(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定範囲の重合度をもつ炭水化物を含有するイヌリン水溶液を、種々の平均重合度をもつ画分に分離する方法であって、イヌリン水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ膜を通す限外濾過にかけ、それによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収され、こうして分離された種々のイヌリン画分がさらなる限外濾過工程にかけられ、そして該種々のイヌリン画分が予め選択されたより狭い範囲の重合度のイヌリンを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
（ａ）（ｉ）一定範囲の重合度をもつイヌリンと（ｉｉ）無機質、アミノ酸、タンパク質、脂肪、細胞壁断片、コロイド物質、および粒状物からなる群の少なくとも１種類を含む不純物（該不純物は、）を含有する第１の水溶液を製造するように天然のイヌリン給源からイヌリンを回収する工程；
（ｂ）  該第１の水溶液を、イヌリン分解酵素と色形成酵素からなる群から選ばれる少なくとも１種の酵素を変性させるための変性工程に供して、第２の水溶液を製造する工程；
（ｃ）  該第２の水溶液を、適当な濾過材に通過せしめて粒状物、コロイド物質および微生物を除去して清澄化することにより第３の水溶液を製造する工程；
（ｄ）  該第３の水溶液を吸着材に通過せしめて該第３の水溶液からイオン性不純物と色形成不純物を除去して、第４の水溶液を生成する工程；ならびに
（ｅ）  第４の水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ膜を通す限外濾過にかけることによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収されるように該第４の水溶液中のイヌリンを、種々の平均重合度をもつ画分に分離する工程、
を含んでなる、一定範囲の重合度を持つ炭水化物を含有するイヌリン水溶液を種々の平均重合度をもつ画分に分離する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イヌリンからの製品の調製に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イヌリンは、植物エネルギー貯蔵のためタマネギ、ニンニク、キクイモ、ダリアおよびチコリのような植物に天然に産生する種々の重合度（「ＤＰ」）または分子量をもつオリゴマーの混合物からなる天然に存在するフルクト−オリゴ糖である。植物の成長周期の種々の段階や種々の気候条件下において、種々の植物から生産されるイヌリンは、通常は種々の平均ＤＰをもつであろう。
【０００３】
今日、かかる産業が直面している制約の１つは、すなわち、根をもつ作物全体が収穫され、そして２カ月内に加工されて、イヌリンがフルクトースに分解される前にそれを得なければならないということである。現在の状況（先行技術を用いる）は、短時間に大量の材料を加工するための大きい設備を必要とし、１年の多くは加工設備を遊ばせておくので、経済的規模の有効な使用を妨げている。
【０００４】
欧州においては、チコリが、イヌリンの給源として使用される。先行技術では、イヌリンは、熱水中に薄く切った植物（コセット（ｃｏｓｓｅｔ））を浸漬するか、または根を摩砕し、次いでそのマッシュを殺菌し、そして抽出液を濾別することによってチコリの根から抽出される。得られた抽出液は、フルクトース、グルコース、スクロース、塩類、脂肪、タンパク質およびアミノ酸とともに、場合により糖鎖の還元末端においてα−Ｄ−グルコピラノシル残基とβ（２→１）結合した種々の長さのフルクトース鎖の複合混合物を含む。マッシュを加熱することは、イヌリン分解酵素（イヌリナーゼ）を不活性化するのに必須であると考えられている。次に、タンパク質および他の極性成分が、石灰、および／または炭素とケイソウ土を用いる処理によって除去され、次いで、炭水化物流液は、イオン交換樹脂を用いて脱イオンされる。高い分子量（ＭＷ）または大きいＤＰのイヌリン画分が望まれる場合には、それは、典型的には、エタノール沈殿、結晶化、クロマトグラフィーまたは限外濾過によって単離される。これらの方法は、低いＭＷ範囲における単糖類と二糖類、塩類またはアミノ酸の含量を減少させ、そして高いＭＷ末端におけるタンパク質、セルロース繊維および他の砕片の含量を減少させるために用いられる。限外濾過が、先行技術において適用された場合には、それは、比較的大きいＭＷイヌリンを保持しつつ、膜浸透液として比較的低いＭＷ成分を除去することによって単分離を実施せねばならなかった。例えば、Berghoferら（以下で引用される）は、分子量カットオフ２０００または５０００（それぞれ、Ｒｏｍｉｃｏｎ  ＰＭ２またはＰＭ５）をもつ中空糸カートリッジを用いて非イヌリン成分を除去するために限外濾過を用いたが、この方法は、明確な分画にはならずイヌリンの半分以上の損失をもたらした。
