特許第6210901号(P6210901)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6210901
(24)【登録日】2017年9月22日
(45)【発行日】2017年10月11日
(54)【発明の名称】新規オリゴ糖
(51)【国際特許分類】
   C07H 3/06 20060101AFI20171002BHJP
   C13B 20/12 20110101ALI20171002BHJP
   C13B 20/14 20110101ALI20171002BHJP
   C13K 13/00 20060101ALI20171002BHJP
【FI】
   C07H3/06CSP
   C13B20/12
   C13B20/14
   C13K13/00
【請求項の数】6
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2014-24402(P2014-24402)
(22)【出願日】2014年2月12日
(65)【公開番号】特開2015-151348(P2015-151348A)
(43)【公開日】2015年8月24日
【審査請求日】2016年9月20日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 集会名:日本応用糖質科学会 平成25年度大会(第62回)・シンポジウム 開催日:平成25年 9月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】000231981
【氏名又は名称】日本甜菜製糖株式会社
【住所又は居所】東京都港区三田三丁目12番14号
(73)【特許権者】
【識別番号】503096591
【氏名又は名称】学校法人酪農学園
【住所又は居所】北海道江別市文京台緑町582番地
(74)【代理人】
【識別番号】100097825
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 久紀
(74)【代理人】
【識別番号】100137925
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 紀一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100158698
【弁理士】
【氏名又は名称】水野 基樹
(72)【発明者】
【氏名】阿部 達也
【住所又は居所】北海道帯広市稲田町南9線西13番地 日本甜菜製糖株式会社 総合研究所内
(72)【発明者】
【氏名】菊地 裕人
【住所又は居所】北海道帯広市稲田町南9線西13番地 日本甜菜製糖株式会社 総合研究所内
(72)【発明者】
【氏名】有塚 勉
【住所又は居所】北海道帯広市稲田町南9線西13番地 日本甜菜製糖株式会社 総合研究所内
(72)【発明者】
【氏名】上野 敬司
【住所又は居所】北海道江別市文京台緑町582番地 酪農学園大学内
(72)【発明者】
【氏名】小野寺 秀一
【住所又は居所】北海道江別市文京台緑町582番地 酪農学園大学内
(72)【発明者】
【氏名】塩見 ▲徳▼夫
【住所又は居所】北海道江別市文京台緑町582番地 酪農学園大学内
【審査官】 安藤 倫世
(56)【参考文献】
【文献】 特公昭56−39640(JP,B2)
【文献】 Abe et al,Chemistry Central Journal,2012年,6/1/89,1-11
【文献】 Carbohydrate Research,2009年,344(15),1951-1959
【文献】 European Journal of Organic Chemistry,2007年,(33),5506-5513
【文献】 Journal of Bioscience and Bioengineering,2000年,89(5),431-437
【文献】 Chemical Abstracts, Vol.54,(1960) 抄録番号第15260c-g,1960年,Bulletin de la Societe Chimique de France(1959)871-878
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07H
C13B
C13K
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記化4に示す式(I)で表される4−α−D−ガラクトピラノシルスクロース。
【化4】
【請求項2】
下記化5に示す式(II)で表される4−β−D−フルクトフラノシルスクロース。
【化5】
【請求項3】
下記化6に示す式(III)で表される4−α−D−フルクトフラノシルスクロース。
【化6】
【請求項4】
ビート糖蜜を強酸性カチオン交換樹脂(Na型)に通液してオリゴ糖溶出画分を分離し、該画分を活性炭−セライトカラムに通液し、3〜7%(v/v)エタノール水溶液溶出画分を取得する工程からなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のオリゴ糖の製造方法。
【請求項5】
