(57)【要約】【課題】フィチン酸カルシウムの加水分解によるイノシトールの製造方法。【解決手段】リン酸加水分解酵素およびフィチン酸カルシウムを含む反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解処理し、イノシトールを含む最終処理液を連続的にまたは半連続的に回収することによるイノシトールの製造方法において、フィチン酸カルシウムが反応液へ連続的または半連続的に供給され、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出されることにより、得られる最終処理液中のイノシトールの濃度を高め、収率を向上させると共に、イノシトールからのリン酸カルシウムの分離を容易にし、リン酸カルシウムによるスケーリングの問題を解消し、従来の高温、高圧を用いる方法における諸問題を解決することが可能となる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸加水分解酵素およびフィチン酸カルシウムを含む反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解処理し、イノシトールを含む最終処理液を連続的または半連続的に回収することによるイノシトールの製造方法において、フィチン酸カルシウムが反応液へ連続的または半連続的に供給され、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出されることを特徴とする、イノシトールの製造方法。
【請求項２】
反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理し、生じた洗浄処理液を反応液に添加する工程をさらに含む、請求項１記載のイノシトールの製造方法。
【請求項３】
加水分解処理が反応液のｐＨ２．５〜４．０の範囲、温度５０〜６０℃の範囲で行われる、請求項１または２記載のイノシトールの製造方法。
【請求項４】
加水分解処理開始時に、反応液がリン酸カルシウムの種結晶をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法。
【請求項５】
最終処理液中のイノシトールの濃度が５〜１５重量％である、請求項１〜４のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法。
【請求項６】
イノシトールの収率が９０％以上である、請求項１〜５のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法。
【請求項７】
リン酸加水分解酵素がフィターゼおよび酸性ホスファターゼである、請求項１〜６のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法。
【請求項８】
最終処理液をｐＨ６〜１０の範囲に調整し、生じた沈殿物を除去する工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リン酸加水分解酵素を用いてフィチン酸カルシウムを加水分解することによる、イノシトールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イノシトールは６炭素糖アルコールであり９種の異性体が存在している。イノシトールは高等動物にとりビタミンの１種として、脂肪、コレステロールの代謝に重要な役割を有し、栄養食品、医薬品、養魚用飼料等に使用されている。
一般的には、イノシトールはフィチン酸またはフィチン酸の塩を加水分解して得ることができる。フィチン酸はイノシトールの６つの水酸基にリン酸基が結合した構造を有する化合物であって、植物中、特に、種子または地下茎に普遍的に存在し、通常はそのリン酸基にカルシウム、マグネシウムおよび／またはカリウムなどが結合したフィチン酸の塩の形態で存在する。
現在、工業的、産業的なイノシトールの製造方法としては、米ぬかの酸抽出液またはトウモロコシを原料とするコーンスターチ製造時の、トウモロコシの可溶性成分の抽出液に存在するフィチン酸溶液またはフィチン酸塩溶液を高温、高圧で加水分解する方法がある。
しかし、上述のような高温、高圧による製造方法では、高温、高圧に耐えうる装置は高価であると共に、大型化が困難である。また、不純物として共存する糖類、蛋白質、アミノ酸はアミノカルボニル反応など、高温による褐変が著しく、その場合、精製が困難となり、大量の脱色用活性炭を必要とする。また、加水分解で副生するリン酸カルシウムはモル数でイノシトールの６倍になり、しかも急激に生成するリン酸カルシウムはゲル状となり、イノシトールとの分別が非常に困難で、収率が低下するという問題がある。さらに、リン酸カルシウムは、配管、反応容器等におけるスケーリングの要因として最たるものであり、特に装置の熱交換に多大な影響を及ぼす。
【０００３】
