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2018 年度 実施状況報告書

亜臨界含水ポリオール処理による希少糖製造技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K07814
研究機関京都大学

研究代表者

小林 敬  京都大学, 農学研究科, 助教 (70416311)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード亜臨界水 / 希少糖 / 異性化
研究実績の概要

加圧下で水を加熱すると亜臨界水と呼ばれる状態になる。亜臨界水は水そのものでありながら反応性が高いため、食品加工への応用が期待されている。亜臨界水にエタノールなどを添加して、副反応を抑制する方法が提案されている。しかし、エタノールを加えると、糖類の溶解度が低くなるため、当初ポリオールを加える計画をしていた。
ポリオールの添加では、その効果が認められなかったため、水にガラクトースを高濃度で溶解し、それを亜臨界処理した。その結果、初期の糖濃度の違いにより、反応挙動も大きく異なり、糖を高濃度で溶解すると、希少糖(タガトース)の選択性が低下した。これは、副生成物(有機酸など)が高濃度で生成し、それにより反応液のpHが大幅に低下することで、希少糖が分解したことが原因であると推察された。pHが4以上の範囲ではタガトースの選択率は35%以上であったが、それより低いpHでは大幅に選択性が低下した。あそして、pHが3以下では、選択率は5%以下にまで低下した。
これらの反応挙動を速度解析した。ここでは、ガラクトースがタガトースに異性化し、さらに有機酸に分解する反応と、ガラクトースが直接副生成物に分解する経路を想定した。このモデルに基づき速度解析を行ったところ、タガトース分解の見かけの速度定数が他の速度定数よりも大きく、糖濃度が高くなるほど大きくなる傾向を示した。このことから、タガトースの分解が選択率の低下を招いていると考えられた。
次年度以降は、タガトースの分解を抑制する技術の開発を促進する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ガラクトースを亜臨界水中で異性化させたところ、タガトースが生成した。この挙動が、糖濃度が高いほど抑制される原因はこれまで不明であったが、本研究において、その原因がタガトースの分解にあることが明らかとなった。原因が明らかとなったことで、分解を抑制する技術の開発を目指す今後の方向性が示された。

今後の研究の推進方策

ガラクトースの異性化によるタガトースの生成では、タガトースの分解が問題となる。今後は、速度論的解析を駆使し、タガトースの分解を抑制する技術を開発し、大量合成につながる筋道をつけたい。
また、種々の糖を原料として、各種希少糖の合成手段を確立していく。

次年度使用額が生じた理由

ガラクトースの異性化について、その要因が明らかとなった。一方で、その他の糖についても実施する予定であったが、実施できなかった。そこで、種々の糖について、次年度に実施する。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] Kinetics for the subcritical treatment of glucose solution at various concentrations2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirayama, T. Kobayashi
    • 雑誌名

      Food Science and Technology Research

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり

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公開日: 2019-12-27  

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