(57)【要約】  モノサッカリド製造システムを開示する。本製造システムは、Ｄ−ガラクトース調製物、Ｄ−ガラクトース調製物とイソフラボン調製物、タガトース調製物、およびタガトース調製物とイソフラボン調製物を製造する方法を提供することを目的としうる。
2008520743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｄ−ガラクトース調製物を製造する方法であって、
ａ．Ｄ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを含むマメ科植物材料を提供すること、
ｂ．該マメ科植物材料からオリゴサッカリドを分離してオリゴサッカリド組成物を提供すること、ただし、該オリゴサッカリド組成物は、該マメ科植物材料に関連するＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを少なくとも約２０パーセント含む、
ｃ．オリゴサッカリドを精製すべく該オリゴサッカリド組成物を処理すること、
ｄ．オリゴサッカリドを加水分解してＤ−ガラクトース調製物を提供すること、
を含む前記方法。
【請求項２】
前記オリゴサッカリド組成物が水溶液であり、かつ前記オリゴサッカリド組成物を処理することが、溶媒支援結晶化、ナノ濾過、および発酵の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶液に水溶性溶媒を添加することによりオリゴサッカリドを沈殿させることと、沈澱させたオリゴサッカリドを溶液中に残存する不純物と分離することと、を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記オリゴサッカリド組成物を処理することが、ナノ濾過を含み、それにより、オリゴサッカリドが膜上に保持され、かつより低分子量の不純物は透過される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記オリゴサッカリド組成物を処理することが、前記オリゴサッカリド組成物中のモノサッカリド、ジサッカリド、および他の炭素分子の少なくとも１種を発酵させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記加水分解の前、その後、またはそれと同時に、発酵により前記オリゴサッカリド組成物を処理する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
グルコース、フルクトース、およびスクロースを発酵させることを含む、請求項２、５、または６に記載の方法。
【請求項８】
発酵させることにより発酵生成物が生成される、請求項２、５、６、または７に記載の方法。
【請求項９】
前記発酵生成物が、エタノール、カルボン酸、アミノ酸、単細胞タンパク質、酵素、およびそれらの組合せよりなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記発酵生成物が酵素であり、かつ該酵素が加水分解工程で使用される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記発酵生成物が、オリゴサッカリドまたはＤ−ガラクトースと分離される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
タガトース調製物を製造する方法であって、
（ａ）少なくとも１種のＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを含むマメ科植物抽出物を提供すること、
（ｂ）該Ｄ−ガラクトース保有オリゴサッカリドの少なくとも一部分を加水分解してＤ−ガラクトース含有水溶液を形成すること、
（ｃ）この水溶液中のＤ−ガラクトースの少なくとも一部分を異性化してタガトース含有水溶液を形成すること、
（ｄ）この溶液中のタガトースを精製すること、
を含む前記方法。
【請求項１３】
前記マメ科植物が、ダイズ、ナタネ、ルピナス、ヒマワリ、ササゲ、およびそれらの組合せよりなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記抽出物が、マメ科植物の水溶性成分を含有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記抽出物が、脱脂マメから可溶分を抽出する際に形成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記抽出物が、精製ダイズタンパク質の製造に由来する副生成物である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記抽出物が、ダイズ可溶分、ダイズホエー、ダイズモラセス、およびそれらの組合せよりなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの追加の精製工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記精製工程により、不純物が、Ｄ−ガラクトース保有オリゴサッカリド、Ｄ−ガラクトース、およびタガトースの少なくとも１種と分離される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
Ｄ−ガラクトース含有オリゴサッカリド以外の溶質を除去することにより前記抽出物を精製する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
