JP2920427B2 - κ−カゼイングリコマクロペプチドの製造法 - Google Patents

κ−カゼイングリコマクロペプチドの製造法

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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、種々の生理活性をもつ
κ−カゼイングリコマクロペプチドを簡便に製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】κ−カゼイングリコマクロペプチドは、
牛乳のκ−カゼインにレンネット又はペプシンを作用さ
せた時に生成するシアル酸結合ペプチドであって、チー
ズホエー中に含まれることが、従来から知られている。
従来、κ−カゼイングリコマクロペプチドの製造法とし
ては、実験室的には、牛乳から単離したκ−カゼインを
脱イオン水に溶解したものにペプシンを作用させた後、
トリクロル酢酸を加えてパラ−κ−カゼイン画分を沈澱
させ、次いで得られた上清を脱イオン水に対して透析し
て脱塩した後、凍結乾燥することにより調製する方法
(セオ等「ジャーナル オブ フード サイエンス」(J
ournal ofFood Science) 53, 80 (1988))、あるいは、
上記κ−カゼインを脱イオン水に溶解し、該溶液のpHを
6.7 に調整した後、レンネットを作用させ、次いで更
に、pHを4.6 に調整してパラ−κ−カゼインを沈澱させ
て除去し、得られた上清を透析に付して脱塩した後、凍
結乾燥して調製する方法(アカデミックプレス社発行
「ミルクプロテイン」(Milk Protein) pp200) 等が行わ
れていた。
【0003】しかし、これらの方法は、実験室的のもの
であるから、当然大量生産には適さない。一方、κ−カ
ゼイングリコマクロペプチドの産業上の利用性が従来知
られていなかったため、その大量生産のための方法につ
いても検討されていなかった。ところが、最近になって
κ−カゼイングリコマクロペプチドが犬の食欲を低下さ
せる作用を有すること(スタン等「ブルティン オブ
エクスペリメンタルバイオロジー アンド メディシ
ン」(Bullutin of Experimental Biology andMedicine)
96, 889(1983))が報告されたことから、肥満防止用食
品素材として利用され得ることが判った。
【0004】更に、その後、κ−カゼイングリコマクロ
ペプチドには、大腸菌の腸管細胞への付着を阻止した
り、インフルエンザウィルスの感染を防御する効果(特
開昭63−284133号) や抗歯垢効果(特開昭63−233911
号)のあることが判明したことから、その工業的規模で
の生産が強く望まれるようになった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかる状況にあって、
レンネットカゼインカードのホエーからκ−カゼイング
リコマクロペプチドを調製する方法が開発された(特開
昭63−284199号)。この方法は、従来用いてきたトリク
ロル酢酸を使わなくても良いことから食品素材として充
分利用可能であり、また、大量生産も可能である。しか
し、レンネットカゼインカードホエーを得る際に副生し
てくるレンネットカゼインカードの上手な利用法を開発
しない限り、カードの処理にコストがかかり、ひいて
は、κ−カゼイングリコマクロペプチドの製造コストを
引き上げることになり、実際的ではない。
【0006】ところで、本発明者らは、κ−カゼイング
リコマクロペプチドの分子量がpH4を境にしてシャープ
に変化する性質を見出し、この性質を利用して簡便で、
安価にκ−カゼイングリコマクロペプチドを製造する方
法を見出した(特開平2−276542号)。この発明は、κ
−カゼイングリコマクロペプチドを含有する乳質原料物
質、例えばチーズホエー、ホエー蛋白質濃縮物、除蛋白
質チーズホエー等を、まずpH4未満に調整した後、分画
分子量10,000〜50,000の膜を用い、限外濾過処理をして
透過液を得、好ましくは再度、この透過液をpH4以上に
調整した後、分画分子量50,000以下の膜を用いて脱塩し
濃縮することを特徴とするκ−カゼイングリコマクロペ
プチドの製造法である。