高温、高圧での分解方法における上述のような問題点を解決するものとして、低温、常圧でフィチン酸またはフィチン酸塩を加水分解できる、フィターゼ、酸性ホスファターゼなどの酵素を用いた方法があるが（例えば、特許文献１参照。）あくまでも、実験的、文献的なものであり、工業的、産業的に実用化されたという報告はない。すなわち、特許文献１の実施例１には、「フィチン酸カルシウム（イノシトール含有量：４．０５ｇ，和光純薬工業（株）製）２０ｇに蒸留水を加え、次いでフィチン酸溶液（５０％フィチン酸溶液，和光純薬工業（株）製）でｐＨを５に調整した後、さらに蒸留水で全量を１０００ｇとした（総イノシトール含有量：４．３２ｇ）。これに、フィターゼ（アスペルギルス・フィクウム由来、１５００単位／ｇ、シグマ社製）２０００単位を加えて５０℃で一晩加水分解した。得られたイノシトール含有液を、低阻止逆浸透膜（日東電工（株）製ＮＴＲ−７４５０、食塩阻止率５０％）によって処理した。処理条件としては、濾過圧力３０ｋｇ／ｃｍ２、液温４０℃、濃縮倍率４倍であった。透過液を濃縮、結晶化してイノシトールの結晶１．８３ｇを得た。得られたイノシトールの純度は９８％以上、収率は４２％であった。」旨が記載されている。特許文献１には、イノシトールの製造方法として、反応開始時にフィチン酸カルシウム、フィターゼなど必要な成分を添加し、反応終了時までこれら成分を追加しないバッチ法が開示されている。そして、特許文献１の実施例１に示されるように、反応前のフィチン酸カルシウム濃度は２重量％と低く、反応終了後に得られる反応液中のイノシトール濃度も０．４重量％と低い。このため、特許文献１の方法では、逆浸透膜による濃縮でイノシトールの濃度を約４倍程度高めているが、それでもイノシトール濃度は１．６重量％にしかならず、また収率も４２％と低い。特許文献１には、他の実施例も開示されているが、いずれも得られる反応液中のイノシトール濃度および収率は上記実施例１におけるのと同様に低い。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７５７９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、リン酸加水分解酵素を用いてフィチン酸塩を加水分解してイノシトールを製造する方法において種々検討を行ったところ、加水分解により生じる遊離のリン酸が酵素反応を阻害することを見出した。さらに、この遊離のリン酸をカルシウム塩として不溶化することにより加水分解反応が亢進することを見出した。また、フィチン酸カルシウムはｐＨが中性ではほとんど溶解せず、単純にそのまま加水分解したのでは、得られる液中のイノシトール濃度は１〜２％程度にしかならないことも見出した。本発明者は、この知見に基づいて、フィチン酸カルシウムを反応液に連続的または半連続的に供給し、反応液中に生じたリン酸カルシウムを反応液から連続的にまたは半連続的に取り出すことが、得られる最終処理液中のイノシトールの濃度を高め、収率も向上させることを見出し、本願発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、リン酸加水分解酵素およびフィチン酸カルシウムを含む反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解処理し、イノシトールを含む最終処理液を連続的にまたは半連続的に回収することによるイノシトールの製造方法において、フィチン酸カルシウムが反応液へ連続的または半連続的に供給され、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出されることにより、得られる最終処理液中のイノシトールの濃度を高め、収率を向上させると共に、イノシトールとリン酸カルシウムの分離を容易にし、リン酸カルシウムによるスケーリングの問題を解消し、従来の高温、高圧を用いる方法における諸問題を解決できる製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理し、生じた洗浄処理液を反応液に添加することにより、高価なリン酸加水分解酵素の使用量を低減できる前記製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、加水分解処理開始時に、反応液にリン酸カルシウムの種結晶を存在させることにより、イノシトール溶液からのリン酸カルシウムの分離をさらに容易にできる前記製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、反応液のｐＨ、温度を一定範囲内に管理することにより、フィチン酸カルシウムの溶解度を高めると共に、反応液の腐敗を防止できる前記製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１として、リン酸加水分解酵素およびフィチン酸カルシウムを含む反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解処理し、イノシトールを含む最終処理液を連続的または半連続的に回収することによるイノシトールの製造方法において、フィチン酸カルシウムが反応液へ連続的または半連続的に供給され、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出されることを特徴とする、イノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項２として、反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理し、生じた洗浄処理液を反応液に添加する工程をさらに含む、請求項１記載のイノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項３として、加水分解処理が反応液のｐＨ２．５〜４．０の範囲、温度５０〜６０℃の範囲で行われる、請求項１または２記載のイノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項４として、加水分解処理開始時に、反応液がリン酸カルシウムの種結晶をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項５として、最終処理液中のイノシトールの濃度が５〜１５重量％である、請求項１〜４のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項６として、イノシトールの収率が９０％以上である、請求項１〜５のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項７として、リン酸加水分解酵素がフィターゼおよび酸性ホスファターゼである、請求項１〜６のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法を提供する。
