JP2004532635A - カロチノイドのバイオアベイラビリティの増大 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野および背景
本発明は、カロチノイドのバイオアベイラビリティを増大する新規な方法に関する。より詳細には、本発明は、オレオレジンを抽出する方法であって、脂肪酸エステル化カロチノイドの形でのカロチノイドの豊富な供給源(詳細には、トウガラシ)における遊離カロチノイドの含量を増大させる方法に関する。本発明はさらに、脂肪酸エステル化カロチノイドの形でのカロチノイドの豊富な供給源からの遊離カロチノイドの抽出、ならびに遊離カロチノイドを含む食品添加物および飼料添加物に関する。
【0002】
カロチノイドの化学および生化学:
カロチノイドは、豊富な結合体化した二重結合系を有するイソプレノイド化合物であり、大きいイソプレノイドまたはテルペノイド経路の分枝としてメバロン酸を介してアセチルコエンザイムAから生合成される(Britton,1996)。それらは、以下の2つの主なクラスに分けられる;カロチン[非環式(リコピン)および環式(β−カロチン)]、およびキサントフィル(例えば、カプサンチン)。純粋なポリエン炭化水素であるカロチンと対照的に、キサントフィルはまた、ヒドロキシル基、エポキシ基、およびケト基を含む。植物および微生物のみがカロチノイドを合成するが、それらは、飼料および食物によって動物またはヒトの組織に到達され、それが、これらの化合物を吸収、改変、および貯蔵する能力を有する(Goodwin;1980)。
【0003】
天然に見出される640を超えるカロチノイドのうちで、約20が代表的なヒトの食餌に存在する。これらのカロチノイドのうち、14だけ、およびそれらの代謝物のうちのいくつかが、血液および組織において同定されている(Gerster,1997;Khackickら、1995;Oshimaら、1997)。
【0004】
集光性アンテナの一部として、カロチノイドは、光子を吸収して、そのエネルギーをクロロフィルに移行することができ、これによって450〜570nmの範囲の光の集光を補助する[以下を参照のこと:Cogdell RJ、およびFrank HA(1987)How carotenoids function in photosynthetic bacteria.Biochim Biophys Acta 895:63〜79;Cogdell R(1988)The function of pigments in chloroplasts.:Goodwin TW(編)Plant Pigments,183〜255頁、Academic Press,London;Frank HA、Violette CA、Trautman JK、Shreve AP、Owens TG、およびAlbrecht AC(1991)Carotenoids in photosynthesis:structure and photochemistry.Pure Appl Chem 63:109〜114;Frank HA、Farhoosh R、Decoster B、およびChristensen RL(1992)Molecular features that control the efficiency of carotenoid−to−chlorophyll energy transfer in photosynthesis.:Murata N(編)Research in Photosynthesis,第1巻、125〜128頁、Kluwer、Dordrecht;ならびに、Cogdell RJ、およびGardiner AT(1993)Functions of carotenoids in photosynthesis.Meth Enzymol 214:185〜193]。カロチノイドは、光合成生物体における集光性アンテナのタンパク質−色素複合体の不可欠な構成要素であるが、それらはまた、光合成反応中心の重要な成分でもある。
【0005】
総カロチノイドのほとんどは、集光性複合体IIに位置する[Bassi R、Pineaw B、Dainese P、およびMarquartt J(1993)Carotenoid binding proteins of photosystem II.Eur J Biochem 212:297〜302]。光合成的に活性なカロチノイドタンパク質の同定および集光系におけるそれらの正確な位置は未知である。好熱性藍色細菌Synechococcus sp.の光合成的に活性なクロロフィル−タンパク質複合体におけるカロチノイドを、指向性サンプルの線形二色性分光法によって検討した[以下を参照のこと:Breton J、およびKato S(1987)Orientation of the pigments in photosystem II:low−temperature linear−dichroism study of a core particle and of its chlorophyll−protein subunits isolated from Synechococcus sp.Biochim Biophys Acta[892]:[99〜107]。これらの複合体は、主に、膜の面に対して密接に方向付けられる、βカロチンプール(約505および470nmを吸収する)を含んだ。光合成的に不活性なクロロフィル−タンパク質複合体において、βカロチンは、約495nm、および465nmを吸収し、そしてこの分子は膜平面に垂直に方向付けられる。
【0006】
カロチノイドが、藍色細菌光化学系(PS)IIに関連するという証拠が記載されている[以下を参照のこと:Suzuki R、およびFujita Y(1977)Carotenoid photobleaching induced by the action of photosynthetic reaction center II:DCMU sensitivity.Plant Cell Physiol 18:625〜631;ならびに,Newman PJ、およびSherman LA(1978)Isolation and characterization of photosystem I and II membrane particles from the blue−green alga Synechococcus cedrorum.Biochim Biophys Acta 503:343〜361]。PS IIの反応中心コアには2つのβカロチン分子が存在する[以下を参照のこと:Ohno T、Satoh K、およびKatoh S(1986)Chemical composition of purified oxygen−evolving complexes from the thermophilic cyanobacterium Synechococcus sp.Biochim Biophys Acta 852:1〜8;Gounaris K,Chapman DJ and Barber J(1989)Isolation and characterization of a[D1/D2/cytochrome b−559 complex from Synechocystis PCC6803.Biochim Biophys Acta 973:296〜301;および、Newell RW,van Amerongen H,Barber J、およびvan Grondelle R(1993)Spectroscopic characterization of the reaction center of photosystem II using polarized light:Evidence for β−carotene excitors in PS II reaction centers.Biochim Biophys Acta 1057:232〜238]。このPSIIの反応中心コアの正確な機能は、依然として不明確である[これは、以下によって概説されている:Satoh K(1992)Structure and function of PS II reaction center.、Murata N(編)Research in Photosynthesis,第2巻,3〜12頁.Kluwer,Dordrecht]。これらの2つのカップリングしたβカロチン分子は、単離されたPS II反応中心における光損傷からクロロフィルP680を保護することが実証されており[以下を参照のこと:De Las Rivas J、Telfer A、およびBarber J(1993)2−coupled β−carotene molecules protect P680 from photodamage in isolated PS II reaction centers.Biochim.Biophys.Acta 1142:155〜164]、そしてこのことは、PS IIのD1サブユニットの分解に対する保護に関連し得る[以下を参照のこと:Sandmann G(1993)Genes and enzymes involved in the desaturation reactions from phytoene to lycopene.(抄録),第10回国際カロチノイドシンポジウム、トロンヘイム CL1−2]。高度に精製された、好熱性藍色細菌Synechococus sp.の酸素発生PSII複合体の集光性色素は、50個のクロロフィルaおよび7個のβカロチン分子からなるのであって、キサントフィル分子からなるのではない[以下を参照のこと:Ohno T、Satoh K、およびKatoh S(1986)Chemical composition of purified oxygen−evolving complexes from the thermophilic cyanobacterium Synechococcus sp.Biochim Biophys Acta 852:1〜8]。βカロチンは、緑藻類における活性なPS IIの構築において役割を果たすことが示されている[以下を参照のこと:Humbeck K、Romer S、およびSenger H(1989)Evidence for the essential role of carotenoids in the assembly of an active PS II.Planta 179:242〜250]。
【0007】
Phormidium luridum由来のPS Iの単離された複合体(P700あたり40個のクロロフィルを含む)は、平均1.3分子のβカロチンを含んだ[以下を参照のこと:Thornber JP、Alberte RS、Hunter FA、Shiozawa JA、およびKan KS(1976)The organization of chlorophyll in the plant photosynthetic unit.Brookhaven Symp Biology 28:132〜148]。p700あたり、130±5分子のアンテナクロロフィルを含む、Synechococcus sp.株 PCC6301由来のPS I粒子の調製において、16分子のカロチノイドが検出された[以下を参照のこと:Lundell DJ、Glazer AN、Melis A、およびMalkin R(1985)Characterization of a cyanobacterial photosystem I complex.J Biol Chem 260:646〜654]。βカロチン、およびキサントフィルクリプトキサンチン、およびイソクリプトキサンチンの実質的な含量が、好熱性藍色細菌Synechococcus elongatusのPS I色素−タンパク質複合体において検出された[以下を参照のこと:Coufal J,Hlandik J、およびSofrova D(1989)The carotenoid content of photosystem 1 pigment−protein complexes of the cyanobacterium Synechococcus elongatus.Photosynthetica 23:603〜616]。4つのポリペプチド(62kDa、60kDa、14kDa、および10kDa)からなる、好熱性藍色細菌Synechococcus sp.由来のPS Iのサブユニットのタンパク質複合体構造は、P700あたり約10個のβカロチンを含んだ[以下を参照のこと:Takahashi Y、Hirota K、およびKatoh S(1985)Multiple forms of P700−chlorophyll a−protein complexes from Synechococcus sp.:the iron,quinone and carotenoid contents.Photosynth Res 6:183〜192]。このカロチノイドは、機能的、かつアンテナのクロロフィルaを担持する大型ポリペプチドに排他的に結合される。これらの複合体の蛍光励起スペクトルによって、βカロチンが、PS Iについての有効なアンテナとして働くことが示唆された。
【0008】
述べたとおり、カロチノイドのさらなる本質的な機能は、クロロフィルの励起された三重項状態によって生じる、光合成器官における光酸化過程に対して保護することである。9個以上の炭素間二重結合のπ電子共役を有するカロチノイド分子は、クロロフィルからの三重項状態のエネルギーを吸収して、これによって有害な一重項状態の酸素ラジカルの形成を防止することができる。Synechococcus sp.においては、カロチノイドの三重項状態は、閉鎖したPS II中心でモニターされて、その約25ナノ秒の上昇反応速度論は、アンテナにおけるクロロフィル三重項からのエネルギー移動に起因する[以下を参照のこと:Schlodder E、およびBrettel K(1988)Primary charge separation in closed photosystem II with a lifetime of 11 nanoseconds.Flash−absorption spectroscopy with oxygen−evolving photosystem II complexes from Synechococcus.Biochim Biophys Acta 933:22〜34]。このプロセス(ラジカル対形成の収率に比べて低い収率を有する)が、過剰励起に起因する障害からクロロフィルを保護するのに役割を果たすということが考えられる。
【0009】
インビボにおけるカロチノイドの保護的な役割は、酸素による光合成を実施する全ての生物体においてカロチノイド生合成を阻害する、ノルフルラゾンのような白化型除草剤の使用を通じて解明されている[以下によって概説されている:Sandmann G、およびBoger P(1989)Inhibition of carotenoid biosynthesis by herbicides.In:Boger P、およびSandmann G(編)Target Sites of Herbicide Action,25〜44頁、CRC Press,Boca Raton,Florida]。明野におけるノルフルラゾンを用いた処理は、カロチノイドおよびクロロフィルの両方のレベルの低下をもたらすが、暗野においては、クロロフィルレベルは影響されない。ピリジノン除草剤、フッ化物で処理したOscillatoria agardhiiの細胞における光合成効率の阻害は、ミクソキサントフィル、ゼアキサンチン、およびβカロチンの相対的な量の減少に起因しており、これが、次に、クロロフィル分子の光酸化を生じた[以下を参照のこと:Canto de Loura I、Dubacq JP、およびThomas JC(1987)The effects of nitrogen deficiency on pigments and lipids of cianobacteria.Plant Physiol 83:838〜843]。
【0010】
ゼアキサンチンが分散される必要がある植物において、非発光性の様式で、アンテナクロロフィルの過剰な励起エネルギーが実証されている[以下を参照のこと:Demmig−Adams B(1990)Carotenoids and photoprotection in plants:a role for the xanthophyll zeaxanthin.Biochim Biophys Acta 1020:1〜24;ならびに、Demmig−Adams B、およびAdams WW III(1990)The carotenoid zeaxanthin and high−energy−state quenching of chlorophyll fluorescence.Photosynth Res 25:187〜197]。藻類および植物において、ゼアキサンチンを生成するビオラキサンチンの光誘導性深部酸化は、光保護過程に関連する[以下によって概説される:Demmig−Adams B、およびAdams WW III(1992)Photoprotection and other responses of plants to high light stress.Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 43:599〜626]。ビオラキサンチンの光誘導性深部酸化および逆反応(暗野で生じる)は、「キサントフィルサイクル」として公知である[以下を参照のこと:Demmig−Adams B、およびAdams WW III(1992)Photoprotection and other responses of plants to high light stress.Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 43:599〜626]。藍色細菌地衣類(いかなるゼアキサンチンも含まず、おそらく放射エネルギーを散逸できない)は、高い光強度に敏感である;藻類地衣類(ゼアキサンチンを含む)は、高い光ストレスに対して、より耐性である[以下を参照のこと:Demmig−Adams B,Adams WW III,Green TGA,Czygan FC and Lange OL(1990)Differences in the susceptibility to light stress in two lichens forming a phycosymbiodeme,one partner possessing and one lacking the xanthophyll cycle.Oecologia 84:451〜456;Demmig−Adams B、およびAdams WW III(1993)The xanthophyll cycle,protein turnover,and the high light tolerance of sun−acclimated leaves.Plant Physiol 103:1413〜1420;ならびに、Demmig−Adams B(1990)Carotenoids and photoprotection in plants:a role for the xanthophyll zeaxanthin.Biochim Biophys Acta 1020:1〜24]。藻類および植物と比べて、藍色細菌は、キサントフィルサイクルを有さない。しかし、それらは、豊富な量のゼアキサンチン、および他のキサントフィルを含み、これが、クロロフィルの光保護を支持し得る。
【0011】
