JP2524538B2 - ヘム鉄複合物の製造方法 - Google Patents

ヘム鉄複合物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、動物血液を原料とするヘム鉄複合物の製造
方法に関する。ヘム鉄は、無機の鉄にくらべて体内への
吸収性が良く、かつ、副作用も少ないことから、鉄の有
効な補給源として、食品、医薬品の分野での利用価値が
高い。
(従来の技術) 赤血球(血液を遠心分離して得られる血球部分、以
下、原料RBCと呼ぶ)由来のヘモグロビンをタンパグ分
解酵素処理し、該処理液からヘム含有量の高い画分を分
離することにより、鉄含有量の高いヘム鉄複合物が得ら
れることが知られている(特公平1−24137号公報)。
ヘモグロビンをタンパク分解酵素処理することにより、
ヘムを含まないペプチドと、ヘム含有量の高いヘム鉄複
合物が得られ、後者を等電点沈澱法または限外濾過法に
より分離・濃縮し、この液を乾燥(たとえばスプレード
ライ法)することにより、ヘム鉄複合物の粉末が得られ
る。ヘム鉄複合物は、鉄補給を目的とした食品や製剤の
原料として優れた機能を有しているが、原料血液由来の
生臭さが残存すること、ヘム鉄特有の暗褐色の色を呈し
ていることから、その用途が限定されていた。さらに、
従来のヘム鉄複合物を飲料素材として用いる場合でも、
通常の清涼飲料水のpH(pH3付近)ではほとんど溶解し
ないことから、ヘム鉄を含む飲料はほとんど市場に出回
っていない。
(発明が解決しようとする課題) ヘモグロビンは原料RBCの90%以上を占める主要成分
であるが、純化したヘモグロビンそのものには血液由来
の生臭さが存在しないことから、生臭さの原因物質が原
料RBC由来の不純物であることは明らかである。従来、
原料RBCからヘモグロビンを精製する方法としては、ト
ルエン等の有機溶媒で抽出する方法や、再結晶を繰り返
す方法が知られているが、大量に処理することは困難で
あり、食品素材を製造するための方法としては不適であ
る。
DeLoachらは、原料RBCをあらかじめ一定の浸透圧にな
るまで透析した後、精密濾過を行うことにより、脂質を
含まないヘモグロビンが得られると報告しているが[Jo
hn R.Deloach,Cynthia L.Sheffield,and George E.Spat
es,A continuous−flow high−yield process for prep
aration of lipid−free hemoglobin,Anal.Biochem.,15
7,191−198(1986)]、生臭さの除去については全く言
及していない。さらに、透析膜の再使用ができないこ
と、原料RBCの18倍もの緩衝液が透析に必要であり、こ
の液がそのまま要処理排水となり、廃液処理に多大の設
備が必要となること等の問題点を含んでいる。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、生臭さの無いヘム鉄複合物を製造する
ため鋭意検討を行った結果、原料RBCをそのまま精密濾
過することにより、生臭さの原因物質を大幅に除去する
ことができることを発見し、精密濾過した原料RBC溶血
物を原料として高品質のヘム鉄複合物を製造することが
できることを確認し、本発明を完成するに至った。具体
的には、原料RBCに1〜3倍量の水を加え、これをその
まま精密濾過すればよいが、クエン酸等を添加して原料
RBCのpHを4.5〜7.0、好ましくは5.0〜5.5に調整するこ
とにより、濾過膜をヘモグロビンが透過する速度が向上
し、効率よく処理することが可能である。pHの調整に
は、クエン酸以外に乳酸、酢酸、リング酸等の有機酸を
用いても同様の効果があるが、塩酸等の強酸を用いた場
合には、ヘモグロビンの一部が凝集沈澱し、その結果、
濾過の効率が低下しやすい。精密濾過処理により、水に
不溶性の物質、たとえば、脂肪のエマルジョンや赤血球
膜の断片などが残渣側に残り、この画分に大部分の臭い
物質が存在している。
精密濾過の濾過材としては、ヘモグロビンが通過し、
水不溶性物質が通過しない濾過材を用いればよい。ヘモ
グロビンの分子量は約65,000であり、分画分子量がそれ
以上の限外濾過膜でも利用可能であり、さらに、アルカ
リや尿素等でヘモグロビンをサブユニットに分離させる
ことにより、それより分画分子量の小さい限外濾過膜で
も、ヘモグロビンが通過できるものであれば利用可能で
ある。不溶性物質を除去する目的においては、濾過膜の
孔径が小さければ小さいほど不純物の除去効率が良いわ
