ガラクトースの調製方法
高純度のガラクトースの調製方法に関する。本発明による調製方法は、予め種々の前処理及び／又は精製工程が施されておらず殺菌剤や静菌剤を有さない乳又は乳清を、乳業で通常使用される無改変の微生物で接種するステップを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単糖の製造方法に係り、特に、ガラクトースの調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラクトースは、ラクトース分子を構成する２つの単糖の一つである；ガラクトースは、甘味料として食品工業に使用されるとともに、多くの化学合成における中間体として使用される。
【０００３】
乳及び乳由来物に含まれるラクトースから出発する、酵素的及び化学的加水分解によるガラクトースの製造は、公知である。
【０００４】
これらの工程において良好な収量で最終製品を得るためには、特許文献１に開示の１つ以上の限外濾過や、蛋白の熱酸沈殿（ｗａｒｍ ａｃｉｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）などにより、乳の蛋白画分を最初に除去する必要がある。
【０００５】
また、ラクトースを有する溶液を特定の酵母や細菌に接種してガラクトースを調製する方法を述べる特許文献２では、発酵の前にタンパク質を除去する必要性が強調されている。さらに、この文献によると、この発酵は、種々の微生物を用いて行うことは出来ず、若干の改変を行った酵母や細菌を意図的に選択する必要がある。さらに、特許文献２によると、斯かる改変された細菌を用いる場合、このようにして得たガラクトース溶液を濃縮し、活性炭のステップ又はエタノールによる抽出に先立って１つ以上の結晶化ステップを行うことにより、発酵残渣からガラクトースを抽出する必要がある。
【０００６】
さらに、化学的及び酵素的な加水分解反応のいずれにおいても、Ｓａｃｃａｒｏｍｙｃｅｓ ｇｅｎｕｓに属する酵母などの種々の細菌を用いるか、グルコースをグルコン酸に変換し得るグルコースオキシダーゼを用いて酵素的に制御するかにより、グルコースを除く必要がある。
【０００７】
上述の公知の方法の主要な制約は、経済的な性質を有するものである：１つ以上のステップで酵素を使用する必要があり、出発材料を精製するのに製造コストが増加する点である。乳清に対して直接行う方法は、事実、化学的手法及び酵素的手法のいずれにおいても、非常に難しいようである。他方、この化学的手法では、高温の強酸を使用する必要があり、有機物質の熱分解に由来する炭素質の着色物質が形成されてしまう；他方、酵素的手法では、懸濁液中に存在する種々の天然材料の存在により、その酵素の有効性が低減されてしまう。
【０００８】
従って、上述の公知の方法で述べた欠点を有さず、高い純度でガラクトースを調製し得、複雑な精製工程を行う必要がなく、食品工業及び化学合成に直接使用可能なガラクトースの調製方法が、強く望まれている。
【特許文献１】欧州特許第１６８１２７号明細書
【特許文献２】米国特許第３，９８１，７７３号明細書
【非特許文献１】Ｂｅｒｇｅｙ’ｓ Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｖｅ Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ、１９５７年、第７編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
出願人は、乳業で一般的に使用されている無改変の微生物を、種々の前処理又は精製処理を施さず殺菌剤又は静菌剤を有さない乳又は乳清を接種することにより、高い純度でガラクトースが得られることを、驚くべきことに見出した。
【００１０】
従って、本発明の目的は、種々の前処理や精製処理が行われておらず種々の殺菌剤や静菌剤を有さない乳又は乳清から出発するガラクトースの調製方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、種々の前処理及び精製処理が行われておらず殺菌剤や静菌剤を有さない、乳業で使用される、全重量に対して２．５％のラクトースを少なくとも有する乳清を廃棄する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるガラクトースの調製方法は：
ｉ）ラクトースを加水分解することができ、従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ得たグルコースを消費することができる、無改変の微生物を用いて、乳又は乳清を接種するステップと；
ｉｉ）ステップｉ）で得た溶液を発酵するステップと；
ｉｉｉ）ステップｉｉ）に由来する発酵物から所望するガラクトース溶液を回収するステップと；
を有する。
【００１３】
本発明による乳清を廃棄する方法は、ラクトースを加水分解することができ、従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ得たグルコースを消費することができる、無改変の微生物を用いて、乳清を接種した後、上述の方法に従って、発酵させ、その発酵物からガラクトース溶液を回収することを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による特徴及び利点を、以下に詳細に示す。
【００１５】
本発明による方法は、種々の殺菌剤又は静菌剤を有さない限り、種々の乳清、牛乳、種々の前処理及び精製処理を前もって行っていない水で再構築された粉状の噴霧された乳清（ｓｐｒａｙｅｄ ｓｅｒｕｍ）で、首尾よく使用され得る。
【００１６】
以下、特記しない限り、本発明における「乳清」という表現は、殺菌剤又は静菌剤を有さない種々の乳清を意味するものとするとともに、水で再構築された粉状の噴霧された乳清、又は乳業に直接的に由来する、ラクトース若しくは乳タンパク質の含量が低い乳清を意味する。
【００１７】
