(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
菌体を除去した後のエリスリトール含有醗酵液を酸加水分解した後に、晶析によりエリスリトール結晶を回収するエリスリトールの精製方法。
【請求項２】
菌体を除去した後のエリスリトール含有醗酵液から晶析によりエリスリトール結晶を回収し、得られたエリスリトール結晶を水に溶解して酸加水分解するエリスリトールの精製方法。
【請求項３】
酸加水分解が、硫酸、塩酸及びリン酸の中から選択される何れか一つの酸を、酸加水分解液中の酸濃度が０．１重量％〜１．０重量％となるように添加して、温度１００〜１４５℃で実施されることを特徴とする請求項１または２に記載のエリスリトールの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、エリスリトールの精製方法に関する。
【０００３】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エリスリトールは、地衣類、キノコ類、果実類（梨、ブドウ、スイカ、メロン等）に含まれる四炭糖の糖アルコールである。
【０００５】
エリスリトールは、体内ではほとんどエネルギーにならず、砂糖の約７５％の甘味度の甘味料であり、非う蝕性であること、大きな冷涼感があること、吸湿性が低いこと、矯味・矯臭効果が高いこと、緩下作用が小さいこと等、多くのすぐれた特性を有することから、飲料やキャンデー等の数多くの食品に利用されているばかりでなく、化粧品、医薬品にも利用されている。
【０００６】
エリスリトールは、通常、グルコースを酵母により醗酵させることで産出される。その具体的な製造方法としては、モニリエラ・トメントサ・バール・ポリニス（Moniliella Tomentosa Var. Pollinis）、カンジダ・ポリモルファ（Candida Polymorpha）、トリゴノプシス・バリアビリス（Trigonopsis Variabilis）、オーレオバシディウム（Aureobasidium）等のエリスリトール生産菌を用いた方法がアプライド・マイクロバイオロジー（Applied Microbiology）第１２巻３号第２４０−２４６頁（１９６４年）、特公昭３７−３５４６号公報、特公平４−１１１８９号公報、特公平６−３０５９３号公報等、多くの文献や特許公報に紹介されている。
【０００７】
これらのエリスリトール生産菌を用いてグルコースを醗酵して得られたエリスリトール含有醗酵液は、通常、そこから菌体を遠心分離等で除去した後、活性炭を用いて着色物質等を除去し、イオン交換樹脂による精製処理を行い、濃縮して結晶化することによりエリスリトールの結晶が製造される。
【０００８】
しかし、一般に醗酵による生産方法では、エリスリトールの他にグリセロールやリビトール等が生産されるばかりでなく、エリスリトール生産菌体の他に酵母エキス、尿素等の窒素源、硫酸マグネシウム、リン酸２ナトリウム等の無機塩等が添加される為に、その醗酵液の精製負荷が極めて大きく、精製に多量のイオン交換樹脂を必要とし、使用したイオン交換樹脂の再生で発生する廃水処理量も膨大なものとなる。
【０００９】
更に、通常の活性炭処理やイオン交換樹脂精製処理を行っただけの濃縮液には濁りが生じ、その濃縮液から分離したエリスリトールの結晶を再び水に溶解させるとまたこの濁りが生じる。この濁りは醗酵工程で生成するグルコースを主成分とする多糖類であることは既に知られており、活性炭処理や、イオン交換樹脂を充填した塔を通液するだけでは除去されず、更に、この多糖類は結晶化工程で析出するエリスリトールの結晶を微細化するため、結晶と結晶母液の分離を困難にする。
【００１０】
この多糖類を除去する方法としては、エリスリトール生産菌を培養して得られたエリスリトール含有の培養液を分画分子量が１，０００〜１００，０００の限外濾過膜により濾過し、エリスリトールを回収する方法（特公平７−３４７５０号）、該培養液をアルカリ金属若しくはアンモニウム型の強酸性カチオン交換樹脂を充填した分離塔に通してエリスリトールを主成分とする画分を分取することでエリスリトールを回収する方法（特公平７−３４７４８号および特開平１−３２０９８７号）が報告されている。
【００１１】
しかし、限外濾過膜はその装置が高価であるばかりか定期的に膜表面の洗浄を行う必要がありその管理が繁雑であること、また、強酸性カチオン交換樹脂を充填した分離塔による分画方法では処理液の濃度が希薄となり引き続く工程の濃縮費用が高価となること、及びエリスリトールの回収率も低下する等の課題が残されていた。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決し、エリスリトール含有醗酵液を経済的且つ容易に精製する方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、醗酵液に含まれる多糖が容易に酸で加水分解されること及び醗酵液に含まれるポリオールの中でエリスリトールが比較的結晶として析出しやすいことに着目し、菌体を除去した後の醗酵液を酸加水分解及び結晶化することで、醗酵液に含まれる多糖を含めた不純物を容易に除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
