JP2005336230A - Method of separation and recovery of lipid in membrane material of fat globule - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脂肪球皮膜物質中の脂質を、ホエイから分離回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for separating and recovering lipids from fat globule membrane material from whey.
牛乳中に存在する脂肪球は、簡単な水中油滴（Ｗ／Ｏ）型エマルジョンではなく、脂肪球を保護する物質があることによって、脂肪球が安定な状態で牛乳中に存在すると考えられている（非特許文献１参照。）。この物質が脂肪球皮膜物質であり、チーズを製造する際のホエイ中に大量に含まれている。
この脂肪球皮膜物質はタンパク質−脂質複合物であり、脂質はリン脂質、コレステロール、トリグリセリド等からなる特異な構造と組成からなることが知られている。この脂肪球皮膜物質は、多くの種類の脂質、タンパク質からなっており、各種成分の有効利用が期待されている。
Fat globules present in milk are not simple oil-in-water (W / O) emulsions, but are thought to exist in milk in a stable state due to the presence of substances that protect fat globules. (See Non-Patent Document 1). This substance is a fat globule film substance, and is contained in a large amount in whey when producing cheese.
It is known that the fat globule membrane substance is a protein-lipid complex, and the lipid has a unique structure and composition composed of phospholipid, cholesterol, triglyceride and the like. This fat globule membrane material is composed of many types of lipids and proteins, and effective utilization of various components is expected.
ホエイ中より脂肪球皮膜物質を工業的に分離する方法としては、ホエイのｐＨを６．９〜７．２に調整し、少なくとも５０℃に加温し、塩化カルシウムを添加してこれを沈殿として脂肪球皮膜物質を得ることが知られていた（特許文献１参照）。しかし、この方法で得た脂肪球皮膜物質は、リン酸カルシウム等の不溶性塩類を含むため、そのまま脂肪球皮膜物質として利用することができなかった。 As a method for industrially separating the fat globule membrane material from the whey, the pH of the whey is adjusted to 6.9 to 7.2, heated to at least 50 ° C., and calcium chloride is added to form a precipitate. It was known to obtain a fat globule membrane substance (see Patent Document 1). However, since the fat globule membrane material obtained by this method contains insoluble salts such as calcium phosphate, it cannot be used as it is as a fat globule membrane material.
そこで、脂肪球皮膜物質を、これに含まれる各種成分が利用可能な状態で分離回収する方法として、ホエイ中の脂肪球皮膜物質から塩類を除去する方法が提案されており、さらに、各種成分の分離方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特許文献２では、脂肪球皮膜物質を含むホエイに２価の陽イオンの塩を添加し、陽イオンの塩及び脂肪球皮膜物質を含む凝集物を得、この凝集物のｐＨを酸性に調整し、次いで遠心分離又は限外ろ過処理を行うことにより、凝集物から陽イオンの塩を分離する、ホエイ中の脂肪球皮膜物質からの陽イオンの塩類除去方法が提案されている。
また、特許文献２では、ホエイ中の脂肪球皮膜物質を各構成成分に分画できる方法として、上記の凝集物から陽イオンの塩を分離して得られる陽イオンの塩類除去物のｐＨを中性に調整し、殺菌し、粉体化し、得られた粉体を有機溶媒及び／又は超臨界ガスで抽出処理して脂肪成分を分離するホエイ中の脂肪球皮膜物質からの脂肪成分分離方法が提案されている。また、上記塩類除去物をタンパク質分解酵素で処理した後に限外ろ過処理を行い、脂肪及びタンパク質を分離する、ホエイ中の脂肪球皮膜物質からの脂肪及びタンパク質の分離方法が提案されている。
In Patent Document 2, a divalent cation salt is added to whey containing a fat globule membrane substance to obtain an agglomerate containing a cation salt and a fat globule membrane substance, and the pH of the agglomerate is adjusted to be acidic. Then, a method for removing cation salts from the fat globule membrane material in whey, in which cation salts are separated from the aggregates by centrifugation or ultrafiltration, has been proposed.