本発明において、出発物質である乳又は乳清中のラクトースの濃度は、乳又は乳清の全重量に対して、２．５％〜飽和濃度までの範囲であることが好ましい；ラクトースが３〜１５重量％である場合に、好適な結果が得られる。本発明の特定の実施例によると、出発材料である乳又は乳清は、必要であれば、弱塩基又は強塩基を添加することにより、ｐＨを７．５以下としてもよく、５．０〜７．５のｐＨであることが好ましく、この塩基としては、無機物であることが好ましく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸アンモニウムからなる群から選択されたものなどが例示される；このようにして得た懸濁液は、その後、本発明による方法におけるステップｉ）の発酵に対抗して、可能性のある細菌による変化を除去するように、低温発酵される。
【００１８】
この低温殺菌の後、この溶液の温度を、典型的には２５〜５０℃の範囲の温度にまで冷却する。この温度は、上述の接種及び発酵ステップを実行する温度である；この温度は、３７〜４５℃の範囲となるまで、好ましく冷却される。
【００１９】
ラクトースを加水分解することができ従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、得たグルコースを消費することができる種々の無改変の微生物は、この工程に有効に使用され得る。もちろん、乳業や、「乳酸発酵」又は「ヨーグルト発酵」と一般的に称されるのものに使用される天然の微生物などが例示される。
【００２０】
さらに、斯かる微生物を有する種々の組成物も、本発明の範囲に含まれるものとして考慮される必要がある。
【００２１】
本発明の特定の実施例によると、本発明による方法は、ラクトースを有する乳又は乳清を、乳酸桿菌に属する細菌、又はその組成物で発酵するステップを有する。
【００２２】
本発明によると、「乳酸桿菌」族は、非特許文献に報告の分類により命名された族を意味する。乳酸桿菌族に属する細菌のなかで、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属及びＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属並びにこれらの混合物は、本発明による方法のステップｉ）において乳又は乳清の接種に好ましい。これらの細菌の例としては、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃａｓｅｉからなる群から選択された細菌株に属する細菌が挙げられる。
【００２３】
本願出願人は、ラクトースの加水分解に由来し、細菌によるより多い量のガラクトースの消費を回避し、より多いグルコースの消費を得るために、ステップｉ）の発酵を、１６〜２４時間で、ｐＨ７．５以下、より好ましくは５．０〜７．５のｐＨで一定に保って行うことが好ましいことを確かめた。必要であれば、このようにして形成されたガラクトースの量を実用的に変化させずにラクトースの濃度をさらに低く保つため、一定のｐＨで行うこの第一の発酵ステップの後に、５〜６０時間の間、さらなる発酵に起因して乳酸を形成することにより、ｐＨを自発的に下げる第二のステップを行う。
【００２４】
発酵の間、その懸濁液は、一定に攪拌することが好ましい。
【００２５】
一定のｐＨにおけるこの発酵において、ｐＨは、上述した好ましい無機塩基で例示される弱塩基又は強塩基を添加することにより、上述の好ましい範囲に保たれてもよい。
【００２６】
この発酵ステップの終期で、ステップｉｉｉ）を行う前に、当業者公知の一般的に用いられる手法により、前もった低温殺菌として、第二の低温殺菌を行ってもよい。
【００２７】
ステップｉｉ）の発酵ステップの産物からの所望するガラクトース溶液の回収は、脂肪、又は乳清若しくは発酵に由来する細菌に由来しない変性タンパク質からなるバイオマスの遠心分離及び／又は限外濾過により除去することで、行われる。
【００２８】
限外濾過に由来する産物は、無視できない量のラクトースが存在する場合、このラクトースを除去するようにナノ濾過を行ってもよい。このような状況は、出発材料の乳清にラクトースが１６重量％以上含まれる場合に発生する場合があり得る。
【００２９】
本発明による方法の特定に実施例によると、バイオマスを除去した後に得られる澄明で黄色の溶液は、導電率が６〜０．５ｍｓとなるまで電気透析により脱イオン化され、その後、水素イオン型の強陽イオン樹脂からなるイオン交換樹脂に通し、さらに導電率を１０〜１００μｓとする。このようにして得た溶液は、例えば０．１〜０．８μｍのメンブレンを用いて濾過されてもよい。
【００３０】
得た溶液から塩を除去した後、（例えば、逆浸透や減圧での蒸留などにより）水を除去してもよく、これにより、所望する濃度のガラクトースを有するシロップが得られる。また、このガラクトースは、当業者公知の常法により十分な濃度からガラクトースを結晶化されてもよい。
【００３１】
本発明による方法で得たガラクトース溶液は、溶液に存在する乾燥物質の全重量に対して、約９０％のガラクトースと、１０％未満のラクトースと、微量のガラクトシル−ガラクトシドとを有する。従って、これらの溶液は、ガラクトースを有する飲料物及びその他の食品調製に、甘味料として直接使用され得る；また、例えば、種々の化学方法における合成中間体としてなどの、高度に結晶収量の良好な純粋なガラクトースを得るようにも使用され得る。
【００３２】
これらの他、本発明は、有利に、最終産物の収量を良好とするためにタンパク性画分を最初に除去する必要はなく、また発酵に使用される微生物に直接消費されるグルコースを除去する必要もない。
【００３３】
本発明による方法は、乳業で直接由来し種々の精製工程を施されていない乳清で首尾よく使用され得る。
【００３４】
本発明によるこの最後の利点により、乳業では除去が困難な乳清の廃棄方法にも適用可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を限定するものではない例として、述べる。
【００３６】
（例１）