Ｄ−ガラクトース以外の溶質を除去することにより前記水溶液を精製する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記精製が、タガトースの結晶化、タガトース複合体の結晶化、非タガトース炭水化物の結晶化、溶媒支援結晶化、クロマトグラフ分離、限外濾過、ナノ濾過、、非タガトース糖の発酵、およびそれらの組合せよりなる群から選択される１つ以上の手段を含む、請求項１２、１８、１９、２０、または２１に記載の方法。
【請求項２３】
Ｄ−ガラクトース部分を有するオリゴサッカリドの少なくとも約６０パーセントが、モノサッカリド形のＤ−ガラクトースに変換される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
Ｄ−ガラクトース部分を有するオリゴサッカリドの少なくとも約７０パーセントが、モノサッカリド形のＤ−ガラクトースに変換される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
Ｄ−ガラクトース部分を有するオリゴサッカリドの少なくとも約８０パーセントが、モノサッカリド形のＤ−ガラクトースに変換される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２６】
前記抽出物中の複数のオリゴサッカリドの少なくとも約３０重量パーセントが、Ｄ−ガラクトース部分を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２７】
乾燥重量基準で少なくとも約３０パーセントのＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドになるように前記抽出物を精製することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２８】
乾燥重量基準で少なくとも約４０パーセントのＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドになるように前記抽出物を精製することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２９】
前記Ｄ−ガラクトース保有オリゴサッカリドの少なくとも９０パーセントが、グルコースやフルクトース以外の他の糖部分を含有しない、請求項１２に記載の方法。
【請求項３０】
Ｄ−ガラクトース調製物およびイソフラボン調製物を製造する方法であって、
ａ．脱脂ダイズフレークの抽出物を提供すること、
ｂ．該抽出物に由来するＤ−ガラクトース含有オリゴサッカリドの少なくとも一部分を加水分解すること、
ｃ．該抽出物を少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンと比較してＤ−ガラクトースに富み、他方は、Ｄ−ガラクトースと比較してイソフラボンに富む）に分離すること、
ｄ．Ｄ−ガラクトース富化ストリームを精製すること、
ｅ．イソフラボン富化ストリームを精製すること、
を含む前記方法。
【請求項３１】
前記加水分解が、前記分離の前、その後、またはそれと同時に行われる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
タガトース調製物およびイソフラボン調製物を製造する方法であって、
ａ．脱脂ダイズフレークの抽出物を提供すること、
ｂ．該抽出物に由来するＤ−ガラクトース含有オリゴサッカリドの少なくとも一部分を加水分解すること、
ｃ．Ｄ−ガラクトースをタガトースに異性化すること、
ｄ．該抽出物を少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンと比較してＤ−ガラクトースまたはタガトースに富み、他方は、Ｄ−ガラクトースまたはタガトースと比較してイソフラボンに富む）に分離すること、
ｅ．Ｄ−ガラクトース富化またはタガトース富化ストリームを精製すること、
ｆ．イソフラボン富化ストリームを精製すること、
を含む前記方法。
【請求項３３】
前記加水分解が、前記分離の前、その後、またはそれと同時に行われる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記異性化が、前記分離の前、その後、またはそれと同時に行われる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記分離が、タガトースまたはガラクトースの結晶化、タガトース複合体の結晶化、非タガトース炭水化物およびオリゴサッカリドの結晶化、溶媒支援結晶化、クロマトグラフ分離、限外濾過、ナノ濾過、非タガトース糖の発酵、およびそれらの組合せよりなる群から選択される１つ以上の手段を含む、請求項３０〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
以上の工程のいずれかに従って調製されるＤ−ガラクトース調製物、Ｄ−タガトース調製物、イソフラボン調製物、およびそれらに由来する生成物よりなる群から選択される生成物。
【請求項３７】
精製、加熱、水素化、酸化、エステル化、エーテル化、およびそれらの組合せよりなる群から選択される少なくとも１つの処理により請求項３６に記載の生成物から形成される生成物。
【請求項３８】
ラクトースを実質的にまったく有していない、請求項３６または３７に記載の生成物。
【請求項３９】
ラクトースを実質的に含まない、請求項３６または３７に記載の生成物。
【請求項４０】
少なくとも約１００ｐｐｍのフルクトースを含む、請求項３６または３７に記載の生成物。
【請求項４１】
少なくとも約１０ｐｐｍのフルクトースを含む、請求項３６または３７に記載の生成物。
