(57)【要約】【課題】  低コストでかつ各種の糖に使用できる汎用性に富んだ糖吸着材および糖分離膜を提供する。【解決手段】  糖吸着材は、竹繊維を樹脂製の母材中に分散保持させることにより形成される。この竹繊維は、竹の表皮部および竹茹部の少なくとも何れか一方から採取されたものである。この糖吸着材を糖液中に供給することにより、糖が竹繊維に吸着されて糖液中から分離される。【選択図】図２
2005144386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹材を含有することを特徴とする糖吸着材
【請求項２】
竹材が繊維状である請求項１記載の糖吸着材
【請求項３】
前記竹材が、竹の表皮部および竹茹部のうち少なくとも何れか一方である請求項１または２記載の糖吸着材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載した糖吸着材を成膜してなる糖分離膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糖液中から糖を分離取得することのできる糖吸着材および糖分離膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学分野や薬学分野、あるいは工業分野等においては、溶液中からの糖の分離が要求される場合がある。例えば人工甘味料（異性化糖）の製造過程において、含有糖分を規定量に調整する場合、あるいは廃液からの糖質回収により有用成分の有効利用や廃棄コストの低減を図る場合等においては、低コストの糖吸着材に高い有用性が認められる。
【０００３】
この種の糖分離法の一例として、例えば特開２００２−５１８００号公報には、イオン交換樹脂を用いたクロマトグラフィーにより糖液を分画して単糖（タガトース）を分離取得する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−５１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記公報に記載の方法は、高価なイオン交換樹脂を使用するものであるから糖の分離コストが高騰する。また、タガトース以外の多種多様の糖類に転用することは困難であり、汎用性が乏しい。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み、低コストでかつ各種の糖に使用できる汎用性に富んだ糖吸着材および糖分離膜を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明にかかる糖吸着材は、竹材を含有するものである。この糖吸着材は、糖吸着機能を有する機能材として竹林、特に細分化した竹材を使用したものであり、竹材が安価で入手が容易であることから低コストの糖吸着材を提供することができる。本発明において用いることのできる竹材の性状としては、竹を機械的手段等で細分化したものであるのが好ましく、例えば短冊状や細片状に切断したもの、ロール間等を通して押し潰した状態のもの、爆砕等の方法により繊維状としたもの、あるいは粉砕することにより粉末状にしたもの等が挙げられる。この細分化した竹材を糖液中に供給することにより糖が竹材に吸着され、糖液中の糖濃度の調整や糖液中からの糖分の分離等が可能となる。竹材の糖の吸着メカニズムは現時点では明らかではないが、竹材に多く含まれるリグニン、もしくは竹固有の未知の化学的成分が何らかの形で関与していると考えられる。
【０００７】
本発明者らの検証によれば、竹材の糖吸着効果は、グルコース、ガラクトース、アラビノースをはじめとする種々の単糖類に対して発揮される。従って、これら各種糖類の吸着材として使用することができ、汎用性に富む糖吸着材の提供が可能となる。なお、糖吸着後の竹材は、天然材料で廃棄処分が容易であるから廃棄コストを安価に抑えることができ、また、糖分を多量に含有するので高い栄養価および安全性を有する家畜用飼料として二次利用することもできる。
【０００８】
竹材は、そのまま糖液中に浸漬し、あるいは透水性の容器に収容して糖液中に浸漬することで糖吸着効果を得ることができる。さらに取り扱い時の利便性等を考慮し、樹脂材料等からなる母材に竹材を分散保持させ、複合材料として使用するのが望ましい。複合材料とする場合、繊維状や粉末状の竹材（特に繊維状の竹材）を使用すれば、母材樹脂の補強効果が得られ、複合材料の物理的強度を高めることができる。
【０００９】
なお、各種形態の竹材の元となる「竹」としては、真竹や孟宗竹等の竹類の他、笹類を使用することもできる。
【００１０】