【０００５】
低ＤＰのフルクトオリゴ糖が目的の製品である場合は、工業的には、今日、共通の品質組成を達成するために、酸か酵素のいずれかを用いて高ＭＷ画分を分解する。これは、加水分解を実施し、次いで、それによる酸または酵素を除去するために、先に略述したことに加えてさらなる加工を必要とし、それが全体の加工コストに付加される。
【０００６】
【発明の構成】
本発明は、高いＭＷ画分を分解する技術の使用によってイヌリン製品の均一な品質を達成する必要性を回避する方法を提供する。組成物の自然分布状態の利点を生かすことによって、また、本発明は、天然生産物からのイヌリンの回収を、収穫と加工の短い時間に限定することはない。次いで、加工時間は、有利に、より長い時間にわたって延長することができ、それによって１年中連続して運転される比較的小企規の設備における収穫物の漸進的加工が可能になる。結果として、時間のかなりの部分を遊ばすことのない比較的小さい設備が使用できる。本方法は、普通に利用できるいずれの給源からのイヌリンも使用できるけれども、キクイモが、北アメリカ農業に関してはより適している（気候など）。
【０００７】
本発明のさらなる貢献は、抽出液を清澄化するための膜濾過の使用であり、それにより、石灰と炭酸化、または濾過助剤（ケイソウ土またはケイ酸土のような）を用いる濾過の使用を不要にし、そして明確なＭＷカットオフ範囲をもつ一連の膜を使用することにより、食品または医療におけるヒトの使用に有用な精製イヌリン製品の一族または一シリーズを作成することである。
【０００８】
これらの製品は、比較的狭いＤＰ範囲をもつ一連の画分を含み、食品系において別々な能力でそれを機能させる種々の性質をもっている。例えば、比較的高いＤＰ範囲は、増粘剤および／または脂肪代替物としてより良好に役立つであろうし、一方、比較的低いＤＰ範囲は、糖（スクロース）の性質に類似している食品系における性質をもつことで知られる。中間の範囲は、今日では、商業的に利用されないが、比較的大きいＤＰ範囲よりも糖に類似しているが、加水分解によって得られるような低いＤＰ範囲よりもより粘稠性をあたえることが期待される。
【０００９】
キクイモの塊茎（およびチコリやダリアの塊茎のような他の給源）におけるイヌリンの平均ＭＷは、収穫の時期とともに変化する（後期に収穫された塊茎では、比較的低いＭＷに富んでいる）ことが知られているので、分画および混合が、一貫した生産物を作成し、特定の応用のための「顧客」混合物を製剤化するのに役立つことができる。混合は、性質が一貫し、予測できるので、いずれの得られた生産物についても組成の一貫性を保てる−これは、製剤化がバッチ毎に同じであり得るので、食品加工において非常に重要である。また、混合は、異なるＭＷプロフィルをもつ種々の生産物の調製を可能にする。
【００１０】
本発明は、粗イヌリン抽出液を限外濾過によって清澄化する方法、ならびに一定範囲の重合度をもつ炭水化物を含有するイヌリン水溶液を、種々の平均重合度をもつ画分に分離する方法であって、イヌリン水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ膜を通す限外濾過にかけ、それによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収されることを含む方法を提供する。
【００１１】
先行技術
キクイモ、ダリアおよびチコリ塊茎のような植物材料からのイヌリンの製造は、通常は、次の一般的操作を用いて実施されている：
１．  塊茎を洗浄すること；
２．  塊茎を截断、摩砕または薄片化すること；
３．  水を用いて塊茎からイヌリンを抽出すること；
４．  石灰と二酸化炭素で処理すること；
５．  濾過すること；そして
６．  蒸発または沈殿によってイヌリンを回収すること。
【００１２】
イヌリンは、イヌリナーゼを変性するために、工程のある段階で熱および／またはｐＨ調整にかけてもよい。
【００１３】
