JPH06142460A - オリゴ糖の粉末化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、単糖、２糖、３糖、４糖、及びそれ
以上の多糖の混在した多成分からなるオリゴ糖水溶液か
らオリゴ糖粉末を得る方法に関するものである。 【構成】本発明にかかわるオリゴ糖の粉末化方法は、多
成分からなる原料オリゴ糖水溶液を逆浸透膜で分画・濃
縮処理する工程と、分画・濃縮液を乾燥処理する工程を
含むことを特徴とする。 【効果】オリゴ糖は従来液状又は賦形剤が多く混在した
粉化物であり用途は限定されていたが、オリゴ糖自体の
粉化物が得られるので食品加工への用途は広がることは
もちろん、オリゴ糖の機能を持つ有効組成分が膜処理に
より濃縮されたのでオリゴ糖自体の持つ特性が増大し、
食品加工への応用が多方面に展開出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単糖、２糖、３糖、４
糖、及びそれ以上の多糖の混在した多成分からなるオリ
ゴ糖水溶液からオリゴ糖粉末を得る方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビフィズス菌増殖因子、食品加工
への物性改良、抗う蝕性等各種機能を示す多くのオリゴ
糖が開発され、実用に供されている。これらのオリゴ糖
の内、ビフィズス菌増殖因子として機能を示すものとし
て、大豆オリゴ糖、フラクトオリゴ糖、イソマルトオリ
ゴ糖、ガラクトオリゴ糖等があり、その機能を示すのは
主として３，４糖であるとされている。即ち大豆オリゴ
糖ではラフィノース（３糖）、スタキオース（４糖）、
フラクトオリゴ糖では１−ケストース（３糖）、ニスト
ース（４糖）、１−Ｆ−フラクトフラノシルニストース
（５糖）、イソマルトオリゴ糖ではパノース（３糖）、
イソマルトトリオース（３糖）とその他４糖、ガラクト
オリゴ糖では４′−ガラクトシルラクトース（３糖）、
６′−ガラクトシルラクトース（３糖）、その他４糖で
ある。

【０００３】しかし、オリゴ糖は通常３，４，５糖と単
糖及び２糖が混在して販売されている。例えば大豆オリ
ゴ糖の組成は水分２４％，スタキオース（４糖）１８
％、ラフィノース（３糖）６％、ショ糖（２糖）３０
％、グルコース（単糖）及びフラクトース（単糖）２２
％（ソーヤーオリゴジャパン社大豆オリゴ糖カタログ）
となっている。またフラクトオリゴ糖の組成は固型分比
でグルコース（単糖）＋フラクトース（単糖）３３％，
ショ糖（２糖）１２％，１−ケストース（３糖）２５
％、ニストース（４糖）２５％、１−Ｆ−フラクトフラ
ノシルニストース（５糖）５％（明治製菓社メイオリゴ
カタログ）である。この様な各種の糖の混在した組成物
からビフィズス菌増殖因子である３，４，５糖の組成比
を上昇させることは経済的に得策ではなく、通常上記の
様に混在した組成物として市販されている。

【０００４】一方、この様な多成分の混在したオリゴ糖
を結晶化することは不可能である。また顆粒化、粉末化
も困難であり、従って粉末化の場合多量の賦形剤を混合
して行われている。またこの様なオリゴ糖は吸湿性の高
い性質をしており、例え粉末化されてもその保管には充
分な対策を必要とする。従ってこれらのオリゴ糖は通常
液状で取扱われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に粉末化困難な多成分からなるオリゴ糖水溶液を原料と
して、有用なオリゴ糖濃度の高いオリゴ糖粉末を得る方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかわるオリゴ
糖の粉末化方法は、多成分からなる原料オリゴ糖水溶液
を逆浸透膜で分画・濃縮処理する工程と、分画・濃縮液
を乾燥処理する工程を含むことを特徴とする。

【０００７】単一物質はそれぞれ固有の溶解度や晶析濃
度等の特性を持っており、物質の粉末化条件には溶解
度、晶析濃度が関与している。従って多成分からなる混
合系では各組成分の溶解度、晶析濃度が異なっており、
結晶化、粉末化の困難なことは当然である。本発明者ら
は、多成分からなるオリゴ糖水溶液を逆浸透膜で分画・
濃縮処理しその組成比を変えることにより、単一成分と
しなくても、従来粉末化困難であったオリゴ糖の粉末が
得られることを見いだした。

【０００８】多成分より単一成分へ分画、分別する方法
としてはクロマト法があるが、実用化には経済性から得
策ではなく、限界瀘過や逆浸透瀘過等の膜分画はクロマ
ト分画に比べ単一組成への分画機能は幾分劣るが、適当
な条件を選ぶことにより粉末化可能な程度までオリゴ糖
の組成比を変えることができるので、経済性の点で実用
化に適した方法である。

【０００９】逆浸透膜処理したオリゴ糖濃縮液の乾燥処
理方法としては噴霧乾燥法、真空ベルト乾燥法、濃縮液
よりの晶析等の方法があるが、生産性の点で噴霧乾燥法
が好ましい。噴霧乾燥を行う場合の固形分濃度は２０〜
５０重量％が適当なので、逆浸透膜処理したオリゴ糖分
画・濃縮液の濃度が低い場合には、必要に応じて真空蒸
発法等により更に濃縮した後噴霧乾燥する。上記各方法
による乾燥物は必要に応じて更に粉砕しても良い。

【００１０】更に詳しく説明すると、この様な多組成分
からなるオリゴ糖を逆浸透処理により分画する場合、２
糖（分子量約３４０）以下と３糖（分子量約５００）以
上との分画、または単糖（分子量約１８０）と２糖以上
との分画を行う。膜処理においては膜分画の特性から分
画性には限界があり、また市販膜種類も限定されるの
で、適当な分画分子量の膜を用い処理圧力、流速、温度
等を制御すれば良い。一定の分画性を得るには、一般に
低分子量分画の膜では高圧処理で、より大きい分子量分
画の膜ではやや低圧で処理する。しかし処理圧が高すぎ
ると膜の目詰り等が生じ、高い透過流速が得られない欠
点がある。

【００１１】本発明においては、限界濾過膜と逆浸透膜
の中間に位置する分画分子量１０００以下のルーズ逆浸
透膜（例えば日東電工社製ＮＴＲ７４５０：分画分子量
５００）を用いるのが好ましい。分画分子量１０００以
下のルーズ逆浸透膜でのオリゴ糖の処理において圧力２
０Ｋｇ／ｃｍ² Ｇ未満では膜の目づまりは殆どなく、透
過速度を著しく低下させない。また２０Ｋｇ／ｃｍ² Ｇ
未満の圧力では３糖以上のオリゴ糖の透過が抑制される
（参考例１参照）。

【００１２】一方、各オリゴ糖はそれぞれ独自の構成糖
からなっており、特徴ある性質を備えているが、いずれ
のオリゴ糖も、原料オリゴ糖水溶液を逆浸透膜で原料オ
リゴ糖水溶液の２倍以上の固形分濃度に分画・濃縮処理
することにより、それぞれ粉末化することができる（実
施例１及び３参照）。処理液の濃度を２倍に濃縮した場
合を例に取ると、処理原料液の濃度にかかわらず、分画
・濃縮液中のオリゴ糖中の３糖以上の割合は変わらない
（参考例２参照）。

【００１３】逆浸透膜による分画・濃縮処理を行う為の
原料オリゴ糖水溶液の濃度について述べると、濃度が高
すぎると粘度が高くなるため高圧を必要とし、透過流速
を著しく減少させ、また目づまりを起こし易くなるの
で、高くとも３０重量％以下、好ましくは２０重量％以
下とするのが良い。また原料オリゴ糖水溶液の濃度が低
過ぎると分画物の濃縮に費用がかかり経済効率が悪くな
るので、少なくとも３重量％以上、好ましくは５重量％
以上とするのが良い。このような原料濃度範囲では、上
記のように、分画・濃縮液中のオリゴ糖中の３糖以上の
割合は変わらないので、逆浸透操作を効率的に行える条
件で行えば良い。

【００１４】以上詳述した逆浸透膜で分画・濃縮処理に
より、後述の実施例から明らかなように、大豆オリゴ糖
では３糖以上の組成比を原液の３６％程度から４５〜７
０％に、またフラクトオリゴ糖では３糖以上の組成比を
原液の５６％から８０％以上に増加することが出来た。
また同時に２糖以下、特に単糖の組成比は著しく減少し
た。この様な組成比の変化から脱水処理による粉化は容
易となり、粉化物の吸湿性も少なくなり改善された。

【００１５】以下実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【００１６】

【実施例１】糖分組成比としてスタキオース（４糖）２
４重量％、ラフィノース（３糖）１２重量％、シューク
ロース（２糖）４７重量％、単糖１７重量％を含有（３
糖以上の割合３６重量％）する市販大豆オリゴ糖（カル
ピス社製：濃度７６重量％）を水で稀釈して濃度１５重
量％とした処理原液２０Ｋｇを逆浸透膜装置（日東電工
社製ＲＵＷ−４型、膜モジュールＮＴＲ−７４５０Ｓ、
分画分子量５００）を用いて、圧力１０Ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ、温度３５℃、クロスフロー方式で、濃縮液が原液の
２分の１の量になるまで通液し濃縮液１０Ｋｇを得た。
濃縮液の糖分組成はスタキオース３４重量％、ラフィノ
ース１３重量％、シュークロース４５重量％、単糖８重
量％（３糖以上の割合４７重量％）であった。この濃縮
液を固形分濃度３０重量％になるまで真空蒸発法により
濃縮し、噴霧乾燥機（ヤマト科学社製バルビスミニスプ
レーＧＡ−３１型）を用い空気温度１１０℃にて粉化し
た。噴霧乾燥機の壁への粉末の付着はなく、さらさらの
オリゴ糖粉末が得られた。

【００１７】

【参考例１】実施例１で使用した大豆オリゴ糖液（濃度
７６重量％）を水で稀釈して濃度１５重量％とした処理
原液を実施例１と同様な方法により、圧力のみを変えて
逆浸透処理した時の処理原液に対する３糖以上の透過割
合は下記のとうりであった。圧力３０Ｋｇ／ｃｍ² Ｇで
は３糖以上の成分が大半透過してしまうので、２０Ｋｇ
／ｃｍ² Ｇ未満の圧力で逆浸透させるのが良いことが分
かる。 圧力（Ｋｇ／ｃｍ² Ｇ） １０ １５ ２０ ３０ 処理原液に対する３糖以上の透過割合（％） １７ １２ １４ ５４

【００１８】

【参考例２】実施例１で使用した大豆オリゴ糖液（全糖
中３糖以上の割合３６重量％）を圧力１０Ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ逆浸透膜処理する際の処理液濃度を変えて濃縮液中の
３糖以上の割合（％）を測定したところ下記の通りであ
った。濃縮液中の３糖以上の割合は処理原液濃度５〜３
０％の範囲で殆ど変わらない。 処理原液濃度（重量％） ５ １０ １５ ２０ ３０ 濃縮液中の３糖以上の割合（％） ５４ ５３ ５５ ５４ ５５

【００１９】

【比較例１】実施例１で使用した大豆オリゴ糖液（濃度
７６重量％）を濃度３０重量％に稀釈し、実施例１に記
載した方法で噴霧乾燥した。噴霧乾燥機の壁への粉末の
付着が非常に多く、また脱水されたオリゴ糖は粉玉多く
粉末化しなかった。

【００２０】

【実施例２】実施例１で使用した濃度１５重量％の大豆
オリゴ糖処理原液２０Ｋｇを実施例１の装置および圧
力、温度条件で濃縮液が処理原液の２分の１の量になる
まで通液し、次いで濃縮液に水を加え２０Ｋｇとし再度
上記条件で通液する操作を合計５度繰り返し濃縮液１０
Ｋｇを得た。濃縮液の糖分組成はスタキオース５２重量
％、ラフィノース１５重量％、シュークロース２８重量
％、単糖１５重量％（３糖以上の割合６７重量％）であ
った。この濃縮液を実施例１に記載した方法で固形分濃
度３０重量％になるまで濃縮した後噴霧乾燥した。噴霧
乾燥機の壁への粉末の付着はなく、さらさらのオリゴ糖
粉末が得られた。

【００２１】

【実施例３】糖分組成比としてフラクトシルニストース
（５糖）及びニストース（４糖）２７重量％、１−ケス
トース（３糖）２４重量％、シュークロース（２糖）１
２重量％、単糖（ブドウ糖，果糖）３２重量％を含有
（３糖以上の割合５６重量％）する市販フラクトオリゴ
糖（明治製菓社製メイオリゴＧ）を水で稀釈して濃度１
５重量％とした処理原液２０Ｋｇを実施例１と同様な方
法で逆浸透膜で分画・濃縮処理し濃縮液１０Ｋｇを得
た。濃縮液の糖分組成はフラクトシルニストース及びニ
ストース５２重量％、１−ケストース３５重量％、シュ
ークロース５重量％及び単糖８重量％（３糖以上の割合
８７重量％）であった。この濃縮液を実施例１に記載し
た方法で固形分濃度３０重量％になるまで濃縮した後噴
霧乾燥した。噴霧乾燥機の壁への粉末の付着はなく、さ
らさらのオリゴ糖粉末が得られた。

【００２２】

【比較例２】実施例３で使用したフラクトオリゴ糖（濃
度７６重量％）を濃度３０重量％に稀釈し、実施例１に
記載した方法で噴霧乾燥した。噴霧乾燥機の壁への粉末
の付着が多く、また脱水されたオリゴ糖は粉玉が発生し
流動性が悪い粉末であった。

【００２３】

【発明の効果】オリゴ糖は従来液状又は賦形剤が多く混
在した粉化物であり用途は限定されていたが、オリゴ糖
自体の粉化物が得られるので食品加工への用途は広がる
ことはもちろん、オリゴ糖の機能を持つ有効組成分が膜
処理により濃縮されたのでオリゴ糖自体の持つ特性が増
大し、食品加工への応用が多方面に展開出来る。また膜
処理により反応性に富む単糖（主にブドウ糖、果糖）組
成分が減少したことにより噴霧乾燥時の着色率は減少し
又加工食品への適用でも着色率は減少する。また粉化品
の吸湿性も減少し取扱いが容易となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多成分からなる原料オリゴ糖水溶液を逆
   浸透膜で分画・濃縮処理する工程と、分画・濃縮液を乾
   燥処理する工程を含むことを特徴とするオリゴ糖の粉末
   化方法。
2. 【請求項２】 乾燥処理が噴霧乾燥である請求項１記載
   のオリゴ糖の粉末化方法。
3. 【請求項３】 分画分子量が１０００以下のルーズ逆浸
   透膜を使用する請求項１記載のオリゴ糖の粉末化方法。
4. 【請求項４】 原料オリゴ糖水溶液を逆浸透膜で原料の
   ２倍以上の固形分濃度に分画・濃縮処理する請求項１記
   載のオリゴ糖の粉末化方法。
5. 【請求項５】 逆浸透膜による分画・濃縮処理を２０Ｋ
   ｇ／ｃｍ² Ｇ未満の圧力で行う請求項４記載のオリゴ糖
   の粉末化方法。