図１に示すように、一般に竹は、第一層皮である表皮部１（通常は緑色）と、表皮部１の下層の第二層皮である竹茹部２（通常は淡黄色）と、その下層の維管束および木質を主要組織とする肉質部３とで構成される。本発明者らの検証によれば、糖吸着効果はこれらの何れの組織（１〜３）でも認められるが、特に表皮部１および竹茹部２で高くなることが判明した。従って、竹材としては、竹の何れの組織１〜３も使用可能であるが、特に表皮部１および竹茹部２の少なくとも何れか一方を使用するのが望ましい。この点は、竹の工業的利用が主に肉質部３に限られ、表皮部１や竹茹部２の多くが廃棄されている現状を考慮すると、資源の有効利用を図る上でも好ましい。
【００１１】
竹材と糖とは高い親和性を有するから、以上に述べた糖吸着材を不透水性の膜材料と共に成膜することにより、糖分離膜が低コストに得られる。この糖分離膜では、竹材が糖のキャリアとして機能し、膜の一方側で糖を吸着すると共に、他方側で糖を解離することにより、糖の輸送が行われる。この輸送は、膜の両側の濃度差とは無関係に行うことができるので、糖をエネルギー勾配に逆らって輸送する能動輸送が実現可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に述べたように本発明によれば、竹材により糖吸着効果を得ているので、糖吸着材および糖分離膜の低コスト化を図ることができる。また、竹材は多種多様の糖類を吸着分離するので、種々の糖に対して有効な汎用性に富む糖吸着材および糖分離膜を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２は、竹材および竹材以外の糖吸着担体を使用した糖吸着実験の結果を示すものである。吸着実験は、０．２５Ｍのグルコース５ｍｌを溶解した１Ｍのりん酸緩衝液１０ｍｌに、各種糖吸着担体０．１ｇを浸漬させ、この溶液を入れた試験管を１００ｒｐｍで回転させながら３０℃で一昼夜恒温保持することにより行った。糖吸着担体としては、５０〜７０ｍｅｓｈの竹繊維、およびアフィゲル６０１（ＢＩＯ−ＲＡＤ社製）を使用した。糖の定量分析は酵素法により行い、測定試薬として東洋紡績株式会社のダイヤカラーＧＣを、測定機器として株式会社島津製作所のＵＶ２５００ＰＣをそれぞれ使用した。なお、溶液のｐＨは塩酸および水酸化ナトリウムで調整している。
【００１４】
図２の横軸はｐＨを表し、縦軸は糖の吸着量を表す。この図からも明らかなように、竹繊維は、市販の糖吸着担体（アフィゲル６０１）に匹敵する高い糖吸着効果を有する。これら市販の糖吸着担体は一般に高価であるが、竹繊維は安価に入手できるから、これら市販品に変えて竹繊維を使用することにより、糖吸着材の低コスト化を図ることができる。また、天然素材である竹繊維を使用することから、安全性を高めることができ、かつ糖吸着材の廃棄時における環境負荷も減じることができる。さらに図２から明らかなように、市販の糖吸着担体は、主としてアルカリ領域で糖吸着機能を発揮する傾向にあるが、竹繊維は特に中性領域で高い糖吸着効果を発揮するものであり、それ故に本発明にかかる糖吸着材は中性の糖液から糖を分離する際に特に有益となる。
【００１５】
図３は、グルコース、ガラクトース、アラビノース、キシロース、マンノースの各単糖類について行った糖吸着実験（実験方法は上記実験に準じる）の実験結果を示すものである。この実験では、糖吸着担体として竹繊維のみが使用されている。また、糖の定量分析はＨＰＬＣ法（高速液体クロマトグラフ法）により行い、測定カラムとして、昭和電工株式会社のShodex Sugar SH011を使用している。
【００１６】
図３より、竹繊維は各種単糖に対して高い吸着効果を発揮することが判明した。従って、この竹繊維を糖吸着担体として使用することにより、糖種を限定することなく、多種多様の糖に対応した糖吸着材として使用することができ、汎用性に富む糖吸着材の提供が可能となる。また、図示の結果からも明らかなように、何れの糖についても特にｐＨ５．０〜７.５程度の中性領域で高い糖吸着効果が認められ、複数種の糖が溶解した中性糖液からの糖の一括分離に特に有益となる。
【００１７】
図４は、糖濃度が糖吸着性に与える影響を実験した結果を示すものであり、図中の横軸が糖の平衡濃度を、縦軸が糖の吸着量を表す。この実験では、糖吸着担体として竹繊維およびアフィゲル６０１を使用し、糖としてグルコースを使用している。りん酸緩衝液としては、ｐＨ８.０の０.１Ｍを使用している。この実験結果から、本発明にかかる糖吸着材は、糖濃度を問わずアフィゲル６０１と同等またはそれ以上の高い糖吸着効果を発揮することが判明した。
【００１８】