イヌリンおよび関連物質の生物学、化学および分析は、”Science and Technology of Fructans”, M. Suzuki and N. J. Chatterton, Eds., CRC Press, Boca Raton, FL, 1993に総説される。イヌリンに関する技術の総説は、”Inulin and Inulin-containing Crops”, S. Fuchs, Ed., Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1993に見いだされる。特に、Vogel, "A PROCESS FOR THE PRODUCTION OF INULIN AND ITS HYDROLYSIS PRODUCTS FROM PLANT MATERIAL", pp. 65-75; Berghofer et al., "PILOT-SCALE PRODUCTION OF INULIN FROM CHICORY ROOTS AND ITS USE IN FOODSTUFFS", pp. 77-84; および Vukov et al., "PREPARATION OF PURE INULIN AND VARIOUS INULIN-CONTAINING PRODUCTS FROM JERUSALEM ARTICHOKES FOR HUMAN CONSUMPTION AND FOR DIAGNOSTIC USE", pp. 341-345を参照。
【００１４】
Berghoferら（上記の引用文献）は、イヌリン水溶液の限外濾過のために中空糸膜カートリッジ（Ｒｏｍｉｃｏｎ  ＰＭ−２およびＰＭ−５）の使用を記述している。第８０頁において、「適当な膜を使用して、同時に、灰分と窒素物質の大部分が、浸透液中に通過しながら、保持液中に高分子イヌリン粒子を保持できることを証明した」ということを述べている。かくして、その操作は、種々の分子量分布をもつ画分にイヌリンを分離するよりも、むしろイヌリンを精製する手段として使用された。
【００１５】
the Proceedings of the Fifth Seminar on Inulin, held on October 27, 1995, A. Fuchs, Editor, published by the Carbohydrate Research Foundation (The Hague, Netherlands), on pages 65-66において、次のことがのべられている；
「短鎖イヌリンは、調製スケールにおける限外濾過またはナノフィルトレーションによって、長鎖イヌリンから分離されるべきである。それ故、いくつかの実験が、長鎖（ＤＰ＞１０）イヌリンから短鎖（ＤＰ＜４）を分離できるかどうかを決定するために実施された。最後に、種々の限外濾過膜が、一方では、単糖類および二糖類からの、そして他方では、異なる分子量分布をもつ種々のイヌリン画分への、イヌリン分離能について試験された。濾液の炭水化物組成に関するデータ（図８）は、いかなる種類の優れた分離も分画も可能ではなかったことを示している。」
先に述べたように、本発明は、粗イヌリン抽出液を膜濾過によって清澄化する方法、ならびに一定範囲の重合度をもつ炭水化物を含有するイヌリン水溶液を、種々の平均重合度をもつ画分に分離する方法であって、イヌリン水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ膜を通す膜濾過にかけ、それによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収されることを含む方法を提供する。本発明は、例えば、１（フルクトースまたはグルコース）ないし約６０の範囲内の重合度をもつ炭水化物を含有するイヌリン溶液を、予め選択された比較的狭い範囲の重合度を含む画分に分離する場合に有用である。
【００１６】
膜濾過の実施者が遭遇する共通の問題は、フィード液中の砕片や他の成分の膜表面上への沈着による膜表面の目詰まりであって、それが膜を通過する浸透液の流れ（流量）の減少をもたらす。クロスフロー（ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ）膜濾過法は、浸透液の方向に対して直角にフィード液を動かすことによって、これを成就する方法を提供し、かくして、常に目詰まり物質のないように膜表面を押し流す。目詰まりを減少または回避するために使用されるさらなる技術は、膜の機械的撹拌か、または膜表面においてフィード液のずりや乱れを増すことを含む。ずりを増大するために通常用いられる技術は、膜を横切るフィード液の非常に早い流速および／または循環するフィード液の進路におけるバッフルの使用を含む。粗流液（粗イヌリン抽出液のような）の清澄化の方法を選ぶには、正しい管理が膜表面の過剰な目詰まりを避けるために取られる限り、数種のクロスフロー配置（例えば、中空糸またはらせん状に巻かれた膜）のどの１つが用いられてもよい。
