WO2017110975A1 - キシロオリゴ糖組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含有する糖液を分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮する、キシロオリゴ糖組成物の製造方法。

Description

キシロオリゴ糖組成物の製造方法

　本発明は、分離膜によってキシロオリゴ糖を選択的に濃縮することによるキシロオリゴ糖組成物の製造方法に関する。

　オリゴ糖は、数個の単糖がグリコシド結合によって数個結合した糖類で、その構成単糖によってガラクトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、乳果オリゴ糖など様々なものが知られている。これらのオリゴ糖は低甘味、低カロリー、難う蝕性などの特性に加え、腸内細菌の選択的な増殖促進効果を有し、おなかの調子を良好に保つ機能を有する特定保健用食品などが数多く市販されている。

　これらのオリゴ糖の中でもキシロオリゴ糖は、酸やアミラーゼなどの消化酵素による分解を受けにくく、ヒトが摂取した場合、大腸まで分解・吸収されることなく到達するため、他のオリゴ糖と比較して少ない量でその効果を発揮する。中でもキシロース２分子からなるキシロビオースは乳酸菌の利用効率が高いことが知られている。キシロオリゴ糖は、ヒトの食品用途だけではなく家畜の飼料の添加剤としても利用されている。

　キシロオリゴ糖は、植物の主要構成成分のひとつであるキシランから製造されている。キシロオリゴ糖の製造方法としては、粉砕された広葉樹に高温高圧水を循環させることにより、原料中のヘミセルロースに含まれるキシランを加水分解抽出する方法（特許文献１）、コーンコブ、綿実殻、バガスおよび稲わらからなる群から選択される植物体原料を、アルカリ処理もしくは加圧加熱処理し、さらに酵素処理する方法（特許文献２）などが知られている。しかしながら、このような製造方法によって得られたキシロオリゴ糖はほとんどの場合、生理機能を持たない単糖類や植物原料由来の芳香族化合物などの不純物を含んでいるため、キシロオリゴ糖の機能性を高めるためにはキシロオリゴ糖の精製工程が必要となる。

　オリゴ糖の精製方法としては、イオン交換樹脂や活性炭を用いた処理、分離膜を用いた方法が知られている。分離膜を用いた方法としては、例えば特許文献３に、キシラン含有植物材料の水解物を１５０ないし５００ｇ／ｍｏｌの遮断サイズ（分画分子量と同義）を有するナノ濾過膜を用いてナノ濾過を受けさせることにより、オリゴ糖とグルコースなどのヘキソースを非透過側から回収する方法が開示されている。

　また、特許文献４では、セルロース含有バイオマスを加水分解して得られた糖水溶液を分画分子量６００～２，０００の分離膜に通じて濾過して、発酵阻害物質を透過側から除去して、単糖（グルコースおよびキシロース）を主成分とする糖液を非透過側で濃縮する方法が開示されている。

特開２００６－０７５０６７号公報 特開２００６－２９６２２４号公報 特表２００４－５１７１１８号公報 国際公開第２０１３／０１８６９４号

　前述の方法に従ってキシロオリゴ糖を製造・精製した場合では、精製前のキシロオリゴ糖にグルコースやキシロースなどの単糖が含まれていると、キシロオリゴ糖と単糖を分離することができず、例えば、キシロオリゴ糖とグルコースが混在すると、グルコースに起因するカロリーおよび甘味の影響を排除することができず、利用用途が限られてしまうといった課題があった。

　そこで本発明は、単糖とキシロオリゴ糖とを分離し、高純度なキシロオリゴ糖組成物の製造方法を提供することを目的とする。

　本発明者らが鋭意検討した結果、少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００～１，０００のポリアミド製分離膜に通じて濾過することにより、グルコースおよびキシロースを透過させ、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

　すなわち、本発明は以下の（１）～（６）の構成を有する。
（１）少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮する工程を含む、キシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（２）前記ポリアミド製分離膜の分画分子量が３００～５００の範囲である、（１）に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（３）前記糖液がキシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理して得られる、（１）または（２）に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（４）前記キシランおよびセルロースを含有するバイオマスがバガスである、（３）に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（５）前記ポリアミド製分離膜による濾過が、前記糖液の温度を５０℃以下に調整して行われる、（１）から（４）のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
（６）前記ポリアミド製分離膜による濾過工程の前工程として、前記糖液を分画分子量２，０００～１００，０００の範囲の分離膜に通じて濾過する工程を含む、（１）から（５）のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。