【請求項４２】
請求項３６〜４１のいずれか１項に記載の生成物を含む、食料品または化粧品。
【請求項４３】
請求項３６〜４１のいずれか１項に記載の生成物を食品の調理に使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
次の出願が相互参照され、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする：米国特許出願第１０／８２０，７５７号（２００４年４月９日出願）。本出願は、２００４年１１月２２日出願の米国仮出願第６０／６３０，１３７号（その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする）に基づく利益を請求する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般的には、モノサッカリド製造システムに関する。本発明は、より具体的には、Ｄ−ガラクトースおよび／またはタガトースを製造するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
Ｄ−ガラクトースは、特定の産業で原材料として広く使用されている。たとえば、多くの甘味剤（ポリオール糖など）では、それらを製造するための原材料としてＤ−ガラクトースが使用されている。それに加えて、Ｄ−ガラクトースは、飲料産業で（たとえば、スポーツ飲料で、樹脂中のフェノール類の代替として）、造影剤の製造で、甘味剤として食品で（たとえば、虫歯を予防するために）、その他の用途で使用可能である。
【０００４】
Ｄ−ガラクトースの調製方法は、いくつか知られている。Ｄ−ガラクトースの従来の一調製方法は、乳糖（すなわちラクトース）の加水分解を含む。しかしながら、そのような従来の方法は、（ａ）乳供給には限界があること、（ｂ）乳供給は汚染を受け易いこと（たとえば、微生物、ウイルス、抗生物質、重金属などによる汚染）、および（ｃ）ラクトースは乳不耐症を患う人々のための食物またはコーシャー食品として調理される食物の成分として好適でない可能性があることをはじめとするいくつかの欠点を有する。
【０００５】
飼料中にＤ−ガラクトースを提供する従来の方法は、ダイズミールやカノーラミールに由来するガラクトオリゴサッカリドを加水分解することを含む。しかしながら、そのような従来の方法は、ｉｎ ｖｉｖｏで（すなわち、家禽の胃腸管内で）行われるので、モノサッカリドＤ−ガラクトース調製物の商用原料を提供するものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、広く利用可能な出発材料を使用するモノサッカリド製造システムに対する必要性が存在する。比較的多量および／または比較的純粋なモノサッカリド形のＤ−ガラクトースを生成するモノサッカリド製造システムに対する必要性もまた存在する。比較的多量および／または比較的純粋なモノサッカリド形のタガトースを生成するモノサッカリド製造システムに対する必要性もまた存在する。これらの必要性のいずれか１つ以上を満足するかまたは他の有利な特徴を有するモノサッカリド製造システムを提供することが有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明は、モノサッカリドを製造する方法に関する。一実施形態では、Ｄ−ガラクトース調製物を製造する方法を記述する。この方法は、Ｄ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを含むマメ科植物材料を提供する工程と、マメ科植物材料からオリゴサッカリドを分離してオリゴサッカリド組成物を提供する工程と（オリゴサッカリド組成物は、マメ科植物材料に関連するＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを少なくとも約２０パーセント含む）、オリゴサッカリドを精製すべくオリゴサッカリド組成物を処理する工程と、オリゴサッカリドを加水分解してＤ−ガラクトース調製物を提供する工程と、を含む。他の実施形態では、Ｄ−ガラクトース調製物およびイソフラボン調製物を製造する方法を記述する。この方法は、脱脂ダイズフレークの抽出物を提供する工程と、抽出物に由来するＤ−ガラクトース含有オリゴサッカリドの少なくとも一部分を加水分解する工程と、抽出物を少なくとも２つのストリームに分離する工程と（その一方は、イソフラボンと比較してＤ−ガラクトースに富み、他方は、Ｄ−ガラクトースと比較してイソフラボンに富む）、Ｄ−ガラクトース富化ストリームを精製する工程と、イソフラボン富化ストリームを精製する工程と、を含む。
【０００８】
さらに、本発明は、タガトース調製物を製造する方法を記述する。この方法は、少なくとも１種のＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを含むマメ科植物抽出物を提供する工程と、Ｄ−ガラクトース保有オリゴサッカリドの少なくとも一部分を加水分解してＤ−ガラクトース保有水溶液を形成する工程と、水溶液中のＤ−ガラクトースの少なくとも一部分を異性化してタガトース保有水溶液を形成する工程と、溶液中のタガトースを精製する工程と、を含む。さらに他の実施形態は、タガトース調製物およびイソフラボン調製物を製造する方法である。この方法は、脱脂ダイズフレークの抽出物を提供する工程と、抽出物に由来するＤ−ガラクトース含有オリゴサッカリドの少なくとも一部分を加水分解する工程と、Ｄ−ガラクトースをタガトースに異性化する工程と、抽出物を少なくとも２つのストリームに分離する工程と（その一方は、イソフラボンと比較してＤ−ガラクトースまたはタガトースに富み、他方は、Ｄ−ガラクトースまたはタガトースと比較してイソフラボンに富む）、Ｄ−ガラクトース富化またはタガトース富化ストリームを精製する工程と、イソフラボン富化ストリームを精製する工程と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
