JP2013053116A - 還元型ｐｑｑの安定化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】還元型ピロロキノリンキノン類の着色・変色を抑制する組成物及びその方法を提供することによって、健康補助食品、化粧品などに有用な物質として注目を集めている還元型ピロロキノリンキノン類を安定化する組成物及びその方法を提供する。
【解決手段】還元型ピロロキノリンキノン類に、重量平均分子量が６０００〜３００００００であるポリビニルピロリドンなどの水溶性ポリマーを、還元型ピロロキノリンキノン又はその塩に対して０．００１〜１０００重量倍含有させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、式（１）で表される還元型ピロロキノリンキノン構造又は式（２）で表される酸化型ピロロキノリンキノン構造の物質に関する。

酸化型ＰＱＱ(一般的には単にＰＱＱと記されることが多い)は新しいビタミンの可能性があることが提案されて、健康補助食品、化粧品などに有用な物質として注目を集めている。さらには細菌に限らず、真核生物のカビ、酵母に存在し、酸化還元系の補酵素として重要な働きを行っている。また、酸化型ＰＱＱについて近年までに細胞の増殖促進作用、抗白内障作用、肝臓疾患予防治療作用、創傷治癒作用、抗アレルギ−作用、逆転写酵素阻害作用およびグリオキサラーゼＩ阻害作用−制癌作用、カンジダの治療、心臓の治療など多くの生理活性が明らかにされている。さらにキノンを還元した還元型ＰＱＱは高い抗酸化能力があることが報告されている(非特許文献１)。そのため、還元型ＰＱＱを含む食品、医薬品、化粧品もしくは還元型ＰＱＱを発生させる組成物が求められている。

還元型ＰＱＱは純粋である場合、黄色の固体であることが報告されている（非特許文献２）。しかし、実際には還元操作後、未精製では黒く変色物質である。特に、アスコルビン酸を使用して還元する場合、還元すると黒く変色させると同時に沈殿を形成させる。そのため、水溶液として提供は困難である。変色を起こすといった問題から、製剤への使用の自由度が狭められていた。

これまで口腔用組成物として抗菌剤と水溶性ポリマーが組み合わされた例が知られている(特許文献１)が還元型ＰＱＱではない。また、これらの組成物において酸化型ＰＱＱは主成分でなく、安定性や使用量に関する情報もない。このように還元型ＰＱＱ形成に伴う問題を解決できる方法については知られておらず、その問題解決が強く望まれている。

特表２０１０−５０８３４６号公報

K. Mukai, A. Ouchi, M. Nakano, J. Agric. Food Chem. 2011,59,1705. J. A. Duine et Al. Eur.J. Biochem.118, 395-399(1981)

本発明の課題は、ＰＱＱ類を安定化する組成物及びその方法を提供する。特に、還元型ＰＱＱ類の着色・変色を抑制する組成物及びその方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、以下に示す項目によって、解決できることを見出した。
〔１〕水溶性ポリマーと、
式（３）：

（式中Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、同一又は異なって、水素原子、フェニル基、または炭素数１〜６のアルキル基、アラルキル基、アルキルアリール基、アルケニル基若しくはアルキニル基、を表す）
で表される還元型ピロロキノリンキノン又はその塩を含有することを特徴とする組成物。
〔２〕還元型ピロロキノリンキノンの塩がアルカリ金属塩又はアンモニウム塩であることを特徴とする〔１〕記載の組成物。
〔３〕水溶性ポリマーの重量平均分子量が、６０００〜３００００００である〔１〕又は〔２〕いずれか記載の組成物。
〔４〕水溶性ポリマーがポリビニルピロリドンである〔１〕から〔３〕いずれか記載の組成物。
〔５〕水溶性ポリマーを、還元型ピロロキノリンキノン又はその塩に対して０．００１〜１０００重量倍含有する〔１〕〜〔４〕いずれかに記載の組成物。
〔６〕式（４）：

