[发明专利]纤维素酶以及纤维低聚糖的制造方法

说明书

技术领域

本发明关于选择性、高产率制造纤维低聚糖的方法，是纤维素酶活性高、且纤维低聚糖选择率高的酶溶液的制造方法，以及使用了该酶溶液的纤维低聚糖的制造方法。

背景技术

纤维低聚糖是纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖、纤维五糖、纤维六糖的总称，是1～6个吡喃葡萄糖单位以β-1，4键合的各种糖类。近年来，与其他的低聚糖相同，纤维低聚糖的生理机能日益明确，可望作为功能性食品的新素材(参照非专利文献1)。一般，作为得到纤维二糖的方法，所知的有(1)使用了以蔗糖为原料的酶合成反应的方法和(2)使用了以纤维素为原料的酶的分解反应的方法。

作为上述(1)的酶合成反应，所知的有，在磷酸存在下，以蔗糖为原料，依次作用蔗糖磷酸化酶、葡萄糖异构酶以及纤维二糖磷酸化酶，得到纤维二糖的方法(参照专利文献1)。但是，该方法中，为了得到纤维二糖，使用了3种昂贵的酶，且在3个阶段各自必须反应，考虑工业生产的话，酶的成本较高，且生产效率低。

另一方面，作为上述(2)的酶分解反应，所知的有，将纤维素系材料通过纤维素酶进行分解的方法。关于此种酶解反应，关键在于如何提高从纤维素生产纤维低聚糖时含有纤维素酶的酶溶液的纤维低聚糖的生产效率，如何防止生成的纤维二糖向葡萄糖分解(参照非专利文献2)。

围绕上述课题，一直以来，进行了许多以提高纤维素酶解时的纤维低聚糖得率的尝试。

作为使用纤维素酶、通过酶解纤维素选择性得到纤维低聚糖的方法，例举如下。

专利文献2提出，使用含有许多非结晶性纤维素的纤维素原料，在木质素存在下进行纤维素酶的水解反应，同时，通过随时从反应液中至少采取水解反应所生成的纤维低聚糖中的纤维二糖的纤维低聚糖制造方法，专利文献3提出，蒸解含有天然木质纤维素的原料，将蒸解后未经过干燥而得到的湿浆(wet pulp)通过纤维素酶部分水解，至少采取纤维低聚糖中的纤维二糖的纤维低聚糖制造方法。

这些制造方法，是将纤维素酶所含的纤维低聚糖分解酶——β-葡萄糖苷酶吸附在木质素上，通过抑制β-葡萄糖苷酶的作用，抑制纤维低聚糖向葡萄糖的分解，提高纤维低聚糖的反应选择率。但是，这些制造方法中，由于所得到的糖化液含有大量的木质素，结果会降低纤维低聚糖的产收量。此外，为了得到高纯度的纤维低聚糖，必须进行从糖化液的脱除木质素的处理，因此存在精制工序变得复杂的问题。

专利文献4提出，通过使含有1～20质量％的木质素的木质纤维素与纤维素酶以及白色腐朽菌等木质素降解菌共同反应，制造纤维低聚糖的1种——纤维二糖的方法。该制造方法中，不经过纤维素的脱除木质素处理，可以提高对于纤维素酶的基质的作用，但由于其分解生成物中混入了纤维二糖以外的木质素降解物，因此与上述相同，纤维低聚糖的产收量下降。此外，为了得到高纯度的纤维二糖，必须有木质素降解物的除去工序，因此存在精制工序变得复杂的问题。

此外，通过使用特定的纤维素酶、纤维素的酶解，来提高纤维低聚糖得率的方法可例举如下。

专利文献5提出，通过属于纤维弧菌属的微生物所生产的纤维素酶的作用，在水性反应液中从纤维素系物质制造纤维低聚糖的方法中，通过超滤反应器的组合，可解除生成物阻碍，生成积蓄纤维低聚糖的纤维低聚糖的制造方法。通过该方法，作为纤维素系物质的酶解的分解生成物，可以得到仅由纤维二糖、纤维三糖构成的纤维低聚糖。但是，属于纤维弧菌属的微生物所生产的酶难以对结晶性的纤维素起作用，为了缩短反应时间、提高得率，必须有作为基质的非晶质纤维素，存在工序变复杂的问题。

专利文献6提出，用纤维素酶分解纤维素、生成纤维低聚糖的方法中，事先令纤维素酶与平衡为pH3.5～5.0的弱酸性阳离子交换树脂接触，从而选择性除去纤维素酶中的β-葡萄糖苷酶，令相关的除去了β-葡萄糖苷酶的纤维素酶与纤维素接触，从而得到纤维低聚糖的制造方法。根据该制造方法，通过纤维素的酶解，可以减少葡萄糖，得到纤维低聚糖60％以上的分解生成物。但是，该制造方法中，必须有除去纤维素中的β-葡萄糖苷酶的工序，存在纤维低聚糖制造工序变复杂的问题。此外，该纤维素酶精制工序中，对于未处理纤维素酶，必须用75～1000倍的阳离子交换树脂，因此纤维素酶处理量受限制，纤维低聚糖的生产效率不充分，存在纤维素酶精制成本、阳离子交换树脂的分离精制剂成本增加的问题。