JP2015117230A - バナナ由来組成物の製造方法、及び、バナナ由来組成物を含有する生理活性物質 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バナナの果肉部を細分化し、果肉細分化物を得る工程(1)と、前記果肉細分化物に、蛋白質分解酵素を添加して酵素反応により前記果肉細分化物中の蛋白質を分解し、酵素反応物を得る工程(2)と、前記酵素反応物中の前記蛋白質分解酵素を炭素数1〜4のアルコールにより失活させ、組成物Aを得る工程(3)と、を備える、バナナ由来組成物の製造方法。
【効果】前記バナナ由来組成物は血糖値上昇抑制作用、コラーゲン産生促進作用及び抗酸化作用等の生理活性作用を奏する。
【選択図】図1
Description
また、本発明は、優れた生理活性を奏する、バナナの果肉部から得られるバナナ由来組成物を含有する生理活性物質を提供することを目的とする。
また、本発明によれは、優れた生理活性を奏する、バナナの果肉部から得られるバナナ由来組成物を含有する生理活性物質を提供することができる。
本発明のバナナ由来組成物の製造方法は、バナナの果肉部を原料として生理活性に優れた組成物を製造する方法である。また、本発明の生理活性物質は、バナナの果肉部から得られるバナナ由来組成物を有効成分として含有する。本発明の生理活性物質中のバナナ由来組成物は、例えば本発明のバナナ由来組成物の製造方法を用いて製造し得る。
本発明のバナナ由来組成物の製造方法は、バナナの果肉部を細分化し、果肉細分化物を得る工程(1)と、前記果肉細分化物に、蛋白質分解酵素を添加して酵素反応により前記果肉細分化物中の蛋白質を分解し、酵素反応物を得る工程(2)と、前記酵素反応物中の前記蛋白質分解酵素を失活させ、組成物Aを得る工程(3)と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のバナナ由来組成物の製造方法は、上記工程(1)〜(3)に加え、更に、組成物Aを脱糖及び脱塩し、組成物Bを得る工程(4)を備えてもよい。
そして、このような製造方法により得られるバナナ由来組成物は、優れた生理活性を奏する。本発明のバナナ由来組成物の製造方法により得られるバナナ由来組成物が、優れた生理活性を有するメカニズムは定かではないが、主として酵素反応により得られるアミノ酸(特にフェニルアラニン及びトリプトファン)そしてトリプトファン誘導体(特にセロトニン)が、生理活性(血糖値上昇抑制作用、コラーゲン産生促進作用、および抗酸化作用)に寄与しているものであると推察される。そして、本発明の製造方法によれば、そのようなアミノ酸、トリプトファン誘導体を効率よく採取でき、それらを高濃度で含有するバナナ由来組成物を製造することができる。
なお、得られるバナナ由来組成物に含まれうるアミノ酸としては、アルギニン、リジン、ヒスチジン、フェニルアラニン、チロシン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、バリン、アラニン、グリシン、プロリン、グルタミン酸、セリン、スレオニン、アスパラギン酸、トリプトファンが挙げられる。
また、トリプトファン誘導体は、トリプトファンから誘導されうるアミノ酸以外の化合物(または物質)、好ましくは人体の生体反応においてトリプトファンから誘導されうるアミノ酸以外の化合物(または物質)をいい、セロトニン、メラトニンが挙げられる。
(細分化)
本発明のバナナ由来組成物の製造方法においては、まず、バナナの果肉部を細分化し、果肉細分化物を得る。このようにバナナの果肉部を細分化し果肉細分化物とすることで、後述する酵素反応工程(2)で、蛋白質分解酵素を効率よく蛋白質に反応させることができる。なお、本発明において「細分化」とは、果皮を取り除いた後、欠けた部位のない状態である果肉部を、粉砕、切断などにより、その状態よりも質量の小さい断片に分断すること、または、粉砕、切断などにより、ペースト状にすることをいう。細分化により得られる果肉細分化物の形状は特に制限はなく、粒状であってもペースト状であってもよいが、酵素反応の効率を十分に確保する観点からは、ペースト状であることが特に好ましい。
なお、得られる果肉細分化物が粒状の断片である場合、断片の平均質量は好ましくは20g以下、より好ましくは15g以下、さらに好ましくは10g以下である。断片の平均質量が20g以下であることで、酵素反応の効率を十分に確保することができる。断片の平均質量は、特に限定されないが、通常0.1g以上である。なお、「断片の平均質量」は、細分化後の断片の個数が10を超える場合、任意に選択した10個の断片の質量の平均値として求めることができ、細分化後の断片の個数が10以下である場合は、全ての断片の質量の平均値として求めることができる。
バナナの果肉部を細分化する方法は特に限定されず、例えば、カッターミル粉砕機、ハンマーミル粉砕機を用いた方法が挙げられる。
