JPH0791310B2 - オリゴ糖およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、甘味料，医薬品，保水
剤，安定化剤，ビフィズス菌増殖因子，食物繊維，飼
料，酵素活性測定用基質，酵素阻害剤，合成用試薬，植
物体賦活剤等の用途に有用な新規オリゴ糖およびその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、高等植物の細胞壁の主成分を成す
構造多糖であるセルロースに酵素アミラーゼを作用させ
加水分解して得られるセロオリゴ糖は、人のもつ消化酵
素によっては分解されないことから、血糖値を上昇させ
ないことが知られている。また、非還元末端にβ−グル
コシル基を有しているセロオリゴ糖は、甘味度が著しく
低くて食品甘味剤として利用することができないととも
に、難水溶性であることも知られている。

【０００３】一方、デンプンに麦芽またはアミラーゼを
作用させて得られるマルトオリゴ糖は、易水溶性で甘味
度が高いことが知られている。また、人のもつ消化酵素
であるアミラーゼによって容易にグルコースまで分解さ
れることから、血糖値を上昇させるとともに、ストレプ
トコカッス ミュータンス（Streptococcus mutans）等
の虫歯菌を増殖させ抗う歯性が低いことも知られてい
る。

【０００４】さらに、シクロデキストリングルカノトラ
ンスフェラーゼによってショ糖にα−グルコシル残基を
結合させたカップリングシュガーも、甘味度は高いもの
の、消化酵素により分解されて血糖値を上昇させること
が知られている。また、原料にショ糖を使用することか
ら、抗う歯性を高めるには製品からショ糖を除去する精
製操作が必要であることも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、グルコ
ースのみからなるセロオリゴ糖およびマルトオリゴ糖、
言い換えれば従来のオリゴ糖について見れば、（ｉ）高
い甘味度，（ii）難消化性，（iii)高い水溶性および
（iv）高い抗う歯性の全てを同時に満たすことはできな
いという問題点がある。また、カップリングシュガーに
ついても、未反応原料の除去および血糖値上昇等の問題
点がある。

【０００６】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、（ｉ）高い甘味度，（ii）難消化性，
（iii)高い水溶性および（iv）高い抗う歯性のすべてを
同時に満たす新規なオリゴ糖およびその製造方法を提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の目的
を達成するに際して研究の結果、オリゴ糖の非還元末端
側にα−グルコシル基を有させば、（ｉ）高い甘味度お
よび（iii)高い水溶性が得られ、また還元末端側にβ−
グルコシル基を結合させることによって（ii）難消化性
および（iv）抗う歯性を賦与させ得られることを見い出
した。

【０００８】要するに、本発明によるオリゴ糖は、一般
式

【化２】 で示されるオリゴ糖である。言い換えれば、

【化３】 である。なお、ｎ≧１，ｎ′≧１である。本発明による
オリゴ糖の性質を、特に実施例３において得られたオリ
ゴ糖を例にして、甘味度，消化性，水溶性および抗う歯
性等について試験を行なった。 ・甘味度 ショ糖の甘味度を１００とした場合に、セロビオースの
甘味度が１５であるのに対して本オリゴ糖の甘味度は４
０であった。 ・消化性 唾液による本オリゴ糖の分解率はマルトースの分解率の
２０％であった。 ・水溶性 本オリゴ糖の水溶性はセロビオースの３倍を示した。 ・抗う歯性 ミュータンス菌を本オリゴ糖で３７℃において培養した
際の酸生成率は、グルコースで同様に３７℃において培
養した場合の３０％であった。 ・ビフィズス菌増殖能 本オリゴ糖を健常人６人に一日当たり５ｇ投与して腸内
細菌の変化を調べた結果、投与前にはビフィズス菌の腸
内細菌全体に占める割合が９％であったのに対して、投
与開始から２週間後には１５％、３週間後には２０％ま
で増大した。

【０００９】以上のように、本オリゴ糖は高い甘味度，
難消化性，高い水溶性および高い抗う歯性を有するとと
もに、ビフィズス菌増殖因子としての機能を有すること
が明瞭であり、本発明によるオリゴ糖は優れた性質を有
することが明らかとなった。

