solution, that flows out is used as a product. However, in addition to glucose, the raffinate contains various polysaccharides such as oligosaccharides and more, and if this is returned to the isomerization process, the polysaccharides will gradually become concentrated and cause trouble.

したがってラフィネート中に存在する当該多糖類をブド
ウ糖に変換した後に異性化工程にもどした方が好ましい
Therefore, it is preferable to convert the polysaccharide present in the raffinate into glucose and then return it to the isomerization step.

ラフィネート中の多糖類をブドウ糖に変換する場合、前
述したデキストリン溶液の糖化と同じようにグルコアミ
ラーゼを用いることができる。
When converting the polysaccharide in the raffinate to glucose, glucoamylase can be used in the same manner as in the saccharification of the dextrin solution described above.

しかし当該ラフィネートはクロマト分離工程あるいは異
性化工程の前段でかなり精製されており、したがってラ
フィネートにグルコアミラーゼを添加すると、せっかく
精製した糖液が有機性および無機性不純物で汚染される
こととなり、ふたたび精製工程を必要とし、コスト的に
好ましくない。
However, the raffinate has been significantly purified before the chromatographic separation step or isomerization step, and therefore, adding glucoamylase to the raffinate will contaminate the purified sugar solution with organic and inorganic impurities, and it will have to be purified again. It requires a process and is unfavorable in terms of cost.

したがってこのようなラフィネートの処理においても固
定化アミラーゼを用いるとその処理液が不純物で汚染さ
れることがない。
Therefore, when immobilized amylase is used in the treatment of such raffinate, the treatment solution will not be contaminated with impurities.

このようにデンプンの加水分解物溶液あるいは多糖類を
含む溶液をブドウ糖化する場合に従来の可溶性グルコア
ミラーゼに替って固定化グルコアミラーゼを用いると、
その処理液の有機性および無機性不純物の除去工程が省
略できるというメリットがあり、その工業的な価値は大
きい。
In this way, when immobilized glucoamylase is used instead of conventional soluble glucoamylase when converting a starch hydrolyzate solution or a solution containing polysaccharides into glucose,
It has the advantage that the step of removing organic and inorganic impurities from the treatment liquid can be omitted, and its industrial value is great.

ところで固定化グルコアミラーゼを用いてデンプンの加
水分解物溶液あるいは多糖類を含む溶液をブドウ糖化す
る場合、通常は固定化グルコアミラーゼの充填層に当該
溶液を通液して酵素反応を行なわしめるが、当該溶液を
固定化グルコアミラーゼ充填層に長時間通液すると、当
該充填層に微生物が発生して酵素反応を阻害し、はなは
だしい時は微生物のスライムによって充填層が閉塞し通
液が不可能となる欠点を有していた。
By the way, when immobilized glucoamylase is used to convert a starch hydrolyzate solution or a solution containing polysaccharides into glucose, the enzyme reaction is usually carried out by passing the solution through a packed bed of immobilized glucoamylase. If the solution is passed through the immobilized glucoamylase packed bed for a long time, microorganisms will generate in the packed bed and inhibit the enzyme reaction, and in extreme cases, the packed bed will be clogged with microbial slime, making it impossible to pass the solution. It had drawbacks.

一般に微生物の繁殖を防止する対策としては、酸化剤の
添加、PHを酸性側にする、あるいは高温に保つなどの
方法が採られるが、固定化グルコアミラーゼの場合、こ
れらの条件下にするといずれもグルコアミラーゼが失活
し、その酵素反応に重大な支障をきたす。
Generally, measures to prevent the growth of microorganisms include adding an oxidizing agent, adjusting the pH to the acidic side, or keeping the temperature at high temperatures. However, in the case of immobilized glucoamylase, under these conditions, none of these methods occur. Glucoamylase is deactivated, causing serious problems with the enzymatic reaction.