Further, in Patent Document 2, as a method for fractionating the fat globule membrane material in whey into each constituent component, the pH of the cation salt-removed product obtained by separating the cation salt from the above-mentioned aggregates is adjusted to medium. There is a method for separating fat components from fat globule membrane material in whey, wherein the fat components are separated by adjusting the properties, sterilizing, pulverizing, and extracting the obtained powder with an organic solvent and / or supercritical gas. Proposed. In addition, a method for separating fat and protein from fat globule membrane material in whey has been proposed in which the salt-removed product is treated with a proteolytic enzyme and then subjected to ultrafiltration to separate fat and protein.
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、ホエイに２価の陽イオンを添加するので、脂肪球皮膜物質が分離された後のホエイの利用範囲が制限されるとともに、分離後のホエイあるいはこれを利用した製品において、２価の陽イオンを添加した旨を表示することが必要であった。 However, in the method described in Patent Document 2, since a divalent cation is added to the whey, the range of use of the whey after the fat globule membrane material is separated is limited, and the whey after separation or In the product used, it was necessary to indicate that a divalent cation was added.
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、ホエイから脂肪球皮膜物質中の脂質を分離回収し、なおかつ、分離後のホエイを制限なく利用可能とする方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for separating and recovering lipids in a fat globule membrane material from whey and making the whey after separation usable without limitation. To do.
本発明の脂肪球皮膜物質中の脂質の分離回収方法は、ホエイから脂肪球皮膜物質中の脂質を分離回収する方法であって、脂肪球皮膜物質を含むホエイを、精密ろ過膜を用いてろ過し、非透過部を得るろ過工程と、該非透過部を乾燥して粉体を得る乾燥工程と、該粉体を、超臨界二酸化炭素で抽出処理する抽出工程とを有することを特徴とする。 The method for separating and collecting lipids in a fat globule membrane material of the present invention is a method for separating and collecting lipids in a fat globule membrane material from whey, and filtering whey containing the fat globule membrane material using a microfiltration membrane. And a filtration step for obtaining a non-permeation portion, a drying step for drying the non-permeation portion to obtain a powder, and an extraction step for extracting the powder with supercritical carbon dioxide.
本発明の方法によれば、ホエイから脂肪球皮膜物質中の脂質を分離回収し、なおかつ、分離後のホエイを制限なく利用可能とすることができる。 According to the method of the present invention, the lipid in the fat globule membrane substance can be separated and recovered from the whey, and the whey after separation can be used without limitation.
本発明の脂肪球皮膜物質中の脂質の分離回収方法（以下、「分離回収方法」という）は、脂肪球皮膜物質を含むホエイを、精密ろ過膜を用いてろ過し、非透過部を得るろ過工程と、該非透過部を乾燥して粉体を得る乾燥工程と、該粉体を、超臨界二酸化炭素で抽出処理する抽出工程とを有する。
（ろ過工程）
本発明においては、まず、脂肪球皮膜物質を含むホエイを、精密ろ過膜を用いてろ過し、非透過部を得るろ過工程を行う。
・ホエイ
本発明の方法において用いられる「脂肪球皮膜物質を含むホエイ」として、チーズホエイ（甘性ホエイ）及びカゼインホエイ（酸性ホエイ）が例示され、当該ホエイは常法に従って調製することができる。即ち、チーズホエイは、牛乳にレンネットを作用させ凝固物（チーズ）を分離することによって得られ、エメンタール、チェダー、ゴーダチーズホエイ等が知られている。カゼインホエイは、脱脂乳への酸の添加若しくは乳酸菌培養によりカゼインを等電点沈殿させ分離することによって得られ、乳酸、塩酸カゼインホエイ等が知られている。
また、上記ホエイに加えて、本発明においてはホエイの加工品も使用することが可能である。例えば、濃縮ホエイ、脱塩ホエイ、ホエイを乾燥したホエイ粉、ホエイを脱塩して乾燥した脱塩ホエイ粉、ホエイタンパク濃縮物（ＷＰＣ）等を使用することができる。固体状のホエイ加工品を使用する場合には、当該加工品を水等に溶解させて溶液を調製し、この溶液をろ過工程に供すればよい。
なお、ホエイをろ過工程に供する前に、遠心分離等によってホエイから沈殿物や脂肪球を除去しておくことが好ましい。
The method for separating and collecting lipids in the fat globule membrane material of the present invention (hereinafter referred to as “separation and collection method”) is a filtration method in which whey containing a fat globule membrane material is filtered using a microfiltration membrane to obtain a non-permeation portion A step, a drying step of drying the non-permeating portion to obtain a powder, and an extraction step of extracting the powder with supercritical carbon dioxide.