本発明において、バナナの果肉部とは、バナナの果実から果皮を取り除いた部位(バナナが食用バナナである場合は、所謂可食部に相当)をいう。用いるバナナの品種は特に限定されず、例えば、ジャイアント・キャベンディッシュ、ラカタンなどの品種が挙げられる。これらは一種単独で使用しても二種以上を併用してもよい。これらの中でも、ジャイアント・キャベンディッシュが好ましい。なおバナナの果肉部は、バナナの果実から、公知の方法を用いて果皮を取り除くことで得ることができる。
そして上述のように生産効率を大幅に向上させ、脱糖を容易とし、加えて生理活性を向上させる観点から、バナナの果肉部のブリックス度は、好ましくは10°Bx以下、より好ましくは8°Bx以下、さらにより好ましくは5°Bx以下、特に好ましくは2°Bx以下である。なお、バナナの果肉部のブリックス度の下限は特に限定されないが、該ブリックス度は通常0.1°Bx以上である。
次に上記得られた果肉細分化物に、蛋白質分解酵素を添加して酵素反応により果肉細分化物中の蛋白質を分解し、酵素反応物を得る。この酵素反応により、得られるバナナ由来組成物中のアミノ酸及びトリプトファン誘導体(特にフェニルアラニン、トリプトファン、セロトニン)の量を大幅に増加させることができ、生理活性を確保することができる。
酵素反応工程(2)に用いる蛋白質分解酵素は、バナナの果肉部中に含まれる蛋白質を分解し得るものであれば特に限定されず、エンド型、エキソ型のいずれを用いてもよい。エンド型蛋白質分解酵素を含む蛋白質分解酵素剤としては、プロチンSD−AY10、プロチンSD−NY10が挙げられる(いずれも天野エンザイム社製)。また、エキソ型蛋白質分解酵素を含む蛋白質分解酵素剤としては、プロテアックス(登録商標)、プロテアーゼM「アマノ」SD、プロテアーゼP「アマノ」SDが挙げられる(いずれも天野エンザイム社製)。
そして用いる蛋白質分解酵素は、果肉細分化物中の蛋白質をより効率よく分解しアミノ酸を生成させることができる観点から、エキソ型蛋白質分解酵素が好ましく、プロテアーゼM「アマノ」SDがより好ましい。
酵素反応工程(2)において、蛋白質分解酵素の添加量は、果肉細分化物100質量部当たり、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、特に好ましくは3質量部以上であり、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、特に10質量部以下である。蛋白質分解酵素の添加量が、果肉細分化物100質量部当たり0.5質量部以上であることで、酵素反応を良好に進行させることができ、20質量部以下であることで、取得できる有効成分量とコストの両面において優位である。
次いで、上記酵素反応後に得られた酵素反応物中の蛋白質分解酵素を失活させる。酵素反応物中の蛋白質分解酵素を失活させる方法は特に限定されないが、例えば加熱により失活させる方法、炭素数が1〜4のアルコールにより失活させる方法を挙げることができる。これらの失活方法は、適宜組み合わせて使用してもよい。
まず、加熱により蛋白質分解酵素を失活させて組成物Aを得る方法について詳述する。加熱による失活は、その操作が容易かつ簡便な設備で可能であり、組成物Aの生産効率に優れる。
具体的には、上記酵素反応後に得られた酵素反応物を、必要に応じてろ過した後、加熱する。加熱の際の温度(酵素反応物の品温)は、蛋白質分解酵素が失活し得る温度であれば特に限定されないが、85℃以上95℃以下が好ましい。加熱の際の温度が85℃以上であることで、失活を十分に進行させることができ、95℃以下であることで、有効成分の熱分解等による悪影響を抑制することができる。
また、加熱時間は特に限定されないが、10分以上60分以下が好ましい。加熱時間が上述の範囲内であることで、失活を十分に完了することができる。
水を除去する方法としては特に限定されず、例えば、濃縮、凍結乾燥、噴霧乾燥が挙げられる。これらの中でも、組成物Aを乾固物とする場合、得られるバナナ由来組成物の熱履歴を低減し、生理活性を優れたものとする観点から、凍結乾燥が好ましい。また、これらの水を除去する方法は、一つの方法のみ使用でもよいが、複数の方法を組み合わせてもよい。例えば、加熱による失活後濃縮した後、凍結乾燥してもよいし、加熱による失活、噴霧乾燥してもよい。これらの乾燥条件は適宜調整することができる。そして、この乾燥に先んじて、賦形剤を添加してもよい。賦形剤の添加量は適宜調整することができる。
次に、炭素数が1〜4のアルコールにより蛋白質分解酵素を失活させて組成物Aを得る方法について詳述する。当該アルコールによる失活は、得られる組成物A中における有効成分の収率に優れている。炭素数が1〜4のアルコールによる失活を行う場合、工程(3)は、上記酵素反応後に得られた酵素反応物に、炭素数が1〜4のアルコールを添加し、次いで得られたアルコール添加物を固液分離し、液相を取り出す工程[I](以下、適宜「固液分離工程[I]」と略記する)と、液相中の炭素数が1〜4のアルコールを除去する工程[II](以下、適宜「溶媒除去工程[II]」と略記する)とを含むことが好ましい。
