JP2007051191A - Method for recovering collagen from jellyfish - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クラゲ類から有用物質であるコラーゲンを未変性の状態で効率的に可溶化し、回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for efficiently solubilizing and recovering collagen, which is a useful substance from jellyfish, in an undenatured state.
海洋には漁獲対象とならない多様な生物種が分布しており、それらが海洋の生態系の保全に有用な働きをするほか、時には、単一種の異常発生で漁業その他の産業に多大の影響を与えることがある。近年、日本沿岸各地で、ミズクラゲやエチゼンクラゲが多量に発生し、漁業に多大の損害をもたらしている。また、工場や発電所の冷却水取水口には、漁業対象種のみならずミズクラゲやエチゼンクラゲ等の非漁業対象種を含め多様な海洋生物が多量に集まる。これら貴重な海洋生物資源が有効に利用されていないだけでなく、その除去・処理に多大のコストを必要としている。 A variety of species that are not subject to fishing are distributed in the ocean, and they serve to protect the marine ecosystem, and sometimes anomalies of a single species have a significant impact on fisheries and other industries. May give. In recent years, large amounts of moon jellyfish and Echizen jellyfish have occurred in various places along the coast of Japan, causing a great deal of damage to the fishery. In addition, a large amount of various marine organisms gather in the cooling water intakes of factories and power plants, including not only fishery species but also non-fishery species such as moon jellyfish and Echizen jellyfish. Not only are these precious marine biological resources not used effectively, but they also require significant costs for their removal and processing.
そこで、取水口に集まるミズクラゲやエチゼンクラゲ等のクラゲ類を有効利用することが考えられている。クラゲ類を有効利用する方法として、クラゲからコラーゲンを抽出することが提案されている。主に畜産動物から製造されるコラーゲンは、食品、医薬品、工業製品への需要は極めて大きい。BSEの発生以来、コラーゲン原料を畜産動物のみに依存すること対しては原料供給や安全性の面で問題が生じている。そこで、クラゲ等の未利用海洋動物をコラーゲン原料として活用を図る試みが種々なされている。 Therefore, it has been considered to effectively use jellyfishes such as moon jellyfish and Echizen jellyfish that gather at the water intake. As a method for effectively utilizing jellyfishes, it has been proposed to extract collagen from jellyfish. Collagen produced mainly from livestock animals is in great demand for food, pharmaceuticals and industrial products. Since the occurrence of BSE, there has been a problem in terms of raw material supply and safety against relying solely on livestock animals for collagen raw materials. Accordingly, various attempts have been made to utilize unused marine animals such as jellyfish as collagen raw materials.
クラゲからコラーゲンを抽出する技術としては、例えば、海中より回収したミズクラゲを−20℃で凍結解凍して、約4%の固形物とし、これより水溶性蛋白質を分離してコラーゲンとして利用する方法が考案されている(例えば特許文献1参照)。 As a technique for extracting collagen from jellyfish, for example, there is a method of freezing and thawing moon jellyfish collected from the sea at −20 ° C. to obtain about 4% solids, separating water-soluble protein from this and using it as collagen. It has been devised (see, for example, Patent Document 1).
また、クラゲを10mm角以下の大きさに細断して、pH6.0〜8.0の緩衝液中に入れ可溶化することによりコラーゲンを抽出し、緩衝液中に抽出したコラーゲンを塩析装置により析出させ、析出されたコラーゲンを脱水処理した後、凍結または乾燥する方法が考案されている(例えば特許文献2参照)。 In addition, the jellyfish is shredded to a size of 10 mm square or less and extracted by solubilizing it in a buffer solution of pH 6.0 to 8.0, and the collagen extracted in the buffer solution is precipitated by a salting-out device. Then, after dehydrating the precipitated collagen, a method of freezing or drying has been devised (for example, see Patent Document 2).
また、クラゲを破砕・細断する第1の工程と、破砕・細断されたクラゲを分解・可溶化する第2の工程と、分解・可溶化されたクラゲから有用物質を粗精製する第3の工程とを具備することにより、クラゲ由来のプロテアーゼやコラーゲンを効率よく粗抽出する方法が考案されている(例えば特許文献3参照)。
しかしながら、特許文献1の記載の方法により得られた水溶性蛋白質の性状については、当該文献中に記載がなく、コラーゲンとしていかなる純度を有するのか全く不明である。本来、未変性のコラーゲンは水に対して不溶であるため、回収されたコラーゲンは変性または低分子化を受けているものと推定される。このような方法によって回収された変性または低分子化を受けたコラーゲンを利用する際には、用途の選定が困難である。
However, the properties of the water-soluble protein obtained by the method described in
また、特許文献2の方法では、ミズクラゲ1容量に対して5容量程度の緩衝液を加えて抽出を行うため、緩衝液の作製やコラーゲンの抽出を行うための広大なスペース及び緩衝液を作製するコストが必要となる。 Further, in the method of Patent Document 2, extraction is performed by adding about 5 volumes of buffer solution to 1 volume of moon jellyfish, so that a large space and buffer solution for preparing buffer solution and collagen extraction are prepared. Cost is required.
特許文献3の方法では、第2の工程において処理温度は27℃〜37℃が好ましいとされており、この温度帯ではコラーゲンが変性している可能性が極めて高い。したがって、この条件にて酵素処理を行うと、コラーゲンが著しく低分子化しているものと想像されるが、回収されたコラーゲンの性状については当該文献中に記載がなく、コラーゲンとしていかなる純度を有するのかが全く不明である。さらに、抽出の際にはミズクラゲ1容量に対して5容量程度の水を加えるため、抽出を行うための広大なスペースが要求されるという課題が残されている。
In the method of
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、クラゲ類から有用物質であるコラーゲンを未変性の状態で効率的に可溶化し、回収する方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and aims to provide a method for efficiently solubilizing and recovering collagen, which is a useful substance from jellyfish, in a native state. It is.
