JP2007284374A - 消化酵素反応抑制・遅延剤 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、平均分子量を調整した多糖類を含有する消化酵素反応抑制・遅延剤を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、多糖類を含有する消化酵素反応抑制・遅延剤であって；
該多糖類１ ｗｔ％水溶液の動的粘弾性を、直径５０ ｍｍの円錐−平板型治具を備える動的粘弾性測定装置ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック社製）を用いて、２０℃で測定した際、(a)周波数（角速度）０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲においてＧ’’＞Ｇ’であり、さらに(b)複素粘性率η^＊＝(Ｇ’^２ +Ｇ’’^２)^１／２／ωがニュートニアン平衡を示し、その時のη^＊が１Ｐａ・ｓ未満であることを特徴とする、消化酵素反応抑制・遅延剤を提供する。なお、Ｇ’、Ｇ’’、ωはそれぞれ、貯蔵弾性率、損失弾性率、周波数（角速度）を示す。
【選択図】なし

Description

本発明は、消化酵素反応抑制・遅延剤に関する。

先進国では、近年、脂質と蛋白質の過剰摂取が指摘されており、エネルギー過剰に起因すると考えられる肥満および生活習慣病が増加している。

かかる状況において、食物繊維は人間の消化酵素で分解されず、同時に食した脂質や蛋白質等の摂取栄養素の消化・吸収を抑制・遅延させ、エネルギー過剰を抑制する効果があるとされるため、肥満や生活習慣病の予防効果が期待されている。さらに、食物繊維はコレステロールの低下、便通改善作用等の生理効果もあり、その摂取が推進されているが、まだその摂取は十分ではない。

一方、植物の根茎や種子から抽出・分離されたグルコマンナン、ローカストビーンガム、グァーガム等の多糖類は、乳化性、増粘性、ゲル化性、安定性といった機能性を有し、食品の品質やテクスチャーを改良する目的で食品産業界において広く用いられている。これらの多糖類は人間の消化酵素で分解されず、上記の食物繊維と同等の生理効果を有するため、近年は食物繊維源としても使用されている。

これらの多糖類は水中で高粘度を発現するため、少量の添加でも食品の物理的性質やテクスチャーを大きく変える場合があり、これが嗜好性の低下につながることもある。従って、食物繊維としての生理効果を得るほど多量に添加することが困難であり、この問題を回避するため酵素で分解して低粘度（低分子）化した製品が開発されている。

一方、多糖類が脂質や蛋白質等の摂取栄養素の消化・吸収を抑制・遅延させる効果は、多糖類の粘度に関係があることが知られており（非特許文献１）、従って、低粘度（低分子）化した多糖類では食物繊維としての生理効果は得られても、消化酵素反応を抑制・遅延させ、栄養素の過剰吸収を防ぐ効果は低いと考えられていた。
G. Isaksson et al., "Effect of Dietary Fiber on Pancreatic Enzyme Action, and Time of Incubation", Gastroenterology 82:918-24, 1998

本発明は、平均分子量を調整した多糖類を含有する消化酵素反応抑制・遅延剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、レオロジーの実験研究を重ね、ゼロずり粘度を指標に同様の粘度になるように各種多糖類水溶液を調製し、分離大豆蛋白質等の基質に添加して基質の分解曲線から消化反応を測定した。複素粘性率、貯蔵弾性率等の動的粘弾性パラメータに着目して測定結果を解析した結果、特定の分子特性を有する多糖類が系の物理的性質を大きく変化させることなく、消化酵素による基質の消化反応を効果的に抑制・遅延することを見出した。本発明者らは、種々の平均分子量、モル分子数の多糖類水溶液を用いて、その消化反応抑制・遅延効果を検討し、本発明を完成するに至った。