まず、酵素反応物に炭素数が1〜4のアルコールを添加することで、蛋白質分解酵素を失活させる。さらに当該アルコールを含む液相中に有効成分を抽出することができる。加えて、酵素反応物に炭素数が1〜4のアルコールを添加することで、固液分離、特に後述するろ過を容易に行うことができる。
なお、酵素反応により得られた酵素反応物中の有効成分を十分抽出するため、炭素数が1〜4のアルコールの添加後、温度10〜30℃で2〜20時間放置し、その後、固液分離することが好ましい。
上記固液分離工程[I]により取り出した液相中の、炭素数が1〜4のアルコールを一部又は全部除去し、組成物A(1次精製物)を得る。なお、液相中に水が含まれる場合は、併せて、液相中の水を一部又は全部除去してもよい。ここで組成物Aが乾固物(例えば固形分濃度が90質量%以上)となるまで溶媒(炭素数が1〜4のアルコール及び任意の水)を除去した場合、該組成物Aを、本発明の効果を奏するバナナ由来組成物とすることができる。この組成物Aは、優れた血糖値上昇抑制作用及びコラーゲン産生促進作用を奏する。また組成物Aが濃縮液(例えば、固形分濃度が10質量%以上90質量%未満)の状態となるまで溶媒を除去した場合、該組成物Aは、後述する脱糖脱塩処理工程(4)にそのまま用いることもできる。
液相中の炭素数が1〜4のアルコール(及び任意の水)を除去する方法としては特に限定されず、例えば、濃縮、凍結乾燥、噴霧乾燥が挙げられる。これらの中でも、組成物Aを乾固物とする場合、得られるバナナ由来組成物の熱履歴を低減し、生理活性を優れたものとする観点から、凍結乾燥が好ましい。また、これらの炭素数が1〜4のアルコール(及び任意の水)を除去する方法は、一つの方法のみ使用でもよいが、複数の方法を組み合わせてもよい。例えば、得られた液相を濃縮した後、凍結乾燥してもよいし、得られた液相を濃縮した後、噴霧乾燥してもよい。そして、この乾燥に先んじて、賦形剤を添加してもよい。賦形剤の添加量は適宜調整することができる。
次に、本発明のバナナ由来組成物の製造方法は、上記得られた組成物Aを脱糖及び脱塩し、組成物Bを得る工程を含んでもよい。組成物Aを脱糖及び脱塩することで、組成物A中の糖分、そして塩(無機塩、有機塩)や遊離金属イオンの一部又は全部を取り除くことができ、得られる組成物B(2次精製物)は、優れた血糖値上昇抑制作用及びコラーゲン産生促進作用に加え、優れた抗酸化作用を奏する。
そして、組成物Aを脱糖脱塩する方法(脱糖及び脱塩を一つの操作で同時に行う方法)としては、例えば、組成物Aに含まれる成分をカラムに充填した吸着樹脂に吸着させ、吸着樹脂を水洗し、その後吸着樹脂に吸着した成分を、溶離液により吸着樹脂から溶離させ取り出す方法(以下、適宜「吸着樹脂法」と略記する)等が挙げられる。
工程の簡易化の観点からは、脱糖及び脱塩を一つの操作で同時に行うことが好ましく、上記吸着樹脂法がより好ましい。
以下、脱糖脱塩工程(4)に上記吸着樹脂法を採用した場合を例に挙げ、詳細に説明する。
上記組成物Aに必要に応じて水を添加する。具体的には、組成物Aが乾固物である場合、水を添加して水溶液とする必要があり、また、組成物Aが溶媒を含む濃縮液である場合、濃縮液をそのまま使用してもよいが、固形分濃度調整のため水をさらに添加してもよい。吸着樹脂が充填されたカラムに通過させる前の、組成物A(又はその水添加物)の固形分濃度は特に限定されないが、3〜30質量%であることが好ましい。
組成物A(又はその水添加物)を、吸着樹脂が充填されたカラムを通過させ、組成物A中に含まれる成分(アミノ酸等)を吸着樹脂に吸着させる。
吸着樹脂としては、例えば、樹脂内の細孔表面と非吸着物質間の物理的相互作用により溶液中から有機物を吸着する合成吸着剤や、スルホン酸基などを有する陽イオン交換樹脂が挙げられる。これらの中でも、フェニルアラニン、トリプトファン等のアミノ酸や、セロトニン等のトリプトファン誘導体を効率よく吸着可能である点から、陽イオン交換樹脂が好ましく、強酸性陽イオン交換樹脂がより好ましい。強酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、ダイヤイオン(登録商標)SK1B(三菱化学社製)、アンバーライト(登録商標)IR120B(ダウケミカル社製)等が挙げられる。
また吸着樹脂の充填したカラムを通過させる組成物Aの通液量についても、特に限定されないが、例えば、1〜30RVである。なお、RVとは、カラムに通液した溶液の量の吸着樹脂に対する量(25℃における体積基準)を表し、吸着樹脂と同体積の溶液を通液した場合の通液量を1RVとする。
次に、前記吸着樹脂が充填されたカラムに水を通液させる。上記吸着工程後のカラムに水を通過させることで、非吸着成分及び吸着力の弱い成分(糖類、有機塩、無機塩、遊離金属イオンなど)を取り除く、即ち脱糖及び脱塩をすることが可能となる。
上記吸着工程後のカラムを通過させる水の流速については、使用する吸着樹脂に応じて適宜決定すればよく、特に限定されないが、例えば0.5〜5SVの範囲の流速で通液させる。このような流速で水を通液させることで効果的に脱糖及び脱塩をすることができる。