詳細な説明
モノサッカリド製造システムを例示的な実施形態に従って図１に示す。本システムは、マメ科植物材料からＤ−ガラクトースを製造する方法を含む。図１について説明すると、本方法は、ガラクトース含有オリゴサッカリドを有するマメ科植物組成物を１つ以上の処理に付してオリゴサッカリドを有する調製物（オリゴサッカリド組成物）を生成することと、加水分解によりオリゴサッカリドからモノサッカリドへの変化または変換を行うことと、を含む。
【００１０】
本開示で使用する場合、「ガラクトース含有（またはガラクトース保有）オリゴサッカリド」という用語は、ガラクトース部分と、異なるモノサッカリド（たとえば、グルコース、フルクトースなど）の部分と、を有するオリゴサッカリドを意味しかつ包含する。「ガラクトース含有（またはガラクトース保有）オリゴサッカリド」という用語はまた、非同種ガラクトースポリマーをも意味しかつ包含する。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、オリゴサッカリド組成物中のオリゴサッカリドの少なくとも１種は、ガラクトース含有オリゴサッカリドである。好適な実施形態によれば、ガラクトース含有オリゴサッカリドの少なくとも約５０パーセント、好適には少なくとも約７５パーセント、より好適には少なくとも約９０パーセント、より好適には少なくとも約９５パーセント、より好適には少なくとも約９９パーセントは、フルクトースやグルコース以外の他のモノサッカリド部分を有していない。好適な実施形態によれば、オリゴサッカリド組成物中のオリゴサッカリドの少なくとも約３０重量パーセント、好適には少なくとも約４０重量パーセント、より好適には少なくとも約５０重量パーセントは、ガラクトース含有オリゴサッカリドである。好適な実施形態によれば、オリゴサッカリド組成物は、マメ科植物材料のＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを少なくとも約２０パーセント、好適には少なくとも約４０パーセント、より好適には少なくとも約６０パーセント含む。好適な実施形態によれば、処理されたオリゴサッカリド組成物は、乾燥重量基準で少なくとも約２０パーセント、好適には少なくとも約４０パーセント、より好適には少なくとも約５０パーセントのＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを含む。他の好適な実施形態によれば、ガラクトース含有オリゴサッカリドの少なくとも約６０パーセント、好適には少なくとも約７０パーセント、より好適には少なくとも約８０パーセントは、モノサッカリド形のＤ−ガラクトースに加水分解される。
【００１２】
Ｄ−ガラクトースを単離する方法では、好ましい実施形態によれば、Ｄ−ガラクトースの原料として非同種ガラクトースポリマーを使用するのではなく、むしろ、本方法では、Ｄ−ガラクトースの原料として非同種糖ポリマーまたは非同種糖オリゴマーを使用する。好ましい実施形態によれば、稀にしか見られない糖（たとえば、アラビノース、ラムノース、フコース、マンノース、Ｄ−ガラクトース以外のガラクトースバリアント、Ｉ型アラビノガラクタン、ＩＩ型アラビノガラクタン、ウロン酸などのような典型的には食物に使用されない糖）は、オリゴサッカリドには存在しない。本方法では、好ましい実施形態によれば、食品工業または発酵工業で容易に使用しうるモノサッカリド形のＤ−ガラクトースを有する複合物または調製物を製造する。別の実施形態によれば、モノサッカリド形のＤ−ガラクトースを有する複合物を追加の精製工程に付すことにより、たとえば食品工業、化粧品工業、発酵工業、化学工業などに適用可能な高含有率のＤ−ガラクトースを有する組成物を生成することが可能である。
【００１３】
モノサッカリド形のＤ−ガラクトースを有する複合物は、工業利用に望まれる純度に依存して、たとえば、（ａ）Ｄ−ガラクトースと主にタンパク質、Ｄ−グルコース、および／もしくはＤ−フルクトースである他の成分；（ｂ）Ｄ−ガラクトースと主にＤ−フルクトースおよび／もしくはＤ−グルコースである他の成分；ならびに／または（ｃ）増大された含有率のＤ−ガラクトースを有しうる。
【００１４】
ガラクトース含有オリゴサッカリドを有する任意のマメ科植物（または植物の一部分）をＤ−ガラクトースの原材料として使用することが可能である。そのような植物としては、油料種子植物およびマメ類生産植物が挙げられる。オリゴサッカリドを有するマメ科植物原料のいくつかの例としては、ヒマワリ、ナタネ、ルピナス、ダイズ、ササゲなどが挙げられる。
【００１５】
オリゴサッカリドの出発材料として使用される原料は、２種以上の植物（および／または植物の一部分）から得られたものであってもよい。さらに、オリゴサッカリドの原料は、脱殻もしくは殻などの除去、フレーキング、脂肪分もしくは油分の少なくとも一部分の除去、および／またはミリング、グラインディングなどのような処理を介して元の植物（または植物の一部分）から得られたものであってもよい。さらに、処理として、存在するタンパク質、繊維、またはデンプンの少なくとも一部分の除去を含んでいてもよい。材料は、任意の好適な形態（たとえば、粗粒、フレーク、粉末、またはミールなど）をとりうる。
【００１６】
