(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エリスリトールを製造するに際し、エリスリトール生産菌の培養により得たエリスリトール含有培養液と水蒸気とを接触させ、アセトインを水蒸気側に移動させることで除去することを特徴とするエリスリトールの精製法。
【請求項２】
エリスリトール生産菌の培養により得たエリスリトール含有培養液と水蒸気との接触において、エリスリトール生産菌の培養により得たエリスリトール含有培養液を充填塔の一方から連続的に供給しながらそれとは逆の方向から連続的に水蒸気を供給し、他方からエリスリトール含有培養液を連続的に排出しながらそれとは逆の方向から水蒸気を排出してエリスリトール含有培養液と水蒸気とを向流接触させ、アセトインを水蒸気側に移動させることで除去することを特徴とする請求項１に記載のエリスリトールの精製法。
【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法に関し、特にエリスリトール生産菌の培養により得られるエリスリトール含有培養液中のアセトインを除去する方法に関する。
【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、グルコースをエリスリトール生産菌により培養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培養して得られたエリスリトール含有培養液は、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】
ところが、エリスリトール生産菌を用いてグルコースを培養して得られたエリスリトール含有培養液には、培養中に生成したアセトインが含まれることが知られており、通常実施されるエリスリトール含有培養液の精製処理では、アセトインを十分に除去することができず、アセトインの持つ芳香臭がエリスリトールを使用した食品の風味を損なうことがある。
【０００９】
エリスリトール含有培養液からアセトインを除去する方法として、特開平６−９４５５号公報には、(１)エリスリトール含有培養液に水を加えるか又はエリスリトールの精製工程で大量の水を使用し、その水を濃縮する際に水とともにアセトインを蒸留除去する方法、(２)晶析缶内液のエリスリトール濃度を４０〜６５重量％に調整する方法、(３)晶析母液をパージする方法、及び(４)晶析母液のイオン交換樹脂による脱塩脱色処理による方法が紹介されている。
【００１０】
しかし、(１)の方法はエリスリトール含有培養液からアセトインを除去する為に大量の水を蒸発させなければならず、経済的に不利な方法である。
【００１１】
また、(２)の方法はエリスリトール含有培養液に含まれるアセトイン量が多い場合には析出するエリスリトール結晶中のアセトイン濃度を十分に低くすることが困難である。
【００１２】
(３)の方法は、アセトインといっしょにエリスリトールもパージされることから、エリスリトールの回収率が低くなる。
【００１３】
更に、アセトインはＣＨ3ＣＯＣＨ(ＯＨ)ＣＨ3 の構造を有する有機化合物であり、水溶液中でイオンとして存在する塩酸や水酸化ナトリウムのような無機化合物とは異なり、イオン交換樹脂への吸着性が極めて悪いことから、(４)の方法の効果も期待するほどではない。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決し、エリスリトール含有培養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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、アセトインが水に易溶でその沸点が約１４８℃であり、エリスリトールが極めて安定な物質であるなどの物性を考慮し、アセトインを含むエリスリトール含有培養液に水蒸気を吹き込むことで容易にアセトインを除去することができること、及びこの時のアセトインの含有量が予期しないほど著しく低くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
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。
【００１８】
第１に、エリスリトールを製造するに際し、エリスリトール生産菌の培養により得たエリスリトール含有培養液と水蒸気とを接触させ、アセトインを水蒸気側に移動させることで除去することを特徴とするエリスリトールの精製法である。
第２に、エリスリトール生産菌の培養により得たエリスリトール含有培養液と水蒸気との接触において、エリスリトール生産菌の培養により得たエリスリトール含有培養液を充填塔の一方から連続的に供給しながらそれとは逆の方向から連続的に水蒸気を供給し、他方からエリスリトール含有培養液を連続的に排出しながらそれとは逆の方向から水蒸気を排出してエリスリトール含有培養液と水蒸気とを向流接触させ、アセトインを水蒸気側に移動させることで除去することを特徴とする第１に記載のエリスリトールの精製法である。
【００１９】
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培養したエリスリトール含有培養液が使用される。
【００２０】