【００１７】
１つの態様では、本発明は、次の工程を含む方法を提供する：
（ａ）  天然のイヌリン給源（例えば、キクイモ塊茎、チコリ塊茎、ダリア塊茎）からイヌリンを回収することであって、それによって（ｉ）一定範囲の重合度をもつイヌリンと（ｉｉ）不純物（該不純物は、無機質、アミノ酸、タンパク質、脂肪、細胞壁断片、コロイド物質、および汚れのような粒状物からなる群の少なくとも１種類を含む）を含有する第１の水溶液を製造し、そして該第１の水溶液を、イヌリン分解酵素と色形成酵素からなる群から選ばれる少なくとも１種の酵素を変性させるために、変性段階（例えば、加熱によって）にかけて、第２の水溶液を製造する；
（ｂ）  粒状物、コロイド物質、着色不純物または微生物を除去するために、クロスフロー膜濾過との組み合わせて先行技術（例えば、石灰処理と炭酸化、遠心分離、ケイソウ土かケイ酸土を用いる濾過、および／または炭素処理）に示された方法の少なくとも１つによるか、またはより好ましくはクロスフロー膜濾過のみによって、該第２の水溶液を清澄化して、第３の水溶液を製造する；
（ｃ）  該第３の水溶液からイオン性不純物と色形成不純物を除去する（石灰とＣＯ2による処理によるように）か、より好ましくは、第３の水溶液を活性炭素か吸着樹脂、または両方の組み合わせ物を通すことによって、第４の水溶液を生成する；
（ｄ）  該第４の水溶液中のイヌリンを、種々の平均重合度をもつ画分へ分離するが、第４の水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ限外濾過膜を通す限外濾過にかけ、それによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収されることを含む分離（段階（ｃ）と（ｄ）は、順序を逆にしてもよい）；
（ｅ）  当業者に既知のいずれかの方法（沈殿、結晶化、噴霧乾燥、ドラム乾燥のような）による乾燥イヌリンの単離。
【００１８】
【実施例】
以下は、本発明により植物産物（キクイモ塊茎）からイヌリン画分を製造する実験室規模の方法の説明である：
（実施例１）  摩砕キクイモ塊茎からのイヌリンの単離−１
Ａ．抽出
キクイモ塊茎（２７２．１ｋｇ）を洗浄し、砕片を除去した。清浄塊茎を、２２〜２３ｋｇのロットに別け、そして大気圧で約１０分間蒸した。少量の液を塊茎から回収した（塊茎２２．７ｋｇ当たり２．５７ｋｇ）。塊茎の重さは、蒸した後約２２．２ｋｇに減少した。水道水（塊茎の最初の重量に等しい重量）を、蒸気ジャケット付き１００ガロン容器中で沸騰するまで加熱した。蒸された塊茎を、肉用グラインダーを用いて摩砕し、そして摩砕された塊茎を計量した（バッチ当たり平均２０．９６ｋｇ）。損失の大部分は、水の蒸発、およびより少ないが、グラインダーからの不完全な回収による。摩砕塊茎を沸騰水に移し、１０〜１５分間抽出した。次いで、塊茎断片を保持するためにモスリン布を並べた空気プレスへ、全量をヒシャクによって移すか、または容器の底部取り出し口から回収していれた。熱濾過抽出液を回収し、そして計量した。平均回収量は、投入生塊茎２２．７ｋｇ当たり抽出液２６．５ｋｇであった。抽出液総量３１７．７ｋｇをこの方法で回収した。次いで、その抽出液を、５〜１５分間、高温（１４３．３℃）で処理し、殺菌１ガロンまたは２．５ガロン容器に瓶詰し、そして冷蔵保存した。
【００１９】
Ｂ．粗キクイモ塊茎抽出液の清澄化
清澄化を、フィード液貯槽、Ｂｌａｃｏｈ  Ｓｅｎｔｒｙ  ＩＩＩパルスダンプナーを固定したＷｉｌｄｅｎ  Ｍ１（食品グレード）ポンプ（給気圧９０ｐｓｉ）、および入口圧を測定するための膜カートリッジ前の圧力計からなる再循環装置において実施した。ファイバー直径０．５ｍｍで膜表面積０．９３ｍ2の２−インチ中空糸（ＨＦ）カートリッジを直立して置き、そして底部からフィードした。Ｒｏｍｉｃｏｎ  ＨＦ−１０−２０−ＰＭ１０（１０，０００  ＮＭＷＣＯ）を用いたが、またその他の類似製品も使用できる。膜の流出側の圧力計は、出口圧を示した。ゲージの後のニードルバルブを使用して、その装置に背圧を加えた。次いで、濃縮液をフィードタンクに戻して、循環を完成させた。浸透液を２０Ｌ清浄容器に回収した。再循環速度は４〜６ｇｐｍ、入口圧２５〜３０ｐｓｉｇおよび背圧４〜５ｐｓｉｇであった。粗抽出液の清澄化の間、浸透液流量１００〜１２０ｍＬ／ｍｉｎを観察した。その溶液を、最初の容量の約２０％まで濃縮する場合、粘度を低下するためにフィード液に等量の水を添加して、３サイクルのダイアフィルトレーションを実施し、そしてその浸透液を最初の容量まで再濃縮した。