３．５％のラクトースを有する３Ｌの新鮮な乳清を、９０℃で低温殺菌し、その後、３７℃に温度調節し、３０％のＮａＯＨ水溶液でｐＨを７とする。
【００３７】
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓと、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓと、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃａｓｅｉとを混合して、接種する。攪拌下、３０％のＮａＯＨでｐＨを７に保持しつつ１８時間後、この塩基の供給を停止し、この混合物を、一時的に酸性化する。さらに８時間後、ラクトースの量は、０．１３重量％であり、ガラクトースの量は、１．３４重量％である。
【００３８】
９０℃で低温殺菌後、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。この限外濾過に由来する溶液を、その後、電気透析と、イオン交換カラムへの適用とにより、脱塩する。
【００３９】
この溶液は、炭素上で脱色されてもよく、濾過されてもよく、シロップを得るように最終的に濃縮されてもよい。
【００４０】
（例２）
出発物質を、粉末状の乳清に噴霧する；これを、全重量に対して５．５％のラクトースを有する２０００ｇの懸濁液を得るように、脱イオン水で再構築する。
【００４１】
得た発酵基質を、９０℃で低温殺菌し、その後、４０℃に温度調節し、７．５重量％の濃度のアンモニウム水溶液でｐＨを６．５とする。
【００４２】
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓを用いて、接種を行い、攪拌しながら、７．５％のアンモニウム水溶液で、ｐＨを６．５に維持する。
【００４３】
２１時間後、ラクトースの量は、０．２８重量％であり、ガラクトースの量は、２．３０重量％である。
【００４４】
この培養液を、再度９０℃で低温殺菌し、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。遠心分離物に、電気浸透を施す。その後、イオン交換樹脂（強陽イオン樹脂及び弱陰イオン樹脂）で脱塩を完了する。
【００４５】
脱色後、公知の方法によりガラクトースを結晶化するように６５°ブリックスの糖度が得られるまで、水を蒸発させる：９９％の純度で、３１ｇの結晶ガラクトースが得られる。これは、濃縮前の溶液に存在する８２％の糖に相当する。
【００４６】
（例３）
３．４重量％のラクトースを有する４．５Ｌの新鮮な乳清を、８０°で低温殺菌し、その後、４５℃に温度調節する。
【００４７】
４０％のＫＯＨ水溶液を用いて、ｐＨを６．８とし、ヨーグルト発酵物を有するＡｃｔｉｍｅｌ（登録商標）で販売される市販品を用いて、接種を行う。
【００４８】
２４時間の間、４０％のＫＯＨを用いて、ｐＨを６．８に保持し、その後、８０℃で低温殺菌を行う。その結果、０．０４重量％のラクトースと、１．０４％のガラクトースとを有する発酵物を得る。その後、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。この限外濾過物を、その後、イオン交換カラムに適用することにより、脱塩する。
【００４９】
この溶液は、炭素上で脱色されてもよく、濾過されてもよく、最終的にシロップに濃縮されてもよい。
【００５０】
（例４）
乳清粉末を、脱イオン水で再構築し、７．３４重量％のラクトースを有する１０，７００ｋｇの懸濁液を得る。このようにして得た発酵基質を、８０℃で低温殺菌し、４０℃に温度調節し、３０％のＮａＯＨ水溶液でｐＨを７とする。
【００５１】
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓと、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓとの混合物を用いて接種を行う。攪拌下、３０％のＮａＯＨを添加してｐＨを７に維持しつつ、１８時間後、ＮａＯＨの供給を停止し、ｐＨを一時的に低下させる。
【００５２】
酸性化させて１０時間後、８０℃で低温殺菌を行う：ラクトースの量は、０．２３重量％であり、ガラクトースの量は、２．９５重量％である。
【００５３】
限外濾過でバイオマスを除去する；限外濾過物に関し、イオン交換樹脂（強陽イオン及び弱陰イオン樹脂）で完全な脱塩を行う。
【００５４】
この溶液に関して脱色を行った後、シロップが得られ、所望する濃度となり、且つ濾過され得るまで水を除去する。このシロップにおけるガラクトースは、８９％の純度を有する。
【００５５】
（例５）
２８ｋｇの乳清粉末を、１１０Ｌとなるように、脱イオン水で再構築する。この懸濁液におけるラクトースの量は、１６．２６重量％である。
【００５６】
この発酵基質を、９０℃で１分間、低温殺菌し、４０℃に温度調節し、１５ｗ／ｖ％のＣａ（ＯＨ）２の水性懸濁液を用いてｐＨを６．５とする。
【００５７】
５ｇのＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓを用いて接種する。
【００５８】
攪拌下、１５ｗ／ｖ％のＣａ（ＯＨ）２を添加してｐＨを６．４〜６．５に維持しつつ、４０時間後、８０℃で低温殺菌を行い、得た発酵物には、１．７６重量％のラクトースと、３．８８重量％のガラクトースとが含まれる。その後、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。この限外濾過物を、ラクトースを除くようにナノ濾過し、イオン交換カラムに適用して、脱塩する。
【００５９】
この溶液を、濾過し、最終的に濃縮して、９０％の純度のガラクトースのシロップを得る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単糖の製造方法に係り、特に、ガラクトースの調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラクトースは、ラクトース分子を構成する２つの単糖の一つである；ガラクトースは、甘味料として食品工業に使用されるとともに、多くの化学合成における中間体として使用される。