【００１０】このように、本発明によるオリゴ糖は、食
品添加物として有用である他、シクロデキストリングル
カノトランスフェラーゼ，α−グルコシダーゼ，α−ア
ミラーゼ，β−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびセ
ルラーゼ等の酵素基質としても使用し得る。さらに、こ
れら酵素、更にはβ−グルコシダーゼ、エキソ−１，４
−β−グルカナーゼの酵素阻害剤ともなり、加水分解酵
素および糖転移酵素の反応機構の研究に有用である。

【００１１】また、本発明によるオリゴ糖は、次の製造
方法によって容易に製造できるものである。 １．シクロデキストリングルカノトランスフェラーゼ，
α−グルコシダーゼ，α−アミラーゼ，β−アミラーゼ
およびグルコアミラーゼのうちから選択される１種また
は２種以上の作用により、セロオリゴ糖に対してα−グ
ルコシド結合を有する化合物の糖残基を糖転移または縮
合させる。

【００１２】なお、前記α−グルコシド結合を有する化
合物は、澱粉，シクロデキストリン，マルトオリゴ糖ま
たは配糖体である。

【００１３】２．シクロデキストリングルカノトランス
フェラーゼ，α−グルコシダーゼ，α−アミラーゼ，β
−アミラーゼおよびグルコアミラーゼのうちから選択さ
れる１種または２種以上の作用により、セロオリゴ糖に
対してグルコースのグルコシル残基を糖転移または縮合
させる。

【００１４】本発明によるオリゴ糖の出発原料であるセ
ロオリゴ糖は、セルロースの酸加水分解，市販のパルプ
のセルラーゼバイオリアクターによる部分加水分解等に
より得られるものである。なお、市販のパルプを部分加
水分解する場合に使用するセルラーゼとしてはβ−グル
コシダーゼ活性が低く、エキソ−セロビオヒドロラーゼ
活性の高いものが望ましい。

【００１５】前記セロオリゴ糖としてセロビオースを使
用した場合には、マルトオリゴ糖に比較的性質の近い生
成物（オリゴ糖）が得られる。一方、重合度の高いセロ
オリゴ糖を出発原料として使用した場合には、この出発
原料の重合度の増加にともなって生成物の水に対する溶
解度が下がり食物繊維としての性質が高まる。このよう
に、前記出発原料の重合度を操作することにより生成物
の性質を変えることもできる。

【００１６】また、前記出発原料として精製したセロオ
リゴ糖を使用することもできるが、生成物の純度が要求
されない場合には、種々の重合度を有するセロオリゴ糖
混合物にα−グルコシル基やα−マルトオリゴシル基を
結合させるようにすれば経済的に有用である。

【００１７】本発明において用いられるシクロデキスト
リングルカノトランスフェラーゼとしては、Ｂａｃｉｌ
ｌｕｓ ｍａｃｅｒａｎｓ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｍｅｇ
ａｔｅｒｉｕｍ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｉｒｃｕｌａｎ
ｓ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈ
ｉｌｕｓなどが分泌する酵素を使用することができる。
この他、糖転移反応や縮合反応を生起する微生物，動
物，植物起源のα−グルコシダーゼ，α−アミラーゼ，
β−アミラーゼ，グルコアミラーゼ等を使用することも
できる。また、本発明における反応は１０℃から１００
℃の温度範囲で行うことができるが、前述の酵素は至適
温度が３０℃から７０℃にあるものが多い。また、前記
反応は通常ｐＨ２からｐＨ１３の緩衝液中で行うが、必
要に応じて有機溶媒を加えてもよい。

【００１８】本発明のオリゴ糖は、セロオリゴ糖等の天
然の成分を原料として用い、また、シクロデキストリン
グルカノトランスフェラーゼ等の天然の酵素製剤を触媒
として用いて簡便に製造される。

【００１９】一方、前記オリゴ糖を公知の有機合成法に
より調製する場合には次のような煩雑な合成ステップが
必要となる。 （１）セロオリゴ糖の合成 まず、

【化４】 と１，２，３，６−テトラアセチルグルコース（II）と
を反応させることによりセロビオースオクタアセテート
を合成し、このセロビオースオクタアセテートを脱アセ
チル化することによってセロビオースを調製する。ここ
で、前記の１，２，３，６−テトラアセチルグルコース
（II）はグルコースのＣ−６位をトリチル化した後、Ｃ
−１位，Ｃ−２位，Ｃ−３位およびＣ−４位の水酸基を
アセチル化し、次に、トリチル基を脱保護した後、Ｃ−
４位のアセチル基をＣ−６位にアセチル転移させること
により得られるものである。