［「ダイアフィルトレーション」は、限外濾過の一操作法である。ダイアフィルトレーションでは、純粋な溶媒が、連続的か１バッチ毎に、装置に添加され、続いて、浸透液を付加的に取り除く。この方法では、マクロな溶質溶液は、本質的にすべてのミクロな溶質を洗浄して除去できる。言い換えれば、「ダイアフィルトレーション」は、希釈と浸透を同時に行う。］  抽出液約１１４Ｌを、約２０Ｌまで濃縮した。浸透液約１５４Ｌを回収しが、これは３サイクルのダイアフィルトレーションからの６０Ｌを含む。浸透液についてのＢｒｉｘ測定値は、最初は約１０〜２０°Ｂｘであり、次いで、ダイアフィルトレーション前には６°Ｂｘに低下した。ダイアフィルトレーションの間に、浸透液中のイヌリン濃度は、さらに０．２°Ｂｘまで低下した。濃縮液は、最終３〜４°Ｂｘの読みを示した。抽出液の清澄化を実施することに加えて、この中空糸濾過操作は、水にほとんど溶けない非常に高い（ＤＰ＞４０）分子量のイヌリン画分を除去する。
【００２０】
Ｃ．清澄抽出液の限外濾過（低ＤＰイヌリンの分画）
ＨＦ清澄化から回収した浸透液（イヌリン１．７７ｋｇを含む総量１５３．７５ｋｇ）を、膜面積約２．６ｍ2をもつらせん状に巻かれた（ＳＷ）膜カートリッジ（ＤＥＳＡＬ  Ｇ１０，  ２．５Ｋ  ＮＭＷＣＯ）［「ＮＭＷＣＯ」は、公称分子量カットオフを表す］を通して再循環した。炭水化物１０．７ｋｇを含む総量１０１．６５ｋｇを混合タンク中で合わせ、そして再循環を設定した。濃縮液（Ｃ１，１０．５°Ｂｘ）および浸透液（Ｐ１，３．３°Ｂｘ）のサンプルを採取した。濃縮を、約６５Ｌまで４９分間継続した。炭水化物０．９５ｋｇを含むさらなる３５．５ｋｇを添加し、フィード液を再び約７０Ｌに濃縮し、そして炭水化物０．１３ｋｇを含む最後の１６．６ｋｇを、フィード液に添加した。３３分後、濃縮液（Ｃ２，１５．８°Ｂｘ）および浸透液（Ｐ２，３．１°Ｂｘ）をサンプリングした。濃縮を、最終容量約１０Ｌまで１．５時間継続した。濃縮液を脱イオン水１８．２ｋｇで希釈し、そしてダイアフィルトレーションを、最終容量約１０Ｌまで継続した。保持液を、再度、脱イオン水１８．１ｋｇで希釈し、そして濃縮液（Ｃ３，２４°Ｂｘ）および浸透液（Ｐ３，６°Ｂｘ）をサンプリングした。ダイアフィルトレーションを、濃縮液の最終容量約１０Ｌまでさらに３５分間再継続した。フィード液を、再度、第３部分の脱イオン水（１８．１ｋｇ）で希釈し、そしてダイアフィルトレーションを、最終１３．７５ｋｇ（２４．４°Ｂｘ）までさらに３０分間継続した。浸透液（Ｐ４）濃縮液は２．５°Ｂｘであった。ダイアフィルトレーションからの浸透液を、最初の浸透液と分離して保存した。浸透液を、１０個の２０−Ｌ容器に回収し、一夜凍結保存した。算出した平均流量は３６２．６Ｌ／ｍ2／日であった。
【００２１】
得られた濃縮液（すなわち、保持液）は、表Ｉに示すように、狭い範囲の比較的高いＭＷ部分の方に甚だしくシフトしたＭＷ分布をもった。この実験、および結果が表ＩＩと表ＩＩＩに報告される実験におけるＭＷ分布は、サイズ排除クロマトグラフィーによって測定された［Ｗａｔｅｒｓ５１０ポンプ、ＷａｔｅｒｓＧｒａｄｉｅｎｔコントローラー、ＷＩＳＰオートサンプラー、３種カラム系（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  ＰｏｌｙＳｅｐ  Ｐ３０００，ｐ２０００およびＰ１０００（７．８ｘ３００ｍｍ，溶出順に置かれた））、Ｓｈｏｄｅｘ  ＲＩ−７１検出器、およびｍｉｎｉＤＡＷＮ  ＭＡＬＬＳ検出器からなる装置が使用された。データは、ＷＩＮＤＯＷＳ  ｖ．４．００用ＡＳＴＲＡによって処理された。移動相は、純水中無勾配の０．０５％ＮａＮ3であり、そして０．２μフィルターを通して濾過された。流速は０．６ｍＬ／ｍｉｎであった。］。
【００２２】
【表１】
0004916600.tif 000002
【００２３】
比較的低いＤＰ（１〜４）を、ほとんど完全に除去し（すなわち、浸透液として通過した）、そしてまた若干大きい鎖（ＤＰ５〜８）も、より低い程度まで除去して、イヌリン全量の７２％としてＤＰ約６〜２５、ＤＰ４〜７を２１％、５．５％ＤＰ４、そして１％未満のＤＰ３をもつ保持液生産物を得た。浸透液は、主としてＤＰ４〜７（４０％）、ほぼ等量のＤＰ４（２３％）と３（２０％）、およびより少量のスクロース（ＤＰ２）（７％）、単糖類（４％）そして塩類（５％）を含んだ。
【００２４】
濃縮液と浸透液の組成は、以下の表ＩＩに見られるように、限外濾過またはダイアフィルトレーションの程度に応じて浸透中に変化した：
【００２５】
