(57)【要約】【課題】  澱粉をリン酸化して得られるリン酸化澱粉からリン酸化デキストリン、リン酸化オリゴ糖などを含むリン酸化糖組成物を効率よく、高収率で生産する方法を提供する。【解決手段】  原料リン酸化澱粉の水分散液に耐熱性澱粉分解酵素を添加して最初の酵素分解処理を行い酵素分解処理液を得る工程、該酵素分解処理液をジェットクッカーで処理して分散処理液を得る工程、及び該ジェットクッカーによる分散処理液にさらに耐熱性澱粉分解酵素を添加し追加の酵素分解処理を行って第二の酵素分解処理液を得る工程を有することを特徴とする澱粉分解酵素処理とジェットクッカー処理との組み合わせにより、リン酸化澱粉を低分子化してリン酸化糖組成物を製造する方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉分解酵素処理とジェットクッカー処理との組合わせによりリン酸化澱粉を低分子化する方法であって、原料リン酸化澱粉の水分散液に耐熱性澱粉分解酵素を添加して最初の酵素分解処理を行い酵素分解処理液を得る工程、該酵素分解処理液をジェットクッカーで１００〜１３０℃の温度で処理して分散処理液を得る工程、及び該ジェットクッカーによる分散処理液にさらに耐熱性澱粉分解酵素を添加し、１００℃未満の温度で３０分〜１５時間追加の酵素分解処理を行って第二の酵素分解処理液を得る工程を有することを特徴とするリン酸化糖組成物の製造方法。
【請求項２】
前記最初の酵素分解処理液を得る工程が、原料リン酸化澱粉を５０〜９５℃に加温した水に添加し、５０〜９５℃で攪拌しながら、耐熱性澱粉分解酵素を添加して一定時間酵素分解処理した後、さらに追加の原料リン酸化澱粉を添加し攪拌分散させてリン酸化澱粉濃度が１５質量％以上である酵素分解処理液を得る工程であることを特徴とする請求項１記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【請求項３】
原料リン酸化澱粉が、結合リン０．２質量％以上で、リン酸化率が７０％以上のリン酸化澱粉であることすることを特徴とする請求項１又は２に記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【請求項４】
原料リン酸化澱粉が、澱粉とリン酸化試薬を混合して焙焼するに当り、発生する水分を系外に除去しながら加熱して製造されているリン酸化澱粉であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【請求項５】
原料リン酸化澱粉が、澱粉とリン酸化試薬とを混合する前後のいずれかに澱粉を糊化処理してから焙焼する方法で製造されているリン酸化澱粉であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【請求項６】
前記リン酸化糖組成物が、リン酸化糖の他にグルコース、オリゴ糖、デキストリンのいずれかを含むの平均重合度が３〜３０のリン酸化糖組成物である請求項１〜５のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法で得られるリン酸化糖組成物を精製することを特徴とする重合度が９〜５０のリン酸化糖からなるリン酸化糖組成物の製造方法
【請求項８】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法で得られる、リン酸化糖の他にグルコース、オリゴ糖、デキストリンのいずれかを含む平均重合度が３〜３０のリン酸化糖組成物。
【請求項９】
前記請求項１〜６のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法で得られる平均重合度９〜５０のリン酸化糖からなるリン酸化糖組成物。
【請求項１０】
食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、化粧品、医薬、農薬、金属補給剤、金属吸収促進剤、触媒、製紙、プラスチック、ゴム、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料又は肥料の成分として用いる、請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法で得られるリン酸化糖組成物及び請求項８〜９のいずれかに記載のリン酸化糖組成物から選ばれるリン酸化糖組成物の使用。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法で得られるリン酸化糖組成物及び請求項８〜９のいずれかに記載のリン酸化糖組成物から選ばれる少なくとも１種のリン酸化糖組成物を含む食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、化粧品、医薬、農薬、金属補給剤、金属吸収促進剤、触媒、製紙、プラスチック、ゴム、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料又は肥料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、澱粉をリン酸化して得られるリン酸化澱粉からリン酸化デキストリン（１１個以上のぶどう糖がα結合したデキストリンにリン酸が結合したリン酸化糖）、リン酸化オリゴ糖（２〜１０個のぶどう糖がα結合したオリゴ糖にリン酸が結合したリン酸化糖）などのリン酸化糖を含む組成物を効率よく、高収率で生産する方法に関するものである。本発明で得られるリン酸化糖組成物は食品、医薬、飼料、肥料、工業用化学品など広範囲で利用される機能性素材である。