他の機能のいくつかは、カロチノイドに帰せられている。近紫外線(UV)照射によって生じた損傷種に対して、カロチノイドが保護する可能性は、藍色細菌であるGloencapsa alpicolaのUV耐性変異体におけるβカロチンの蓄積を描写する結果によって示唆される[以下を参照のこと、Buckley CE、およびHoughton JA(1976)A study of the effects of near UV radiation on the pigmentation of the blue−green alga Gloeocapsa alpicola.Arch Microbiol 107:93〜97]。このことは、カロチノイドを生成するEscherichia coli細胞において、より洗練されて実証されている[以下を参照のこと:Tuveson RW、およびSandmann G(1993)Protection by cloned carotenoid genes expressed in Escherichia coli against phototoxic molecules activated by near−ultraviolet light.Meth Enzymol 214:323〜330]。酸素ラジカル種をクエンチする能力に起因して、カロチノイドは有効な抗酸化剤(酸化防止剤)であり、それによって、酸化的障害から細胞を保護する。カロチノイドのこの機能は、事実上全ての生物体において重要である[以下を参照のこと:Krinsky NI(1989)Antioxidant functions of carotenoids.Free Radical Biol Med 7:[617〜635];ならびにPalozza PおよびKrinsky NI(1992)Antioxidant effects of carotenoids in vivo and in vitro−an overview.Meth Enzymol 213:403〜420]。他の細胞機能は、たとえ間接的であっても、カロチノイドによって影響され得る。
【0012】
花卉および果実において、カロチノイドは、花粉媒介者および種子の伝播者の誘引を容易にする。この後者の局面は、農業に非常に関連する。果実および花卉における色素沈着のタイプおよび程度は、多くの作物のうちでもとりわけ最も重要な特性である。これが、重要であるのは、これらの産物の色はしばしば、消費者に対するその魅力を決定し、従ってその市場価値を増大させることができるからである。
【0013】
カロチノイドは、食品産業において、着色剤として重要な商業的用途を有する。なぜなら、それらは、毒性がないからである[以下を参照のこと:Bauernfeind JC(1981)Carotenoids as colorants and vitamin A precursors.Academic Press,London]。トマトの実の赤い色は、有色体において、果実の熟成の間に蓄積するリコピンによって得られる。トマト抽出物は、高い含量のリコピン(乾燥重量で80%を超える)を含み、食品着色料としての産業上の用途のために世界中で商業的に生産される。さらに、魚および鳥類の肉、羽または卵は、与えられた食餌のカロチノイドの色を前提としており、従ってカロチノイドは、家禽のため、および水産養殖における食餌性添加物中に頻繁に用いられる。特定の藍色細菌種、例えば、Spirulina sp.[以下を参照のこと:Sommer TR、Potts WT、およびMorrissy NM(1990)Recent progress in processed microalgae in aquaculture.Hydrobiologia 204/205:435〜443]は、動物およびヒトの食品栄養補充物の生成のために水産養殖において繁殖される。結果的に、これらの藍色細菌種におけるカロチノイド、主にβカロチンの含量は、生物工学において重要な商業的意味を有する。
【0014】
ほとんどのカロチノイドは、8個のC5イソプレノイド単位から構築されたC40炭化水素骨格から構成されており、一連の共役二重結合を含む。カロチンは、酸素原子を含まず、1または2個の末端環を含む線形または環状のいずれかの分子である。キサントフィルは、カロチンの酸素化誘導体である。種々のグリコシル化カロチノイドおよびカロチノイドエステルが同定されている。C40骨格は、さらに伸長されて、C45もしくはC50のカロチノイドが得られてもよいし、または短縮されてアポカロチノイドが得られてもよい。いくつかの非光合成細菌はまた、C30カロチノイドを合成する。カロチノイドについての一般的な背景は、以下から理解できる:Goodwin TW(1980)The Biochemistry of the Carotenoids,第1巻,第2版、Chapman、およびHall,New York;ならびにGoodwin TW and Britton G(1988)Distribution and analysis of carotenoids.In:Goodwin TW(編)Plant Pigments,62〜132頁.Academic Press,New York。
【0015】
640を超える異なる天然に存在するカロチノイドが、現在までに特徴付けられており、従って、カロチノイドは、微生物、真菌、藻類、植物、および動物において見出される黄色、橙色、および赤色の種々の色合いのほとんどの原因である。カロチノイドは、全ての光合成生物体、ならびにいくつかの非光合成細菌および真菌によって合成されるが、それらはまた、摂食によって、動物界全体に広範に分布される。
【0016】
カロチノイドは、光合成生物およびいくつかの微生物においてのみ、イソプレノイド前駆体から新しく合成され、それらは、代表的には、光合成膜、細胞膜、および細胞壁において、タンパク質複合体に蓄積する。
【0017】
βカロチンの生合成経路において、4つの酵素が、中央イソプレノイド経路のゲラニルゲラニルピロリン酸をβカロチンに変換する。カロチノイドは、一般的なイソプレノイド生合成経路から生成される。この経路は、数十年間にわたって公知であったが、つい最近、そして主に遺伝生物学および分子生物学の使用によって、カロチノイド生物発生に関与する分子機構のいくつかが解明されてきた。これは、フィトエンをカロチンおよびキサントフィルに転化するのに関与する酵素のほとんどが不安定な膜会合タンパク質であり、可溶化の際に活性を失うという事実に起因する[以下を参照のこと:Beyer P、Weiss G、およびKleinig H(1985)Solubilization and reconstitution of the membrane−bound carotenogenic enzymes from daffodile chromoplasts.Eur J Biochem 153:341〜346;ならびにBramley PM(1985)The in vitro biosynthesis of carotenoids.Adv Lipid Res 21:243〜279]。
【0018】
カロチノイドは、イソプレノイド前駆体から合成される。イソプレノイド生合成の中央経路が開始するときは、アセチルCoAをメバロン酸に転化することを伴うと見なされ得る。D3−イソペンテニルピロリン酸(IPP)(C5分子)は、メバロン酸塩から形成され、これは、全ての長鎖イソプレノイドについての基礎単位である。IPPのジメチルアリルピロリン酸(DMAPP)への異性化後、IPPの3つのさらなる分子が合わされて、C20分子であるゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)を生じる。これらの1’−4縮合反応は、プレニルトランスフェラーゼによって触媒される[以下を参照のこと:Kleinig H(1989)The role of plastids in isoprenoid biosynthesis.Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 40:39〜59]。植物においては、同じ酵素であるGGPPシンターゼが、DMAPPからGGPPへの全ての反応を実行するという証拠が存在する[以下を参照のこと:Dogbo O、およびCamara B(1987)Purification of isopentenyl pyrophosphate isomerase and geranylgeranyl pyrophosphate synthase from Capsicum chromoplasts by affinity chromatography.Biochim Biophys Acta 920:140〜148;ならびに、Laferriere A、およびBeyer P(1991)Purification of geranylgeranyl diphosphate synthase from Sinapis alba etioplasts.Biochim Biophys Acta 216:156〜163]。
【0019】
カロチノイド合成に特異的な第一の工程は、プレフィトエンピロリン酸(PPPP)を生成するためのGGPPの2つの分子の頭−頭縮合である。ピロリン酸の除去後、GGPPを、15−cis−フィトエン(無色のC40炭化水素分子)に転化する。この2段階反応は、藍色細菌および植物の両方において、単一の遺伝子(crtB)によってコードされる酵素である、可溶性酵素、フィトエンシンターゼによって触媒される[以下を参照のこと:Chamovitz D、Misawa N、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)Molecular cloning and expression in Escherichia coli of a cyanobacterial gene coding for phytoene synthase,a carotenoid biosynthesis enzyme.FEBS Lett 296:305〜310;Ray JA、Bird CR、Maunders M、Grierson D、およびSchuch W(1987)Sequence of pTOM5,a ripening related cDNA from tomato.Nucl Acids Res 15:10587〜10588;Camara B(1993)Plant phytoene synthase complex−component 3 enzymes,immunology,and biogenesis.Meth Enzymol 214:352〜365]。この経路における引き続く段階の全てが、膜において起こる。4つの不飽和化(脱水素)反応が、フィトエンを、フィトフルエン、ζ−カロチン、およびニューロスポレンを介してリコピンに転化する。各々の不飽和化が、共役した二重結合の数を2つまで増大し、その結果、共役した二重結合の数は、フィトエンでの3つから、リコピンでの11まで増大する。
【0020】
フィトエンの酵素的脱水素の分子機構については比較的わずかしか公知ではない[以下を参照のこと:Jones BL、およびPorter JW(1986)Biosynthesis of carotenes in higher plants.CRC Crit Rev Plant Sci 3:295〜324;ならびに、Beyer P,Mayer M、およびKleining H(1989)Molecular oxygen and the state of geometric iosomerism of intermediates are essential in the carotene desaturation and cyclization reactions in daffodil chromoplasts.Eur J Biochem 184:141〜150]。藍色細菌、藻類、および植物においては、最初の2つの不飽和化(15−cis−フィトエンからζカロチン)は、単一の膜結合酵素であるフィトエンデサチュラーゼによって触媒されることが確認されている[以下を参照のこと:Jones BL and Porter JW(1986)Biosynthesis of carotenes in higher plants.CRC Crit Rev Plant Sci 3:295〜324;ならびに、Beyer P、Mayer M、およびKleinig H(1989)Molecular oxygen and the state of geometric iosomerism of intermediates are essential in the carotene desaturation and cyclization reactions in daffodil chromoplasts.Eur J Biochem 184:141〜150]。ζカロチン産物は、ほとんどがall−trans構造であるので、cis−trans異性化は、この不飽和化段階において推定される。藍色細菌におけるフィトエンデサチュラーゼポリペプチドの一次構造は、藻類および植物の一次構造に対して保存されている(同一な残基が65%を上回る)[以下を参照のこと:Pecker I、Chamovitz D、Linden H、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)A single polypeptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ−carotene is transcriptionally regulated during tomato fruit ripening.Proc Natl Acad Sci USA 89:4962〜4966;Pecker I、Chamovitz D、Mann V、Sandmann G、Boger P、およびHirschberg J(1993)Molecular characterization of carotenoid biosynthesis in plants:the phytoene desaturase gene in tomato.In:Murata N(編)Research in Photosynthesis,第3巻,11〜18頁.Kluwer,Dordrectht]。さらに、同じインヒビターが、2つの系においてフィトエンデサチュラーゼをブロックする[以下を参照のこと:Sandmann G、およびBoger P(1989)Inhibition of carotenoid biosynthesis by herbicides.In:Boger P、およびSandmann G(編)Target Sites of Herbicide Action,25〜44頁.CRC Press,Boca Raton,Florida]。結果的に、藍色細菌および植物において、フィトエンおよびフィトフルエンの不飽和化を触媒する酵素は、同様の生化学的特性および分子特性(他の微生物におけるフィトエンデサチュラーゼ(不飽和化酵素)の特性とは別個である)を有するという可能性が極めて高い。このような相違の1つは、Rhodobacter capsulatus、Erwinia sp.または真菌由来のフィトエンデサチュラーゼ(不飽和化酵素)が、フィトエンを、それぞれニューロスポレン、リコピン、または3,4−デヒドロリコピンに転化するということである。
【0021】
ラッパスイセン有色体における[以下を参照のこと:Beyer P、Mayer M、およびKleinig H(1989)Molecular oxygen and the state of geometric iosomerism of intermediates are essential in the carotene desaturation and cyclization reactions in daffodil chromoplasts.Eur J Biochem 184:141〜150]、およびSynechococcus sp.株PCC 7942の無細胞系における[以下を参照のこと:Sandmann G and Kowalczyk S(1989)In vitro carotenogenesis and characterization of the phytoene desaturase reaction in Anacystis.Biochem Biophys Res Com 163:916〜921]、フィトエンの不飽和化は、潜在的な最終電子受容体としての分子酸素に依存するが、酸素は、この反応に直接は関与しない。デヒドロゲナーゼ電子トランスフェラーゼの機構は、デヒドロゲナーゼ−モノオキシゲナーゼの脱水素機構よりも藍色細菌中で支持された[以下を参照のこと:Sandmann G、およびKowalczyk S(1989)In vitro carotenogenesis and characterization of the phytoene desaturase reaction in Anacystis.Biochem Biophys Res Com 163:916〜921]。保存されたFAD−結合モチーフが、全てのフィトエンデサチュラーゼ(その一次構造は分析されている)に存在する[以下を参照のこと:Pecker I、Chamovitz D、Linden H、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)A single polypeptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ−carotene is transcriptionally regulated during tomato fruit ripening.Proc Natl Acad Sci USA 89:4962〜4966;Pecker I、Chamovitz D、Mann V、Sandmann G、Boger P、およびHirschberg J(1993)Molecular characterization of carotenoid biosynthesis in plants:the phytoene desaturase gene in tomato.In:Murata N(編)Research in Photosynthesis,第3巻,11〜18頁.Kluwer,Dordrectht]。トウガラシにおけるフィトエンデサチュラーゼ酵素は、タンパク質結合したFADを含むことが示された[以下を参照のこと:Hugueney P、Romer S、Kuntz M、およびCamara B(1992)Characterization and molecular cloning of a flavoprotein catalyzing the synthesis of phytofluene and ζ−carotene in Capsicum chromoplasts.Eur J Biochem 209:399〜407]。フィトエンデサチュラーゼは、膜に位置するので、さらなる可溶性の酸化還元成分が予想される。この仮定上の成分は、示唆されるとおり、NAD(P)+[以下を参照のこと:Mayer MP、Nievelstein V、およびBeyer P(1992)Purification and characterization of a NADPH dependent oxidoreductase from chromoplasts of Narcissus Pseudonarcissus−a redox−mediator possibly involved in carotene desaturation.Plant Physiol Biochem 30:389〜398]、または別の電子および水素の担体(例えば、キノン)を使用し得る。Synechocystis sp.株PCC 6714、およびAnabaena variabilis株ATCC 29413におけるフィトエンデサチュラーゼの細胞位置は、特異的な抗体を用いて、主に(85%)、光合成チラコイド膜であることが決定された[以下を参照のこと:Serrano A、Gimenez P、Schmidt A、およびSandmann G(1990)Immunocytochemical localization and functional determination of phytoene desaturase in photoautotrophic Prokaryotes.J Gen Microbiol 136:2465〜2469]。