(Filtration process)
In the present invention, first, a whey containing a fat globule membrane substance is filtered using a microfiltration membrane, and a filtration step for obtaining a non-permeation portion is performed.
Whey Examples of “whey containing fat globule membrane substance” used in the method of the present invention include cheese whey (sweet whey) and casein whey (acidic whey), and the whey can be prepared according to a conventional method. That is, cheese whey is obtained by acting a rennet on milk to separate a solidified product (cheese), and emmental, cheddar, gouda cheese whey and the like are known. Casein whey is obtained by isolating and isolating casein by adding an acid to skimmed milk or culturing lactic acid bacteria, and lactic acid, casein whey hydrochloride and the like are known.
In addition to the above whey, a processed product of whey can be used in the present invention. For example, concentrated whey, desalted whey, whey powder dried from whey, desalted whey powder desalted and dried from whey, whey protein concentrate (WPC) and the like can be used. When using a solid whey processed product, the processed product may be dissolved in water or the like to prepare a solution, and this solution may be subjected to a filtration step.
In addition, before using a whey for a filtration process, it is preferable to remove a deposit and a fat globule from whey by centrifugation etc. As shown in FIG.
・精密ろ過膜
ホエイの精密ろ過は、例えば、米国特許５６７９７８０号明細書にホエイ中の脂肪などの懸濁物質分離法として記載されているろ過方法に従って実施することができる。
精密ろ過膜の好ましい孔径は０．０５〜０．７μｍである。
精密ろ過膜の膜材質は、セラミックス、高分子、金属等が挙げられる。膜モジュールの構造としては、スパイラルワウンド型、チューブラー型、中空糸型等が挙げられる。セラミックスタイプの膜モジュールを用いる場合は、ＵＴＰ（均一膜間差圧）技術を用いることもできる。
-Microfiltration membrane The whey microfiltration can be carried out, for example, according to the filtration method described in US Pat. No. 5,679,780 as a method for separating suspended substances such as fat in whey.
A preferable pore size of the microfiltration membrane is 0.05 to 0.7 μm.
Examples of the membrane material of the microfiltration membrane include ceramics, polymers, and metals. Examples of the structure of the membrane module include a spiral wound type, a tubular type, and a hollow fiber type. When a ceramic type membrane module is used, UTP (uniform transmembrane pressure) technology can also be used.
ろ過工程によって、ホエイは、非透過部と透過液とに分離される。ここで、非透過部は、脂肪球皮膜物質が濃縮された濃縮液となっている。この非透過部を、後述の乾燥工程に供する。
透過液を回収し、ホエイとして、各種用途に制限なく用いることができる。また、精密ろ過の透過液を、限外ろ過および乾燥することによって、タンパク質純度の高い粉末を得ることができる。
The whey is separated into a non-permeating part and a permeated liquid by the filtration step. Here, the non-permeating portion is a concentrated liquid in which the fat globule membrane substance is concentrated. This impermeable portion is subjected to a drying process described later.
The permeate can be collected and used as whey without limitation for various applications. Moreover, a powder with high protein purity can be obtained by ultrafiltration and drying the microfiltration permeate.
前記ろ過工程の後、乾燥工程の前に、非透過部を殺菌してもよい。殺菌には、公知の加熱殺菌を用いることができ、高温短時間殺菌（ＨＴＳＴ）、超高温短時間殺菌などを用いることが好ましい。
また、ろ過工程の後、乾燥工程の前に、非透過部に濃縮処理を施してもよい。濃縮処理としては、限外ろ過、逆浸透、蒸発器を用いることができる。
You may sterilize a non-permeation | transmission part after the said filtration process and before a drying process. For the sterilization, known heat sterilization can be used, and it is preferable to use high temperature short time sterilization (HTST), ultra high temperature short time sterilization or the like.