本発明は従来の固定化グルコアミラーゼを使用する際の
欠点を解決し、微生物の発生を有効に防止するとともに
、固定化グルコアミラーゼの酵素反応に全く支障を与え
ないブドウ糖の製造方法を提供することを目的とするも
ので、デンプンの加水分解物溶液あるいは2糖類以上の
多糖類を含む溶液を固定化グルコアミラーゼに接触させ
てブドウ糖を製造するにあたり、酢酸、乳酸、酪酸など
の弱酸を添加してPHを2.5〜3.4に調整した当該
溶液を固定化グルコアミラーゼに接触させることを特徴
とするブドウ糖の製造方法に関するものである。
The present invention solves the drawbacks of using conventional immobilized glucoamylase, and provides a method for producing glucose that effectively prevents the generation of microorganisms and does not interfere with the enzymatic reaction of immobilized glucoamylase. The purpose is to produce glucose by contacting a starch hydrolyzate solution or a solution containing polysaccharides of two or more saccharides with immobilized glucoamylase, by adding a weak acid such as acetic acid, lactic acid, or butyric acid. The present invention relates to a method for producing glucose, which comprises bringing the solution whose pH has been adjusted to 2.5 to 3.4 into contact with immobilized glucoamylase.

以下に本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明者等は固定化グルコアミラーゼの酵素反応に支障
を与えず、かつ微生物の発生を有効に防止し得る条件を
種々検討した結果、酢酸、乳酸、酪酸などの弱酸を添加
してPHを2.5〜3.4に調整したデンプン加水分解
物溶液(以下、デキストリン溶液という)あるいは2糖
類以上の多糖類を含む溶液(以下、多糖類溶液という)
を固定化グルコアミラーゼに接触させた場合のみ前記目
的を達成できることを知見した。
The present inventors investigated various conditions that would not interfere with the enzymatic reaction of immobilized glucoamylase and would effectively prevent the generation of microorganisms, and found that the pH was lowered to 2 by adding weak acids such as acetic acid, lactic acid, butyric acid, etc. A starch hydrolyzate solution adjusted to .5 to 3.4 (hereinafter referred to as dextrin solution) or a solution containing polysaccharides of disaccharides or more (hereinafter referred to as polysaccharide solution)
It has been found that the above objective can be achieved only when contacting with immobilized glucoamylase.

本発明においてPHを2.5〜3.4の範囲にする場合
、たとえば塩酸、硫酸のごときいわゆる強酸を用いた方
が溶液のイオン量を増加させないという利点がある。
In the present invention, when the pH is set in the range of 2.5 to 3.4, the use of a so-called strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid has the advantage of not increasing the ion content of the solution.

しかしながらこのような強酸を用いてPHを調整すると
固定化グルコアミラーゼが急速に失活するので好ましく
ない。
However, adjusting the pH using such a strong acid is not preferable because the immobilized glucoamylase is rapidly deactivated.

一方PH調整用の酸として酢酸、乳酸、吉草酸、酪酸な
どのようないわゆる弱酸を用いてPHを2.5〜3.4
とすると固定化グルコアミラーゼが急速に失活すること
なく、かつ微生物の発生を有効に防止し得る。
On the other hand, as an acid for pH adjustment, a so-called weak acid such as acetic acid, lactic acid, valeric acid, butyric acid, etc. is used to adjust the pH to 2.5 to 3.4.
This prevents the immobilized glucoamylase from rapidly deactivating and can effectively prevent the generation of microorganisms.

このように同じPH範囲でも使用する酸によって固定化
グルコアミラーゼの失活速度に差が生ずる原因はいまの
ところ明らかではないが、用いる酸のPKaO値が小さ
げれば小さい程、固定化グルコアミラーゼの失活速度が
速(なる傾向を示す。
The reason why the deactivation rate of immobilized glucoamylase differs depending on the acid used even within the same pH range is not clear at present, but the lower the PKaO value of the acid used, the more the immobilized glucoamylase The deactivation rate tends to be fast.