エタノール溶出画分を、ODSカラムを用いたHPLCによって更に分離、精製する工程を含むことを特徴とする、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
ビート糖蜜が、イオン交換樹脂製糖法でのビート糖製糖工程汁からの砂糖回収後の糖蜜であることを特徴とする、請求項4又は5に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規オリゴ糖等に関するものである。詳細には、ビート糖蜜より分離された、新規な3種類の三糖類、及び、これらの製造方法等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
消費者の健康志向の高まりを受け、現在、様々な機能性成分を含む食品、サプリメント、医薬品等が開発されている。その中で、最も多く用いられている機能性成分のひとつにオリゴ糖がある。オリゴ糖は、整腸作用(腸内菌叢改善作用)、ミネラル吸収促進、抗う蝕作用、抗アレルギー作用などの様々な効能が知られている。
【0003】
例えば、甜菜(ビート)からはラフィノース(特許文献1)が抽出及び精製され、その整腸作用、免疫賦活作用、アトピー性皮膚炎改善作用、肝機能改善作用などが解明されており、また、チコリーなどに含まれるイヌリン(多糖類)に酵素を作用させたあと精製して得られるダイフラクトースアンハイドライド(特許文献2)においても、カルシウム吸収促進作用、利尿作用などが解明されており、これらは機能性糖質として各種食品、サプリメント、医薬品等に利用されている。
【0004】
また、オリゴ糖はその消化性、体内吸収性などから、栄養成分としても非常に重視されている。そして、現在、多くの種類のオリゴ糖が機能性成分あるいは栄養成分として使用されているが、嗜好の多様性や健康志向の高まりなどから、消費者及び当業界においては、更なる新規オリゴ糖の取得及びその機能開発が常に求められていると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特公昭56−039640号公報
【特許文献2】特開昭62−275694号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、これまでにない新規なオリゴ糖、及び、その製造方法・精製方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究の結果、ビート糖製糖工程から排出されるビート糖蜜を強酸性カチオン交換樹脂(Na型)に通液してオリゴ糖溶出画分を分離し、該画分を活性炭−セライトカラムに通液し、ここから3〜7%(v/v)エタノール水溶液溶出画分を取得することで、新規な3種類の三糖類を得ることができることを見出し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち、本発明の実施形態を例示すると次のとおりである。
(1)下記化1に示す式(I)で表される4−α−D−ガラクトピラノシルスクロース。
(2)下記化2に示す式(II)で表される4−β−D−フルクトフラノシルスクロース。
(3)下記化3に示す式(III)で表される4−α−D−フルクトフラノシルスクロース。
【0009】
(4)ビート糖蜜を強酸性カチオン交換樹脂(Na型)に通液してオリゴ糖溶出画分を分離し、該画分を活性炭−セライトカラムに通液し、3〜7%(v/v)エタノール水溶液溶出画分を取得する工程からなることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれか1つに記載のオリゴ糖の製造方法。
(5)エタノール溶出画分を、ODS(octadecylsilyl)カラムを用いたHPLC(high−performance liquid chromatography)によって更に分離、精製する工程を含むことを特徴とする、(4)に記載の方法。
(6)ビート糖蜜が、イオン交換樹脂製糖法でのビート糖製糖工程汁からの砂糖回収後の糖蜜であることを特徴とする、(4)又は(5)に記載の方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、新規オリゴ糖である4−α−D−ガラクトピラノシルスクロース、4−β−D−フルクトフラノシルスクロース、及び、4−α−D−フルクトフラノシルスクロースを取得でき、これらを、プレバイオティクスとしての腸内菌叢改善や整腸作用、免疫賦活作用、抗う蝕作用などをうたった医薬品、機能性食品等に利用することが可能である。また、これらのオリゴ糖は、スクロース骨格のフルクトース残基の4位に単糖が結合した様式でありながら非還元性であるため非常に安定であり、新規甘味料等として各種一般食品などに利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明に係る新規オリゴ糖の製造、精製操作手順のフロー図を示す。
図2】4−α−D−ガラクトピラノシルスクロースの2次元NMRスペクトル(COSY、HSQC−TOCSY、HSQC及びHMBC)を示す。
図3】4−β−D−フルクトフラノシルスクロースの2次元NMRスペクトル(COSY、HSQC−TOCSY、HSQC及びHMBC)を示す。
図4】4−α−D−フルクトフラノシルスクロースの2次元NMRスペクトル(COSY、HSQC−TOCSY、HSQC及びHMBC)を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明に係る新規オリゴ糖は、下記の3種類の三糖類である。以下、各オリゴ糖について詳細に説明する。
【0013】
第一は、下記化1に示す式(I)で表される4−α−D−ガラクトピラノシルスクロース(4−α−D−galactopyranosylsucrose)である(以下、オリゴ糖Iと言う場合もある)。これは、スクロースを構成するフルクトース残基の4位(C−4)にガラクトースが結合したものであり、白色結晶である。また、溶解性は、水に溶けやすくエタノールに溶けにくい。
【0014】
【化1】
【0015】
第二は、下記化2に示す式(II)で表される4−β−D−フルクトフラノシルスクロース(4−β−D−fructofuranosylsucrose)である(以下、オリゴ糖IIと言う場合もある)。これは、スクロースを構成するフルクトース残基の4位(C−4)にフルクトースが結合したものであり、白色結晶である。また、溶解性は、水に溶けやすくエタノールに溶けにくい。
【0016】
【化2】
【0017】
第三は、下記化3に示す式(III)で表される4−α−D−フルクトフラノシルスクロース(4−α−D−fructofuranosylsucrose)である(以下、オリゴ糖IIIと言う場合もある)。これも、スクロースを構成するフルクトース残基の4位(C−4)にフルクトースが結合したものであり、上記に示したオリゴ糖IIの立体異性体である。物性は、白色結晶であり、溶解性は、水に溶けやすくエタノールに溶けにくい。
【0018】
【化3】
【0019】
これらは、いずれもスクロース骨格のフルクトース残基の4位に単糖が結合した三糖類であり、且つ、非還元性であることが特徴である。還元末端を持つ二糖類では、フルクトースの4位にガラクトースやグルコースが結合したものが見られるが(ラクチュロースやマルチュロース)、還元末端を持たない三糖類以上のオリゴ糖ではこのような結合様式は今まで見当たらない。
【0020】
これらの新規オリゴ糖は、一例として、ビート糖蜜より強酸性カチオン交換樹脂(Na型)及び活性炭−セライトカラムを用いた方法で取得することができる。けれども、これらの新規オリゴ糖の由来はビート糖蜜のみに限定されるものではなく、また、製造方法も強酸性カチオン交換樹脂(Na型)及び活性炭−セライトカラムを用いた方法のみに限定されるものではない。
【0021】
ビート糖蜜から上記新規オリゴ糖を製造、取得する場合には、上述の通り、次のような強酸性カチオン交換樹脂(Na型)及び活性炭−セライトカラムを用いた方法が例示される。
【0022】
製造原料となるビート糖蜜は、甜菜根を温水抽出して得た抽出液から砂糖(グラニュー糖)を分離、精製した残渣、その他のビート糖製糖工程汁からの砂糖回収後の液体、若しくはこれらの濃縮物である糖蜜を意味し、イオン交換樹脂製糖法でのビート糖製糖工程から得られるビート糖蜜を利用することが好ましい。
【0023】
そしてまず、上記ビート糖蜜を強酸性カチオン交換樹脂(Na型)に通液してオリゴ糖溶出画分をクロマト分離する。使用する強酸性カチオン交換樹脂(Na型)としては、アンバーライトCG−6000Na(オルガノ株式会社製品)などが好適例として示されるが、これに限定されるものではない。
【0024】
ここで得られたオリゴ糖溶出画分を、必要があれば溶媒に溶解し、活性炭−セライトカラムに通液する。活性炭−セライトカラムは、市販の活性炭とセライトを混合してカラムに充填したものを用いればよい。活性炭とセライトの混合比は1:4〜4:1程度が好ましく、特に好適なのは活性炭とセライトを等量(1:1)で混合したものである。
【0025】
オリゴ糖溶出画分を活性炭−セライトカラムに通液した後、エタノール水溶液でオリゴ糖を溶出する。溶出に好適な溶媒は3〜7%(v/v)濃度のエタノール水溶液であり、更に好ましくは4〜6%(v/v)エタノール水溶液であって、5%(v/v)エタノール水溶液が最も適している。この溶出溶媒としてはエタノール水溶液を使用するが、極性等の性質に差異がないのであれば他のアルコール類の水溶液を使用しても差し支えない。しかし、アルコール類以外の溶媒(酸、他の有機溶媒など)を使用する方法は、本発明には適していないため除外される。
【0026】
このようにして得られたエタノール溶出画分は、そのまま溶媒を除去してオリゴ糖I、オリゴ糖II、オリゴ糖IIIの混合物として用いても良いが、さらに調製用のODS(octadecylsilyl)カラムを用いたHPLC(high−performance liquid chromatography)によってオリゴ糖I、オリゴ糖II、オリゴ糖IIIをそれぞれ分離、精製することができる。ODSカラムとしては、逆相カラムであるODS−80Tシリーズ(東ソー株式会社製品)などの低分子化合物分離用のものを用いるのが好ましい。
【0027】
以上のようにして、ビート糖蜜より本発明に係る新規オリゴ糖(オリゴ糖I、オリゴ糖II、オリゴ糖III)を分離、精製することができる。なお、上記工程については、その目的や効果を逸脱しない範囲で、工程順序の変更や別工程の追加が可能である。