【0007】この発明によればチーズホエー、ホエー蛋
白質濃縮物、除蛋白質チーズホエー等のpHを制御するだ
けでκ−カゼイングリコマクロペプチドを簡便に、大量
にかつ安価に製造し得る。しかもその純度も高い。更に
ホエー蛋白質濃縮物を通常製造している工場においては
新たに設備投資をしなくても、既存の限外濾過装置や逆
浸透濾過装置を用いてκ−カゼイングリコマクロペプチ
ドを製造することが可能であり、κ−カゼイングリコマ
クロペプチド以外の蛋白質画分はホエー蛋白質濃縮物と
して利用することが可能である。
【0008】しかし、この方法ではκ−カゼイングリコ
マクロペプチドの製造コストを引き下げるため、実際に
は製造時に副生するホエー蛋白質を中和してから脱塩、
乾燥し、ホエー蛋白質濃縮物とせねばならなかった。
又、ホエーを限外濾過にて濃縮し、κ−カゼイングリコ
マクロペプチドを回収する際、タンパク質のファウリン
グにより透過流束が低下するため、運転に長時間を要す
る等の問題も残されていた。
【0009】また、このほかに、κ−カゼイングリコマ
クロペプチドを大量生産する技術として特願平2-95686
号の方法も知られている。この方法は、ホエー蛋白含有
溶液を加熱した後、凍結し、さらに、この凍結物を解凍
した時に得られる上清液を濃縮、脱塩することによって
κ−カゼイングリコマクロペプチドを得る方法で、コス
ト、作業時間の点で優れているが、純度の高いものが得
られないという欠点があった。
【0010】さらに、本発明者らはκ−カゼイングリコ
マクロペプチドが他の乳蛋白質と異なり、極端に負に帯
電していることを利用し、陽イオン交換体を用いてκ−
カゼイングリコマクロペプチドを他の夾雑する蛋白質と
分離する方法を見出した(特願平2−325166号)。この
方法は、チーズホエーを原料とし、陽イオン交換樹脂を
用いてホエー蛋白単離物(WPI)を製造する際に副生
する物質をκ−カゼイングリコマクロペプチドの原料と
して利用できるため、コスト的に有利である。また、得
られたκ−カゼイングリコマクロペプチド含有溶液を限
外濾過処理によって濃縮脱塩する際に蛋白質によるファ
ウリングが起こり難く、大きな透過液流束が得られるた
め、従来法よりも作業時間が短縮できるという利点があ
った。
【0011】さらに、本発明者らはκ−カゼイングリコ
マクロペプチドの電気的性質について鋭意検討を行った
結果、κ−カゼイングリコマクロペプチドを含有する乳
質原料物質のpHを4以下にすることで、κ−カゼイング
リコマクロペプチドが陰イオン交換体に特異的に結合
し、これによって他の夾雑する蛋白質との分離が可能で
あることを見出した。
【0012】κ−カゼイングリコマクロペプチドはその
分子中に多くのカルボキシル基を持つが、これらはアス
パラギン酸やグルタミン酸側鎖のカルボキシル基とシア
ル酸のカルボキシル基に大別される。そして、アスパラ
ギン酸やグルタミン酸の側鎖カルボキシル基のpKa は3
〜5であり、シアル酸のpKaは2.7 である。pHが4以下
の場合、κ−カゼイングリコマクロペプチドを陰イオン
交換体に吸着させることによって他の夾雑する蛋白質と
分離することが可能であるのは、κ−カゼイングリコマ
クロペプチドの分子中にシアル酸を含有するためであ
る。一般的に乳質原料物質からκ−カゼイングリコマク
ロペプチドを製造する際に夾雑する蛋白質にはシアル酸
は存在していない。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、pH4以下のκ
−カゼイングリコマクロペプチドを含有する乳質原料物
質を陰イオン交換体と接触させ、陰イオン交換体に吸着
した画分を溶出して集め、この溶出液を濃縮脱塩するこ
とを特徴とするκ−カゼイングリコマクロペプチドの製
造法である。
【0014】イオン交換体としては、強塩基性陰イオン
交換樹脂を用いることが好ましい。また好ましくは、濃
縮脱塩に際し、溶出液のpHを4未満に調整した後、分画
分子量10,000〜50,000の膜を用い、限外濾過処理を行い
透過液を得て、この透過液に分画分子量50,000以下の膜
を用いる。さらに好ましくは、限外濾過処理により得ら
れた透過液を再度pH4以上に調整する。また、透過液に
分画分子量10,000以下の膜を用いることが好ましい。
【0015】イオン交換体に吸着した画分からκ−カゼ
