JP2003530096A - ポリガラクツロン化物の製造及び食品添加物としてのその使用 - Google Patents
ポリガラクツロン化物の製造及び食品添加物としてのその使用Info
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Abstract
Description
る。ポリガラクツロン化物とは、例えばペクチンの酵素的分解により得られるオ
リゴ糖類である。ペクチンは、ガラクツロン酸モノマー又はガラクツロン酸(メ
チル)エステルモノマーの主成分である。一般的には両モノマーは同時に存在し
、ガラクツロン酸基のエステル化度は0.5%〜70%の範囲である。ガラクツロン
酸モノマー又はエステルモノマーは、α−1,4により相互に結合されている。し
かしながら、ペクチン分子の特定の領域では、ラムノースモノマーが鎖の中に挿
入されており、その結果、そこにはポリマーのジグザグ構造が生じることになる
。ラムノースモノマーには、例えば、アラバン(araban)(α‐1,5結合)と、ア
ラバンガラクタン(結合:β‐1,3‐1,6‐D)とにより形成されていることが
ある側鎖が結合していることがある。他のモノマーも側鎖を含むことができる。
“Flussiges Obst”、97年6月、301頁以下を参照。この文献には、ジュースの製
造時に、濁り除去のためのペクチナーゼを使用すると、以降の加工を妨げ、従っ
て、除去又は防止せねばならない望ましくないコロイドが生じるとの記載もある
。一方、自然未濾過ジュース中では、粘度に好影響を与えるのはペクチンだけで
あり、その断片ではない。これらの考察から、例えばジュースの製造時には、ぺ
クチン断片の存在は技術的理由から望ましくないことが分かる。
s. Am. Clin. Climatol. Assoc., 99: 203-213(1987)は、グレープフルーツの
ペクチンが摂取者の健康増進に大きな役割を果たしていると記載している。T. M
atsumoto他、Int. J. Immno- pharmacol., 15:683-693(1993)には、ブプレウ
ルム・ファルカトゥムの根に含まれたペクチン性多糖類であるブプレウラン2II
cの特定の断片が高い薬学的価値を有する可能性があるとの記載がある。これら
の断片はエンドポリガラクツロナーゼによる転換により得られたものである。最
後に、Voragen, A.G.J., Trends Food Sci. Technol., 9:328-335(1998)から
、非消化性多糖類又はオリゴ糖類が一連の健康増進効果を摂取者に対して有する
ことがあるということが公知である。 US-A-5,683,991から、ペクチナーゼを使用してペクチンから薬学的目的でオリ
ゴ糖類を製造することが公知である。その際に使用されるペクチナーゼは各種酵
素の混合物であり、場合によってはエンドポリガラクツロナーゼも含まれている
ことがあり、側鎖の領域においても切断が行なわれる。更に、ペクチナーゼによ
る転換の前にエステル基が加水分解され、その結果、比較的小さなモノマー(2
‐4モノマー)が得られることになる。
テンシー、保存性、着色性のような基本的な機能は加工食品の調製の領域にある
。 本発明の根底には、健康増進の観点と、味覚上の観点と、場合によっては、コ
ンシステンシー及び/又はその他の摂取者関連特性の観点から食品を改良する食
品添加物を提供するという技術的課題がある。
ン化物の使用を教示するが、その場合、ポリガラクツロン化物は以下の工程によ
り得られる。 a) ペクチン含有(pectinous)植物材料を、水溶液中でのペクチン抽出に付す
る工程 b)溶解したペクチンを含む液相と、前記植物材料からの固形物とからなる、工
程a)で得られた懸濁液から、前記固形物を分離する工程 c)工程b)で得られた前記液相から、前記ペクチンを沈殿させる工程 d)工程c)で得られた前記ペクチンを、水溶液中で溶解し、精製されたエンド
ポリガラクツロナーゼにより切断する工程 e)工程d)で得られた前記ポリガラクツロン化物を、更なる分離工程及び存在
するエステル基の加水分解を行うことなく、ポリガラクツロン化物調製物に加工