Moreover, you may give a concentration process to a non-permeation | transmission part after a filtration process and before a drying process. As the concentration treatment, ultrafiltration, reverse osmosis, or an evaporator can be used.
（乾燥工程）
ろ過工程の後、非透過部を乾燥して粉体を得る乾燥工程を行う。
非透過部の乾燥には、噴霧乾燥、凍結乾燥、ドラム乾燥などの方法を用いることができる。
(Drying process)
After the filtration step, a drying step is performed in which the non-permeable portion is dried to obtain a powder.
For drying the non-permeable portion, methods such as spray drying, freeze drying, and drum drying can be used.
（抽出工程）
乾燥工程の後、粉体を、超臨界二酸化炭素で抽出処理する抽出工程を行う。
抽出処理の好ましい条件は、３００〜５００ｋｇ／ｃｍ２、４５〜５５℃、抽出時間５０〜６００分である。超臨界二酸化炭素とは、超臨界状態の二酸化炭素ガスを示す。
超臨界抽出において二酸化炭素のみを用いると、コレステロール及びトリグリセリドのみが抽出され、二酸化炭素にエントレーナーとしてエタノールを添加して抽出すると、リン脂質が抽出される。
このように、抽出工程を行うことで、脂肪球皮膜物質に由来する脂質を、コレステロール及びトリグリセリドを主として含む抽出物や、主としてリン脂質からなる抽出物に分離して回収することができる。
前記粉体から得られた抽出物は、脂質の総体に対するリン脂質及びコレステロールの含有率が通常の乳脂肪と比較して高く、脂肪球皮膜物質の脂肪の組成に類似したものとなる。
得られた抽出物を用いて、リン脂質含量あるいはコレステロール含量の高い脂肪を生産することができる。リン脂質は乳化作用や生理作用があるので、乳化剤や医薬品、健康食品の原料として展開することも可能である。また、コレステロールも医薬用として利用することが可能である。
(Extraction process)
After the drying step, an extraction step is performed in which the powder is extracted with supercritical carbon dioxide.
The preferable conditions for the extraction treatment are 300 to 500 kg / cm 2 , 45 to 55 ° C., and the extraction time is 50 to 600 minutes. Supercritical carbon dioxide refers to carbon dioxide gas in a supercritical state.
When only carbon dioxide is used in supercritical extraction, only cholesterol and triglycerides are extracted, and phospholipids are extracted by adding ethanol as an entrainer to carbon dioxide and extracting.
Thus, by performing the extraction step, the lipid derived from the fat globule membrane substance can be separated and recovered into an extract mainly containing cholesterol and triglycerides or an extract mainly consisting of phospholipids.
The extract obtained from the powder has a higher content of phospholipids and cholesterol relative to the total lipid, compared to normal milk fat, and is similar to the fat composition of the fat globule membrane substance.
By using the obtained extract, fat having a high phospholipid content or cholesterol content can be produced. Since phospholipids have emulsifying and physiological effects, they can be developed as raw materials for emulsifiers, pharmaceuticals, and health foods. Cholesterol can also be used for medicinal purposes.
二酸化炭素は無毒で不活性であるうえに、食品添加物として使用できる点、また、高純度品を入手することが容易である点、熱に不安定な物質の抽出にも適用可能である点、抽出後の除去が容易である点で、食品の分離に好適である。
したがって、超臨界二酸化炭素抽出を用いることで、本発明の方法で分離回収された成分は、制限なく食品に利用可能となる。
Carbon dioxide is non-toxic and inert, can be used as a food additive, is easy to obtain high-purity products, and is applicable to the extraction of heat-labile substances It is suitable for separation of foods because it is easy to remove after extraction.
Therefore, by using supercritical carbon dioxide extraction, the components separated and recovered by the method of the present invention can be used for food without limitation.