【背景技術】
【０００２】
澱粉を工業的に液化、すなわち、加水分解する方法は古くから検討されており、大きく分けると蓚酸のような酸を用いて、１２０〜１４０℃程度の温度で加水分解する方法と酵素を用いて加熱、加水分解する方法がある。酵素による液化は二段液化法、一段液化法が知られている。
【０００３】
二段液化法は古くから行われている液化法で、３０〜４０質量%程度の澱粉スラリーに耐熱性α-アミラーゼを添加し、直接、蒸気を吹き込んで９０℃前後に加温して酵素処理を行って糊化を進めるものである。この際、必要に応じて、クッカー処理で１０５〜１２０℃に数分間加熱し、未反応の澱粉を分散させ、次に、常圧まで戻して９０℃程度まで冷却した後、再び耐熱性のα-アミラーゼを添加して目的の分解度まで液化する。この方法は、酵素の添加を２回に分けて加熱処理を行うことから二段液化法と呼ばれている。
【０００４】
一方、一段液化法は３０〜４０質量％程度の澱粉スラリーにＣａイオンが５０〜１００ｐｐｍとなるようＣａ塩を溶解し、ｐＨを６程度に調整後、Ｂａｃｉｌｌｕｓｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ 等に由来する超耐熱性のα−アミラーゼを添加してジェットクッカーなどの装置で蒸気を直接接触させて瞬間的に糊化させ、その後１０５〜１１０℃で数分加熱し、常圧に戻した後、さらに９０〜９５℃の温度で１〜２時間、加熱熟成して目的の分解度まで液化を行う方法である。この方法は、一度の酵素添加で済むため一段液化法と言われる。
【０００５】
この一段液化法の場合、Ｂ． ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ等由来のα−アミラーゼがＣａイオン存在下で耐熱性が非常に高いため、１０５〜１１０℃で加熱した後でも活性が残っているので、酵素の追加なしに澱粉の液化を行うことができる。以前は二段液化法が主流であったが、上記の超耐熱性のα−アミラーゼが開発されてからは一段液化が主流になった。
【０００６】
糖化原料の澱粉として広く使用されているコーンスターチ等には加水分解を受けにくい難溶解性の澱粉が含まれていることが知られている（非特許文献１）。このような難溶解性澱粉が液化液中に残っていると後の濾過工程での濾過が困難になるので、この問題を解決するため１００℃よりも高い温度での加熱工程を含んだ一段液化法、二段液化法などが開発されてきた。
【０００７】
本発明者らは、リン酸化澱粉を原料としてリン酸化デキストリンやリン酸化オリゴ糖などを含むリン酸化糖組成物を製造する方法について、すでに、前記のような１段液化法を提案している（特許文献１）。しかしながら、特許文献1には本発明に示すようなリン酸化澱粉の二段酵素処理法については開示されていない。
【０００８】
通常、未加工の澱粉は冷水に溶解しないので、３０〜４０質量％の濃度のスラリーを調製することが可能であり、したがって、３０質量％以上の濃度で酵素液化反応を行うことができる。しかし、エステル型のリン酸化澱粉は冷水で膨潤して溶解し、高粘性の液になり、特に溶解性の高い結合リンの多いリン酸化澱粉は粘度上昇が大きく、高粘性の液になるので、高い濃度の澱粉液を調製することが困難である。加えて、そのような高粘度の液は、高粘度であるため澱粉の均一な分散が難しいので酵素の不均一反応を生起することが避けられず、また、濾過性が悪く、収率が低くなる欠点があった。また、ジェットクッカーによるリン酸化澱粉の高温酵素処理に前述の超耐熱性α−アミラーゼを使用しても、酵素の失活が極めて大きいため、酵素添加量を増量しても低分子化反応の進展が望めないことが判明した。
【特許文献１】特開平１１−２５５８０３号公報
【非特許文献１】澱粉科学の事典（朝倉書店）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、リン酸化澱粉を酵素分解してリン酸化糖組成物を生産する上で、リン酸化澱粉自体が冷水に膨潤し、溶液中で高粘度の液になるため、濃度を上げた状態で澱粉を水に均一に分散させることは非常に困難である。澱粉が均一に分散しないことに起因して糊化が不十分であると、均一な酵素反応は行われず、不溶性残渣が残り、その結果、濾過性の悪化や収率の低下をもたらす。本発明の課題はリン酸化澱粉を分解してリン酸化糖組成物を生産する上で、ジェットクッカー処理と酵素処理を効果的に組み合わせることで、濾過性を始めとした生産性を向上させ、かつ高い収率でリン酸化糖組成物を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らはリン酸化澱粉を酵素分解してリン酸化糖組成物を生産する上で、前述の課題である不均一反応を改善し、生産性を向上させて高い収率でリン酸化糖組成物を得るべく鋭意検討を行った。その結果、リン酸澱粉を均一に分解するには酵素を加えてのジェットクッカー処理が必須であること、及び、ジェットクッカー処理により酵素が大きく失活することを補うために、ジェットクッカー処理後に酵素を追加添加して分解処理を行うと、本来９０℃以上の温度で反応性に優れている耐熱性酵素による処理条件としては比較的温和な温度条件である６０〜８０℃で分解反応の進むことを見いだした。