本願請求項1に記載の発明は、クラゲ類を凍結する凍結工程と、クラゲ類自身が有する内因性酵素を活性化してクラゲ類の分解反応を開始するために、凍結したクラゲ類を解凍する解凍工程と、クラゲ類が有するコラーゲンを未変性の状態で可溶化して未変性のコラーゲンを含む中性塩溶液を生成するために、解凍したクラゲ類を撹拌する撹拌工程と、中性塩溶液から未変性のコラーゲンを回収する回収工程と、を有することを特徴とする。
The invention according to
また、本願請求項2に記載の発明は、クラゲ類を細断して凍結する凍結工程と、クラゲ類自身が有する内因性酵素を活性化してクラゲ類の分解反応を開始させ、クラゲ類が有するコラーゲンを未変性の状態で可溶化して未変性のコラーゲンを含む中性塩溶液を生成するために、凍結したクラゲ類を解凍する解凍工程と、中性塩溶液から未変性のコラーゲンを回収する回収工程と、を有することを特徴とする。 In addition, the invention according to claim 2 of the present invention has a freezing step in which jellyfish are shredded and frozen, and an endogenous enzyme possessed by the jellyfish itself is activated to initiate a decomposition reaction of the jellyfish. Thawing the frozen jellyfish to recover solubilized collagen from the neutral salt solution to solubilize the collagen in its native state to produce a neutral salt solution containing the native collagen And a recovery step.
本発明のクラゲ類からのコラーゲン製造方法によれば、クラゲ自身が持つ内因性酵素を有効活用することにより、簡便な操作で未変性のコラーゲンを回収することが可能となる。 According to the method for producing collagen from jellyfishes of the present invention, it is possible to recover native collagen by a simple operation by effectively utilizing an endogenous enzyme possessed by the jellyfish itself.
以下、本発明の実施形態であるクラゲ類からのコラーゲン回収方法について、図を参照して詳細に説明をする。 Hereinafter, a method for recovering collagen from jellyfish according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態によるクラゲ類からのコラーゲン回収方法の各工程を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining each step of a method for recovering collagen from jellyfish according to an embodiment of the present invention.
(凍結工程)
ステップ101(図中ではステップをSと略す。以下同じ。)では、クラゲ類をそのまま、または細断した後に、クラゲ類が凍結する温度またはそれ以下の温度で凍結保存する。
(Freezing process)
In step 101 (in the figure, step is abbreviated as S. The same shall apply hereinafter), the jellyfish is stored as it is or after being shredded at a temperature at which the jellyfish freezes or at a temperature lower than that.
クラゲ類は、発生する時期が不定期の場合が多いため、原料を長期保存する必要がある。しかしながら、クラゲ類は体内水分含有量が高く、特に高い気温条件下では腐敗の進行が早い。そこで、クラゲ類を凍結保存することにより、簡便かつ効率よく大量の原料クラゲ類を保存し、資源として活用することを可能としている。 Because jellyfish often occur at irregular times, it is necessary to preserve the raw materials for a long period of time. However, jellyfish have a high water content in the body, and the progress of decay is particularly rapid under high temperature conditions. Therefore, by freezing and storing jellyfish, a large amount of raw jellyfish can be stored easily and efficiently and used as a resource.
ここで、クラゲ類を凍結保存する温度は、クラゲが凍結しうる温度(−2℃付近)以下なら特に問題はないが、−20〜−30℃で凍結保存することが好ましい。 Here, the temperature at which the jellyfish is cryopreserved is not particularly limited as long as it is below the temperature at which the jellyfish can be frozen (around −2 ° C.), but it is preferably cryopreserved at −20 to −30 ° C.
(解凍工程)
ステップ102は、凍結したクラゲ類をクラゲ類が有するコラーゲンが未変性状態を維持できる所定の温度で解凍する工程である。本解凍工程は、後述する撹拌工程において、クラゲが流動性を有し撹拌可能な状態にまで解凍して、クラゲ類自身が有する内因性酵素を活性化して、分解反応を開始させるものである。
(Thawing process)
Step 102 is a step of thawing frozen jellyfish at a predetermined temperature at which the collagen contained in the jellyfish can maintain an undenatured state. This thawing step is a step of stirring, which will be described later, in which jellyfish is thawed to a fluid and stirrable state to activate endogenous enzymes possessed by jellyfish themselves and start a decomposition reaction.
本発明者らは鋭意研究の結果、クラゲの解凍時にコラーゲンを可溶化する酵素が働くことを見出した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that an enzyme that solubilizes collagen works when jellyfish is thawed.
これは、本実施形態により得られた可溶化コラーゲンの電気泳動パターンに再現性があり、しかもマトリックスメタロプロテアーゼによって分解されたコラーゲンの電気泳動パターンと酷似していること、及び、メタロプロテアーゼの阻害剤(EDTA)の添加でコラーゲンの可溶化が抑制されること、などから可溶化の原因が酵素的分解によることが明らかとなったからである。 This is because the electrophoretic pattern of the solubilized collagen obtained by this embodiment is reproducible, and is very similar to the electrophoretic pattern of collagen decomposed by matrix metalloprotease, and an inhibitor of metalloprotease This is because it has been clarified that the cause of solubilization is due to enzymatic degradation from the fact that the addition of (EDTA) suppresses solubilization of collagen.
また、本発明者らは鋭意研究の結果、凍結解凍によるクラゲ類内の組織の破壊がコラーゲンの可溶化を助けることを見出した。 In addition, as a result of intensive studies, the present inventors have found that destruction of tissues in jellyfish by freezing and thawing helps solubilize collagen.
これは、一般に、緩慢凍結(ゆっくりと温度を下げていく凍結方法)の場合は組織内にできる氷結晶が大きくなり、氷結晶により組織が破壊されることとなるため、もともと細胞内に在った酵素が細胞外へと漏れ出したり、局在していた酵素が分散したりし、組織中のタンパク質と酵素の接触機会が増えるために酵素的分解が促進されるからである。 In general, in the case of slow freezing (freezing method in which the temperature is slowly lowered), the ice crystals formed in the tissue become larger and the tissue is destroyed by the ice crystals. This is because the enzyme is leaked to the outside of the cell, the localized enzyme is dispersed, and the chance of contact between the protein and the enzyme in the tissue is increased, so that the enzymatic degradation is promoted.