このようにして得られた新規オリゴ糖は、同じ構成糖の三糖類であるラクトスクロース、ラフィノース、ケストースなどと同様の機能(整腸作用、甘味作用など)を発揮することが期待でき、さらに、同じ結合様式である二糖類のラクチュロースやマルチュロースなどと同様の機能(抗う蝕作用など)も併せて発揮することが期待できる。
【0028】
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内においてこれらの様々な変形が可能である。
【実施例1】
【0029】
(ビート糖蜜からの新規オリゴ糖分離・精製)
ビート由来の新規三糖類(オリゴ糖I、オリゴ糖II、オリゴ糖III)は、以下のようにして取得した。
【0030】
シュガービート(三糖類含量約0.1%)を温水抽出して得たロージュースからグラニュー糖を分離、精製した残渣であるビート糖蜜(三糖類固形分比約10%)について、アンバーライトCG−6000Na(オルガノ株式会社製品)に通液してオリゴ糖溶出画分(三糖類固形分比約70%)を分離し、分離画分を減圧濃縮した。このオリゴ糖画分(乾燥重量13g)について、脱塩水に溶解して100mLとして活性炭−セライトカラムクロマトグラフィー(charcoal(和光純薬工業株式会社製品):Celite−535(ナカライテスク株式会社製品)=1:1、φ55×470mm)に供し、その後、水溶出(7L)、5%エタノール水溶液溶出(21.4L)、10%エタノール水溶液溶出(5.1L)、20%エタノール水溶液溶出(3L)をそれぞれ行った。このうち、5%エタノール水溶液溶出画分(R5)のフラクション15(R5−15;549mg)、フラクション19(R5−19;326mg)に新規オリゴ糖が含まれており、さらにここからODSカラム(TSKgel ODS−80Ts、φ20×250mm;東ソー株式会社製品)を用いた調製用HPLCにてオリゴ糖I(15.0mg)、オリゴ糖II(5.4mg)、オリゴ糖III(4.0mg)をそれぞれ単離した。
【0031】
なお、上記新規オリゴ糖の製造、精製操作手順についてのフロー図を図1に示した。
【実施例2】
【0032】
(オリゴ糖の構造解析)
実施例1で取得した各オリゴ糖について、以下のようにして構造解析を行った。
【0033】
オリゴ糖I、オリゴ糖II、オリゴ糖IIIについて、各糖の酸加水分解物のHPAEC(High−Performance Anion−Exchange Chromatography)分析、各糖のTOF−MS(Time Of Flight−Mass Spectrometry)分析、及び、各糖の2次元NMR(2D−NMR(Nuclear Magnetic Resonance))分析により構造解析を行った。酸加水分解物のHPAEC分析結果より、オリゴ糖IからD−glucose、D−fructose、D−galactoseが、そしてオリゴ糖IIとオリゴ糖IIIからD−glucose、D−fructoseが遊離されること(つまり、これらが各オリゴ糖の構成糖であること)が示された。また、TOF−MS分析により、各糖は527の[M+Na]イオンピークを与えた。これらの結果を下記表1に示した。
【0034】
【表1】
【0035】
そして、各糖の2次元NMRスペクトル(COSY、HSQC−TOCSY、HSQC及びHMBC)は図2〜4に、2次元NMRスペクトルデータ(化学シフト(δ、δ)、カップリング値(JHH))は下記表2に示す結果であった。
【0036】
【表2】
【0037】
2次元NMR分析の結果からは、オリゴ糖Iがスクロースを構成するフルクトース残基の4位(C−4)にガラクトースが結合した配置であり且つこれらがαフォームを形成していること、オリゴ糖IIがスクロースを構成するフルクトース残基の4位(C−4)にフルクトースが結合した配置であり且つこれらがβアノマーフラクトシルフォームを形成していること、及び、オリゴ糖IIIがスクロースを構成するフルクトース残基の4位(C−4)にフルクトースが結合した配置であり且つこれらがαアノマーフラクトシルフォームを形成していることが明らかとなった。
【0038】
以上の結果より、オリゴ糖Iは4−α−D−ガラクトピラノシルスクロース(4−α−D−galactopyranosylsucrose(4−α−D−GalSuc))、オリゴ糖IIは4−β−D−フルクトフラノシルスクロース(4−β−D−fructofuranosylsucrose(4−β−D−FruSuc))、オリゴ糖IIIは4−α−D−フルクトフラノシルスクロース(4−α−D−fructofuranosylsucrose(4−α−D−FruSuc))であることが確かめられた。
【0039】
本発明を要約すれば、以下の通りである。
【0040】
本発明は、これまでにない新規なオリゴ糖、及び、その製造方法・精製方法等を提供することを目的とする。
【0041】
そして、ビート糖蜜を強酸性カチオン交換樹脂(Na型)に通液してオリゴ溶出画分を分離し、該画分を活性炭−セライトカラムに通液し、3〜7%(v/v)エタノール水溶液溶出画分を取得することで、新規オリゴ糖である4−α−D−ガラクトピラノシルスクロース、4−β−D−フルクトフラノシルスクロース、及び、4−α−D−フルクトフラノシルスクロースを取得できる。
図1
図2
図3
図4