【0022】
藍色細菌藻類および植物において、ζカロチンは、ニューロスポレンを介してリコピンに転化される。単一の酵素によって行われることが予測される、酵素的機構についてはほとんど未知である[以下を参照のこと:Linden H、Vioque A、およびSandmann G(1993)Isolation of a carotenoid biosynthesis gene coding for ζ−carotene desaturase from Anabaena PCC 7120 by heterologous Complementation.FEMS Microbiol Lett 106:99〜104]。Anabaena sp.株PCC 7120におけるζカロチンデサチュラーゼの推定アミノ酸配列は、フィトエンデサチュラーゼにおいて見出されたモチーフと類似のジヌクレオチド結合モチーフを含む。
【0023】
2つの環化反応が、リコピンをβカロチンに転化する。Synechococcus sp.株PCC 7942において[以下を参照のこと:Cunningham FX Jr、Chamovitz D、Misawa N、Gantt E、およびHirschberg J(1993)Cloning and functional expression in Escherichia coli of a cyanobacterial gene for lycopene cyclase,the enzyme that catalyzes the biosynthesis of β−carotene.FEBS Lett 328:130〜138]、および植物において[以下を参照のこと:Camara B、およびDogbo O(1986)Demonstration and solubilization of lycopene cyclase from Capsicum chromoplast membranes.Plant Physiol 80:172〜184]、これらの2つの環化が、単一の酵素、リコピンシクラーゼによって触媒されるという証拠が得られている。膜結合した酵素は、トリエチルアミン化合物、CPTA、およびMPTAによって阻害される[以下を参照のこと:Sandmann G、およびBoger P(1989)Inhibition of carotenoid biosynthesis by herbicides.In:Boger P、およびSandmann G(編)Target Sites of Herbicide Action,25〜44頁.CRC Press,Boca Raton,Florida]。藍色細菌は、β環化のみを実行し、従って、εカロチン、δカロチン、およびαカロチン、ならびにそれらの酸化誘導体を含まない。直線リコピン分子の末端でC1,2−二重結合が、C−5,6二重結合の位置に折り畳まれ、その後にC−6からの水素原子の損失が続くとき、β環は、「カルボニウムイオン」中間体の形成を通じて形成される。7,8結合が二重結合でない環状カロチンは報告されていない。従って、リコピンにおけるような完全な不飽和化、またはニューロスポレンにおけるような少なくとも半分子の不飽和化が、この反応に必須である。リコピンの環化は、酸素を必要としない脱水素反応を含む。この反応のための補因子は未知である。ジヌクレオチド結合ドメインは、Synechococcus sp.株PCC 7942のリコピンシクラーゼポリペプチドにおいて見出され、このことはリコピンシクラーゼとの補酵素としてのNAD(P)またはFADを意味する。
【0024】
種々の酸素含有側鎖(例えば、ヒドロキシ部分、メトキシ部分、オキソ部分、エポキシ部分、アルデヒド部分、またはカルボン酸部分)の付加によって、種々のキサントフィル種を形成する。キサントフィルの形成についてはほとんど公知ではない。βカロチンの水酸化は、混合機能オキシダーゼ反応において分子酸素を必要とする。
【0025】
経路全体についての酵素をコードする遺伝子のクラスターは、紅色光合成細菌Rhodobacter capsulatusから[以下を参照のこと:Armstrong GA、Alberti M、Leach F、およびHearst JE(1989)Nucleotide sequence,organization,and nature of the protein products of the carotenoid biosynthesis gene cluster of Rhodobacter capsulatus.Mol Gen Genet 216:254〜268]、および非光合成細菌Erwinia herbicolaから[以下を参照のこと:Sandmann G、Woods WS、およびTuveson RW(1990)Identification of carotenoids in Erwinia herbicola and in transformed Escherichia coli strain. FEMS Microbiol Lett 71:77〜82;Hundle BS、Beyer P、Kleinig H、Englert H、およびHearst JE(1991)Carotenoids of Erwinia herbicola and an Escherichia coli HB101 strain carrying the Erwinia herbicola carotenoid gene cluster.Photochem Photobiol 54:89〜93;ならびに、Schnurr G、Schmidt A、およびSandmann G(1991)Mapping of a carotenogenic gene cluster from Erwinia herbicola and functional identification of six genes.FEMS Microbiol Lett 78:157〜162]、およびErwinia uredovora[以下を参照のこと:Misawa N、Nakagawa M、Kobayashi K、Yamano S、Izawa I、Nakamura K、およびHarashima K(1990)Elucidation of the Erwinia uredovora carotenoid biosynthetic pathway by functional analysis of gene products in Escherichia coli.J Bacteriol 172:6704〜6712]からクローニングされた。2つの遺伝子である、GGPPシンターゼについてのal−3[以下を参照のこと:Nelson MA、Morelli G、Carattoli A、Romano N、およびMacino G(1989)Molecular cloning of a Neurospora crassa carotenoid biosynthetic gene(albino−3)regulated by blue light and the products of the white collar genes.Mol Cell Biol 9:1271〜1276;ならびにCarattoli A、Romano N、Ballario P、Morelli G、およびMacino G(1991)The Neurospora crassa carotenoid biosynthetic gene(albino 3).J Biol Chem 266:5854〜5859]、およびフィトエンデサチュラーゼについてのal−1[以下を参照のこと:Schmidhauser TJ、Lauter FR、Russo VEA、およびYanofsky C(1990)Cloning sequencing and photoregulation of al−1,a carotenoid biosynthetic gene of Neurospora crassa.Mol Cell Biol 10:5064〜5070]を、真菌Neurospora crassaからクローニングした。しかし、藍色細菌または植物から対応する遺伝子をクローニングするための異種の分子プローブとしてこれらの遺伝子を用いる試みは、十分な配列類似性がないせいで、成功しなかった。
【0026】
カロチノイド合成酵素の第一の「植物型」遺伝子を、分子遺伝的アプローチを用いて藍色細菌からクローニングした。フィトエンデサチュラーゼの遺伝子をクローニングするための第一段階において、フィトエンデサチュラーゼ特異的インヒビターであるノルフラゾンに対して抵抗性である多数の変異体をSynechococcus sp.株PCC 7942において単離した[以下を参照のこと:Linden H、Sandmann G、Chamovitz D、Hirschberg J、およびBoger P(1990)Biochemical characterization of Synechococcus mutants selected against the bleaching herbicide norflurazon.Pestic Biochem Physiol 36:46〜51]。次いで、野生型株を除草剤耐性に形質転換することによって、ノルフラゾン耐性を付与する遺伝子をクローニングした[以下を参照のこと:Chamovitz D、Pecker I、およびHirschberg J(1991)The molecular basis of resistance to the herbicide norflurazon.Plant Mol Biol 16:967〜974;Chamovitz D、Pecker I、Sandmann G、Boger P、およびHirschberg J(1990)Cloning a gene for norflurazon resistance in cyanobacteria.Z Naturforsch 45c:482〜486]。いくつかの系統の証拠によって、クローニングされた遺伝子(公式にはpdsと呼ばれ、ここではcrtPと命名された)が、フィトエンデサチュラーゼをコードすることが示された。最も決定的なものは、形質転換されたEscherichia coli細胞におけるフィトエンデサチュラーゼ活性の機能的発現であった[以下を参照のこと:Linden H、Misawa N、Chamovitz D、Pecker I、Hirschberg J、およびSandmann G(1991)Functional Complementation in Escherichia coli of different phytoene desaturase genes and analysis of accumulated carotenes.Z Naturforsch 46c:1045〜1051;ならびに、Pecker I、Chamovitz D、Linden H、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)A single polypeptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ−carotene is transcriptionally regulated during tomato fruit ripening.Proc Natl Acad Sci USA 89:4962〜4966]。crtP遺伝子をまた、同様の方法によって、Synechocystis sp.株PCC 6803からクローニングした[以下を参照のこと:Martinez−Ferez IM、およびVioque A(1992)Nucleotide sequence of the phytoene desaturase gene from Synechocystis sp.PCC 6803 and characterization of a new mutation which confers resistance to the herbicide norflurazon.Plant Mol Biol 18:981〜983]。
【0027】
藍色細菌のcrtP遺伝子を、藻類[以下を参照のこと:Pecker I、Chamovitz D、Mann V、Sandmann G、Boger P、およびHirschberg J(1993)Molecular characterization of carotenoid biosynthesis in plants:the phytoene desaturase gene in tomato.In:Murata N(編)Research in Photosynthesis,第3巻、11〜18頁.Kluwer,Dordrectht]、および高等植物[以下を参照のこと:Bartley GE、Viitanen PV、Pecker I、Chamovitz D、Hirschberg J、およびScolnik PA(1991)Molecular cloning and expression in photosynthetic bacteria of a soybean cDNA coding for phytoene desaturase,an enzyme of the carotenoid biosynthesis pathway.Proc Natl Acad Sci USA 88:6532〜6536;ならびに、Pecker I、Chamovitz D、Linden H、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)A single polypeptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ−carotene is transcriptionally regulated during tomato fruit ripening.Proc Natl Acad Sci USA 89:4962〜4966]から同種の遺伝子をクローニングするための分子プローブとして引き続いて用いた。Synechococcus sp.株PCC 7942、およびSynechocystis sp.株PCC 6803におけるフィトエンデサチュラーゼは、それぞれ474アミノ酸残基および467アミノ酸残基からなり、その配列は、高度に保存されている(74%同一性、および86%類似性)。算出された分子量は、51kDaであるが、わずかに疎水性(疎水性親水性指標−0.2)であり、脂質二重膜にまたがるのに十分長い疎水性領域を含まない。藍色細菌のフィトエンデサチュラーゼの一次構造は、以下の酵素と高度に保存されている:緑色藻類Dunalliela bardawil由来の酵素(61%同一性、および81%類似性);[以下を参照のこと:Pecker I、Chamovitz D、Mann V、Sandmann G、Boger P、およびHirschberg J(1993)Molecular characterization of carotenoid biosynthesis in plants:the phytoene desaturase gene in tomato.In:Murata N(編)Research in Photosynthesis、第3巻、11〜18頁、Kluwer,Dordrectht])、およびトマト由来の酵素[以下を参照のこと:Pecker I、Chamovitz D、Linden H、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)A single polypeptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ−carotene is transcriptionally regulated during tomato fruit ripening.Proc Natl Acad Sci USA 89:4962〜4966]、トウガラシ由来の酵素[以下を参照のこと:Hugueney P、Romer S、Kuntz M、およびCamara B(1992)Characterization and molecular cloning of a flavoprotein catalyzing the synthesis of phytofluene and ζ−carotene in Capsicum chromoplasts.Eur J Biochem 209:399〜407]、ならびに大豆由来の酵素[以下を参照のこと:Bartley GE、Viitanen PV、Pecker I、Chamovitz D、Hirschberg J、およびScolnik PA(1991)Molecular cloning and expression in photosynthetic bacteria of a soybean cDNA coding for phytoene desaturase,an enzyme of the carotenoid biosynthesis pathway.Proc Natl Acad Sci USA 88:6532〜6536](62〜65%同一、および〜79%類似;[以下を参照のこと:Chamovitz D(1993)Molecular analysis of the early steps of carotenoid biosynthesis in cyanobacteria :Phytoene synthase and phytoene desaturase.Ph.D.Thesis,The Hebrew University of Jerusalem])。真核生物のフィトエンデサチュラーゼポリペプチドは、より大きい(64kDa);しかし、それらは、色素体への輸送の間に、成熟型にプロセシングされ、そのサイズは、藍色細菌酵素のサイズに匹敵する。
【0028】
Rhodobacter capsulatus、Erwinia sp.、およびNeurospora crassaのカロチノイド酵素には、高い程度の構造的類似性が存在する[以下に概説されている:Armstrong GA、Hundle BS、およびHearst JE(1993)Evolutionary conservation and structural similarities of carotenoid biosynthesis gene products from photosynthetic and nonphotosynthetic organisms.Meth Enzymol 214:297〜311]、これは、crtI遺伝子産物中にフィトエンデサチュラーゼを含む。上記で示したとおり、フィトエンデサチュラーゼの一次構造の高い程度の保存がまた、酸素発生型光合成生物体の間に存在する。しかし、「植物型」crtP遺伝子産物と、「細菌型」フィトエンデサチュラーゼとの間に、アミノ末端のFAD結合配列を除いて、配列類似性はほとんど存在しない(crtI遺伝子産物;19〜23%同一性、および42〜47%類似性)。crtPおよびcrtIは、同じ祖先遺伝子由来ではないこと、ならびにそれらは、収束進化を通じて独立して起源するものであることが仮定されている[以下を参照のこと:Pecker I、Chamovitz D、Linden H、Sandmann G、およびHirschberg J(1992)A single polypeptide catalyzing the conversion of phytoene to ζ−carotene is transcriptionally regulated during tomato fruit ripening.Proc Natl Acad Sci USA 89:4962〜4966]。この仮説は、異なる脱水素配列(2つのタイプの酵素によって触媒される)によって、およびインヒビターに対するそれらの異なる感受性によって支持される。