また、本発明者らは鋭意研究の結果、クラゲ類が有するコラーゲンの変性温度は30〜34℃付近であり、20℃台後半から徐々に変性が始まることを見出した。 Further, as a result of intensive studies, the present inventors have found that the denaturation temperature of collagen possessed by jellyfish is around 30 to 34 ° C., and the denaturation starts gradually from the latter half of the 20 ° C. range.
図7は、本発明の実施例により得られたコラーゲンの変性温度を示す図である。図7Aは、酸性条件におけるコラーゲンの変性温度であり、図7Bは、中性条件におけるコラーゲンの変性温度である。 FIG. 7 is a graph showing the denaturation temperature of collagen obtained by the example of the present invention. FIG. 7A shows the denaturation temperature of collagen under acidic conditions, and FIG. 7B shows the denaturation temperature of collagen under neutral conditions.
図に示すように、供試したすべてのコラーゲン分子が一度にその温度(中性条件では33.7℃)で変性するわけではなく、大体27〜30℃あたりから徐々に変性が始まり、変性温度にてピークを迎え、その後30℃台後半までにわたって未変性の分子数が減少していく、という山形の過程をたどることとなる。 As shown in the figure, not all the collagen molecules tested were denatured at that temperature (33.7 ° C under neutral conditions) at once, but gradually began to denature at around 27-30 ° C. It will follow the Yamagata process in which the number of unmodified molecules decreases after reaching the peak and then reaching the upper half of the 30 ° C range.
図より、全く変性が起こっていないと考えてよい温度は、微妙な条件の違いによって若干変化する可能性があるため、かなり安全側をとって、25℃以下とすればよいことがわかる。 From the figure, it can be seen that the temperature at which no denaturation is considered to occur may change slightly due to subtle differences in conditions, so that it is sufficient to keep the temperature to 25 ° C. or less on the safe side.
そこで、本解凍工程では、解凍の上限温度として、20℃台後半、好ましくはコラーゲンの変性が起こらないことが確認された25℃以下の温度でクラゲ類の解凍を行うものとする。これにより、コラーゲンが未変性の状態を維持することを可能としている。 Therefore, in this thawing step, jellyfish are thawed at the upper limit of thawing temperature of the order of 20 ° C., preferably at a temperature of 25 ° C. or lower where it has been confirmed that no denaturation of collagen occurs. This makes it possible to maintain the undenatured state of collagen.
また、解凍の下限温度としては、凍結したクラゲ類を解凍可能な温度(−2℃付近)以上であればよいが、本発明者らの評価の結果、4℃の温度では、クラゲ類自身が有する内因性酵素が活性を有することが確認されたため、クラゲ類自身が有する内因性酵素が活性を有する温度である4℃以上の温度で解凍を行うのがよい。 Moreover, the lower limit temperature for thawing may be a temperature at which frozen jellyfish can be thawed (around −2 ° C.), but as a result of the evaluation by the present inventors, at a temperature of 4 ° C., the jellyfish itself Since it has been confirmed that the endogenous enzyme possessed has activity, thawing should be performed at a temperature of 4 ° C. or higher, which is the temperature at which the endogenous enzyme possessed by the jellyfish itself is active.
さらに好ましくは、本解凍工程では、4℃から10℃までの温度範囲で解凍を行うのがよい。 More preferably, in this thawing step, thawing is performed in a temperature range of 4 ° C. to 10 ° C.
(撹拌工程)
ステップ103では、解凍したクラゲ類を、撹拌することによりコラーゲンを未変性の状態で可溶化する。この撹拌工程により、クラゲの体組織は内因性酵素による分解を受け、ほぼ完全に崩壊し、液状となる。クラゲの体液は海水に匹敵する塩分(約0.5mol/l)を含み、pHは7.4〜7.9である。このため、クラゲ類の体組織が液状化すると、緩衝液等を加えるまでもなく未変性のコラーゲンを含む中性塩溶液となる。
(Stirring process)
In step 103, the thawed jellyfish is agitated to solubilize collagen in an undenatured state. By this stirring process, the body tissue of jellyfish undergoes degradation by endogenous enzymes, almost completely disintegrates and becomes liquid. The body fluid of jellyfish contains salt (about 0.5 mol / l) comparable to seawater, and pH is 7.4-7.9. For this reason, when the body tissue of jellyfish is liquefied, it becomes a neutral salt solution containing unmodified collagen without adding a buffer solution or the like.
撹拌方法は、例えば、プロペラなどをクラゲ類を入れた容器に挿入してそれを回転させる、等の一般的な方法を用いればよい。また、撹拌時に気泡が生じない撹拌方法であることが好ましい。 The stirring method may be a general method such as inserting a propeller or the like into a container containing jellyfish and rotating it. Moreover, it is preferable that it is the stirring method which does not produce a bubble at the time of stirring.
撹拌工程は、クラゲ類が溶液状態になるまで、もしくは定常状態(ゴミや組織片などがまだ残っているがこれ以上変化しない状態)になるまで攪拌を行うものとする。撹拌工程時において、まだ溶解せずに残っている不溶物(ゴミ、組織片、その他混入物)が存在する場合には、ろ過や遠心分離によってそれらを除く工程を別途設けるのがよい。 In the stirring step, stirring is performed until the jellyfish are in a solution state or until they are in a steady state (a state where dust and tissue pieces are still left but do not change any more). When there is insoluble matter (dust, tissue fragments, and other contaminants) that remains undissolved during the stirring step, a step of removing them by filtration or centrifugation may be provided separately.
また、撹拌工程時における温度は、上記解凍工程と同様に、コラーゲンの変性が生じない温度範囲内であり、かつ、クラゲ類自身が有する内因性酵素が活性を有する温度範囲内で行うことが好ましい。さらに好ましくは、本撹拌工程では、4℃から10℃までの温度範囲で撹拌を行うのがよい。 In addition, the temperature during the stirring step is preferably within the temperature range where collagen denaturation does not occur, and within the temperature range where the endogenous enzyme of the jellyfish itself is active, as in the thawing step. . More preferably, in this stirring step, stirring is performed in a temperature range from 4 ° C to 10 ° C.
なお、クラゲ類を凍結する前に細断を行った場合は、細断後の組織片の大きさによっては、この撹拌工程を行うまでもなく解凍するだけで中性塩溶液となるので、この工程を省略することが可能である。 In addition, when shredded before freezing jellyfish, depending on the size of the tissue piece after shredding, it becomes a neutral salt solution just by thawing without performing this stirring step. The process can be omitted.