以上の説明では、糖吸着材として竹材を使用する場合を例示しているが、同様の観点から竹材を含む糖吸着材を膜状に形成すれば、糖に対する親和性から竹材がキャリアとして機能するので、膜の一方側で糖を吸着すると共に、他方側で糖を解離することができ、糖液中から糖を分離する糖分離膜の提供が可能となる。
【００１９】
この種の糖分離膜としては、不透水性の樹脂中に竹材を分散保持させた状態で成膜したもの、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解してゲル状の母材を形成し、これに竹繊維を分散保持させたものが考えられる。
【００２０】
図５は、糖液中に竹材含有の糖分離膜を配し、時間経過に伴う膜両側の糖濃度の変化を測定したものである。この実験で使用する糖分離膜は前記ゲル状膜であり、ＴＨＦ２５ｍｌにＰＶＣ１．３ｇを溶解させ、これを予めシャーレに入れた竹繊維０．１ｇにキャストして膜厚２００μｍに形成した。竹繊維としては、表皮部１（図１参照）から採取したものと竹茹部２から採取したものの二種類（何れも５０〜７０ｍｅｓｈ）を準備した。この糖分離膜をグルコース溶液に配し、膜の一方側の溶液を高ｐＨに、他方側の溶液を低ｐＨにした。初期糖濃度は膜の両側で同一（０．５ｍＭ）としている。グルコース溶液のｐＨは、アルカリ側を水酸化ナトリウムで、酸側を塩酸で調整し、初期ｐＨは供給側がｐＨ１２、受容側がｐＨ４である。
【００２１】
図５の縦軸は、初期糖濃度（Ｃｏ）と測定糖濃度（Ｃｔ）の比を表す。この実験結果から明らかなように、竹繊維として表皮部を使用した膜（表皮膜）と竹茹部を使用した膜（竹茹膜）の何れでも、濃度勾配に逆らって塩基側から酸側に糖が移動しており、これより本発明にかかる糖分離膜が糖の能動輸送を行うことが確認された。
【００２２】
ところで、本発明者らは糖の吸着・解離を行う機能材としてＴＯＭＡＣ（塩化トリオクチルメチルアンモニウム）を使用した膜（以下、機能性膜と称する）が、上記竹繊維を使用した糖分離膜と同様の糖分離機能を有することを先に見出している。しかしながら、この機能性膜には、膜が軟質のために取り扱いが不便である、機能材が接触相に漏出する、機能材が高価である、膜寿命が短い等の問題があり、実用化の障害となっていた。この場合、この機能性膜に竹材を混合し、機能材の一部を竹材で置換すれば、竹材が補強材となるため、膜の物理的強度が向上する、竹材が機能材を固定化するため、機能材の漏出が抑制される、竹材の抗酸化作用により膜寿命が向上する、高価な合成機能材の一部が安価な竹材で置換されるので低コスト化が達成される、等の効果が得られ、上記問題点を解消することができる。この機能材と竹材の混合膜は、例えばＰＶＣとＴＯＭＡＣと適当な可塑剤、例えばデカヘキシルパラ−ヒドロキシベンゾエート（ＤＨＰＢ）とをＴＨＦに溶解させ、これをシャレーに入れた竹繊維にキャストすることによって調製することができる。
【００２３】
図６は、図５に示す糖分離実験と同条件で糖分離を行った際の溶液中のｐＨ変化を測定したものである。図中の黒塗りのプロット点は高ｐＨ側を、白抜きのプロット点は低ｐＨ側を示す。図中の機能性膜は、上記機能材を使用した糖分離膜で、ＴＯＭＡＣ：２．２３ｇ、ＤＨＰＢ：０．６ｇ、ＰＶＣ：１．３ｇ、ＴＨＦ２５ｍｌから調製したものである。図示のように、竹茹膜よりも表皮膜のほうがｐＨ差が長時間保持されるので、表皮膜と竹茹膜とを比較すると、表皮膜の方がより高いバリア能を得られることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】切り出した竹の斜視図、および竹の表層組織の拡大断面図である。
【図２】各種糖吸着材について行った糖吸着実験の結果を示すグラフである。
【図３】各種糖について行った糖吸着実験の結果を示すグラフである。
【図４】糖濃度を異ならせて行った糖吸着実験の結果を示すグラフである。
【図５】竹茹膜および表皮膜のそれぞれで行った糖分離実験の結果を示すグラフである。
【図６】糖分離膜による糖の分離中のｐＨ変化を測定する実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１    表皮部
２    竹茹部
３    肉質部
【図１】
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【図２】
2005144386.tif 000004
【図３】
2005144386.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005144386.tif 000007
【図６】
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