(57)【要約】【課題】イヌリン及び低分子糖類を含む原液からイヌリンを精製するために擬似移動層方式のクロマトグラフィーを用いる場合に、イヌリンの析出や熱分解などの特有の問題を解決して、効率良い精製を行うことができる擬似移動層方式のクロマトグラフィーによるイヌリンの精製方法を提供することにある。【解決手段】イヌリン及び低分子糖類を含む原液を、水を含む溶離液を用いた擬似移動層方式のクロマトグラフィーによって処理し、イヌリンを精製する際に、イヌリンの精製を原液中の成分が析出しない温度で行うとともに、原液及び溶離液の少なくとも一方に塩基を添加してイヌリンの分解を抑制する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イヌリン及び低分子糖類を含む原液を、水を含む溶離液を用いた擬似移動層方式のクロマトグラフィーによって処理し、イヌリンを精製する方法であって、
前記イヌリンの精製を、前記原液中の成分が析出しない温度で行うとともに、
前記原液及び前記溶離液の少なくとも一方に塩基を添加して前記イヌリンの分解を抑制する
ことを特徴とするイヌリンの精製方法。
【請求項２】
前記擬似移動層方式のクロマトグラフィーを行う装置内における前記原液及び前記溶離液の混合溶液中の塩基濃度が３×１０−４〜１０−２Ｎの範囲となるように前記装置内に供給する原液及び／または溶離液に塩基を添加することを特徴とするイヌリンの精製方法。
【請求項３】
前記精製温度が、７０〜８０℃から選択される請求項１または２に記載のイヌリンの精製方法。
【請求項４】
前記原液の固形分濃度が３５〜４５質量％である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のイヌリンの精製方法。
【請求項５】
前記原液が、低分子糖類に糖転移酵素を作用させて得られるイヌリンを含む反応生成物である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のイヌリンの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、擬似移動層方式のクロマトグラフィーによるイヌリンの精製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低分子糖類と混合状態にあるイヌリンを低分子糖類と分離して精製するための方法として、限外ろ過膜や逆浸透膜などの分離膜を用いた方法や、ゲルろ過やイオン交換樹脂を分離用の担体とするクロマトグラフィーを用いた方法が知られている。
【０００３】
引用文献１には、グルコース、フルクトース、短鎖成分及び長鎖イヌリンを含む水性粗イヌリン懸濁液をヒドロラーゼにより処理して短鎖成分を更に単糖及び二糖に分解して得られた混合物から長鎖イヌリンを単糖及び二糖と分離して乾燥することによる長鎖イヌリンの製造方法が開示されている。この引用文献１には、長鎖イヌリンを単糖及び二糖と分離する方法として、限外ろ過や、Ｃａ２＋を負荷した強酸性カチオン交換樹脂の固定層を用いたクロマトグラフィーによる分離方法が記載されている。
【０００４】
なお、イヌリンは、チコリ、キクイモ等に含まれる多糖類であり、スクロースのフラクトース残基に、１〜６０個のフラクトースがβ−２，１結合で直鎖状につながった分子構造を有する。自然界では鎖長分布は広く、鎖長の異なるイヌリンの集合体として分布している。イヌリンは水溶性食物繊維としての機能を有し、整腸作用や血糖上昇抑制効果などの生理機能についての検討が行われている。また、水と混合すると脂肪状のクリームを形成する。従って、イヌリンは、化粧料成分、健康食品の成分、医薬品の成分として利用することができる。また、イヌリンは酵素を用いた合成方法により製造可能であり、特許文献２には、スクロースをイヌリン合成酵素に接触させてイヌリンを製造する方法が開示されている。
【０００５】
イヌリンを、単糖類や二糖類の低分子量糖類と分離して精製する場合に、工業的な規模での精製を行うために処理量を増加させると、限外ろ過膜や逆浸透膜などの分離膜を用いた方法では、処理装置における反応槽（リアクタ）の数を増加させなければならず、それに伴う設備投資や運転経費の増大を考慮するとスケールメリットが少ない場合が多い。
【０００６】
これに対して、クロマトグラフィーを利用する方法では、原液の処理量の増加は、クロマトグラフィー用のカラムのサイズアップで対応できるため、原液の処理量を増加させた場合でもスケールメリットが得やすいという利点がある。
【０００７】
一方、クロマトグラフィーにより分子分画を行うための装置としては、固定層方式や擬似移動層方式等が知られている。
【０００８】
固定層方式による精製では、カラム中に固定した充填材層に供給した処理対象としての原液を溶離液の通液によって展開し、各成分に特有の溶出時間（滞留時間）の差により、目的とする成分と他の成分とが分離される。
【０００９】