本発明は、請求項８として、最終処理液をｐＨ６〜１０の範囲に調整し、生じた沈殿物を除去する工程をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項記載のイノシトールの製造方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のイノシトールの製造方法は、リン酸加水分解酵素およびフィチン酸カルシウムを含む反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解処理し、イノシトールを含む最終処理液を連続的にまたは半連続的に回収する工程を含む。
本発明の方法に使用可能なリン酸加水分解酵素としては、フィチン酸またはフィチン酸の塩のリン酸基を加水分解できる酵素であればよく、より好ましくは、リン酸加水分解酵素は、イノシトールと無機リン酸またはその塩とを生じさせることができる酵素であり、さらにより好ましくは、リン酸加水分解酵素は、フィターゼ（ＥＣ３．１．３．８）または酸性ホスファターゼ（ＥＣ３．１．３．２）であり、特に好ましくはフィターゼと酸性ホスファターゼの併用である。
【０００９】
リン酸加水分解酵素の由来は特に限定されるものではなく、例えば、動物、植物の種子をはじめとする植物、アスペルギルス属、リゾプス属、サッカロミセス属、ムコール属をはじめとする微生物などが挙げられる。これらの酵素としては、精製された酵素、部分精製酵素、酵素生産生物の培養液、酵素生産生物の破砕物など、種々の純度の酵素を使用することができるが、反応液中での副反応を防止するとの観点から、精製された酵素、部分精製酵素が好ましく、精製された酵素がより好ましい。
本発明の方法に使用されるリン酸加水分解酵素は、反応液中に溶解した状態で存在するものであり、ビーズなどの担体に固定された固定化酵素の状態のものは、本発明の範囲外である。
【００１０】
本発明で使用可能なフィチン酸カルシウムとしては、如何なる由来から得られたものでも良く、任意の公知の方法により製造されたもので良いが、例えば、米ぬかの酸溶出液を水酸化カルシウムで中和して生成したフィチン酸カルシウム、またはトウモロコシを原料とするコーンスターチ製造時のトウモロコシ亜硫酸水浸漬液（コーンスティープリカー）中に含まれるフィチン酸をアニオン型イオン交換樹脂に吸着させた後、これを塩化カルシウム溶液で溶出し、溶出液を水酸化ナトリウムで中和することにより得られるフィチン酸カルシウムが挙げられるがこれに限定されるものではない。本発明で使用可能なフィチン酸カルシウムは必ずしも１００％の純度を必要とせず、不純物が含まれていても良いが、イノシトール精製工程での負担を考慮すると、好ましくは、フィチン酸カルシウムは純度９０％以上である。
【００１１】
本発明の方法における加水分解処理とは、反応液中のフィチン酸カルシウムのリン酸基を加水分解して、イノシトールを生じさせる処理をいう。加水分解処理の条件は、前記処理を行うことができるのであれば特に限定されるものではない。
本発明の１態様においては、リン酸加水分解酵素としてフィターゼおよび酸性ホスファターゼを併用してフィチン酸の加水分解処理を行うことにより、反応液にフィチン酸の分解物が生じる。この場合、フィターゼはリン酸基を２〜６個有するフィチン酸およびフィチン酸のリン酸加水分解物（すなわち、イノシトールジホスフェートからイノシトールヘキサホスフェートまで）に対して特異的なリン酸加水分解活性を有しており、これらのリン酸基をすばやく加水分解するが、イノシトールモノホスフェートに対しては、リン酸加水分解活性が低く、分解速度が遅い。一方、酸性ホスファターゼはイノシトールモノホスフェートに対して特異的なリン酸加水分解活性を有しており、イノシトールモノホスフェートのリン酸基をすばやく加水分解し、イノシトールを生成することができる。つまり、リン酸加水分解酵素としてフィターゼおよび酸性ホスファターゼを併用する場合には、この２種類の酵素のバランスを最適化する必要がある。例えば、フィターゼの添加量としては、フィターゼとしてノボ  ノルディスク社製アスペルギルスニガー由来のフィターゼノボＬ（単位活性：５０００ＦＴＹ／ｇ）を使用する場合、添加量はフィチン酸カルシウム１グラムあたり２０〜１００ＦＴＹであるのが好ましい。また、酸性ホスファターゼの添加量としては、酸性ホスファターゼとしてアマノエンザイム社製アスペルギルス  ニガー由来の酸性ホスファターゼ「アマノ」（２．８５０ｕ／ｇ）を使用する場合、添加量はフィチン酸カルシウム１グラムあたり１０〜５０ｕであるのが好ましい。なお、反応液中のフィチン酸、フィチン酸のリン酸加水分解物および／またはイノシトールの存在割合については、高速液体クロマトグラフィーなど、任意の、公知の方法により容易に測定することができる。
【００１２】
