JP2835902B2 - 耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体及びその製造法 - Google Patents

耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体及びその製造法

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JP2835902B2 JP5050061A JP5006193A JP2835902B2 JP 2835902 B2 JP2835902 B2 JP 2835902B2 JP 5050061 A JP5050061 A JP 5050061A JP 5006193 A JP5006193 A JP 5006193A JP 2835902 B2 JP2835902 B2 JP 2835902B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱に不安定なラクトフ
ェリンに耐熱性を賦与した耐熱性ラクトフェリン−鉄結
合体に関する。また、本発明は、ラクトフェリン溶液に
鉄塩と重炭酸イオンを含むアルカリ塩とを添加すること
による耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体の製造法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ラクトフェリン(以下、Lfと略
記する)には、鉄吸収促進、過酸化脂質生成抑制、抗
菌、抗ウィルス、細胞増殖、免疫系の制御など様々な生
理活性を有することが知られており、これらの生理活性
を付加したLf含有食品、医薬品、飼料、化粧品などを
製造する試みがなされている。そして、このような製品
は、製造中に加熱殺菌されたり、使用時に熱湯と接触す
る機会が多い。しかしながら、Lfは熱に不安定な物質
であり、熱変性すると沈澱したり鉄結合能を失い、その
生理活性も失われてしまうという致命的な欠点があっ
た。
【0003】そこで、Lfの熱安定化についての検討が
行われ、pH4にして加熱したLfは生のLfと同等の
鉄結合能を有することが報告されている〔Davids
onand Lonnerdal、Am.J.Phys
iol.、第257巻、G930〜G934、1989
年〕。しかし、このようにして調製されたLfは保存中
に次第に変性し、その生理活性が失われてしまうことも
判明している。また、イオン強度の低い条件でLfを加
熱すると生理活性を維持し得ることが開示されている
〔特開平4−108629号公報〕。しかし、実際の製
品を製造する系では、必ずしもイオン強度が低くないの
で実用的ではない。そこで、本発明者らは、pHと電気
伝導度Ωの関係が、Lfの熱安定化に及ぼす影響につい
て検討し、 logΩ ≦(2.96/pH)+0.64 (pH<5) logΩ ≦(29.37/pH)−4.62 (5≦pH≦7.9) logΩ ≦−0.917 (pH>7.9) となるようにLf含有溶液を調整するとLfの熱安定化
を図ることができることを見出した〔特開平4−826
9号公報〕。しかし、この条件を満たさない製品の場
合、この条件を満たすように調整したLf溶液と他の原
料溶液を別々に殺菌し、無菌的に両者を混合するという
手段を取らざるを得ない。ところが、乳等省令では、全
ての原料を混合した後に加熱殺菌を行うことが定められ
ており、Lf溶液と他の原料溶液を別々に殺菌して混合
する方法は、実際的ではないという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述の
問題を解決するべく、さらにLfの熱安定化について検
討を重ねた結果、Lfの鉄結合能を維持した状態で耐熱
性を賦与するためには基本的にLfそのものを改質する
ことが必要だという結論に達した。そして、水に溶解し
た時のpHが4以下である鉄塩と重炭酸イオンを含むア
ルカリ塩とをLf溶液に、それぞれ特定量の範囲で添加
することにより、Lfに特定量の範囲の鉄及び重炭酸イ
オンが結合し、かつLfのアミノ基に重炭酸イオンを介
して鉄が結合したLf−鉄結合体が生成され、このLf
−鉄結合体が耐熱性を有することを見出し、本発明をな
すに至った。したがって、本発明は、耐熱性Lf−鉄結
合体を提供することを課題とする。また、本発明は、こ
のような耐熱性Lf−鉄結合体を製造する方法を提供す
ることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ラ
クトフェリンのアミノ基に重炭酸イオンを介して鉄が結
合した耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体に関する。本発
明におけるラクトフェリンに対する重炭酸イオン及び鉄
の結合範囲は、ラクトフェリン1g当り重炭酸イオン3
5〜400mg及び鉄40〜500mgである。また、