そして、上記吸着工程後のカラムを通過させる水の通液量については、使用する吸着樹脂に応じて適宜決定すればよく、特に限定されないが、例えば、例えば、5〜15RVである。このような量の水を通液させることで、脱糖及び脱塩を十分とすることができる。
次に、吸着樹脂が充填されたカラムに溶離液を通過させることで、吸着樹脂に吸着した成分を溶離させ、該溶解離液による溶出画分を得る。溶離液(溶出液ともいう)は、吸着樹脂に吸着した成分を、吸着樹脂から溶離させるための液体である。用いる溶離液は、上記機能を有すれば特に限定されない。例えば吸着樹脂としてセパビーズ(登録商標)SP207などの合成吸着剤を用いた場合、溶離液としては、水とアルコール(メタノール及び/又はエタノール)との混合溶媒が挙げられる。該混合溶媒中のメタノール及び/又はエタノールの濃度は特に限定されないが、3〜10質量%が好ましい。該混合溶媒中のメタノール及び/又はエタノールの濃度が上記範囲内であることで、吸着樹脂に吸着した成分を、効率よく溶離することができる。そして、例えば吸着樹脂としてダイヤイオン(登録商標)SK1Bなどの強酸性陽イオン交換樹脂を用いた場合、溶離液としては、アンモニア水が挙げられる。該アンモニ水中のアンモニア濃度は特に限定されないが、0.1〜5mol/Lが好ましい。該アンモニア水中のアンモニア濃度が上記範囲内であることで、吸着樹脂に吸着した成分を、効率よく溶離することができる。
そして、溶離工程においてカラムを通過させる溶離液の通液量については、使用する吸着樹脂に応じて適宜決定すればよく、特に限定されないが、例えば、例えば、5〜60RVである。このような量の溶離液を通液させることで、吸着樹脂に吸着した成分を、より確実に溶離することができる。
溶離工程により得られた溶出画分から溶離液を除去して組成物B(乾固物 2次精製物)を得る。溶離液を除去し、乾固物である組成物Bを得る方法としては特に限定されず、「溶媒除去工程[II]」の項で上述した方法が挙げられる。これらの中でも、得られるバナナ由来組成物の熱履歴を低減し、生理活性を優れたものとする観点から、凍結乾燥が好ましい。また、これらの溶離液を除去する方法は、「溶媒除去工程[II]」同様、一つの方法のみの使用でもよいが、複数の方法を組み合わせてもよい。例えば、得られた溶出画分を濃縮した後、凍結乾燥してもよいし、得られた溶出画分を濃縮した後、噴霧乾燥してもよい。
なお、凍結乾燥の条件は特に限定されず、「溶媒除去工程[II]」の項で上述した条件が好適に挙げられる。
得られる組成物Bは、バナナ由来組成物として用いることができ、この組成物Bは、優れた血糖値上昇抑制作用、コラーゲン産生促進作用、及び抗酸化作用を有する。
本発明の生理活性物質は、バナナの果肉部から得られるバナナ由来組成物を有効成分として含有することを特徴とする。この生理活性物質は、血糖値上昇抑制作用、コラーゲン産生促進作用等の優れた生理活性を奏する。
本発明の生理活性物質が有効成分として含有するバナナ由来組成物は、バナナ果肉部から得られたものであれば特に限定されない。そして、このバナナ由来組成物は、「バナナ由来組成物の製造方法」で上述した理由と同様の理由で、未熟バナナの果肉部から得られた組成物であることが好ましい。
そして、バナナ由来組成物は、バナナの果肉部に蛋白質分解酵素を添加して、酵素反応によりバナナの果肉部中の蛋白質を分解し、次いで蛋白質分解酵素を加熱又はアルコールにより失活させて得られるものであることが好ましい。なお、アルコールとしては炭素数が1〜4のアルコールが好ましく、炭素数が1〜4のアルコールとしては、「バナナ由来組成物の製造方法」で上述したものが用いることができ、好適な炭素数が1〜4のアルコールも「バナナ由来組成物の製造方法」で上述したものと同様である。
そして更に、バナナ由来組成物は、アミノ酸がフェニルアラニン及びトリプトファンを含み、トリプトファン誘導体がセロトニンを含むことが好ましい。バナナ由来組成物がフェニルアラニン、トリプトファン、及びセロトニンを含むことで、本発明の生理活性物質の生理活性を優れたものとすることができる。
なお、本発明において、バナナ由来組成物のアミノ酸、トリプトファン誘導体、そして、フェニルアラニン、トリプトファン、及びセロトニンの含有量は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。
ブリックス度測定、バナナ由来組成物の成分分析は以下の手法を用いた。
<ブリックス度測定>
糖用屈折計(小清水社製、糖度計WZ-113)を用いて、測定温度25℃で測定した。
<バナナ由来組成物の成分分析>
アミノ酸自動分析計(日本電子社製、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いてアミノ酸の含有量と種類を測定した。高速液体クロマトグラフィ(島津製作所製)を用いて、該当する化合物の試薬を用い、絶対検量線法にてトリプトファン誘導体(セロトニン)の含有量と種類を測定した。そして、Shodex RI-71(昭和電工社製)を用いて、推測される糖類の試薬を用い、絶対検量線法にて糖の含有量と種類を測定した。