　本発明によれば、単糖とキシロオリゴ糖を簡便に分離することができ、単糖の含有率が低い、高品質なキシロオリゴ糖濃縮液を得ることができる。

　以下、本発明を実施するための形態について説明する。

　キシロオリゴ糖は、キシロースが数個連なったオリゴ糖の総称であり、具体的にはキシロビオース、キシロトリオース、キシロテトラオース、キシロペンタオース、キシロヘキサオースなどが挙げられ、その側鎖にアラビノースやウロン酸が結合したものも含まれる。キシロオリゴ糖として最も分子量の小さいものはキシロビオースであるが、本発明ではキシロビオースおよびそれよりも分子量の大きいキシロオリゴ糖を選択的に濃縮することを特徴とする。

　本発明で用いる、少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含有する糖液（以下、単に糖液ともいう。）は、例えば、キシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理して得られた糖液や、販売されている試薬を混合して調製された糖液、さらには、バイオマスを加水分解して得られた糖液に試薬を添加して調製された糖液などが利用できる。

　キシランは、植物細胞の細胞壁に存在するヘミセルロースの構成成分であり、β－１，４－結合したキシロース主鎖に対し、様々な側鎖が結合したヘテロ糖である。植物細胞には、キシランの他に、β－１，４－結合したグルコースの重合体であるセルロースをはじめとする多糖や、芳香族ポリマーであるリグニンを含んでおり、それらが水素結合や化学結合を介して複雑に絡まっている。キシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解して得られた糖液には、セルロースの加水分解によって生じたグルコース、キシランの加水分解によって生じたキシロオリゴ糖とキシロースが含まれる。また、上記以外にも、リグニンに由来する芳香族化合物、キシラン側鎖から遊離した酢酸などが糖液に含まれていてもよい。

　キシランおよびセルロースを含有するバイオマスはキシランおよびセルロースを含有する植物由来の資源であれば特に限定されず、種子植物、シダ植物、コケ植物、藻類、水草などの植物の他、廃建材なども用いることができる。種子植物は、裸子植物と被子植物に分類されるが、どちらも好ましく用いることができる。被子植物はさらに単子葉植物と双子葉植物に分類されるが、単子葉植物の具体例としては、バガス、スイッチグラス、ネピアグラス、エリアンサス、コーンストーバー、コーンコブ、稲わら、麦わらなどが挙げられ、双子葉植物の具体例としては、ビートパルプ、ユーカリ、ナラ、シラカバなどが好ましく用いられる。本発明において特に好ましいのはバガスである。

　キシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理する方法は特に限定されないが、硫酸、酢酸などによる酸処理、苛性ソーダ、アンモニアなどによるアルカリ処理、水熱処理、亜臨界水処理、蒸煮処理、酵素処理などが挙げられる。これらの処理方法を単独で実施してもよいし、複数の処理方法を組み合わせてもよいが、糖液中のキシロオリゴ糖の含有量を増やすためには、酵素処理、とりわけキシラナーゼ処理することが好ましく、キシラナーゼ処理の前にその他の１以上の方法でバイオマスの加水分解処理を施すことがさらに好ましい。

　キシラナーゼはキシランを加水分解してキシロオリゴ糖を生成する活性を有するものであれば特に限定されないが、例えば“スミチーム”（登録商標）Ｘ（新日本化学工業株式会社製）、“スクラーゼ”（登録商標）Ｘ（三菱化学フーズ株式会社製）、“セルロシン”（登録商標）ＴＰ２５（エイチビィアイ株式会社製）、ＶＥＲＯＮ　１９１（ＡＢ　Ｅｎｚｙｍｅｓ社製）などの市販酵素や、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）、アスペルギルス属（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）、サーモマイセス属（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ）、オーレオバシジウム属（Ａｕｒｅｏｂａｓｉｄｉｕｍ）、ストレプトマイセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、サーモトガ属（Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａ）、アクレモニウム属（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）、ムコール属（Ｍｕｃｏｒ）、タラロマイセス属（Ｔａｌａｒｏｍｙｃｅｓ）、などの微生物により生産されるキシラナーゼを使用することができる。

　本発明では、分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜、好ましくは分画分子量３００～５００の範囲のポリアミド製分離膜を用いて濾過を行うことにより、糖液中に含まれる上記のキシロオリゴ糖以外の不純物、とりわけグルコースおよびキシロースを透過側へ除去し、非透過側からキシロオリゴ糖濃縮液を回収することを特徴としている。分画分子量とは、日本膜学会編　膜学実験シリーズ　第ＩＩＩ巻　人工膜編　編集委員／木村尚史・中尾真一・大矢晴彦・仲川勤（１９９３年、共立出版）　Ｐ９２に、『溶質の分子量を横軸に、阻止率を縦軸にとってデータをプロットしたものを分画分子量曲線とよんでいる。そして阻止率が９０％となる分子量を膜の分画分子量とよんでいる。』とあるように、分離膜の膜性能を表す指標として当業者には周知のものである。

　本発明における分離膜での濾過方法は特に限定されないが、膜面に対して水平方向の流れが起こるクロスフロー濾過が好ましい。これは分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜は膜の孔径が極めて小さいため、膜面に対して水平方向の流れがないと膜面に堆積物が付着するなどしてすぐに膜が詰まってしまうためである。水平方向の流れ、すなわち膜面線速度の値としては、好ましくは５ｃｍ／秒以上５０ｃｍ／秒以下、より好ましくは１０ｃｍ／秒以上３０ｃｍ／秒以下である。

　本発明で用いられる糖液に含まれるキシロビオース、グルコース、キシロースの分子量はそれぞれ、キシロビオース：２８２．２４、グルコース：１８０．１６、キシロース：１５０．１３である。本発明では、これらが含まれる糖液を分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜で濾過すると、いずれの糖の分子量も分離膜の分画分子量未満であるにもかかわらず、透過側にキシロースおよびグルコースが選択的に透過し、非透過側にキシロオリゴ糖が選択的に濃縮され、キシロオリゴ糖と単糖を分離することができる。これはすなわち、本発明ではキシロオリゴ糖が透過側に透過する量に比べ、非透過側に阻止される量が多く、一方で、キシロースおよびグルコースを含む単糖は非透過側に阻止される量よりも透過側に透過する量が多いことである。

　このような分離膜による物質の透過率の違いは、対象物質の阻止率の値を算出して評価することができる。本発明で各糖の阻止率は式（１）で算出される。分離膜の処理面積が大きく、クロスフロー濾過での非透過側で分離膜を通過する前と後で濃度の差が有る場合、「膜非透過側の対象となる糖の濃度」とは分離膜を通過する前と後の濃度の平均値をいう。また、阻止率は、濾過濃度の比較であるため、分離膜に供給する重量ベースのマテリアルバランスとは異なる値である。

　対象となる糖の阻止率（％）＝膜透過側の対象となる糖の濃度／膜非透過側の対象となる糖の濃度×１００　・・・（式１）。

　本発明では、少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過した場合、キシロビオースやキシロトリオースなどのキシロオリゴ糖の阻止率が、キシロースやグルコースなどの単糖の阻止率と比べて高い値を示す。つまり、濾過の前後で各糖の、膜の非透過側の濃度を比較すると、高い阻止率を示すキシロオリゴ糖の濃度は、濾過前の濃度と比べて向上し、低い阻止率を示すグルコールやキシロースの濃度は濾過前の濃度と比べて低下する。その結果、濾過が進むに従って、単糖の含有率が低い、高品質なキシロオリゴ糖濃縮液を得ることができる。

　本発明のキシロビオースの好ましい阻止率は、４０％以上１００％以下であり、より好ましくは、６０％以上１００％以下である。さらに、グルコースの阻止率はキシロビオースの阻止率に比して８．５％以上低い値であることが好ましく、１０％以上低い値であることがより好ましい。

　本発明で用いるポリアミド製分離膜は、膜の強度を保つための支持層と、不純物を取り除くための機能層（スキン層、緻密層とも呼ばれる）からなっている。支持層と機能層に同じ素材が用いられた非対称膜、支持層と機能層にそれぞれ異なる膜素材を用いた複合膜のどちらであっても、機能層がポリアミド製であれば本発明のポリアミド製分離膜として使用できる。

　本発明で用いるポリアミド製分離膜のポリアミドを構成する単量体の好ましいカルボン酸成分としては、例えば、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ピリジンカルボン酸などの芳香族カルボン酸が挙げられる。ポリアミドを構成する単量体の好ましいアミン成分としては、ｍ－フェニレンジアミン、ベンジジン、メチレンビスアニリン、４，４’－ジアミノビフェニルエーテル、ジアニシジン、３，３’，４－トリアミノビフェニルエーテル、３，３’，４，４’－テトラアミノビフェニルエーテル、３，３‘－ジオキシベンジジン、１，８－ナフタレンジアミン、ｍ（ｐ）－モノメチルフェニレンジアミン、３，３’－モノメチルアミノ－４，４’－ジアミノビフェニルエーテル、４，Ｎ，Ｎ’－（４－アミノベンゾイル）－ｐ（ｍ）－フェニレンジアミン－２，２’－ビス（４－アミノフェニルベンゾイミダゾール）、２，２’－ビス（４－アミノフェニルベンゾオキサゾール）、２，２’－ビス（４－アミノフェニルベンゾチアゾール）などの芳香環を有する一級ジアミン、ピペラジン、ピペリジンまたはこれらの誘導体などの二級ジアミンが挙げられる。これらのカルボン酸成分およびアミン成分の重縮合により架橋ポリアミドの機能層が得られる。

　本発明で用いるポリアミド製分離膜の具体例としては、フィルムテック社製のＮＦ２７０、Ｓｙｎｄｅｒ社製のＮＦＷ、ＮＦＧ、ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製のＤＥＳＡＬ　ＧシリーズＧＥ（Ｇ－５）タイプなどがある。

　本発明で得られたキシロオリゴ糖濃縮液を水で希釈して再度分画分子量３００～１，０００のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側から回収することにより、キシロビオースをはじめとするキシロオリゴ糖の純度をさらに高めることができる。この場合、一度目と二度目に用いる分離膜は同じものであってもよいし、分画分子量が異なるものを用いてもよい。

　分画分子量３００～１，０００のポリアミド製分離膜による濾過を行う際の前記糖液の温度は、５０℃以下の温度に調整することが好ましい。特にキシラナーゼ処理によって前記糖液を調製する場合、温度が５０℃を上回ると前記糖液に残存するキシラナーゼの作用でキシロオリゴ糖の分解が進み、キシロースの濃度が高まってしまうことがある。

　前記糖液を分画分子量３００～１，０００のポリアミド製分離膜に通じて濾過する前工程として、分画分子量２，０００～１００，０００の分離膜に通じて濾過を行ってもよい。前工程で用いる分画分子量２，０００～１００，０００の分離膜は、その後使用するポリアミド製分離膜の分画分子量よりも大きく、また、キシロビオースをはじめとするキシロオリゴ糖を透過し、キシラナーゼや着色成分などの高分子成分を透過しないものであれば特に制限はないが、分画分子量５，０００～５０，０００の範囲がより好ましく、さらに好ましくは分画分子量１０，０００～３０，０００の範囲である。分画分子量２，０００～１００，０００の分離膜に通じて得られる透過液からは、前記糖液の調製に使用したキシラナーゼや高分子の着色成分などを除くことができ、キシロオリゴ糖濃縮液中の不純物を減少させるとともに、後工程で使用するポリアミド製分離膜への負荷を低減することができる。

　分画分子量２，０００～１００，０００の分離膜の素材としては、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）、再生セルロース、セルロース、セルロースエステル、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリ４フッ化エチレンなどを使用することができる。ただし、前記糖液をバイオマスの酵素処理により調製する場合、酵素剤にセルロース分解に関わる酵素群が含まれていることがあり、再生セルロース、セルロース、セルロースエステルが分解を受けるため、ＰＥＳ、ＰＶＤＦなどの合成高分子を素材とした分離膜を使用することが好ましい。

　本発明で用いる分画分子量２，０００～１００，０００の分離膜の具体例としては、ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製ＤＥＳＡＬブランドのＭシリーズ、Ｐシリーズ、ＧシリーズのＧＨ（Ｇ－１０）タイプ、ＧＫ（Ｇ－２０）タイプ、ＧＭ（Ｇ－５０）タイプ、“ＤＵＲＡＴＨＥＲＭ”（登録商標）シリーズのＨＷＳ　ＵＦタイプ、ＳＴＤ　ＵＦタイプや、Ｓｙｎｄｅｒ社製のＶＴ、ＭＴ、ＳＴ、ＳＭ、ＭＫ、ＭＷ、ＬＹ、ＢＮ、ＢＹ、旭化成株式会社製の“マイクローザ”（登録商標）ＵＦシリーズ、日東電工株式会社製のＮＴＲ－７４１０、ＮＴＲ－７４５０などがある。