【００１１】
さらにジェットクッカー処理前に、リン酸化澱粉に酵素を添加して加温処理することによって低粘度化させることにより、原料リン酸化澱粉を追加添加して澱粉濃度を高めた状態で酵素処理ができることを見いだした。これらの知見を基に、濾過性などの操業性に優れた処理液として、高い収率でリン酸化糖含有処理液を得ることができる方法を完成したものである。本発明は以下の各発明を包含する。
【００１２】
（１）澱粉分解酵素処理とジェットクッカー処理との組合わせによりリン酸化澱粉を低分子化する方法であって、原料リン酸化澱粉の水分散液に耐熱性澱粉分解酵素を添加して最初の酵素分解処理を行い酵素分解処理液を得る工程、該酵素分解処理液をジェットクッカーで１００〜１３０℃の温度で処理して分散処理液を得る工程、及び該ジェットクッカーによる分散処理液にさらに耐熱性澱粉分解酵素を添加し、１００℃未満の温度、好ましくは６０〜８０℃の温度で３０分〜１５時間、好ましくは１〜４時間追加の酵素分解処理を行って第二の酵素分解処理液を得る工程を有することを特徴とするリン酸化糖組成物の製造方法。
【００１３】
（２）前記最初の酵素分解処理液を得る工程が、原料リン酸化澱粉を５０〜９５℃に加温した水に添加し、５０〜９５℃で攪拌しながら、耐熱性澱粉分解酵素を添加して一定時間酵素分解処理した後、さらに追加の原料リン酸化澱粉を添加し攪拌分散させてリン酸化澱粉濃度が１５質量％以上である酵素分解処理液を得る工程であることを特徴とする（１）記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【００１４】
（３）原料リン酸化澱粉が、結合リン０．２質量％以上で、リン酸化率が７０％以上であるリン酸化澱粉であることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【００１５】
（４）原料リン酸化澱粉が、澱粉とリン酸化試薬を混合して焙焼するに当り、発生する水分を系外に除去しながら加熱して製造されるリン酸化澱粉であることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【００１６】
（５）原料リン酸化澱粉が、澱粉とリン酸化試薬とを混合する前後のいずれかに澱粉を糊化処理してから焙焼する方法で製造されるリン酸化澱粉であることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法。
【００１７】
（６）前記リン酸化糖組成物が、リン酸化糖の他にグルコース、オリゴ糖、デキストリンのいずれかを含むの平均重合度が３〜３０のリン酸化糖組成物である前項（１）〜（５）に記載のリン酸化糖組成物の製造方法
【００１８】
（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法で得られるリン酸化糖組成物を精製することを特徴とする、重合度が９〜５０のリン酸化糖からなるリン酸化糖組成物の製造方法。
【００１９】
（８）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法で得られる、リン酸化糖の他にグルコース、オリゴ糖、デキストリンのいずれかを含む平均重合度が３〜３０のリン酸化糖組成物。
【００２０】
（９）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物の製造方法で得られる、平均重合度９〜５０のリン酸化糖からなるリン酸化糖組成物。
【００２１】
（１０）食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、化粧品、医薬、農薬、金属補給剤、金属吸収促進剤、触媒、製紙、プラスチック、ゴム、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料又は肥料の成分として用いる、前記(１)〜（７）のいずれかに記載の製造方法で得られるリン酸化糖組成物及び前記（８）〜（９）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物から選ばれる１種のリン酸化糖組成物の使用。
【００２２】
（１１）前記（１）〜（７）のいずれかに記載の製造方法で得られるリン酸化糖組成物及び前記（８）〜（９）のいずれかに記載のリン酸化糖組成物から選ばれる少なくとも１種のリン酸化糖組成物を含む、食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、化粧品、医薬、農薬、金属補給剤、金属吸収促進剤、触媒、製紙、プラスチック、ゴム、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料又は肥料。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の方法によれば、原料リン酸化澱粉からリン酸化糖を得る製造工程で最も難しい酵素処理条件を改善することにより、原料リン酸化澱粉の高濃度酵素処理が可能となり、また、濾過性が改善されて原料リン酸化澱粉の低分子化によるリン酸化糖組成物の生産性及び収率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の方法における処理対象原料物質であるリン酸化澱粉は、澱粉にリン酸基が結合した酸性多糖であり、食品添加物に規定されている「でんぷんリン酸エステルナトリウム」もその一種であるが、これに限定されるものではなく、食品添加物の規定に含まれない結合リン含量の多いリン酸化澱粉や、カリウム塩など塩の形態の異なるリン酸澱粉も本発明の方法における処理対象原料に含まれるものである。食品添加物としてのでんぷんリン酸エステルナトリウムは、リン酸がエステル型で澱粉に結合しており、結合リン含量が０．２〜３．０質量％、無機リン比率が２０%以下と規定されている。無機リン比率とは、全リン（結合リン＋無機リン）に対する遊離の無機リンの比率を指す。