未熟バナナの果実(品種:ジャイアント・キャベンディッシュ ブリックス度:1.4°Bx)196.5部の果皮を除去し、104.2部の果肉部を得た。得られた果肉部を、カッターミル粉砕機を用いて細分化し、100部のペースト状の果肉細分化物を得た。
得られた果肉細分化物100部にイオン交換水を190部加え攪拌し、さらに蛋白質分解酵素としてプロテアーゼM「アマノ」SDを5部加え混合物を得た。この混合物を50℃まで加熱し該温度を4時間維持し、その後、さらに58〜60℃まで加熱し、該温度を2時間維持し酵素反応を進行させた。得られた酵素反応物(295部)を放置して25〜30℃まで冷却し、これに291.1部のエタノールを添加し、25〜30℃で2時間攪拌し、アルコール(エタノール)添加物を得た。得られたアルコール添加物を室温にて単板ろ過機を用いてろ過した。この際さらにエタノール29.5部を用いて固相に残存する抽出成分を洗浄した。このろ過により、アルコール添加物を固相(42.8部 薄茶色)と液相(572.8部 黄色を呈した透明液体)に分離した。液相を、品温40℃以下を維持しながら真空下で減圧濃縮を行い、50部の濃縮液を得た。この濃縮液を品温が−30℃〜−25℃になるまで約2時間予備凍結した。その後品温−30〜−25℃にて、真空度40kPa以下まで減圧下にコントロールした後、徐々に棚温度を40℃まで加熱し、さらに品温が棚温度と同程度になって3時間以上経過した後、凍結乾燥を終了させ、11部のバナナ由来組成物1を得た(果肉細分化物に対する収率11%)。このバナナ由来組成物1中、フルクトースは5.4%、グルコースは45.4%、スクロースは0%、アミノ酸は11.0%(フェニルアラニン0.89%、トリプトファン0.34%)、セロトニン(トリプトファン誘導体)は0.004%であった。
未熟バナナの果実(品種:ジャイアント・キャベンディッシュ ブリックス度:1.4°Bx)196.5部の果皮を除去し、103.2部の果肉部を得た。得られた果肉部を、カッターミル粉砕機を用いて細分化し、ペースト状の100部の果肉細分化物を得た。
得られた果肉細分化物100部にイオン交換水を200部加え攪拌し、さらに蛋白質分解酵素としてプロテアーゼM「アマノ」SDを5部加え混合物を得た。この混合物を50℃まで加熱し該温度を4時間維持し、その後、さらに60℃まで加熱し該温度で2時間維持し酵素反応を進行させた。得られた酵素反応物(305部)を放置して23℃まで冷却し、1087.7部のメタノールを添加し、13〜23℃で2時間攪拌し、アルコール(メタノール)添加物を得た。得られたアルコール添加物を室温にて単板ろ過機を用いてろ過した。この際さらにメタノール14部を用いて固相を洗浄し、固相に残存する抽出成分を洗浄した。このろ過により、アルコール添加物を固相(42.1部)と液相(ろ過後にさらにメタノールを70.2部加え1434.4部 橙色を呈した透明液体)に分離した。この液相を、品温40℃を維持しながら真空下で11時間減圧濃縮を行い、更に棚段式減圧乾燥機内で、40℃で24時間乾燥し8.2部のバナナ由来組成物2を得た(果肉細分化物に対する収率8.2%)。このバナナ由来組成物2中、フルクトースは4.70%、グルコース43.41%、スクロースは1.34%、アミノ酸は13.64%(フェニルアラニン1.13%、トリプトファン0.42%)、セロトニン(トリプトファン誘導体)は0.0009%であった。
「(実施例1)バナナ由来組成物1の製造」で上述した要領で、未熟バナナの果肉部を細分化し、酵素反応し、ろ過し、そして濃縮することで50kgの濃縮液(固形分11.0kg含有)を得た。この濃縮液に150kgのイオン交換水を加え、200kgの希釈液(固形分濃度5.5%)を得た。
この希釈液200kg(200L、20RV)を、合成吸着剤(三菱化学社製 セパビーズ(登録商標)SP207)10L(1RV)が充填されたカラムに15L/h(1.5SV)の流速で通液させ、次いで80L(8RV)のイオン交換水を同様の流速で通液させ水洗した。イオン交換水全量通液終了直前の、カラム通過後のイオン交換水のブリックス度を測定し、該ブリックス度が0であることを確認した。
そして5質量%エタノール水溶液180L(18RV)を同様の流速で通液させ、さらにその後7質量%エタノール水溶液180L(18RV)を同様の流速で通液させ、通液後の液体(360L)を回収した。7質量%エタノール水溶液全量通液終了直前の、カラム通過後の液体に含まれるトリプトファンの濃度を島津製作所製高速液体クロマトグラフィにより測定し、該濃度が0であることを確認した。
通液後の液体360Lを、品温40℃以下を維持しながら真空下で減圧濃縮を行い、0.83kgの濃縮液を得た。この濃縮液を品温が−30℃〜−25℃になるまで約2時間予備凍結した。その後品温−30〜−25℃にて、真空度40kPa以下まで減圧下にコントロールした後、徐々に棚温度40℃まで加熱し、さらに品温が棚温度と同程度になって3時間以上経過した後、凍結乾燥を終了させ、0.17kgのバナナ由来組成物3を得た(当初濃縮液の固形分11.0kgに対する収率は1.5%)。このバナナ由来組成物3中、フルクトースは0%、グルコースは0%、スクロースは0%、フェニルアラニンは3.7%、トリプトファンは11.8%、セロトニン(トリプトファン誘導体)は0.15%であった。