【０００３】
乳及び乳由来物に含まれるラクトースから出発する、酵素的及び化学的加水分解によるガラクトースの製造は、公知である。
【０００４】
これらの工程において良好な収量で最終製品を得るためには、特許文献１に開示の１つ以上の限外濾過や、蛋白の熱酸沈殿（ｗａｒｍ ａｃｉｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）などにより、乳の蛋白画分を最初に除去する必要がある。
【０００５】
また、ラクトースを有する溶液を特定の酵母や細菌に接種してガラクトースを調製する方法を述べる特許文献２では、発酵の前にタンパク質を除去する必要性が強調されている。さらに、この文献によると、この発酵は、種々の微生物を用いて行うことは出来ず、若干の改変を行った酵母や細菌を意図的に選択する必要がある。さらに、特許文献２によると、斯かる改変された細菌を用いる場合、このようにして得たガラクトース溶液を濃縮し、活性炭のステップ又はエタノールによる抽出に先立って１つ以上の結晶化ステップを行うことにより、発酵残渣からガラクトースを抽出する必要がある。
【０００６】
さらに、化学的及び酵素的な加水分解反応のいずれにおいても、Ｓａｃｃａｒｏｍｙｃｅｓ ｇｅｎｕｓに属する酵母などの種々の細菌を用いるか、グルコースをグルコン酸に変換し得るグルコースオキシダーゼを用いて酵素的に制御するかにより、グルコースを除く必要がある。
【０００７】
上述の公知の方法の主要な制約は、経済的な性質を有するものである：１つ以上のステップで酵素を使用する必要があり、出発材料を精製するのに製造コストが増加する点である。乳清に対して直接行う方法は、事実、化学的手法及び酵素的手法のいずれにおいても、非常に難しいようである。他方、この化学的手法では、高温の強酸を使用する必要があり、有機物質の熱分解に由来する炭素質の着色物質が形成されてしまう；他方、酵素的手法では、懸濁液中に存在する種々の天然材料の存在により、その酵素の有効性が低減されてしまう。
【０００８】
従って、上述の公知の方法で述べた欠点を有さず、高い純度でガラクトースを調製し得、複雑な精製工程を行う必要がなく、食品工業及び化学合成に直接使用可能なガラクトースの調製方法が、強く望まれている。
【特許文献１】欧州特許第１６８１２７号明細書
【特許文献２】米国特許第３，９８１，７７３号明細書
【非特許文献１】Ｂｅｒｇｅｙ’ｓ Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｖｅ Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ、１９５７年、第７編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
出願人は、乳業で一般的に使用されている無改変の微生物を、種々の前処理又は精製処理を施さず殺菌剤又は静菌剤を有さない乳又は乳清を接種することにより、高い純度でガラクトースが得られることを、驚くべきことに見出した。
【００１０】
従って、本発明の目的は、種々の前処理や精製処理が行われておらず種々の殺菌剤や静菌剤を有さない乳又は乳清から出発するガラクトースの調製方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、種々の前処理及び精製処理が行われておらず殺菌剤や静菌剤を有さない、乳業で使用される、全重量に対して２．５％のラクトースを少なくとも有する乳清を廃棄する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるガラクトースの調製方法は：
ｉ）ラクトースを加水分解することができ、従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ得たグルコースを消費することができる、無改変の微生物を用いて、乳又は乳清を接種するステップと；
ｉｉ）ステップｉ）で得た溶液を発酵するステップと；
ｉｉｉ）ステップｉｉ）に由来する発酵物から所望するガラクトース溶液を回収するステップと；
を有する。
【００１３】
本発明による乳清を廃棄する方法は、ラクトースを加水分解することができ、従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ得たグルコースを消費することができる、無改変の微生物を用いて、乳清を接種した後、上述の方法に従って、発酵させ、その発酵物からガラクトース溶液を回収することを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による特徴及び利点を、以下に詳細に示す。
【００１５】
本発明による方法は、種々の殺菌剤又は静菌剤を有さない限り、種々の乳清、牛乳、種々の前処理及び精製処理を前もって行っていない水で再構築された粉状の噴霧された乳清（ｓｐｒａｙｅｄ ｓｅｒｕｍ）で、首尾よく使用され得る。
【００１６】
以下、特記しない限り、本発明における「乳清」という表現は、殺菌剤又は静菌剤を有さない種々の乳清を意味するものとするとともに、水で再構築された粉状の噴霧された乳清、又は乳業に直接的に由来する、ラクトース若しくは乳タンパク質の含量が低い乳清を意味する。
【００１７】
本発明において、出発物質である乳又は乳清中のラクトースの濃度は、乳又は乳清の全重量に対して、２．５％〜飽和濃度までの範囲であることが好ましい；ラクトースが３〜１５重量％である場合に、好適な結果が得られる。本発明の特定の実施例によると、出発材料である乳又は乳清は、必要であれば、弱塩基又は強塩基を添加することにより、ｐＨを７．５以下としてもよく、５．０〜７．５のｐＨであることが好ましく、この塩基としては、無機物であることが好ましく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸アンモニウムからなる群から選択されたものなどが例示される；このようにして得た懸濁液は、その後、本発明による方法におけるステップｉ）の発酵に対抗して、可能性のある細菌による変化を除去するように、低温発酵される。