【００２５】
原料となるリン酸化澱粉は、工業的には、通常、澱粉とリン酸塩を混合し、乾燥してから加熱焙焼して生産される。なお、本発明の方法で処理される原料リン酸化澱粉は、澱粉にリン酸がエステル結合したものであれば特にその製造方法に制限はない。また、リン酸化澱粉の原料である澱粉についても、コーン、馬鈴薯、甘藷、タピオカなど、いかなる起源の澱粉も使用できる。
【００２６】
リン酸化澱粉のもう一方の原料であるリン酸塩に関しては、例えばリン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、又はポリリン酸ナトリウムなどの食品添加物だけでなく、広くリン酸化試薬が使用できる。澱粉とリン酸塩との混合方法は、タービュライザ等の混合機を用いて、澱粉とリン酸塩溶液（ｐＨ５〜６）を混合する方法、リン酸塩溶液中に澱粉を懸濁してスラリーにした後、脱水回収する方法、さらに、リン酸塩溶液中に澱粉を懸濁したスラリーをドラムドライヤーで糊化乾燥する方法、澱粉を糊化した液にリン酸塩を添加後、スプレードライヤー等で乾燥する方法等が挙げられる。
【００２７】
この際、澱粉とリン酸塩を混合時に糊化処理を行うことで澱粉粒の内部までリン酸塩を浸透させることができ、このような糊化混合処理して得られるリン酸化澱粉を原料としてリン酸化糖組成物を製造すれば、Ｃａ可溶化作用などの機能性の高いものが得られる。澱粉とリン酸塩を混合後、フラッシュドライヤーなどの乾燥機で水分１０質量%以下、好ましくは５質量%以下まで乾燥し、次に、流動層、パドルドライヤーなどの焙焼機で１４０〜２００℃の温度で０．５〜５時間程度焙焼することにより、リン酸化澱粉を得ることができる。
【００２８】
本発明の方法は、上記のいずれかの方法で得られたリン酸化澱粉を低分子化してリン酸化糖組成物を得るための方法である。リン酸化澱粉は冷水で溶解して膨潤するため、リン酸化澱粉の水分散液は粘度が高くなり、１０質量％以上となる量のリン酸化澱粉分散液を調製することは極めて困難である。そこで、温水を攪拌しながらリン酸化澱粉を徐々に加えて分散して１０質量％分散液とし、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムでｐＨ５〜７に調整後、耐熱性の液化型α−アミラーゼ（例えばＢａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ由来）を対澱粉当り０．００５〜０．２質量%添加して、さらにＣａが１００ｐｐｍ以上となるように塩化カルシウムを添加した後、この分散液を９０℃に加温し、1時間攪拌して反応させることによって、低分子化したリン酸化糖組成物（リン酸化デキストリン、リン酸化オリゴ糖、リン酸の結合していないオリゴ糖の混合物）を得ることができる。しかしながら、この方法では原料リン酸化澱粉の分散性が悪いため、酵素添加量を増やしても不均一反応となり、得られた酵素処理液は濾過性が悪く、濾過に長時間を要するし、リン酸化糖組成物の収率も６０％以下と低いものであった。
【００２９】
本発明者らは、リン酸化澱粉の分散性を改善するため、ジェットクッカー処理の採用を検討した。検討に際して、処理能力を高めるためリン酸化澱粉の処理濃度を高める方法を併せて検討した。具体的には、５０〜９０℃の温水を攪拌しながらリン酸化澱粉を分散して１０質量％の分散液とし、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムでｐＨ５〜７に調整した後、耐熱性の液化型α−アミラーゼ（例えば、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ由来）を対澱粉当り０．００５〜０．２質量％添加し、さらにＣａが１００ｐｐｍ以上となるように塩化カルシウムを添加した。この状態の温水分散液は、攪拌中に酵素反応が進み分散液の粘度が低下したので、粘度の低下に応じて、リン酸化澱粉を追加添加することにより、濃度を１５〜３０質量％まで上げることが可能となった。このように、リン酸化澱粉の処理濃度を高めて酵素処理を行うことができたことにより、リン酸化澱粉の酵素処理によるリン酸化糖組成物の生産性を高めることが可能となることが判明した。
【００３０】
上記のように、リン酸化澱粉を追加添加して濃度を高めた分散液について、前記のアルカリ溶液で再度ｐＨを調整し、そのまま１０〜６０分保持した後、得られたリン酸化澱粉分散液をジェットクッカーで処理した。ジェットクッカーの入口温度は１００〜１３０℃、好ましくは１０５〜１１５℃の範囲に設定し、滞留時間は２〜２０分、好ましくは３〜１０分の範囲に設定して加熱処理を行った。その結果、ジェットクッカー処理でリン酸化澱粉はよく分散溶解しているように思われた。しかし、このような処理のみでは、リン酸化澱粉の分散性は高められたが、低分子化が進まず、濾過性の改善や収率の向上が認められなかった。そこで、ジェットクッカー処理液を８０〜９０℃で1時間程度加熱処理を行ったが、耐熱性の液化型α−アミラーゼが失活して低分子化の反応が進展しないことが判明した。さらに、ジェットクッカー処理前の酵素添加量を２倍以上に増量しても、濾過性、収率は全く改善されなかった。
