[发明专利]改性多聚木糖的制造方法

说明书

本发明提供一种能够在工业上从生物质量产改性多聚木糖的制造方法。以在植物细胞壁中含有木聚糖的生物质为原料，该木聚糖在侧链中具有从由乙酰基、阿魏酰呋喃型阿拉伯糖基和香豆酰呋喃型阿拉伯糖基构成的组中选择的至少一种改性基团，在160℃以上的温度和该温度下的饱和水蒸汽压力以上的压力下，且在通过下式(1)计算出的反应苛刻度R₀在3000以上且在7000以下的控制条件下，使用在内部具有生成塞状流的流路控制机构的圆筒型塞状流反应器，对作为固体成分以10质量％～30质量％的比例含有所述生物质的浆料进行连续的水热处理，得到所述木聚糖的侧链中具有的改性基团被保留的改性多聚木糖。

技术领域

本发明涉及一种改性多聚木糖(modified xylopolysaccharides)的制造方法。

背景技术

在日本厚生劳动省制定的2015年度版日本人膳食纤维摄取标准中，理想的是，成年男性每日摄取19g～20g以上的膳食纤维，成年女性摄取17g～18g以上的膳食纤维。然而，根据2012年的日本国民健康营养调查报告，实际情况是成年男性仅摄取了13.0g～17.1g左右，成年女性仅摄取了13.2g～17.1g左右。

作为膳食纤维的一种的难消化性糊精和聚葡萄糖、葡甘露聚糖等多糖类的市场有扩大的倾向，从国民对膳食纤维的关心程度可以看出，其市场大致会超过低聚糖。另一方面，在低聚糖的市场有以下动向：不仅要求低聚糖作为双歧杆菌生长因子而以改善调整胃肠作用为目的，而且要求低聚糖具有改善过敏和提高免疫功能等新功能。

本来，膳食纤维除了指构成植物细胞壁的纤维素、半纤维素、木质素外，还多指它们的部分水解产物的总称。然而，由于植物的细胞壁具有难降解性，因此难以在工业上低价地从植物的细胞壁提取膳食纤维。其中存在与难以从纤维素原料工业生产生物乙醇相同的技术问题，其结果，实际上市场上出现的水溶性膳食纤维多数是以淀粉为原料的难消化性多糖类。

作为构成植物细胞壁的半纤维素的一种的木聚糖(xylan)是以β-D-吡喃木糖为基本单位的聚合物。而且，从木聚糖生产木糖和低聚木糖的技术已经被实用化(专利文献1)。但是，从现代人的营养动向来看，需要一种作为具有作为膳食纤维的功能的高分子多糖类进行分离、或者、作为具有衍生自植物细胞壁的改性(修饰)侧链的功能性低聚糖进行收集的技术。

作为从含有木聚糖的生物质(biomass)制造糖类的方法，自古以来，已知一种通过酸或碱起作用来对木聚糖进行水解的方法。具体而言，作为木糖醇的原料的木糖(单糖)在工业上能够通过使用硫酸来水解木聚糖而获得。另外，作为从木聚糖生产低聚糖的方法，已知一种通过使用酶来水解木聚糖而进行的方法。在市场上销售的低聚木糖多数是通过这种使用酶的方法而生产出来的。在使用酶的方法中，从缩短反应时间的观点，进行预先向作为原料的生物质加入碱性溶液或者蒸煮原料等前处理。

在用于生产糖类的所述各技术中，虽然水解是由于酸碱催化剂的贡献而引起的，但是存在由酸、碱引起的环境负担比较大，酸、碱使得衍生自植物细胞壁、对多聚木糖(xylopolysaccharides)进行改性(修饰)的有用的改性基团(修饰基团)被去除等各种技术问题。因而，近年来，对生物质作用高温高压水的所谓水热反应技术受到瞩目(专利文献2和非专利文献1)。当超过374℃、23.4MPa的临界点时，水成为不同于气体和液体的均质流体。这种流体被称为超临界水，超临界水表现出能够降解大多数有机物的高反应性。此外，在温度和压力低于临界点的区域中的这种流体被称为亚临界水或高温高压水、加压热水等。

在使用酸、碱和酶的情况下产生的糖链的水解反应是由于酸碱催化剂的贡献而引起的，但其也与水热反应技术中的高温高压水的功能相同。通过改变温度、压力，水提供丰富变化的反应场，因此，能够将高温高压水评价为用于水解构成植物细胞壁的多糖类而使其可溶化的、环境负担低的溶剂。