【００１８】
この低温殺菌の後、この溶液の温度を、典型的には２５〜５０℃の範囲の温度にまで冷却する。この温度は、上述の接種及び発酵ステップを実行する温度である；この温度は、３７〜４５℃の範囲となるまで、好ましく冷却される。
【００１９】
ラクトースを加水分解することができ従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、得たグルコースを消費することができる種々の無改変の微生物は、この工程に有効に使用され得る。もちろん、乳業や、「乳酸発酵」又は「ヨーグルト発酵」と一般的に称されるのものに使用される天然の微生物などが例示される。
【００２０】
さらに、斯かる微生物を有する種々の組成物も、本発明の範囲に含まれるものとして考慮される必要がある。
【００２１】
本発明の特定の実施例によると、本発明による方法は、ラクトースを有する乳又は乳清を、乳酸桿菌に属する細菌、又はその組成物で発酵するステップを有する。
【００２２】
本発明によると、「乳酸桿菌」族は、非特許文献に報告の分類により命名された族を意味する。乳酸桿菌族に属する細菌のなかで、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属及びＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属並びにこれらの混合物は、本発明による方法のステップｉ）において乳又は乳清の接種に好ましい。これらの細菌の例としては、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃａｓｅｉからなる群から選択された細菌株に属する細菌が挙げられる。
【００２３】
本願出願人は、ラクトースの加水分解に由来し、細菌によるより多い量のガラクトースの消費を回避し、より多いグルコースの消費を得るために、ステップｉ）の発酵を、１６〜２４時間で、ｐＨ７．５以下、より好ましくは５．０〜７．５のｐＨで一定に保って行うことが好ましいことを確かめた。必要であれば、このようにして形成されたガラクトースの量を実用的に変化させずにラクトースの濃度をさらに低く保つため、一定のｐＨで行うこの第一の発酵ステップの後に、５〜６０時間の間、さらなる発酵に起因して乳酸を形成することにより、ｐＨを自発的に下げる第二のステップを行う。
【００２４】
発酵の間、その懸濁液は、一定に攪拌することが好ましい。
【００２５】
一定のｐＨにおけるこの発酵において、ｐＨは、上述した好ましい無機塩基で例示される弱塩基又は強塩基を添加することにより、上述の好ましい範囲に保たれてもよい。
【００２６】
この発酵ステップの終期で、ステップｉｉｉ）を行う前に、当業者公知の一般的に用いられる手法により、前もった低温殺菌として、第二の低温殺菌を行ってもよい。
【００２７】
ステップｉｉ）の発酵ステップの産物からの所望するガラクトース溶液の回収は、脂肪、又は乳清若しくは発酵に由来する細菌に由来しない変性タンパク質からなるバイオマスの遠心分離及び／又は限外濾過により除去することで、行われる。
【００２８】
限外濾過に由来する産物は、無視できない量のラクトースが存在する場合、このラクトースを除去するようにナノ濾過を行ってもよい。このような状況は、出発材料の乳清にラクトースが１６重量％以上含まれる場合に発生する場合があり得る。
【００２９】
本発明による方法の特定に実施例によると、バイオマスを除去した後に得られる澄明で黄色の溶液は、導電率が６〜０．５ｍｓとなるまで電気透析により脱イオン化され、その後、水素イオン型の強陽イオン樹脂からなるイオン交換樹脂に通し、さらに導電率を１０〜１００μｓとする。このようにして得た溶液は、例えば０．１〜０．８μｍのメンブレンを用いて濾過されてもよい。
【００３０】
得た溶液から塩を除去した後、（例えば、逆浸透や減圧での蒸留などにより）水を除去してもよく、これにより、所望する濃度のガラクトースを有するシロップが得られる。また、このガラクトースは、当業者公知の常法により十分な濃度からガラクトースを結晶化されてもよい。
【００３１】
本発明による方法で得たガラクトース溶液は、溶液に存在する乾燥物質の全重量に対して、約９０％のガラクトースと、１０％未満のラクトースと、微量のガラクトシル−ガラクトシドとを有する。従って、これらの溶液は、ガラクトースを有する飲料物及びその他の食品調製に、甘味料として直接使用され得る；また、例えば、種々の化学方法における合成中間体としてなどの、高度に結晶収量の良好な純粋なガラクトースを得るようにも使用され得る。
【００３２】
これらの他、本発明は、有利に、最終産物の収量を良好とするためにタンパク性画分を最初に除去する必要はなく、また発酵に使用される微生物に直接消費されるグルコースを除去する必要もない。
【００３３】
本発明による方法は、乳業で直接由来し種々の精製工程を施されていない乳清で首尾よく使用され得る。
【００３４】
本発明によるこの最後の利点により、乳業では除去が困難な乳清の廃棄方法にも適用可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を限定するものではない例として、述べる。
【００３６】
（例１）
３．５％のラクトースを有する３Ｌの新鮮な乳清を、９０℃で低温殺菌し、その後、３７℃に温度調節し、３０％のＮａＯＨ水溶液でｐＨを７とする。
【００３７】
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓと、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓと、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃａｓｅｉとを混合して、接種する。攪拌下、３０％のＮａＯＨでｐＨを７に保持しつつ１８時間後、この塩基の供給を停止し、この混合物を、一時的に酸性化する。さらに８時間後、ラクトースの量は、０．１３重量％であり、ガラクトースの量は、１．３４重量％である。