する工程
ンドポリガラクツロナーゼを使用するために、(天然の)非エステル化ガラクツ
ロン酸中の結合だけがモノマー単位で切断されることが本質的なことである。こ
の結果、比較的大きなオリゴ糖類の大部分が、例えば5〜20モノマー単位(主鎖
及び場合によっては側鎖)が得られる。ポリガラクツロン化物はその場合ほとん
ど全てが飽和ポリガラクツロン化物であり、ペクチンリアーゼ又はペクテートロ
アーゼ活性により生じる不飽和ポリガラクツロン化物よりも反応性が低く、従っ
て、非酵素的褐色化やフルクトース又はグルコースからのヒドロキシメチルフル
フラール(HMF)の発生をもたらすことはない。このようにして得られた各種オ
リゴ糖類構造の混合物は特別な効果を有する。一方では、十分に得られた側鎖を
有する断片は生理学的観点では免疫系強化作用を有する。更に、本発明の比較的
長いオリゴ糖類は、その他の長鎖ポリマーと同様に、繊維質(roughage)としての
働きも行なう。繊維質は例えば便秘、憩室症、結腸癌、糖尿病、脂質代謝疾患の
ような多くの病気の予防と治療において重要な役割を果たしている。しかしなが
ら、従来の繊維質の欠点、即ち、必須栄養素の結合は、本発明による5〜20モノ
マー単位を有する領域のオリゴ糖類により減少する。
較的簡単に、例えば、酢酸塩や、ブチル酸塩、プロピオン酸塩のような短鎖脂肪
酸に変化することができ、これらの短鎖脂肪酸が、今度は腸菌群落と腸内pH値と
に好影響を与える。かかる脂肪酸は、有機体が効果的に利用することができ(ベ
ースとなっているオリゴ糖類のエネルギー含量:2kcal/g)、エネルギー供給
源として特に粘膜細胞に利用される結果、増殖変調を伴う。結腸運動性が高めら
れ、それとともに粘膜の血行が改善する。更に、本発明により使用されるポリガ
ラクツロン化物は、抗菌性とエマルジョン安定化性とを有しており、これが食品
技術的な観点で特に効果的である。エマルジョン安定化性により、例えばマヨネ
ーズ等に脂肪代替品として使用することも可能になる。
としては、インスタント食品、ベビーフード、野菜缶詰や果物缶詰のような缶詰
(瓶詰め食品を含む)、飲料、菓子類、及び焼き菓子(チップス等を含む)があ
る。ペクチン含有植物材料としては、植物自体の他に、例えばジュース製造時の
植物性絞りかす、更には、植物性細胞培養株がある。ペクチン源として使用する
のに適した植物としては、例えば、果物、特にリンゴと柑橘類、野菜、特に砂糖
大根とニンジンとトマトを挙げることができる。ペクチン抽出は中性領域(pH 6
.0〜8.0)で行なうこともできるし、酸(pH 2.0〜3.0;酸:例えば、硫酸、塩酸
、リン酸、クエン酸、乳酸及び/又は酒石酸)の中で行なうこともできる。典型
的な加工条件は、40〜120℃、好ましくは90〜100℃、1〜20時間、好ましくは6
〜10時間、場合によっては、数回の反復、例えば2回である。 固形物の分離は(例えば水圧)プレス及び/又は遠心分離機により行なうこと
ができる。その後に、得られた溶液は、更なる加工の前に真空蒸発及び/又は限
外濾過により濃縮することができる。
チンからその水和物外皮を除去し、それによりペクチンを沈殿させる、水と混合
可能な有機(非イオン性)溶剤を使用することができる。考えられる溶剤として
は、例えば、アセトンやC1‐C10アルキルアルコールがあるが、食品技術的観点
からはエタノールの使用が好ましい。代替的又は追加的に、例えばアルミニウム
、銅及び/又はカルシウムの硫酸塩及び/又はリン酸塩のような無機塩を使用す
ることができる。 好ましくは、工程d)では、pH 1.4〜8.2で、更に好ましくは、3.5〜5.0で作
業を行なう。使用するエンドポリガラクツロナーゼは、植物又は植物中に存在す
る微生物から、例えば、綿花/アスペルギルス・フラーブス/アスペルギルス・
パラジティクス、ライ麦/クラビセプス・プルプレア、トウモロコシ/コクリオ
ボルス・カルボヌム/フサリウム・モニリフォネ、アメリカクルミ/クルフォネ
クトゥリア・パラシティカ、トマト/フサリウム・オキシスポルム/ラルストニ
ア(シュードモナス)ソラナセアルム、イネ/リゾクトニア・ソラリ、草/スク
レロチニア・ボレアリス、ヒマワリ/スクレロチニア・スクレロチオルム、リン