擬似移動層方式による精製では、溶離液が通液されているカラム中の充填材層に対する処理対象としての原液の供給位置を順次変えて供給し、目的とする成分と他の成分とが分離される。擬似移動層方式では、固定層方式と比較して、充填材や溶離液使用量を抑えつつ、精製された成分の純度や回収率を上げることもでき、大量の原液の精製処理に適した方法である。特許文献３には、吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結して無端状の溶離液の循環系を形成し、循環系に対する原液の供給位置と循環系からの溶出液の取り出し位置を順次変化させることによる擬似移動層方式クロマトグラフィーによる目的成分の分離方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−５１０８３号公報
【特許文献２】特開２００３−９３０９０号公報
【特許文献３】特公昭４２−１５６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
単糖及び二糖などの低分子糖類とイヌリンとの分離に、擬似移動層方式のクロマトグラフィーを用いることにより、充填材や溶離液使用量を抑えつつ、イヌリン画分での純度やその回収率を上げることができ、原液の大量処理においても効率的なイヌリンの分離精製が期待される。
【００１２】
しかし、水への溶解度が比較的低いイヌリンを多く含む原液では、処理温度によっては、イヌリンが擬似移動層方式のクロマトグラフィーカラム内の溶離液中で析出してしまう場合があることが判明した。
【００１３】
例えば、特許文献２に記載されるような糖分組成のイヌリンを含む原液（固形分組成イヌリン４５％、ショ糖７．６％、グルコース４４．０％、フルクトース２．２％）のＢｘ４０の濃度であると、６５℃の温度ではイヌリンの析出が生じることがわかった。従って、６５℃の温度条件において擬似移動層方式のクロマトグラフィーによる装置を運転すると、差圧上昇や流路閉塞が生じるおそれがある。イヌリンの析出速度は遅いため、運転条件によっては、例えば溶離液の流速を上げてイヌリンの溶出時間を短く、すなわち装置内での滞留時間を短くすることで析出による問題を回避することができる。しかし、精製対象成分の純度の向上や回収率の向上、あるいは原液の大量処理を行う場合、擬似移動層方式では装置内での精製対象成分の滞留時間は比較的長くなり、また、長時間連続運転を行うため、上述したイヌリンの装置内での析出の問題を考慮した運転条件の設定が必要となる。
【００１４】
一方、装置内でのイヌリンの析出を抑えるために装置内温度を高くすると、イヌリンの分解が促進される傾向にある。固定層方式に比べて滞留時間を長く設定することの多い擬似移動層方式では、高温運転によるイヌリンの分解が起きやすくなり、回収率の低下などの問題が起こる場合がある。
【００１５】
本発明の目的は、イヌリン及び低分子糖類を含む原液からイヌリンを精製するために擬似移動層方式のクロマトグラフィーを用いる場合に、イヌリンの析出や分解などの特有の問題を解決して、効率良い精製を行うことができる擬似移動層方式のクロマトグラフィーによるイヌリンの精製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明にかかるイヌリンの精製方法は、
イヌリン及び低分子糖類を含む原液を、水を含む溶離液を用いた擬似移動層方式のクロマトグラフィーによって処理し、イヌリンを精製する方法であって、
前記イヌリンの精製を、前記原液中の成分が析出しない温度で行うとともに、
前記原液及び前記溶離液の少なくとも一方に塩基を添加して前記イヌリンの分解を抑制する
ことを特徴とするイヌリンの精製方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、イヌリン及び低分子糖類を含む原液を擬似移動層方式のクロマトグラフィーによる装置で処理してイヌリンを低分子糖類と分画して精製する際に、原液及び水を含む溶離液の少なくとも一方に塩基を添加し、かつ装置内の処理温度を原液中の成分が析出せず、かつ、イヌリンの分解が生じない温度とすることにより、擬似移動層方式のクロマトグラフィーによるイヌリンの精製における析出や分解などの特有の問題を解決して、効率良い精製を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】擬似移動層方式によるクロマトグラフィーでの成分Ａと成分Ｃの分画処理の一例を模式的に説明するための図である。
【図２】擬似移動層方式によるクロマトグラフィーでの成分Ａと成分Ｃの分画処理の一例を模式的に説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる擬似移動層方式によるクロマトグラフィー装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にかかるイヌリンの精製方法は、低温における水溶性が低い一方で、高温で分解を生じやすいイヌリンと、低分子糖類（単糖類及び二糖類）との分画に好適に用いることができる。
【００２０】
イヌリンは、スクロースのフラクトース残基に、１〜６０個のフラクトースがβ−２，１結合で直鎖状につながった以下の式（１）で表される分子構造を有する。
【００２１】
【化１】
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【００２２】
（ｎ＝１〜６０）
イヌリンは、化粧料成分、健康食品の成分、医薬品の成分として利用することができる。
【００２３】