従って、本発明は、以下の項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤を提供する：
項１．多糖類を含有する消化酵素反応抑制・遅延剤であって；
該多糖類１ｗｔ％水溶液の動的粘弾性を、直径５０ｍｍの円錐−平板型治具を備える動的粘弾性測定装置ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック社製）を用いて、２０℃で測定した際、
(a)周波数０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲においてＧ’’＞Ｇ’であり、さらに
(b)複素粘性率η^＊＝(Ｇ’^２ +Ｇ’’^２)^１／２／ωがニュートニアン平衡を示し、η^＊が１Ｐａ・ｓ未満であることを特徴とする消化酵素反応抑制・遅延剤：
ここで、Ｇ’、Ｇ’’、wはそれぞれ、貯蔵弾性率、損失弾性率、および周波数を示す；
項２．多糖類の平均分子量が、静的光散乱法により測定した際、重量平均分子量として２．０×１０^６ｇ／ｍｏｌ以下である、項１に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤；
項３．消化酵素基質と共に用いられる消化酵素反応抑制・遅延剤であって、該反応抑制・遅延剤に含まれる多糖類の割合が消化酵素基質１ｍｏｌ当り０．５〜１００ ｍｍｏｌであることを特徴とする、項１または２に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤；
項４．多糖類が、グルコマンナン、ローカストビーンガム、グァーガムからなる群より選択される少なくとも１つである、項１〜３のいずれか一項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤；
項５．多糖類が、グァーガムである、項４に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤；
項６．消化酵素基質が蛋白質である、項１〜５のいずれか一項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤；
項７．消化酵素が、蛋白質分解酵素である、項１〜６のいずれか一項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤は、系の物理的性質を大きく変化させることなく、蛋白質等の基質の消化酵素反応を効果的に抑制・遅延させ、栄養素の急激な体内吸収と過剰摂取を防ぐことができる。

以下、本発明について詳細に説明する。

消化酵素反応抑制・遅延剤
本発明において、消化酵素反応抑制・遅延剤とは、体内の消化酵素による蛋白質等の基質の消化反応を抑制・遅延させるための組成物を示す。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤は、多糖類を含有することを特徴とする。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤に含まれる多糖類は、多糖類１ ｗｔ％水溶液の動的粘弾性を、直径５０ｍｍの円錐−平板型治具を備える動的粘弾性測定装置ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック社製）を用いて、２０℃で測定した際、
(a)周波数（角速度）０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲においてＧ’’＞Ｇ’であり、さらに
(b)複素粘性率η^＊＝(Ｇ’^２ +Ｇ’’^２)^１／２／ωがニュートニアン平衡を示し、その時のη^＊が１Ｐａ・ｓ未満であることを特徴とする。

ここで、Ｇ’ 、Ｇ’’、ωはそれぞれ、貯蔵弾性率、損失弾性率、周波数（角速度）を示す。本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤に含まれる多糖類は、上記の条件で動的粘弾性を測定した場合、損失正接ｔａｎδ＝Ｇ’’／Ｇ’＞１となることを特徴とする。

本発明において、０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲において複素粘性率η^＊がニュートニアン平衡を示すとは、上記範囲でニュートン流動の挙動を示す周波数領域が存在することを意味する。

ここで、ニュートン流動とは、複素粘性率が周波数によらず一定値を示す現象、言い換えると、周波数と複素剛性率が比例するようなレオロジー挙動をいう。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤に含まれる多糖類としては、上記の動的粘弾性パラメータを満足し得るものであれば、任意のものを用いることができるが、例えば、多糖類としては、キサンタンガム、ガラクトマンナン（グァーガム、ローカストビーンガム、タラガム等）、カラギナン、カシアガム、グルコマンナン、ネイティブ型ジェランガム、脱アシル型ジェランガム、タマリンドシードガム、ペクチン、サイリウムシードガム、ゼラチン、トラガントガム、カラヤガム、アラビアガム、ガティガム、ラムザンガム、サイリウムシードガム、マクロホモプシスガム、寒天、アルギン酸類（アルギン酸、アルギン酸塩）、カードラン、プルラン、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）ナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）等のセルロース誘導体、水溶性ヘミセルロース、大豆多糖類、加工・化工でん粉、未加工でん粉（生でん粉）、デキストリンなどから選ばれる１種又は２種以上を挙げることができる。好ましくはグルコマンナン、ガラクトマンナン等であり、更に好ましくはガラクトマンナンである。

ガラクトマンナンとしては、グァーガム、ローカストビーンガム等が挙げられる。グァーガムが好ましい。

これらの多糖類は、１種単独でまたは２種以上混合して使用される。

また、これらの多糖類は、市販されているか、または当該分野において公知の方法により得ることができる。さらに、これらの多糖類は、原料選別や酵素／酸処理によって平均分子量が調整されていることが好ましい。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤中に含まれる多糖類の平均分子量は、静的光散乱法（散乱強度の濃度および角度依存性）により測定した際、通常、重量平均分子量として２．０×１０^６ｇ／ｍｏｌ以下、好ましくは０．０５×１０^６〜２．０×１０^６ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは０．５×１０^６〜２．０×１０^６ｇ／ｍｏｌである。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤中の多糖類の含有量は、多糖類の種類、分子量等により変化し得るが、通常、５ ｗｔ％以下、好ましくは０．０１〜５ ｗｔ％、より好ましくは０．０５〜３ ｗｔ％である。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤により抑制される消化反応の基質としては、例えば、炭水化物、脂質、蛋白質等が挙げられるが、好ましくは蛋白質である。