ゴ/ステレウム・プルプレウム、ニンジン/エルウィニア・カロトロバ、又はブ
ルクホルデリア(シュードモナス)セパシアから得ることもできるし、あるいは
また、定義されたエンドポリガラクツロナーゼを製造するために遺伝子技術によ
り変化させられた微生物から得ることもできる。
は、例として挙げた微生物の公知の遺伝子の他に、周知のcDNA、又は周知の酵素
構造をコードする植物自体のcDNAが考慮の対象となる。周知の植物cDNAの例とし
ては、アラビドプシス・タリアナ、ペルセア・アメリカヌス、及びプルヌス・ペ
ルシカのものがある。周知のエンドガラクツロナーゼの例としては、リコペルシ
コン・エスクレントゥム、ムサ・アクミナタ、ゴシピウム・バルバデンセ、ゴシ
ピウム・ヒルスツム、ククムス・サティブス、ファセクルス・ブルガリス、シト
ルス・リモン、マンギフェルス・インディカ、ククミス・メロ、パシフローラ・
エドゥリス、プルヌス・ペルシカ、ピュルス・コムニス、ルビス・イダエウス、
及びフラガリア・アナナサのものがある。好ましくは、「アスペルギルス・カル
ボナリウス、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・オリザエ、アスペルギ
ルス・トゥビンゲンシス、アスペルギルス・ウストゥス、クルイベルミセス・マ
ルキシアヌス、ネウロスポラ・クラッサ、ペニシリウム・フレクエンタンス、サ
ッカロミセス・セレビシアエSCPP、ラクトバシルス・カセイ、ラクトバシルス・
プランタルム、ラクトコックス・ラクティス、バクテロデス・テタイオタオミク
ロン、ピロモナス・コムニス、及びネオカリマスティックス・パトリシアルム」
からなるグループの微生物から得られるエンドポリガラクツロナーゼから1つ又
は複数のエンドポリガラクツロナーゼを選択するか、あるいはまた、エンドポリ
ガラクツロナーゼにより暗号づけされたこれらの微生物のDNA塩基配列から変更
されたその他の微生物を使用する。
)で使用するポリガラクツロナーゼの量は効果的には10〜1000、好ましくは20〜
400 U/gペクチンの範囲である。活性度は下記の方法により測定する。10mg/
lのポリガラツクロン酸(例えば、2000年3月1日発効の製品仕様書によるSigma
P-7276)を基質緩衝液(2mMクエン酸溶液、1mM CaCl2)に溶解し、定められた
量の酵素溶液と混合する。培養は、25℃で15分間行う。その後に、同じ体積の4.
4 mM 2‐3,5‐ジニトロ安息香酸溶液の添加により反応を停止させ、5分間沸騰
させ、0℃に冷却する。最後に、吸収を540 nm において測定し、通常の方法で
標準曲線との比較により数値から代謝を求める。1単位は1分あたり1μMのガラ
クツロン酸の代謝に相当する。
膜反応器又は中空繊維膜反応器のような酵素膜反応器への封入により固定化され
ており、即ち、通常の方法で準備された担体材料への結合は吸着結合、イオン結
合、錯化結合、共有結合又は架橋により行なうことができる。 固定化により、特別の分離を行なわなくても、最終製品が実質的にポリガラク
ツロナーゼを含まない状態を確実に実現することが可能になる。これにより、使
用されたポリガラクツロナーゼを場合によっては食品中に含まれるペクチンが取
込むことが原因で通常では起こる可能性のある反応妨害が全くなくなる。これが
特に効果的であるのは、食品中に含まれるペクチンの望ましくない分解が食品の
コンシステンシーに、例えば、その粘度に悪影響を及ぼす可能性があるからであ
る。更に、ポリガラクツロナーゼの消費量も非常に少なくて済むことになる。
好ましくは、30〜70℃で、2〜300分間、好ましくは、45〜150分間行なう。その
際、選択的に連続又は不連続(バッチ法)で作業を行なうことができる。連続法
では、上記期間は、ポリガラクツロナーゼを入れた反応スペースにおける平均滞
留時間である。 本発明により製造したポリガラクツロナーゼは、一般的には濃度0.01〜1.0g
/kg食品、好ましくは濃度0.1〜0.5g/kg食品で使用する。その際、濃度は1人
の人間の通常の食品摂取量に合わせて調整し、体重1kg及び1日あたり0.5〜50mg