「(実施例2)バナナ由来組成物の製造」で上述した要領で、未熟バナナの果肉部を細分化し、酵素反応し、ろ過し、そして濃縮することで3.5kgの濃縮液(固形分0.8kg含有 固形分濃度23%)を得た。
この濃縮液3.5kg(3.5L、3.5RV)を、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学社製 ダイヤイオン(登録商標)SK1B)1L(1RV)が充填されたカラムに1.5L/h(1.5SV)の流速で通液させ、次いで15.4L(15.4RV)のイオン交換水を同様の流速で通液させた。イオン交換水全量通液終了直前の、カラム通過後のイオン交換水のブリックス度を測定し、該ブリックス度が0であることを確認した。
そして1mol/Lアンモニア水10L(10RV)を同様の流速で通液させ、通液後の液体(10L)を回収した。1mol/Lアンモニア水全量通液終了直前の、カラム通過後の溶離液に含まれるトリプトファンの濃度を(株)島津製作所製高速液体クロマトグラフィにより測定し、該濃度が0であることを確認した。
通液後の液体15.4Lを、品温40℃以下を維持しながら真空下で減圧濃縮を行い、0.70kgの濃縮液を得た。この濃縮液を品温が−30℃〜−25℃になるまで約2時間予備凍結し、その後品温−30〜−25℃にて、真空度40kPa以下まで減圧下にコントロールした後、徐々に棚温度40℃まで加熱を実施し、その後品温が棚温度と同程度になって3時間以上経過した後、凍結乾燥を終了させ、0.16kgのバナナ由来組成物4を得た(当初濃縮液の固形分0.8kgに対する収率は20%)。このバナナ由来組成物4中、フルクトースは0%、グルコースは0%、スクロースは0%、アミノ酸は55.2%(フェニルアラニン4.47%、トリプトファン1.69%)、セロトニン(トリプトファン誘導体)は0.015%であった。なお、このバナナ由来組成物4中のカリウム含有量を測定したところ、7mg/100gと極めて少なく、脱塩が良好になされたことがわかる。
酵素分解をしない以外は、実施例1と同様の要領で、1.63部のバナナ由来組成物5を得た。この収量は、実施例1のバナナ由来組成物1に比して極めて低く、酵素分解することにより、バナナ由来組成物の収率を飛躍的に向上させることができることがわかる。
なお、このバナナ由来組成物5中、フルクトースは16.3%、グルコースは25.6%、スクロースは0%、アミノ酸は6.6%(フェニルアラニン0.3%、トリプトファン0.102%)、セロトニン(トリプトファン誘導体)は0.009%であった。このように有効成分の含有量が実施例1のバナナ由来組成物1に比して極めて低く、このバナナ由来組成物5を用いても十分な血糖上昇抑制、コラーゲン産生促進作用の生理活性は得られない。
未熟バナナの果実(品種:ジャイアント・キャベンディッシュ ブリックス度:1.4°Bx)196.5部の果皮を除去し、104.2部の果肉部を得た。得られた果肉部を、カッターミル粉砕機を用いて細分化し、100部のペースト状の果肉細分化物を得た。
得られた果肉細分化物100部にイオン交換水を190部加え攪拌し、さらに蛋白質分解酵素としてプロテアーゼM「アマノ」SDを5部加え混合物を得た。この混合物を50℃まで加熱し該温度を4時間維持し、その後、さらに60℃まで加熱し、該温度を15時間維持し酵素反応を進行させた。得られた酵素反応物(295部)をセライトろ過し、さらに孔径0.45μmのフィルターを用いてろ過した。得られたろ液を90℃で30分間加熱することにより蛋白質分解酵素を失活させ、その後放置して25〜30℃まで冷却して酵素反応物を得た。この酵素反応物を、品温40℃以下を維持しながら、真空下で減圧濃縮を行い、固形分濃度を約10質量%とした。減圧濃縮後の酵素反応物に、賦形剤として、当該酵素反応物の固形分質量と同量のパインデックス(登録商標)♯100を添加し、90℃で1時間攪拌殺菌を行った。攪拌殺菌後、放置して25〜30℃まで冷却した後、凍結乾燥して、16.8部のバナナ由来組成物6を得た。
7週齢雄性ウイスターラットを24時間絶食させ、その後該ラット(N=5)の胃に、ラットの体重1gあたり、生理活性物質としてのバナナ由来組成物2(1次精製物)10mgと水2mLの混合物を、胃ゾンデを用いて直接投与した。バナナ由来組成物2の投与前、投与15分後、30分後、45分後、60分後にラットの尾静脈から採血し、テルモ社製メディセーフフィットを用いて血糖値を測定した。全ての操作は麻酔下で行った(なお、血糖値に対する麻酔の影響がないことは別途確認した)。