【表２】
0004916600.tif 000003
【００２６】
かくして、濃縮度合いの良好なタイミングによって、浸透液中の望ましい組成を得るべく濃縮液の組成を合わせられることが明らかになった。このことは、単一のフィード液から種々の生産物を製造するのに有利であろう。さらに、実施者が、２種の分離膜処理段階を要するよりむしろ、単一膜系を用いて実質的に不要の発熱成分を含まない生産物を得ることを可能にする。
【００２７】
Ｇ１０膜の浸透液を、ＤＥＳＡＬ  Ｇ５（ＳＷ，２５４０，２．６ｆｔ2、１Ｋ  ＮＭＷＣＯ）におけるさらなる限外濾過にかけて、より低いＭＷ成分を除去した。Ｇ１０浸透液の最初の７個（１０個について）の５−ｇａｌ．ドラムを、フィードタンクに添加した。再循環を設定し、そして浸透液を流し始めた時、フィード液と浸透液をサンプリングした。フィード液を約４５Ｌまで濃縮し、濃縮液とフィード液を再びサンプリングした。レベルが４０Ｌに達した時、ドラム８をその濃縮液に添加し、そしてフィード液を再び４０Ｌに濃縮した。同じ操作をドラム９と１０について続けた。フィード液（１７．２°Ｂｘ）と浸透液（０．９°Ｂｘ）のサンプルを、フィードの最後のドラムが２０Ｌに濃縮された後に採取した。濃縮を１５Ｌまで継続し、フィード液を脱イオン水１０ｋｇで希釈し、そしてダイアフィルトレーションを濃縮液の最終量１６．４ｋｇ（２８．５°Ｂｘ）まで継続した。平均流量は、２４０．３Ｌ／ｍ2／日と算出された。得られた濃縮液は、以下の表ＩＩＩに見られるように、減少したレベルのスクロース、単糖類および塩類を含有した：
【００２８】
【表３】
0004916600.tif 000004
【００２９】
Ｄ．脱色および脱イオン
２７．５％のＢｒｉｘの読みをもつ抽出液（膜清澄化／分離の前後いずれかの；この場合、膜分離後に実施される）２６．５  ｌｂに、水１．１６ｋｇ中に懸濁した水酸化カルシウム（石灰）５７８．２ｇのスラリーを添加した。二酸化炭素ガスを、激しく撹拌しながら混合液に添加した。石灰と二酸化炭素の添加を、ｐＨ１０．４〜１０．７に調整するような方法で制御した；石灰の最初の添加は、始めには約ｐＨ５．５であった抽出液のｐＨを、１１．０まで上昇させ、そして明るい黄緑色の生成と同様に綿状沈殿の形成をもたらした。石灰添加終了後、ｐＨを二酸化炭素の添加によって約１０．４に調整し、そして混合液を一夜静置した。一夜静置後、二酸化炭素のさらなる添加によってｐＨを中性に下げた。
【００３０】
脱色炭素（ＫＢＦＦ粉末炭素３０３ｇ）を石灰添加混合液に添加した；Ｂｒｉｘ２４°をもつ最終混合液重量は、３３．０  ｌｂであった。得られた混合液を遠心して大部分の沈殿物を除去した。混合液の清澄化を、３サイクルのダイアフィルトレーションによる５００Ｋ  ＮＭＷＣＯ  ＨＦ膜を用いて実施した。炭水化物含量約７４％を回収した。
【００３１】
遠心条件は、炭素も同様に効果的に除去するように設定できるが、これは、Ｃｅｌｉｔｅのような濾過助剤の大量使用を必要とするであろう。遠心によって大部分の沈殿物を除去し、続いて、残存炭素や微生物汚染を除去するために、適切な多孔度の多管または中空糸膜を通して得られた濾液を通過させることはより都合がよい。
【００３２】
澄明溶液を、１分当たり０．１２ベッドボリュームでＤｏｗｅｘ  Ｍｏｎｏｓｈｅｒｅ  ５５０Ａ（塩化物型）のカラムを通過させた。溶解した固形分の約６４％（Ｂｒｉｘ度に基づいて）を樹脂から回収した。流出液は、直ちに、前記カラムと同じ速度で混合ベッド樹脂（Ｄｏｗｅｘ  ＭＲ−３）のカラムを通過させた。ｐＨと伝導率を監視して、ｐＨが４以下に行かず、そして伝導率が１ｍＳ未満に留まるよう確認した。樹脂が消耗するにつれて、ｐＨは急に５から３へ落ち、伝導率は０．１から０．３ｍＳに上がった。新鮮な樹脂カラムを使用して工程を継続した。Ｂｒｉｘ測定により、溶解固形分の約６４％をこの段階から回収した。
【００３３】
Ｅ．固体イヌリンの単離
イヌリン７．８ポンドを含む先の段階からの溶液を、濃度２８．５°Ｂｒｉｘまでロータリーエバポレーションによって濃縮した。この溶液の一定量を、フィード速度２．５ｋｇ／ｈｒで入口温度１９５℃および出口温度１２０℃を用いて、Ｎｉｒｏスプレードライヤーにより噴霧乾燥した。乾燥イヌリン（６．７６  ｌｂ）を、弱い吸湿性である細粒生産物として回収した。
【００３４】
（実施例２）  摩砕キクイモ塊茎からのイヌリンの単離−２
Ａ．抽出
抽出を、前記実施例１記載のように実施した。
【００３５】
Ｂ．粗抽出液の清澄化