また、本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤が対象とする消化酵素としては、例えば、炭水化物分解酵素、脂質分解酵素、蛋白質分解酵素等が挙げられるが、好ましくは蛋白質分解酵素である。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤は、任意成分として、香料、着色剤、賦形剤、温感、温熱成分、エキス類、界面活性剤、溶剤、溶解剤、pH調整剤、緩衝剤、基剤、消包剤、乳化剤、懸濁剤、軟化剤、粘調剤、分散剤、賦形剤、滑沢剤、酸化防止剤、防腐剤、保存剤、可塑剤等を適当量配合しても良い。

上記の本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤を食品と共に摂取することによって、食品中に含まれる炭水火物、脂質、蛋白質等の消化酵素基質の消化を抑制及び／または遅延させることができる。

本発明が対象とする食品としては、例えばアイスクリーム、アイスミルク、ラクトアイス、シャーベット、及び氷菓等の冷菓類；牛乳、乳飲料、乳酸菌飲料、果汁入り清涼飲料、炭酸飲料、果汁飲料、菜汁飲料、茶飲料、イオン飲料、スポーツ飲料、機能性飲料、ビタミン補給飲料、栄養補給バランス飲料、ゼリー飲料及び粉末飲料等の飲料類；カスタードプリン，ミルクプリン及び果汁入りプリン等のプリン類、ゼリー、ババロア及びヨーグルト等のデザート類；チューインガムや風船ガム等のガム類（板ガム、糖衣状粒ガム）；マーブルチョコレート等のコーティングチョコレートの他、イチゴチョコレート、ブルーベリーチョコレート及びメロンチョコレート等の風味を付加したチョコレート等のチョコレート類；ソフトキャンディー（キャラメル、ヌガー、グミキャンディー、マシュマロ等を含む）やタフィ等のキャラメル類；ソフトビスケットやソフトクッキー等の菓子類；乳化タイプドレッシング、セパレートドレッシング及びノンオイルドレッシング等のドレッシング類、ケチャップ、たれ及びソース等のソース類；ストロベリージャム、ブルーベリージャム、マーマレード、リンゴジャム、杏ジャム及びプレザーブ等のジャム類；赤ワイン等の果実酒；シロップ漬のチェリー、アンズ、リンゴ、イチゴ等の加工用果実；ハム、ソーセージ、及び焼き豚等の畜肉加工品；魚肉ハム、魚肉ソーセージ、魚肉すり身、蒲鉾、竹輪、はんぺん、薩摩揚げ、伊達巻き及び鯨ベーコン等の水産練り製品；うどん、冷麦、そうめん、ソバ、中華そば、スパゲッティ、マカロニ、ビーフン、はるさめ及びワンタン等の麺類；食パン、菓子パン、及び惣菜パン等のパン類、コーヒークリーム、生クリーム、カスタードクリーム、ホイップクリーム、発酵クリーム及びサワークリーム等のクリーム類、コンソメスープ、ポタージュスープ、クリームスープ、中華スープ等の各種スープ、味噌汁、清汁、シチュウ、カレー、及びグラタン等のスープ類；その他、各種総菜及び加工食品等を挙げることができる。また、このような一般食品に加えて、蛋白質・リン・カリウム調整食品、塩分調整食品、油脂調整食品、整腸作用食品、カルシウム・鉄・ビタミン強化食品、低アレルギー食品、濃厚流動食、ミキサー食、及びキザミ食等の特殊食品や治療食及びいわゆるトロミ剤と呼ばれる咀嚼・嚥下補助食品等を挙げることができる。

本明細書中において、消化酵素反応抑制・遅延剤を食品と共に摂取する（または消化酵素基質と共に用いられる）とは、当該反応抑制・遅延剤を食品（または消化酵素基質）と同時に、食前に、または食後に摂取することを示す。ここで、当該反応抑制・遅延剤を食品（または消化酵素基質）と同時に摂取する場合、当該反応抑制・遅延剤は食品（または消化酵素基質）と別々であっても、予め食品中に混合されていてもよい。

これらの場合において、本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤に含まれる多糖類の割合は、消化酵素基質１ｍｏｌ当り、通常０．５〜１００ ｍｍｏｌ、好ましくは１〜１００ ｍｍｏｌ、より好ましくは２〜５０ ｍｍｏｌである。