けであるが、逆に濾過速度の面からみると、孔径が大き
いほど濾過速度が高く、実際には除去したい物質の性質
に応じて孔径を選択する必要がある。生臭さの原因物質
を除去する場合には、孔径を極端に小さくする必要はな
く、孔径が0.1〜0.25μmの精密濾過で充分である。濾
過の方法は、原液を加圧して濾過を行う加圧濾過法や、
濾液側を減圧下に濾過を行う減圧法も利用可能である
が、原料RBCに含まれる不純物が目詰まりを起こしやす
く、大きな濾過面積を有する大がかりの設備が必要とな
るため、好ましくは、中空糸膜やセラミック膜フィルタ
ー等を用いたクロスフロー方式による濾過を行うことが
望ましい。
精密濾過(または限外濾過)処理を行った原料ヘモグ
ロビンよりヘム鉄複合物を得る方法は、公知の方法をそ
のまま利用することが可能である。すなわち、酵素の作
用を受けやすくするために、濾液にアルカリを添加し、
pHを10に調整する。その後、蛋白分解酵素、たとえば、
ノボ社製アルカラーゼ0.6Lを加えて55℃で反応を行う。
反応が進行するにしたがいpHが低下してくるが、NaOH等
のアルカリを逐次添加することにより、pHを10に調整す
る。アルカリの添加量で酵素反応の進行状況を追跡し、
蛋白の分解率が15〜25%になった時点で冷却することに
より、酵素反応を停止させる。反応液からヘム鉄複合物
を分離する方法には、限外濾過法と等電点沈澱法がある
が、限外濾過法の場合には、分画分子量が5,000〜10,00
0の限外濾過膜を用いて低分子のペプチドを除去するこ
とにより、ヘム鉄複合物の濃縮液が得られる。また、等
電点沈澱法の場合には、反応液のpHを4.5付近に調整す
ることにより、ヘム鉄複合物を沈澱として分離すること
ができる。分離したヘム鉄複合物は、スプレードライ等
で乾燥することにより、粉末の製品が得られる。
上述の精密濾過処理は、蛋白分解酵素処理を行う以前
に実施することが大切である。蛋白分解酵素処理を行っ
た後では、精密濾過を行う際のヘム鉄複合物の透過率が
低いことから、高収率でヘム鉄複合物を得ることは困難
であり、さらに、生臭さの原因物質の除去も、酵素処理
前に精密濾過を行う場合と比べて不完全である。
(作 用) 精密濾過処理を施したヘモグロビンは、原料血液由来
の生臭さの原因物質(たとえばリン脂質)が大幅に除去
されており、これを原料としたときには、血液特有の生
臭さが少ない高品質のヘム鉄複合物が製造できる。
本発明によるヘム鉄複合物は、従来の製品に比べてpH
3付近の水溶液に対する溶解度が改善されており、さら
に、この状態で保存した場合や加熱殺菌を行った後で
も、透明感の低下や沈澱の析出なども少なく、条件によ
っては全く認められなくなっている。このことは、本発
明によるヘム鉄複合物を用いることにより始めてヘム鉄
を含有する清涼飲料の開発が可能になったことを意味す
る。
(実施例) 実施例1 凍結原料RBC40kg(ブタ血液由来、鉄濃度1200ppm)を
解凍し、80kgの水を加えた。この液を10kgずつに分注
し、40%クエン酸溶液または21%NaOHを添加して、第1
表に示すとおりpHを4.0〜10.0にそれぞれ調整した。こ
の液を旭化成社製精密濾過膜PMP−103(孔径0.25μm、
膜面積0.2m2)またはPSP−103(孔径0.10μm、膜面積
0.2m2)を用い、入口圧力1.5kg/cm2G、出口圧力0.9kg/c
m2Gにてクロスフロー方式により濾過し、それぞれ8
の濾液を得た。濾過速度と濾液の鉄濃度を測定すること
により、濾過の効率を調べたところ、第1表のような結
果が得られた。
濾液は全て、原料RBC特有の生臭さが除去されてい
た。
実施例2 原料RBC7kgを水で3倍に希釈し、実施例1の実験8
(第1表参照)と同じ条件で15.6kgの濾液を得た。これ
に21重量%のNaOH溶液を添加してpHを10に調整した後、
55℃に加温してノボ社製アルカラーゼ0.6Lを48g添加
し、55℃で反応させた。反応液のpHは、21重量%NaOHを
添加することにより10に調整し、NaOHの添加量で酵素反
応の進み具合を追跡した。
NaOHの添加量が420mlになった時点で反応液を冷却
し、旭化成社製限外濾過膜SIP−1013(分画分子量600
0)で入口圧力1.5kg/cm2G、出口圧力0.9kg/cm2Gにてク
ロスフロー方式により限外濾過を行った。濃縮液の液量
が6になった時点で水8を加え、さらに限外濾過を
続行した。同じ操作を再度繰り返した後、濃縮液の液量
が4になるまで濃縮を続け、本濃縮液をスプレードラ
イすることにより、ヘム鉄複合物400gを得た(標品
A)。
このヘム鉄複合物(標品A)には、原料血液由来の生
臭さは全く認められず、37℃で1ケ月の加速試験を行っ
た後も、生臭さの増加は僅かであった(第2表)。
実施例3 原料RBC7kgを用い、実施例2と同様の条件で精密濾過
と酵素反応処理を施した。所定量のNaOHの添加(420m
l)が完了した時点で冷却し、反応液のpHを2NのHClを添
加することにより4.5に調整して、4℃で1時間放置し
た。生じた沈澱を遠心分離(5,000×gで20分間)で分
離した後、水洗し、真空乾燥によりヘム鉄複合物の粉末
390gを得た。本製品からも、血液由来の生臭さは全く認
められなかった。
比較例1 原料RBC15kgを水で3倍に希釈後、21%NaOHを添加し
てpHを10に調整した。これを55℃で加温し、ノボ社製ア
ルカラーゼ0.6Lを48g添加し、55℃で反応させた。反応
液のpHを、21重量%NaOHを添加することにより10に調整
し、NaOHの添加量で酵素反応の進み具合を追跡した。Na
OHの添加量が420mlになった時点で反応液を冷却し、旭
化成社製限外濾過膜SIP−1013(分画分子量6000)で入
口圧力1.5kg/cm2G、出口圧力0.9kg/cm2Gにてクロスフロ
ー方式により限外濾過を行った。濃縮液の液量が6に
なった時点で水を8加え、さらに限外濾過を続行し
た。同じ操作を再度繰り返した後、濃縮液の液量が4
になるまで濃縮を続けた。本濃縮液をスプレードライす
ることにより、ヘム鉄複合物400gを得た(標品B)。
実施例4 前述の標品Aと標品Bにつき、各種pHにおける溶解度
を比較した。この溶解度の測定は、標品Aおよび標品B
を水に溶解した後(150ppm)、2Mのクエン酸を添加して
pHを調整し、遠心分離により沈澱を除去した後、上清の
鉄濃度を原子吸光法にて測定した。その結果は、第1図
に示すとおり、弱酸性のpH領域(pH3.5〜6.0)ではどち
らもほとんど溶解しないが、pH3付近での溶解度に大き
な差が認められた。図中、○印は標品A(改良品)、●
印は標品B(従来品)の溶解度を示す。
標品AおよびBを鉄濃度として約10ppmとなるよう
に、それぞれ蒸留水に溶解し、pHを2.8に調整後、80℃
で30分間加熱殺菌を行ったが、標品Aの溶液では、液の
状態にはほとんど変化がなかった。さらに、この溶液を
4℃で2週間保存した後でも、沈澱の析出は認められな
かった(第2表)。
比較例2 原料RBC5kgを用いて、比較例1と全く同様に、酵素反
応と限外濾過によるヘム鉄画分の濃縮を行い、4の濃
縮液を得た。この液(鉄濃度約1,300ppm)を用いて旭化
成社製精密濾過膜PSP−103(孔径0.10μm、膜表面0.2m
2)により、入口圧力1.5kg/cm2G、出口圧力0.9kg/cm2G
にてクロスフロー方式により濾過テストを行った。3
の濾液を得るのに必要な時間から求めた平均濾過速度は
150ml/minとまずまずであったが、濾液の鉄濃度が390pp
mと原液の3分の1以下であり、生臭さも完全には除去
されていなかった。
(発明の効果) 本発明により得られたヘム鉄製品は、従来と同様1.0
〜1.5%の鉄を含み、このほとんどが吸収性の良いヘム
鉄として存在していることから、鉄補給のための食品や
医薬品素材として優れた特徴を持っていることはいうま
でもないが、従来のヘム鉄複合物と比べて原料由来の生
臭さが除去されており、違和感なく口にすることができ
ること、保存性が良いこと、水に溶解した際の透明度が
改善されていること等大きな特徴を有しており、より広
い範囲での用途開発が可能となった。さらにまた、従来
の製品は、酸性の水溶液にはほとんど溶解しなかった
(pH3で鉄濃度として5ppm以下)のに対し、同じpHで鉄
として100ppm以上溶解すること、加熱殺菌後の沈澱の析
出も認められないことから、今後、清涼飲料素材として
の商品開発も可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるヘム鉄複合物の各種pHにおける溶
解度を従来の製品と比較して示したグラフである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】赤血球中のヘモグロビンをタンパク分解酵
    素で処理し、次いでグロビンペプチドを除去することに
    よりヘム鉄複合物を製造する際に、原料赤血球を精密濾
    過することを特徴とするヘム鉄複合物の製造方法。
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