本発明者は、本発明の製造方法における加水分解処理の条件を検討し、フィチン酸カルシウム、フィチン酸の部分加水分解物、およびリン酸カルシウムの溶解度差によりリン酸カルシウムのみを反応液中で不溶化して析出させ、これを回収可能にする反応液のｐＨ、温度を見出し、同時に、この条件がリン酸加水分解酵素、好ましくは、フィターゼおよび酸性ホスファターゼ、より好ましくは、アスペルギルス  ニガー由来のフィターゼおよびアスペルギルス  ニガー由来の酸性ホスファターゼの安定領域と重なること、並びにこの条件で加水分解処理を行うことにより、反応液中での微生物の増殖を抑制、防止できることを見出した。
すなわち、本発明の製造方法における加水分解処理の条件は、反応液のｐＨについては、好ましくは、ｐＨ２．５〜４．０、より好ましくは、ｐＨ３．０〜３．５であり、反応液の温度については、好ましくは、５０〜６０℃、より好ましくは、５５〜５８℃である。加水分解処理をこの条件に管理することにより、本発明の反応系において反応液が腐敗するのを防止でき、通常、滅菌処理など、腐敗防止に要求される特定の装置、エネルギーコスト等が不要となるなど、有利な効果が達成される。
【００１３】
本発明の製造方法においては、フィチン酸カルシウムが加水分解される際に遊離のリン酸が生じ、これにより反応液のｐＨが低下するので、塩基を添加してｐＨを適切な範囲に維持することが必要となる場合があるが、このとき使用可能な塩基としては、特に限定されるものではない。反応液にカルシウムを供給し、ｐＨの調整と共に遊離のリン酸をリン酸カルシウムとして析出させることを促進できるという観点から、水酸化カルシウムがｐＨ調整剤として使用されるのが好ましい。また、ｐＨ調整に酸が必要な場合には、本発明の目的に反しない限りは、任意の酸を使用できる。
【００１４】
本発明の製造方法においては、反応液を一定時間加水分解処理することにより、該反応液中にイノシトールが蓄積するので、この反応液の全部または一部を最終処理液として回収する。最終処理液の回収は連続的または半連続的に行われるが、その回収頻度、回収量は特に限定されるものではない。本発明において、「連続的」とは、継続的に所定の操作が行われることをいい、また「半連続的」とは、一定のもしくは所定の、またはランダムな時間間隔で、所定の操作を行い、停止することが繰り返されることをいう。
最終処理液中のイノシトールモノホスフェートおよびイノシトールの総濃度は、好ましくは、５〜１５重量％であり、より好ましくは、７〜１２重量％である。また、本発明の製造方法によって得られるイノシトールの収率は原料であるフィチン酸カルシウムの９０％以上である。
【００１５】
本発明の製造方法においては、フィチン酸カルシウムが反応液へ連続的または半連続的に供給され、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出される。反応液に供給されるフィチン酸カルシウムは、固体、溶液のいずれであっても良く、固体の場合には、乾燥粉体、水スラリー等任意の形態のフィチン酸カルシウムとして供給できる。反応液中の基質、すなわち、フィチン酸カルシウム濃度が高ければ、リン酸加水分解酵素の安定性が向上すること、および反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理し、洗浄処理液を反応液に添加する場合に、より多くの洗浄液を使用でき、酵素の回収量の向上が図れるという観点から、添加されるフィチン酸カルシウムに含まれる水の量が少ない方が望ましい。好ましくは、添加されるフィチン酸は乾燥固体、乾燥粉体、または水スラリーの形態であり、より好ましくは、乾燥固体、乾燥粉体の形態のものである。また、水スラリーの形態のフィチン酸としては、固形分が３０重量％以上の水スラリーが好ましい。
また、フィチン酸カルシウムの添加量および経時的添加パターンは特に限定されるものではないが、最終処理液におけるフィチン酸カルシウムの加水分解率が９０％以上になるのが好ましい。
また、本発明の製造方法においては、任意に、連続的にまたは半連続的にリン酸加水分解酵素が反応液に添加されることができる。ここで、反応液に添加されるリン酸加水分解酵素は、後述する、反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理して回収される洗浄処理液中のリン酸加水分解酵素であっても良いし、新たなリン酸加水分解酵素であっても良いし、これらの組み合わせであっても良い。好ましくは、反応液に添加されるリン酸加水分解酵素は、反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理して回収される洗浄処理液中のリン酸加水分解酵素、または当該回収される洗浄処理液中の酵素と新たなリン酸加水分解酵素との組み合わせである。
リン酸加水分解酵素の添加量は特に限定されるものではないが、最終処理液中のイノシトール生成率が９０％以上となる添加量が好ましい。
【００１６】
本発明の方法においては、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出される。リン酸カルシウムは、イノシトールに対してモル比で６倍となり、重量比は約５倍となる。酵素が失活せずに、またリン酸カルシウムを完全に洗浄してリン酸加水分解酵素を回収した場合、リン酸分解酵素の分解装置内での滞留量は５倍の活性単位となる。
リン酸カルシウムが反応液から取り出される頻度、取り出し方法は特に限定されるものではない。好ましくは、リン酸カルシウムの取り出し方法としては、反応槽の底部にリン酸カルシウムを沈殿させ、反応液を含むスラリー状態で回収する方法が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、ろ過、遠心分離およびこれらの組み合わせにより取り出すことも可能である。
【００１７】