そして1週間後、使用した同じラット(N=5)に、バナナ由来組成物2に替えて、バナナ由来組成物2に含まれる糖分(フルクトース及びグルコース)と同種同量の糖分を水に溶解させ、偽薬として同様にして投与した。偽薬の投与前、投与15分後、30分後、45分後、60分後にラットの尾静脈から採血し、血糖値を測定した。全ての操作は麻酔下で行った。
また、別の7週齢雄性ウイスターラット(N=5)に、まず、上記と同様の偽薬を用いた試験を行い、上記と同様に血糖値を測定した。そして1週間後、上記と同様にしてバナナ由来組成物2を用いた試験を行い、血糖値を測定した。
バナナ由来組成物2を投与した場合、偽薬を投与した場合、それぞれの時間経過に伴う血糖値の推移を図1に示す(それぞれN=10の平均値)。図1から、生理活性物質としてのバナナ由来組成物2(1次精製物)が優れた血糖値上昇抑制作用を奏することがわかる。
被験者(満20歳以上70歳未満の健康な日本人男性)は、試験前日の夕食を21時までに済ませ、その後は絶食(水のみ摂取可)とし、試験品(偽薬、バナナ由来組成物6)を摂取する時刻(おおよそ午前9時)の1時間前より当日の採血が全て終了するまでは完全絶食とした。
まず、偽薬を用いて試験を行った。被験者は、12.8gの偽薬(15gのバナナ由来組成物6中に含まれる、グルコース、フルクトース、および賦形剤としてのマルチトールの量と同量の、グルコース、フルクトース、およびマルチトールを別途混合して調製した混合物)を、200mLの水ととともに経口摂取した後、負荷食(炊飯米300g、ククレカレー(登録商標)中辛、水180mL)を3分割した上で、それぞれ5分を目安に摂取し、15分かけて全量を摂取した。偽薬摂取後負荷食摂取前、および負荷食摂取終了から30、60、90分後に採血し、血糖値およびインスリンを測定した。
次に、上記偽薬を用いた試験の試験日から4日あけて、バナナ由来組成物6を用いて試験を行った。被験者は、15gのバナナ由来組成物6を、200mLの水ととともに経口摂取した後、上述した負荷食を3分割した上で、それぞれ5分を目安に摂取し、15分かけて全量を摂取した。バナナ由来組成物6摂取後負荷食摂取前、および負荷食摂取終了から30、60、90分後に採血し、血糖値およびインスリンを測定した。その後2日あけて、バナナ由来組成物6の量を7.5gとした以外は上述と同様の操作を行い、さらに2日あけて、バナナ由来組成物6の量を3.75gとした以外は上述と同様の操作を行った。
バナナ由来組成物6を投与した場合、偽薬を投与した場合のそれぞれの時間経過に伴う血糖値およびインスリンの推移を、負荷食摂取前の値を100とした指数値を用いて、それぞれ図2および図3に示す。図2および図3から、生理活性物質としてのバナナ由来組成物6(1次精製物)が優れた血糖値上昇抑制作用を奏することがわかる。
正常ヒト真皮線維芽細胞を2×104cells/mlの濃度で24well培養プレートに播種し、37℃のCO2インキュベータにて72時間培養した。培養培地には、5%ウシ胎児血清(Thermo Trace社製)を含むDMEM培地(SIGMA社製)を使用した。
前培養培地を取り除いた後、24well培養プレートに、1well当たり1mLの本格培養培地を作製した。本培養培地として、0.25%ウシ胎児血清(Thermo Trace社製)を含むDMEM培地(SIGMA社製)を使用した。本培養培地への交換から24時間経過後、再度同様の本培養培地に交換し試料を添加した。試料としては、対照(蒸留水)、バナナ由来組成物2(添加濃度100μg/ml)、バナナ由来組成物2(添加濃度200μg/ml)を用いた(試験試料は蒸留水を用いて調製し、0.22μmのフィルターでろ過滅菌した)。
それぞれの試料を添加後、37℃のCO2インキュベータにて72時間培養し、培養後のプロコラーゲン産出量を測定した。具体的には、Procollagen Type I C-Peptide(PIP)を定量可能な、Procollagen Type I C-Peptide (RIP)EIA Kit(タカラバイオ社製)を用いて、培養上澄みのI型プロコラーゲン産生量を測定した。なお、細胞数の判定はCell counting Kit-8(同仁化学研究所製)を用いて行った。
試料として、対照を添加した場合、バナナ由来組成物2を添加した場合、それぞれのプロコラーゲン(Procollagen)産出量を図4に示す(それぞれN=4の平均値、エラーバーは実際の測定結果の範囲を示している、また対照を100%として表示している)。図4から、生理活性物質としてのバナナ由来組成物2(1次精製物)が優れたコラーゲン産生促進作用を奏することがわかる。
生理活性物質としてのバナナ由来組成物4(2次精製物)、ビタミンCを超純水に溶解させ、濃度10mg/mlの溶液を作製し、これらの溶液の抗酸化能をそれぞれ2回ずつ測定した。具体的には、フリーラジカル解析装置FREE(ウィスマー社製)を用いて、OXY吸着テストにより次亜鉛素酸(HClO)の酸化に対する抗酸化能を測定した。測定結果として、消去されたHClO濃度がμmolHClO/mLの単位で得られる。この数値が高いほど、より多くのHClOを消去したこととなり、即ち高い抗酸化作用を有することを示す。結果を表1に示す。