本発明の消化酵素反応抑制・遅延剤を、当該反応遅延剤中に含まれる多糖類のモル分子数が上記割合となるように用いることによって、所望の消化酵素反応抑制・遅延効果を得ることができる。従って、平均分子量を調整した多糖類を上記の添加量の範囲内で用いることにより、系の物理的性質を大きく変化させることなく、所望の効果を有する消化酵素反応抑制・遅延剤を提供することができる。

実験例１
実験材料および方法
多糖類として、コンニャクグルコマンナン（ＫＧＭ）、ローカストビーンガム(ＬＢＧ)、グァーガム(ＧＧ)、蛋白質として分離大豆蛋白質(ＳＰＩ)（分子量約３５万。実施例２についても同じ）、酵素としてパンクレアチンを用いた。

蛋白質に添加する多糖類の濃度を予め水溶液のゼロずり粘度が１０、２０、及び３０ ｍＰａ・ｓになるように決定し、試料（ＳＰＩ+酵素＋水）に添加した。

表１に各試料のＳＰＩ、多糖類、パンクレアチン濃度を示す。ここでサンプル名は、（多糖類の種類−多糖類水溶液のゼロずり粘度）を示す。例えば、ＧＧ［１］-１０とは、グァーガムＧＧ［１］水溶液のゼロずり粘度が１０ ｍＰａ・ｓとなるように濃度を決定し、それと同じ濃度を試料に添加したものを示す。従って、同一の多糖類試料であれば、ゼロずり粘度が高い方が多糖類の濃度が高く、すなわち系中に存在する多糖類の鎖状分子数が多いことになる。

レオウィン（Ｔｈｅｒｍｏ ＨＡＡＫＥ社製）を用い、多糖類添加蛋白質の消化酵素分解過程を動的粘弾性の時間依存性から検討した。貯蔵弾性率Ｇ’の経時変化を次式（数１）により近似し、最小二乗法を用いて速度定数ｋ₁、ｋ₂、平衡値Ｇ’_３Ｓを求めた。

実験に用いた多糖類試料のうち、ＧＧ［１］水溶液(１ ｗｔ％)の動的粘弾性の周波数依存性を図１に、多糖類添加蛋白質の分解の速度定数（Ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）ｋ₁を図２に示す。

なお、使用した多糖類の重量平均分子量は、ＧＧ［１］: ２．０×１０^６ ｇ／ｍｏｌ、ＬＢＧ: １．０×１０^６ ｇ／ｍｏｌ、ＫＧＭ: １．１×１０^６ ｇ／ｍｏｌであった。

図１から、本実験に使用したグァーガムの１ ｗｔ％水溶液は、周波数０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲において常にＧ’’＞Ｇ’、すなわちｔａｎ δ＞１（ｔａｎ δ＝Ｇ’’／Ｇ’: 損失正接）であった。また、複素粘性率η^＊＝(Ｇ’^２＋Ｇ’’^２)^１／２／ωがニュートニアン平衡を示し、その値が１Ｐａ・s未満であった。

図２に蛋白質分解速度の速度定数を表す。図２から、多糖類無添加の分離大豆蛋白質と比較して、グルコマンナン、ガラクトマンナン（グァーガム、ローカストビーンガム）を添加した蛋白質の速度定数が小さいことが分かる。従って、ゼロずり粘度１０〜３０ｍＰａ・ｓという比較的低粘度領域（分解速度に及ぼす粘度の影響をほぼ無視できる粘度領域）での多糖類の添加によって、蛋白質の分解が遅延していることがわかる。

多糖類別による速度定数の比較では、ガラクトマンナン（グァーガム、ローカストビーンガム）混合系がグルコマンナン混合系より速度定数が小さいことより、蛋白質の分解抑制・遅延効果が高いことがわかる。

さらに、いずれもゼロずり粘度が高い３０ｍＰａ・ｓ（ＧＧ［１］−３０、ＬＢＧ−３０、及びＫＧＭ−３０）の試料の方が１０ｍＰａ・ｓ（ＧＧ［１］−１０、ＬＢＧ−１０、及びＫＧＭ−１０）の試料より分解速度定数が小さくなることから、系中に存在する多糖類のモル分子数が多くなると蛋白質の分解が遅延することが示唆される。

実験例２
実験材料および方法
多糖類として、グァーガム(ＧＧ［１］、ＧＧ［２］、ＧＧ［３］、ＧＧ［４］)、蛋白質として分離大豆蛋白質(ＳＰＩ)、酵素としてパンクレアチンを用いた。