本発明において処理する原液中のイヌリンは特に限定されないが、上記式（１）のｎが１０以上、好ましくは１０〜２０程度のものを用いることができる。なお、原液に重合度の異なるイヌリンが含まれる場合も、平均重合度が１０〜２０程度のイヌリンを含む原液を用いることができる。
【００２４】
イヌリンを含む原液としては、チコリ、キクイモ、タマネギ、ニラ、ニンニク、ゴボウ、バナナなどのイヌリンを含有する植物からの抽出液や、酵素法を用いた合成方法により得られる反応生成物あるいはその調整物を用いることができる。
【００２５】
酵素を用いたイヌリンの合成方法としては、特許文献２に記載されるイヌリン合成酵素などの糖転移酵素を用いる方法が利用できる。特許文献２に記載されるイヌリン合成酵素を用いた方法では、スクロースを基質としてイヌリン合成酵素を作用させて、スクロースのフラクトース残基にフラクトース残基をβ−２，１結合で直鎖状に結合させることによりイヌリンを合成することができる。
【００２６】
得られる反応生成物は、イヌリンと低分子糖類（スクロース、グルコース及びフラクトース）とを含む。この反応生成物のようにイヌリンと低分子糖類（スクロース、グルコース及びフラクトース）とを含むものを処理対象の原液とする。
【００２７】
処理対象の原液の糖分濃度に対応する固形分濃度は高いほうが望ましい。その理由としては、
（１）原液中に含まれる固形分の処理量で見ると処理効率が高い。したがって、時間当りの固形分処理量が同じなら、より小さなカラムでの処理が可能となる、
（２）出口液の固形分濃度も高くなるため、製品画分の濃縮費用、廃液画分の廃棄費用を節約できる、
等の理由を挙げることができる。
【００２８】
しかし、原液の固形分濃度が高すぎると、装置内での原液成分の析出や、溶離液の粘度上昇などの問題を生じる可能性が高くなる場合がある。このような観点から処理対象の原液の糖分濃度を確認あるいは調整しておくことが好ましい。
【００２９】
イヌリンの場合においては、例えば、固形分組成が、イヌリン４５．１質量％、ショ糖７．６質量％、グルコース４４．０質量％、フルクトース２．２質量％である原液の場合には、固形物濃度（ｗ／ｗ％）が４５以上では、７５℃で析出する可能性があるため、安定な装置運転のためには、処理温度を８０℃以上に高くしなければならない。装置内の温度を必要以上に高くすることは、熱量を加えるためのコストの上昇やイヌリンの分解に対する対応をより確実に行う必要があるので、イヌリンの場合には、原液の固形分濃度は３５以上４５以下範囲、好ましくは３５を超えて、４５未満から選択することが好ましい。
【００３０】
このイヌリン及び低分子糖類を含む原液の固形物濃度は、屈折計（ブリックス計）によって得られるＢｘ（Ｂｒｉｘ：ブリックス）の値によって管理することができる。Ｂｘは、屈折率計で測定される屈折率の値とショ糖水溶液１００ｇ（２０℃）に含まれるショ糖のｇ数に基づいた目盛り（スケール）であり、屈折率を、２０℃のショ糖溶液の重量百分率濃度（Ｗ／Ｗ％）に換算した目盛（スケール）である。
【００３１】
擬似移動層方式のクロマトグラフィーを行うための充填材としては、ゲルろ過機能を少なくとも有し、分子分画を可能とするものであり、イヌリンと低分子糖類との分離に利用できるものであればよい。そのような充填材としてはイオン交換樹脂を挙げることができる。化粧品、医薬品または食品用途としてのイヌリンを処理する場合は、アルカリ金属形またはアルカリ土類金属形の陽イオン交換樹脂が好ましい。
【００３２】
アルカリ金属形またはアルカリ土類金属形の陽イオン交換樹脂としては、アンバーライト（商品名、オルガノ株式会社）  ＣＲ−１３１０Ｎａ、ＣＲ−１３２０Ｎａ、ＣＲ−１３１０Ｃａ、ＣＲ−１３２０Ｃａ；ダイアイオン（商品名、三菱化学株式会社）  ＵＢＫ５１０Ｌ、ＵＢＫ５３０、ＵＢＫ５５０、ＵＢＫ５３５、ＵＢＫ５５５；ならびにＤＯＷＥＸ（商品名、ダウ・ケミカル）  ５０Ｗ×２、５０Ｗ×４、５０Ｗ×８などを挙げることができる。これらの中では、スケールの発生を効果的に防止するという観点からは、アルカリ金属形の陽イオン交換樹脂が好ましい。
【００３３】
擬似移動層方式のクロマトグラフィーによる分画の原理について図１及び図２を用いて説明する。なお、図１及び図２は、各成分の動きを単純化することでクロマトグラフィーによる分画の原理を簡略化して模式的に表したものである。
【００３４】
図１に示す擬似移動層方式のクロマトグラフィー装置は、カラム内に、ゲルろ過機能を有する充填材が充填された流路を設け、流路の上流側から下流側へ等間隔で原液の供給口Ｆ１〜Ｆ４（●）を設けた構成を有する。溶離液はカラム内の流路を⇒方向に流れるように供給される。
【００３５】
まず、図１（１）に示すように、供給口Ｆ１のみを利用してからＡ成分とＣ成分（Ａ成分の分子量＞Ｃ成分の分子量）を含む原液の第一回目の投入分（Ａ１、Ｃ１）をカラム内に供給する。Ａ１、Ｃ１は充填材中の溶離液の流れと、充填材との相互作用に基づいて移動速度（滞留時間）が異なり、所定時間経過後には２つの画分Ａ１とＣ１に分画される。図示した例ではＡ成分の移動速度をＡｖ、Ｃ成分の移動速度をＣｖとすると、Ａｖ＞Ｃｖとなるように処理条件が設定されている。
【００３６】