エリスリトール生産菌体を用いてグルコースを培養したエリスリトール含有培養液から菌体を除去するには、通常、遠心分離やフィルター等が使用される。
【００２１】
本発明において、水蒸気と接触させるエリスリトール含有培養液の固形物濃度は、エリスリトール生産菌体を除去したままの濃度が経済的であるが、取扱い量を出来る限り少なくすること及び水に対するエリスリトールの溶解度等を考慮して、凡そ、１０重量％〜６０重量％程度が好ましく、更に好ましい濃度範囲は、２０重量％〜４０重量％である。
【００２２】
エリスリトール含有培養液と接触させる水蒸気は、格別の制約はなく、本発明を実施する際に必要な温度条件を実現できる程度のものであれば、通常の水蒸気発生器等によって発生させたもので充分である。
【００２３】
エリスリトール含有培養液と水蒸気を接触させる方法には、回分式と連続式があり、本発明においては何れの方法も採用可能であるが、連続的に行う方法が効率がよい。
【００２４】
本発明の更に好ましい実施態様としては、前記エリスリトール含有培養液と水蒸気とを向流で連続的に接触させることである。
【００２５】
本発明の充填塔に充填する充填物としては、ラヒシリングやマクマホン等の通常蒸留塔の充填物として使用される充填物が採用できる。
【００２６】
充填塔に供給されるエリスリトール含有培養液の供給速度は、ＳＶEry＝１〜３程度が好ましい。
【００２７】
ここで、ＳＶEryとは下記の式によって求められる。
【００２８】
ＳＶEry＝(１時間当たりに充填塔へ供給されるエリスリトール含有培養液の容量)／(充填塔中の充填物の容量)
【００２９】
このとき、エリスリトール含有培養液の供給速度がＳＶEry＝１未満の場合は必要以上に精製処理量を低下させることになるので好ましくなく、ＳＶEry＝３を越えた場合にはアセトインの除去が不完全になるので好ましくない。
【００３０】
本発明の充填塔に供給する水蒸気量は、水蒸気を凝縮した時の水の量に換算したときに、ＳＶSteam＝０．３〜２．０の範囲が好ましいが、更に好ましくはＳＶSteam＝０．３〜１．５である。
【００３１】
ここで、ＳＶSteamとは、下記の式によって求められる。
【００３２】
ＳＶSteam＝(１時間当たりに充填塔へ供給される水蒸気を凝縮した時の水の容量)／(充填塔中の充填物の容量)
【００３３】
本発明において、充填塔を１００℃以上の温度に保持することによりエリスリトール含有培養液に含まれるアセトインは供給した水蒸気とともに充填塔から除去される。
【００３４】
アセトインを除去した後のエリスリトール含有培養液は、必要により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、濃縮結晶化することで、エリスリトール結晶を得ることができる。
【００３５】
本発明を実施することにより、培養時に生成するアセトインをエリスリトール含有培養液から除去することができ、しかもこれまで不可能か又はエネルギー消費量が多く経済的に不利と考えられていたアセトインを濃度１ｐｐｍ未満まで容易且つ経済的に除去することが可能となる。
【００３６】
【実施例】
【００３７】
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。
【００３８】
また、以下の実施例において、％は特に断らない限り重量％を表わすものとする。
【００３９】
エリスリトール含有培養液の糖組成は、高速液体クロマトグラフィーを用いて分析した。
【００４０】
また、アセトインの分析は、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ソサイアティ・オブ・ブリューイング・ケミスツ(Journal of the American Society of Brewing Chemists)第５１巻第３号１１４〜１１８頁(１９９３年)に記載された方法に従い、エリスリトール含有培養液中のアセトインを酢酸エチルで抽出後、その抽出液をキャピラリーカラムを使用したガスクロマトグラフィーで分析した。
【００４１】
上記分析方法は酢酸エチル中のアセトインを０．１７ｐｐｍまで検出することが可能な分析方法である。
【００４２】
【実施例１】
【００４３】
［エリスリトール含有培養液の調製］
【００４４】
無水結晶ブドウ糖１１２ｇ／リットル及びコーンステープリカー１１．２ｇ／リットル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。
【００４５】
次に、容量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。
【００４６】
次に、遠心分離により培養液から菌体を分離し、エリスリトール７５．４ｇ／リットル、グリセリン４．９ｇ／リットル及びその他の物質５．８ｇ／リットルを含むエリスリトール含有培養液を得た。
【００４７】
この液をエリスリトール濃度２０％まで濃縮した。この液のアセトイン濃度は、１０ｐｐｍであった。
【００４８】
［アセトイン除去用充填塔］
【００４９】
本発明の実施に用いるアセトイン除去用充填塔は、図１に示す通り、塔上部(１)、充填部(２)、塔下部(３)を有し、ステンレス製で加熱ジャケット付きのものである。
【００５０】
該充填塔の塔上部(１)は内径３．５ｃｍ、長さ２０ｃｍ、充填部(２)は内径３．５ｃｍ、長さ２１０ｃｍ、容量２０２０ｍｌであり、塔下部(３)は内径３．５ｃｍ、長さ７０ｃｍである。