イングリコマクロペプチドを得る際に、そのまま濃縮、
脱塩、乾燥しても良いが、さらに高純度のものを得よう
という場合においては、特開平2-276542号に示す方法を
用いることができる。すなわち一旦、この画分のpHを4
以下に調整し、分画分子量10,000〜50,000の限外濾過膜
にて処理を行い、得られた透過液を再びpH4以上として
濃縮、脱塩、乾燥を行い、κ−カゼイングリコマクロペ
プチドを得る。
【0016】本発明による方法を用いれば、限外濾過処
理時、ホエー蛋白質のファウリングが起こりにくく、大
きな透過液流束が得られるため、短い作業時間でしかも
高純度のκ−カゼイングリコマクロペプチドを得ること
ができる。以下に、本発明によるκ−カゼイングリコマ
クロペプチドの調製法の詳細を記載し、説明する。
【0017】イオン交換体にホエータンパク質を吸着さ
せる技術については、すでに公知であり、例えば、ウイ
ト(J. N. de Wit) らの方法 (Neth. Milk Dairy J.,4
0, 41〜56(1986)) 、エイヤース(J. S. Ayers) らの方
法(New Zealand J. Dairy Sci.and Tech., 21, 21〜35
(1986)) 、特開昭52-151200 号、特開平2-104246号など
が例示される。
【0018】使用する原料としては、κ−カゼイングリ
コマクロペプチドを含有する乳質原料物質であれば何で
も良く、例えばチーズホエー、レンネットカゼインホエ
ー、これらのホエーを限外濾過して製造したホエー蛋白
質濃縮物、又は、加熱等の方法でホエー蛋白質を沈澱除
去したホエー及び/又はレンネットカゼインホエーや乳
糖母液を用いることができる。
【0019】ホエー蛋白質濃縮物を用いる場合は、水で
還元したものを出発原料とするが、この時の濃度につい
ては特に限定するものではない。チーズホエーはどんな
ものでもよく、またレンネットカゼインホエーを含むこ
れらのホエーには、カゼインのカードや脂肪が少量残存
していることが多いので、遠心分離、クリームセパレー
ター、あるいはクラリファイヤー等でこれらを除去して
おく。加熱して蛋白を除いたチーズホエー中には乳糖が
主成分となっており乳糖が沈澱してくることがある。こ
の場合には沈澱した乳糖を遠心分離、クラリファイヤー
或いはデカンター等で除去しておくとよい。
【0020】これら原料について、pHを4以下に調整す
る。この時、pH調整に用いる物質は何でも良いが、塩
酸、硫酸、酢酸、乳酸、クエン酸等が例示される。ま
た、イオン交換体はジエチルアミノエチル基を交換基と
するもの、4級アミンを交換基とするものなどが例示さ
れる。原料中のホエー蛋白質をイオン交換体に吸着させ
る方法については前述の公知の方法に従って行い、その
後、イオン交換体に吸着した画分と非吸着の画分に分け
る。
【0021】また樹脂と原料を接触させる際、効率を上
げ、かつ大量に処理するために特開平2−138295号に開
示された回転型カラムを用いることが、さらに望まし
い。こうして得られた吸着画分の溶出液を、そのまま濃
縮脱塩しても良いが、κ−カゼイングリコマクロペプチ
ドはpH4を境として、それ以下では、モノマー(分子量
9,000)、それを超えるとポリマー(分子量40,000〜50,0
00)として存在するので、限外濾過にて濃縮脱塩を行う
時、溶液のpHが4以下の場合は、分画分子量10,000以下
の膜を用いなければならない。
【0022】また、さらに高純度のκ−カゼイングリコ
マクロペプチドを得ようとする場合は、この吸着画分の
溶出液のpHを4未満、好ましくは3±0.5 に調整する。
pHが4以上になるとκ−カゼイングリコマクロペプチド
は互いに会合するため、分子量が高くなり膜を通過しに
くくなる。pHの下限は特に制限はないが、pH2.5 以下に
なるとκ−カゼイングリコマクロペプチドに結合してい
るシアル酸が不安定となり、生理効果が減少することが
ある。但し、脱シアル酸κ−カゼイングリコマクロペプ
チドを得ようとする場合には、pH2.5 以下であっても構
わない。pHの調整は、塩酸、硫酸、酢酸、乳酸、クエン
酸等を例示し得る。
【0023】pHを調整後、限外濾過を行うが、用いる膜
の分画分子量は10,000〜50,000である。分画分子量10,0
00未満の膜を用いるとκ−カゼイングリコマクロペプチ