即ち、本発明の課題を解決するための手段は、下記の通りである。
【００１６】
第一に、菌体を除去した後のエリスリトール含有醗酵液を酸加水分解した後に、晶析によりエリスリトール結晶を回収するエリスリトールの精製方法。
第二に、菌体を除去した後のエリスリトール含有醗酵液から晶析によりエリスリトール結晶を回収し、得られたエリスリトール結晶を水に溶解して酸加水分解するエリスリトールの精製方法。
第三に、酸加水分解が、硫酸、塩酸及びリン酸の中から選択される何れか一つの酸を、酸加水分解液中の酸濃度が０．１重量％〜１．０重量％となるように添加して、温度１００〜１４５℃で実施されることを特徴とする第一または第二に記載のエリスリトールの精製方法。
【００１７】
本発明の精製には、モニリエラ・トメントサ・バール・ポリニス、カンジダ・ポリモルファ、トリゴノプシス・バリアビリス、オーレオバシディウム等の通常使用されるエリスリトール生産菌体を用いてグルコースを醗酵した後、その菌体を遠心分離等の方法により分離したエリスリトール含有醗酵液が使用される。
【００１８】
本発明において、エリスリトール生産菌を除去したエリスリトール含有醗酵液はそのまま又は濃縮した後に酸加水分解されるが、エリスリトール含有醗酵液を濃縮後に酸加水分解することが、引き続く工程の取扱量を少なくすることができ、更に、酸加水分解に必要な酸の添加量も少なくすることができるため好ましい。
【００１９】
本発明の酸加水分解には、強塩基酸であればいずれの酸を使用してもよいが、中でも硫酸、塩酸及びリン酸の中から選択される何れか一つの酸を使用することが取扱いが容易で且つ費用も安く好ましい。
【００２０】
本発明の酸加水分解における酸濃度は、酸加水分解液中の酸濃度が０．１重量％〜１．０重量％の範囲で添加される。
【００２１】
酸加水分解液中の酸濃度が０．１重量％より低い場合は、醗酵液に含まれる多糖類の酸加水分解が十分に行われず、得られるエリスリトール結晶を水に溶解した時の白濁を防ぐことはできない。
【００２２】
また、酸加水分解液中の酸濃度が１．０重量％より高い場合は、醗酵液中の塩濃度が高い為に引き続く精製工程での精製負荷が大きくなり、更にはエリスリトールの回収率も低下するので好ましくない。
【００２３】
また、本発明の酸加水分解は、通常、温度１００〜１４５℃の範囲で実施される。
【００２４】
温度が１００℃より低い場合は、酸加水分解が十分に進まず、また、温度が１４５℃より高い場合は、生成したエリスリトールが分解する恐れがある為、好ましくない。
【００２５】
本発明の酸加水分解の処理時間は、採用される酸の種類、濃度及び温度により異なるが、通常１０分〜１時間処理することで、本発明の目的が達成できる。
酸加水分解したエリスリトール含有醗酵液は、必要により水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の塩基を用いて中和される。
【００２６】
酸加水分解したエリスリトール含有醗酵液は、濃度５０重量％〜８０重量％まで濃縮し、必要により少量のシードを添加することで容易にエリスリトールの結晶が析出する。
【００２７】
析出したエリスリトール結晶は、遠心分離器等により回収した後、水に再溶解して通常実施される活性炭やイオン交換樹脂を用いた精製処理を行い、再び濃縮結晶化することで十分に純度の高いエリスリトール結晶とすることができる。
【００２８】
更に、本発明において酸加水分解は、エリスリトール生産菌を除去したエリスリトール含有醗酵液を濃縮し、晶析することで得られるエリスリトール結晶に対して実施することもできる。
【００２９】
本発明を実施することにより、エリスリトール含有醗酵液の精製工程において通常必要とされるイオン交換設備や廃水処理設備能力を大幅に縮小することができ、エリスリトールの製造コストも低下する。
【００３０】
【実施例】
【００３１】
以下に実施例をあげて更に具体的に本発明の方法を説明するが、本発明の技術的範囲は以下の例に制限されるものではない。
また、以下の実施例において、ｇ／Ｌは１リットル当たりのグラム数を表わし、％は特に断らない限り重量％を表わすものとする。
更に、エリスリトールの純度は高速液体クロマトグラフィーを用いて分析した。
【００３２】
【実施例１】
【００３３】
［醗酵液の調製］
無水結晶ブドウ糖１１２ｇ／Ｌ及びコーンステープリーカー１１．２ｇ／Ｌを含む培地にモニリエラ・トメントサ・バール・ポリニス（ＣＢＳ  ４６１．６７）を接種し、３０℃で４日間振とう培養することで前培養液を得た。
次に３０リットルのジャーファーメンターに無水結晶ブドウ糖３ｋｇ、コーンステープリカー２２５ｇ、前培養液８００ミリリットル及び水を加えて全量を１５リットルとし、空気量１５リットル／分、撹拌速度５００ｒｐｍ、温度３０℃にて１２日間培養した。
次に、遠心分離によりこの培養液から菌体を分離し、得られた分離液に５ｇの活性炭を加え、５０℃で１時間加熱した後、濾過により活性炭を除去した。
得られたエリスリトール含有醗酵液は、エリスリトール７３．０ｇ／Ｌ、グリセリン５．０ｇ／Ｌ及びその他の物質（有機酸塩を含む）７．１ｇ／Ｌを含有していた。
【００３４】
［加水分解］