例示的な実施形態によれば、オリゴサッカリドは、水溶性有機溶媒を併用してもしくは併用せずにおよび／または溶存塩を併用してもしくは併用せずに水性抽出剤を用いて植物原料から抽出される。好適な抽出物としては、ダイズ可溶分、ダイズモラセス、およびダイズホエーが挙げられる。好ましい実施形態によれば、抽出物は、脱脂ダイズのフレークから抽出されたタンパク質を膜濾過することによりダイズタンパク質単離物を調製する際に得られるダイズモラセスである。オリゴサッカリドを有する抽出物は、オリゴサッカリドと比較して高含有率のタンパク質、繊維、またはデンプンを含有しうる。抽出物が高いタンパク質含有率、繊維含有率、またはデンプン含有率を有する場合、オリゴサッカリドを加水分解する前に追加の処理（たとえば、タンパク質、繊維、またはデンプンを除去する形で）を行うことが望ましいこともある。
【００１７】
いずれかの好ましい実施形態または別の実施形態によれば、これらの成分を除去する処理は、抽出、遠心分離、傾瀉、膜濾過などのような任意の好適な処理でありうる。そのような処理は、単独でまたは組み合わせて行うことが可能である。そのような処理はさらに、等電点タンパク質沈殿のような他の方法と組み合わせることも可能である。
【００１８】
好ましい実施形態によれば、脱脂マメ科植物材料を水と混合してオリゴサッカリドを溶解する。この混合物から不溶性相を除去して可溶性相と分離する（たとえば傾瀉により）。次に、オリゴサッカリドを溶媒和した状態に保持して、タンパク質を沈殿させるべく可溶性相を処理することが可能である（たとえば酸を用いて）。次に、不溶化タンパク質を除去する（たとえば遠心分離により）。あるいは、限外濾過のような膜濾過を用いて可溶性タンパク質と他の高分子量化合物とを分離する。好適な膜は、典型的には約５０００ダルトン超の分子量カットオフを有する。オリゴサッカリドを透過水（permeate）と共に移動させて、タンパク質および高分子量成分を膜上に保持する。
【００１９】
オリゴサッカリドを含有する溶液（たとえば、ダイズのようなマメ科植物材料からの抽出により形成された溶液）はまた、モノサッカリドおよびジサッカリドをも含有する。典型的には、それらは、フルクトース、グルコース、およびスクロースを含む。好ましい実施形態によれば、それらは、精製オリゴサッカリド組成物を形成するために加水分解前にオリゴサッカリドから分離または除去される。例示的な実施形態によれば、オリゴサッカリド組成物は、水溶液であり、オリゴサッカリドは、モノサッカリドやジサッカリドのような不純物を溶液中に残存させた状態で水溶液から結晶化される。結晶化されたオリゴサッカリドは、たとえば傾瀉または遠心分離により不純物含有溶液から分離可能であり、次に、所望により、さらなる処理に付すべく再溶解可能である。好ましい実施形態によれば、オリゴサッカリドの結晶化を、エタノールのような水溶性溶媒の添加などを用いて溶媒支援で行って水の活量を低下させる。
【００２０】
他の例示的な実施形態によれば、オリゴサッカリド組成物は、水溶液であり、オリゴサッカリドは、ナノ濾過によりモノサッカリドおよびジサッカリドならびにミネラルのような他の低分子量不純物と分離される。約５００ダルトンの分子量カットオフを有するナノ濾過膜を用いると、オリゴサッカリドは、濃縮水（retentate）中に排除され、一方、不純物は、透過水中に移動して分離される。
【００２１】
さらに他の例示的な実施形態によれば、モノサッカリドおよびジサッカリドならびに他の炭素化合物は、発酵によりオリゴサッカリド組成物から除去される。組成物は、スクロース、グルコース、およびフルクトースのような化合物を代謝しうる生物に接触させることが可能である。好ましくは、発酵生成物が形成される。好ましい発酵生成物としては、エタノール、カルボン酸、アミノ酸、単細胞タンパク質、および酵素が挙げられる。場合により、それらの発酵生成物は、たとえば、エタノールのような揮発性生成物の蒸留、結晶化、吸着、クロマトグラフィー、バイオマスのような非可溶性生成物の傾瀉または遠心分離、膜濾過（たとえば、酵素生産の場合）などにより、加水分解前にオリゴサッカリドと分離される。あるいは、発酵生成物は、オリゴサッカリドと共に残存して加水分解工程に一緒に提供され、加水分解後に分離されるかまたは生成調製物中に残存する。好ましい実施形態によれば、発酵生成物は、オリゴサッカリドの加水分解に好適な酵素である。場合により、そのような酵素は、加水分解に使用するために発酵媒体から分離可能である。あるいは、オリゴサッカリドと共に加水分解工程に供してもよい。こうして得られる調製物は、とくに好ましい実施形態によれば、乾燥重量基準でオリゴサッカリドを少なくとも約３０パーセント含む。
【００２２】
次に、処理されたオリゴサッカリド組成物中のオリゴサッカリド（典型的には可溶性相中）は、続いて加水分解される。加水分解は、化学的または酵素的に触媒されうる。化学的触媒作用の例としては、加水分解により調製物中に存在する特定のオリゴサッカリドからモノサッカリドが放出される酸性溶液中における加水分解が挙げられる。
【００２３】
別の実施形態によれば、α−ガラクトシド結合を破壊する能力とβ−フルクトフラノシド結合を破壊する能力との両方を有する酵素（および／またはα−ガラクトシド結合を破壊する能力を備えた酵素とβ−フルクトフラノシド結合を破壊する能力を備えた酵素との混合物）を加水分解剤として抽出画分に添加することが可能である。別の実施形態によれば、酵素的加水分解剤とオリゴサッカリドとを有する混合物を約１００℃〜９００℃の保持温度に約５〜２５０分間、より好適には約２００℃〜６００℃の保持温度に約１０〜１００分間保持することにより、加水分解を達成することが可能である。
【００２４】