従来、脂肪球皮膜物質から脂質を得るためにはホエイにカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の２価の陽イオンを添加して、脂肪球皮膜物質を高純度な凝集物として沈殿させる必要があった。
これに対し、本発明では精密ろ過膜を用いることにより、ホエイに含まれる脂肪球皮膜物質を沈殿させることなく、脂肪球皮膜物質中の脂質成分を液中に分散した状態のまま濃縮する。そして、この液体を粉体化し、そこからホエイ中の脂肪球皮膜物質を構成する脂質であるコレステロール、トリグリセリド、およびリン脂質を直接抽出することが可能となった。
したがって、脂肪球皮膜物質を得るために２価の陽イオンを添加する必要がなくなり、ホエイ等に、２価の陽イオンを添加した旨を表示する必要がなくなり、ホエイの利用も制限されることがなくなる。しかも、２価の陽イオンを除去するための前処理工程が不要となり、脂肪球皮膜物質から脂質を得るための工程を大幅に簡略化することができる。
Conventionally, in order to obtain lipid from a fat globule membrane substance, it has been necessary to add a divalent cation such as calcium ion or magnesium ion to whey to precipitate the globule membrane substance as a highly pure aggregate.
On the other hand, in the present invention, by using a microfiltration membrane, the lipid component in the fat globule membrane substance is concentrated while being dispersed in the liquid without precipitating the fat globule membrane substance contained in the whey. And it became possible to pulverize this liquid, and to extract directly the cholesterol, triglyceride, and phospholipid which are the lipids which comprise the fat globule membrane substance in whey from there.
Therefore, it is not necessary to add a divalent cation to obtain a fat globule membrane substance, it is not necessary to indicate that a divalent cation has been added to whey, and the use of whey is also restricted. Disappears. In addition, a pretreatment step for removing divalent cations is not required, and the step for obtaining lipid from the fat globule membrane substance can be greatly simplified.
（実施例１）
セパレーターで沈殿物と脂肪球を取り除いたチェダーチーズホエイ３０ｋｇを、精密ろ過膜（「マイクローザＰＳＰ−１０３」、膜孔径０．１μｍ、旭化成工業社製）で分離し、非透過部（以下、「濃縮液」という）６ｋｇを得た。
得られた濃縮液のうち２ｋｇを凍結乾燥機（日本真空技術社製「ＤＦ−３」）で乾燥し、１４４ｇの粉末を得た。
得られた粉末のうち５ｇを超臨界クロマトグラフ（日本分光社製「スーパー‐２００」）で超臨界二酸化炭素抽出を行った。抽出条件は、圧力３０ＭＰａ、温度４５℃、液体二酸化炭素流量５ｍｌ／分、抽出時間４８０分とした。
得られた抽出物は０．２２ｇであった。得られた抽出物について、コレステロール、リン脂質、及びトリグリセリドの含有量の成分分析を行った。その結果、抽出物のコレステロール含有量は８ｍｇ、トリグリセリド含有量は２１０ｍｇであり、リン脂質は検出されなかった。
また、得られた粉末のうち５ｇを上記と同様の条件で超臨界二酸化炭素抽出した後、引き続きエントレーナーとしてエタノールを用いて。超臨界二酸化炭素抽出を行った。エントレーナーと二酸化炭素の流量の比を１：１として、他の条件は先と同じとして抽出を４８０分間おこなった。
その結果、抽出物が０．００８ｇ得られた。各成分の含有量を分析したところ、リン脂質が３７ｍｇ、トリグリセリドが４１ｍｇであった。
(Example 1)
30 kg of cheddar cheese whey from which precipitates and fat globules were removed by a separator was separated by a microfiltration membrane (“Microza PSP-103”, membrane pore size 0.1 μm, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.), 6 kg) was obtained.
2 kg of the obtained concentrated liquid was dried with a freeze dryer (“DF-3” manufactured by Nippon Vacuum Engineering Co., Ltd.) to obtain 144 g of powder.
5 g of the obtained powder was subjected to supercritical carbon dioxide extraction using a supercritical chromatograph (“Super-200” manufactured by JASCO Corporation). The extraction conditions were a pressure of 30 MPa, a temperature of 45 ° C., a liquid carbon dioxide flow rate of 5 ml / min, and an extraction time of 480 minutes.
The obtained extract was 0.22 g. About the obtained extract, the component analysis of content of cholesterol, phospholipid, and triglyceride was performed. As a result, the cholesterol content of the extract was 8 mg, the triglyceride content was 210 mg, and no phospholipid was detected.