得られたエリスリトール含有醗酵液１０リットルに硫酸５０ｇを加え、１３０℃で３０分加熱後冷却し、２０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ６に中和した。
【００３５】
［結晶化］
上記中和液を濃度６６％に濃縮した後、容量２リットルの結晶缶に入れて温度６０℃から８時間かけて４０℃まで冷却し、途中、５７℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加することで、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（１晶）３７８ｇと１晶母液を得た。
得られたエリスリトール結晶（１晶）は水分が２．３％、エリスリトール純度が９８．８％であった。また、１晶母液のエリスリトール純度は６５．６％であった。
更に、１晶母液は濃度７０％まで濃縮し、６０℃から１２時間かけて３０℃まで冷却し、途中、５５℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加することで、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（２晶）１８８．１ｇと２晶母液を得た。
エリスリトール結晶（２晶）の水分は３．２％、エリスリトール純度は９７．２％であった。また、２晶母液のエリスリトール純度は４９．４％であった。
【００３６】
［精製、結晶化］
得られたエリスリトール結晶の１晶及び２晶を水に溶解し、濃度を３０％とし、活性炭（武田薬品工業(株)製「白さぎ」）３ｇを加え、５０℃で１時間撹拌後、濾過により活性炭を分離した。
濾液は、引き続きカチオン交換樹脂ＩＲＢ−１２０（オルガノ(株)製）１００ミリリットル及びアニオン交換樹脂ＩＲＡ−４１０（オルガノ(株)製）１００ミリリットルに通液し、濃度６５％まで濃縮し、１リットルの撹拌機付き結晶化装置に移し、７０℃から１６時間かけて４０℃まで冷却し、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。この間、６０℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加した。
スラリーは遠心分離器でエリスリトール結晶と母液に分離し、エリスリトール結晶は少量の水で水洗した後、減圧下、６０℃で乾燥することでエリスリトール結晶３２５ｇを得た。
このエリスリトール結晶の純度は９９．９％であり、その一部を水に溶解し、濃度３０％の水溶液を調整したところ、このものは無色透明で白濁は見られなかった。
【００３７】
【実施例２】
【００３８】
実施例１と同様の方法で菌体を除去したエリスリトール含有醗酵液を調製した。
【００３９】
［結晶化］
得られたエリスリトール含有醗酵液１０リットルを濃度６３％に濃縮した後、容量２リットルの結晶缶に移し、６０℃より８時間かけて３５℃まで冷却し、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。この間、５７℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加した。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（１晶）４３０ｇと１晶母液を得た。
得られたエリスリトール結晶（１晶）は水分が２．３％、エリスリトール純度が９９．０％であった。また、１晶母液のエリスリトール純度は７３．０％であった。
更に、１晶母液は濃度６８％まで濃縮し、６０℃から１６時間かけて２０℃まで冷却し、途中、５５℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加することで、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（２晶）１８１ｇと２晶母液を得た。
得られたエリスリトール結晶（２晶）は水分が３．２％、エリスリトール純度が９８．０％であった。また、２晶母液のエリスリトール純度は５５．６％であった。
引き続き、２晶母液は濃度７３％まで濃縮し、６０℃から４８時間かけて１０℃まで冷却し、途中、５５℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加することで、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（３晶）８４ｇと３晶母液を得た。
得られたエリスリトール結晶（３晶）は水分が３．８％、エリスリトール純度が９１．０％であった。また、３晶母液のエリスリトール純度は３８．７％であった。
エリスリトール結晶の１晶、２晶及び３晶を水に溶解し濃度４０％とした。この時のエリスリトール純度は９７．８％であった。
【００４０】
［加水分解］
該エリスリトールの４０％水溶液に、硫酸３．３ｇを加え、１４０℃で２０分加熱した後、２０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ６に中和した。
次に、５ｇの活性炭を加え、５０℃で１時間加熱した後、濾過により活性炭を除去した。