(回収工程)
ステップ104では、可溶化した未変性のコラーゲンを塩析法により回収する。塩析法は、コラーゲンに関しては未変性のものしか回収されず、簡易な精製も兼ねることが可能となるため、未変性のコラーゲンの回収に好適である。
(Recovery process)
In step 104, solubilized native collagen is recovered by salting out. The salting-out method is suitable for collecting undenatured collagen because only undenatured collagen is collected and can be used for simple purification.
未変性のコラーゲンは、終濃度4.4mol/lの塩化ナトリウムにより完全に沈殿するため、得られた中性塩溶液に4.4mol/lとなるように塩化ナトリウムを加えて、撹拌することにより効率よく未変性コラーゲンを回収することができる。 Undenatured collagen is completely precipitated by sodium chloride with a final concentration of 4.4 mol / l. Therefore, sodium chloride is added to the obtained neutral salt solution to a concentration of 4.4 mol / l and stirred efficiently. Native collagen can be recovered.
塩濃度に関しては、上記濃度に限られず、コラーゲンを回収するクラゲ類に応じて、未変性のコラーゲンが完全に沈殿する塩濃度となるように塩化ナトリウムを加えるものである。使用する塩については、塩化ナトリウムに限らず同じ機能を果たしうる塩(例えば、硫酸アンモニウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウムなど)が適用可能である。 The salt concentration is not limited to the above-mentioned concentration, and sodium chloride is added so as to obtain a salt concentration at which the undenatured collagen is completely precipitated, depending on the jellyfish that collects the collagen. Regarding the salt to be used, not only sodium chloride but also a salt that can perform the same function (for example, ammonium sulfate, potassium chloride, sodium sulfate, etc.) is applicable.
なお、本実施形態においてはコラーゲンの回収を塩析法により行っているが、回収法は、これに限られず、例えば限外ろ過法やクロマトグラフィー法を用いることも可能である。また、一旦、限外ろ過法により中性塩溶液の濃縮を行った後に塩析することにより、塩の消費を抑えることが可能となる。 In the present embodiment, collagen is recovered by salting out, but the recovery method is not limited to this, and for example, an ultrafiltration method or a chromatography method can be used. Further, once the neutral salt solution is concentrated by the ultrafiltration method and then salted out, salt consumption can be suppressed.
また、本回収工程においては、工程内の温度は、コラーゲンの変性が生じない温度範囲内で行うことが好ましい。さらに好ましくは、本回収工程では、4℃から10℃までの温度範囲で回収を行うのがよい。 Moreover, in this collection | recovery process, it is preferable to carry out the temperature in a process within the temperature range which denaturation of collagen does not occur. More preferably, in this recovery step, the recovery is performed in a temperature range from 4 ° C to 10 ° C.
以上説明したように、本実施形態のクラゲ類からのコラーゲン回収方法によれば、クラゲ類をそのまま、または細断した後、クラゲ類が凍結する温度またはそれ以下の温度で凍結し、解凍可能な温度から25℃までのいずれかの温度で解凍後、撹拌することによりコラーゲンを未変性の状態で可溶化し、塩析法により回収することが可能となる。 As described above, according to the method for recovering collagen from jellyfish of the present embodiment, the jellyfish can be frozen and thawed at a temperature at which the jellyfish freezes or after being shredded. After thawing at any temperature from 25 ° C. to 25 ° C., the collagen can be solubilized in an undenatured state by stirring and recovered by salting out.
本実施形態によるクラゲ類からのコラーゲン回収方法によれば、クラゲそのものの占めるスペース以外のスペースを必要とせず、緩衝液の作製に必要な試薬なども要しない。解凍後の撹拌により、クラゲの体組織は内因性酵素による分解を受け、ほぼ完全に崩壊し、液状となる。クラゲの体組織が液状化すると、未変性コラーゲンを含む中性塩溶液となる。 According to the method for recovering collagen from jellyfish according to the present embodiment, no space other than the space occupied by the jellyfish itself is required, and a reagent necessary for preparing a buffer solution is not required. By stirring after thawing, the jellyfish body tissue undergoes degradation by endogenous enzymes, almost completely disintegrates and becomes liquid. When the body tissue of jellyfish is liquefied, it becomes a neutral salt solution containing undenatured collagen.
得られた中性塩溶液に4.4mol/lとなるように塩化ナトリウムを加えて、撹拌することにより効率よく、かつ、簡便な操作で未変性コラーゲンを回収することができる。また、中性条件下でクラゲ類の凍結・解凍をすることによって、分解が再現性よく起こり、中性条件下で塩沈殿を行うことにより、安定した性状を示すコラーゲンを得ることができる。 By adding sodium chloride to the obtained neutral salt solution at a concentration of 4.4 mol / l and stirring, the native collagen can be recovered efficiently and with a simple operation. Furthermore, by freezing and thawing jellyfish under neutral conditions, degradation occurs with good reproducibility, and by performing salt precipitation under neutral conditions, collagen exhibiting stable properties can be obtained.
解凍後の撹拌により組織が崩壊する機構については、得られたコラーゲンの性状を生化学的手法により精査した結果、主にマトリクスメタロプロテアーゼ(金属要求性のコラーゲン分解酵素)による分解を受けていると考えられる。また、本発明の実施形態によるクラゲ類からのコラーゲン回収方法により得られるコラーゲンは、塩化ナトリウムに対する沈殿性や示差走査熱量分析により、三重らせん構造が保持された未変性コラーゲンであることが確認された。 Regarding the mechanism of tissue disintegration due to agitation after thawing, the properties of the obtained collagen were examined by biochemical techniques, and as a result, it was mainly degraded by matrix metalloproteases (metal-requiring collagenolytic enzymes). Conceivable. Further, the collagen obtained by the method for recovering collagen from jellyfish according to the embodiment of the present invention was confirmed to be a native collagen having a triple helical structure retained by precipitation with respect to sodium chloride or differential scanning calorimetry. .
本発明のクラゲ類からのコラーゲン回収方法の実施例について、以下に説明をする。ただし、本発明のクラゲ類からのコラーゲン回収方法は、以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the method for recovering collagen from jellyfish of the present invention will be described below. However, the method for recovering collagen from the jellyfish of the present invention is not limited to the following examples.
(クラゲ組織の凍結・解凍・撹拌方法)
本実施例の評価に採用したクラゲ組織の凍結・解凍方法の概要を図2に示す。
図2(a)は、凍結・解凍方法Aを示す図であり、図2(b)は、凍結・解凍方法Bを示す図である。
(Freezing / thawing / stirring method of jellyfish tissue)
An outline of the jellyfish tissue freezing and thawing method employed in the evaluation of this example is shown in FIG.
2A is a diagram showing a freezing / thawing method A, and FIG. 2B is a diagram showing a freezing / thawing method B.
凍結・解凍方法Aでは、凍結前に予めホモジナイザーを用いて5,000rpmにて約2分間ホモジナイズし、組織を細断した。1リットル容量の角型広口瓶に細断試料500gを入れ、−30℃にて2週間程度凍結保存し、4℃にて24時間にわたり解凍した。 In the freezing / thawing method A, the tissue was shredded by homogenizing at 5,000 rpm for about 2 minutes in advance using a homogenizer before freezing. 500 g of a chopped sample was placed in a 1 liter square jar, frozen at -30 ° C for about 2 weeks, and thawed at 4 ° C for 24 hours.
一方、凍結・解凍方法Bでは、ミズクラゲ3kgをホールのままプラスチック容器に収容し、−30℃にて2週間程度凍結保存したあと、4℃にて24時間にわたり解凍した。その時点(半解凍状態)で、上記と同様にホモジナイザーを用いてホモジナイズし、4℃にて溶液状になるまで(約2時間)撹拌した。 On the other hand, in the freezing / thawing method B, 3 kg of moon jellyfish was placed in a plastic container in a hole, frozen at -30 ° C for about 2 weeks, and then thawed at 4 ° C for 24 hours. At that time (half-thawed state), the mixture was homogenized using a homogenizer in the same manner as described above, and stirred at 4 ° C. until it became a solution (about 2 hours).
このように凍結・解凍方法AおよびBにより得られたコラーゲン溶液を10,000g×20分間遠心分離することにより、わずかに残った未分解浮遊物を除去した。 The collagen solution obtained by the freezing / thawing methods A and B was centrifuged at 10,000 g × 20 minutes to remove the remaining undegraded suspension.
(コラーゲンの回収方法)
組織内在性の酵素により可溶化されたコラーゲンを回収するため、本実施例の評価では図3に示す2通りの方法を採用した。図3(a)は、中性条件下における沈殿(沈殿方法Iとする)を示す図であり、図3(b)は、酸性条件下における沈殿(沈殿方法IIとする)を示す図である。
(Collagen recovery method)
In order to collect collagen solubilized by an endogenous enzyme, two methods shown in FIG. 3 were employed in the evaluation of this example. FIG. 3 (a) is a diagram showing precipitation under neutral conditions (referred to as precipitation method I), and FIG. 3 (b) is a diagram illustrating precipitation under acidic conditions (referred to as precipitation method II). .
沈殿方法I(中性条件下における沈殿)では、得られたコラーゲン溶液に終濃度4.4Mとなるように塩化ナトリウムを加え、遠心分離により沈殿したコラーゲンを回収した。なお、得られたコラーゲン溶液のpHはおおよそ7.4〜7.8の範囲であったため、本方法では中性の条件でコラーゲンを沈殿させることになる。得られた沈殿を、2M塩化ナトリウムを含む0.5M酢酸で洗浄し、蒸留水に対して透析した後、凍結乾燥した。 In precipitation method I (precipitation under neutral conditions), sodium chloride was added to the obtained collagen solution to a final concentration of 4.4 M, and the precipitated collagen was collected by centrifugation. In addition, since the pH of the obtained collagen solution was in the range of about 7.4 to 7.8, in this method, collagen is precipitated under neutral conditions. The obtained precipitate was washed with 0.5 M acetic acid containing 2 M sodium chloride, dialyzed against distilled water, and lyophilized.
沈殿方法II(酸性条件下における沈殿)では、得られたコラーゲン溶液に終濃度0.5Mとなるように酢酸を加えて、pHを2.2とした後、終濃度2Mとなるように塩化ナトリウムを加えることによりコラーゲンを沈殿させた。得られた沈殿は遠心分離により回収した後、蒸留水に対して透析し、凍結乾燥した。 In precipitation method II (precipitation under acidic conditions), acetic acid is added to the obtained collagen solution to a final concentration of 0.5M, pH is adjusted to 2.2, and then sodium chloride is added to a final concentration of 2M. To precipitate collagen. The resulting precipitate was collected by centrifugation, dialyzed against distilled water, and lyophilized.
凍結・解凍方法A,Bおよび沈殿方法I、IIの組み合わせにより、今回調製されたコラーゲンを図4に示すようにそれぞれコラーゲンA(凍結・解凍方法Aと沈殿方法Iとの組み合わせ。「実施例1」とする。)、コラーゲンB(凍結・解凍方法Bと沈殿方法Iとの組み合わせ。「実施例2」とする。)、コラーゲンC(凍結・解凍方法Aと沈殿方法IIとの組み合わせ。「比較例1」とする。)、及びコラーゲンD(凍結・解凍方法Bと沈殿方法IIとの組み合わせ。「比較例2」とする。)とした。 As shown in FIG. 4, the collagens prepared this time by the combination of freezing / thawing methods A and B and precipitation methods I and II were respectively collagen A (combination of freezing / thawing method A and precipitation method I. “Example 1 ), Collagen B (combination of freezing / thawing method B and precipitation method I. “Example 2”), collagen C (combination of freezing / thawing method A and precipitation method II). Example 1 ”) and collagen D (combination of freezing / thawing method B and precipitation method II.“ Comparative example 2 ”).
(回収したコラーゲンのSDS-PAGE分析)
凍結乾燥物またはクロマトグラフィーによって得られた画分について、SDS-PAGE(ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動)を行うことにより、それらの性状を調べた。
(SDS-PAGE analysis of recovered collagen)
The lyophilized product or the fraction obtained by chromatography was subjected to SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) to examine their properties.