（式中Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、同一又は異なって、水素原子、フェニル基、または炭素数１〜６のアルキル基、アラルキル基、アルキルアリール基、アルケニル基若しくはアルキニル基、を表す）
で表される酸化型ピロロキノリンキノン又はその塩を含むことを特徴とする〔１〕記載の組成物。
〔７〕酸化型ピロロキノリンキノン、還元型ピロロキノリンキノン又はそれらの塩の合計重量に対して、還元剤を０．１から１００重量倍含む〔１〕〜〔６〕いずれかに記載の組成物。
〔８〕形態が粉末又は溶液である〔３〕〜〔７〕のいずれか１に記載の組成物。
〔９〕ピロロキノリンキノン又はその塩に対して水溶性ポリマーを加えることを特徴とするピロロキノリンキノンの安定化方法。

本発明によれば、ＰＱＱ類の安定化、特に還元型ＰＱＱ類の着色・変色を抑制することができる。

本発明の組成物は、還元型ＰＱＱ類と水溶性ポリマーを含むことを特徴とする。
還元型ＰＱＱ類とは、下記の式（３）に記載される還元型ＰＱＱ又はその塩である。

（式３においてＲ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、同一又は異なって、水素原子、フェニル基、または炭素数１〜６のアルキル基、アラルキル基、アルキルアリール基、アルケニル基若しくはアルキニル基を表す）より好ましくはＲが水素である還元型ＰＱＱ、該アルカリ金属塩、アルカリ土類塩、アンモニウム塩である。さらに好ましくは還元型ＰＱＱのアルカリ金属塩、より好ましくはジアルカリ金属塩である。さらに好ましくはナトリウム塩、カリウム塩である。

本発明に用いられる水溶性ポリマーは、還元型ＰＱＱ類の着色を効果的に抑制する観点から、重量平均分子量が、６０００以上が好ましく、６００００以上がより好ましい。また、水不溶性複合体が塊状の凝集物となることを抑制し微細な水不溶性複合体を得る観点から、３００００００以下が好ましく、２００００００以下がより好ましい。重量平均分子量は、一般的な重量平均分子量測定法である粘度法、あるいは、光散乱法等によって測定された値である。尚、ポリマーがポリビニルピロリドン（以下ＰＶＰと略記する場合がある）である場合は、粘度の測定値からFikentscherの公式に基づいて計算されたＫ-値によって重量平均分子量を決定する。

本発明に用いられる水溶性ポリマーの具体的例としては、物質名として、ＰＶＰ、ペクチン、タマリンドガム、カードラン、グアーガム、ポリビニルアルコール、キトサン、デンプン、寒天、カルボキシメチルセルロース等があげられる。好ましくはＰＶＰ、ペクチン、タマリンドガム、カードラン、グアーガム、ポリビニルアルコール、キトサンで、特に好ましくはＰＶＰである。

本発明において、水溶性ポリマーの添加量は、還元型ＰＱＱ類の着色を効果的に抑制する観点から、還元型ＰＱＱ類に対して０．００１〜１０００重量倍が好ましく、０．００５〜１００重量倍がより好ましい。特に好ましくは０．０５から２０重量倍である。水溶性ポリマーの添加量が少ないと還元剤と酸化型ＰＱＱ類により変色が進行し、沈殿が生じる。多すぎると変色は抑えられるが、粘度が上がり取り扱いしにくくなる。また、添加量による効果の上昇も小さく、費用面で意味をなさない。

本発明の組成物は、糖類、多価アルコール等の水溶性有機化合物や、着色剤、防腐剤、水溶性香料等の成分を含有していてもよい。糖類としてはグルコース、ガラクトース、フルクトース、マンノース、マンニトール、サッカロース、マルトース、ラクトース等が挙げられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ソルビトール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、オリゴサッカライド等が挙げられる。