、好ましくは1〜25mgの使用量を守るべきであろう。
浄する。ペレットを50 mM 酢酸ナトリウム/1.25 mM NaCl(pH 6.0)に4℃で入
れ、4℃で1時間攪拌する。タンパク質を70%硫酸アルミニウム飽和により沈殿
させ、遠心分離(10000g、20分間)により分離する。タンパク質ペレットを0.1
25 M 酢酸ナトリウム(pH 6.0)で溶解し、この緩衝液により透析する。次にタ
ンパク質をCM-セフアロースカラムを経て2段グラジエント(0.45 M 酢酸ナトリ
ウム、pH 6.0及び1.0 M 酢酸ナトリウム、pH 6.0)により分離する。エンドポリ
ガラクツロナーゼは第1段で溶離する。
化 酵母菌(サッカロミセス・セレビシアエ)をアスペルギルス・ニガーのポリガラ
クツロナーゼ遺伝子のcDNAを含む発現プラスミドにより酵母菌‐ADH1‐プロモー
タの制御の下で形質転換させる。 プラスミドは更に酵母菌複製オリジンと酵母菌選択マーカ(例えばLEU2遺伝子
)とを含んでいる。得られた酵母菌幹を培地(最小培地)で育て、発酵法により
培養する。エンドポリガラクツロナーゼはその際培地中に分離される。 酵母菌細胞を得るために、500 ml の培地を使用する(遠心分離:6000g、10
分間)。
ム(pH 3.6)に溶解する。固形成分を(遠心分離:25000g、10分間)により分
離する。次に溶液をセファデックスG-50カラムにより脱塩する。タンパク質をア
ルギン酸塩カラム(アルギン酸ナトリウムとエピクロロヒドリンとの架橋による
マトリックス)に添加し、0.02 M 酢酸ナトリウム、pH 3.6)により平衡させる
。溶離は0.1 M 酢酸ナトリウム、pH 4.2、次にpH 6.0 により、更には、酢酸塩
緩衝液、pH 5.6 中の0〜1Mの直線NaClグラジエントにより起こる。 エンドポリガラクツロナーゼの溶離は塩グラジエント中で起こる。
酸塩又はガラス担体のような、3gの粒状担体を20 mlの0.01M Sorensen リン酸
塩緩衝液(pH 7.0)に懸濁させ、脱ガスする。0.2g又は1000 Uの実施例3のエ
ンドポリガラクツロナーゼを5 ml の緩衝液、pH 7.0 に溶解し、担体懸濁液に添
加する。攪拌しながら、280 nmにおける吸光度の低下を約30〜60分間にわたって
見守る。溶液を取出し、水で5回洗浄を行ない、10 mlのグルタールジアルデヒド
溶液(5%)を添加し、30分間の攪拌を行なう。その後に、5回の洗浄を水中で1
時間行ない、次に3回の洗浄を緩衝液(pH 5.0)により行なう。最後に、50 mlの
緩衝液、pH 5.0に懸濁させる。共有結合固定化エンドポリガラクツロナーゼが得
られる。
ラエ)の根を機械的に破砕し、30 kg の脱イオン水とともに抽出工程に送る。抽
出は8時間にわたって98℃及び大気圧で2回行なう。60℃以下への冷却の後に、得
られた懸濁液を固形物の分離のために遠心分離する(4000g、10分間)。得られ
た透明な上澄み液を真空蒸発により元の体積の1/10まで濃縮する。 1質量部あたり4質量部のエタノール(96%)を添加することにより、ペクチ
ンを沈殿させ、4℃における遠心分離(10000g、10分間)により、最適にはそ
の後の透析を伴い、ペクチンを液相から分離する。得られたペクチンを0.1 M 酢
酸ナトリウム緩衝液(pH 4.2)に溶解し、使用するペクチン1gあたり300 U の
エンドポリガラクツロナーゼ(アスペルギルス・ヤポニクスのもの、Sigma社製
、商標 P 3304、2000年3月1日発効の製品仕様書)により37℃において4時間に
わたって転換を行なう。転換はバッチ法により行なう。得られたポリガラクツロ
ン化物は水を蒸発させることにより固体として得られることになる。
ン酸、pH 1.5)中で、90℃において1時間抽出を行う。20℃への冷却の後に、固
相を水圧プレスと場合によっては濾過とにより分離する。真空蒸発により、液相
の体積の1/10までの濃縮を行なう。濃縮物1質量部あたり2質量部のイソプロ
パノールを添加することにより、ペクチンを沈殿させる。遠心分離(10000g、1
0分間)と乾燥(70℃、1時間)の後、水1kgあたり5gのペクチン抽出物の水溶