図5は、コラーゲンA、B、CおよびDのSDS-PAGEパターンを示す図である。図中の「M」はマーカを示し、「A」はコラーゲンAを示し、「B」はコラーゲンBを示し、「C」はコラーゲンCを示し、「D」はコラーゲンDを示し、「E」はミズクラゲのペプシン可溶化コラーゲン(PSC)を示す。 FIG. 5 is a diagram showing SDS-PAGE patterns of collagens A, B, C and D. FIG. In the figure, “M” indicates a marker, “A” indicates collagen A, “B” indicates collagen B, “C” indicates collagen C, “D” indicates collagen D, and “E”. Indicates pepsin solubilized collagen (PSC) of moon jellyfish.
コラーゲンA(実施例1)は、130−150K付近に2本の主要バンドを示し、さらに97K付近に2本、50K付近に1本のバンドを示すなど、マトリクスメタロプロテアーゼにより三重らせん領域の1箇所が分解されたコラーゲンが示す典型的なパターンを示した。 Collagen A (Example 1) shows two major bands around 130-150K, two bands around 97K, and one band around 50K, etc. Showed a typical pattern exhibited by degraded collagen.
コラーゲンB(実施例2)は、ほとんどコラーゲンAと同様なパターンを示したため、沈殿方法I(中性条件下における沈殿)を用いた場合においては凍結・解凍方法がコラーゲンの性状に及ぼす影響は小さいものと考えられる。 Collagen B (Example 2) showed almost the same pattern as collagen A. Therefore, when precipitation method I (precipitation under neutral conditions) was used, the effect of freezing / thawing method on the properties of collagen was small. It is considered a thing.
コラーゲンC(比較例1)は、基本的にはコラーゲンAまたはBに類似したパターンを示したが、97K付近のバンドパターンが異なっていた。 Collagen C (Comparative Example 1) basically showed a pattern similar to collagen A or B, but the band pattern around 97K was different.
また、コラーゲンD(比較例2)は、130−150K付近に3本のバンドを示す点、97Kより低分子側の領域において多数のマイナーバンドを示す点において、その他のコラーゲンとは大きく異なっていた。コラーゲンDにおいてコラーゲンの低分子化が顕著に起こった原因として、塩析をさせる際に酸性プロテアーゼによる可溶化コラーゲンの副分解が起こった可能性が考えられる。 Collagen D (Comparative Example 2) was significantly different from other collagens in that it showed three bands near 130-150K and a large number of minor bands in the low-molecular region from 97K. . A possible cause of the significant decrease in the molecular weight of collagen D in collagen D is that the solubilized collagen may be side-degraded by acidic protease during salting out.
さらに、沈殿方法Iを用いて回収されたコラーゲンは再現性のよいSDS-PAGEパターンを示したが、沈殿方法IIを用いた場合は、実験ごとに多少の差異が認められた。 Furthermore, the collagen recovered using precipitation method I showed a reproducible SDS-PAGE pattern, but when using precipitation method II, some differences were observed for each experiment.
以上の結果から、コラーゲンの回収に関しては、沈殿方法I(中性条件下での4.4 M 塩化ナトリウムによる塩析)が適していると考えられる。 From the above results, it is considered that precipitation method I (salting out with 4.4 M sodium chloride under neutral conditions) is suitable for the recovery of collagen.
沈殿方法Iを用いた場合は、凍結・解凍方法による差異がほとんどなかったことから、クラゲ類の処理の量が少ない場合は凍結・解凍方法A(実施例1)を用いることも可能であるが、クラゲ類の大量な処理の必要がある場合には凍結・解凍方法B(実施例2)を用いることが好ましいと考えられる。 When the precipitation method I was used, there was almost no difference depending on the freezing / thawing method. Therefore, the freezing / thawing method A (Example 1) can be used when the amount of jellyfish treatment is small. When a large amount of jellyfish needs to be processed, it is considered preferable to use the freezing / thawing method B (Example 2).
よって、凍結・解凍方法AまたはBと沈殿方法Iとを組み合わせた本発明の回収方法の妥当性が証明された。 Therefore, the validity of the recovery method of the present invention combining the freezing / thawing method A or B and the precipitation method I was proved.
(部分分解コラーゲンの性状)
上述したように沈殿方法Iにて沈殿させた場合に再現性の良いSDS-PAGEパターンを示すコラーゲンを回収することができたため、ここではコラーゲンA(実施例1)についてアミノ酸分析を行い、ミズクラゲのPSCおよびエチゼンクラゲ(Stomolophus nomurai)のPSCのアミノ酸組成と比較した(図6)。
(Properties of partially degraded collagen)
As described above, since collagen having a reproducible SDS-PAGE pattern was recovered when it was precipitated by precipitation method I, amino acid analysis was performed on collagen A (Example 1). It was compared with the amino acid composition of PSCs of PSC and Stomolophus nomurai (FIG. 6).
なお、上述したようにコラーゲンA(実施例1)とコラーゲンB(実施例2)は、ほぼ同一の性状を示すため、後述するコラーゲンAの特性は、そのままコラーゲンBの特性として考えてよい。 As described above, since collagen A (Example 1) and collagen B (Example 2) exhibit substantially the same properties, the characteristics of collagen A described later may be considered as the characteristics of collagen B as they are.