本発明の組成物は式（４）に示す酸化型ＰＱＱ類が含まれていても構わない。還元型ＰＱＱ類と酸化型ＰＱＱ類が混合して存在していて構わない。

（式４おいてＲ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、同一又は異なって、水素原子、フェニル基、または炭素数１〜６のアルキル基、アラルキル基、アルキルアリール基、アルケニル基若しくはアルキニル基を表す）より好ましくはＲが水素である還元型ＰＱＱ、該アルカリ金属塩、アルカリ土類塩、アンモニウム塩である。さらに好ましくは還元型ＰＱＱのアルカリ金属塩、より好ましくはジアルカリ金属塩である。さらに好ましくはナトリウム塩、カリウム塩である。
水溶性ポリマーを加えることで還元型ＰＱＱ類のみならず、酸化型ＰＱＱ類の沈殿生成も抑えることができる効果があり、酸化型ＰＱＱ類の安定化にも非常に有効である。

還元剤を使用して還元型ＰＱＱ類を発生させる場合、酸化型ＰＱＱ類と還元型ＰＱＱ類は多くの場合共存する。より効果的には還元型ＰＱＱ類がより変色、沈降しやすいことから、還元型ＰＱＱ類の割合が１０％から１００％が好ましく、より好ましくは３０から１００％である。

本発明の組成物は、酸化型ＰＱＱ類を還元する還元剤を含んでいても良い。酸化型ＰＱＱ類に対して還元剤は０．００１から１０００倍モルまで存在する環境で有効である。還元剤がこの範囲より少ない場合は、生成される還元型ＰＱＱ類も少ない為、変色の影響が小さく、問題になりにくい。また、この範囲より多い場合は技術的には改善できるが、必要以上の還元剤の存在は経済的でない。

本発明で使用できる還元剤は酸化型ＰＱＱ類を還元できるのであれば特に制限がない。具体的にはボロハイドライト類、ボラン類、ヒドラジン類、チオール化合物、ジ亜硫酸類、生体還元性物質（ＮＡＤＰＨ，ＮＡＤＨ，アスコルビン酸）等が使用できる。より好ましくは毒性の低い還元剤で、経口投与しても問題にならない物質である。具体的にはグルタチオン、アスコルビン酸、ＮＡＤＰＨ，ＮＡＤＨ，システイン等が挙げられる。手に入れやすいアスコルビン酸は使用される頻度が高いため、本発明の適用範囲として有効である。

本発明の水溶性ポリマーが還元型ＰＱＱ類の着色や変色予防に有効である理由は以下のように考えられる。還元型ＰＱＱ類形成時の着色や沈殿形成の原因は、還元型ＰＱＱ類と酸化型ＰＱＱ類が共存するときに電荷移動錯体を形成するためと考えられる。酸化型ＰＱＱ類は原料であり、還元型ＰＱＱ類が空気中で酸化により生成、還元反応が完全でないために存在すると考えている。
ＮＭＲ分析では黒色の物質に不純物が検出されるわけでなく、微量でも着色させてしまうと考えている。水溶性ポリマーは分子間の接近を阻害し、結晶化による析出、着色を抑制していると予想される。

本発明の組成物は粉末、溶液どちらでも良い。本発明の組成物の混合は粉末状態で行ってもよく、溶液状態で混合して溶媒を除去して固体にしてもよい。粉末と溶液とを混合してもどの方法を採用してもよい。

本発明の組成物は飲食品、機能性食品、飼料、医薬、医薬部外品、化粧品等に使用することが出来る。
飲食品、機能性食品、飼料は、任意のＰＱＱ類の生理作用に基づく効果、例えば、細胞増殖促進、肝臓疾患予防治療、メラニン産生抑制、神経成長因子産生促進等の効果を企図して、その旨を表示した健康食品、機能性飲食品、特定保健用飲食品、病者用飲食品、家畜、競走馬、鑑賞動物等のための飼料、ペットフード等であり得る。