グァーガムは、それぞれ、水溶液のゼロずり粘度が１０、２０、及び３０ｍＰａ・ｓとなるように濃度を決定し、試料に添加した。表２に各試料のＳＰＩ、グァーガム、パンクレアチン濃度を示す。

レオウィン（Ｔｈｅｒｍｏ ＨＡＡＫＥ社製）を用い、グァーガム添加蛋白質の消化酵素分解過程を動的粘弾性の時間依存性から検討した。貯蔵弾性率Ｇ’の経時変化を次式（数２）により近似し、最小二乗法を用いて速度定数ｋ₁、ｋ₂、平衡値Ｇ’_３Ｓを求めた。

用いたグァーガム試料のうち、ＧＧ［３］、ＧＧ［４］水溶液（１ ｗｔ％）の動的粘弾性の周波数依存性を図３及び４に、グァーガム添加蛋白質の分解の速度定数ｋ₁を図５に示す。

なお、使用したグァーガムの平均分子量は、ＧＧ［１］: ２．０×１０^６ ｇ／ｍｏｌ、ＧＧ［２］: １．７×１０^６ ｇ／ｍｏｌ、ＧＧ［３］: １．２×１０^６ ｇ／ｍｏｌ、ＧＧ［４］: １．０×１０^６ ｇ／ｍｏｌであった。

図３及び４より、いずれのグァーガムの１ ｗｔ％水溶液も、周波数０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲において常にＧ’’＞Ｇ’であり、すなわち、ｔａｎ δ＞１（ｔａｎ δ＝Ｇ’’／Ｇ’: 損失正接）であった。また、複素粘性率η^＊＝(Ｇ’^２＋Ｇ’’^２)^1/2／ωがニュートニアン平衡を示し、その値が１Ｐａ・ｓ未満であった。

図５より、いずれのグァーガム混合系もＳＰＩ単独系より速度定数が小さく、約７５％低下した。消化酵素の基質である蛋白質１ ｍｏｌに対し、グァーガムを２〜２０ ｍｍｏｌとなるように添加すると、消化酵素反応を効果的に抑制・遅延できることがわかった。

図１は、実験例１における、グァーガムＧＧ［１］水溶液(１ ｗｔ％)の動的粘弾性の周波数依存性を示す。 図２は、実験例１における多糖類添加蛋白質の消化酵素分解速度の速度定数ｋ_１を示す。 図３は、実験例２における、グァーガムＧＧ［３］水溶液(１ ｗｔ％)の動的粘弾性の周波数依存性を示す。 図４は、実験例２における、グァーガムＧＧ［４］水溶液(１ ｗｔ％)の動的粘弾性の周波数依存性を示す。 図５は、実験例２におけるグァーガム添加蛋白質の消化酵素分解速度の速度定数ｋ_１を示す。

Claims (7)

1. 多糖類を含有する消化酵素反応抑制・遅延剤であって；
   該多糖類１ｗｔ％水溶液の動的粘弾性を、直径５０ｍｍの円錐−平板型治具を備える動的粘弾性測定装置ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック社製）を用いて、２０℃で測定した際、
   (a)周波数０．１〜１００ｒａｄ／ｓの範囲においてＧ’’＞Ｇ’であり、さらに
   (b)複素粘性率η^＊＝(Ｇ’^２ +Ｇ’’^２)^１／２／ωがニュートニアン平衡を示し、η^＊が１Ｐａ・ｓ未満であることを特徴とする消化酵素反応抑制・遅延剤。
   ここで、Ｇ’、Ｇ’’、wはそれぞれ、貯蔵弾性率、損失弾性率、および周波数を示す。
2. 多糖類の平均分子量が、静的光散乱法により測定した際、重量平均分子量として２．０×１０^６ｇ／ｍｏｌ以下である、請求項１に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。
3. 消化酵素基質と共に用いられる消化酵素反応抑制・遅延剤であって、該反応抑制・遅延剤に含まれる多糖類の割合が消化酵素基質１ｍｏｌ当り０．５〜１００ ｍｍｏｌであることを特徴とする、請求項１または２に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。
4. 多糖類が、グルコマンナン、ローカストビーンガム、グァーガムからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。
5. 多糖類が、グァーガムである、請求項４に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。
6. 消化酵素基質が蛋白質である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。
7. 消化酵素が、蛋白質分解酵素である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の消化酵素反応抑制・遅延剤。

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