ドが透過しにくくなり、50,000を超える膜ではκ−カゼ
イングリコマクロペプチドは透過するものの、共存する
ホエー蛋白質の一部も透過し、κ−カゼイングリコマク
ロペプチドの純度が低くなる。通常、ホエー蛋白質濃縮
物の製造工程では分画分子量20,000程度の膜を装着した
モジュールで限外濾過することが一般的であり、これと
同じ膜を用いることができる。
【0024】限外濾過は、可能な限り濃縮し透過液を得
ることが歩留を向上させる上で好ましい。濃縮液に加水
し、再度限外濾過したり、これを繰り返すことは更に好
ましい。又、この際、透過流束を上げるために50℃位に
加温しても良い。しかし、60℃を超えるとホエー蛋白質
が沈澱、或いはゲル化してくるために60℃以下で行うこ
とが望ましい。濃縮液はpHを中性に戻した後に乾燥し、
ホエー蛋白質濃縮物粉末とすることができる。
【0025】このようにして得られた透過液にはκ−カ
ゼイングリコマクロペプチドの他に、乳糖やミネラルが
含まれ、又、κ−カゼイングリコマクロペプチドの濃度
も低いので脱塩、濃縮を行うが、これには2通りの方法
がある。まず第1の方法は、透過液のpHを4以上に戻し
た後に分画分子量50,000以下の膜で限外濾過、ダイアフ
ィルトレーション、又は逆浸透濾過を行う。pHの調整は
アルカリ剤なら何でも良く、例えば水酸化ナトリウム、
重炭酸ナトリウム、アンモニア水等を用いることができ
る。κ−カゼイングリコマクロペプチドはpH4を境とし
て、それ以下ではモノマー(分子量9,000)、それを超え
るとポリマー(分子量45,000)になることから目的に応
じてpH5以上とすることが好ましい。又、用いる膜は分
画分子量50,000以下なら何でも良いが、50,000を超える
膜ではκ−カゼイングリコマクロペプチドが透過してし
まう。一般のホエー蛋白質濃縮物製造工程中で用いられ
ている分画分子量20,000程度の膜を用いるのが最も簡便
である。
【0026】透過液のpHを4以上に戻さなかった場合に
はκ−カゼイングリコマクロペプチドはモノマーで存在
するので第2の方法を用いる。すなわち、分子量分画1
0,000以下の膜、好ましくは8,000 以下の膜で限外濾
過、ダイアフィルトレーション、或いは逆浸透濾過を行
い濃縮液を得る。いずれの方法においても、電気透析や
イオン交換樹脂による脱塩工程を組み合わせることには
全く問題がない。
【0027】こうして得られた濃縮液には本質的にκ−
カゼイングリコマクロペプチドしか含まれていないの
で、噴霧乾燥又は凍結乾燥等の手段によって乾燥する。
尚、κ−カゼイングリコマクロペプチドは熱に対して安
定なために乾燥工程の前に殺菌工程を入れることは更に
望ましい。
【0028】
【発明の効果】このように、本発明によればκ−カゼイ
ングリコマクロペプチドを陰イオン交換体に吸着させる
ことにより、夾雑する他の蛋白質と分離してκ−カゼイ
ングリコマクロペプチドを簡便に製造することができ
る。また、本発明をチーズホエーの脱塩工程に組み込む
ことにより、チーズホエーの脱塩に用いたイオン交換体
の洗浄液からκ−カゼイングリコマクロペプチドを回収
することができ、コストの面でも利点は大きい。
【0029】更に、主要なホエー蛋白質を除いてあるた
め、限外濾過処理時、従来法より蛋白質のファウリング
による透過流束の減少も起こりにくく、作業時間も短縮
される。また、トリクロル酢酸等の添加物を一切使用し
ていないので食品素材や医薬品素材としてκ−カゼイン
グリコマクロペプチドを応用することが可能であり、産
業界にとって極めて有益である。
【0030】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。 実施例1 チェダーチーズホエー10kgを塩酸にてpH3.0 に調整し
た。DEAE−セファデックスA−50(ファルマシア社
製、商品名)25gを40℃の水にて膨潤させ、これを充填
した充填槽型カラムに毎時0.5リットルの流束で上記ホ
エーを通液した。そして水でカラムを洗浄した後、1M
の塩化ナトリウム10リットルを通液し、その溶出液を回
収し、更に、2リットルの水でカラムを洗浄して溶出液
及び洗液を合わせて11.5リットル回収した。この溶液を
50℃で分画分子量20,000の限外濾過膜(DDS社製、商
品名GR61pp)にて限外濾過処理を行い、その濃縮液