【００３８】
９０℃で低温殺菌後、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。この限外濾過に由来する溶液を、その後、電気透析と、イオン交換カラムへの適用とにより、脱塩する。
【００３９】
この溶液は、炭素上で脱色されてもよく、濾過されてもよく、シロップを得るように最終的に濃縮されてもよい。
【００４０】
（例２）
出発物質を、粉末状の乳清に噴霧する；これを、全重量に対して５．５％のラクトースを有する２０００ｇの懸濁液を得るように、脱イオン水で再構築する。
【００４１】
得た発酵基質を、９０℃で低温殺菌し、その後、４０℃に温度調節し、７．５重量％の濃度のアンモニウム水溶液でｐＨを６．５とする。
【００４２】
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓを用いて、接種を行い、攪拌しながら、７．５％のアンモニウム水溶液で、ｐＨを６．５に維持する。
【００４３】
２１時間後、ラクトースの量は、０．２８重量％であり、ガラクトースの量は、２．３０重量％である。
【００４４】
この培養液を、再度９０℃で低温殺菌し、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。遠心分離物に、電気浸透を施す。その後、イオン交換樹脂（強陽イオン樹脂及び弱陰イオン樹脂）で脱塩を完了する。
【００４５】
脱色後、公知の方法によりガラクトースを結晶化するように６５°ブリックスの糖度が得られるまで、水を蒸発させる：９９％の純度で、３１ｇの結晶ガラクトースが得られる。これは、濃縮前の溶液に存在する８２％の糖に相当する。
【００４６】
（例３）
３．４重量％のラクトースを有する４．５Ｌの新鮮な乳清を、８０°で低温殺菌し、その後、４５℃に温度調節する。
【００４７】
４０％のＫＯＨ水溶液を用いて、ｐＨを６．８とし、ヨーグルト発酵物を有するＡｃｔｉｍｅｌ（登録商標）で販売される市販品を用いて、接種を行う。
【００４８】
２４時間の間、４０％のＫＯＨを用いて、ｐＨを６．８に保持し、その後、８０℃で低温殺菌を行う。その結果、０．０４重量％のラクトースと、１．０４％のガラクトースとを有する発酵物を得る。その後、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。この限外濾過物を、その後、イオン交換カラムに適用することにより、脱塩する。
【００４９】
この溶液は、炭素上で脱色されてもよく、濾過されてもよく、最終的にシロップに濃縮されてもよい。
【００５０】
（例４）
乳清粉末を、脱イオン水で再構築し、７．３４重量％のラクトースを有する１０，７００ｋｇの懸濁液を得る。このようにして得た発酵基質を、８０℃で低温殺菌し、４０℃に温度調節し、３０％のＮａＯＨ水溶液でｐＨを７とする。
【００５１】
Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓと、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓとの混合物を用いて接種を行う。攪拌下、３０％のＮａＯＨを添加してｐＨを７に維持しつつ、１８時間後、ＮａＯＨの供給を停止し、ｐＨを一時的に低下させる。
【００５２】
酸性化させて１０時間後、８０℃で低温殺菌を行う：ラクトースの量は、０．２３重量％であり、ガラクトースの量は、２．９５重量％である。
【００５３】
限外濾過でバイオマスを除去する；限外濾過物に関し、イオン交換樹脂（強陽イオン及び弱陰イオン樹脂）で完全な脱塩を行う。
【００５４】
この溶液に関して脱色を行った後、シロップが得られ、所望する濃度となり、且つ濾過され得るまで水を除去する。このシロップにおけるガラクトースは、８９％の純度を有する。
【００５５】
（例５）
２８ｋｇの乳清粉末を、１１０Ｌとなるように、脱イオン水で再構築する。この懸濁液におけるラクトースの量は、１６．２６重量％である。
【００５６】
この発酵基質を、９０℃で１分間、低温殺菌し、４０℃に温度調節し、１５ｗ／ｖ％のＣａ（ＯＨ）２の水性懸濁液を用いてｐＨを６．５とする。
【００５７】
５ｇのＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓを用いて接種する。
【００５８】
攪拌下、１５ｗ／ｖ％のＣａ（ＯＨ）２を添加してｐＨを６．４〜６．５に維持しつつ、４０時間後、８０℃で低温殺菌を行い、得た発酵物には、１．７６重量％のラクトースと、３．８８重量％のガラクトースとが含まれる。その後、遠心分離と、限外濾過とにより、バイオマスを除去する。この限外濾過物を、ラクトースを除くようにナノ濾過し、イオン交換カラムに適用して、脱塩する。
【００５９】
この溶液を、濾過し、最終的に濃縮して、９０％の純度のガラクトースのシロップを得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の前処理及び精製処理が行われておらず種々の殺菌剤又は静菌剤を有さない乳又は乳清から出発する、ガラクトースの調製方法であって：
ｉ）ラクトースの加水分解を行うことができ従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ該グルコースを消費することができる無改変の微生物を用いて、乳又は乳清を接種するステップと；
ｉｉ）ステップｉ）に由来する溶液を発酵するステップと；
ｉｉｉ）ステップｉｉ）に由来する発酵産物から所望のガラクトース溶液を回収するステップと；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記乳又は乳清は、該乳又は乳清の全重量に対して、２．５重量％から飽和濃度のラクトースを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記乳又は乳清は、該乳又は乳清の全重量に対して、３重量％以上１５重量％のラクトースを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｉ）における前記の無改変の微生物は、乳酸発酵物及びヨーグルト発酵物から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｉ）における前記の無改変の微生物は、乳酸桿菌族に属する細菌から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記の乳酸桿菌族に属する前記細菌は、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属及びＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属並びにこれらの混合物からなる群から選択された細菌株に属する細菌であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記細菌は、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ及びＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃａｓｅｉ並びにこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記のステップｉｉ）における発酵は、１６時間以上２４時間の間、ｐＨが７．５以下の一定のｐＨに維持して実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記のステップｉｉ）における発酵は、１６時間以上２４時間の間、ｐＨが７．５以下の一定のｐＨに維持して実行され、その後、５時間以上６０時間の間、一時的にｐＨを低下させることで、実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記の一定のｐＨは、５．０以上７．５以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記のステップｉｉ）における発酵は、２５℃以上５０℃以下で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記のステップｉｉ）における発酵は、３７℃以上４５℃以下で実行されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップｉ）における接種を行う前に、前記乳又は乳清は、必要であれば、ｐＨを７．５以下とされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップｉ）における接種を行う前に、前記乳又は乳清は、必要であれば、ｐＨを５．０以上７．５以下とされることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記のｐＨが７．５以下の値は、無機物由来の強塩基又は弱塩基を添加して得られることを特徴とする請求項９又は１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記の無機物由来の塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸アンモニウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップｉｉ）における発酵物からガラクトース溶液を回収するステップは、水を除去し、所望濃度のガラクトース溶液を取得するように、遠心分離及び／又は限外濾過により、バイオマスを除去し、ナノ濾過及び／又は加温吸引下での濃縮を行った溶液を取得することにより、実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
バイオマスの除去後、得た溶液は、電気浸透と、イオン交換カラムへの導入と、濾過とで、脱イオンされることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップｉ）における接種を行う前、及び／又は前記ステップｉｉ）における発酵の終期に、前記乳又は乳清は、低温殺菌されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
種々の前処理及び精製処理が行われておらず、且つ殺菌剤又は静菌剤を有さない、全重量に対して２．５重量％のラクトースを少なくとも有する乳業由来の乳清を廃棄する方法であって、
ラクトースの加水分解を行うことができ従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ該グルコースを消費することができる無改変の微生物を用いて、前記乳清を接種し、その後、発酵を行い、発酵物からガラクトース溶液を回収することを特徴とする方法。
【請求項１】
種々の前処理及び精製処理が行われておらず種々の殺菌剤又は静菌剤を有さない乳又は乳清から出発する、ガラクトースの調製方法であって：
ｉ）ラクトースの加水分解を行うことができ従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ該グルコースを消費することができる無改変の微生物を用いて、乳又は乳清を接種するステップと；
ｉｉ）ステップｉ）に由来する溶液を発酵するステップと；