【００５１】
充填塔内は、塔上部(１)と充填部(２)の間、及び充填部(２)と塔下部(３)の間に金網を取り付け、充填部(２)には、径６ｍｍ、細孔１００メッシュのマクマホンパッキンを充填した。
【００５２】
エリスリトール含有培養液は、ポンプ(４)により予熱器を通って塔上部のエリスリトール含有培養液供給口(ａ)から充填塔に供給し、充填部(２)を通過後、塔下部(３)より、バルブ(ｄ)を開けて排出する。
【００５３】
アセトインを除去する為の水蒸気は、バルブ(ｈ)を通して塔下部側面の水蒸気供給口(ｃ)より充填塔に供給し、充填部(２)を通過後、塔上部側面の水蒸気排出口(ｂ)より、バルブ(ｇ)を開けて排出する。
【００５４】
充填塔の加熱用水蒸気は塔下部(３)の側面の加熱用水蒸気供給口(ｆ)より塔下部(３)の側面に供給し、充填部(２)の側面を通過後、塔上部(１)の側面の加熱用水蒸気排出口(ｅ)より排出する。
【００５５】
［アセトインの除去］
【００５６】
加熱用水蒸気供給口(ｆ)より充填塔側部に水蒸気を供給し、蒸気圧１．２５Ｋｇ／ｃｍ2 に保った。次いでバルブ(ｇ)を閉じた後、バルブ(ｈ)を開け水蒸気供給口(ｃ)より充填塔内に水蒸気を供給して蒸気圧１．２５Ｋｇ／ｃｍ2 に保持し、充填塔内の温度を１０５℃に調整した。この間、バルブ(ｄ)を時々開放することで塔下部(３)から凝縮した水を排出した。
【００５７】
バルブ(ｇ)を開け、水蒸気供給口(ｃ)から水蒸気排出口(ｂ)へＳＶSteam＝０．５で水蒸気を供給した。
【００５８】
充填塔内の温度が安定した後、ポンプ(４)によりＳＶEry＝２．０の流量でエリスリトール含有培養液を充填塔へ供給し、充填塔内で水蒸気と接触させ、バルブ(ｄ)を開けて、塔下部(３)から排出した。
【００５９】
そして、エリスリトール含有培養液を供給してから１時間後及び２時間後に塔下部(３)から排出した精製液中のアセトインをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、アセトインは検出されなかった。
【００６０】
【実施例２】
【００６１】
実施例１の［エリスリトール含有培養液の調製］に記載した方法と同様の方法で調整した濃縮液に、アセトインを添加することで、アセトイン濃度が５０ｐｐｍのエリスリトール含有培養液を調整した。
【００６２】
次に、実施例１と同様のアセトイン除去用充填塔を使用し、ＳＶSteam＝１．０、ＳＶEry＝１．０とする他は、実施例１と同様の条件で上記アセトイン濃度を調整したエリスリトール含有培養液からアセトインの除去を試みた。
【００６３】
そして、エリスリトール含有培養液を供給してから１時間後及び２時間後に塔下部(３)から排出した精製液中のアセトインをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、精製液にアセトインは検出されなかった。
【００６４】
【実施例３】
【００６５】
実施例１の［エリスリトール含有培養液の調製］に記載した方法と同様の方法で調整した濃縮液に、アセトインを添加することで、アセトイン濃度が５０ｐｐｍのエリスリトール含有培養液を調整した。
【００６６】
次に、実施例１と同様のアセトイン除去用充填塔を使用し、ＳＶSteam＝１．５、ＳＶEry＝２．０とする他は、実施例１と同様の条件で上記アセトイン濃度を調整したエリスリトール含有培養液からアセトインの除去を試みた。
【００６７】
そして、エリスリトール含有培養液を供給してから１時間後及び２時間後に塔下部(３)から排出した精製液中のアセトインをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、精製液にアセトインは検出されなかった。
【００６８】
【実施例４】
【００６９】
実施例１の［エリスリトール含有培養液の調製］に記載した方法と同様の方法で調整した濃縮液に、アセトインを添加することで、アセトイン濃度が２００ｐｐｍのエリスリトール含有培養液を調整した。
【００７０】
次に、実施例１と同様のアセトイン除去用充填塔を使用し、充填塔内の温度１１５℃、ＳＶSteam＝１．５、ＳＶEry＝１．０とする他は、実施例１と同様の条件で上記アセトイン濃度を調整したエリスリトール含有培養液からアセトインの除去を試みた。
【００７１】
そして、エリスリトール含有培養液を供給してから１時間後及び２時間後に塔下部(３)から排出した精製液中のアセトインをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、精製液にアセトインは検出されなかった。
【００７２】
【発明の効果】
【００７３】
本発明を実施することにより、アセトインの除去を容易に行うことが可能であり、エリスリトール含有培養液を経済的且つ容易に精製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いるアセトイン除去用充填塔の概略図
【符号の説明】
１  塔上部
２  充填部
３  塔下部
４  ポンプ
ａ  エリスリトール含有培養液供給口
ｂ  水蒸気排出口
ｃ  水蒸気供給口
ｄ  バルブ
ｅ  加熱用水蒸気排出口
ｆ  加熱用水蒸気供給口
ｇ  バルブ
ｈ  バルブ
【図１】
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