したがってPKaの値の大きいいわゆる弱酸を用いた方
がよいが、しかしあまりPKaの値の大きい酸を用いる
とPHを所定の値にするに際して、その添加量を多くせ
ねばならず溶液のイオン量を増加するので好ましくない
Therefore, it is better to use a so-called weak acid with a large PKa value. However, if an acid with a too large PKa value is used, the amount of addition must be increased to bring the pH to a predetermined value, which will reduce the ion content of the solution. This is not desirable because it increases

したがって固定化グルコアミラーゼの失活速度をあまり
速くせず、かつ溶液のイオン量をそれ程増加させない弱
酸を用いた方がよいが、その酸としては前述した酢酸、
乳酸、吉草酸、酪酸などが好ましい。
Therefore, it is better to use a weak acid that does not greatly increase the deactivation rate of immobilized glucoamylase and does not increase the ion content of the solution to a large extent.
Lactic acid, valeric acid, butyric acid, etc. are preferred.

なおこれらの弱酸を単独にあるいは混合して用いること
ができるが、実施例に示したごとく、溶液のイオン増加
、および固定化グルコアミラーゼの失活の2点から乳酸
と酢酸の混合酸を用いることが最も好ましい。
These weak acids can be used alone or in combination; however, as shown in the examples, it is preferable to use a mixed acid of lactic acid and acetic acid from two points of view: increase in ions in the solution and deactivation of immobilized glucoamylase. is most preferred.

なお本発明は以上説明したような弱酸を用いてPHを2
.5〜3.4に調整したデキストリン溶液あるいは多糖
類溶液を固定化グルコアミラーゼに接触させるが、たと
えばPHを2.5以下にするとたとえ弱酸を用いたとし
ても固定化グルコアミラーゼの失活速度が速くなりまた
PHを3.4以上にすると微生物の発生防止の効果が減
少するので好ましくない。
In addition, the present invention uses a weak acid as explained above to lower the pH to 2.
.. A dextrin solution or a polysaccharide solution adjusted to 5 to 3.4 is brought into contact with immobilized glucoamylase, but if the pH is lower than 2.5, the deactivation rate of immobilized glucoamylase is fast even if a weak acid is used. Furthermore, if the pH is 3.4 or higher, the effect of preventing the generation of microorganisms will be reduced, which is not preferable.

またPHを調整した当該溶液を固定化グルコアミラーゼ
に接触させる場合、常温よりは40〜60℃の範囲の加
温下の方が好ましく、通常は温度50℃前後、PHを3
.0前後の条件下で固定化グルコアミラーゼに接触させ
るとよい。
In addition, when the pH-adjusted solution is brought into contact with immobilized glucoamylase, heating in the range of 40 to 60°C is preferable to room temperature, and usually the temperature is around 50°C and the pH is adjusted to 3.
.. It is preferable to contact the immobilized glucoamylase under conditions around 0.0.

本発明に用いる固定化グルコアミラーゼとしてはセルロ
ーズ、木粉、酸化アルミナ、あるいはイオン交換樹脂な
どの各種の担体にグルコアミラーゼを吸着させ、溶液と
接触させた場合に、グルコアミラーゼが溶出しないよう
ないわゆる固定化グルコアミラーゼであればいかなるも
のも使用することができる。
The immobilized glucoamylase used in the present invention is a so-called immobilized glucoamylase that does not elute when glucoamylase is adsorbed onto various carriers such as cellulose, wood flour, alumina oxide, or ion exchange resin, and brought into contact with a solution. Any immobilized glucoamylase can be used.

以上説明したように本発明により固定化グルコアミラー
ゼを用いる際の最大の欠点であった微生物を発生という
問題を効果的に解決することがで林※き、本発明により
回分式糖化プロセスから連続式の糖化プロセスへの変換
が可能であり、酵素の長期的利用による酵素費用の節減
、連続的糖化による省力化などが達成でき、本発明のブ
ドウ糖製造工業に与える利益は太きい。
As explained above, the present invention effectively solves the problem of generation of microorganisms, which is the biggest drawback when using immobilized glucoamylase. It is possible to convert this into a saccharification process, and it is possible to achieve reductions in enzyme costs through long-term use of enzymes, labor savings through continuous saccharification, etc., and the benefits brought to the glucose manufacturing industry by the present invention are significant.

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below by way of Examples.