をダイヤフィルトレーションにて脱塩し、更に、凍結乾
燥してκ−カゼイングリコマクロペプチド粉末180mg を
得た。ウレアーSDS電気泳動で分析したところ純度51
%であった。
【0031】実施例2 実施例1と同様にしてゴーダチーズホエー10kgからDE
AE−セファデックスA−50に吸着した画分11.4リット
ルを得た。これを塩酸でpH3.5 とし、分画分子量20,000
の限外濾過膜を用いて50℃にて限外濾過処理し、透過液
11リットルを得た。この透過液に25%水酸化ナトリウム
を加え、pH7.0 として分画分子量20,000の限外濾過膜で
濃縮し、続いてダイヤフィルトレーションにて脱塩し、
更に、凍結乾燥してκ−カゼイングリコマクロペプチド
77mgを得た。ウレアーSDS電気泳動で分析したところ
純度87%であった。
【0032】実施例3 塩酸でpH3.0 に調整したレンネットカゼインホエー200
リットルを50℃の水で膨潤させたQMA(ローヌ・プー
ラン社製)5リットルの充填の内容積14リットル回転型
カラムに毎時1,000 リットルの流束で4時間通液した。
更に、水を通液して同様の流束で3分間洗浄を行い、非
吸着ホエー及び洗液を合計約230kg を得た。次いで回転
型カラムに流束毎時1,000 リットルで5分間、1Mの塩
化ナトリウムを通液し、更に、水を通液して同様の流束
で3分間洗浄することで吸着画分130 リットルを回収し
た。これを塩酸でpH3.5 とした後、分画分子量20,000の
限外濾過処理を行って透過液110 リットルを得た。この
ようにして得た透過液に25%水酸化ナトリウムを加え、
pH7.0 とし、分画分子量20,000の限外濾過膜を用いて濃
縮し、続いてダイヤフィルトレーションにて脱塩し、更
に、ロータリーエバポレーターで130 ミリリットル迄濃
縮し、パルビスミニスプレーGA−31(ヤマト社製)を
用い、入口温度150 ℃、出口温度85℃にて噴霧乾燥を行
ってκ−カゼイングリコマクロペプチド粉末19gを得
た。ウレアーSDS電気泳動で分析した結果、純度81%
であった。
【0033】一方、非吸着画分はビステクCM(ビスコ
ースグループ社製)5リットルを充填した内容積14リッ
トルの回転型カラムで前述の条件で脱塩し、更に減圧濃
縮、噴霧乾燥してホエー粉末9.8kg を得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI A61K 31/00 631 A61K 31/00 631C 38/00 37/16 38/17 37/18 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 1/18 A23J 1/20 C07K 1/34 C07K 14/47 A61K 38/00 A61K 38/17 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pH4以下のκ−カゼイングリコマクロペ
    プチドを含有する乳質原料物質を陰イオン交換体と接触
    させ、陰イオン交換体に吸着した画分を溶出して集め、
    この溶出液を濃縮脱塩することを特徴とするκ−カゼイ
    ングリコマクロペプチドの製造法。
  2. 【請求項2】 イオン交換体が強塩基性陰イオン交換樹
    脂である請求項1に記載のκ−カゼイングリコマクロペ
    プチドの製造法。
  3. 【請求項3】 濃縮脱塩に際し、溶出液のpHを4未満に
    調整した後、分画分子量10,000〜50,000の膜を用い限外
    濾過処理を行い、得られた透過液に分画分子量50,000以
    下の膜を用いることを特徴とする請求項1または請求項
    2に記載のκ−カゼイングリコマクロペプチドの製造
    法。
  4. 【請求項4】 限外濾過処理によって得られた透過液を
    再度pH4以上に調整する請求項3に記載のκ−カゼイン
    グリコマクロペプチドの製造法。
  5. 【請求項5】 透過液を処理するに際し分画分子量10,0
    00以下の膜を用いる請求項3または請求項4に記載のκ
    −カゼイングリコマクロペプチドの製造法。
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