未熟バナナの果肉部(品種:ジャイアント・キャベンディッシュ ブリックス度:4.5°Bx)、熟したバナナの果肉部(品種:ジャイアント・キャベンディッシュ ブリックス度:24.8°Bx)、それぞれを原料に用いた場合のろ過性を確認すべく、以下の要領で比較試験を行った。
「(実施例1)バナナ由来組成物1の製造」で上述した方法と同じ要領で、上記未熟バナナの果肉部を細分化し、得られた果肉細分化物(150g)を酵素反応し、酵素分解物を得た。
この酵素分解物をろ過試験用サンプル1とし、このろ過試験用サンプル1にエタノール濃度がそれぞれ10%、30%、50%となるようにエタノールを添加したものを、それぞれろ過試験用サンプル2〜4とした。
一方、上記未熟バナナと同じ要領で、上記熟したバナナの果肉部を細分化し、得られた果肉細分化物(150g)を酵素反応し、酵素分解物を得た。
この酵素分解物をろ過試験用サンプル5とし、このろ過試験用サンプル5にエタノール濃度がそれぞれ10%、50%となるようにエタノールを添加したものを、ろ過性試験用サンプル6、7とした。
これらろ過試験用サンプル1〜7を、定性ろ紙No.2(ADVANTEC社製)を用いて吸引ろ過し、全量ろ過が終了するまでの時間を目視で確認し、全量ろ過に要した時間(ろ過時間)を測定した。結果を表2に示す。
蛋白質分解酵素の失活に用いる炭素数が1〜4のアルコールの相違によるアミノ酸、トリプトファン誘導体の抽出効率の優劣を確認すべく、以下の要領で比較試験を行った。
エタノールを用いた実施例1のバナナ由来組成物1と、該実施例1と、エタノールに替えてメタノール、2−プロパノール、1−ブタノールをそれぞれ使用した以外は同様にして得られた3種類のバナナ由来組成物に含まれるフェニルアラニン、トリプトファン、およびセロトニンの量を測定した。結果を表3に示す。
また、本発明によれは、優れた生理活性を奏する、バナナの果肉部由来のバナナ由来組成物を含有する生理活性物質を提供することができる。
Claims (15)
- バナナの果肉部を細分化し、果肉細分化物を得る工程(1)と、
前記果肉細分化物に、蛋白質分解酵素を添加して酵素反応により前記果肉細分化物中の蛋白質を分解し、酵素反応物を得る工程(2)と、
前記酵素反応物中の前記蛋白質分解酵素を失活させ、組成物Aを得る工程(3)と、
を備える、バナナ由来組成物の製造方法。 - 前記バナナの果肉部が未熟バナナの果肉部である、請求項1に記載のバナナ由来組成物の製造方法。
- 前記工程(3)において、前記蛋白質分解酵素の失活を加熱により行う、請求項1又は2に記載のバナナ由来組成物の製造方法。
- 前記工程(3)において、前記蛋白質分解酵素の失活を炭素数が1〜4のアルコールにより行う、請求項1又は2に記載のバナナ由来組成物の製造方法であって、前記工程(3)が、
前記酵素反応物に、前記炭素数が1〜4のアルコールを添加し、次いで得られたアルコール添加物を固液分離し、液相を取り出す工程[I]と、
前記液相中の前記炭素数が1〜4のアルコールを除去する工程[II]と、
を含む、バナナ由来組成物の製造方法。 - 前記炭素数が1〜4のアルコールが、メタノールおよびエタノールの少なくとも一方である、請求項4に記載のバナナ由来組成物の製造方法。
- 前記工程[II]が、凍結乾燥により前記液相中の前記炭素数が1〜4のアルコールを除去する工程である、請求項4又は5に記載のバナナ由来組成物の製造方法。
- 更に、前記組成物Aを脱糖及び脱塩し、組成物Bを得る工程(4)を備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載のバナナ由来組成物の製造方法。
- 前記バナナ由来組成物が、生理活性を奏する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のバナナ由来組成物の製造方法。
- バナナの果肉部から得られるバナナ由来組成物を有効成分として含有する、生理活性物質。
- 前記バナナ由来組成物が、未熟バナナの果肉部から得られたものである、請求項9に記載の生理活性物質。
- 前記バナナ由来組成物が、前記バナナの果肉部に蛋白質分解酵素を添加して、酵素反応により前記バナナの果肉部中の蛋白質を分解し、次いで前記蛋白質分解酵素を加熱又はアルコールにより失活させて得られるものである、請求項9又は10に記載の生理活性物質。
- 前記バナナ由来組成物中のアミノ酸含有量とトリプトファン誘導体含有量との合計が7質量%以上である、請求項9〜11のいずれか1項に記載の生理活性物質。
- 前記アミノ酸がフェニルアラニン及びトリプトファンを含み、前記トリプトファン誘導体がセロトニンを含む、請求項12に記載の生理活性物質。
- 血糖値上昇抑制作用を奏する、請求項9〜13のいずれか1項に記載の生理活性物質。
- コラーゲン産生促進作用を奏する、請求項9〜14のいずれか1項に記載の生理活性物質。
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