好適な実施形態によれば、加水分解剤を添加する前に、可溶性画分中に存在するオリゴサッカリドをさらに精製する。加水分解前のオリゴサッカリドのさらなる精製は、任意の便利な分離法を用いて、たとえば、膜分離法（たとえば、限外濾過、ダイアフィルトレーション、精密濾過、ナノ濾過、超濾過など）、クロマトグラフ法、および／またはそれらの組合せを用いて達成可能である。限外濾過を用いる場合、好適な膜は、約１，０００〜約２００，０００ダルトン、好適には約２，０００〜約５０，０００ダルトン、より好適には約５，０００〜３５，０００ダルトンの理論分子量カットオフを有しうる。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、加水分解の生成物は、そのＤ−ガラクトース濃度を増大させるためにさらに精製される。得られるモノサッカリド形のＤ−ガラクトースの純度の増加は、Ｄ−ガラクトースを他のサッカリドと分離することによりもしくはＤ−ガラクトースを非サッカリドと分離することによりまたはそれらの組合せにより達成可能である。好適な実施形態によれば、最初に、（残留）非サッカリドをＤ−ガラクトースと分離する。得られるサッカリド混合物は、主にモノサッカリドを含み、種々のタイプの工業で使用可能である。続いて、他のサッカリドを除去することにより、Ｄ−ガラクトースの含有率をさらに増大させることが可能である。したがって、好ましい実施形態によれば、このプロセスの残分または残留ストリームは、Ｄ−フルクトースやＤ−グルコースのような他のモノサッカリドに富むことになる。Ｄ−ガラクトースは、たとえば、結晶化（たとえば溶媒支援結晶化）やクロマトグラフィーのような方法を用いてそのような他のサッカリドと分離可能である。このほかに、公知の方法を用いて塩成分、タンパク質成分、または繊維質成分を除去することにより調製物中のＤ−ガラクトースの濃度を増大させるために、クロマトグラフィーを使用することも可能である。それに加えて、Ｄ−ガラクトースの含有率を増大させるために、活性炭を用いる方法および結晶化法を使用することも可能である。Ｄ−ガラクトースの濃度を増大させるとくに好ましい方法では、グルコースやフルクトースのようなモノサッカリドおよび主にスクロースであるジサッカリドを微生物により発酵させてこれらの糖を好ましくはＤ−ガラクトースよりも優先して代謝させる。オリゴサッカリド組成物中のオリゴサッカリド濃度を増大させるために発酵を使用する場合と同様に、好ましくは、発酵により商用発酵生成物が生成される。好ましい発酵生成物、たとえば、エタノール、カルボン酸、アミノ酸、酵素、および単細胞タンパク質、ならびに分離が望まれる場合のそれらの分離方法も同様である。
【００２６】
加水分解生成物中、モノサッカリドは、好適にはオリゴサッカリドから理論的に誘導可能な全モノサッカリド分の少なくとも約６０パーセント、より好適には約７０パーセント超、より好適には約８０パーセント超で存在する。好適な実施形態によれば、加水分解および精製により形成される溶液中のＤ−ガラクトースの濃度は、乾量基準で少なくとも約１０パーセント、好ましくは約４０パーセント超、最も好ましくは、約９０パーセント超である。
【００２７】
好ましい実施形態によれば、マメ科植物材料の抽出物からの、とくに精製ダイズタンパク質の製造に由来するモラセスからのＤ−ガラクトースの製造は、同一の原料からのイソフラボンの分離と統合される。場合により、抽出物は、以上に記載したような方法によりイソフラボンやオリゴサッカリド以外の成分を分離すべく処理される。次に、処理された抽出物は、少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンに富み、他方は、オリゴサッカリドに富む）に分離可能である。イソフラボン富化ストリーム中では、イソフラボンのオリゴサッカリドに対する比は、処理された抽出物中の比よりも大きく、一方、オリゴサッカリド富化ストリーム中では、処理された抽出物中の比よりも小さい。あるいは、処理された抽出物中のオリゴサッカリドは、最初に、以上に記載したのと類似した方法により加水分解可能である。次に、それから得られた加水分解生成物または溶液は、少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンに富み、他方は、Ｄ−ガラクトースに富む）に分離される。イソフラボン富化ストリーム中では、イソフラボンのＤ−ガラクトースに対する比は、加水分解生成物中の比よりも大きく、一方、Ｄ−ガラクトース富化ストリーム中では、加水分解生成物中の比よりも小さい。場合により、たとえば、少なくとも２つのストリームに分離する前、加水分解する前、またはその後、追加の精製工程を導入することが可能である。別の実施形態によれば、イソフラボン富化ストリーム、オリゴサッカリド富化ストリーム、およびＤ−ガラクトース富化ストリームの少なくとも１つをさらに精製すべく、精製工程を行うことも可能である。
【００２８】