本発明は、水に溶解した時のpHが4以下である鉄塩を
Lf溶液に添加して溶解するか、あるいは、水に溶解し
た時のpHが4以下である鉄塩とLfとを一緒に溶解す
るかして得られる溶液に、重炭酸イオンを含むアルカリ
塩を添加し、溶液のpHを7以下に調整することによっ
て、ラクトフェリンのアミノ基に重炭酸イオンを介して
鉄を結合させる耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体の製造
法に関する。そして、この場合、鉄塩の添加量はラクト
フェリン1g当り40〜500mg、重炭酸イオンを含
むアルカリ塩の添加量を0.35〜5gとすると前記ラ
クトフェリンに対する鉄及び重炭酸イオンが特定の比率
で結合した耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体を得ること
ができる
【0006】本発明で用いるLfは、哺乳類の乳などの
ような分泌液から分離して得ることができる。この分離
方法は、どのような方法であっても構わない。このよう
なLfを大量に分離、精製する方法は、既に種々の提案
がなされている。また、本発明で用いるLfは、遺伝子
操作によって微生物、動物細胞、あるいはトランスジェ
ニック動物などに生産させたものであっても構わない。
【0007】本発明で用いる鉄塩は、水に溶解した時の
pHが4以下を示すものであって、例えば、塩化第2
鉄、硝酸第2鉄、硫酸第2鉄などがある。なお、水に溶
解したときのpHが4以下を示すこれらの鉄塩以外の鉄
塩を用いても、Lfに耐熱性を付与することはできな
い。また、水に溶解したときのpHが4を越える鉄塩の
pHを酸で4以下として用いても、本発明の目的を達成
することはできない。本発明で用いる鉄塩の量は、Lf
1gに対し、鉄イオンとして40〜500mg、好まし
くは50〜200mgである。鉄塩の量が、40mgよ
り少ないと加熱時にLfの一部が沈澱するし、500m
gを超えると鉄の一部がLfと共に沈澱する。
【0008】次に、本発明で用いるアルカリ塩は、重炭
酸イオンが含まれているものである。この重炭酸イオン
を含むアルカリ塩としては、重炭酸アンモニウム、重炭
酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどを例示することがで
きる。なお、これらのアルカリ塩と通常用いられる水酸
化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウムなどのアル
カリとを併用して用いることもできる。また、pHを調
整する際に途中から重炭酸イオンを含むアルカリ塩を用
いることもできる。ただし、ここで重要なことは、Lf
1g当たり35〜400mgの重炭酸イオンを結合させ
なければならず、そのためには、Lf1g当たり重炭酸
イオンとして350mg〜5gのアルカリ塩をLf/鉄
塩混合溶液に添加する必要がある。重炭酸イオンの量
が、350mgより少ないと重炭酸イオンを介してLf
に結合する鉄量が少なくなるので、Lfに耐熱性を十分
で賦与できないし、5gより多いと過剰の重炭酸イオン
が鉄と反応して沈澱を形成する。なお、本発明におい
て、最終的な耐熱性Lf−鉄塩溶液のpHは7以下でな
ければならない。耐熱性Lf−鉄塩溶液のpHが7以上
となると沈澱が生成する。
【0009】本発明者らは、先に、Lf、鉄及び重炭酸
ナトリウムを混合し、電気伝導度を調整してLfの殺菌
を行い、その後、殺菌済の他の原料と無菌的に混合し、
pH5.5でFe(mg)/Lf(g)=9.6の鉄強
化飲料を製造する方法を提案した〔特開平4−8269
号公報〕。しかし、その際にLf溶液に加える鉄量が少
なかったため、本発明のような耐熱性が賦与されたLf
−鉄結合体は形成されておらず、別々に殺菌を行う方法
を採用せざるを得なかった。
【0010】本発明の耐熱性が賦与されたLf−鉄結合
体は、その表面構造が天然Lfと異なる。Lfは、リジ
ンやアルギニンなどの塩基性アミノ酸を多く含有してお
り、これに鉄化合物を加えてpHを酸性にすると正に帯
電する。このLfの正電荷に重炭酸イオンが結合し、さ
らに鉄が結合して、本発明の耐熱性Lf−鉄結合体が生
成する。この耐熱性Lf−鉄結合体は、90℃で加熱し
ても安定である。
【0011】一般に、Lf、鉄塩及び重炭酸塩を混合す
ると鉄飽和型Lfが生成することは古くから知られてい
る事実であり、Lfを構成するNローブと呼ばれる領域
とCローブと呼ばれる類似した二つの領域に、鉄イオン
がそれぞれ1分子づつ結合したものである。すなわち、
Nローブでは、Asp60、Tyr92、Tyr192
及びHis253(数字はN末端からのアミノ酸の順番
を示す、以下同様)の4個のアミノ酸残基に1分子の鉄
イオンが結合しており、さらに、この鉄に重炭酸イオン
が1個結合したものである。同様に、Cローブでは、A
sp395、Tyr435、Tyr528及びHis5
97に鉄イオンが結合している〔B.F.Anders