機能性食品、飲食品又は飼料には、機能性食品や飲食品や飼料の製造に用いられる他の素材、例えば、各種栄養素、各種ビタミン、ミネラル、アミノ酸、各種油脂、種々の添加剤（例えば、呈味成分、甘味料、有機酸等の酸味料、保存料、増粘安定剤、発色剤、漂白剤、防菌防黴剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤、安定剤、酸化防止剤、色素、フレーバー）等を配合して、常法に従って製造することができる。或いは、通常食されている飲食品又は飼料に本発明の組成物を配合することにより、本発明の飲食品又は飼料を製造することができる。

飲食品、機能性食品、飼料の形態は特に制限されず、例えば、粉末、固形、半固形または液状であり得、あるいは、錠剤、チュアブル錠、粉剤、カプセル、顆粒、ドリンク、ゲル、シロップ、経管経腸栄養用流動食等の各種形態が挙げられる。
具体的な飲食品の形態の例としては、緑茶、ウーロン茶や紅茶等の茶飲料、コーヒー飲料、清涼飲料、ゼリー飲料、スポーツ飲料、乳飲料、炭酸飲料、果汁飲料、乳酸菌飲料、発酵乳飲料、粉末飲料、ココア飲料、アルコール飲料、精製水等の飲料、味噌、醤油、インスタントみそ汁、ラーメン、焼きそば、カレー、コーンスープ、マーボードーフ、マーボーなす、パスタソース、プリン、ケーキ、バター、ジャム、ふりかけ、マーガリン等のスプレッド類、マヨネーズ、ショートニング、カスタードクリーム、ドレッシング類、パン類、米飯類、麺類、パスタ、味噌汁、豆腐、牛乳、ヨーグルト、スープ又はソース類、菓子（例えばビスケットやクッキー類、チョコレート、キャンディ、ケーキ、アイスクリーム、チューインガム、タブレット）等が挙げられる。本発明の飼料は飲食品や機能性食品と同様の組成や形態で利用できる。

医薬又は医薬部外品には、医薬として許容される担体を含有していても良い。当該担体としては、例えば、賦形剤、被膜剤、結合剤、増量剤、崩壊剤、滑沢剤、希釈剤、界面活性剤、浸透圧調整剤、ｐＨ調整剤、分散剤、乳化剤、防腐剤、安定剤、酸化防止剤、湿潤剤、増粘剤、アルコール、水、水溶性高分子、又は製剤に色や香り、風味を付けるための着色剤、香料、矯味剤、矯臭剤等、が挙げられる。これらの担体は、医薬又は医薬部外品の剤型に応じて、単独又は任意の組み合わせで適宜使用され得る。

医薬又は医薬部外品に用いる場合の剤型としては、経口又は経皮投与のための剤型が好ましい。経口製剤の剤型の例としては、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、シロップ剤、ドライシロップ剤、液剤、懸濁剤等が挙げられ、経皮製剤の剤型の例としては、ローション、ゲル、クリーム、スプレー、軟膏、パッチ、貼布剤等が挙げられる。
経口薬として製剤化する場合には、例えば、賦形剤、結合剤、崩壊剤、潤沢剤、分散剤、懸濁剤、乳化剤、希釈剤、緩衝剤、抗酸化剤、抗菌剤等の添加剤を用いることができる。

原料の酸化型ＰＱＱジナトリウムは三菱ガス化学社製の試薬を使用した。そのほかの試薬は和光純薬製を使用した。紫外可視吸収の分析はＨＩＴＡＣＨＩ製Ｕー２０００spectrometerを使用した。