液(pH 4.0に調整)にペクチン1gあたり20 U の実施例1のエンドポリガラク
ツロナーゼを添加し、反応を60℃において60分間行なうことにより、酵素的加水
分解が起こる。得られたポリガラクツロン化物は水を蒸発させることにより固体
として得られることになる。
実施例6のポリガラクツロン化物を添加し、その後かゆを販売用に包装する。か
ゆはエマルジョン安定化していることが明らかになっている。
1gの実施例5のポリガラツクロン化物をお茶に添加し、溶解する。このように
して得られた瓶詰め可能な製品はほどよい酸味を有する。
拌しながら、ゆっくりと30 mlの氷のように冷たいアセトンを、続いて2mlの25
%グルタールジアルデヒド溶液を添加する。次に30℃において60分間振とうし、
続いて遠心分離を行なう。上澄み液を捨て、残留物を40 mlの蒸留水と混合し、U
ltra Turraxにより均質化する。上澄み液の遠心分離と放棄の後に、残留物を再
び40mlの蒸留水で洗浄する。得られた架橋調製品を100 mlに懸濁させる。
ガラクツロン化物の分離はガスクロマトグラフィーにより行なう。溶液を溶離液
(0.2 M蟻酸ナトリウム緩衝液、pH 4.7)により平衡させた体積150 mlの陰イオ
ン交換カラム(2.5/40 cm、Bio Rad AGMP 1)に入れる。ポリガラツクロン化物
を0.2 と0.7 M蟻酸ナトリウム緩衝液(pH 4.7)の間の直線グラジエントにより
溶離する。 個々の画分の組成は薄層クロマトグラフィー(TLC)により分析する。画分を
静止層であるシリカゲル60(Merck社製)に入れる。1部のエタノールと1部の酢
酸塩(25 mM)との混合物を移動層として使用する。展開は35℃で行う。個々の
ポリガラツクロン化物は、試薬(50 mlのメタノール及び50mlの20% (g/g)硫酸
中の200 mg のナフタレン−1,3−ジオール)の噴霧により可視状態になる。同
じ組成の画分を集め、これらの画分中に含まれているポリガラツクロン化物を2
倍の体積のアセトンにより沈殿させ、遠心分離(6000g、10分間)の後にアセト
ンから分離して、明瞭に規定される大きさのポリガラツクロン化物が得られる。
Claims (7)
- 【請求項1】 食品添加物としてのポリガラクツロン化物の使用であって、
前記ポリガラクツロン化物が以下の工程、 a)ペクチン含有植物材料を、水溶液中でのペクチン抽出に付する工程と、 b)溶解したペクチンを含む液相と、前記植物材料からの固形物とからなる、工
程a)で得られた懸濁液から、前記固形物を分離する工程と、 c)工程b)で得られた前記液相から前記ペクチンを沈殿させる工程と、 d)工程c)で得られた前記ペクチンを水溶液中で溶解し、精製されたエンドポ
リガラクツロナーゼにより切断する工程と、 e)工程d)で得られた前記ポリガラクツロン化物を、更なる分離工程及び存在
するエステル基の加水分解を行うことなく、ポリガラクツロン化物調製物に加工
する工程と により得られることを特徴とする使用。 - 【請求項2】 前記ペクチンをC1−C10アルキルアルコール及び/又は無機
塩の添加により沈殿させる請求項1記載の使用。 - 【請求項3】 工程d)でpHを1.4〜8.2に、好ましくは3.5〜5.0に調節する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の使用。 - 【請求項4】 前記エンドポリガラクツロナーゼをゲル濾過技術により精製
する請求項1〜3のいずれか一項に記載の使用。 - 【請求項5】 工程d)で10〜1000、好ましくは20〜400 U/gペクチンの
ポリガラクツロナーゼを使用する請求項1〜4のいずれか一項に記載の使用。 - 【請求項6】 前記ポリガラクツロナーゼを固定化する請求項1〜5のいず
れか一項に記載の使用。 - 【請求項7】 工程d)での前記ポリガラクツロナーゼとの反応を、4〜80
℃で、好ましくは30〜70℃で、2〜300分間、好ましくは45〜150分間行う請求項
1〜6のいずれか一項に記載の使用。
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