【００２０】なお、セロトリオース以上の高級セロオリ
ゴ糖については、Ｃ−２位にピバロイル基を導入した３
−Ｏ−ベンジル誘導体を出発原料として合成可能である
が、合成ステップが１０段階以上におよぶ上に収率が低
いことが知られている（木材学会誌、39(1993) 西村
他、p.40-47)。 （２）セロオリゴ糖へのα−グルコシル基の結合 まず、セロオリゴ糖非還元末端Ｃ−４位とＣ−６位とを
アセタール基で保護した後、残る水酸基をアセチル基な
どで保護する。次に、前記アセタール基を脱保護した
後、生成した水酸基のうちＣ−６位の水酸基のみをトリ
チル基で保護することにより、非還元末端Ｃ−４位のみ
に水酸基を有する化合物(III) が得られる。そして、こ
の化合物(III) と

【化５】 等のハロゲン化グリコシルとを反応させた後、トリチル
基等の保護基をはずすことにより所期の化合物が得られ
る。なお、セロオリゴ糖にマルトオリゴ糖を結合させる
ためには、前記化合物(III) にマルトオリゴシルブロマ
イド等を反応させる操作が必要となるが、このような試
みは行われていないのが実状である。

【００２１】このように、公知の有機合成法を用いて所
期の化合物を製造する場合、反応や精製操作の回数が多
いためその化合物の収率が低くなるとともに製造コスト
が高くなる。また、前記有機合成法を用いた場合、製造
過程において有害なハロゲン化物を使用するため、得ら
れたオリゴ糖は食品添加物として使用できない。

【００２２】

【実施例】次に、本発明によるオリゴ糖およびその製造
方法の具体的実施例について説明する。 （実施例１）セロビオース４ｇ，可溶性澱粉４ｇ，シク
ロデキストリングルカノトランスフェラーゼ（シクロデ
キストリングルコシルトランスフェラーゼ）２mlをリン
酸緩衝液（ｐＨ６）４０ml中に溶解させて６０℃で２時
間反応を行った後、反応液を沸騰水浴中で５分間煮沸す
ることにより酵素を失活させた。このようにして得られ
た生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾
燥することによりオリゴ糖６．５ｇを得た。さらに、前
記生成物を高速液体クロマトグラフィーで分離（分離例
を図１に示す。）するとともに、前記生成物について ¹
Ｈ−ＮＭＲと箱守法メチル化分析により構造解析を行っ
た。結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】（実施例２）セロトリオース４ｇ，可溶性
澱粉４ｇ，シクロデキストリングルカノトランスフェラ
ーゼ（シクロデキストリングルコシルトランスフェラー
ゼ）２mlをリン酸緩衝液（ｐＨ６）４０ml中に溶解させ
て６０℃で２時間反応を行った後、反応液を沸騰水浴中
で５分間煮沸することにより酵素を失活させた。このよ
うにして得られた生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色
した後、凍結乾燥することによりオリゴ糖６．１ｇを得
た。さらに、前記生成物を高速液体クロマトグラフィー
で分離するとともに、前記生成物について ¹Ｈ−ＮＭＲ
と箱守法メチル化分析により構造解析を行った。結果を
表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】（実施例３）セロオリゴ糖混合物４ｇ，可
溶性澱粉４ｇ，シクロデキストリングルカノトランスフ
ェラーゼ（シクロデキストリングルコシルトランスフェ
ラーゼ）２mlをリン酸緩衝液（ｐＨ６）４０ml中に溶解
させて６０℃で２時間反応を行った後、反応液を沸騰水
浴中で５分間煮沸することにより酵素を失活させた。こ
のようにして得られた生成物をイオン交換樹脂を用いて
脱色した後、凍結乾燥することによりオリゴ糖６．８ｇ
を得た。

【００２７】（実施例４）セロオリゴ糖混合物４ｇ，デ
キストリン４ｇ，α−グルコシダーゼ２００mgをリン酸
緩衝液（ｐＨ６）４０ml中に溶解させて５０℃で２時間
反応を行った後、反応液を沸騰水浴中で５分間煮沸する
ことにより酵素を失活させた。このようにして得られた
生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥
することによりオリゴ糖５．２ｇを得た。

【００２８】（実施例５）セロオリゴ糖混合物４ｇ，可
溶性澱粉４ｇ，アミラーゼ２００mgをリン酸緩衝液（ｐ
Ｈ５．５）４０ml中に溶解させて５０℃で２時間反応を
行った後、反応液を沸騰水浴中で５分間煮沸することに
より酵素を失活させた。このようにして得られた生成物
をイオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥するこ
とによりオリゴ糖５．８ｇを得た。

【００２９】（実施例６）セロビオース４ｇ，可溶性澱
粉４ｇ，シクロデキストリングルカノトランスフェラー
ゼ（シクロデキストリングルコシルトランスフェラー
ゼ）２mlを、アセトニトリル１０mlとリン酸緩衝液（ｐ
Ｈ６．０）３０mlとからなる混合溶媒中に溶解させて６
０℃で２時間反応を行った後、反応液を沸騰水浴中で５
分間煮沸することにより酵素を失活させた。このように
して得られた生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色した
後、凍結乾燥することによりオリゴ糖６．５ｇを得た。

【００３０】（実施例７）セロビオース４ｇ，グルコー
ス４ｇ，α−グルコシダーゼ２０mgをリン酸緩衝液（ｐ
Ｈ５）４０ml中に溶解させて６０℃で２時間反応を行っ
た後、反応液を沸騰水浴中で５分間煮沸することにより
酵素を失活させた。このようにして得られた生成物をイ
オン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥することに
よりオリゴ糖４．９ｇを得た。

【００３１】（実施例８）グルコース４ｇ，α−グルコ
シダーゼ２０mgをリン酸緩衝液（ｐＨ６）１０ml中に溶
解させて５０℃で２時間反応を行った後、反応液を沸騰
水浴中で５分間煮沸することにより酵素を失活させてオ
リゴ糖シロップを調製した。次に、このオリゴ糖シロッ
プにセロビオース４ｇ，α−アミラーゼ２ml，リン酸緩
衝液（ｐＨ６）３０mlを加えて５０℃で２時間反応を行
った後、反応液を沸騰水浴中で５分間煮沸することによ
り酵素を失活させた。このようにして得られた生成物を
イオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥すること
によりオリゴ糖６．１ｇを得た。

【００３２】

【発明の効果】以上のように構成された本発明のオリゴ
糖は分子内にα−１，４結合とβ−１，４結合とを有す
るため、高い甘味度，難消化性，高い水溶性および高い
抗う歯性を有し食品添加物として有用である。また、前
記オリゴ糖はシクロデキストリングルカノトランスフェ
ラーゼ等の酵素の酵素基質として使用し得るほか、前記
酵素の酵素阻害剤としても使用でき、加水分解酵素およ
び糖転移酵素の反応機構の研究に有用である。

【００３３】前記オリゴ糖は原料として安全な天然の成
分を用い、触媒として天然の酵素製剤を用いて２段階の
穏和な反応条件で製造されるため安全性が高いという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のオリゴ糖の製造方法により
得られる生成物を高速液体クロマトグラフィーにより分
離した際のチャート図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｐ 19/22 7432−4Ｂ (72)発明者 上田 昌見 大阪府高槻市宮田町１丁目36番１号 (72)発明者 中嶋 幹恵 大阪府高槻市南大樋町24−20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式 【化１】 で示されることを特徴とするオリゴ糖。
2. 【請求項２】 シクロデキストリングルカノトランスフ
   ェラーゼ，α−グルコシダーゼ，α−アミラーゼ，β−
   アミラーゼおよびグルコアミラーゼのうちから選択され
   る１種または２種以上の作用により、セロオリゴ糖に対
   してα−グルコシド結合を有する化合物の糖残基を糖転
   移または縮合させることを特徴とするオリゴ糖の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記α−グルコシド結合を有する化合物
   は、澱粉，シクロデキストリン，マルトオリゴ糖または
   配糖体であることを特徴とする請求項２に記載のオリゴ
   糖の製造方法。
4. 【請求項４】 シクロデキストリングルカノトランスフ
   ェラーゼ，α−グルコシダーゼ，α−アミラーゼ，β−
   アミラーゼおよびグルコアミラーゼのうちから選択され
   る１種または２種以上の作用により、セロオリゴ糖に対
   してグルコースのグルコシル残基を糖転移または縮合さ
   せることを特徴とするオリゴ糖の製造方法。