ｉｉｉ）ステップｉｉ）に由来する発酵産物から所望のガラクトース溶液を回収するステップと；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記乳又は乳清は、該乳又は乳清の全重量に対して、２．５重量％から飽和濃度のラクトースを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記乳又は乳清は、該乳又は乳清の全重量に対して、３重量％以上１５重量％のラクトースを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｉ）における前記の無改変の微生物は、乳酸発酵物及びヨーグルト発酵物から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｉ）における前記の無改変の微生物は、乳酸桿菌族に属する細菌から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記の乳酸桿菌族に属する前記細菌は、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ属及びＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ属並びにこれらの混合物からなる群から選択された細菌株に属する細菌であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記細菌は、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｂｕｌｇａｒｉｃｕｓ及びＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃａｓｅｉ並びにこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記のステップｉｉ）における発酵は、１６時間以上２４時間の間、ｐＨが７．５以下の一定のｐＨに維持して実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記のステップｉｉ）における発酵は、１６時間以上２４時間の間、ｐＨが７．５以下の一定のｐＨに維持して実行され、その後、５時間以上６０時間の間、一時的にｐＨを低下させることで、実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記の一定のｐＨは、５．０以上７．５以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記のステップｉｉ）における発酵は、２５℃以上５０℃以下で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記のステップｉｉ）における発酵は、３７℃以上４５℃以下で実行されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップｉ）における接種を行う前に、前記乳又は乳清は、必要であれば、ｐＨを７．５以下とされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップｉ）における接種を行う前に、前記乳又は乳清は、必要であれば、ｐＨを５．０以上７．５以下とされることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記のｐＨが７．５以下の値は、無機物由来の強塩基又は弱塩基を添加して得られることを特徴とする請求項９又は１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記の無機物由来の塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム及び炭酸アンモニウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップｉｉ）における発酵物からガラクトース溶液を回収するステップは、水を除去し、所望濃度のガラクトース溶液を取得するように、遠心分離及び／又は限外濾過により、バイオマスを除去し、ナノ濾過及び／又は加温吸引下での濃縮を行った溶液を取得することにより、実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
バイオマスの除去後、得た溶液は、電気浸透と、イオン交換カラムへの導入と、濾過とで、脱イオンされることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップｉ）における接種を行う前、及び／又は前記ステップｉｉ）における発酵の終期に、前記乳又は乳清は、低温殺菌されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
種々の前処理及び精製処理が行われておらず、且つ殺菌剤又は静菌剤を有さない、全重量に対して２．５重量％のラクトースを少なくとも有する乳業由来の乳清を廃棄する方法であって、
ラクトースの加水分解を行うことができ従ってガラクトースとグルコースとを得ることができ、且つ該グルコースを消費することができる無改変の微生物を用いて、前記乳清を接種し、その後、発酵を行い、発酵物からガラクトース溶液を回収することを特徴とする方法。
【公表番号】特表２００７−５１５１５６（Ｐ２００７−５１５１５６Ａ）
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３７３０６（Ｐ２００６−５３７３０６）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２７０９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３９２９９
【国際公開日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（５０２３５０７９９）イナルコ ソシエタ ペル アチオニ (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２７０９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３９２９９
【国際公開日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（５０２３５０７９９）イナルコ ソシエタ ペル アチオニ (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]