参考例１ 還元型ＰＱＱの生成確認
酸化型ＰＱＱジナトリウム１．５３gを水５００gに溶かし０．０１ｍｏｌ／Ｌ濃度にした。また、L-アスコルビン酸 ３．５１ｇを水１００ｇに溶かし０．２ｍｏｌ／Ｌ濃度にした。上記の各液について酸化型ＰＱＱジナトリウム溶液０．０１ｍｏｌ／Ｌ濃度２０ｇとL-アスコルビン酸溶液０．２ｍｏｌ／Ｌ濃度２０gを混合した。
酸化型ＰＱＱ1に対してL-アスコルビン酸は２０倍のモル量である。この２つの溶液を室温で混合し、７０℃２時間反応した。固体が析出し、塩酸を加えてｐＨを１以下にした。これを遠心分離し、上澄みを捨てた。脱気した塩酸水溶液で洗い、窒素気流によって乾燥した。ここに重ジメチルスルホキシドを加え、窒素気流下でＮＭＲ管につめた。

ＮＭＲ測定
ＪＥＯＬ製５００ＭＨｚ ＮＭＲ, ＪＮＭ−ＥＣＡ５００ スペクトルメーターを使用し、１３Ｃ−ＮＭＲを室温測定した。その結果、105.7, 111.0, 119.4, 122.9, 123.6, 128.1, 131.3, 134.2, 137.8, 140.9, 142.6, 162.2, 165.5, 170.1 ppm （ＤＭＳＯ−ｄ６: 39.5 ppm基準)
この値は非特許文献２ Eur.J. Biochem.118, 395-399(1981)に記載の還元型ＰＱＱと一致しており、還元型ＰＱＱの生成が確認できた。この測定データにはキノン構造に由来する１７３．３、１７８．０ppmのピークは存在しなかった。

ＰＶＰ存在下での還元反応
ＰＶＰ存在下で還元反応を行った。表１に示す様に試料を調製した。水溶液５０ｍｌを７５℃で１日反応させ、２Ｎ塩酸を２ｍｌ加え、エバポレーターで水を除去した。得られた固体に重ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ−ｄ６)を加え、１Ｈ−ＮＭＲ測定を行った。表1に結果を示す。

表１中、ｂｒはブロード、ｍはマルチプレット、ｄはダブレットを示す。ブロードなシグナルはＰＶＰ,マルチプレットなシグナルはアスコルビン酸に由来する。
参考例１では、反応後、還元型ＰＱＱが黒色の固体として析出していたのに対し、実施例１では析出物がなく、均一な赤色溶液の還元型ＰＱＱが生成していた。
これよりＰＶＰ存在下でも還元反応は進行しており、生成した還元型ＰＱＱが安定していることが分かった。比較例１，２では還元型ＰＱＱは出来ていなかった。還元型ＰＱＱ、酸化型ＰＱＱともにＰＶＰが存在すると、弱い相互作用の為ややケミカルシフトが動いていた。

添加物の効果
表２に示す各添加物に２ｇ／Ｌ ＰＱＱジナトリウム水溶液 １ｍｌと１０％アスコルビン酸０．２ｍｌを加え、変化を観察した。使用した試薬はすべて和光純薬製である。結果を表２に示す。

比較例４は無添加で混合した状態で室温２時間で黒色の固体を析出した。また、有機溶媒であるピロリドンでは室温２時間では赤色を維持しているが７０℃に加温すると黒い固体を析出した。これに対し、実施例２，３，５，６，７の水溶性ポリマーではゲル化するが７０℃でも赤色系統の色を維持していた。しかし、塩酸を加えさらに加熱すると黒く変色した。ＰＶＰはゲル化もせず、赤色溶液で黒い析出物も生じない。さらに塩酸を加えても変色せず、高い安定性を維持していた。

ＰＶＰの添加量
１０ｍｌの３ｇ／Ｌ 酸化型ＰＱＱジナトリウム溶液と１ｍｌの１０％アスコルビン酸水溶液を混合し、添加量を変えた１０％ＰＶＰ Ｋ９０を混合した。このときのアスコルビン酸は酸化型ＰＱＱジナトリウムの３．３重量倍であった。1日以上室温で反応させ、遠心分離を行い、上澄みを１／２０にしてＵＶ測定を行い、４００ｎｍでの吸光度を測定した。結果を表３に示す。

比較例５でＰＶＰを添加しない場合は黒色固体が析出して吸光度が減少していた。ＰＶＰの添加量がより多い方が効果的で、酸化型ＰＱＱジナトリウムに対して０．５倍以上、さらには１．５倍以上で析出をおさえ、変性を抑制していた。ＰＶＰを添加すると均一な赤色溶液を維持できた。なお、この波長ではＰＶＰの吸収はない。

ＰＶＰ添加時期
アスコルビン酸と反応後に添加
１ｍｌの３g／L 酸化型ＰＱＱジナトリウムと０．１ｍｌの１０％アスコルビン酸水溶液を混合後、表４に示す様に、ＰＶＰを添加する際の温度、時間を変え、反応させた。０．１ｍｌの１０％ＰＶＰを添加し、さらに７５℃１時間反応後、遠心して上澄みと固体に分ける。上澄みを１／２０にしてＵＶ測定を行い、吸光度４００ｎｍでの結果を表４に示す。

表４中、ＲＴは室温を示す。ＰＶＰはアスコルビン酸と酸化型ＰＱＱジナトリウムが反応した後に添加しても効果があるが、反応が進んでいない状態で加えることが好ましいことが分かる。この結果より水溶性ポリマーと酸化型ＰＱＱが均一に溶ける可能性は低く、錠剤にしたときには同一の錠剤内にあればよく、予め混合しておく必要性は低いことが分かる。

実施例 ＰＱＱの溶解促進効果
酸化型ＰＱＱジナトリウムを１５ｇ／Lになるように水に加え、遠心分離した。上澄みを４８０ｎｍの吸収より、溶解量を測定した。このときの溶解度は２．９ｇ／Lであった。５％ＰＶＰ水溶液に溶解すると５．７ｇ／Lであり、溶解を促進する効果があった。これは溶液の安定化に有効である。

本発明の組成物は、飲食品、機能性食品、飼料、医薬品、医薬部外品、化粧品として使用することができる。

Claims (9)

1. 水溶性ポリマーと、
   式（３）：
   

   

   
   （式中Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、同一又は異なって、水素原子、フェニル基、または炭素数１〜６のアルキル基、アラルキル基、アルキルアリール基、アルケニル基若しくはアルキニル基、を表す）
   で表される還元型ピロロキノリンキノン又はその塩を含有することを特徴とする組成物。
2. 還元型ピロロキノリンキノンの塩がアルカリ金属塩又はアンモニウム塩であることを特徴とする請求項１記載の組成物。
3. 水溶性ポリマーの重量平均分子量が、６０００〜３００００００である請求項１又は２いずれか記載の組成物。
4. 水溶性ポリマーがポリビニルピロリドンである請求項１から３いずれか記載の組成物。
5. 水溶性ポリマーを、還元型ピロロキノリンキノン又はその塩に対して０．００１〜１０００重量倍含有する請求項１〜４いずれかに記載の組成物。
6. 式（４）：
   

   

   
   （式中Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、同一又は異なって、水素原子、フェニル基、または炭素数１〜６のアルキル基、アラルキル基、アルキルアリール基、アルケニル基若しくはアルキニル基、を表す）
   で表される酸化型ピロロキノリンキノン又はその塩を含むことを特徴とする請求項１記載の組成物。
7. 酸化型ピロロキノリンキノン、還元型ピロロキノリンキノン又はそれらの塩の合計重量に対して、還元剤を０．１から１００重量倍含む請求項１〜６いずれかに記載の組成物。
8. 形態が粉末又は溶液である請求項３〜７のいずれか１項に記載の組成物。
9. ピロロキノリンキノン又はその塩に対して水溶性ポリマーを加えることを特徴とするピロロキノリンキノンの安定化方法。