　また、分画分子量２，０００～１００，０００の分離膜による濾過の前に糖液を精密濾過膜に通じて濾過して微粒子を取り除いてもよい。精密濾過膜は、平均細孔径が０．０１～１０μｍ程度の分離膜が好ましく用いられる。

　前記ポリアミド製分離膜による濾過で非透過液として回収したキシロオリゴ糖の濃縮液は、必要に応じて活性炭やイオン交換樹脂を用いて着色成分などの不純物を除去したり、さらに減圧濃縮や蒸発濃縮、あるいは粉末化などの処理を行ったりしてもよい。

　以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

　（参考例１）糖濃度の測定
　糖類の濃度は、下記のＨＰＬＣ条件で、標品との比較により定量した。
カラム：ＫＳ－８０２およびＫＳ－８０３（昭和電工株式会社製Ｓｈｏｄｅｘブランド）
移動相：水
流速：０．５ｍＬ／ｍｉｎ
温度：７５℃
検出方法：ＲＩ（示差屈折）。

　（参考例２）糖液の調製
　バガス（含水率１３％）３．４５ｋｇに対し５Ｍ　水酸化ナトリウム水溶液を６．６Ｌ加えて混合し、約２５℃の室温で静置してバガスを加水分解処理した。１時間後、１０ＬのＲＯ水を加えて固液分離し、固形物としてバガスの加水分解物（含水率８４％）を得た。なお、含水率は赤外線水分計（株式会社ケツト科学研究所製　ＦＤ－７２０）を用い、サンプルを１０５℃で乾燥させることにより測定した。

　乾燥重量あたり１ｋｇのバガスの加水分解物にＲＯ水と希塩酸を添加してｐＨ５．０に調整し、バガスの加水分解物（乾燥重量）が５重量％のスラリーを調製した。ここにキシラナーゼ粉末［“セルロシン”（登録商標）ＴＰ２５、エイチビィアイ株式会社製］を４ｇ溶解し、４０℃で１２時間反応を行った。反応終了後、７０℃で１時間加温することによりキシラナーゼを失活させたものを固液分離し、上清を回収した。上清は、平均細孔径０．０４μｍの精密濾過膜（ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製　ＤＥＳＡＬ　Ｅシリーズ、材質：ポリサルホン）を用い、操作温度２５℃、膜面線速度２０ｃｍ／ｓｅｃの条件下にて濾過した。次に、分画分子量１０，０００の耐熱性限外濾過膜（ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製　“ＤＵＲＡＴＨＥＲＭ”（登録商標）ＨＷＳ　ＵＦタイプ、材質：ポリエーテルスルホン）を用い、操作温度２５℃、膜面線速度２０ｃｍ／ｓｅｃの条件下でフラックスが０．１ｍ／Ｄで一定となるように操作圧力を制御しながら濾過を行った。濾液として回収した糖液の糖濃度を参考例１に記載の方法で測定した結果を表１に示す。

　（参考例３）モデル糖液の調製
　キシロース０．６５ｇ／Ｌ、グルコース０．９５ｇ／Ｌ、キシロビオース２．１ｇ／ＬになるようにＲＯ水に溶かし、参考例２の方法で調製した糖液とほぼ同じ量の糖を含むモデル糖液を調製した。

　（実施例１）ポリアミド製分離膜を用いた糖液の膜分離
　分離膜として、分離膜Ａ：ＤＥＳＡＬ　ＧシリーズＧＥ（Ｇ－５）タイプ”（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量１，０００、ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製）、を使用し、参考例２に記載の方法で調製した糖液２Ｌの濾過を行った。膜分離装置は“ＳＥＰＡ”（登録商標）　ＣＦ－ＩＩ（ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製、有効膜面積１４０ｃｍ^２）を使用し、操作温度は２５℃、膜面線速度は２０ｃｍ／ｓｅｃとし、濾過圧０．５ＭＰａの条件下で非透過側の液量が０．５Ｌになるまで濾過処理を行った。非透過液を回収し、各種糖濃度を分析した結果を表２に示す。