【0029】
フィトエンデサチュラーゼの場合のように明確ではないが、フィトエンシンターゼの構造において、一方の藍色細菌および植物と他の微生物との間には同様の区別がみられる。フィトエンシンターゼをコードするcrtB遺伝子(正式にはpsy)は、crtPに隣接するSynechococcus sp.株PCC 7942のゲノムにおいて、および同じオペロン内で同定された[以下を参照のこと:Bartley GE、Viitanen PV、Pecker I、Chamovitz D、Hirschberg J、およびScolnik PA(1991)Molecular cloning and expression in photosynthetic bacteria of a soybean cDNA coding for phytoene desaturase,an enzyme of the carotenoid biosynthesis pathway.Proc Natl Acad Sci USA 88:6532〜6536]。この遺伝子は、−0.4の疎水性指数を有する307アミノ酸の36kDaのポリペプチドをコードする。藍色細菌フィトエンシンターゼの推定アミノ酸配列は、トマトフィトエンシンターゼ内で高度に保存されている(57%同一、および70%類似;Ray JA、Bird CR、Maunders M、Grierson D、およびSchuch W(1987)Sequence of pTOM5,a ripening related cDNA from tomato.Nucl Acids Res 15:10587〜10588])、しかし他の細菌由来のcrtB配列とはそれほど高度に保存されていない(10のギャップとのアラインメントにおいて、29〜32%同一、および48〜50%類似)。両方のタイプの酵素とも、多様な生物体由来のプレニルトランスフェラーゼにおいても見出された2つの保存された配列モチーフを含む[以下を参照のこと:Bartley GE、Viitanen PV、Pecker I、Chamovitz D、Hirschberg J、およびScolnik PA(1991)Molecular cloning and expression in photosynthetic bacteria of a soybean cDNA coding for phytoene desaturase,an enzyme of the carotenoid biosynthesis pathway.Proc Natl Acad Sci USA 88:6532〜6536;Carattoli A,Romano N,Ballario P,Morelli G and Macino G(1991)The Neurospora crassa carotenoid biosynthetic gene(albino 3).J Biol Chem 266:5854〜5859;Armstrong GA、Hundle BS、およびHearst JE(1993)Evolutionary conservation and structural similarities of carotenoid biosynthesis gene products from photosynthetic and nonphotosynthetic organisms.Meth Enzymol 214:297〜311;Math SK,Hearst JE and Poulter CD(1992)The crtE gene in Erwinia herbicola encodes geranylgeranyl diphosphate synthase.Proc Natl Acad Sci USA 89:6761〜6764;ならびに、Chamovitz D(1993)Molecular analysis of the early steps of carotenoid biosynthesis in cyanobacteria:Phytoene synthase and phytoene desaturase.Ph.D.Thesis,The Hebrew University of Jerusalem]。このポリペプチドにおけるこれらの領域が、2つのGGPP分子の縮合の間にピロリン酸の結合、および/または除去に関与すると考えられる。
【0030】
ζカロチンデサチュラーゼをコードするcrtQ遺伝子(正式にはzds)を、Erwinia sp.のcrtB、およびcrtE遺伝子、ならびに藍色細菌のcrtP遺伝子を担持するEscherichia coliの細胞において、藍色細菌ゲノムDNAの発現ライブラリーをスクリーニングすることによって、Anabaena sp.株PCC 7120からクローニングした[以下を参照のこと:Linden H、Vioque A、およびSandmann G(1993)Isolation of a carotenoid biosynthesis gene coding for ζ−carotene desaturase from Anabaena PCC 7120 by heterologous copllementation.FEMS Microbiol Lett 106:99〜104]。これらのEscherichia coli細胞は、ζカロチンを生成するので、リコピンを生成した、赤褐色に着色したコロニーを、ζカロチンを生成する細胞の黄色っぽい背景上で同定することができた。Anabaena sp.株PCC7120由来の予想されたζカロチンデサチュラーゼは、56kDaのポリペプチドであり、これは499アミノ酸残基からなる。驚くべきことに、その一次構造は、「植物型」(crtP遺伝子産物)フィトエンデサチュラーゼとは保存されておらず、細菌型酵素(crtI遺伝子産物)に対してかなりの配列類似性を有する[以下を参照のこと:Sandmann G(1993)Genes and enzymes involved in the desaturation reactions from phytoene to lycopene.(抄訳)、第10回国際カロチノイドシンポジウム,トロンヘイム CL1−2]。藍色細菌のcrtQ遺伝子および他の微生物のcrtI遺伝子が、共通の祖先からの進化に由来するということはあり得る。
【0031】
リコピンシクラーゼのcrtL遺伝子(公式にはlcy)を、crtPについてと本質的に同じクローニングストラテジーを利用してSynechococcus sp.株PCC 7942からクローニングした。リコピンシクラーゼのインヒビターである、2−(4−メチルフェノキシ)−トリエチルアミン塩酸塩(MPTA)を用いることによって、野生型を除草剤耐性へ形質転換することによって、この遺伝子を単離した[以下を参照のこと:Cunningham FX Jr、Chamovitz D、Misawa N、Gantt E、およびHirschberg J(1993)Cloning and functional expression in Escherichia coli of a cyanobacterial gene for lycopene cyclase,the enzyme that catalyzes the biosynthesis of β−carotene FEBS Lett 328:130〜138]。リコピンシクラーゼは、単一の遺伝子産物の生成物であり、リコピンからβカロチンへの二重環化反応を触媒する。Synechococcus sp.株PCC 7942におけるcrtL遺伝子の産物は、411アミノ酸残基の46kDaポリペプチドである。それは、Erwinia uredovora、またはErwinia herbicola由来のcrtY遺伝子産物(リコピンシクラーゼ)に対して配列類似性を有さない。
【0032】
βカロチンヒドロキシラーゼ(crtZ)、およびゼアキサンチングリコシラーゼ(crtX)についての遺伝子は、以下からクローニングされた:Erwinia herbicolaから[以下を参照のこと:Hundle B、Alberti M、Nievelstein V、Beyer P、Kleinig H、Armstrong GA、Burke DH、およびHearst JE(1994)Functional assignment of Erwinia herbicola Eho10 carotenoid genes expressed in Escherichia coli. Mol Gen Genet 254:406〜416;Hundle BS、Obrien DA、Alberti M、Beyer P、およびHearst JE(1992)Functional expression of zeaxanthin glucosyltransferase from Erwinia herbicola and a proposed diphosphate binding site.Proc Natl Acad Sci USA 89:9321〜9325]、ならびにErwinia uredovoraから[以下を参照のこと:Misawa N、Nakagawa M、Kobayashi K、Yamano S、Izawa I、Nakamura K、およびHarashima K(1990)Elucidation of the Erwinia uredovora carotenoid biosynthetic pathway by functional analysis of gene products in Escherichia coli.J Bacteriol 172:6704〜6712]。
【0033】
抗酸化剤としてのカロチノイド:
ほとんどのカロチノイドは、効率的な抗酸化剤であり、一重項酸素(1O2)をクエンチして、ペルオキシラジカルをスカベンジする(Sies、およびStahl,1995)。1O2、O2 −、H2O2、およびペルオキシラジカルは、生物学的細胞において生成された反応性酸素種である。これらの全ての種は、DNA、タンパク質、および脂質と反応し得、それらの生理学的機能を障害する(Halliwell,1996)。このような過程は、癌、心血管系疾患、または加齢による器官の退化を含むいくつかの疾患の病因において最初の事象として考察される。カロチノイドは、生理学的クエンチまたは化学的クエンチを介して一重項酸素を不活性化する。物理的クエンチの効率は、化学的クエンチの効率をはるかに上回り(99.9%)、そして1O2からカロチノイドへの励起エネルギーの移行を含む。物理的クエンチの過程において、カロチノイドはインタクトなままであり、その結果、カロチノイドは、一重項酸素クエンチのさらなるサイクルを受けることができる。メチレンブルーを、感作物質として用いて、ヒト血漿およびLDLの光酸化の間のカロチノイドの消費を研究した(Ojimaら,1993)。リコピン、βカロチン、およびキサントフィルは、それらは不変のままで、血漿中の光酸化を低下させることが見出された(Wagnerら,1993)。Hirayamaら(1994)は、18のカロチノイドの一重項酸素クエンチ能力を検討して、キサントフィル結合体化ケト基が、クエンチを強化したが、水酸基、エポキシ基、およびメトキシ基が示す効果は少なかったことを報告した。
【0034】
カプサンチン、およびカプソルビンは、βカロチンよりも良好な一重項酸素クエンチャーとして機能することが見出された。以前の研究によって、βカロチンは、次亜塩素酸塩の良好なスカベンジャーであり、その他は、二酸化窒素のスカベンジ能力を明示したことが示されている(Kannerら,1983,Everettら,1996)。
【0035】
カロチノイドは、特に低い酸素圧において、ペルオキシラジカルの効率的なスカベンジャーである(Burton、およびIngold,1984;Kennedy、およびLiebler,1992)。ホスファチジルコリンリポソーム系において、アゾ化合物AMVN、およびAAPHによって生成されたペルオキシラジカルとのカロチノイドの相互作用は、Linら(1992)によって検討された。この系において、キサントフィルアスタキサンチン、ゼアキサンチン、およびカンタキサンチンは、βカロチンよりも効率的なフリーラジカルスカベンジャーであった。しかし、エマルジョン中のペルオキシフリーラジカルとのカロチノイドの反応を検討することによって、リコピンおよびβカロチンは、いくつかのキサントフィルよりも良好なスカベンジャーであることが示された(Woodallら,1997)。Matsufujiら(1998)は、リノレン酸メチルエマルジョンにおけるカロチノイドのラジカルスカベンジ能力を検討して、カプサンチンは、ルテイン、ゼアミサンチン、およびβカロチンよりも良好に作用することを実証した。
【0036】
早期のアテローム性動脈硬化症における重要な段階であると考えられる、低比重リポタンパク質(LDL)の酸化的改変は、リポタンパク質関連抗酸化剤によって保護される。LDLは、LDLの1粒子あたり、およそ1個のカロチノイド、および12個のαトコフェロール分子(各々のLDL粒子における酸化可能な脂質の約2,300分子と比べて比較的少数)を含む(Romanchikら、1995)。いくつかの酸化的補充物(例えば、αトコフェロール)は、一貫してLDLが酸化に抵抗する能力を強化するようである(Esterbauerら、1991;Aviram,1999)。しかし、βカロチンは、一貫して低い保護能力を示す(Gazianoら,1995;Reavenら,1994)。対照的に、Linら(1998)は、健康な女性におけるβカロチンの枯渇は、酸化に対するLDLの感受性を増大するが、正常な取り込みは、LDLに対する保護をもたらすことを示した。最も近年においては、βカロチン(ただしリコピンではない)による食事の補充は、内皮細胞を阻害する(LDLの酸化によってエキソビボで媒介された)ことが示された(Dugasら,1999)。カロチノイドの混合物は、脂質過酸化に対してリポソームを保護するのにおいて、いずれの単一のカロチノイドよりも(Stahlら,1998)、そして膜およびLDLにおける抗酸化剤として、効果的であることが見出されている。さらに、カロチノイドは、ビタミンE抗酸化効率を強化することが報告されている(Bohmら,1997;Fuhrmanら,1997;Fuhrman、およびAviram,1999)。
【0037】
アテローム発生の間にカロチノイドによって影響される、アテローム性動脈硬化症、およびLDL酸化:
アテローム性動脈硬化症は、西洋における罹患率および死亡率の主な原因であり、そしてその病因論は、動脈壁、血球、および血漿リポタンパク質の細胞の間の複雑な相互作用を包含する(Ross,1993)。マクロファージのコレステロール蓄積および泡沫細胞形成は、血漿低比重リポタンパク質(LDL)由来の、これらの細胞におけるコレステロールのほとんどによる早期のアテローム発生の指標である。潜在的な病理的重大性を有するLDLの最も研究された改変は、LDL酸化である(Steinbergら,1989)。アテローム性動脈硬化症における酸化型LDLの関与は、ヒトにおける、およびアポリポタンパク質E欠乏(E0)マウスのアテローム硬化症病変における酸化型LDLの存在から(Yla−Herttulaら,1989;Aviramら,1995)、アテローム硬化症患者由来のLDLの酸化に対する感受性の増大から、そしてまた、いくつかの食餌性抗酸化剤の抗アテローム発生から(Steinbergら,1992;Frankelら,1993;Aviram,1996)、示唆される。
【0038】
高比重リポタンパク質(HDL)は、抗アテローム発生活性に関連しており、そしてHDLレベルは、アテローム性動脈硬化症を発症するリスクに反比例している。血清中でHDLと物理的に会合する酵素であるパラオキソナーゼは、アテローム発生のリスクに反比例することが示されている(Watsonら,1995;Aviram,1999)。アテローム性動脈硬化症のLDL酸化仮説によって、アテローム性動脈硬化症のための可能性のある予防的処置として、LDL酸化に対する抗酸化の役割に対して広範な検討が行われた。LDL酸化に対する抗酸化防御を与える、天然の食品を同定する労力が払われる。
【0039】
食餌におけるフラボノイドの消費は、冠状動脈性心臓病による死亡率と反比例していることが示されている(Hertogら,1993;Knektら,1996)。赤ワインから抽出したフラボノイドは、インビトロで添加された場合、LDL酸化を保護し(Frankelら,1993)、そして赤ワインの消費は、エキソビボにおいてLDL酸化を阻害することが示された(Kondo,1994;Fuhrmanら、1995)。
【0040】
カロチノイド消費は、以前の疫学的研究において、心血管系の死亡率の低下と関連することが示されている(Kohlmeier and Hasting,1995)。しかし、βカロチンが関与するいくつかの食餌介入トライアルでは、決定的な結果は得られていない(Mayne,1996)。Leeら(1999)は、限定された時間、βカロチン補充を受けた健康な女性の間で、癌および他の心血管系疾患の頻度に関して利点も有害性も観察されなかったことを報告した。低い血清リコピンレベルは、リトアニア人集団およびスウェーデン人集団の横断的研究において、冠状動脈性心臓病によるリスクおよび死亡率の増大と関連した(Kristensonら,1997;Rao、およびAgarwal,1999)。Iribarrenら(1997)は、キサントフィルルテインおよびゼアキサンチンが、過度の頸動脈内膜の医学的肥厚と最も強い逆相関を有するカロチノイドであることを見出した。
【0041】
癌およびカロチノイドの効果:
特定の細胞のトランスフォーメーションによって、続いて未制御の細胞増殖およびその後の剥落の能力による腫瘍部位の侵襲、血流中への移行、ならびに遠位部における転移形成によって、癌の発生は特徴付けられる(Ilyasら,1999)。これらの段階は全て、多数の細胞変質を含み、この変質としては、増殖速度の変化、腫瘍抑制遺伝子の不活性化、およびアポトーシスの阻害が挙げられる(Goldsworthyら、1996;Knudsenら,1999;Ilyasら,1999)。
【0042】
食餌の公開によって、多数の類上皮癌症例(とりわけ、口腔癌、および結腸癌)の疫学において重要であると考えられる環境的な要因の1つが得られる。抗酸化特性を有する多数の微量栄養素の癌阻害特性は、近年、主に実験的動物モデルにおいて(Jainら,1999)、細胞培養研究(Schwartz、およびShklar,1992)、およびいくつかのヒトでの研究において(Schwartzら,1991)実証されている。疫学的な証拠は、変性性疾患のリスクの低下を伴う、野菜および果実における栄養の豊富さに関連しており、その証拠は特に癌について説得力がある(Blockら,1992)。疫学的研究によって、ヒトの癌の頻度が、カロチノイドの食餌による取り込み、および血漿中におけるカロチノイドの濃度と逆相関することが示唆される(Ziegler,1988)。種々のカロチノイドが、通常食べられる食物に存在し、これらの成分は、組織および血漿に蓄積する。動物での研究および培養された細胞の研究によって、αカロチン、βクリプトキサンチン、アスタキサンチン、およびリコピンのような多くのカロチノイドが、抗腫瘍形成性活性を有することが示されている。(Murakoshiら,1992;Tanakaら,1995;Levyら,1995)。しかし、癌の予防のためのβカロチンの使用に関わる、矛盾する報告がある(Hannekensら,1996)。抗酸化状態と癌との間の関係を評価するための多施設症例コントロール研究によって、リコピン(ただし、βカロチンではない)が、野菜の消費の防御効果に寄与することが示されている(Kohlmeierら,1997)。
【0043】
抗酸化微量栄養素の癌阻害の推定される生物学的機構は、以下である:.
(1)細胞傷害性免疫細胞の産生およびサイトカインの産生の強化(Schwartzら,1990)。
(2)野生型p53のような癌抑制遺伝子の活性化(Schwartzら,1993)、またはHa−rasおよび変異p53のような癌遺伝子の不活性化(Schwartzら,1992)。
(3)腫瘍血管形成に関与する脈管形成促進因子の阻害(Schwartz and Shklar,1997)。
【0044】
口腔および結腸の癌の一次予防または薬物に基づく治療は、公衆衛生の目標であるが、遺伝子レベル、生殖細胞系列レベル、体細胞レベル、免疫学的レベル、および血管原性のレベルでの機構の理解における大幅な進歩にもかかわらず、依然として実現可能ではない。従って、予防的栄養摂取における大きな関心は、癌を防止するための、いくつかのビタミンおよびカロチノイドのような、抗酸化活性を有する食餌の成分の役割に対して集中していた(Weisburger,1999)。
【0045】
口腔癌:
口腔癌の頻度は、西洋における全ての癌の症例の4〜5%である。扁平上皮細胞癌(SCC)は、口腔癌の症例の95%を構成する。口腔癌におけるリスクファクターとしては、主なリスクファクターとしてタバコ、およびアルコール乱用(特にタバコと併用される場合)が挙げられる(De Stefaniら,1998;Hartら,1999;Schildtら,1998;Dammerら,1998;Bundgaardら,1995)。ウイルス感染(特に、いくつかの種のヒトパピローマウイルス(HPV)による)は、両性および悪性の両方の口腔病変を伴っている(Smithら、1998)。
【0046】
白斑症は、最も通常の新生物発生前の状態である。白斑症は、口腔粘膜上の白色病変として存在するが、紅斑白板症は、白斑症の改変型であって、その臨床的症状としては、紅斑性領域が同様に挙げられる。生検した場合、白斑症は、角質増殖、異形成症から上皮内癌または浸潤癌にさえ及ぶ組織学的変化のスペクトルを示し得る。形成異常の変化は、紅斑白板症において、より頻繁である。白斑症は、新生物発生前病変であると考えられ、経時的な悪性のトランスフォーメーションの15%のリスク(最初の生検において異形成が診断されない場合)、および36%までのトランスフォーメーション(最初の生検の時点で異形成を有する病変について)を担持する(Mao,1997)。白斑症は、ほとんどの症例においてタバコの使用と関連しているが、非喫煙女性における白斑症の症例は、さらに高いリスクを有する。白斑症が診断される場合、処置プロトコールは、リスク習慣の中止、および頻繁な追跡調査(反復生検を含む)から構成される。有効な長期予防処置はまだ利用可能ではない。
【0047】
Ki67、PCNA、CyclinDl、p53、p16、およびp21は全て、細胞周期関連タンパク質であり、口腔癌および前癌において過剰発現され、そして癌の症例における陰性診断と関連する(Schoelchら,1999;Yaoら,1999;Birchallら,1999)。
【0048】
(口腔癌の予防におけるカロチノイドの役割:)
ビタミンAおよびその誘導体は、全身投与または局所適用によって、白斑症の退縮に有益であることが示されている。口腔癌の場合、ビタミンAおよびその誘導体は、二次的な癌のリスクを減少することが示されている(Hongら,1990;Gravisら,1999)。しかし、長期の使用において、それらは、重大な副作用を伴っており、その病変は、処置が中止されれば再発する傾向にある。βカロチンは、重大な副作用を伴わず、悪性のトランスフォーメーションの阻害において、それらが有効であり得ることを示す実験的研究からの証拠が存在するが、口腔癌および前癌のための臨床使用におけるそれらの効率に関して、矛盾したデータが存在する(Stichら,1998)。最近の研究によって、喫煙者における血清βカロチンおよび組織βカロチンのレベルの有意な低さ(これらの喫煙者は、口腔癌を発症するリスクがある)が示されている(Cowanら,1999)。
【0049】
口腔癌の予後は一般的に芳しくない。口腔癌の症例の平均5年生存は、約50%であり、かなり改善された診断および処置のツールが導入されているが、ここ20年にわたって生存は改善されていない。
【0050】
処置は、外科的照射および化学療法からなり、ほとんどの場合、生活の質に対する重篤な影響(例えば、審美的、咀嚼、および会話の障害)を伴う。
【0051】
口腔癌の芳しくない予後の観点から、前悪性段階での予防および退縮は、極めて重大である。しかし、白斑症のような前悪性病変が同定されるとき、依然として、慣用的な診療においては、効率的な処置様相はごくわずかしか利用できない。従って、リスクのある患者で長期の使用を可能にするために、新しい化合物であって、既存の病変を退縮させ、そしてそれらの悪性へのトランスフォーメーションを防ぐことが可能であり、副作用が最小であるか全く伴わない、化合物を同定する、継続的な努力が必要である。原発性の口腔癌を有する患者において二次的な癌のリスク(これは、36%程度の高さである)を低下させる化学防御剤を見出すことも重要である。
【0052】
結腸癌:
結腸癌は、癌の3番目に最も一般的な形態であり、世界中の1年間の新しい症例の全体的推定は、全ての新しい癌症例の約10%に相当する。この疾患は、イスラエルを含む西洋人の国で最も頻度が多い。疫学的研究によって、結腸癌の疫学における食餌の主な役割が強調された。疫学的研究および実験的研究において病原体または保護因子を同定する試みによって、いくつかの矛盾がもたらされた。それにもかかわらず、結腸直腸癌コントロールのための展望は、明るく、多数の可能性のあるアプローチが有意義であることが証明されている。Bras、およびassociates(1999)は近年、家族性腺腫様ポリポーシス患者において、結腸直腸癌を高度に発症しやすい集団は、酸化促進状態/抗酸化状態の不均衡を示すことを実証した。さらに、アスコルビン酸塩およびトコフェノールのレベルは、この集団ではかなり低かった。Collinsら(1998)は、異なる欧州の5カ国からの集団において、リンパ球DNAにおける平均8−オキソデオキシグアノシン(8−オキソ−dG)濃度が、結腸直腸癌と有意な正の相関を示したことを示した。慢性の癌を有する患者は、健康な被験体に比べてそれらの抗酸化の余裕の有意な減少があることが理解される。これらの研究によって、結腸直腸癌における保護因子を同定するためのアプローチの1つは、平衡のとれた酸化状態を提供するか、または抗酸化仮説をあてはめるアプローチであるという概念が支持される。この仮説によって、果実および野菜に存在するビタミンC、ビタミンE、およびカロチノイドは、脂質およびDNAに対する酸化的損傷を防止することによって癌に対する保護を提供するということが提唱される。
【0053】
結腸癌の予防におけるカロチノイドの役割:
近年の研究によって、種々の癌、とりわけ、結腸癌に対する、カロチノイドおよび抗酸化剤、リコピンおよびリコピンの豊富なトマトの防御効果が示唆される。
【0054】
リコピン、またはトマトのジュース/水溶液を給餌された、誘導された結腸癌を有するラットは、コントロール群よりも低頻度の結腸癌を有することが示された。ラットがカルシノーゲンを投与され、そしてリコピンを投与された(6%オレオレジン補充の形態で)研究において、強化された抗酸化特性を伴う、結腸の前新生物形成に対する防御効果が観察された(Jainら,1999)。マウス肺新生物形成のリコピンによる化学防御がまた報告されている(Kimら,1997)。Kimら(1988)は、マウスにおける結腸癌発生に対する、カロチノイド(例えば、フコキサンチン、ルテイン、およびフェノール類)、クルクミンおよびその誘導体テトラヒドロクルクミン(THC)などの効果を評価した。フルコキサンチン、ルテイン、クルクミン、およびTHCは、コントロール群に比べて、異常な陰窩病巣の数を有意に減らした。増殖速度はこの処置後に低下し、THCによってさらに高い有効性が見られた。Narisawaおよび共同研究者によって、βカロチンを除いて、同様の効果が報告された(1996)。
【0055】
Pappalardoら(1997)によって実施されたヒトでの研究は、健康な被験体、ならびに前癌状態および癌病変を有する被験体において、組織および血漿におけるカロチノイドの状態を比較した。癌の被験体は、健康な被験体のカロチノイドよりも低レベルのカロチノイドを有した。
【0056】
トウガラシの遺伝および育種:
トウガラシは、野菜作物の中でも最も豊富なカロチノイドの供給源のうちの1つである。トウガラシのほとんどの栽培用亜種は、Capsicum annuum種に属する;トウガラシの育種は、野菜、香辛料、装飾品、または薬用植物としての使用に適した品種および亜種の開発に、主に集中しかつ展開してきた。トウガラシの化学的、かつ栄養的な組成の改良に向けられてきた研究は少ない(Bosland,1993;Poulos,1994)。カプサンチンは、トウガラシの実の主なカロチノイドであり、その含量は、主な遺伝子および多遺伝子(ポリジーン)によって制御される;その生合成経路にそっていくつかの遺伝子が同定されている(Lefebvre,1998)。
【0057】
トウガラシの実由来のカロチノイド:
トウガラシの実(特にパプリカ栽培種由来)を、食品着色料として粉末およびオレオレジンの形態で用いる。これらの産物は、カロチノイドが極めて豊富であり、それらのいくつかは、トウガラシの実に特異的である。ケトカロチノイド、カプサンチンは、トウガラシにのみ存在し、この野菜におけるカロチノイドの50%に相当し、そしてその赤い色に寄与する。ゼアキサンチンおよびルテイン、βカロチン、およびβクリプトキサンチンは、それぞれ20%、10%、および5%の濃度でトウガラシ中において見出されるさらなるカロチノイドである(Levyら,1995)。カプサンチンは、完熟した実における総カロチノイドの30〜60%を占める。カプサンチンは、脂肪酸でエステル化される(非エステル化20%;モノエステル化20〜30%;ジエステル化40〜50%)。エステル化されたカプサイシンの脂肪酸は、主としてラウリン酸(12:0)、ミリスチン酸(14:0)、およびパルミチン酸(16:0)である。
【0058】
遺伝子操作によるトウガラシの高度に着色された実におけるカロチノイド濃度の増大は、食品着色料としての実の品質だけでなく、カロチノイド(特にカプサイシン)の重要な供給源としても改良していると思われる。育種系統4126は、生重量100グラムあたり約240mgのカロチノイドを含み、そのうち120mgはカプサイシンである(Levyら,1995)。トマトは、生重量100グラムあたり約5mgのリコピンを含み、そして特別に育種された系統でのみ、生重量100グラムあたり15mgのリコピンのレベルが達成されることが見出された。カロチノイド含量における大きな相違によって、高いカロチノイド濃度を有する適切な食品供給源としてのトウガラシ栽培品種の高い能力が強調される。
【0059】
カロチノイドのバイオアベイラビリティー:
カロチノイドの親油性の結果として、カロチノイドはしばしば、タンパク質、脂質、および線維との食品マトリックス中に複合されて見出される。カロチノイドの吸収が生じるためにはいくつかの工程が必要である。食品マトリックスは、消化されなければならず、そしてカロチノイドは物理的かつ生化学的に放出されて、脂質および胆汁酸塩と合わされてミセルを形成しなければならない。このミセルは、吸収のために腸の刷子縁に移動され、引き続く処理のために腸細胞中に輸送されなければならない。カイロミクロンは肝臓に移動して、異なる器官への分布のためにリポタンパク質によって輸送される。カイロミクロン残余物におけるカロチノイドの一部は、肝臓取り込みの前に肝外組織によって取り込まれる(Leeら,1999)。このように多くの因子が、吸収に、従って食餌性カロチノイドのバイオアベイラビリティに影響する。ヒトは、種々のカロチノイドをインタクトに吸収する、そしていくつかのカロチノイド(例えば、βカロチン、βクリプトキサンチン、およびαカロチン)が、個体のビタミンA状態に寄与し得る(Olson,1999)。Mathews−Rothら(1990)は、ラットおよびアカゲザルにおいて、(14C)カンタキサンチン(代表的なキサントフィル)、および(14C)リコピン(非環式炭化水素カロチノイド)の吸収および分布を研究した。彼らは、肝臓が両方の最高量を蓄積したことを示したが、リコピンのクリアランスは、カンタキサンチンよりもかなり遅かった。Stahl、およびSies(1992)は、ヒト血漿におけるリコピン濃度が、熱処理したトマトジュースの消費によって増大されたことを示した。近年、ヒトにおいて、パプリカジュース(34.2μモルのカプサイシンを含有)および1週後のトマトスープ(186.3μモルのリコピンを含有する)の単回摂取によって、両方の供給源からの血漿カロチノイドの上昇が生じたことが見出された。この血漿は、脱エステル化カロチノイドのみを含み、このカロチノイドは非エステル化カプサンチンを含む。この結果はまた、カプサンチンが、リコピンよりも急速に血漿から消失することを示す(Oshimaら、1997)。カンタキサンチンおよびオレオレジンパプリカを補充した食餌をニジマスに給餌した。カンタキサンチンは、パプリカカロチノイドよりもニジマスの肉に効率的に吸収された(Akhtarら、1999)。
【0060】
脂肪酸を用いてエステル化したカロチノイドのバイオアベイラビリティ:
ヒトおよび動物におけるパプリカカロチノイドのバイオアベイラビリティは、βカロチンまたはカンタキサンチンよりも低いことが示された(Akhtarら、1999)。この低下した吸収の理由の1つは、ほとんどのカロチノイドが、脂肪酸とのエステル型であるために生じるようである。ここで、膵臓のリパーゼがパプリカカロチノイドの脱エステル化を、極めて限られた程度しか触媒することが示されている。このことによって、動物におけるパプリカからのカロチノイドの低いバイオアベイラビリティが説明できる。
【0061】
このように、トウガラシの実は、他の全ての供給源のカロチノイドにおいて最も豊富であるが、トウガラシカロチノイドのバイオアベイラビリティは、芳しくない。なぜならトウガラシカロチノイドは、脂肪酸とエステル化しており、このことが腸におけるトウガラシカロチノイドの効率的な取り込みを妨げるからである。
【0062】
従って、ヒトおよび動物に対して、このようなカロチノイドにバイオアベイラビリティを付与するために、エステル化されたカロチノイドの脱エステル化方法についての必要性が広範に認識されており、そしてその方法を有することは極めて有利である。
【0063】
発明の要旨
本発明の1つの局面によれば、トウガラシオレオレジンを抽出する方法が提供される。この方法は、以下を包含する:水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程;ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程;このペレットをエタノールおよび酢酸エチルと混合する工程;このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程;乾燥材料を除去する工程;ならびにトウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程。
【0064】
以下に記載の本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴に従って、トウガラシの実と水との間の重量比は、水20〜60部に対して実が80〜120部である。
【0065】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このトウガラシの実は凍結される。
【0066】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このトウガラシの実は新鮮である。
【0067】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このジュースは、20,000〜30,000gで10〜30分間、遠心分離される。
【0068】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このペレットは、エタノールの1〜3部、および酢酸エチルの5〜15部と混合される。
【0069】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による。
【0070】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、溶媒をエバポレートする工程は、40〜50℃である。
【0071】
この記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、溶媒をエバポレートする工程は、減圧下である。
【0072】
本発明の別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいてエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。この方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼとを接触させる工程;ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用いる工程を包含する。
【0073】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。この方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源を別々に、各々のエステラーゼと接触させる工程;ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において各々のエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において有効なエステラーゼについてスクリーニングする工程を包含する。
【0074】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が提供される。この方法は、予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼと接触させる工程;ならびに、各々の予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大におけるエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大のための反応条件を最適化する工程であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである工程、を包含する。