実施例 1 50〜100メツシユの巨大網目型中塩基性陰イオン交
換樹脂アンバーライト(登録商標、以下同様)IRA−
35(米国ロームアンド・・−ス社製、以下同様)1.
0?に常温によりグルコアミラーゼ(デンマーク国ノボ
社AMC20OL、以下同様)670単位(国際標準単
位、PH4,5,50℃)を吸着させ、各種の酸により
PHを2.5〜3.4に調整したマルトース液を50℃
、SV4で通液した処、当該固定化グルコアミラーゼの
活性の半減期および最終日の出口液の生菌数は第1表の
ようになった。
Example 1 50 to 100 mesh giant mesh type medium basic anion exchange resin Amberlite (registered trademark, hereinafter the same) IRA-
35 (manufactured by Rohm & Co., USA, the same applies hereinafter) 1.
0? Maltose adsorbed with 670 units of glucoamylase (AMC20OL from Novo, Denmark, hereinafter the same) (international standard units, PH 4, 5, 50°C) at room temperature, and the pH was adjusted to 2.5 to 3.4 with various acids. liquid at 50℃
, SV4, the half-life of the activity of the immobilized glucoamylase and the number of viable bacteria in the exit solution on the final day were as shown in Table 1.

実施例 2 50〜80メツシユのジエチルアミノエチル化した木粉
i、oyに常法によりグルコアミラーゼ680単位(国
際標準電位、PH4,5,50℃)を吸着させ、酢酸1
0mmol/LでPHを3.3とした25%のデキスト
リン溶液を50℃、7.01111/Hrで通液した処
、微生物が発生することなくIO日日間わたってブドウ
糖含有率80%の糖液が得られた。
Example 2 680 units of glucoamylase (international standard potential, PH 4, 5, 50°C) was adsorbed to 50 to 80 meshes of diethylaminoethylated wood flour i, oy by a conventional method, and acetic acid 1
When a 25% dextrin solution with a pH of 3.3 at 0 mmol/L was passed at 50°C and 7.01111/Hr, a sugar solution with a glucose content of 80% was obtained for 10 days without the generation of microorganisms. was gotten.

実施例 3 50〜100メツシユの巨大網目型中塩基性陰イオン交
換樹脂アンバーライ)IRA−35,1,01に常法に
よりグルコアミラーゼ670単位(国際標準単位PH4
,5,50℃)を吸着させ、酢酸10mmol/Lおよ
び乳酸2mmol/Lを添加し、PH3,1としたラフ
ィネート(ブドウ糖果糖液糖から果糖を分離した残りの
液で全固形分濃度13%、ブドウ糖含有率78%、オリ
ゴ糖含有率17%、果糖含有率5%)を5.0 ’C1
20m1/Hrで通液した処、微生物が発生することな
く10日間にわたってブドウ糖含有率86%の糖液が得
られた。
Example 3 670 units of glucoamylase (international standard unit PH4
, 5,50°C), and added 10 mmol/L of acetic acid and 2 mmol/L of lactic acid, and adjusted the pH to 3.1. 78% glucose content, 17% oligosaccharide content, 5% fructose content) at 5.0'C1
When the solution was passed at a rate of 20 ml/hr, a sugar solution with a glucose content of 86% was obtained over 10 days without the generation of microorganisms.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 デンプンの加水分解物溶液あるいは2糖類以上の多
糖類を含む溶液を固定化グルコアミラーゼに接触させて
ブドウ糖を製造するにあたり、酢酸、乳酸、酪酸などの
弱酸を添加してPHを2.5〜3.4に調整した当該溶
液を固定化グルコアミラーゼに接触させることを特徴と
するブドウ糖の製造方法。
1. When producing glucose by contacting a starch hydrolyzate solution or a solution containing polysaccharides of two or more saccharides with immobilized glucoamylase, add a weak acid such as acetic acid, lactic acid, or butyric acid to adjust the pH to 2.5 or more. 3. A method for producing glucose, which comprises bringing the solution prepared in 4 into contact with immobilized glucoamylase.
JP17936081A 1981-11-09 1981-11-09 Glucose manufacturing method Expired JPS5841838B2 (en)

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