JP4465164B2 - Method for producing oligosaccharide containing sialic acid - Google Patents

Method for producing oligosaccharide containing sialic acid Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乳から種々の生理活性を有するシアル酸含有オリゴ糖を、高純度で且つ効率よく簡便に分離抽出する製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シアル酸含有オリゴ糖は、オリゴ糖を構成する構成糖であるガラクトース、N−アセチルグルコサミン又はシアル酸自身にシアル酸が結合したものであって、代表的なものとしてはシアリルラクトースやシアリルラクトサミン等が知られている。これらのシアル酸含有オリゴ糖は、基本骨格となる中性糖鎖のガラクトースとシアル酸との結合様式により更に2種類のものが存在することが知られている。
近年、これらのシアル酸が結合したオリゴ糖は、細胞間識別等の生理機能だけではなく、感染防御活性があること、ビスィズス菌増殖因子として作用すること、及び乳幼児の免疫制御機能を有する等種々の生理機能を有することが知られ、このような生理機能の解明を進める研究だけでなく、シアル酸含有オリゴ糖を配合し、種々の生理機能の付与を目的とした飲食品等への利用が期待できる有用な食品素材として注目されるようになってきている。
【0003】
これまで種々の化学合成によりシアル酸含有オリゴ糖を製造する方法が報告されているが、複雑な合成方法で効率が悪く、簡便で大量に生産できないという問題と同時に、合成時に有毒な化学薬品を使用するため、食品への利用を考慮すると必ずしも好ましい方法とはいえなかった。
【0004】
一方で、近年、これまで天然界には微量しか存在しないと報告されていたシアル酸含有オリゴ糖が、牛、羊、山羊等の乳中に比較的多く含有されることが明らかにされ、シアル酸を含有するオリゴ糖を製造する方法として、牛乳等の乳を原料とする分離抽出方法が検討されるようになった。例えば、▲1▼シアル酸含有オリゴ糖画分を含む乳原料からタンパク質及び乳糖を除去した後、分離剤としてカチオン交換樹脂を用いた擬似移動床式クロマト分離装置に通液してシアル酸含有オリゴ糖を分離抽出する方法(特許文献1)、▲2▼脱脂粉乳からタンパク質を除去した上澄み液を濃縮した後、乳糖を晶析除去する方法(特許文献2)、及び▲3▼シアル酸化合物を含有する原料溶液中のラクトン体を予め開環処理し、該原料溶液中のシアル酸化合物を分離し、ラクトン化し、陰イオン交換体に通液し、非吸着画分を採取する方法(特許文献3)等が挙げられる。
【0005】
【特許文献1】
特許第3368389号明細書
【特許文献2】
特開2001−240599号公報
【特許文献3】
特開2001−213894号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法は、必ずしも好ましい方法とはいえなかった。例えば、特許文献1の方法では、乳中に含まれるシアル酸含有オリゴ糖のみを選択的に分離抽出することはできず、特許文献2の方法では、乳原料からシアル酸が結合したオリゴ糖を抽出することはできるが、ある特定の構造を有するシアル酸含有オリゴ糖だけを選択的に抽出することができない。また、特許文献3の方法では、ラクトン体を形成するシアル酸含有オリゴ糖とラクトン体を形成しないシアル酸含有オリゴ糖を選択的に分離抽出する方法としては、非常に有用であるが、シアル酸含有オリゴ糖を抽出するために、数多くの複雑な工程を行わなければならず、作業効率が悪い。また、シアル酸含有オリゴ糖の中でも構造上ラクトン体を形成し得るものしか分離できないという問題があった。
【0007】
従って、本発明は、種々の生理機能を有するシアル酸含有オリゴ糖を選択的、高純度に高収率で且つ複雑な工程なしに簡便に分離抽出する製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、乳よりシアル酸含有オリゴ糖を高純度で簡便に分離抽出する製造方法を鋭意検討したところ、乳から脂質及びタンパク質を除去したオリゴ糖画分を特定のカラムクロマトグラフィー処理をすることにより、シアル酸含有オリゴ糖が選択的に抽出できることを見出し、本発明を完成した。
【0009】