好ましい実施形態によれば、調製物中のＤ−ガラクトースは、誘導体を形成すべくさらに処理される。そのようなさらなる処理は、Ｄ−ガラクトース含有ストリームの精製後または精製前に行うことが可能である。後者の場合、処理の生成物に対して精製を行うことが可能であり、そのほうがＤ−ガラクトースよりも精製が容易になることもある。好適な分離方法としては、グルコース、フルクトース、およびスクロースの結晶化、クロマトグラフィー、および発酵が挙げられる。好ましい実施形態によれば、そのようなさらなる処理は、対応する糖アルコールを形成するための水素化を含む。Ｄ−ガラクトースはまた、酸化、カルボン酸または脂肪酸によるエステル化、および短鎖アルカノールまたは長鎖アルカノールによるエーテル化を行うことも可能である。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、Ｄ−ガラクトースは、タガトースに異性化される。タガトースは、甘味剤、バルキング剤として、プロバイオティック食品成分、抗高血糖剤、血液因子増強剤、相乗剤、および風味向上剤として使用可能である。タガトースはまた、他の糖（たとえば、グルコース、フルクトース、またはその両方）との混合物の状態で使用することも可能である。タガトースはまた、商業用途の他のキラル生成物、たとえば、ソルボース、タリトール、および１−デオキシガラクトノジリマイシンを得るのに好適なプラットフォーム分子を形成しうる。タガトースは、低カロリーのフルバルクの天然の糖であり、Ｕ．Ｓ． Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｄｒｕｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ（ＦＤＡ）規制下でＧＲＡＳ（一般に安全であると認められる）状態に達しているので、食品および飲料品において甘味剤として使用することが可能である。タガトースは、食品用途および飲料品用途を有し、しかも健康上および医療上の有益性を有する可能性がある。タガトースのさまざまな用途としては、多種多様な食品、飲料品、健康食品、および食品サプリメントにおける低カロリーのフルバルクの甘味剤としての使用が挙げられる。タガトースは、チョコレート、チューインガム、ケーキ、アイスクリーム、およびフロステッドシリアルのように糖の大部分が重要である製品において低カロリーの甘味剤として使用可能である。また、タガトースと強力甘味剤との相乗作用があるため、ソーダにも有用である。タガトースのさまざまな健康上および医療上の有益性としては、２型糖尿病、高血糖症、貧血、および血友病の治療ならびに胎児の発育の改善が挙げられうる。
【００３０】
一実施形態によれば、タガトースの製造は、マメ科植物材料からＤ−ガラクトース保有オリゴサッカリドを抽出する工程と、オリゴサッカリドを加水分解してＤ−ガラクトース含有調製物を形成する工程と、そのような調製物中のＤ−ガラクトースを異性化してタガトース含有調製物を形成する工程と、を含む。
【００３１】
タガトースは、ケト形（すなわち、Ｃ１（第１の炭素原子）は、ヒドロキシルを有し、Ｃ２は、それに結合された水素原子を有していないカルボニル（Ｃ＝Ｏ）である）の６炭素糖：ＣＨ２（ＯＨ）Ｃ（＝Ｏ）Ｒｔ〔式中、Ｒｔは、タガトース分子の残りの部分を表す〕である。タガトースは、さまざまな形で他の糖に関連付けられるが（たとえば、Ｃ４に関してフルクトースの立体異性体である）、本発明の目的で最も関連性のある比較は、ガラクトースとの比較である。ガラクトースはＣ（＝Ｏ）ＨＣＨ（ＯＨ）Ｒｔであるので、これらの２種の糖は、最初の２つの炭素に関しては異なるが、他の４つの炭素に関しては同等である。これらの２種の糖は、フルクトースがグルコースに関連付けられるのと同様に互いに関連付けられた。したがって、タガトースは、Ｃ１の還元およびＣ２の酸化（すなわち、酸素や他の試薬の消費を伴わない分子の転位）によりガラクトースから取得可能である。
【００３２】
ガラクトースは、化学触媒作用または生体触媒作用を用いてタガトースに変換可能すなわち異性化可能である。化学触媒作用では、好ましくは約０℃〜１００℃の範囲内の温度で、好ましくは塩基性条件で、塩、好ましくはＣａＣｌ２を使用することが可能である。生体触媒変換では、Ｌ−アラビノースイソメラーゼを使用することが可能である。酵素は、そのままの状態で、アガロースのような担体に固定して、または全細胞発酵の形態で、使用可能である。金属イオン活性化剤を酵素と併用することが可能である。
【００３３】
以上に記載したように、好ましくは精製工程および富化工程を追加して精製タガトース調製物を形成する。精製工程を使用して、抽出物中のオリゴサッカリドを濃縮し、加水分解生成物中のＤ−ガラクトースを濃縮し、および／または異性化生成物中のタガトースを精製することができる。精製プロセスはまた、加水分解工程および／または異性化工程の平衡を移動させるべく使用することも可能であるので、好ましくはそれらの変換と同時に行われる。好適な精製方法としては、オリゴサッカリド、スクロース、またはモノサッカリドの結晶化が挙げられる。溶媒支援結晶化は、いくつかの場合には好ましい実施形態である。他の好ましい方法によれば、タガトースは、Ｃａ（ＯＨ）２と低溶解性複合体を形成する。この複合体は、沈澱され、分離され、次に、酸性化されて不溶性カルシウム塩とタガトースの溶液とを形成する。別の技術または追加の技術としては、限外濾過、ナノ濾過、イオン交換、吸着、脱色剤による処理、クロマトグラフィー、ならびにスクロース、グルコース、および／またはフルクトースの発酵が挙げられる。
【００３４】
好ましい実施形態によれば、マメ科植物材料の抽出物からの、とくに精製ダイズタンパク質の製造に由来するモラセスからのタガトースの製造は、同一の原料からのイソフラボンの分離と統合される。場合により、抽出物は、以上に記載したような方法によりイソフラボンやオリゴサッカリド以外の成分を分離すべく処理される。次に、処理された抽出物は、少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンに富み、他方は、オリゴサッカリドに富む）に分離される。イソフラボン富化ストリーム中では、イソフラボンのオリゴサッカリドに対する比は、処理された抽出物中の比よりも大きく、一方、オリゴサッカリド富化ストリーム中では、処理された抽出物中の比よりも小さい。次に、オリゴサッカリド富化ストリーム中のオリゴサッカリドは、加水分解されてＤ−ガラクトースを形成し、次に、Ｄ−ガラクトースは、タガトースに異性化される。あるいは、処理された抽出物中のオリゴサッカリドは、最初に、以上に記載したのと類似した方法により加水分解される。次に、それから得られた加水分解生成物または溶液は、少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンに富み、他方は、Ｄ−ガラクトースに富む）に分離される。イソフラボン富化ストリーム中では、イソフラボンのＤ−ガラクトースに対する比は、加水分解生成物中の比よりも大きく、一方、Ｄ−ガラクトース富化ストリーム中では、加水分解生成物中の比よりも小さい。次に、Ｄ−ガラクトース富化ストリーム中のＤ−ガラクトースは、タガトースに異性化される。さらに別の実施形態によれば、処理された抽出物中のオリゴサッカリドは、最初に、以上に記載したのと類似した方法により加水分解される。加水分解生成物中のＤ−ガラクトースは、タガトースに異性化される。次に、異性化生成物は、少なくとも２つのストリーム（その一方は、イソフラボンに富み、他方は、タガトースに富む）に分離される。イソフラボン富化ストリーム中では、イソフラボンのタガトースに対する比は、加水分解生成物中の比よりも大きく、一方、タガトース富化ストリーム中では、加水分解生成物中の比よりも小さい。場合により、たとえば、少なくとも２つのストリームに分離する前、加水分解する前、またはその後、追加の精製工程を導入することが可能である。また、イソフラボン富化ストリーム、オリゴサッカリド富化ストリーム、Ｄ−ガラクトース富化ストリーム、およびタガトース富化ストリームの少なくとも１つをさらに精製すべく、精製工程を行うことも可能である。
【実施例】
【００３５】
実施例
次に、本発明の態様をより完全に理解し正しく評価できるように、以下の実施例において特定の実施形態と関連させて本発明について説明するが、実施例は、本発明をこれらの特定例に限定しようとするものではない。
【００３６】
実施例１
本方法は、商業的に魅力のあるスケールで、すなわち、少なくともパイロットスケールに匹敵するスケールで、実施可能である。パイロットプラントスケールで、約２００℃の温度を有する１５０リットルの水を３０ｋｇの脱脂ダイズフレークに添加して攪拌することにより、均一な混合物を形成することが可能である。２０分後、傾瀉により混合物中の不溶性成分を可溶性画分と分離することが可能である。塩酸を可溶性画分に添加してｐＨ４．５で酸沈殿を行うことが可能であり、続いて、７８００×ｇで遠心分離を行って不溶分を可溶分と分離することが可能である。限外濾過を用いて可溶性画分をさらに処理することが可能である。限外濾過膜は、５，０００ダルトンの理論分子量カットオフを有しうる。濃縮水は、透過水と分離可能であり、透過水は、可溶性サッカリドを含有しうる。透過水は、乾燥重量基準で約５０％のサッカリドを含有することが期待される。
【００３７】
乾物基準で０．１％のα−ｇａｌ ６００Ｌ（Ｎｏｖｏ−Ｎｏｒｄｉｓｋ）を添加することが可能である。（α−ｇａｌ ６００Ｌは、α−ガラクトシド活性とベータフルクトフラノシド活性の両方を有する酵素調製物である）。混合物を５００℃で４時間インキュベートすることにより、乾燥重量基準で、透過水溶性サッカリド中のポリサッカリドを加水分解して主にモノサッカリドを含有する調製物を得ることが可能である。こうして得られる調製物のＤ−ガラクトース含有率は、乾燥重量基準で約５〜１０％であることが期待される。
【００３８】
実施例２
脱脂ダイズフレークを１０倍重量の水（ＮａＯＨを添加してｐＨを８．５に調整してもよい）で処理する。１時間混合した後、遠心分離により溶液を不溶分と分離する。３０，０００ダルトンの分子量カットオフを有する限外濾過膜で、分離された溶液を処理する。タンパク質および他の高分子量溶質は、膜上に保持され、一方、オリゴサッカリドは、膜中を透過する。透過水はまた、スクロース、フルクトース、およびグルコースをも含有する。それらの糖を発酵させてエタノールにする酵母で透過水を処理する。酵母で処理された透過水からエタノールのほとんどを留去する。エタノールを蒸留した後の水溶液を実施例１のときと同様にα−ｇａｌで処理して、それに含まれるオリゴサッカリドを加水分解する。得られる調製物のＤ−ガラクトース含有率は、約１５〜２５パーセントであることが期待される。
【００３９】
実施例３
実施例２に従って形成されるＤ−ガラクトース調製物にＣａＣｌ２およびＣａ（ＯＨ）２を添加し、そして温度を２５℃に調整する。ガラクトースは、タガトースに変換され、タガトースは、Ｃａ（ＯＨ）２と複合体を形成する。
【００４０】
実施例４
アガロースに担持されたＬ−アラビノースイソメラーゼを実施例２に従って形成されるＤ−ガラクトース調製物に添加する。溶液中に含まれるガラクトースの約３０パーセントは、タガトースに変換されることが期待される。
【００４１】
現時点では本開示に記載の好ましい実施形態および他の例示的な実施形態が好ましいが、当然のことながら、これらの実施形態は、単なる例として提供されているにすぎない。本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、さまざまな変更形態、組合せ形態、および入替え形態に拡張される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に係るモノサッカリド単離システムのフロー図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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