粗抽出液（１５ｋｇ，１０°Ｂｒｉｘ）を、３  ｆｔ2の膜とルーメン直径１．０ｍｍ（A/G Technology, Inc.）をもつ５００ｋ  ＮＭＷＣＯ  ＨＦモジュール（１．５ｘ２５  ｉｎ．）を用いて清澄化した。再循環装置は、約６ｇｐｍであった。入口圧は３０ｐｓｉｇ、そして出口圧３〜５ｐｓｉｇであった。始発流量は、２５６ｍＬ／ｍｉｎであり、容量回収率８０％では１９４ｍＬ／ｍｉｎに低下した。浸透液濃度が１．５°Ｂｒｉｘに減少するまで、濃縮液をダイアフィルトレーションにかけた。この操作を、浸透液１２６．２ｋｇ（ダイアフィルトレーション浸透液を含む）を得るまで繰り返した。合わせた浸透液を、１Ｋ  ＮＭＷＣＯ  ＳＷモジュール（ＤＥＳＡＬ  Ｇ５，２．５ｘ４０ｉｎ．，２．６ｍ2）を用いるクロスフロー濾過によって４９．５ｋｇまで濃縮して、保存を可能にし、そして低分子量の汚染物質濃度を下げた。これは、工程の後期にイオン交換樹脂および／または活性炭素吸着剤の再生または交換の必要を低下させることで有利である。
【００３６】
Ｃ．清澄抽出液の連続脱イオン化と脱色
濃縮浸透液を、１０°Ｂｒｉｘまで希釈し、使用順に次の吸着剤：１．Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｐ３０８（Ｃｌ-）；２．Ｄｏｗｅｘ  Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ５５０Ａ（ＯＨ-）；３．Ｄｏｗｅｘ  ＭａｒａｔｈｏｎＣカチオン交換（Ｈ+）；４．Ｄａｒｃｏ  １２ｘ２０ＬＩ粒状活性炭素（ＧＡＣ）を充填した４本のカラム（４ｘ２４  ｉｎ．）を連続的に通過させることによる連続法で処理した。溶出溶液を、２６８ｎｍでの吸光度と伝導率を基に追跡した。吸着剤の順序は、工程または生産物規格のニーズに合致するように変えられてもよい。本場合には、第１段階としての塩化物樹脂の使用は、それが、効果的に色素を除去し、そして不可能ではなくても、水酸化型樹脂単独では除去が困難であるアニオンを容易に交換する点で得策である。また、酸性樹脂の前に水酸化樹脂を置くことは、ポリフラクタンに損傷を与える酸性領域へのｐＨ離脱を避けるか最少にする。
【００３７】
Ｄ．脱イオン／脱色されたイヌリンの分画
この操作の基本原則は、一連の膜を用いて異なる鎖長集団のイヌリンを分離することである。これは、通常、商業スケールのサイズ排除クロマトグラフィーによって行われるけれども、それらの実験的に決定された分子量カットオフのために適切に選ばれた一連の膜の使用は、異なる物理的性質によって、所望されるような比較的狭いか広いかの分子量集団に精製するより経済的手段を提供できる。膜の典型的な配列は、ＮＭＷＣＯの上昇または下降順でもよいが、しかし混合されたＮＭＷＣＯ順は、厳密な配列の増加または減少ＮＭＷＣＯ膜の使用によって行われるよりもやや異なる鎖長の混合物を提供する。
【００３８】
１．ダイアフィルトレーションによるイヌリンの調製的分画：排除パーセントの測定
純粋イヌリン溶液（５５．８ｋｇ，９．６°Ｂｒｉｘ）を、公称３．５Ｋ  ＮＭＷＣＯの膜モジュール（２．５ｘ４０  ｉｎ）を用いて濃縮した。回収した濃縮液Ｃ−１（１７．４°Ｂｒｉｘ）９．３６ｋｇおよび浸透液Ｐ−１（５．２°Ｂｒｉｘ）４６．４ｋｇ。濃縮液Ｃ−１（８．８４ｋｇ）を、３０．６ｋｇまで希釈し、そして１０Ｋ  ＮＭＷＣＯの膜モジュールで再濃縮した。最終濃縮液Ｃ−２（６．１ｋｇ，８．７°Ｂｒｉｘ）を凍結保存した。浸透液Ｐ−２をＰ−１と合わせた。合わせた浸透液を、２．５Ｋ  ＮＭＷＣＯの膜モジュールで濃縮した。濃縮液Ｃ−３（６．１８ｋｇ，１０．４°Ｂｒｉｘ）を凍結した。浸透液Ｐ−３（５８．６ｋｇ，２．９°Ｂｒｉｘ）を、１Ｋ  ＮＭＷＣＯの膜モジュールで濃縮して、濃縮液Ｃ−４（１０．９ｋｇ，９．３°Ｂｒｉｘ）を得、また凍結保存した。浸透液Ｐ−４（４７．７ｋｇ，０．５°Ｂｒｉｘ）を廃棄した。
【００３９】
以下の表は、各々の膜について測定されたイヌリン成分の排除パーセントを総括している。排除パーセント（％Ｒ）は、式：
％Ｒ＝［ｌｏｇ（Ｃr／Ｃo）／ｌｏｇ（Ｖo／Ｖr）］ｘ１００％
［式中、Ｃrは保持液における濃度であり、Ｃ0はフィード液における濃度であり、Ｖrは保持液の容量であり、そしてＶ0はフィード液の容量である］
に従って算出された［Matson, S.L., "Membrane Separations"; Chapter 8 in Membrane Separations Technology. Principles and Applications. R.D. Noble and S.A. Stern (eds.), Elsevier, 1995. pp. 353-413, 特に，pp. 393、参照］。
【００４０】