　（比較例１）ポリアミドを含まない分離膜を用いた糖液の膜分離
　分離膜として分離膜Ｂ：ＳＰＥ１（膜材質：ポリエーテルスルホン、分画分子量１，０００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）、分離膜Ｃ：ＥＴＮＡ０１ＰＰ（膜材質：複合フッ素樹脂、分画分子量１，０００、Ａｌｆａｌａｖａｌ社製）を用いた以外は、実施例１と同様の条件、操作で濾過処理を行った。非透過液として回収したキシロオリゴ糖濃縮液の各種糖濃度を表２に示す。

　実施例１と比較例１の結果を比較すると、分離膜Ａ、Ｂ、およびＣの平均分画分子量は、全て１，０００と同じであるが、実施例１のポリアミド製分離膜である分離膜Ａを用いた場合のみ、非透過側にキシロオリゴ糖が選択的に濃縮され、グルコースとキシロースは透過側へ選択的に透過される結果が得られた。一方で、比較例１のポリアミド製分離膜ではない分離膜Ｂ、Ｃを用いた場合では、キシロース、グルコース、およびキシロビオースはいずれも透過側へ透過したため、キシロオリゴ糖を選択的に濃縮することができなかった。

　これらの結果から、同じ分画分子量の分離膜を用いて濾過を行っても、膜の材質によって、透過する化合物の選択性が異なり、ポリアミド製分離膜を用いた場合のみ、キシロオリゴ糖と単糖であるグルコースおよびキシロースを分離できることがわかった。

　（実施例２）種々の分画分子量を有するポリアミド製分離膜を用いた糖液の膜分離
　分離膜として分離膜Ｄ：ＮＦＧ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量６００～８００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）、分離膜Ｅ：ＮＦＷ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量３００～５００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）を用いた以外は、実施例１と同様の条件、操作で濾過処理を行った。非透過液を回収し各種糖濃度を分析した結果を表３に示す。実施例１と実施例２の結果から分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜を用いた場合、キシロオリゴ糖が非透過側に選択的に濃縮され、キシロオリゴ糖と単糖であるグルコースおよびキシロースを分離できることがわかった。

　（実施例３）加水濾過によるキシロビオース含有率の向上
　実施例２で分離膜Ｅを用いた濾過で得られたキシロオリゴ糖濃縮液０．５ＬにＲＯ水を１．５Ｌ添加して総量を２Ｌとし、実施例２と同様の条件、操作で再度分離膜Ｅを用いて濾過を行った。この操作を２回繰り返し、各回におけるキシロオリゴ糖濃縮液の各種糖濃度を参考例１に従って測定した結果を表４に示す。加水濾過を繰り返すことによりキシロースとグルコースの濃度が低下し、キシロオリゴ糖の純度がさらに向上した。

　（実施例４）ポリアミド製分離膜を用いたバイオマス由来糖液の膜分離における阻止率
　参考例２の方法で調製したバガスの加水分解物を、加水分解物の１０倍量のＲＯ水で洗浄し、固液分離した。この洗浄後のバガスの加水分解物を参考例２と同様の方法でキシラナーゼと反応させ、参考例２と同様の方法で、固液分離、精密濾過、限外濾過を行い、バイオマス由来糖液を得た。この糖液の糖濃度を参考例１の方法で測定した。結果を表５に示した。

　分離膜として分離膜Ａ：ＤＥＳＡＬ　ＧシリーズＧＥ（Ｇ－５）タイプ”（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量１，０００、ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製）、分離膜Ｄ：ＮＦＧ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量６００～８００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）、分離膜Ｅ：ＮＦＷ（膜材質：ポリアミド複合膜、分画分子量３００～５００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）のそれぞれを用いてバイオマス由来糖液を濾過した。膜分離装置は“ＳＥＰＡ”（登録商標）　ＣＦ－ＩＩ（ＧＥ　Ｗ＆ＰＴ社製、有効膜面積１４０ｃｍ^２）を使用し、操作温度は２５℃、膜面線速度は２０ｃｍ／ｓｅｃとし、ろ液を供給槽に戻す全循環濾過を行った。それぞれの膜が同じ濾過速度になるように圧力を調整して濾過を行った。

　ろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、参考例１の方法で糖濃度を測定した。測定した糖濃度から、式（１）で各糖の阻止率を求めた。

　結果を表６に示した。分離膜Ａ、Ｄ、Ｅのいずれにおいても、キシロオリゴ糖の阻止率は４０％以上となり高い阻止率を示した。さらに、キシロオリゴト糖の阻止率は、単糖であるグルコースまたはキシロースの阻止率と比べて８．５％以上高い値となった。

　（実施例５）ポリアミド膜を用いたモデル糖液の膜分離における阻止率
　キシロース０．６５ｇ／Ｌ、グルコース０．９５ｇ／Ｌ、キシロビオース２．１ｇ／ＬになるようにＲＯ水に溶かし、実施例４で調製した糖液とほぼ同じ量の糖を含むモデル糖液（参考例３参照）を調製した。

　実施例４と同様の膜と濾過条件でモデル糖液の濾過を行った。実施例４と同じ濾過速度になるように圧力を調整して濾過を行った。実施例と同様にろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、各糖の阻止率を求めた。

　結果を表６に示した。分離膜Ａ，Ｄ，Ｅのいずれにおいても、キシロオリゴ糖の阻止率は４０％以上となり高い阻止率を示した。さらに、キシロオリゴト糖の阻止率は、単糖であるグルコースまたはキシロースの阻止率と比べて８．５％以上高い値となった。

　（比較例２）ポリアミドを含まない分離膜を用いたバイオマス由来糖液の膜分離における阻止率
　分離膜として分離膜Ｂ：ＳＰＥ１（膜材質：ポリエーテルスルホン、分画分子量１，０００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）を使用して、実施例４と同様の条件で調製したバイオマス由来糖液の濾過を行った。実施例４と同様の濾過速度になるように圧力を調製して濾過を行った。実施例４と同様にろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、阻止率を求めた。結果を表６に示した。

　ポリアミド膜である分離膜Ａ、Ｄ、Ｅに比較してキシロース、グルコースとキシロビオースの阻止率の差が小さく、グルコースとキシロビオースの差はほとんどなかった。

　（比較例３）ポリアミドを含まない分離膜を用いたモデル糖液の膜分離における阻止率
　分離膜として分離膜Ｂ：ＳＰＥ１（膜材質：ポリエーテルスルホン、分画分子量１，０００、Ｓｙｎｄｅｒ社製）を使用して、実施例４と同様の条件で実施例５と同じ方法で調製したモデル糖液（参考例３参照）の濾過を行った。実施例４と同様の濾過速度になるように圧力を調製して濾過を行った。実施例４と同様にろ液と供給液をそれぞれサンプリングし、阻止率を求めた。結果を表６に示した。

　ポリアミド膜である分離膜Ａ、Ｄ、Ｅに比較してキシロース、グルコースとキシロビオースの阻止率の差が小さかったが、比較例２のバイオマス由来糖液の阻止率よりも差が大きかった。

　本発明で得られるキシロオリゴ糖組成物は、加工食品、飲料、健康食品、サプリメント、特定保健用食品、化粧品、ペットフード、家畜飼料などに添加することができる。
 

Claims (6)

1. 　少なくともキシロビオースを含むキシロオリゴ糖、ならびにグルコースおよびキシロースを含む単糖を含有する糖液を分画分子量３００～１，０００の範囲のポリアミド製分離膜に通じて濾過し、非透過側にキシロオリゴ糖を選択的に濃縮する工程を含む、キシロオリゴ糖組成物の製造方法。
2. 　前記ポリアミド製分離膜の分画分子量が３００～５００の範囲である、請求項１に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
3. 　前記糖液がキシランおよびセルロースを含有するバイオマスを加水分解処理して得られる、請求項１または２に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
4. 　前記キシランおよびセルロースを含有するバイオマスがバガスである、請求項３に記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
5. 　前記ポリアミド製分離膜による濾過が、前記糖液の温度を５０℃以下に調整して行われる、請求項１から４のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。
6. 　前記ポリアミド製分離膜による濾過工程の前工程として、前記糖液を分画分子量２，０００～１００，０００の範囲の分離膜に通じて濾過する工程を含む、請求項１から５のいずれかに記載のキシロオリゴ糖組成物の製造方法。