所定時間（ｔ）経過後、原液の供給口を供給口Ｆ２のみに切り替えて、原液の第二回目の投入分（Ａ２、Ｃ２）をカラム内に供給する。この第二回目の原液供給までの時間ｔを、画分Ａ１が供給口Ｆ２を通過し、かつ画分Ｃ１が供給口Ｆ２よりも上流側となるように、設定する。こうすることによって、原液の供給口は、ｔ時間経過時に供給口Ｆ１とＦ２の距離（Ｌ）をみかけ上移動したことになる。すなわち、原液の供給口のみかけの移動速度Ｆｖ（Ｌ／ｔ）を得ることができる。ここで、Ａ成分の移動速度Ａｖ、Ｃ成分の移動速度Ｃｖ、原液供給口のみかけの移動速度Ｆｖを、Ｃｖ＜Ｆｖ＜Ａｖとの関係となるように設定することによって、図１（２）に示しように、供給口Ｆ２からの原液のカラム内への供給時に、原液の供給口Ｆ２の下流側に第一回目の供給による画分Ａ１が位置し、上流側に第一回目の供給による画分Ｃ１が位置する状態を得ることができる。
【００３７】
更に所定時間（ｔ）経過後、図１（３）に示すように、原液の供給口を供給口Ｆ３のみに切り替えて、原液の第三回目の投入分（Ａ３、Ｃ３）をカラム内に供給する。移動速度に関する上記の関係（Ｃｖ＜Ｆｖ＜Ａｖ）が保持されているので、先に第二回目の原液の供給時と同じように、原液の第三回目の投入によって、原液の供給口Ｆ３の下流側に画分Ａ１及び画分Ａ２が位置し、上流側に画分Ｃ１及び画分Ｃ２が位置することになる。同様に、次の所定時間（ｔ）経過後、図１（４）に示すように、原液の供給口をＦ４のみに切り替えて原液の第四回目の投入分（Ａ４、Ｃ４）をカラム内に供給し、同様の処理を行うことができる。こうして順次分画されたＡ成分（Ａ１〜Ａ４）は、Ｃ成分（Ｃ１〜Ｃ４）と分画され、カラムの下流側の出口Ｒから回収することができる。
【００３８】
以上のとおり、充填材を充填した流路中への原液の供給口を上流側から下流側へ順次所定の間隔で移動させ、原液の供給口のみかけの移動速度と、分画すべき成分の移動速度との関係を制御することにより、原液の供給口に対してみかけ上互いに逆方向に各成分を移動させて効果的な分画を行うことができる。
【００３９】
更に、図２に示す擬似移動層方式のクロマトグラフィー装置によれば、連続運転を行うことが可能となる。図２に示す装置は、図１に示した装置と同様に、カラム内に、ゲルろ過機能を有する充填材が充填された流路を設け、流路の上流側から下流側へ等間隔で原液の供給口Ｆ１〜Ｆ４を設けた構成を有する。溶離液はカラム内の流路を⇒方向に流れるように供給され、カラム出口からカラム入口へ返送されて、循環経路を形成する。
【００４０】
この装置には、カラム内の溶離液の出し入れが可能となる出入り口（●）が４か所設けられており、溶離液の流れの方向において原液の供給口をＦ１〜Ｆ４まで順次切り替えることができ、これにより図１で示した原液の供給とＡ成分とＣ成分の分画を行うことができる。図２の装置では、４つの出入り口を、原液供給口（Ｆ１〜Ｆ４）、画分Ａの抜出口ＲＡ、画分Ｃの抜出口ＲＣ、溶離液の供給（補充）口ＳＥとして順次切り替えて使用できるようになっている。
【００４１】
図２の装置におけるＡ成分（Ａ１〜Ａ４）は、Ｃ成分（Ｃ１〜Ｃ４）は図１の装置と同様に行われるが、図２の装置では、抜出口ＲＡに到達した成分Ａをカラム外に順次抜出し、また抜出口ＲＣに到達した成分Ｃもカラム外に順次抜き出すことができるようになっている。このような構成により、装置の連続運転が可能となる。
【００４２】
本発明における擬似移動層方式のクロマトグラフィーとは、そのもっとも広義の意味のものを指す。その基本的な形式は、たとえば、橋本健治編著「クロマト分離工学  回分から擬似移動層へ」（培風館 2005年）に説明されているが、それを発展させたものも本発明に含まれる。例えば、本発明において利用可能な擬似移動方式によるクロマトグラフィーには、例えば、以下の各特許文献に開示された各方式による方法が含まれる。
・特開平０４−２２７８０４公報：新ＪＯ方式
・特開平０２−４９１５９号公報：Ｉ−ＳＭＢ方式(Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ＳＭＢ)
・特開昭６３−１５８１０５号公報：新ＭＣＩ方式
・特開２００７−６４９４４号公報：Ａ−ＳＭＢ方式(Ａｄｖａｎｃｅｄ  ＳＭＢ)（新ＪＯ方式との組み合わせについても記述されている）
これらは以下のような共通した特徴をもつ。ある１本のカラムの出口液を、その少なくとも一部を同じカラムまたは他のカラムに通液するという特徴をもっており、この特徴は固定層クロマトにはないものである。それにより１本のカラムでは分離が不十分であった画分をさらに分離することで、高純度高回収率を得ることができる。反面、原液成分の少なくとも一部は装置内での滞留時間が長くなるため、過冷却状態にある糖液が析出や粘度上昇する可能性や、高温で長時間保持されることにより分解の可能性が高まる。そのため本発明が効果的である。
【００４３】
また、とくに、「新ＪＯ方式」、「Ａ−ＳＭＢ方式」及び「Ａ−ＳＭＢ方式（新ＪＯ方式との組み合わせ）」では、原液が他のカラムの出口液と混合することなく直接に（すなわち高濃度で）カラムに注入されるという特徴をもっており、析出や粘度上昇が発生する可能性が高く、本発明が特に効果的である。
【００４４】