on et al.、J.Mol.Biol.、第20
9巻、711〜734頁、1989年〕。したがって、
通常鉄飽和型Lfは、Lf1g当たり、鉄1.4mg、
重炭酸イオン1.5mgそれぞれ結合したものとなる。
また、鉄飽和型Lfは、鉄が結合していないLfに比べ
ると若干安定性は増すが、65℃以上で加熱すると沈澱
してしまう。
【0012】さらに、Lfに多量の鉄を添加すると鉄が
Lfに結合して非遊離状態となり、安定化された鉄剤を
得ることができることが示されている〔特開平4─14
1067号公報〕。しかし、その明細書には、鉄を多量
に添加することによってLfに耐熱性が賦与されるとい
うことは何ら示されていないし、重炭酸塩を用いるとい
うことも何ら示されておらず、したがって、本発明の重
炭酸イオンを介して鉄が結合した耐熱性Lf−鉄結合体
とは全く異なるものと言える。
【0013】本発明の耐熱性Lf−鉄結合体は、鉄の結
合量及び重炭酸イオンの結合量が、いわゆる鉄飽和型L
fより遙に多く、Lfがまるで鉄の鎧を着ているようで
ある。そして、この鉄の鎧のために、本発明の耐熱性L
f−鉄結合体は、抗体で認識され難くなる。次に、本発
明の耐熱性Lf−鉄結合体の抗体認識試験について示
す。
【0014】
【試験例1】2mg/mlのウシLf溶液に塩化第2鉄
を所定量加え、さらに、Lf1g当たり0.12〜0.
5gの重炭酸ナトリウムを添加して、ウシLf溶液のp
Hを6.5に調整した。そして、このウシLf溶液とp
H6.6の0.1モルイミダゾール緩衝液/0.3モル
食塩とを等量混合した。一方、ELISA用プレートに
抗ウシLf抗体をコートした後、ブロックエース(大日
本製薬(株)販売)でブロッキングしておき、先に調製
したウシLf溶液を添加して、室温で1時間反応させた
後、パーオキシダーゼを標識した抗ウシLf抗体を反応
させた。反応後、プレートをよく洗浄した後、ABTS
基質を加えて、405nmの吸光度を測定した。各鉄塩
濃度における抗体認識結果について表1に示す。
【表1】 ──────────────────────────────────── 鉄塩添加量(mg/gLf) 抗体で認識されたLf(mg/ml) ──────────────────────────────────── 0 1.02 20 0.95 40 0.82 50 0.57 60 0.50 70 0.36 80 0.20 100 0.09 ──────────────────────────────────── このように、重炭酸イオンを介してLfのアミノ基に結
合する鉄塩の量が増えるに従い、抗体で認識されるLf
の濃度は減少した。なお、対照として、重炭酸ナトリウ
ムの代わりに水酸化ナトリウムを用いてpHを6.5に
調整したLf/鉄溶液を作製しようと試みたが、沈澱が
生じてELISAに供することができなかった。
【0015】次に、種々の鉄塩を用いて行ったLfの熱
安定化試験について示す。
【試験例2】表に示される種々の鉄塩をLf1g当たり
鉄イオンとして120mgとなるようにLf溶液に添加
し、1モル重炭酸ナトリウム溶液でpHを6.3に調整
した。そして、この溶液を、最終濃度が0.05モルイ
ミダゾール/0.15モル食塩(pH6.6)となるよ
うに加え、90℃で10分間加熱してLfの沈澱生成を
観察した。その結果を表2に示す。
【表2】 ──────────────────────────────────── 鉄 剤 水に溶解した時のpH 沈澱の有無 ──────────────────────────────────── Fe(NO3)3 2.73 無し、透明 FeSO4 4.81 有 り FeCl3 2.69 無し、透明 FeCl2 4.56 有 り FeCl2 4.56→2.66(塩酸で調整) 有 り Fe(SO4)NH4 4.83 有 り Fe2(SO4)3 2.60 極わずかに濁り ピロリン酸鉄 6.80 有 り クエン酸鉄 6.53 有 り フマル酸鉄 4.50 有 り フマル酸鉄 4.50→2.75(塩酸で調整) 有 り ──────────────────────────────────── この表から、先に述べたように、(1)水に溶解したと
きのpHが4以下を示す鉄塩を用いるとLfに耐熱性を
付与することができるが、それ以外の鉄塩を用いても耐
熱性を付与することができないこと、(2)水に溶解し
たときのpHが4を越える鉄塩を酸でpH4以下として
も耐熱性を付与することができないこと、及び(3)鉄
塩の使用量には一定の範囲があることが分る。
【0016】
【試験例3】Lf2.7mg/mlの水溶液15mlに
塩化第2鉄を鉄イオン濃度として最終濃度20〜1,0
00μg/mlとなるように添加し、重炭酸ナトリウム
を4mg〜210mg加えpHを6.2に調整した。こ
の溶液を水で20mlにメスアップし、次いで、この溶
液8mlずつを0.1モルイミダゾール/塩酸/0.3
モル食塩(pH6.6又はpH7.3)の緩衝液各8m
lと等量混合した。混合した後の溶液のpHは各々6.
5又は7.2であった。この混合溶液を90℃で10分
間加熱し、室温まで自然冷却した後、3,000rp
m、10分間遠心分離して、上清中のLf含量をBio
Rad Protein Assayで測定した。上清
中に残存しているLfの割合を表3に示す。
【表3】 ──────────────────────────────────── 上清中に残存のLf割合(%) 鉄塩添加量(mg/gLf) ───────────────── pH6.5 pH7.3 ──────────────────────────────────── 20 73 46 30 81 40 40 96 38 50 100 34 100 100 50 500 94 21 1,000 28 11 ──────────────────────────────────── このように、最終的な溶液のpHが7以下で、Lf1g
当たりの鉄量が40〜500mgの範囲において、本発
明の耐熱性Lf−鉄結合体は、90%以上の熱安定性を
示した。
【0017】本発明の耐熱性Lf−鉄結合体を配合した
製品を製造するに際し、特に制限はないが、製品の最終
pHと電気伝導度Ωの関係が、 logΩ >(2.96/pH)+0.64 (4≦pH<5) logΩ >(29.37/pH)−4.62 (5≦pH≦7) であるような場合に本発明の耐熱性Lfを用いるとよ
い。なぜならば、pHと電気伝導度Ωの関係が、上記の
関係を示さない場合、既に開示されたLfの殺菌方法
(特開平4−8269号公報)を用いることで十分であ
り、また、pHが7を越える場合、上述したように本発
明の耐熱性Lfを用いることができないからである。な
お、pHが7を越える場合、pHを7以下とするため
に、若干量の酸を添加しても構わない。その後、通常実
施されている工程に従い、加熱殺菌あるいは滅菌を行
う。加熱処理方法としては、65℃、30分間の低温殺
菌処理、120℃、2〜3秒間、あるいは140〜15
0℃、3〜5秒間の処理、さらにはレトルト処理を用い
ることも可能である。また、乾燥を行えば耐熱性Lf−
鉄結合体を含有する粉末製品を得ることもできる。な
お、乾燥方法としては、凍結乾燥法を用いてもよいが、
大量に処理する場合、乾燥コストの安い噴霧乾燥法を用
いることが好ましい。
【0018】このようにして得られる耐熱性Lf−鉄結
合体含有製品は、鉄を含んでいるので、貧血の予防ある
いは治療を目的とした食品、飼料、医薬品などとして特
に適している。また、病原菌の付着阻止効果〔特開平3
─220130号公報〕を賦与した医薬品、飼料、食
品、化粧品などとしても適している。なお、本発明の耐
熱性Lf−鉄結合体は、鉄を含んでいるが殆ど鉄臭が感
じられないので、鉄強化飲料の素材として利用するのに
も適している。
【0019】次に本発明を実施例を挙げて具体的に説明
する。
【実施例1】Lf100gと硝酸鉄(9水和物)72.
4gとを水8lに溶解し、攪拌機で激しく攪拌しながら
重炭酸ナトリウム5gを添加してpHを6.4に調整し
た。そして、全体の容積が10lとなるまで加水し、L
f10g/l、鉄イオン100mg/gLf及び重炭酸
イオン107mg/gLfを含む耐熱性Lf−鉄結合体
溶液を調製した。本溶液の半量5lを凍結乾燥した結
果、5.3gの粉末を得た。次にSephadex G
−25(ファルマシア社製)を水で平衡化したもの10
0mlを内径2cm、高さ50cmのカラムに充填し、
得られた溶液のうち1mlを負荷した。水で溶出し、ボ
イドボリューム画分を集め、Bio−Rad社のPro
tein Assay kitでLfを定量し、さらに
ICPによって鉄含量を測定した。その結果、Lf9.
7mg、鉄イオン1.03mgであった。すなわちLf
1g当り106mgの鉄が結合していることが確かめら
れた。尚、当然のことながら他の画分にはLfも鉄も溶
出されていなかった。
【0020】
【実施例2】Lf0.5gと塩化第2鉄(6水和物)
0.4gとを水100mlに溶解し、スターラーでよく
攪拌しながら1モル重炭酸ナトリウム溶液を添加して、
pHを3.5に調整し、さらに、1N水酸化ナトリウム
を添加してpHを6.2に調整して耐熱性Lf−鉄結合
体溶液を得た。次に、脱脂粉乳2kgを水20lに還元
し、乳酸をごく少量加えてpHを6.5に調整した。こ
のようにして調製した還元脱脂乳と先に調製した耐熱性
Lf−鉄結合体溶液100mlとを混合した後、均質化
を行った。そして、プレート型殺菌機で120℃、2秒
間殺菌した後、直ちに5℃に冷却した。このようにして
得られた耐熱性Lf−鉄結合体を含む製品は、電気伝導
度が6.5ms/cm、pHが6.5で、耐熱性Lf−
鉄結合体含量25mg/l、鉄含量164mg/g、L
f及び重炭酸イオン含量0.17g/gLfであった。
この耐熱性Lf−鉄結合体を含む製品を2週間冷蔵庫に
保存した後、その一部を1,200×g、10分間遠心
分離したが、沈澱は認められず、鉄臭も殆ど感じられな
かったので、耐熱性Lf−鉄結合体が安定して存在して
いると判断された。
【0021】
【実施例3】実施例1で調製した耐熱性Lf−鉄結合体
溶液1.3lを脱脂乳100lに溶解し、均質化した
後、150℃で4秒間滅菌を行った。滅菌後、直ちに4
℃まで冷却して、250mlずつ紙容器に無菌充填し
た。この耐熱性Lf−鉄結合体を含む製品を37℃で3
ヶ月保存した後、1,200×g、10分間遠心分離し
て沈澱物の有無を調べたが、沈澱は全く認められなかっ
た。また、製品中の大腸菌数及び一般細菌数は、共に0
であった。さらに、製品中に鉄が存在しているので、保
存中に褐変が進行する恐れがあったが、極わずかに茶褐
色を帯びているだけで、実用的には殆ど問題にはならな
い程度の変化であった。
【0022】
【発明の効果】本発明の耐熱性Lf−鉄結合体は、耐熱
性を有し、しかも従来知られているLfと同様の鉄結合
能を維持している。したがって、従来の方法で加熱殺菌
あるいは滅菌するとLfの鉄結合能が失なわれていた製
品に本発明の耐熱性Lf−鉄結合体を加え生体にとって
有用なLfを供給することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07K 103:00 (56)参考文献 特開 平4−8269(JP,A) 特開 平4−141067(JP,A) Int.J.Biochem.,19 (10)(1987)p.1001−1008 Biochem.,(1992)31(18) p.4451−4458 J.Biol.Chem.,(1990) 265(13)p.7138−7141 J.Biol.Chem.,(1989) 264(9)p.4776−4781 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07K 14/79 A23L 1/304 A23L 2/38 A61K 33/26 ACC A61K 38/16 C07K 103:00 BIOSIS(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラクトフェリン1g当たり、重炭酸イオ
    ンが35〜400mg、鉄が40〜500mg結合し
    かつラクトフェリンのアミノ基に重炭酸イオンを介して
    鉄が結合した耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体。
  2. 【請求項2】 水に溶解したときのpHが4以下である
    鉄塩をラクトフェリン1g当たり鉄として40〜500
    mgの割合でラクトフェリン溶液に添加し、重炭酸イオ
    ンを含むアルカリ塩をラクトフェリン1g当たり重炭酸
    イオン濃度にして0.35〜5g加えてpHを7以下に
    調整することを特徴とする、ラクトフェリン1g当り重
    炭酸イオンが35〜400mg、鉄が40〜500mg
    結合し、ラクトフェリンのアミノ基に重炭酸イオンを介
    して鉄が結合した耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体の製
    造法。
JP5050061A 1993-02-16 1993-02-16 耐熱性ラクトフェリン−鉄結合体及びその製造法 Expired - Lifetime JP2835902B2 (ja)

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