【表４】
0004916600.tif 000005
【００４１】
２．イヌリン画分の単離
この方法では、チコリからのイヌリンの始発添加液を、４種の異なる膜分画段階（１０ｋ，３．５Ｋ，２．５Ｋ，１．０Ｋ  ＮＭＷＣＯ）を順に通過させて、イヌリンの分子量分布に関して別々の組成をもつ４種の生産物を得た。
【００４２】
純イヌリンの水溶液（１０％ｗ／ｗ；１００．２１ｋｇ）を、４０℃に加熱して高分子量物質を溶解した。その溶液を、最初の重量の３４．８４％が残るまで、らせん巻き膜モジュール（２．５”ｘ４０”；１０Ｋ  ＮＭＷＣＯ）を通過させる限外濾過にかけた。濃縮液を、３サイクルのダイアフィルトレーション（１サイクルは、等量の水による希釈と次に始発容量までの濃縮からなる）にかけた。ダイアフィルトレーション後の残留濃縮液（１０ＫＣ１）を凍結保存した。
【００４３】
前段階からの合体した浸透液を、フィード重量の９．９３％が濃縮液として残るまで、らせん巻き膜モジュール（２．５”ｘ４０”；３．５Ｋ  ＮＭＷＣＯ）を用いるクロスフロー濾過によって濃縮した。次いで、その濃縮液を、上記３サイクルのダイアフィルトレーションにかけて、濃縮液３．５ＫＣ２を得た。
【００４４】
３．５ＫＣ２からの合体した浸透液を、１Ｋ  ＮＭＷＣＯ膜モジュールを用いて始発容量の約半分に濃縮した。その浸透液を廃棄し、そして濃縮液を、２．５Ｋ  ＮＭＷＣＯモジュールを用いてさらに分画した。その濃縮液は、始発フィード量の１０．２％であり、そして前記ダイアフィルトレーションにかけて、濃縮液２．５ＫＣ３を得た。濃縮とダイアフィルトレーションからの浸透液を、最後に、１Ｋ  ＮＭＷＣＯ膜モジュールで濃縮（始発量の８．０７％）し、そして３サイクルのダイアフィルトレーションにかけて１．０ＫＣ４を得た。この最終段階からの浸透液を廃棄した。各濃縮液のパーセント組成は、以下に表示される。
【００４５】
【表５】
0004916600.tif 000006
【００４６】
本発明の特徴および主要な態様は以下のとおりである。
【００４７】
１．  一定範囲の重合度をもつ炭水化物を含有するイヌリン水溶液を、種々の平均重合度をもつ画分に分離する方法であって、イヌリン水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ膜を通す限外濾過にかけ、それによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収されることを含む方法。
【００４８】
２．  限外濾過膜が、らせん状に巻かれた配置をもつ、第１項の方法。
【００４９】
３．  該イヌリン水溶液が、１（フルクトースまたはグルコース）ないし約６０の範囲内の重合度をもつ炭水化物を含有する、第１項の方法。
【００５０】
４．  イヌリン水溶液が、キクイモ、チコリまたはダリアに由来するイヌリンを含有する、第１項の方法。
【００５１】
５．  該予め決定されたポアーサイズが、準備され、そして約１Ｋ，２．５Ｋ，３．５Ｋおよび１０Ｋからなる群より選ばれる分子量をもつイヌリン画分を、それを通過させるように構築される、第１項の方法。
【００５２】
６．  （ａ）（ｉ）一定範囲の重合度をもつイヌリンと（ｉｉ）不純物（該不純物は、無機質、アミノ酸、タンパク質、脂肪、細胞壁断片、コロイド物質、および粒状物からなる群の少なくとも１種類を含む）を含有する第１の水溶液を製造するように天然のイヌリン給源からイヌリンを回収する工程；
（ｂ）  該第１の水溶液を、イヌリン分解酵素と色形成酵素からなる群から選ばれる少なくとも１種の酵素を変性させるための変性工程に供して、第２の水溶液を製造する工程；
（ｃ）  該第２の水溶液を、粒状物、コロイド物質および微生物を除去するために清澄化して、第３の水溶液を製造する工程；
（ｄ）  該第３の水溶液からイオン性不純物と色形成不純物を除去して、第４の水溶液を生成する工程；ならびに
（ｅ）  第４の水溶液を予め決定されたポアーサイズをもつ膜を通す限外濾過にかけることによって予め決定された値よりも低い平均重合度をもつイヌリン画分が、浸透液として該膜を通過し、そして該予め決定された値よりも大きい平均重合度をもつイヌリン画分が、保持液として回収されるように該第４の水溶液中のイヌリンを、種々の平均重合度をもつ画分に分離する工程、を含んでなる方法。
【００５３】
７．  段階（ｂ）が加熱段階である、第６項の方法。
【００５４】
８．  段階（ｃ）が、第２の水溶液を適当な濾過材媒体を通過させることを含む、第６項に方法。
【００５５】
９．  段階（ｄ）が、第３の水溶液を吸着剤媒体を通過させることを含む、第６項に方法。