【００３１】
本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、ジェットクッカー処理液に耐熱性の液化型α−アミラーゼを対固形分当り０．００５〜０．２質量%追加添加し厳密に選択された処理条件を採択して酵素処理を行うことにより、平均重合度が３〜３０のリン酸化糖組成物を含有する酵素処理液を高収率で得ることができることを見出した。すなわち、通常の澱粉液化工程では、１０５℃のクッカー処理後、９０〜９５℃で２時間程度の攪拌滞留時間が必要とされているが、リン酸化澱粉のジェットクッカーの酵素分解においては、むしろより温和な処理条件の方が良好な反応結果をもたらすことを見出した。
【００３２】
具体的には、上記のようなリン酸化澱粉のジェットクッカー処理液の酵素分解反応の条件としては、温度は５０〜１００℃、好ましくは６０〜８０℃で、時間は３０分〜１５時間、好ましくは１〜４時間が適当であった。このように、酵素を二回に分けて添加し、前段でジェットクッカー処理してリン酸化澱粉の分散性を高め、後段で酵素を追加添加し分解反応を促進することにより、処理液の濾過性が格段に向上し、セラミック濾過機などの実機による濾過時間が半減した。さらに、得られるリン酸化糖組成物の収率が６０％以下から７０％に大きく向上した。この後段の処理に使用する酵素は、処理温度が温和であることから、耐熱性の液化型α−アミラーゼだけでなく、広く他の澱粉分解酵素、例えば、通常の液化型α−アミラーゼ、糖化型α−アミラーゼ、β−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、プルラナーゼなどを用いることができる。当然、２種以上の酵素を組み合わせて処理することもできる。酵素分解は処理液をｐＨ４以下に下げたり８０℃程度まで加熱することで停止させることができる。
【００３３】
上記の二段酵素処理によって得られたリン酸化澱粉の酵素処理液には、リン酸化糖の他にリン酸の結合していないオリゴ糖やぶどう糖、リン酸等の塩類、未反応残渣等が含まれているので、必要に応じて精製される。精製方法としては、不溶物の濾過除去、脱色、脱塩などがあり、順序は特に限定されない。なお、食品添加物のでんぷんリン酸エステルナトリウムの規格に適合した結合リン３質量％未満、無機リン比率２０％未満のリン酸化糖を得るためには、精製操作が必要となる場合がある。その場合には、濾過と脱色を同時に行えることから、最初に不溶性の残渣の濾過と活性炭による脱色との同時処理を行う方が好ましい。具体的には、酵素反応終了液に粉末活性炭を固形分当たり０.５〜２０質量%、好ましくは３〜１０質量％添加し、５０〜６０℃で１〜２時間処理する。処理ｐＨは酸性側の方が脱色効率がよいため、ｐＨ２〜４が望ましい。この後、セラミックフィルター（ポアサイズ０．２μｍ）等で、不溶性残渣と活性炭を除き透明な液を得ることができる。この際、不溶性の残渣が多いと、濾過に多大な時間がかかるのみでなく、収率が大幅に減少するが、本発明の二段酵素処理して得られるリン酸化糖組成物溶液は未反応の原料リン酸化澱粉の残存量が少なくなっているため、濾過時間が短くて済む。
【００３４】
脱色して得られるリン酸化糖組成物溶液には塩分、遊離の無機リンが存在する。濾過後の液をｐＨ調整後、除菌濾過、乾燥することでも製品になりうるが、原料のリン酸澱粉に遊離の無機リンが全リンの２０%以上存在すると、前記の食品添加物規格に合わなくなるので、食品用途では無機リンの除去は必須となる。
脱塩の方法としては、イオン交換樹脂を用いる方法が広く採用されているが、膜処理や電気透析なども利用できる。分子量が比較的大きいリン酸化デキストリンの精製には、膜処理が有効であり、ＮＴＲ-７４５０（日東電工社製）のようなＮＦ膜で遊離の無機リンが全リンの２０%以下、好ましくは１０%以下になるようにすることができる。脱塩した液を水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等でｐＨ５〜９、好ましくは６〜７．５に調整後、除菌フィルター（ポァサイズ０．２〜０．４５μｍ）で濾過し、スプレードライや凍結乾燥で乾燥することにより食品添加物の規格に適合したリン酸化糖、又はリン酸化糖組成物が得られる。
【００３５】
本発明の酵素処理法の開発により、リン酸化澱粉から高い収率でリン酸化糖、又はリン酸化糖組成物が得られ、しかも、操業上の課題であった濾過性が大幅に改善され、高い濃度の分散液としてリン酸化澱粉の酵素処理が可能となり、生産性の向上が見込めるなど、リン酸化糖の製造分野に多大の技術的貢献をなすものである。また、本発明の方法で得られる平均重合度３〜３０のリン酸化糖組成物はリン酸カルシウムの沈澱形成阻害作用、歯の再石灰化促進作用、歯の脱灰抑制作用、免疫増強作用など産業上有用な機能を有していることが知られており、食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、医薬品、化粧品、金属補給剤、金属吸収促進剤、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料又は肥料の成分として用いられる。さらに、本発明の方法で得られる平均重合度３〜３０のリン酸化糖組成物は食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、医薬品、化粧品、金属補給剤、金属吸収促進剤、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料又は肥料などの添加物として利用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００３７】