【0075】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が提供される。この方法は、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源と有効量のエステラーゼとを接触させ、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程、を包含する。
【0076】
以下に記載される本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴によれば、この方法は、このカロチノイドの供給源から遊離のカロチノイドを抽出する工程をさらに包含する。
【0077】
本発明のさらなる局面によれば、遊離のカロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源が提供され、そして本明細書に記載の方法によって生成される。
【0078】
本発明のさらなる局面によれば、本明細書に記載の遊離のカロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源を含む食品添加物が提供される。
【0079】
本発明のさらなる局面によれば、本明細書に記載の遊離のカロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源を含む飼料添加物が提供される。
【0080】
以下に記載される本発明の好ましい実施形態におけるさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、このカロチノイドの供給源におけるカロチノイドの大部分が脂肪酸エステル化カロチノイドであるという点で特徴付けられる。
【0081】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシである。
【0082】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシ粉末である。
【0083】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、パプリカである。
【0084】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシオイル抽出物である。
【0085】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、トウガラシオレオレジンである。
【0086】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、カロチノイドの供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される。記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択され、好ましくはリパーゼである。
【0087】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このリパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される。
【0088】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このエステラーゼは固定される。
【0089】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、予め選択された実験条件、予め選択された異なる実験条件、および/または脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件は、以下のうちの少なくとも1つを含む:セルロース分解酵素の添加;ペクチン分解酵素の添加;乳化剤の添加;および少なくとも1つの金属イオンの添加。
【0090】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この少なくとも1つの金属イオンは、Ca++、およびNa+からなる群より選択される。
【0091】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この少なくとも1つの金属イオンの添加は、この金属イオンの少なくとも1つの塩の添加による。
【0092】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この少なくとも1つの塩は、CaCl2およびNaClからなる群より選択される。
【0093】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、セルロース分解酵素は、C1型β−1,4グルカナーゼ、エキソ−β−1,4グルカナーゼ、エンド−β−1,4−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される。
【0094】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このタンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される。
【0095】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される。
【0096】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、非エステル乳化剤である。
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、レシチンである。
【0097】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤はデオキシコール酸塩である。
【0098】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、ポリオキシエチルソルビタンモノラウレート(TWEEN−20)のような、ただしこれには限定されない、非イオン性界面活性剤である。
【0099】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、この乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸のナトリウム塩に由来する。
【0100】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このカロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである。
【0101】
記載された好ましい実施形態におけるなおさらなる特徴によれば、このクロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される。
【0102】
本発明は、以下のものを提供することによって、現在公知の構成の欠点に首尾よく取り組む:カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおけるエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;カロチノイドの供給源において遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;ならびにカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;ならびに遊離カロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源であって、食品添加物、および/または飼料添加物として機能し得る供給源;ならびに豊富な供給源であって、それから所望のカロチノイドの精製のために抽出することができる、供給源。
【0103】
図面の簡単な説明
本明細書において、本発明は、添付の図面を参照して単なる例として記載される。ここで、図面を詳細に特に参照すれば、この詳細は、単に単に本発明の好ましい実施形態の一例としておよび例示的考察の目的のために示され、そして本発明の原理および概念的な局面の最も有用かつ容易に理解される説明と考えられるものを提供するために提示されるということが強調される。これに関して、発明の基本的な理解に必要であるよりも詳細な本発明の構造的詳細を示す企図はなされておらず、この図面とともにこの詳細な説明を考慮すれば、本発明のいくつかの形態が、実際にはどのように具体化され得るかということが当業者に明白になる。
図1は、天然のトウガラシカロチノイド(オレオレジンから得た)のHPLCクロマトグラフである。
図2は、化学的けん化後の天然のトウガラシ(パプリカ)カロチノイドのHPLCクロマトグラムであり、このクロマトグラムは、ほとんど以下のおよそ9つのピークを含む:(i)カプサンチン(6.1分);(ii)ビオラキサンチン(7.36分);(iii)カプサンチン(8.89分);(iv)シス−カプサンチン(10.33分);(v)カプソルテイン(capsolutein)(10.83分);(vi)ゼアキサンチン(11.2分);(vii)シス−ゼアキサンチン(12.0分);(viii)βクリプトタキサンチン(cryptotaxanthin)(14.36分);ならびに(ix)βカロチン。
図3は、デオキシコール酸の存在下で、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、およびリパーゼを用いた処理後の天然のトウガラシ(パプリカ)カロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
図4は、デオキシコール酸およびリパーゼを用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
図5a〜cは、種々の濃度(それぞれ2%、3%および4%)のデオキシコール酸およびリパーゼを用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
図6は、本発明によって、トウガラシの実からオレオレジンを抽出する方法の工程を明示する。
【0104】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、とりわけ以下の方法である:(i)カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおけるエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;(ii)カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;(iii)カロチノイドの供給源において遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;(iv)カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;ならびに(iv)トウガラシオレオレジンを抽出する効率的な方法。本発明はさらにとりわけ、遊離カロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源であって、食品添加物、および/または飼料添加物として機能し得る供給源;ならびに豊富な供給源であって、それから所望のカロチノイドの実質的な精製のために抽出することができる、供給源である。
【0105】
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明において記載されるか、または実施例によって実証される詳細に対する適用に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であるか、または種々の方法で実施もしくは実行できる。また、本明細書において使用される専門語および用語は、説明の目的であって、限定と解釈されるべきではないことが理解されるべきである。
【0106】
本発明の1つの局面によって、トウガラシオレオレジンを抽出する方法が提供される。トウガラシの実は、新鮮であっても凍結であってもいずれでもよい。この方法は、以下の工程によって実施される:水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程;ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程;このペレットを(直接または凍結後のいずれかに)エタノールおよび酢酸エチルと混合する工程;このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程;乾燥材料を除去する工程;ならびにトウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程。
【0107】
本明細書においてさらに詳細にかつ例証されるとおり、乳化されたカロチノイドは、好ましくはセルラーゼおよびペクチナーゼの存在においてリパーゼによって、ペレット(直接または凍結後に)から、好ましくはそれに由来するオレオレジン(上記のような抽出物を介して)から脱エステル化されてもよい。
【0108】
好ましくは、トウガラシの実と水との間の重量比は、水20〜60部に対して実が80〜120部である。なお好ましくは、このジュースは、20,000〜30,000gで10〜30分間、遠心分離される。より好ましくは、このペレットは、エタノールの1〜3部、および酢酸エチルの5〜15部と混合される。なお好ましくは、乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による。好ましくは、溶媒をエバポレートする工程は、40〜50℃であり、好ましくは減圧下である。
【0109】
本発明の別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいてエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。本発明のこの局面によるこの方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼとを接触させる工程;ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用いる工程によって実施される。
【0110】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法、が提供される。本発明のこの局面によるこの方法は、予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源を別々に、各々のエステラーゼと接触させる工程;ならびに、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において各々のエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において有効なエステラーゼについてスクリーニングする工程、によって実施される。
【0111】
本発明のなお別の局面によれば、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法が提供される。本発明のこの局面によるこの方法は、予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼと接触させる工程;ならびに、各々の予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大のための反応条件を最適化する工程であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、工程によって実施される。
【0112】
好ましくは、このカロチノイド検出アッセイとしては、薄層クロマトグラフィー(TLC)、および高速液体クロマトグラフィー(HPLC)などのクロマトグラフィーアッセイが挙げられるがこれらに限定されない。これらのアッセイは、周知であり、そして異なるカロチノイドの特徴づけにおいて頻繁に用いられる。
【0113】
本発明のなお別の局面に従って、カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法が提供される。本発明のこの局面による方法は、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源を有効な量のエステラーゼと接触させる工程であって、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程によって実施される。一旦遊離されれば、個々の非エステル化カロチノイド、または同様の非エステル化カロチノイドの群を抽出して、当該分野で周知の方法(例えば、有機溶媒を用いた抽出、その後の相分離、種々のクロマトグラフィーなどが挙げられるがそれらに限定されない)を用いて、実質的な均質性にまで、精製することができる。
【0114】
本発明の方法によって生成された、カロチノイドの豊富な、遊離の非エステル化カロチノイドの供給源、および/またはそれからさらに精製された遊離のカロチノイドを、食品添加物、および/または飼料添加物としてヒトまたは動物の食餌に用いて、天然の抗酸化剤ならびに/または食品、動物および化粧用の天然の着色剤として役立てることができる。
【0115】
本発明によるカロチノイドの好ましい供給源は、カロチノイドの供給源におけるほとんどのカロチノイドが、脂肪酸エステル化カロチノイド(例えば、トウガラシ由来カロチノイドなど)であるという点で特徴付けられる。トウガラシは、野菜作物の中でも最もカロチノイドの豊富なものである。トウガラシのほとんどの栽培用亜種は、Capsicum annuum種に属する;トウガラシの育種は、野菜、香辛料、装飾品、または薬用植物としての使用に適した栽培品種および亜種の開発に、主に集中しかつ展開してきた。トウガラシの化学的、かつ栄養的な組成の改良に向けられてきた研究は少ない(Bosland,1993;Poulos,1994)。カプサンチンは、トウガラシの実の主なカロチノイドであり、その含量は、主な遺伝子および多遺伝子(ポリジーン)によって制御される;その生合成経路にそっていくつかの遺伝子が同定されている(Lefebvre,1998)。
【0116】