更に、１００ミリリットルのカチオン交換樹脂ＩＲＢ−１２０及び２００ミリリットルのアニオン交換樹脂ＩＲＡ−４１０に通液し、濃度６５％まで濃縮し、実施例１と同様の方法でエリスリトールを結晶化することで、エリスリトール結晶３９９ｇを得た。
得られたエリスリトール結晶の一部を水に溶解したが、無色透明で白濁は見られなかった。
【００４１】
【実施例３】
【００４２】
実施例１と同様の方法で菌体を除去したエリスリトール含有醗酵液を調製した。
【００４３】
［加水分解］
得られたエリスリトール含有醗酵液１０リットルを濃度４０％に濃縮し、３５％塩酸３０ｇを加え、１３０℃で３０分加熱後冷却し、２０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ６に中和した。
【００４４】
［結晶化］
次に、その加水分解液を濃度６７％に濃縮し、容量２リットルの結晶缶に入れて温度６０℃から８時間かけて３０℃まで冷却し、途中で５７℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加することで、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（１晶）４１６ｇと１晶母液を得た。
得られたエリスリトール結晶（１晶）は水分が２．４％、エリスリトール純度が９８．９％であった。また、１晶母液のエリスリトール純度は７１．１％であった。
更に、１晶母液は濃度７１％まで濃縮し、６０℃から１２時間かけて３０℃まで冷却し、途中、５５℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加するこで、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。
該スラリーは遠心分離器を用いて結晶を分離し、その結晶を少量の水で洗浄し、エリスリトール結晶（２晶）１８０ｇと２晶母液を得た。
エリスリトール結晶（２晶）の水分は３．４％、エリスリトール純度は９７．５％であった。また、２晶母液のエリスリトール純度は５５．０％であった。
【００４５】
［精製、結晶化］
得られたエリスリトール結晶の１晶及び２晶を水に溶解し、濃度を３０％とし、実施例１と同様に、活性炭３ｇを加え、５０℃で１時間撹拌後、濾過により活性炭を分離した。
濾過した液は、引き続き１００ミリリットルのカチオン交換樹脂ＩＲＢ−１２０及び１００ミリリットルのアニオン交換樹脂ＩＲＡ−４１０に通液し、濃度６３％まで濃縮し、１リットルの撹拌機付き結晶化装置に移し、６５℃から１２時間かけて４０℃まで冷却し、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。この間、６０℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加した。
スラリーは遠心分離器でエリスリトール結晶と母液に分離し、エリスリトール結晶は少量の水で水洗した後、減圧下、６０℃で乾燥することでエリスリトール結晶３４２ｇを得た。
このエリスリトール結晶の純度は９９．９％であり、その一部を水に溶解し、濃度３０％の水溶液を調整したところ、このものは無色透明で白濁は見られなかった。
【００４６】
【実施例４】
【００４７】
実施例１と同様の方法で菌体を除去したエリスリトール含有醗酵液を調製した。
【００４８】
［結晶化］
実施例２と同様の方法で結晶化を行うことで、エリスリトール結晶の１晶及び２晶を得た後、水に溶解して濃度４０％の水溶液とした。
【００４９】
［加水分解］
酸としてリン酸７．４ｇを使用し、温度１２０℃で６０分加熱した後、３ｇの活性炭を加え、５０℃で１時間加熱した後、濾過により活性炭を除去した。
更に、２００ミリリットルのカチオン交換樹脂ＩＲＢ−１２０及び２００ミリリットルアニオン交換樹脂ＩＲＡ−４１０を混合した塔に通液後、濃度６５％まで濃縮し、実施例１と同様の方法でエリスリトールを結晶化することで、純度９９．９％のエリスリトール結晶３４７ｇを得た。
得られたエリスリトール結晶の一部を水に溶解し濃度３０％の水溶液を調整したが、無色透明で白濁は見られなかった。
【００５０】
【比較例１】
【００５１】
実施例１と同様の方法で菌体を除去したエリスリトール含有醗酵液を調製した。
得られたエリスリトール含有醗酵液１０リットルに活性炭７ｇを加え、５０℃で１時間加熱した後、濾過により活性炭を除去した。
更に、５００ミリリットルのカチオン交換樹脂ＩＲＢ−１２０及び１リットルのアニオン交換樹脂ＩＲＡ−４１０に通液後、濃度６５％まで濃縮し、６５℃から１８時間かけて３５℃まで冷却し、エリスリトール結晶を含むスラリーを得た。この間、６０℃でエリスリトール結晶１ｇをシードとして添加した。
スラリーは遠心分離器でエリスリトール結晶と母液に分離し、エリスリトール結晶は少量の水で水洗した後、減圧下、６０℃で乾燥することでエリスリトール結晶４２３ｇを得た。
このエリスリトール結晶の純度は９９．７％であり、その一部を水に溶解し、濃度３０％の水溶液を調整したところ、明らかに不溶性の物質を含有し、白く濁った。
【００５２】
【発明の効果】
【００５３】
本発明を実施することにより、エリスリトール含有醗酵液を経済的且つ容易に精製することができる。