(アミノ酸分析)
アミノ酸分析は、次の方法にて行った。コラーゲンA凍結乾燥試料100μgを100μlの0.1M塩酸に溶解して試料とした。分析は、ODSカラム(Cosmosil 5C18-AR; 4.6×250mm; Nacalai Tesque, Kyoto, Japan)を備え付けたアミノ酸分析システム(Waters PICO TAG system; Waters, Milford, Mass)を用いてPICO TAG法により行った。試験管に入れた試料溶液は、減圧下のバイアル内で6M塩酸により150℃で1時間気相加水分解した。加水分解物はメタノール-超純水-トリエチルアミン(2:2:1)混合液で中和した。中和した加水分解物にメタノール-超純水-トリエチルアミン-フェニルイソチオシアネート(PITC)(7:1:1:1)の混合液を添加し、PITCとアミノ酸との反応で生成するフェニルチオカルバモイル誘導体を上記アミノ酸分析システムで分離定量した。
(Amino acid analysis)
The amino acid analysis was performed by the following method. A 100 μg collagen A freeze-dried sample was dissolved in 100 μl 0.1 M hydrochloric acid to prepare a sample. The analysis was performed by the PICO TAG method using an amino acid analysis system (Waters PICO TAG system; Waters, Milford, Mass) equipped with an ODS column (Cosmosil 5C18-AR; 4.6 × 250 mm; Nacalai Tesque, Kyoto, Japan). The sample solution placed in the test tube was subjected to gas phase hydrolysis with 6M hydrochloric acid at 150 ° C. for 1 hour in a vial under reduced pressure. The hydrolyzate was neutralized with a methanol-ultra pure water-triethylamine (2: 2: 1) mixture. Phenylthiocarbamoyl derivative formed by the reaction of PITC and amino acids by adding a mixed solution of methanol-ultra pure water-triethylamine-phenyl isothiocyanate (PITC) (7: 1: 1: 1) to the neutralized hydrolyzate Were separated and quantified by the above amino acid analysis system.
図6に示すように、コラーゲンAは全体的にミズクラゲPSCおよびエチゼンクラゲPSCと類似したアミノ酸組成を示したが、1000残基あたりグリシン(Gly)が260.7残基と低いこと、リジン(Lys)が58.3残基と高いことから、コラーゲンAにはタンパク質性の不純物が混在しているものと考えられる。 As shown in FIG. 6, collagen A generally showed an amino acid composition similar to moon jellyfish PSC and Echizen jellyfish PSC, but glycine (Gly) was as low as 260.7 residues per 1000 residues, and lysine (Lys) was 58.3. Because of its high residue, collagen A is considered to contain proteinaceous impurities.
しかしながら、凍結・解凍して得た液に塩を加えるという単純な操作のみで得たコラーゲン試料としては比較的高純度であるといえる。よって、この点からも本発明の回収方法の有効性が証明された。 However, it can be said that the collagen sample obtained by only a simple operation of adding a salt to the solution obtained by freezing and thawing has a relatively high purity. Therefore, the effectiveness of the recovery method of the present invention was proved also from this point.
(変性温度)
次に、本実施例にて得られるコラーゲンの変性温度を測定した。変性温度の測定のための試料調製は4℃にて行い、次に示す2通りの条件にて測定を行った。
(Denaturation temperature)
Next, the denaturation temperature of the collagen obtained in this example was measured. Sample preparation for measurement of denaturation temperature was performed at 4 ° C., and measurement was performed under the following two conditions.
(1)酸性条件:コラーゲンA(実施例1)凍結乾燥試料とミズクラゲペプシン可溶化コラーゲン(PSC)凍結乾燥試料をそれぞれ1mg/mlの濃度となるように0.1M酢酸に溶解した。なお、ミズクラゲPSCについては十分可溶化しなかったため、ポリトロンにて破砕しさらに一晩攪拌した後、遠心分離(18,000×g、4℃、15分)して得た上清を測定用試料とした。 (1) Acidic conditions: Collagen A (Example 1) A lyophilized sample and a jellyfish pepsin-solubilized collagen (PSC) lyophilized sample were dissolved in 0.1 M acetic acid to a concentration of 1 mg / ml. Note that the moon jellyfish PSC was not sufficiently solubilized, so the supernatant obtained by crushing with Polytron and further stirring overnight, followed by centrifugation (18,000 × g, 4 ° C., 15 minutes) was used as a measurement sample. .
(2)中性条件:コラーゲンAとPSCをそれぞれ1mg/mlの濃度となるように20mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.2)に懸濁し、ポリトロンにて均一化したものを測定用試料とした。 (2) Neutral conditions: Collagen A and PSC were suspended in 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.2) to a concentration of 1 mg / ml and homogenized with polytron as a measurement sample. .
試料を示差走査熱量計(Micro DSC III, Setaram, France)に供し、0−25分(0℃)、25−165分(0−70℃、0.5℃/分)、165−182分(70−20℃、3℃/分)のプログラム条件で分析した。 Samples were subjected to a differential scanning calorimeter (Micro DSC III, Setaram, France), 0-25 minutes (0 ° C), 25-165 minutes (0-70 ° C, 0.5 ° C / min), 165-182 minutes (70- (20 ° C, 3 ° C / min).
図7は、本実施例により得られたコラーゲンAの変性温度を示す図である。図7Aは、酸性条件におけるコラーゲンAの変性温度であり、図7Bは、中性条件におけるコラーゲンAの変性温度である。 FIG. 7 is a diagram showing the denaturation temperature of collagen A obtained in this example. FIG. 7A shows the denaturation temperature of collagen A under acidic conditions, and FIG. 7B shows the denaturation temperature of collagen A under neutral conditions.
その結果、コラーゲンAは、酸性条件では30.3℃、中性条件では33.7℃という海洋動物としては比較的高い変性温度を示し、対照として酸性条件にて測定したコモンカスベ皮膚ASC(28.8℃)およびニジマス筋肉ASC(24.9℃)よりもそれぞれ1.5℃および5.4℃高かった。 As a result, collagen A showed a relatively high denaturation temperature as a marine animal at 30.3 ° C under acidic conditions and 33.7 ° C under neutral conditions, and as a control, the common casbe skin ASC (28.8 ° C) and rainbow trout muscle measured under acidic conditions. It was 1.5 ° C and 5.4 ° C higher than ASC (24.9 ° C), respectively.
また、他種クラゲ類のコラーゲンの変性温度についてはエチゼンクラゲ(Stomolophus nomurai)で27℃、キャノンボールクラゲ(Stomolophus meleagris)で26.0℃、スナイロクラゲ(Rhopilema asamushi)で28.8℃と報告されている。これらはいずれも処理温度の上昇に伴うPSC酸性溶液の粘度変化を指標として測定されているため、一概に比較はできないが、ミズクラゲでは部分分解を受けているにもかかわらず、これらに匹敵する、あるいはそれら以上の変性温度を示す点が注目に値する。 The denaturation temperatures of other jellyfish collagens have been reported to be 27 ° C for Stomolophus nomurai, 26.0 ° C for Stomolophus meleagris, and 28.8 ° C for Rhopilema asamushi. All of these are measured using the viscosity change of the PSC acidic solution as the treatment temperature rises as an index, so they cannot be compared in general, but even though they are partially decomposed by moon jellyfish, they are comparable. Or the point which shows the modification | denaturation temperature beyond them is notable.