トウガラシの実(特にパプリカ栽培種由来)を、食品着色料として粉末およびオレオレジンの形態で用いる。これらの産物は、カロチノイドが極めて豊富であり、それらのいくつかは、トウガラシの実に特異的である。ケトカロチノイド、カプサンチンは、トウガラシにのみ存在し、この野菜におけるカロチノイドの50%に相当し、そしてその赤い色に寄与する。ゼアキサンチンおよびルテイン、βカロチン、およびβクリプトキサンチンは、それぞれ20%、10%、および5%の濃度でトウガラシ中において見出されるさらなるカロチノイドである(Levyら,1995)。カプサンチンは、完熟した実における総カロチノイドの30〜60%を占める。カプサンチンは、脂肪酸でエステル化される(非エステル化20%;モノエステル化20〜30%;ジエステル化40〜50%)。エステル化されたカプサイシンの脂肪酸は、主としてラウリン酸(12:0)、ミリスチン酸(14:0)、およびパルミチン酸(16:0)である。それにもかかわらず、脂肪酸エステル化されたカロチノイドのバイオアベイラビリティは、極めて低い。
【0117】
脂肪酸エステル化カロチノイドを含有する他の植物種(これには、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニが挙げられるがこれらに限定されない)はまた、本発明のためのカロチノイドの供給源として用いられ得る。これらの実のエステル化カロチノイド含量は、本明細書において参考として援用される、Dietmar E.Breithaupt、およびAmeneh Bamedi「Carotenoid ester in vegetables and fruits:A screening with emphasis on beta−cryptoxanthin esters」J.Agric.Food Chem.2001,49,2064〜2070に記載される。
【0118】
脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化し得る任意のタイプのエステラーゼを、本発明の実行に用いることができる。種々のタイプの基質(カロチノイド供給源)に関して、最も効率的なエステラーゼ、およびその活性について適切な条件をスクリーニングするための方法も本明細書において記載される。選り抜きのエステラーゼは、例えば、リパーゼ、カルボキシエステルエステラーゼ、またはクロロフィラーゼ、好ましくはリパーゼであってもよい。これらのファミリーに属する酵素種は、広範な範囲の脂肪酸エステルを脱エステル化すること(すなわち、広範な範囲の基質特異性を有すること)が公知である。異なるリパーゼが、本発明の方法において用いられ得る。このリパーゼとしては、例えば、細菌、酵母、または動物の供給源から得られたリパーゼが挙げられる。本発明の方法を実行する間に用いられるエステラーゼは、溶液中で遊離していても、固定されていてもよい。いずれの場合でも、以下にさらに詳細に説明されるように、使用されるエステラーゼの触媒活性を増強するために、カロチノイド供給源の水中油型エマルジョン、または好ましくは油中水型エマルジョンが調製される。カロチノイドの供給源にかなりの程度依存して、酵素活性を増強するための他の手段がまた実施されてもよい(その手段は、以下にさらに考察される)。
【0119】
リパーゼは代表的に、トリグリセリドおよびジグリセリド(エステル結合によってグリセロールに結合した脂肪酸を含有する)の脱エステル化を触媒する。例えば、パプリカ中のカロチノイドは、ミリスチン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、およびリノール酸のような脂肪酸によってエステル化され、そしてこの理由で、それらは、リパーゼの天然の基質であるトリグリセリドとは異なる。リパーゼは、水/脂質の界面で活性であるように、乳化されたアシル脂質を加水分解することが公知である。この理由のために、デオキシコール酸塩は、酵素の反応を改善し、そしてその濃度は、高い反応性の酵素を受容するのに重要である。リパーゼ触媒反応は、Ca2+イオンによって加速される。なぜなら、遊離された脂肪酸は、不溶性のCa塩として沈殿するからである。本明細書に記載のプロセスにおけるCa2+の導入によって、脱エステル化は増強される。
【0120】
従って、本発明の好ましい実施形態によれば、予め選択された実験の条件、予め選択された異なる実験条件、および/または脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件は、例えば、以下:セルロース分解酵素の添加;タンパク質分解酵素の添加;ペクチン分解酵素の添加;反応混合物に対する乳化剤の添加;および/または反応混合物に対する少なくとも1つの金属イオンの添加(例えば、CaCl2、および/またはNaClのような塩の添加)を含む。他の反応条件(例えば、エフェクターの添加、温度、pH、など)はまた、酵素および基質の各々の組み合わせについて最適化され得る。
【0121】
本発明の文脈において用いられる分解酵素は、封鎖(sequestering)効果を回避し、そして反応混合物の粘性を減少させるために、反応混合物に存在する各々の基質を分解するように働く。
【0122】
選り抜きのセルロースは、植物、昆虫、または細菌の供給源由来のC1型β−1,4グルカナーゼ、エキソ−β−1,4グルカナーゼ、エンド−β−1,4−グルカナーゼ、および/またはβグルコシダーゼであってもよい。タンパク質分解酵素は、例えば、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、および/またはレンニンであってもよい。タンパク質分解酵素のタイプおよび量は、エステラーゼ自体の分解を回避するために制御される。ペクチン分解酵素は、例えば、ペクチンエステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、および/またはポリガラクトロナーゼであってもよい。
【0123】
選り抜きの乳化剤に対して慎重に注意するべきである。脂質エステラーゼは、水溶性であり、従ってエマルジョンの水成分中に残留するが、その基質は、エマルジョンの油部分に残留する。好ましくは、使用した乳化剤は、非エステル乳化剤である。なぜなら、エステル乳化剤は、この選り抜きのエステラーゼの競合基質またはインヒビターとして、反応に有害に影響し得るからである。従って、現在適用される乳化剤としては、レシチン、デオキシコール酸、アラビアゴム(gum Arabic)(例えば、0.5〜2.0%)、遊離脂肪酸(例えば、0.5〜2.0%)、胆汁由来乳化剤、および非イオン性界面活性剤(例えば、ポリオキシエチルソルビタンモノラウレート(TWEEN−20)、ただしこれには限定されない)が挙げられる。
【0124】
本発明は、以下の方法を提供する:(i)カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおけるエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;(ii)カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;(iii)カロチノイドの供給源において遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法;ならびに(iv)カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかは脂肪酸エステル化カロチノイドである、方法。本発明はさらに、遊離カロチノイドの増大した画分を有するカロチノイドの供給源であって、食品添加物、および/または飼料添加物として機能し得る供給源;ならびに豊富な供給源であって、それから所望のカロチノイドの精製のために抽出することができる供給源、を提供する。
【0125】
本発明は、カロチノイドの化学的脱エステル化の過程を上回る大きい利点を提供する。例えば、パプリカのアルカリ処理は、そのタンパク質および抗酸化剤(例えば、ビタミンCおよびE)の特性にかなりの程度影響する。カロチノイドのアルカリに基づく脱エステル化に必要である、パプリカの高温への加熱の間、以下の有害反応の1つ以上が生じることが理解される:(i)必須アミノ酸の破壊;(ii)天然のアミノ酸の誘導体(代謝されない)への転化;(iii)架橋の結果としてのタンパク質の消化性の低下;そして最後に、ただし最も小さいというわけではないのだが、細胞傷害性化合物の生成。これに関して、高いpH値でのエノラートの形成に起因して、フェノール化合物(ビタミンE、およびほとんどの他の抗酸化剤を含む)は、フリーラジカル(カロチノイドを酸化して破壊する)を生成する過程において、さらに急速に酸化されることが理解される(Belitz、およびGrosch W.Food Chemistry,Springer−Verlag,1987)。
【0126】
本発明のさらなる目的、利点、および新規な特徴は、以下の実施例の試験に基づいて、当業者に明白になるが、以下の実施例は、限定する意図はない。さらに、本明細書において上記に描写される、そして特許請求の範囲において請求される、本発明の種々の実施形態および局面の各々についての実験による支持は、以下の実施例において見出される。
【0127】
実施例
以下の実施例についてここで言及するが、この実施例は、上記の詳細な説明と一緒に、非限定的な様式で本発明を例示する。
【0128】
実施例1
材料および実験の手順
材料:
パプリカ粉末およびオレオレジンパプリカは、Tavlinei−Hanegev,Avshalomから購入した。リン酸ナトリウム、クエン酸、TWEEN−20(ポリオキシエチレンソルビタンノモラウレート)、および水酸化カリウムは、Merck(Darmstadt,Germany)から入手した。デオキシコール酸(ナトリウム塩)、BHT(ブチル化ヒドロキシトルエン)、ブタ由来の膵臓リパーゼを、Sigma Chemical Co.(St.Louis,Mo)から入手した。酵素、リパーゼA「Amano 6」、リパーゼF−AP15、およびリパーゼAY「Amano 30」(ヒトでの使用に承認された)は、天野製薬株式会社(Amano,Pharmaceuticals Co.LTD)(錦、日本)Nishiki,Japan)から入手した。ペクチナーゼ/セルラーゼ、Rohameut Max、およびプロテアーゼ(Coralase PN−L)を、Rohm Enzyme gmbh(Darmstadt,Germany)から入手した。HPLC等級のエタノールおよびヘキサンをBiolab(Israel)から、そしてHPLC用アセトンをBaker(Deventer,Holland)から入手した。
【0129】
高速液体クロマトグラフィー(HPLC):
SCL−10A島津(Shimadzu)ダイオードアレイ検出器を装備した島津(Shimadzu)LC−10 AT上でHPLCを実施した。個々のピーク(260nm〜540nm)由来のスペクトル特性の光ダイオードアレイ測定を、上り勾配、頂部、および下り勾配で決定した。カラム(Merck RP−18e 3.4×250mM,5−μm粒子)を、HPLC分離に用いた。ピークは、450nm、および474nmで検出された。移動相は、Minguez−Mosqueraら1993(J.Agric.Food Chem.41,1616〜1620)によって示唆された勾配を有するアセトンおよびH2Oであった。
【0130】
酵素によるパプリカ粉末の脱エステル化:
パプリカ粉末(500mg)を、セルラーゼ−ペクチナーゼ(100μl)、リパーゼ(100mg)、および0.2%デオキシコール酸(200mg)の存在下で(pH4.93)、9.5mlの水中に懸濁した。この懸濁液を、加熱した水浴中で37℃で24時間、振盪した。エタノール(5ml)、および5mlのヘキサンの添加によって、これらの懸濁液からカロチノイドを抽出した。抽出物中で色が観察できなくなるまで、ヘキサンを用いた抽出を繰り返し行った。
【0131】
酵素によるパプリカオレオレジンの脱エステル化:
パプリカオレオレジン(20mg)を、TWEEN−20(200μl)またはデオキシコール酸(100mg)、および10mlのH2Oと混合した。そのエマルジョンを37℃で24時間振盪させた。4mlのエタノールおよび5mlのヘキサンの添加によって、カロチノイドの抽出を実施した。抽出物中で色が観察できなくなるまで、ヘキサンを用いた抽出を繰り返し行った。合わせたヘキサン抽出物を、水(25ml)を用いて洗浄して、カロチノイドのHPLC決定のために、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。
【0132】
化学的脱エステル化(化学的けん化):
本質的に、Ittahら,J.Agric.Food Chem.1993,41,899〜901に記載のとおり、化学的脱エステル化を実施した。
【0133】
実施例2
実験結果
図1によって、天然のトウガラシ(パプリカ)カロチノイドのクロマトグラムが明示される。主なカロチノイドは、カプサンチンである。遊離の非エステル化カプサンチンは、約9分で溶出された。ほとんどのカプサンチンは、モノエステルおよびジエステルとしてエステル化された。モノエステルは、βクリプトキサンチン(14.33分)の後ろで、かつβカロチン(18.9分)の前に、3つの主なピークで溶出された。ジエステルは、22〜26分の間の7つの主なピークとして溶出された。
【0134】
図2によって、化学的けん化後、トウガラシ(パプリカ)ジエステルおよびモノエステルカロチノイドのピークの全てが消失し、そしてクロマトグラムが、ほとんど約9つのピークを含むことが実証される:(i)カプサンチン(6.1分);(ii)ビオラキサンチン(7.36分);(iii)カプサンチン(8.89分);(iv)シス−カプサンチン(10.33分);(v)カプソルテイン(10.83分);(vi)ゼアキサンチン(11.2分);(vii)シス−ゼアキサンチン(12.0分);(viii)β−クリプトキサンチン(14.36分);および(ix)β−カロチン。化学的けん化の欠点は、本明細書中以降において考察される。
【0135】
図3によって、ペクチナーゼ/セルラーゼ(Rohament max(Rohm)0.1重量%)、プロテアーゼ(Corolase PN−L(Rohm)0.1重量%)(それぞれ、ペクチン、タンパク質、およびセルロースを柔らかくする)、ならびにリパーゼ(amano 30,0.1重量%)を用いた37℃で24時間のトウガラシ(パプリカ)のインキュベーションが、モノエステルおよびジエステルの遊離カロチノイドへの脱エステル化を生じ、これによって得られるクロマトグラムは、化学的けん化を介して得られたクロマトグラム(図2)と同様であることが実証される。
【0136】
図4によって、デオキシコール酸塩(4重量%)およびリパーゼ(amano 30,0.1重量%)の存在下での、37℃で24時間のオレオレジンのインキュベーション後のパプリカオレオレジンの脱エステル化が実証される。
【0137】
以下の他のリパーゼ:膵臓リパーゼ、リパーゼA、「Amano6」、リパーゼF−AP15を用いて行った同様のアッセイでは、かなり劣った結果が得られた。
【0138】
図5a−cによって、デオキシコール酸塩(それぞれ、2重量%、3重量%、または4重量%)、およびリパーゼ(amano 30,0.1重量%)の存在下での、37℃48時間のオレオレジンのインキュベーション後のパプリカオレオレジンの脱エステル化が実証される。同様のカロチノイド脱エステル化の結果が、3%および4%のデオキシコール酸を用いて得られるが、2%デオキシコール酸を用いた場合、いくらか劣ったカロチノイド脱エステル化の結果が得られることに注目のこと。同様の反応の最適化が、他の反応成分の全てについて実施可能であることが理解される。
【0139】
これらの結果は、エステラーゼによってトウガラシカロチノイドを効率的に脱エステル化することが可能であることを実証する。ヒトまたは動物による摂取の前の、パプリカカロチノイドの酵素的な脱エステル化は、腸から血漿へのこれらの化合物のバイオアベイラビリティを非常に増強する。
【0140】
実施例3
リパーゼ活性に対するCaCl2およびNaClの効果
トウガラシカロチノイドの脱エステル化に対する、pH7.6における、37.0℃、18時間のリパーゼの活性を、CaCl2およびNaClの存在下で測定した。以下の表1に示されるように、反応混合物に対するCaCl2の添加は、リパーゼ活性を有意に増大した。
【表1】
【0141】
CaCl2なしで、150mM NaClの存在下では、脱エステル化は87%であった。
【0142】
実施例4
新鮮な、または凍結されたトウガラシの実からのオレオレジンの抽出
新鮮な、または凍結されたトウガラシの実(100部)を、蒸留水(40部)とともに5分間、ジュースにホモジナイズした。そのジュースを25,000gで20分間遠心分離して、そのペレットを(直接または凍結させてのいずれかで)、2部のエタノール、および10部の酢酸エチルと混合した。その溶出物を1分間ホモジナイズした。その溶媒を、遠心分離によって乾燥材料から分離して、減圧下において45℃でエバポレートさせて、トウガラシオレオレジンを得た。この方法のこの工程は、図6のフローチャートに模式的に示される。
【0143】
本発明の確実な特徴(明確化のために、別々の実施形態の状況で記載される)はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが理解される。反対に、本発明の種々の特徴(簡便性のために、単一の実施形態の状況で記載される)はまた、別々に、または任意の適切なサブコンビネーションにおいて提供されてもよい。
【0144】
本発明は、その特定の実施形態と組み合わせて記載されているが、多くの変更、改変、およびバリエーションが当業者に明白であることは、明らかである。従って、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内におさまる、このような変更、改変、およびバリエーションの全てを包含することが意図される。本明細書において言及される全ての刊行物、特許、および特許出願は、各々の個々の刊行物、特許または特許出願が、参考として本明細書に援用されることが、あたかも詳細かつ個々に示されるのと同程度まで、その全体が参考として本明細書に援用される。さらに、本出願における任意の参考文献の引用または識別は、このような参考文献が本発明の先行技術として利用されるような承認として解釈されるべきではない。
【0145】
【図面の簡単な説明】
【0146】
【図1】図1は、天然のトウガラシカロチノイド(オレオレジンから得た)のHPLCクロマトグラフである。
【図2】図2は、化学的けん化後の天然のトウガラシ(パプリカ)カロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
【図3】図3は、デオキシコール酸の存在下で、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、およびリパーゼを用いた処理後の天然のトウガラシ(パプリカ)カロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
【図4】図4は、デオキシコール酸およびリパーゼを用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
【図5A】図5aは、種々の濃度のデオキシコール酸を用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
【図5B】図5bは、種々の濃度のデオキシコール酸を用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
【図5C】図5cは、種々の濃度のデオキシコール酸を用いた処理後のパプリカオレオレジンカロチノイドのHPLCクロマトグラムである。
【図6】図6は、本発明によって、トウガラシの実からオレオレジンを抽出する方法の工程を明示する。
Claims (107)
- カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいてエステラーゼの効率を決定する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、
予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼとを接触させる工程;ならびに、
このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大においてエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用いる工程、
を包含する方法。 - カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項1の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項1の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項1の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項1の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項1の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項1の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項1の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項1の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼである請求項1の方法。
- 前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項10の方法。
- 前記エステラーゼは固定される請求項1の方法。
- 前記予め選択された実験条件は、以下のうちの少なくとも1つを含む請求項1の方法:
セルロース分解酵素の添加;
タンパク質分解酵素の添加;
ペクチン分解酵素の添加;および
乳化剤の添加。 - 前記セルロース分解酵素は、C1型β−1,4グルカナーゼ、エキソ−β−1,4グルカナーゼ、エンド−β−1,4−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項13の方法。
- 前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項13の方法。
- 前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項13の方法。
- 前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項13の方法。
- 前記乳化剤は、レシチンである請求項17の方法。
- 前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項17の方法。
- 前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項17の方法。
- 前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項17の方法。
- 前記カロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである請求項1の方法。
- 前記クロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される請求項22の方法。
- カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するのにおいて有効なエステラーゼについてスクリーニングする方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、
予め選択された実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源を別々に、各々のエステラーゼと接触させる工程;ならびに、
このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において各々のエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによってこのカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大において有効なエステラーゼについてスクリーニングする工程、
を包含する方法。 - カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項24の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項24の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項24の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項24の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項24の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項24の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項24の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項24の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼである請求項24の方法。
- 前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項33の方法。
- 前記エステラーゼは固定される請求項24の方法。
- 前記予め選択された実験条件は、以下のうちの少なくとも1つを含む請求項24の方法:
セルロース分解酵素の添加;
タンパク質分解酵素の添加;
ペクチン分解酵素の添加;および
乳化剤の添加。 - 前記セルロース分解酵素は、C1型β−1,4グルカナーゼ、エキソ−β−1,4グルカナーゼ、エンド−β−1,4−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項36の方法。
- 前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項36の方法。
- 前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項36の方法。
- 前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項36の方法。
- 前記乳化剤は、レシチンである請求項40の方法。
- 前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項40の方法。
- 前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項40の方法。
- 前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項40の方法。
- 前記カロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである請求項24の方法。
- 前記クロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される請求項45の方法。
- カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための反応条件を最適化する方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、
予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源とエステラーゼと接触させる工程;ならびに、
各々の前記予め選択された異なる実験条件のもとで、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大におけるエステラーゼの効率を決定するためにカロチノイド検出アッセイを用い、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分の増大のための反応条件を最適化する工程であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、エステラーゼを介して、脂肪酸エステル化カロチノイドである工程、
を包含する方法。 - カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項47の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項47の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項47の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項47の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項47の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項47の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項47の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項47の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼである請求項47の方法。
- 前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項56の方法。
- 前記エステラーゼは固定される請求項47の方法。
- 前記予め選択された異なる実験条件は、以下のうちの少なくとも1つを含む請求項47の方法:
セルロース分解酵素の添加;
タンパク質分解酵素の添加;
ペクチン分解酵素の添加;および
乳化剤の添加。 - 前記セルロース分解酵素は、C1型β−1,4グルカナーゼ、エキソ−β−1,4グルカナーゼ、エンド−β−1,4−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項59の方法。
- 前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項59の方法。
- 前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項59の方法。
- 前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項59の方法。
- 前記乳化剤は、レシチンである請求項63の方法。
- 前記乳化剤はデオキシコール酸塩である請求項63の方法。
- 前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項63の方法。
- 前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項63の方法。
- 前記カロチノイド検出アッセイは、クロマトグラフィーアッセイである請求項47の方法。
- 前記クロマトグラフィーアッセイは、薄層クロマトグラフィーおよび高速液体クロマトグラフィーからなる群より選択される請求項68の方法。
- カロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大するための方法であって、ここでこのカロチノイドの少なくともいくつかが、脂肪酸エステル化カロチノイドである方法であって、脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な条件下で、このカロチノイドの供給源と有効量のエステラーゼとを接触させ、これによって、このカロチノイドの供給源における遊離のカロチノイドの画分を増大する工程、を包含する方法。
- カロチノイドの前記供給源は、カロチノイドの前記供給源におけるカロチノイドの大部分が前記脂肪酸エステル化カロチノイドである請求項70の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシである請求項70の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシ粉末である請求項70の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、パプリカである請求項70の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオイル抽出物である請求項70の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、トウガラシオレオレジンである請求項70の方法。
- カロチノイドの前記供給源は、リンゴ、アンズ、アボガド、ブラッドオレンジ、シマホオズキ、カランボラ、チリ、クレメンタイン、キンカン、ビワ、マンゴー、ミネオーラ、ネクタリン、オレンジ、パパイア、桃、カキ、プラム、ジャガイモ、カボチャ、タンジェリンおよびズッキーニからなる群より選択される請求項70の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼ、カルボキシルエステルエステラーゼ、およびクロロフィラーゼからなる群より選択される請求項70の方法。
- 前記エステラーゼは、リパーゼである請求項70の方法。
- 前記リパーゼは、細菌のリパーゼ、酵母のリパーゼ、カビのリパーゼ、および動物のリパーゼからなる群より選択される請求項79の方法。
- 前記エステラーゼは固定される請求項70の方法。
- 脂肪酸エステル化カロチノイドを脱エステル化するのに有効な前記条件は、以下のうちの少なくとも1つを含む請求項70の方法:
セルロース分解酵素の添加;
タンパク質分解酵素の添加;
ペクチン分解酵素の添加;
乳化剤の添加;および
少なくとも1つの金属イオンの添加。 - 前記少なくとも1つの金属イオンは、Ca++、およびNa+からなる群より選択される請求項82の方法。
- 前記少なくとも1つの金属イオンの添加は、前記金属イオンの少なくとも1つの塩の添加による請求項82の方法。
- 前記少なくとも1つの塩は、CaCl2およびNaClからなる群より選択される請求項82の方法。
- 前記セルロース分解酵素は、C1型β−1,4グルカナーゼ、エキソ−β−1,4グルカナーゼ、エンド−β−1,4−グルカナーゼ、およびβグルコシダーゼからなる群より選択される請求項82の方法。
- 前記タンパク質分解酵素は、トリプシン、パパイン、キモトリプシン、フィシン、ブロメリン、カテプシン、およびレンニンからなる群より選択される請求項82の方法。
- 前記ペクチン分解酵素は、ペクチンステラーゼ、ペクチン酸リアーゼ、およびポリガラクトロナーゼからなる群より選択される請求項82の方法。
- 前記乳化剤は、非エステル乳化剤である請求項82の方法。
- 前記乳化剤は、レシチンである請求項89の方法。
- 前記乳化剤は、デオキシコール酸塩である請求項89の方法。
- 前記乳化剤は、非イオン性界面活性剤である請求項89の方法。
- 前記乳化剤は、胆汁、アラビアゴム、または遊離脂肪酸の塩に由来する請求項89の方法。
- カロチノイドの供給源から遊離のカロチノイドを抽出する工程をさらに包含する請求項70の方法。
- 遊離のカロチノイドの増大した画分を有し、かつ請求項70の方法によって生成されるカロチノイドの供給源。
- 請求項95のカロチノイドの供給源を含む食品添加物。
- 請求項95のカロチノイドの供給源を含む飼料添加物。
- トウガラシオレオレジンを抽出する方法であって:
水中のトウガラシの実をジュースにホモジナイズする工程;
ペレットを得るためにこのジュースを遠心分離する工程;
このペレットをエタノールおよび酢酸エチルと混合する工程;
このペレットをエタノールおよび酢酸エチルとホモジナイズする工程;
乾燥材料を除去する工程;ならびに
トウガラシオレオレジンを得るために溶媒をエバポレートする工程
を包含する方法。 - 前記トウガラシの実と前記水との間の重量比は、水20〜60部に対して実が80〜120部である請求項98の方法。
- 前記トウガラシの実は凍結される請求項98の方法。
- 前記トウガラシの実は新鮮である請求項98の方法。
- 前記ジュースは、20,000〜30,000gで10〜30分間、遠心分離される請求項98の方法。
- 前記ペレットは、前記エタノールの1〜3部、および前記酢酸エチルの5〜15部と混合される請求項98の方法。
- 前記乾燥材料を除去する工程は、遠心分離による請求項98の方法。
- 前記溶媒をエバポレートする工程は、40〜50℃である請求項98の方法。
- 前記溶媒をエバポレートする工程は、40〜50℃であり、かつ減圧下である請求項98の方法。
- 前記溶媒をエバポレートする工程は、減圧下である請求項98の方法。
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