Further, 5 g of the obtained powder was extracted with supercritical carbon dioxide under the same conditions as described above, and subsequently ethanol was used as an entrainer. Supercritical carbon dioxide extraction was performed. Extraction was performed for 480 minutes with the ratio of the flow rate of the entrainer and carbon dioxide being 1: 1 and the other conditions being the same as above.
As a result, 0.008 g of extract was obtained. When the content of each component was analyzed, 37 mg of phospholipid and 41 mg of triglyceride were found.
（実施例２）
ホエイタンパク濃縮物（「ＷＰＣ８０」、タンパク質含有率８０質量％、ドイツミライ社製）５ｋｇを、４５ｋｇの水に溶解し、ホエイタンパク濃縮物の１０質量％溶液を得た。
この１０質量％溶液を、セラミックス製精密ろ過膜（「Ｍｅｍｂｒａｌｏｘ」、膜孔径０．２μｍ、東芝セラミクス社製）で分離し、濃縮液１０ｋｇを得た。
得られた濃縮液のうち２ｋｇを、実施例１と同様に凍結乾燥し、１７３ｇの粉末を得た。
得られた粉末のうち５ｇを、実施例１と同じ条件で、超臨界二酸化炭素抽出に供した。
その結果、抽出物の合計として０．２８ｇ得られた。各成分の含有率を分析したところ、コレステロールが４質量％、リン脂質が２２質量％、トリグリセリドが７４質量％であった。
(Example 2)
5 kg of whey protein concentrate (“WPC80”, protein content 80% by mass, manufactured by Mirai Germany) was dissolved in 45 kg of water to obtain a 10% by mass solution of whey protein concentrate.
This 10% by mass solution was separated with a ceramic microfiltration membrane (“Membralox”, membrane pore size 0.2 μm, manufactured by Toshiba Ceramics) to obtain 10 kg of a concentrated solution.
2 kg of the obtained concentrated liquid was freeze-dried in the same manner as in Example 1 to obtain 173 g of powder.
5 g of the obtained powder was subjected to supercritical carbon dioxide extraction under the same conditions as in Example 1.
As a result, 0.28 g was obtained as the total of the extracts. When the content rate of each component was analyzed, cholesterol was 4 mass%, phospholipid 22 mass%, and triglyceride 74 mass%.
以上に示したように、実施例１、２において、利用範囲を制限するような成分をホエイまたは脂質に残留させる可能性なく、脂質としてコレステロール、リン脂質、トリグリセリドを分離回収することができた。また、得られたコレステロール、リン脂質、トリグリセリドの比率は、脂肪球皮膜物質を構成する脂質の組成に対応していた。 As described above, in Examples 1 and 2, cholesterol, phospholipid, and triglyceride could be separated and recovered as lipids without the possibility of leaving components that limit the range of use in whey or lipid. Moreover, the ratio of the obtained cholesterol, phospholipid, and triglyceride corresponded to the composition of the lipid constituting the fat globule membrane substance.
本発明の分離回収方法によって得られた脂質から所望の組成を有する脂肪を生産し、また各種脂質を乳化剤、医薬品、健康食品等の原料として展開することが可能である。また、分離後のホエイは、食品の生産等に展開することが可能である。
It is possible to produce fat having a desired composition from the lipid obtained by the separation and recovery method of the present invention, and to develop various lipids as raw materials for emulsifiers, pharmaceuticals, health foods and the like. Further, the separated whey can be developed for food production and the like.
Claims (1)
脂肪球皮膜物質を含むホエイを、精密ろ過膜を用いてろ過し、非透過部を得るろ過工程と、該非透過部を乾燥して粉体を得る乾燥工程と、該粉体を、超臨界二酸化炭素で抽出処理する抽出工程とを有することを特徴とする脂肪球皮膜物質中の脂質の分離回収方法。
A method for separating and recovering lipids in fat globule membrane material from whey,
The whey containing the fat globule membrane substance is filtered using a microfiltration membrane to obtain a non-permeation part, a drying step for drying the non-permeation part to obtain a powder, and the powder is supercritical dioxide. And a method for separating and recovering lipids in a fat globule membrane material, comprising an extraction step of performing extraction with carbon.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |