JP2005534315A - 食品および薬学的組成物中に細胞外多糖類を産生する乳酸桿菌の使用 - Google Patents
食品および薬学的組成物中に細胞外多糖類を産生する乳酸桿菌の使用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、組成物に関する。
現在、いくつかの有用な微生物多糖類が、発酵プロセスにより商業的に産生される。これらの多糖類は、多様な分野(例えば、食品/飼料産業、農芸化学、原油回収、医学および薬理学、精製化学および化粧品、分離技術およびポリマー化学)において具体的適用がすでに見出されている。有用な微生物ポリマーは、生分解性であり、無毒性でありかつ再生可能な資源から発酵によって形成される。多くの微生物(細菌、菌類、酵母、微小藻類)は、このようなポリマーを、細胞内に、細胞外に(細胞外多糖類)またはそれらの外側の細胞壁の一部として産生する。
広範な局面において、本発明は、食用の組成物に関する。この組成物は、食用の産物として、または食用の産物の成分として使用するためであり得る。特に、本発明は、生存能力のある乳酸菌(LAB)、上記乳酸菌によって合成される酵素、および上記酵素によって産生されるEPSを含有する組成物に関する。従って、本発明は、産物を調製または処理し、それらの香り、風味、まろやかさ(mildness)、甘さ、軟度(consistency)、テクスチャー、こく、口触り、固さ、粘性、ゲル破損(gel fracture)、乳清除去、構造および/または感覚刺激特性、栄養および/または健康上の利点を向上させることについての組成物および方法に関する。特に、本発明は、生存微生物、上記微生物によって産生される酵素、および上記酵素の活性によって産生されるEPSを含有する組成物を提供する。
1つの局面において、本発明は、食用の組成物を提供し、ここで、この組成物は、生存能力のある乳酸微生物、上記微生物によって合成される酵素、および上記酵素のEPS産物を含有する。
好ましい局面において、本発明における使用のための組成物は、濃縮形態で使用される。
本発明のいくつかの利点が、以下の明細書に示される。
本発明における使用のための適切な生存能力のある微生物としては、細菌、カビおよび/または酵母が挙げられる。
EPSは、乳酸菌から入手可能な任意の適切なEPSであり得る。
本発明はまた、食用の産物に対する香り、風味、まろやかさ、甘さ、軟度、テクスチャー、こく、口触り、固さ、粘性、ゲル破損、乳清除去、構造および/または感覚刺激特性、栄養および/または健康上の利点を向上させるためのEPSを触媒することが可能な、有効量および/または増加した量の酵素を産生する、生存能力のある乳酸微生物を含有する培地を提供する。
への変換の程度が制御され得るように調整され得る。ここで、組成物のpHは、培地の粘性における調節を導き得るような量のEPSが産生されるように、調整され得る。さらに、異なるpH条件は、EPS構造の分枝のレベルを増加させるかまたは減少させることによって、組成物の粘性における変化をもたらし得る。
組成物は、本明細書中で言及される型のインサイチュプロセスによって調製され得る。この場合、適切な微生物または活性グリコシルトランスフェラーゼ(トランスグリコシラーゼ)酵素は、食用培地中に存在し、ショ糖または乳糖あるいは他の基質のEPSへの変換を支持し得る。次いで、インサイチュで産生される組成物は、異なる適用のために適切な組成物を提供するために処理され得る。一例として、組成物は凍結乾燥、噴霧乾燥されるかまたは任意の他の凍結保存方法がなされ得る。組成物を処理する異なる方法が、乳酸微生物の粘性を維持することが意図される。EPSの存在が、組成物の乳酸微生物の生存割合を増加し得ることが予見される。従って、EPSは、凍結保存中に乳酸微生物を保護可能であり得る。
本発明の1つの好ましい実施形態において、組成物は、大規模適用のために使用される。
本発明の組成物は、上記組成物を含有する食用の産物の向上した香り、風味、甘さ、まろやかさ、軟度、テクスチャー、こく、口触り、固さ、粘性、ゲル破損、構造および/または感覚刺激特性ならびに栄養をもたらし得る。さらに、本発明の組成物はまた、上記の向上を実現するために、他の食用の産物を組み合わせて使用され得る。
本発明の組成物は、他の構成成分と組み合わせて使用され得る。従って、本発明はまた、組み合わせ物に関する。
本発明における使用のための組成物は、濃縮物の形態であり得る。代表的には、これらの濃縮物は、実質的には、高濃度の生存能力のある微生物、および/または上記微生物によって産生される酵素、および/または上記酵素によって産生されるEPSを含有する。
組成物から恩恵を受け得る任意の産物が、本発明において使用され得る。これらとしては、果実糖剤および乳食品ならびに乳食品由来の産物、化粧品および医薬品が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の組成物は、食品として(または食品の調製物中で)使用され得る。ここで、用語「食品(food)」は、広範な意味で使用され、そしてヒトのための食品ならびに動物のための食品(すなわち、飼料)を包含する。好ましい局面において、食品は、ヒトの食用である。
本発明の組成物は、食品成分として使用され得る。
本発明の組成物は、食品補助剤であり得る(または食品補助剤に添加され得る)。
本発明の組成物は、機能性食品であり得る(または機能性食品に添加され得る)。
別の局面において、本発明の組成物は、繊維補助剤として(または繊維補助剤の調製物において)使用され得る。
いくつかの適用について、本発明の組成物中の生存能力のある乳酸微生物は、プロバイオティック培養効果を及ぼし得ると考えられる。ここで、プレバイオティックは:
「結腸中の1つまたは限定数の細菌の増殖および/または活性を選択的に刺激することによって宿主に有利に影響する非消化性の食品成分」(Am Clin Nutrit、2001;73:406S−409S)である。
本発明はまた、本発明の組成物に加えて組み合わせ物中でプレバイオティクスおよびプロバイオティクスの両方を使用することを企図し、本発明の組成物は、併用される場合、シンバイオティクスとなる。この目的は、新しい有益な細菌の効果と、身体特有の有益な細菌の刺激とを組み合わせることである。このような混合物の開発および消費における高い可能性が存在するため、これらのうちのいくつかは、強力な相乗的栄養効果を十分に示し得る。
本発明の組成物は、医薬として(または医薬の調製物において)使用し得る。ここで、用語「医薬」は、広い意味で使用され、そしてヒト用の医薬ならびに動物用の医薬(すなわち、獣医の適用)を包含する。好ましい局面において、医薬は、ヒトの使用のためおよび/または家畜用である。
本発明の組成物は、医薬成分として使用され得る。ここで、組成物は、唯一の活性構成成分であり得るか、または多数(すなわち、2つ以上)の活性構成成分のうちの少なくとも1つであり得る。
本発明の組成物は、任意の適切な形態で使用され得、単独でか、または他の構成成分もしくは成分と組み合わせて存在するかのいずれかである。同様に、本発明の組成物および他の構成成分および/または成分(すなわち、成分とは、例えば、食品成分、機能性食品成分、または医薬成分)を含有する組み合わせ物は、任意の適切な形態で使用され得る。
(スクリーニング):
乳酸株が、本発明の目的のためにEPSを産生可能であることを証明するために、多数の異なる株をスクリーニングした。Leuconostoc mesenteroides 808、Lactobacillus plantarum 853およびLactobacillus salivarius 1502のサンプルは、Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbHに寄託している。受託番号は、それぞれ、DMS 15792[「DC 808」]、DSM 15793[「DC853」]およびDSM 15794[「DC 1502」]である。寄託者[Danisco Niebull GmbH、Busch−Johannsen Str.1、25899 Niebull]は、この適用において寄託された生体物質を参照するための申請人と認められており、そして公に利用可能にされる寄託物質に対して率直かつ取消不能の同意を与えられている。
各々の株の微生物を、10mL乳酸培地または9%脱脂乳培地(0〜2%ショ糖を含有する)中で活性化/播種し、そして25℃〜42℃で8時間〜20時間インキュベートして前培養物を形成した。
活性化一晩培養物(activation overnight culture)を、乳酸培地または乳ベースの培地(上記)中で調製する。1%の一晩培養物を、少なくとも2%のショ糖を含有する培地中に移し、そして発酵条件(25℃〜42℃、8時間〜20時間、pH5.8〜7)下でインキュベートする。次いで、発酵チャンバーに、これらの前培養物のうちの1%〜5%を播種する。
混入物(例えば、タンパク質)からの分離後、EPSの量を2倍容積の冷(4℃)96%エタノールを用いる沈殿によって重量分析的に測定する。沈殿工程を改良するために、必要に応じて、沈殿物を4℃で数時間インキュベートして、その後、沈殿したEPSを遠心分離によって沈降させ、空気乾燥または好ましくは凍結乾燥する。
発酵チャンバー培養物からの培養物(3ml)を、冷96%エタノール(6ml、4℃)に添加する。
発酵後に種々の量のマルトースを補充した乳酸増殖培地の粘性を、製造業者の取扱説明書に従って、DV II粘度計(UT 401)を使用して測定した。
加熱処理した発酵物を、細胞を除去するために10,000rpmで10分間遠心分離した。次いで、上清中のEPSを、2倍容量の96%エタノールで沈殿させ、そして12,500rpmで15分間遠心分離した。このEPSを、60℃で一晩乾燥させた。このEPSを、5mg/mlの濃度で水中に再溶解させた。
これらのサンプルを、99.80% D2Oで2回交換し、そして99.99% D2O中に再溶解させた。オリゴ糖のNMRスペクトルを、D2O中の溶液から記録した。プロトンスペクトル(1H)およびすべての二次元スペクトル(1H−1H COSY、1H−1H TOCSY、ROESY、1H−13C HMQCおよび1H−13C HMBC)を、Bruker AMX 600MHz分光計(作動周波数は、1H NMRについて600.1MHz、および13C NMRについて160.9MHz)を用いて300Kで記録し、そしてすべての実験において標準Brukerパルスプログラムを使用した。化学シフトを、内部アセトン(internal acetone)(δH 2.225;δC 31.45)と相対的に記録した。TOCSYについて100ミリ秒の混合時間を使用した。二次元スペクトルを、256のt1増分およびt2方向に沿って2048個のデータポイントを用いて得た。ホモ相関実験およびヘテロ相関実験について、各々のt1値のために、それぞれ、32回および128回のスキャンを取得した。ゼロフィリング(zero−filing)を、t1次元において適用し、シフト二乗サインベル関数(shifted squared sine bell function)またはガウス関数をフーリエ変換の前に両方の次元において適用した。
1. 加水分解−2M TFA、2時間、121℃;
2. 還元−Na(BH4);
3. アセチル化−100μl ピリジンおよび100μl Ac2O、30分、85℃4. GC分析
(絶対配置)
1. メタノリシス(methanolysis)−オリゴ糖(約0.2mg)+100μl 2M HCl/MeOH、16時間、85℃;
2. ブタノリシス(butanolysis)−100μl 2M HCl/BuOH、16時間、85℃
3. アセチル化−100μl ピリジンおよび100μl Ac2O、30分、85℃
4. GC分析
(実施例1)
EPSを産生可能な乳酸株を見出すために、多数の株をスクリーニングした。一晩前培養物を使用して、200mlの乳酸増殖培地(lactic 100b)を含む発酵チャンバーを播種した。この培養物を、攪拌せずに30℃で72時間インキュベートした。EPSを産生することに対する各々の株の能力を、24時間および72時間で試験した。図1における結果は、Leuconostoc mesenteroides 808−乳酸株が、24時間で約28g/lのEPSを産生したこと、および72時間で約43g/lのEPSを産生したことを示す(図1を参照のこと)。
この実施例において、EPS産生性細胞の細胞数を評価した。従って、各々の乳酸細菌株の一晩前培養物を使用して、200mlの乳酸増殖培地(lactic 100b)を含む発酵チャンバーを播種した。次いで、各々の培養物を、攪拌せずに30℃で72時間インキュベートした。この結果は、乳酸微生物であるLeuconostoc mesenteroides 808株が、発酵の48時間および72時間で、細胞数を任意の他の試験株よりも多く維持可能であることを示す(図2を参照のこと)。
Leuconostoc mesenteroides 808株が、最適レベルのEPSを産生する温度を試験した。Leuconostoc mesenteroides 808の一晩前培養物を使用して、200mlの乳酸増殖培地(lactic 100b)を含む4つの異なる発酵チャンバーを播種した。播種後、各々の発酵チャンバーを、攪拌せずに、それぞれ、22℃、25℃、30℃および35℃でインキュベートした。インキュベーションの開始時にて、pHをpH7.4の値に調整し、そして発酵期間の終了時にて、pHをpH4.1の値まで測定した。図3に示した結果は、Leuconostoc mesenteroides 808株が、25℃で最大レベルのEPSを産生したことを示す。
EPSの産生および粘性の増加を、Leuconostoc mesenteroides 808株を使用して評価した。Leuconostoc mesenteroides 808株の一晩前培養物を使用して、200mlの乳酸増殖培地(lactic 100b)を含む発酵チャンバーを播種した。次いで、培養物を、攪拌せずに25℃で36時間インキュベートした。インキュベーションの開始時にて、pHをpH7.4の値に調整し、そして発酵期間の終了時にて、pHをpH4.1の値まで測定した。この実験の結果を、図4に示す。
EPS産生および粘性の増加を、種々のショ糖濃度の関数として、Leuconostoc mesenteroides 808株を使用して試験した。Leuconostoc mesenteroides 808株の一晩前培養物を使用して、それぞれ、2%、4%、6%、8%および10%のショ糖濃度を補充した200mlの乳酸増殖培地(lactic 100b)を含む、5つの異なる発酵チャンバーを播種した。この5つの異なる培養物を、攪拌せずに72時間までインキュベートした。各々のチャンバーにおけるインキュベーションの開始時にて、pHをpH7.4の値に調整し、そして発酵期間の終了時にて、pHをpH4.1の値まで測定した。この実験の結果は、種々のショ糖濃度の関数として、EPS産生における増加(図5Aを参照のこと)、および粘性における増加(図5Bを参照のこと)を示す。
EPS産生を引き起こす特定の酵素は、アクセプター分子としてマルトースを使用し得る。これは換言すると、EPSの糖ポリマー形成の鎖長を制御し得、そして結果的に粘性のレベルを制御し得る。EPS鎖長および粘性におけるマルトースの影響を確かめるために、異なるLeuconostoc mesenteroides株、ならびにLactobacillus sake spp.、Lactobacillus plantarum spp.、またはLactobacillus salivarium spp.を使用して、実験を実施した。乳酸増殖培地中で増殖した異なるLeuconostoc mesenteroides株の一晩前培養物のうちの1%を使用して、以下:
10% ショ糖、
5% ショ糖および5%マルトース(50/50配分のショ糖/マルトース)
7.5% ショ糖および2.5%マルトース(75/25配分のショ糖/マルトース)
を補充した200mlの乳酸増殖培地を含む発酵培地チャンバーを播種した。
Leuconostoc mesenteroides 808株、Lactobacillus sake 570株、およびLactobacillus plantarum 853株によるEPS産生における、pHの効果を試験した。試験株の各々の一晩前培養物を使用して、200mlの乳酸増殖培地(lactic 100b)を含む発酵チャンバーを播種した。次いで、この培養物を、攪拌せずに25℃で48時間までインキュベートした。このEPSの産物を、pH6.5、pH6.0およびpH5.8にて試験した。これらの実験から得た結果を、図12、図13および図14に示す。
粘性におけるpHの効果もまた試験した。
Lactobacillus sake 570によって産生されるオリゴマー由来のEPSの構造を、核磁気共鳴分析を使用して分析した。この結果を図18に示し、そしてこの結果は、EPS骨格が、グルコース分子からなる糖分子から形成されることを実証する。EPSの骨格は、α−1−6結合グルカン(デキストラン)である。
EPSの存在下で、Leuconostoc mesenteroides 808株の生存度を、噴霧乾燥後に試験した。Leuconostoc mesenteroides 808株の一晩前培養物を使用して、1%ショ糖を補充した20リットルの乳酸増殖培地を含む発酵チャンバーを播種した。次いで、この培養物を、攪拌せずに72時間までインキュベートした。図19は、5% Glucidex(登録商標)、10% Glucidex(登録商標)、および10%脱脂乳の存在下で、噴霧乾燥前および噴霧乾燥後のLeuconostoc mesenteroides 808株の生存度を示す。Glucidex(登録商標)は、制御された酵素的加水分解によって生成される栄養糖類の混合物であり、これは、食品工業、特に乳発酵製品において日常的に使用される。Glucidex(登録商標)は、甘味料として使用され得るが、好ましくは、噴霧乾燥した糖類の濃厚なシロップとして使用して、本発明の組成物の技術的性能、味、および費用効果を向上し得る。
Claims (43)
- 食用の組成物であって、該組成物が、生存能力のある乳酸微生物、該微生物によって合成される酵素および該酵素の細胞外多糖類(EPS)産物を含有する、組成物。
- 請求項1に記載の組成物であって、前記EPS産物が、前記乳酸微生物を適切な酵素基質と共に培養することによってインサイチュで形成される、組成物。
- 請求項1または請求項2に記載の組成物であって、前記酵素が、ショ糖および/または乳糖および/またはスタキオース、および/またはラフィノースおよび/またはベルバスコースを重合可能な、グリコシルトランスフェラーゼ酵素、フルクトシルトランスフェラーゼ酵素またはグルカンスクラーゼ酵素である、組成物。
- 請求項3に記載の組成物であって、前記乳酸微生物が、Lactobacillus属に属する、組成物。
- 請求項4に記載の組成物であって、前記生存能力のある乳酸菌が、Lactobacillus sakei spp.、Lactobacillus plantarum spp.またはLactobacillus salivarium spp.である、組成物。
- 請求項5に記載の組成物であって、前記EPSが、グルカンスクラーゼ酵素を産生可能である、Lactobacillus sakei spp.、Lactobacillus plantarum spp.またはLactobacillus salivarium spp.による発酵の後に得られる、組成物。
- 請求項6に記載の組成物であって、前記EPSがホモEPSである、組成物。
- 請求項7に記載の組成物であって、前記ホモEPSが、少なくとも多糖類および/またはオリゴ糖構成成分を含む、組成物。
- 請求項8に記載の組成物であって、前記EPSの多糖類および/またはオリゴ糖構成成分が、グルコースを含む、組成物。
- 請求項3に記載の組成物であって、前記乳酸微生物が、Leuconostoc属に属する、組成物。
- 請求項10に記載の組成物であって、前記生存能力のある乳酸微生物が、Leuconostoc mesenteroidesである、組成物。
- 請求項11に記載の組成物であって、前記EPSが、グリコシルトランスフェラーゼまたはフルクトシルトランスフェラーゼを発現するLeuconostoc mesenteroidesによる発酵の後に得られる、組成物。
- 請求項12に記載の組成物であって、前記EPSの多糖類またはオリゴ糖構成成分が、フルクタンまたはグルカンを含む、組成物。
- 請求項13に記載の組成物であって、前記オリゴ糖が、フルクト−オリゴ糖またはグルコ−オリゴ糖である、組成物。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の組成物であって、産生されるEPSの量が調節可能である、組成物。
- 請求項15に記載の組成物であって、前記EPSの量が、生存能力のある乳酸微生物の数、発酵プロセスの長さ、インキュベーション温度、pHまたはアクセプター分子であるマルトースによって調節される、組成物。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の組成物であって、前記EPSが、成分として該EPSを含有する食品のテクスチャー、こく、口触り、粘性、構造および/または感覚刺激特性を向上させる、組成物。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の組成物であって、該組成物が、乳を発酵させ、EPSおよび/または栄養性オリゴ糖を形成する構造を含むヨーグルト様成分を生成するために使用される、組成物。
- 請求項1〜18のいずれかに記載の組成物であって、該組成物が、食用の生成物または医薬品に対しての成分として使用される場合に、プレバイオティックとして作用する、組成物。
- 請求項1〜19のいずれかに記載の組成物であって、該組成物の構成成分が、食用の生成物または医薬品に対しての成分として使用される場合に、胃腸の微生物によって気体の産生を減少させる能力を有する、組成物。
- 請求項1〜20のいずれかに記載の組成物であって、該組成物が、濃縮形態である、組成物。
- 請求項1〜21のいずれかに記載の組成物であって、該組成物が、凍結乾燥、噴霧乾燥および/または再懸濁される、組成物。
- 食用の生成物を調製する方法であって、該方法は、組成物を別の構成成分と混合し、該食用の生成物を形成する工程を包含し;ここで、該組成物が、請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の組成物である、方法。
- 請求項23に記載の方法によって得られる、食用の生成物。
- 食品を調製するための方法であって、該方法は、組成物を別の構成成分と混合し、該食品を形成する工程を包含し;ここで、該組成物が、請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の組成物である、方法。
- 請求項25に記載の方法によって得られる、食品。
- 請求項24または請求項26に記載の生成物であって、前記組成物が、乳製品、好ましくはヨーグルト乳に添加される、生成物。
- 請求項27に記載の生成物であって、前記組成物が、ヨーグルト乳の発酵前および/または発酵後に、該乳に添加される、生成物。
- 請求項27または請求項28に記載の生成物であって、該生成物が機能性食品である、生成物。
- 医薬品を作製する方法であって、該方法は、組成物を別の構成成分と混合し、該医薬品を生成する工程を包含し、ここで、該組成物が、請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の組成物である、方法。
- 請求項30に記載の医薬品または医薬成分を調製するための方法であって、該方法は、本発明の組成物を別の構成成分と混合する工程を包含する、方法。
- 請求項30または請求項31に記載の方法によって生成される医薬品。
- 組成物を備える容器であって、該組成物が、請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の組成物である、容器。
- 組成物を備える容器であって、該組成物が、請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の組成物であり、かつ該容器が、前記生成物の消費の後に胃腸管の微生物のバランスを向上させるための使用についての使用および/または承認を示すラベルを有する、容器。
- 請求項1〜34のいずれかに定義されるようなEPSまたは酵素を生成するためのプロセスであって:
市販の培地においてEPSを合成可能であり、かつ必要に応じて、該EPSおよび/または該酵素を単離可能な酵素を生成する、Leuconostoc mesenteroides spp.、Lactobacillus sake spp.、Lactobacillus plantarum spp.、およびLactobacillus salivarium spp.からなる群より選択される乳酸菌を増殖させる工程
を包含する、プロセス。 - 請求項1〜35のいずれかに定義されるようなEPSを調製するためのプロセスであって:
適切な酵素基質(例えば、ショ糖、乳糖、ラフィノース、スタキオースまたはベルバスコース)および単なる炭素源としてアクセプター分子であるマルトースを補充される、市販の培地においてEPSを合成可能であり、かつ必要に応じて、該EPSを単離可能である酵素を生成する、Leuconostoc mesenteroides spp.、Lactobacillus sake spp.、Lactobacillus plantarum spp.、およびLactobacillus salivarium spp.からなる群より選択される乳酸菌を増殖させる工程
を包含する、プロセス。 - 食用の生成物の粘性を調節するための、請求項36に記載の方法によって生成されるEPSの使用。
- 組成物を生成するためのプロセスであって、該プロセスは、前記乳酸微生物を市販の培地においてインサイチュで増殖させ、それによって、該乳酸微生物が、1ml当たり103〜1011、好ましくは1ml当たり105〜1010およびより好ましくは1ml当たり109〜1010の次数における該乳酸微生物の数までEPSを合成可能な酵素を生成する工程を包含する、プロセス。
- 食品の製造における請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の組成物の使用であって、該組成物が、該食品のテクスチャー、こく、口触り、粘性、構造および/または感覚刺激特性を向上させる、使用。
- 実質的には本明細書に記載されるような使用のために組成物をスクリーニングするためのアッセイであって、該アッセイは、候補組成物を食品に添加する工程、および該食品のテクスチャー、こく、口触り、粘性、構造および/または感覚刺激特性の向上の程度を決定する工程を包含し;ここで、該組成物が、生存能力のある乳酸微生物、該乳酸微生物由来の酵素および該酵素によって産生されるEPSを含有する、アッセイ。
- 実質的には本明細書に記載されるような機能性食品成分としての、組成物の使用。
- 実質的には本明細書に記載されるようなプレバイオティック食品成分および/またはプロバイオティック食品成分としての、組成物の使用。
- 実質的には本明細書に記載されるような組成物、食品、方法、プロセス、使用、またはアッセイ。
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