また、本発明の１態様として、上述の本発明の製造方法において、反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理し、生じた洗浄処理液を反応液に添加する工程をさらに含む前記製造方法が挙げられる。本発明の方法においては、反応液から取り出されたリン酸カルシウムには、リン酸加水分解酵素が同伴しているので、このリン酸加水分解酵素を回収し、反応液に戻すことにより、酵素の使用量を低減できるのでこの態様は経済的に有利である。この態様に使用可能な洗浄液としては、リン酸カルシウムを溶解しないような液体であって、洗浄処理液が加水分解処理に悪影響を及ぼさないものであれば、任意の液体を使用でき、好ましくは、洗浄液は水である。洗浄処理方法としては、反応液から取り出されたリン酸カルシウムからリン酸加水分解酵素を回収できる洗浄方法であれば、任意の、公知の方法を使用でき、例えば、取り出されたリン酸カルシウムを遠心分離装置、ろ過装置などで脱水後、洗浄水を通水してして洗浄処理液を回収する方法などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
本発明の他の態様は、本発明のイノシトールの製造方法において、加水分解処理開始時に、反応液がリン酸カルシウムの種結晶をさらに含む前記製造方法である。この態様においては、加水分解処理開始時に、反応液がリン酸カルシウムの種結晶を含むことにより、加水分解処理において逐次生成するリン酸カルシウムが該種結晶上に晶析し、反応開始時の急激なリン酸カルシウムの析出によるコロイダル状のフロック、ゲル状析出物の生成を回避でき、純度の高いリン酸カルシウムが回収できるという利点がある。例えば、２〜３％のリン酸を水酸化カルシウムで短時間で中和するとゲル状となり流動性が無くなる。なお、種結晶を含まない本発明の態様においては、一旦はコロイダル状のフロック、ゲル状析出物が生じても、加水分解処理を継続することにより、これらが除去容易なリン酸カルシウムに成長する。
【００１９】
本発明の１態様は、最終処理液をｐＨ６〜１０の範囲に調整し、生じた不純物の沈殿物を除去する工程をさらに含む、本発明のイノシトールの製造方法である。この態様においては、最終処理液のｐＨを６〜１０、好ましくは、８〜９の範囲に調整することにより、最終処理液中に残存するリン酸、カルシウム、マグネシウム、鉄などを不溶性不純物として沈殿除去することができ、得られる粗イノシトール中でのイノシトールの純度をさらに高めること、および装置、配管などのスケーリングを防止することを可能にする。ｐＨの調整には、本発明の目的に反しない限りは、任意の酸、塩基を使用でき、特に限定されるものではないが、リン酸塩の溶解性の高い１価のアルカリが好ましく、例えば水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなどが挙げられる。
【００２０】
本発明のイノシトールの製造方法に使用可能な製造装置としては、反応液を貯留し、該反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解できる反応槽、好ましくは撹拌機付き反応槽、反応液中に生成されたリン酸カルシウムを反応槽外に排出できるリン酸カルシウム取り出し手段、反応槽にフィチン酸カルシウムを供給できるフィチン酸カルシウム供給手段、および最終処理液を回収できる最終処理液回収手段を少なくとも具備する反応容器が挙げられる。該反応容器は、任意に、水酸化カルシウムなどのｐＨ調整剤を反応槽に供給できるｐＨ調整剤供給手段、リン酸加水分解酵素を反応槽に供給できるリン酸加水分解酵素供給手段、撹拌手段、ｐＨメーター、温度調節手段を具備することができる。
【００２１】
本発明の製造方法に使用可能な製造装置においては、前記反応容器を単独で具備するものであっても良いし、複数の反応容器を具備するものであっても良い。複数の反応容器を具備する場合には、前段の反応容器の反応槽が、後段の反応容器の反応槽に反応液を移送できるように反応液移送手段で連結された態様が好ましい。１つの製造装置に含まれる反応容器の数は特に限定されるものではない。
【００２２】
また、本発明の方法に使用可能な製造装置は、前記反応容器のリン酸カルシウム取り出し手段に接続された固液分離装置を有することができ、該固液分離装置において、取り出されたリン酸カルシウムスラリーが、洗浄、固液分離処理される。また、最終処理液排出手段に接続された固液分離装置を有することができ、該固液分離装置において、最終処理液中の固体成分が、イノシトール含有溶液から分離される。これらに使用可能な固液分離装置としては、遠心分離装置、ろ過分離装置など、固体と液体を分離できる装置であれば任意の装置が可能であり、特に限定されるものではない。
【００２３】
また、該固液分離装置は、洗浄により得られた洗浄処理液を反応槽に返送できる洗浄処理液供給手段を具備することができる。さらに、本発明の方法に使用可能な製造装置は、最終処理液のｐＨを調整できる、最終処理液ｐＨ調整手段を具備することができる。最終処理液ｐＨ調整手段は、最終処理液のｐＨを調整できるのであれば任意の態様が可能であるが、例えば、最終処理液供給手段、撹拌手段、ｐＨ調整手段、温度調節手段を具備する反応槽が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２４】
図１に、本発明の製造方法に使用可能な製造装置の１態様を示し、これに基づいて本発明を詳述する。図１の態様は、反応容器として、１次反応容器１および２次反応容器２の２つの反応容器を、また２次反応容器２の後段にｐＨ調整手段３を具備している。１次反応容器１は、反応槽４、フィチン酸カルシウム供給手段５、ｐＨ調整剤供給手段６、リン酸加水分解酵素供給手段７、リン酸カルシウム取り出し手段８、反応液移送手段９および洗浄処理液供給手段１０を具備している。２次反応容器２は、反応槽４’、ｐＨ調整剤供給手段６’、リン酸加水分解酵素供給手段７’、リン酸カルシウム取り出し手段８’および最終処理液排出手段１１を具備している。１次反応容器１からのリン酸カルシウム取り出し手段８および２次反応容器２からのリン酸カルシウム取り出し手段８’は、固液分離装置１２に接続され、該固液分離装置１２と１次反応容器１の反応槽４とは、洗浄処理液供給手段１０で接続されている。２次反応容器２の反応槽４’はｐＨ調整手段３の反応槽４’’と最終処理液排出手段１１を介して接続されており、該ｐＨ調整手段３には、ｐＨ調整剤供給手段６’’および最終処理液排出手段１１’が設けられており、該最終処理液排出手段１１’は固液分離装置１２’に接続され、固液分離処理後の粗イノシトール含有液が回収される。
なお、図１には記載されていないが、１次反応容器１、２次反応容器２およびｐＨ調整手段３は、それぞれ、撹拌手段、ｐＨメーター、温度調節手段等、上述した以外に必要な装置を具備することが可能である。
【００２５】
図１の装置を用いた本発明の方法の１態様は以下の通りである。加水分解処理開始時に、１次反応容器１の反応槽４に、反応槽４の容量の１／３程度の水を入れ、水温を制御しつつ、フィチン酸カルシウムが１０重量％程度の濃度となるように、フィチン酸カルシウム供給手段５からフィチン酸カルシウムを反応槽４に供給する。これと同時に、またはこれと前後して、リン酸加水分解酵素をリン酸加水分解酵素供給手段７を介して反応槽４内に供給し、反応を開始する。なお、水、フィチン酸カルシウムの添加量については、上記値に限定されるものではなく、また必要に応じてリン酸カルシウムの種結晶が反応槽４に添加される。
時間が経過するに従って、反応液中のフィチン酸のリン酸基が加水分解され、遊離のリン酸が生じ、反応液のｐＨが低下するので、反応液のｐＨを所定の範囲、好ましくは２．５〜４の範囲に維持するように、水酸化カルシウムをはじめとするｐＨ調整剤を、ｐＨ調整剤供給手段６を介して添加する。数時間反応を継続すると、反応液中にリン酸カルシウムが析出し、これが反応槽４の底部に沈殿するので、このリン酸カルシウムの沈殿を、リン酸カルシウム取り出し手段８を介してスラリーとして取り出し、該スラリーを固液分離装置１２に移送する。固液分離装置において、リン酸カルシウム含有スラリーを固液分離した後、取り出したスラリーとほぼ同容積の水で固形分を洗浄し、再度、固液分離処理し、各固液分離処理で得られた液体画分（すなわち、スラリー中に含まれる水分および洗浄液由来の水分）、を洗浄処理液として、反応槽４に返送する。
【００２６】
上述の、フィチン酸カルシウムの供給、並びにリン酸カルシウムの取り出しおよび洗浄処理液の返送を、連続的に行うか、または半連続的に繰り返す。この操作により、反応槽４の反応液の液量が増加して１次反応容器１の反応槽４が満杯になると、反応液は反応液移送手段９を介して２次反応容器２の反応槽４’に供給される。１次反応容器および２次反応容器のそれぞれの反応槽４および４’が満杯となったときにスタートアップ操作は完了し、その後の操作が定常操作となる。生産量に応じてフィチン酸カルシウム添加量は調整され、リン酸加水分解酵素の添加量の調整は、最終処理液中のフィチン酸加水分解物の組成を分析することにより、イノシトールへの変換率が９０％以上となるように調整されるのが好ましい。
【００２７】
図１の態様においては、１次反応容器１の反応槽４が所定量となった場合に、反応槽４において過剰となった反応液が２次反応容器２の反応槽４’に供給される。２次反応容器２においては、新たにフィチン酸カルシウムは供給されず、反応液に残存するフィチン酸カルシウムが経時的に加水分解されてその濃度が低減し、イノシトールが増加することとなる。２次反応容器２においては、１次反応容器１におけるのと同様に、水酸化カルシウムをはじめとするｐＨ調整剤が添加され、生じたリン酸カルシウムの沈殿を、リン酸カルシウム取り出し手段８’を介してスラリーとして取り出し、該スラリーを固液分離装置１２に移送する。固液分離装置においては、リン酸カルシウム含有スラリーを固液分離した後、取り出したスラリーとほぼ同容積の水で固形分を洗浄し、再度、固液分離処理し、各固液分離処理で得られた液体画分（すなわち、スラリー中に含まれる水分および洗浄液由来の水分）、を洗浄処理液として、１次反応容器１の反応槽４に返送する。
【００２８】
反応液は、２次反応容器２においてさらに加水分解処理され、その一部が最終処理液として回収される。最終処理液は、最終処理液排出手段１１を介してｐＨ調整手段３に送られ、該ｐＨ調整手段３において、所定のｐＨに調整され、生成した不溶性不純物が固液分離装置１２’で分離され、粗イノシトール含有液が回収される。
本発明の１態様として、図１の装置を用いた場合について説明したが、上述したように、本発明はこの態様に限定されるものではない。
以下、実施例により本発明を詳述するが、本発明は実施例の態様に限定されるものではない。
【００２９】
【実施例】
以下の実施例１〜３において使用されたフィチン酸カルシウムおよびフィチン酸ナトリウムは、次の通り調整された。
コーンスターチ製造工程で生じるトウモロコシ亜硫酸水浸漬液（コーンスティープリカー１００Ｌを、アニオン交換樹脂（三菱化成株式会社製；ダイヤイオンＰＡ４０８）１０Ｌを充填したカラムに通液してフィチン酸を吸着させ該カラムを水で洗浄後、１０重量％の塩化カルシウム溶液で溶出させた。この溶出液を水酸化ナトリウムを用いて、ｐＨ６に調整し、フィチン酸カルシウムを不溶化させ、これをろ過、回収し、水で洗浄し、これら一連の操作１回で、水分含量約４０重量％のフィチン酸カルシウム１ｋｇを得た。フィチン酸カルシウム純度は約９５％であった。このフィチン酸カルシウムの１０％スラリー、１０Ｌに、ナトリウムを吸着したカチオン交換樹脂（三菱化成株式会社製；ダイヤイオンＳＫ１ＢＬ．Ｎａ型）１Ｌを加え、カルシウムとナトリウムを置換した。この溶液の純度を高めるため、さらに前記カチオン交換樹脂カラム１Ｌに通液し、完全にカルシウムをナトリウムに置換し、この溶液を濃縮し、濃度約５０重量％のフィチン酸ナトリウムを得た。
また、次に述べる実施例においては、図１の態様に準じた装置が使用された。ただし、実施例１〜４（比較例）は、反応容器１基を用いたバッチ法が行われ、実施例５においては、反応容器２基を使用した半連続方法が行われた。反応装置は内容量５Ｌの温度調整の可能な撹拌機付き反応容器を使用し、ｐＨ調整および加水分解酵素の添加は手動で行った。また、固液分離は真空ろ過により分離し、ろ紙は東洋ろ紙Ｎｏ．５Ａを使用した。
フィチン酸、リン酸およびイノシトールは以下の方法で測定した。フィチン酸の測定は、試料の塩酸酸性抽出液を陰イオン交換樹脂に吸着させた後、０．１ｍｏｌの塩化ナトリウム水溶液で無機リン酸を溶出除去し、０．７ｍｏｌの塩化ナトリウム水溶液でフィチン酸を溶出させる。この溶出液をＷａｄｅ試薬（０．０３重量％のＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ、０．３重量％の５−スルホサリチル酸）で発色させ、５００ｎｍの吸光度を測定した。試薬のフィチン酸標準液の検量線を用いて濃度を計算した。無機リン酸は、試料を１％硫酸溶液に分散させ、このろ液をモリブデン青比色法で８２３ｎｍの吸光度を測定した。全リン酸は硫酸を加えて試料を完全に加熱分解した後、この希釈溶液をろ過し、モリブデン青比色法で測定し、無機リン酸を全リン酸で除した数字をリン酸の分解率とした。
イノシトールの測定は、カチオン交換樹脂を充填したカラムによる高速液体クロマトグラフィーにより測定した。
【００３０】
比較例１
フィチン酸の塩としてフィチン酸カルシウムまたはフィチン酸ナトリウムを用いたバッチ法におけるイノシトールの生成。
フィチン酸カルシウム（水分含量４０重量％）に水を加え、無水物換算として１０重量％とした。このスラリー４０００ｇに、８０．０００ＦＴＹ（２００ＦＴＹ／フィチン酸カルシウム１ｇ）のフィターゼノボＬ（ノボノルディスク社製、フィターゼノボＬ  ５０００ＦＹＴ／ｇ、アスペルギルス  ニガー由来、以下、比較例２〜４および実施例１についても同じものを使用した）を加え、５８℃に維持することにより加水分解処理を行った。当初のｐＨは６であったが加水分解反応とともにｐＨは低下したので、ｐＨ２．５〜４となるように粉末の水酸化カルシウムで適時調整した。
フィチン酸ナトリウムは５０重量％溶液を水で１０重量％に希釈し、この溶液４０００ｇに８０．０００ＦＴＹ（２００ＦＴＹ／フィチン酸ナトリウム１ｇ）のフィターゼノボＬを加え、５８℃に維持することにより加水分解処理を行った。当初のｐＨは７であったが加水分解反応とともにｐＨは低下したので、ｐＨ２．５〜４となるように粉末の炭酸ナトリウムで適時調整した。
この比較例１ではフィチン酸カルシウムスラリーまたはフィチン酸ナトリウム溶液に酸性ホスファターゼは添加しなかった。結果は表１に示される。フィチン酸カルシウム、フィチン酸ナトリウムのいずれを原料として用いた場合であっても、１２０時間後のイノシトールの生成率は２５％程度であり、最終反応液中のイノシトール濃度は０．５重量％であった。
【００３１】
【表１】
2004275087.tif 000002
【００３２】
比較例２
フィチン酸ナトリウムの１０、２０および３０重量％溶液を調整し、フィターゼノボＬをフィチン酸ナトリウム、無水換算１ｇあたり２００ＦＴＹ添加した。さらに酸性ホスファターゼアマノ（アマノエンザイム社製、酸性ホスファターゼ「アマノ」Ｌ  ２８５０ｕ／ｇ、アスペルギルス  ニガー由来、以下比較例３および４、並びに実施例１についても同じものを使用した）をフィチン酸ナトリウム無水換算１ｇあたり４０ｕ添加し、反応液を５８℃に維持することにより加水分解処理を行った。加水分解処理中、反応液のｐＨは、ｐＨ２．５〜４となるように粉末の水酸化カルシウムで適時調整された。結果は表２に示される。
フィターゼと酸性ホスファターゼとを併用することにより加水分解は急激に進行したが、高濃度のフィチン酸ナトリウムでは反応が阻害された。また、最終処理液中のイノシトール濃度は、フィチン酸ナトリウム濃度に応じて高くなり、フィチン酸ナトリウム３０重量％の場合には、４．３重量％まで上昇した。
【００３３】
【表２】
2004275087.tif 000003
【００３４】
比較例３
フィチン酸カルシウムに水を加え高濃度の反応を試みたが、フィチン酸カルシウムは、１５重量％において固いペースト状になり撹拌機を回転することができなくなった。
【００３５】
比較例４
フィチン酸カルシウムの１０重量％スラリーに、フィターゼノボＬを無水換算１ｇあたり２００ＦＴＹ、および酸性フォスファターゼアマノを無水換算１ｇあたり４０ｕ添加し、反応液を５８℃に維持することにより加水分解処理を行った。加水分解処理中、反応液のｐＨが４〜６、２〜４または２〜３の範囲に調節されるように、それぞれ粉末の水酸化カルシウムで調整した。結果は表３で示す。ｐＨが４〜６の範囲に維持される場合、反応速度は速かったが、生成したイノシトールが分解されていることが明らかとなった。また、最終処理液中のイノシトール濃度は０．１重量％〜２．８重量％であった。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
実施例１
フィチン酸カルシウム（水分含量４０％）１００ｇを１Ｌの水に分散させ、フィターゼ（ノボノルディスク社製、フィターゼノボＬ  ５０００ＦＹＴ／ｇ、アスペルギルス  ニガー由来）１０．０００ＦＴＹ、および酸性ホスファターゼ（アマノエンザイム社製、酸性ホスファターゼ「アマノ」Ｌ  ２８５０ｕ／ｇ、アスペルギルス  ニガー由来）４．０００ｕ／ｇを、５Ｌの容積を有する１次反応容器に入れた。同時にリン酸カルシウムの粉末４ｇを種結晶として１次反応容器に添加した。反応容器の温度を５８℃に維持し、ゆるやかに攪拌し、加水分解処理を行った。
反応液のｐＨは、反応開始時は６であったが、経時的にｐＨは低下したので、粉末水酸化カルシウムでｐＨを２．５〜４の範囲に維持した。ｐＨの低下と共にフィチン酸カルシウムは溶解し溶液状態になったが、さらに反応の経過と共に、リン酸カルシウムの沈殿が生成したので、反応開始から４時間ごとに約２００ｇの沈殿スラリーを１次反応容器の底部から取り出し、この取り出しと共に２００ｇのフィチン酸カルシウム（水分含量４０％）６０００ＦＴＹ（５０ＦＴＹ／無水フィチン酸カルシウム１ｇ）のフィターゼおよび２４００ｕの酸性ホスファターゼ（２０ｕｇ／無水フィチン酸カルシウム１ｇ）を１次反応容器に添加した。
【００３８】
上記操作を繰り返すことにより１次反応容器の反応液量が増加した。１次反応液量が４Ｌになった後は、過剰の反応液は２次反応容器に移送され、加水分解反応が継続された。２次反応容器も温度５８℃であり、ｐＨは、２．５〜４の範囲に粉末水酸化カルシウムで維持された。２次反応容器においても、１次反応容器と同様に沈殿物のスラリーが取り出され、洗浄処理液は１次反応容器に導入された。
上記操作において、１次反応容器および２次反応容器に処理液が滞留する滞留時間は約１２０時間であった。経時的に、反応液を最終処理液として２次反応容器から回収し、回収された最終処理液を温度６０℃以上に保ちつつ、炭酸ナトリウムでｐＨ９に調整し、最終処理液中のリン酸、カルシウムなどの不溶性物を不純物をとして固液分離した。
【００３９】
１次反応容器および２次反応容器が満杯となったスタートアップ完了時に得られた最終処理液中のイノシトール濃度は、８．２重量％であり、該含有液中のイノシトール純度は、該含有液に含まれる固形分中の９８重量％であった。上述のスタートアップと同一条件で、４時間ごとに２００ｇの沈殿物スラリーを取り出すとともに２００ｇのフィチン酸カルシウムを供給し、同一条件で５日間反応させた。また、上述の条件で５日間処理を行った後、反応処理量を２倍に、すなわち、４時間ごとに４００ｇのフィチン酸カルシウムを添加した。また加水分解酵素の添加量は、フィチン酸カルシウム無水換算１ｇあたりの添加量は、同量の、フィターゼは５０ＦＴＹ／ｇ、酸性ホスファターゼは２０ｕ／ｇとした。結果は表４に示される。
【００４０】
従来のバッチ法である比較例１〜４の結果および本発明の方法である実施例１を比較すると、フィターゼ添加量はバッチ式反応の１／４、酸性ホスファターゼ添加量は半量の添加量でイノシトールの生成が可能であった。また、本発明の方法でイノシトールの製造を行った実施例１においては、得られる最終処理液中のイノシトール濃度が８．２〜９．９重量％と、従来のバッチ法である比較例１〜４の方法での最も高い値である４．３重量％と比較しても、２倍以上の高濃度を達成することができた。また、腐敗によるイノシトールの減量は認められなかった。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明は、リン酸加水分解酵素およびフィチン酸カルシウムを含む反応液中のフィチン酸カルシウムを加水分解処理し、イノシトールを含む最終処理液を連続的にまたは半連続的に回収することによるイノシトールの製造方法において、フィチン酸カルシウムが反応液へ連続的または半連続的に供給され、加水分解処理により生じるリン酸カルシウムが連続的または半連続的に反応液から取り出されることにより、得られる最終処理液中のイノシトールの濃度を高め、収率を向上させると共に、イノシトールからのリン酸カルシウムの分離を容易にし、リン酸カルシウムによるスケーリングの問題を解消し、従来の高温、高圧を用いる方法における諸問題を解決できるという有利な効果を有する。また、本発明は、反応液から取り出されたリン酸カルシウムを洗浄液で洗浄処理し、生じた洗浄処理液を反応液に添加することにより、高価なリン酸加水分解酵素の使用量を低減できるという有利な効果を有する。さらに、本発明は、加水分解処理開始時に、反応液にリン酸カルシウムの種結晶を含ませることにより、イノシトールからのリン酸カルシウムの分離をさらに容易にできるという有利な効果を有する。さらに、本発明は、反応液のｐＨ、温度を一定範囲内に管理することにより、反応液の腐敗を防止できるという有利な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の製造方法の１態様を行うことができる製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１  １次反応容器
２  ２次反応容器
３  ｐＨ調整手段
４、４’、４’’  反応槽
５  フィチン酸カルシウム供給手段
６、６’、６’’  ｐＨ調整剤供給手段
７、７’  リン酸加水分解酵素供給手段
８、８’  リン酸カルシウム取り出し手段
９  反応液移送手段
１０  洗浄処理液供給手段
１１、１１’  最終処理液排出手段
１２、１２’  固液分離装置
【図１】
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