溶離液としては、目的とするイヌリンの分離を可能とし、装置内に塩基を投入することによる本発明における目的効果を得ることができる、水を含む溶離液（水性溶離液）であれば特に限定されない。溶離液は目的とするイヌリンの分離のための水分含有量を有していればよく、水を主成分として溶離液を調製することができる。溶離液に含まれる水分含有量は、例えば、９０質量％以上とすることができる。溶離液としては、取扱い性や分離したイヌリンの用途を考慮した場合、水が好ましい。また、溶離液には、製品画分の純度に悪影響を及ぼさない範囲内でアルコール類、中性の塩類などを適宜添加しても良い。
【００４５】
本発明においては、イヌリンを含む原液及び溶離液の少なくとも一方に塩基が添加される。また、イヌリンを含む原液及び溶離液の少なくとも原液に塩基を添加しておくことがより好ましい。
【００４６】
塩基の種類は、本発明の目的効果が得られるものであれば特に限定されない。塩基を添加することで、高温条件において流路内を流れる溶離液中のイヌリンの分解を促進すると考えられるＨ＋の量を低減して、イヌリンの分解を抑制し、効率良い分離処理が可能となる。
【００４７】
塩基としては、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、ＮＨ３水、ＮａＨＣＯ３、ＫＨＣＯ３、これらの２種以上の混合物を挙げることができ、イヌリンの用途に応じて適宜選択することができる。食品、化粧品または医薬品の製造用途であれば、ＮａＯＨを塩基として好ましく用いることができる。
【００４８】
塩基は、装置に供給する原液または溶離液中へ添加した塩基が、カラムを含む装置内で混合された際の平均濃度として３×１０−４Ｎ以上となるように添加される。塩基濃度がこの値より少ないと、イヌリンの分解を促進するＨ＋濃度の抑制効果を十分に得ることができない場合がある。一方、塩基濃度が高すぎると逆にＯＨ−の濃度が上昇し、メイラード反応等によりイヌリンが劣化する可能性が生じるので、塩基濃度は１０−２Ｎ以下とすることが好ましい。
【００４９】
添加した塩基は、分離処理後にイヌリンを含む画分中に含まれた状態で装置から回収され、必要に応じて脱塩工程により回収品から除去することができる。
【００５０】
なお、カラムを含む装置内に投入した塩基のカラムを含む装置内での平均濃度は、投入した塩基の量、カラムを含む装置内の溶離液の量、投入した原液および溶離液の量、目的とする成分を含む画分の取出し量などの運転条件に基づいて算出することができる。
【００５１】
装置内での精製温度は、イヌリン等の原液中の成分が溶解した状態が得られる温度以上とすることが好ましい。更に、装置内の溶離液の滞留個所など温度が低下する個所での析出の可能性をなくしておくには、余裕をみてイヌリンが溶解した状態となる温度＋５℃以上にすることがさらに望ましい。
【００５２】
精製温度を必要以上に高くすることは、熱量を加えるためのコストの上昇を生じる要因となる。このような観点からは、精製温度の上限は、原液中の成分が溶解した状態が得られる温度＋１０℃以下の温度から選択することが好ましい。
【００５３】
一方、装置内の溶離液の滞留個所など温度が低下する個所での原液成分の析出やカラム内を流れる液体の粘度上昇の可能性をなくしておくには、ある程度の温度を上げて精製処理を行うことが好ましい。このような観点から、精製温度は６０℃以上とすることが好ましく、７０℃以上とすることがより好ましい。また、熱量を加えるためのコストの上昇を抑える上では、８０℃以下の温度から精製温度を選択することが好ましい。
【００５４】
なお、この原液中の成分が溶解した状態を得るための温度は、原液の状態で測定した際に、「原液に含まれる成分が溶解している状態が得られる温度」として設定される。
【００５５】
以下、本発明の分離処理に用いる擬似移動層方式のクロマトグラフィーによるイヌリンの処理装置及びそれを用いたイヌリンの分離方法の実施態様について説明する。
【００５６】
（実施形態）
図３は、本発明の実施形態に係る擬似移動層方式を用いたクロマトグラフィーによる分離方法（以下クロマト分離方法という）を実施するに適した装置（クロマト分離装置）の構成を示す図である。クロマト分離装置１は、４つの単位充填塔４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４充填塔）を備えており、各充填塔４内には、ゲルろ過の機能を有する充填材が充填されている。各充填塔４は、配管６により、各充填塔４の出口から隣接する充填塔４の入口へと連結されて、全体として直列に連結されており、最後部の単位充填塔４（たとえば、図３におけるＮｏ．４充填塔４）の出口から最前部の単位充填塔４（たとえば、図３におけるＮｏ．１充填塔４）の入口へと配管６で連結されることにより、全単位充填塔４が無端状に連結されている。したがって、この全単位充填塔４が無端に連結された充填層は、流体が矢印方向に循環可能な系７として形成されている。
【００５７】
循環系７内の各隣接充填塔４間には、各充填塔間を遮断することが可能な遮断弁Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が設けられている。各遮断弁Ｒ１〜Ｒ４と、その上流側に位置する各充填塔４の出口との間には、充填層内を移動する速度が大きい画分の抜き出しを目的としたＡ画分抜き出し弁Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が設けられている。各Ａ画分抜き出しライン８は、合流されて一つのＡ画分合流管９にまとめられている。また、同様に、充填層内を移動する速度が小さい画分の抜き出しを目的としたＣ画分抜き出し弁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が設けられている。各Ｃ画分抜き出しライン１０は、合流されて一つのＣ画分合流管１１にまとめられている。このほかに循環工程において全量抜き出しを行うことを目的とした２方弁Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が設けられている。各循環抜出しライン１２は、合流されて循環抜出し合流管１３にまとめられ、溶離液供給ポンプＰＤの上流側で溶離液供給ライン２０に合流されている。
【００５８】
循環系７には、原液タンク２に収容された原液３と、溶離液タンク１５に収容された溶離液１６が供給可能となっている。原液３は、本実施態様では、供給流量の制御が可能な原液供給ポンプＰＦにより、原液供給ライン１７を介して供給される。原液供給ライン１７は、各原液分岐供給ライン１８に分岐され、原液は各原液分岐供給ライン１８を介して各単位充填塔４の入口側に供給可能となっている。各原液分岐供給ライン１８には、開閉可能な原液供給弁Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が設けられており、開弁された原液供給弁のラインを介して対応する単位充填塔に原液が供給される。なお、原液供給ポンプＰＦの安定運転のために原液が供給されない工程でも原液供給ポンプＰＦを作動させておきたい場合は、原液供給弁の手前に弁Ｆ０および原液循環ライン１９を設けて原液タンク２に戻すようにしてもよい。
【００５９】
循環流体は、本実施態様では全量抜き出し弁Ｚ１〜Ｚ４のいずれかにおいて全量引き抜かれ、循環抜出し合流管１３を通して溶離液タンク１５と溶離液供給ポンプＰＤの間の溶離液供給ポンプＰＤの上流部に合流し、供給流量の制御が可能な溶離液供給ポンプＰＤにより、溶離液供給ライン２０を介して再び循環系７に供給されるようになっている。溶離液供給ライン２０は、各溶離液分岐供給ライン２１に分岐され、溶離液は各溶離液分岐供給ライン２１を介して各単位充填塔４の入口側に供給可能となっている。各溶離液分岐供給ライン２１には、開閉可能な溶離液供給弁Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が設けられており、開弁された溶離液供給弁のラインを介して対応する単位充填塔４に溶離液が供給される。なお、溶離液供給ポンプＰＤの安定運転のために溶離液が供給される工程と循環工程以外の工程でも溶離液供給ポンプＰＤを作動させておきたい場合は、溶離液供給弁の手前に溶離液循環ラインを設けて溶離液タンク１５に戻すようにしてもよい。
【００６０】
このように構成されたクロマト分離装置１において分離処理は次のように行われる。すなわち、クロマト分離装置１では、原液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程、溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す工程、溶離液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程、および一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を循環させる工程の４つの工程の運転が可能となっており、これらの工程を組み合わせることで分離を行うことができる。
【００６１】
原液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｆ−Ａ工程）では、いずれかの原液供給弁を開き、原液を対応する単位充填塔４の入口側から循環系７内に供給し、Ａ画分の抜き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａ（Ａ１〜Ａ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流側にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、Ａ画分抜き出しライン８を通してＡ画分の全量を抜き出す。
【００６２】
溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｄ−Ｃ工程）では、いずれかの溶離液供給弁を開き、溶離液を対応する単位充填塔４の入口側から循環系７内に供給し、Ｃ画分の抜き出し位置に相当するＣ画分抜き出し弁Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流側にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、Ｃ画分抜き出しライン１０を通してＣ画分の全量を抜き出す。
【００６３】
溶離液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程（Ｄ−Ａ工程）では、いずれかの溶離液供給弁を開き、溶離液を対応する単位充填塔４  の入口側から循環系７内に供給し、Ａ画分の抜き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａ（Ａ１〜Ａ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流側にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、Ａ画分抜き出しライン８を通じてＡ画分の全量を抜き出す。
【００６４】
一切の供給、抜き出しを行わずに循環系内の液を移動させる工程（循環工程：Ｒ工程）では、いずれかの循環流体抜き出し弁Ｚ（Ｚ１〜Ｚ４のいずれか）を開き、そのすぐ下流にある遮断弁Ｒ（Ｒ１〜Ｒ４のいずれか）を閉め、循環抜出しライン１２より全量を循環系７外に抜き出し、溶離液供給ポンプＰＤと介し、溶離液の供給位置に相当する溶離液供給バルブＤ（Ｄ１〜Ｄ４のいずれか）より供給する。
【００６５】
次に、各バルブ開閉サイクルについて説明する。この運転の一例を表１に示す。表１においては、Ｆ、Ｄ弁の開閉制御状態を示し、表中の数字は各弁の番号を示し（たとえば、Ｆの項で１はＦ１の弁を示している）、その番号が記入されている弁が開弁されることを表している。空欄の場合には、閉弁の状態を示している。また、Ａ、Ｃ弁および循環流体抜き出し弁Ｚの項では、全量抜き出しを行う弁の番号を示している。空欄の場合にはその弁での抜き出しは行わない。Ｒ弁については、その番号が記入されている弁が閉弁されることを表している。空欄の場合には、開弁の状態を示している。さらに、原液供給ポンプＰＦと溶離液供給ポンプＰＤの項では、丸印は運転状態を示しており、空欄の場合には、停止状態を示している。この表１において、工程Ｎｏ．１−１〜１−５から工程Ｎｏ．４−１〜Ｎｏ．４−５までが、本クロマト装置１における分離処理の１サイクルを示している。
【００６６】
【表１】
2013215138.tif 000003
【００６７】
（工程１−１について）
表１に示した工程Ｎｏ．１−１〜１−５についてみるに、工程１−１では、溶離液供給弁Ｄ３を開き溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜き出し弁Ａ１を開き、そこからＡ画分の全量を抜き出す。したがって、この工程１−１は本発明で言う溶離液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出すＤ−Ａ工程に相当している。このとき、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００６８】
（工程１−２について）
工程１−２では、原液供給弁Ｆ１を開き原液を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜き出し弁Ａ１を開き、そこからＡ画分の全量を抜き出す。したがって、この工程１−２は本発明で言う原液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出すＦ−Ａ工程に相当している。
【００６９】
（工程１−３について）
工程１−３では、循環流体抜き出し弁Ｚ２を開き、そこから循環流体を循環系７から全量抜き出す。抜き出された循環流体を循環ポンプとしての溶離液供給ポンプＰＤによって溶離液供給弁Ｄ３から再度、循環系７内に供給する。したがって、この工程１−３は本発明で言う一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移動させる工程（第２工程：循環工程Ｒ）に相当している。このとき、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００７０】
（工程１−４について）
工程１−４では、溶離液供給弁Ｄ３を開き溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｃ画分抜き出し弁Ｃ３を開き、そこからＣ画分の全量を抜き出す。したがって、この工程１−４は本発明で言う溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出すＤ−Ｃ工程に相当している。このとき、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００７１】
（工程１−５について）
工程１−５では、循環流体抜き出し弁Ｚ２を開き、そこから循環流体を循環系７から全量抜き出す。抜き出された循環流体を循環ポンプとしての溶離液供給ポンプＰＤによって溶離液供給弁Ｄ３から再度、循環系７内に供給する。したがって、この工程１−５は本発明で言う一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移動させる工程（第２工程：循環工程Ｒ）に相当している。このとき、原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
【００７２】
以上の一連の工程１−１〜１−５では、原液、溶離液の供給位置、Ａ画分、Ｃ画分の抜き出し位置、および循環工程における循環流体抜き出し弁の位置は、ある特定の位置関係に保って実行され、これら一連の工程１−１〜１−５が終了すると、その特定の位置関係を維持しつつ、各制御対象弁の位置を下流側に一つ移行し、次の一連の工程２−１〜２−５を実行する。この移行を順次行うことにより、周知の擬似移動層式クロマト分離装置の運転操作と同等の機能を達成できる。
【００７３】
一連の工程１−１〜１−５に続く工程２−１〜２−５、工程３−１〜３−５、工程４−１〜４−５では、上記の如く各弁の位置を一つずつ移行した状態にて、上記工程１−１〜１−５と同様の運転を実行する。工程１−１〜４−５までが実行されると、分離処理の１サイクルが終了する。
【００７４】
なお、上記分離操作においては、原液供給ポンプＰＦおよび溶離液供給ポンプＰＤは、定流量吐出設定としてもよいし、流量制御を行ってもよい。
【実施例】
【００７５】
以下に本発明に関する比較例、実施例及び参考例を挙げる。なお、「％」は質量基準である。
【００７６】
（実施例１）
先に説明した図３を用いて説明した実施形態にかかるクロマト分離装置を用いた擬似移動層クロマトを以下の条件で行った。
【００７７】
カラム  内径２．２ｃｍ、長さ１５０ｃｍ×４本
充填材  アンバーライトＣＲ−１３１０Ｎａ
溶離液  ＮａＯＨ  水溶液１０−４  Ｎ
原液    イヌリン・低分子糖類混合液（Ｂｘ４０）
温度    ７５℃
分析    ＨＰＬＣ（カラム：信和化工  ＵＬＴＲＯＮ  ＰＳ−８０Ｎ  ８×３００ｍｍ、溶媒：水、流速：０．５ｍＬ／ｍｉｎ、温度：５０℃、検出器：示差屈折計）
なお、この条件下でのカラム内における原液と溶離液の混合液の平均塩基濃度は、７×１０−５Ｎであった。
（結果）
原液中の糖分組成、クロマト装置から得られた各画分の糖分組成及び回収率を表２に示す。装置には閉塞や過度の差圧上昇が発生せず長期安定運転することができた。
【００７８】
【表２】
2013215138.tif 000004
【００７９】
イヌリンの回収率は、製品画分で９４．１％、廃液画分で０．８％、合計９４．９％であった。
【００８０】
（実施例２）
溶離液を蒸留水とし、原液にＮａＯＨを１０−３Ｎ相当加える以外は比較例１と同様にして、擬似移動層クロマトを行った。なお、この条件下でのカラム内における原液と溶離液の混合液の平均塩基濃度は、３×１０−４Ｎであった。
【００８１】
（結果）
原液中の糖分組成、クロマト装置から得られた各画分の糖分組成及び回収率を表３に示す。装置には閉塞や過度の差圧上昇が発生せず長期安定運転することができた。
【００８２】
【表３】
2013215138.tif 000005
【００８３】
イヌリンの回収率は、製品画分で９８．５％、廃液画分で０．８％、合計９９．３％であった。実施例１の合計回収量９４．９％と比較すると、塩基の添加の効果、特に原液に一定濃度以上の塩基を添加したことによる効果でイヌリンの分解を大幅に抑制できていることが分かる。
【００８４】
（実施例３）
溶離液としてＮａＯＨ水溶液（濃度１０−３Ｎ）を用いるとともに、原液にもＮａＯＨを１０−３Ｎ相当加える以外は比較例１と同様にして、擬似移動層クロマトを行った。
【００８５】
（結果）
原液中の糖分組成、クロマト装置から得られた各画分の糖分組成の変化及び回収率を表４に示す。装置には閉塞や過度の差圧上昇が発生せず長期安定運転することができた。
【００８６】
【表４】
2013215138.tif 000006
【００８７】
イヌリンの回収率は、製品画分で９８．７％、廃液画分で０．８％、合計９９．５％であった。比較例１の合計回収量９４．９％と比較すると、塩基の添加の効果、特に原液および溶離液に一定濃度以上の塩基を添加したことによる効果でイヌリンの分解を大幅に抑制できていることが分かる。
【００８８】
（参考例１）（原液中成分の溶解性の検討）
上述の組成で各Ｂｘの液を調製し、約１０ｍＬをスクリュー管にとり、分解防止のため１０−３Ｎ相当のＮａＯＨを加え、恒温槽に浸して一晩放置する。透明になったかどうかを見て、溶解したかどうか判断する。得られた結果を表５に示す。
【００８９】
【表５】
2013215138.tif 000007
【００９０】
表５に示すとおり、Ｂｘが３５を超えた場合は５０℃においても原液中の成分の析出の可能性を考慮する必要がある。
【００９１】
（参考例２）（イヌリン原液中でのイヌリンの分解の検討）
Ｂｘ４０の原液約１０ｍＬをスクリュー管にとり、ＮａＯＨを添加せずまたは添加して、恒温槽に浸して一晩放置する。放置処理の前後でＨＰＬＣで分析し、イヌリンの減少率を求める。得られた結果を表６に示す。
【００９２】
【表６】
2013215138.tif 000008
【符号の説明】
【００９３】
１    クロマト分離装置
２    原液タンク
３    原液
４    単位充填層
５    吸着剤
６    配管
７    循環系
８    Ａ画分抜出しライン
９    Ａ画分合流管
１０  Ｃ画分抜出しライン
１１  Ｃ画分合流管
１２  循環抜出しライン（溶離液供給ポンプを循環ポンプとして用いる場合）
１３  循環抜出し合流管（溶離液供給ポンプを循環ポンプとして用いる場合）
１４  逆止弁
１５  溶離液タンク
１６  溶離液
１７  原液供給ライン
１８  原液分岐供給ライン
１９  原液戻りライン
２０  溶離液供給ライン
２１  溶離液分岐供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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