＜リン酸化澱粉の調製例１＞
コーンスターチ６００ｋｇ〔王子コーンスターチ（株）製、水分１３質量％〕とリン酸ナトリウム溶液（リン酸１ナトリウム・２水塩８８ｋｇとリン酸２ナトリウム１６ｋｇを水に溶解して２５０ｋｇとしたもの）とをタービュライザにて一定の速度で混合し、フラッシュドライヤーにて水分７質量％まで乾燥した。これを流動層に投入し、排気開放条件下で、発生する水分を系外に除去しながら１７０℃まで昇温後２時間焙焼して、結合リン２．７質量%のリン酸化澱粉５００ｋｇを得た。
【００３８】
＜リン酸化澱粉の調製例２＞
前記のコーンスターチ６００ｋｇとリン酸ナトリウム溶液（リン酸１ナトリウム・２水塩８ｋｇとリン酸２ナトリウム１．５ｋｇを水に溶解して２５ｋｇとしたもの）とをリン酸化澱粉の調製例１と同様にして混合、乾燥し（乾燥後水分６質量％）、流動層にて排気開放条件下で、発生する水分を系外に除去しながら１８０℃まで昇温後１時間焙焼して、結合リン０．３３質量%のリン酸化澱粉５５０ｋｇを得た。
【００３９】
＜リン酸化澱粉の調製例３＞
前記のコーンスターチ６００ｋｇとリン酸カリウム溶液（リン酸１カリウム９．９ｋｇとリン酸２カリウム２．３ｋｇを５０℃程度の温水に溶解して５０ｋｇとしたもの）とをリン酸化澱粉の調製例１と同様にして混合、乾燥し（乾燥後水分６質量％）、流動層にて排気開放条件下で、発生する水分を系外に除去しながら１７０℃まで昇温後２時間焙焼して、結合リン０．４５質量%のリン酸化澱粉５５０ｋｇを得た。
【００４０】
＜リン酸化澱粉の調製例４＞
前記のコーンスターチ１２０ｋｇとリン酸ナトリウム溶液（リン酸１ナトリウム・２水塩１２．７ｋｇとリン酸２ナトリウム３．２ｋｇを水に溶解して５０ｋｇとしたもの）とをリン酸化澱粉の調製例１と同様にして混合、乾燥した（乾燥後水分６質量％）。この乾燥品６４ｋｇとコーンスターチ２５０ｋｇとを混合して流動層にて排気開放条件下で、発生する水分を系外に除去しながら１７０℃まで昇温後２時間焙焼して、結合リン０.４８質量%のリン酸化澱粉２５０ｋｇを得た。
【００４１】
＜リン酸化澱粉の調製例５＞
リン酸１ナトリウム・２水塩１２．７ｋｇとリン酸２ナトリウム３．２ｋｇを水７００Ｌに溶解し、そこへコーンスターチ１２０ｋｇを混合してスラリーとした。このスラリーをダブルドラムドライヤー（ドラム幅３ｍ高さ１．２ｍ）にて回転数１ｒｐｍ、表面温度１６０℃の条件で糊化・乾燥した。これを粉砕機で粉砕後、６０メッシュの篩を通した（乾燥品水分４%）。この糊化・乾燥品６３ｋｇとコーンスターチ２５０ｋｇとを混合して流動層にて排気開放条件下で、発生する水分を系外に除去しながら１７０℃まで昇温後２時間焙焼して、結合リン０．４９質量%のリン酸化澱粉２５０ｋｇを得た。
【００４２】
＜測定法＞
無機リンの測定はＦｉｓｋｅ−Ｓｕｂｂａｒｏｗ法（澱粉・関連糖質実験法、学会出版センター発行）で行った。全リンは試料を湿式分解処理して無機リンとしてから測定し、分解処理しない試料中の遊離の無機リンを測定して、次式で結合リンを算出した。測定値は乾燥質量に対する質量％で表示した。
結合リン（質量％）＝全リン（質量％）−無機リン（質量％）
【００４３】
平均重合度はグルコースを標準としてＳｏｍｏｇｙｉ−Ｎｅｌｓｏｎ法で還元糖を、Ｐｈｅｎｏｌ−硫酸法で全糖を測定し（還元糖の定量法、学会出版センター発行）、次式により算出した。
平均重合度＝全糖（質量％）÷還元糖（質量％）
【００４４】
＜比較例＞
前記の調製例１で作製した結合リン２．７質量%のリン酸化澱粉を用いて以下の方法で酵素処理を行った。
７０℃の温水２８３Ｌに塩化カルシウム二水和物１３５ｇを溶解した後、リン酸化澱粉３２ｋｇを攪拌しながら徐々に溶解した。苛性ソーダでｐＨ６．０とした後、耐熱性α−アミラーゼの「ターマミル クラッシック」（商品名：ノボザイムズ社製）を対澱粉０．０５質量％添加し、５分間保持した。粘度が下がり始めたらリン酸化澱粉１８ｋｇを徐々に添加して分散させた。苛性ソーダでｐＨ６．０に再調整後、追加した澱粉に対して前記「ターマミル クラッシック」を０．０５質量%添加して９０℃まで昇温し、そのまま６０分保持した。酵素反応の停止は５質量％の塩酸でｐＨを３．５に調整することで行った。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は８であった。
【００４５】
得られた酵素分解液に粉末活性炭（ＰＭ−ＫＩとＰＭ−ＳＸの等量混合物、三倉化成社製）を対固形分１０質量％添加し、６０℃、２時間攪拌保持した。その後、セラミック濾過機（０．２μｍ、トライテック社製）で残渣と活性炭を除去した。濾過供給液が減少したら純水を添加して透過液のＢｒｉｘが１以下になるまで濾過を行った。濾過に要した時間は１５時間であった。
濾液には無機リンが多く含まれている（無機リン比率２７%）ので、ＮＦ膜（日東電工社製、ＮＴＲ−７４５０)で脱塩・濃縮処理を行い、無機リン比率を１０%まで減少させた。さらに、１０質量%の水酸化ナトリウムでｐＨ６．２（１質量%溶液で測定）に調整した。０．４５μｍのポリスルフォンのメンブレンフィルター（ロキテクノ社製）で濾過後、スプレードライヤー（ニロ社製）で乾燥粉末化して３０．６ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン２．６質量%、平均重合度１１）を得た。 収率は６０%であった。 
【００４６】
＜実施例１＞
７０℃の水７１Ｌに塩化カルシウム二水和物３４ｇを溶解した後、攪拌しながら前記の調製例１のリン酸化澱粉８ｋｇを徐々に添加しながら溶解した。水酸化ナトリウムでｐＨ６．０とした後、前記「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０５質量%添加し、５分間保持した。粘度が下がり始めると同じリン酸化澱粉４．５ｋｇを徐々に追加添加した。水酸化ナトリウムでｐＨ６．０に再調整後、追加した澱粉に対して前記「ターマミル クラッシック」を０．０５質量%添加して１０分保持し、リン酸化澱粉の分散液を得た。次に、調製したリン酸化澱粉分散液をジェットクッカーにて入口温度１１０℃、滞留時間５分の条件で処理した。この操作を４回繰り返して、５０ｋｇのリン酸化澱粉を処理した。ジェットクッカー処理した液をタンクに集め、６０℃まで冷却後、「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０５質量%追加添加し、６０℃、３時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は８であった。
酵素処理液の精製は比較例と同様に行い、セラミック濾過に８時間を要した。その後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化し、３６．２ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン２．７質量%、平均重合度１０)を得た。収率は７１%であった。
【００４７】
＜実施例２＞
実施例１と同様に、調製例１のリン酸化澱粉２５ｋｇをジェットクッカーで処理した後、６０℃まで冷却し、塩酸でｐＨ５．５に調整して、「マルトゲナーゼ」（商品名：ノボザイムズ社製）を対澱粉０．０５質量%、及び前記「ターマミルクラッシック」を対澱粉０．０１質量%添加し、６０℃、３時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は５であった。
酵素処理液の精製は比較例と同様に行い、セラミック濾過に４時間を要した。その後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化し、１７．９ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン２．７質量%、平均重合度１０）を得た。収率は７０%であった。
【００４８】
＜実施例３＞
実施例１と同様にして、調製例２のリン酸化澱粉２５ｋｇをジェットクッカーで処理した後、６０℃まで冷却し、「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０５質量%添加し、６０℃、３時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は４であった。
酵素処理液の精製は比較例と同様に行い、セラミック濾過に３．３時間を要した。その後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化し、１８．９ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン０．３２質量%、平均重合度６）を得た。収率は７４%であった。
【００４９】
＜実施例４＞
実施例１と同様にして、調製例２のリン酸化澱粉２５ｋｇをジェットクッカーで処理した後、６０℃まで冷却し、前記「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０２質量%添加し、７０℃、２時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は６であった。
酵素処理液を比較例と同様にして活性炭処理、濾過した。セラミック濾過に３.５時間を要した。その後、膜処理は行わずにリン酸化糖組成物溶液の濾過液を１０%水酸化ナトリウムでｐＨ６.５に調整し（１質量％溶液で測定）、メンブレンフィルターで除菌濾過後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化して２０．２ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン０．２８質量%、平均重合度５)を得た。収率は７９%であった。
【００５０】
＜実施例５＞
実施例１と同様にして、調製例３のリン酸化澱粉２５ｋｇをジェットクッカーで処理した後、６０℃まで冷却し、前記「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０２質量%添加し、７０℃、２時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は７であった。