PSCに関しては酸性条件では十分溶解しなかったために測定できなかったが、中性では34.0℃と測定された。おそらく部分的に分解を受けていることが原因でPSCに比べると若干変性温度が低下しているもののコモンカスベやニジマスのASCよりも高い変性温度を示し、これらの結果はコラーゲンA(実施例1)が熱安定性の点で優れていることを示すものである。 PSC could not be measured because it did not dissolve sufficiently under acidic conditions, but it was measured at 34.0 ° C in neutral. Although the denaturation temperature is slightly lower than PSC, probably due to partial degradation, it shows a denaturation temperature higher than that of common kasbe or rainbow trout ASC. These results indicate that collagen A (Example 1) Is excellent in terms of thermal stability.
(内因性プロテアーゼの探索)
最後に、インヒビターを用いて組織解凍時に作用する内因性プロテアーゼの探索を行った。セリン系、システイン系、アスパラギン酸系の各種プロテアーゼ、およびメタロプロテアーゼに対するインヒビターを加えて凍結した試料を解凍し、その溶解画分中のタンパク質量の測定を行ったところ、メタロプロテアーゼに対するインヒビター(EDTA)を添加した実験区のみ有意なタンパク質量の減少が認められた。
(Search for endogenous protease)
Finally, an inhibitor was used to search for an endogenous protease that acts upon tissue thawing. Thawed frozen samples of various serine, cysteine, and aspartate proteases and inhibitors of metalloproteases, and the amount of protein in the dissolved fraction was measured. Inhibitors of metalloproteases (EDTA) A significant decrease in the amount of protein was observed only in the experimental group to which was added.
これらの結果は、ミズクラゲのコラーゲンの可溶化に関与する主な酵素がメタロプロテアーゼ(金属要求性のプロテアーゼであり、活性発現に金属を要求するプロテアーゼのことをいう)の一種であることを示している。また、前述のSDS-PAGEの結果とあわせて考察すると、本酵素はマトリクスメタロプロテアーゼ(金属要求性のコラーゲン分解酵素であり、メタロプロテアーゼの一種で、コラーゲンの三重らせん領域を切断するもののことをいう)である可能性が高い。なお、セリン系、システイン系、アスパラギン酸系の各種プロテアーゼに対するインヒビターを添加した場合でもタンパク質量の減少傾向が認められたので、これらのプロテアーゼがコラーゲンの可溶化に関与する可能性も否定できない。 These results indicate that the main enzyme involved in solubilization of the jellyfish collagen is a metalloprotease (a metalloprotease, a protease that requires a metal for activity expression). Yes. In addition, considering this together with the results of SDS-PAGE, this enzyme is a matrix metalloprotease (a metal-requiring collagenolytic enzyme, which is a type of metalloprotease that cleaves the triple helical region of collagen. ). In addition, even when inhibitors for various serine-based, cysteine-based, and aspartic acid-based proteases were added, a decrease in the amount of protein was observed, so the possibility that these proteases are involved in solubilization of collagen cannot be denied.
Claims (8)
クラゲ類自身が有する内因性酵素を活性化してクラゲ類の分解反応を開始するために、前記凍結したクラゲ類を解凍する解凍工程と、
クラゲ類が有するコラーゲンを未変性の状態で可溶化して前記未変性のコラーゲンを含む中性塩溶液を生成するために、前記解凍したクラゲ類を撹拌する撹拌工程と、
前記中性塩溶液から前記未変性のコラーゲンを回収する回収工程と、
を有することを特徴とするクラゲ類からのコラーゲン回収方法。 A freezing step of freezing jellyfish,
A thawing step of thawing the frozen jellyfish in order to activate an endogenous enzyme possessed by the jellyfish itself and initiate a decomposition reaction of the jellyfish,
A stirring step of stirring the thawed jellyfish in order to solubilize the collagen possessed by jellyfish in a native state to produce a neutral salt solution containing the native collagen;
A recovery step of recovering the native collagen from the neutral salt solution;
A method for recovering collagen from jellyfish, comprising:
クラゲ類自身が有する内因性酵素を活性化してクラゲ類の分解反応を開始し、クラゲ類が有するコラーゲンを未変性の状態で可溶化して前記未変性のコラーゲンを含む中性塩溶液を生成するために、前記凍結したクラゲ類を解凍する解凍工程と、
前記中性塩溶液から前記未変性のコラーゲンを回収する回収工程と、
を有することを特徴とするクラゲ類からのコラーゲン回収方法。 Freezing process to shred and freeze jellyfish,
The jellyfish itself activates an endogenous enzyme to initiate a jellyfish decomposition reaction, solubilizes the collagen that the jellyfish has in its native state, and generates a neutral salt solution containing the native collagen. In order to thaw the frozen jellyfish,
A recovery step of recovering the native collagen from the neutral salt solution;
A method for recovering collagen from jellyfish, comprising:
クラゲ類が有するコラーゲンが未変性状態を維持できる所定の温度以下で行われることを特徴とする請求項1または2に記載のクラゲ類からのコラーゲン回収方法。 Each of the steps excluding the freezing step,
The method for recovering collagen from jellyfishes according to claim 1 or 2, wherein the jellyfish has a collagen at or below a predetermined temperature at which the collagen is maintained in an undenatured state.
クラゲ類自身が有する内因性酵素が活性を有する所定の温度以上で行われることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のクラゲ類からのコラーゲン回収方法。 Each of the steps excluding the freezing step and the collecting step is
The method for recovering collagen from jellyfish according to any one of claims 1 to 4, wherein the enzyme is carried out at a predetermined temperature or more at which an endogenous enzyme possessed by the jellyfish itself is active.
The method for recovering collagen from jellyfish according to any one of claims 1 to 7, wherein the endogenous enzyme includes a metalloprotease.
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