酵素処理液を比較例と同様にして活性炭処理、濾過した。セラミック濾過に３．５時間を要した。その後、膜処理は行わずにリン酸化糖組成物溶液の濾過液を１０%水酸化カリウムでｐＨ６．５に調整し（１質量％溶液で測定）、メンブレンフィルターで除菌濾過後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化して１９．９ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン０．３８質量%、平均重合度６）を得た。 収率は７８%であった。
【００５１】
＜実施例６＞
７０℃の水７１Ｌに塩化カルシウム二水和物３４ｇを溶解した後、攪拌しながら前記の調製例４のリン酸化澱粉８ｋｇを徐々に添加しながら溶解した。水酸化ナトリウムでｐＨ６．０とした後、前記「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．１０質量%添加し、５分間保持した。粘度が下がり始めると同じリン酸化澱粉４．５ｋｇを徐々に追加添加した。水酸化ナトリウムでｐＨ６．０に再調整後、追加した澱粉に対して「ターマミル クラッシック」を０．１０質量%添加して１０分保持し、リン酸化澱粉の分散液を得た。次に、調製したリン酸化澱粉分散液をジェットクッカーにて入口温度１１０℃、滞留時間５分の条件で処理した。この操作を計２回行って、２５ｋｇのリン酸化澱粉を処理した。ジェットクッカー処理した液をタンクに集め、８０℃まで冷却後、「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０４質量%追加添加し、８０℃、１時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は６であった。
酵素処理液の精製は比較例と同様に行い、セラミック濾過に３．５時間を要した。その後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化し、１７．６ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン０．３７質量%、平均重合度７）を得た。収率は６９%であった。
【００５２】
＜実施例７＞
実施例６と同様にして、調製例５のリン酸化澱粉２５ｋｇをジェットクッカーで処理した後、８０℃まで冷却し、「ターマミル クラッシック」を対澱粉０．０４質量%添加し、８０℃、１時間反応させた。酵素反応は塩酸でｐＨ３．５に調整し、終了させた。酵素反応終了後のリン酸化糖組成物溶液の平均重合度は６であった。
酵素処理液の精製は比較例と同様に行い、セラミック濾過に３．５時間を要した。その後、比較例と同様にしてスプレードライで粉末化し、１７．４ｋｇのリン酸化糖組成物（水分４質量%、結合リン０.３７質量%、平均重合度７．５）を得た。収率は６８%であった。
【００５３】
実施例６と７で作製した試料でリン酸カルシウム沈澱抑制能を調べた。終濃度でリン酸(ナトリウム)７．５ｍＭ、カルシウム５ｍＭ、試料１.０％になるよう、（ｉ）リン酸ナトリウム溶液（ｐＨ７．４）、（ｉｉ）試料溶液及び蒸留水、(ｉｉｉ)塩化カルシウム溶液の順番で添加し３０℃で１時間反応させた。１時間後、反応液を遠心分離した上清のカルシウム濃度を測定したところ、実施例６の試料では反応液の全カルシウムの６８％を可溶性で維持していた。一方実施例７の試料では反応液の全カルシウムの９６％を可溶性で維持していた。この際、試料を蒸留水で置き換えて３０℃で１時間反応させた対照には可溶性のカルシウムが全カルシウムの３０％しか存在していなかった。つまり、実施例７の場合のようにリン酸塩混合時に澱粉を糊化処理している原料を用いることでより高い機能をもつリン酸化糖組成物を作製できる。
【００５４】
＜実施例８＞
実施例７で作製したリン酸化糖組成物７ｋｇを４０Ｌの純水に溶解後、強酸性カチオン交換樹脂１０Ｌ、弱塩基性アニオン交換樹脂１０Ｌの入ったイオン交換樹脂塔にＳＶ＝２、３０℃の条件で順次通液した。ひきつづき１００Ｌの純水を樹脂塔に通液してアニオン交換樹脂に未吸着の糖を洗浄、除去した。次いで、アニオン交換樹脂塔に１．０Ｍの食塩水２０Ｌ、純水２０ＬをＳＶ＝２、２０℃の条件で順次通液して、吸着しているリン酸化糖を溶出させた。溶出液のＢｒｉｘが０．２を超えたところで回収を開始し、ピークを過ぎて、Ｂｒｉｘが０．２以下に低下するまで回収を続けた。アニオン交換樹脂から溶出、回収したリン酸化糖を活性炭処理したのち、ＮＦ膜で脱塩後、スプレードライヤーにて粉末化した。得られたリン酸化糖の平均重合度は１７であった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
リン酸化澱粉からリン酸化糖組成物を得る製造工程で、最も難しい酵素処理条件を改善し、生産収率の向上、リン酸化澱粉の高濃度処理、濾過性の向上など生産性を高める製造法を提供することにより、高い機能性を有する素材であるリン酸化糖組成物のコストを下げ、食品、飲料、調味料、味質改善剤、口腔衛生剤、洗剤、入浴剤、化粧品、医薬、農薬、金属補給剤、金属吸収促進剤、触媒、製紙、プラスチック、ゴム、糊剤、混和剤、塗料、顔料、飼料、肥料など広い分野での使用をさらに拡大させるものである。