本発明は、乳から脂質及びタンパク質を除去したオリゴ糖画分を活性炭カラムクロマトグラフィーに付すことを特徴とするシアル酸含有オリゴ糖の製造方法を提供するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の乳から分離抽出されるシアル酸含有オリゴ糖は、シアル酸としてN−アセチルノイラミン酸又はN−グリコリルノイラミン酸がオリゴ糖を構成する糖の非還元末端に結合したN−アセチルノイラミニルラクトース又はN−グリコリルノイラミニルラクトースを主成分とするものである。具体的には、α−2,3−N−アセチル−ノイラミニルラクトース、α−2,6−N−アセチル−ノイラミニルラクトース、α−2,3−N−グリコリル−ノイラミニルラクトース又はα−2,6−N−グリコリル−ノイラミニルラクトースを主成分とするものである。
【0011】
本発明で使用する乳は、シアル酸含有のオリゴ糖を含むものであればいかなるものでも使用することができるが、分離抽出されるシアル酸含有オリゴ糖であるα−2,3−N−アセチル−ノイラミニルラクトース、α−2,6−N−アセチル−ノイラミニルラクトース又はα−2,3−N−グリコリル−ノイラミニルラクトース、α−2,6−N−グリコリル−ノイラミニルラクトースを多く含有する原料乳が好ましく、特に、牛、羊、山羊等の乳が好ましい。
【0012】
オリゴ糖を構成する糖の非還元末端にシアル酸としてN−アセチルノイラミン酸が結合したα−2,3−N−アセチル−ノイラミニルラクトース又はα−2,6−N−アセチル−ノイラミニルラクトースであるシアル酸含有オリゴ糖を得る場合は、それらを比較的多く含んでいる牛、山羊の乳を原料とすることが好ましく、また、非還元末端にシアル酸としてN−グリコリルノイラミン酸が結合したα−2,3−N−グリコリル−ノイラミニルラクトース又はα−2,6−N−グリコリル−ノイラミニルラクトースであるシアル酸含有オリゴ糖を得る場合は、それらを比較的多く含んでいる羊の乳を原料とすることが好ましい。
【0013】
また、牛乳、羊乳又は山羊等の乳の中に含有されるシアル酸含有オリゴ糖は、分娩後、日数を経るほどに減少するため、シアル酸含有オリゴ糖を高収率で得るためには、それらの初乳を原料乳として用いることが好ましく、特に、分娩後24時間以内に搾乳された初乳を原料乳とすることが好ましい。
【0014】
本発明方法の第一工程は、乳から脂質及びタンパク質を除去する工程である。脂質の除去は、高速遠心分離機、クリームセパレーター等を使用して、乳をクリーム層とスキムミルク層に分層し、スキムミルク層を分取することにより行われる。
高速遠心分離機を使用する場合の遠心分離の条件は、特に限定されるものではないが、クリーム層とスキムミルク層を十分に分離することができる条件で行うことが好ましい。例えば、温度が0〜10℃、更に好ましくは2〜5℃で、回転数が1000〜100000r/min、更に好ましくは3000〜10000r/minで、5〜60分間、更に10〜40分間行うのが好ましい。分層を十分に行うために、必要によりこの操作を繰り返し行ってもよい。分層を行った後、常法によりスキムミルク層を分取すればよい。
【0015】
次いでスキムミルク層からタンパク質が除去される。タンパク質の除去は、分取したスキムミルク層のpHをカゼインの等電点(pH4.6)近傍に調整してタンパク質を沈殿させた後、常法、例えば高速遠心分離機等を使用して、カゼインの白色沈殿を分離除去することにより行われる。
【0016】
スキムミルク層よりタンパク質を除いた層(以下ホエーということもある)は、牛、羊等の初乳からこのような工程で処理して得るのが好ましいが、市販されているホエーを使用してもよい。市販されているホエーとしては、脱脂乳から酸でカードを沈殿させてカゼインを製造する際に得られる酸性ホエー、チーズを製造する際に排出されるチーズホエー等が挙げられる。
【0017】
このようにして得られたホエーは、更に十分にタンパク質を除去するために、pHを7近傍に調整した後、ホエーの総量に対して1〜3重量倍、好ましくは約2重量倍の低級アルコール、アセトン等の溶剤、例えば99%未変性エチルアルコールを加えて混合し、低温、好ましくは0〜10℃、特に好ましくは3〜5℃で一晩静置した後高速遠心分離機等を使用して、タンパク質の白色沈殿等を分離して上澄み液を得る。この上澄み液を濃縮し、好ましくは1/5〜1/10位に濃縮し又は凍結乾燥して、オリゴ糖画分を得る。
【0018】
ホエーをpH7近傍に調整するのは、低pH条件下でのシアル酸含有オリゴ糖からシアル酸が解離するのを防ぐためであって、pHを調整する際は、通常pH調整に使用されるものであればいずれを使用してもよいが、食品として許容されるものであることが好ましく、酢酸や水酸化ナトリウム水溶液等を使用することが好ましい。
また、スキムミルク中のタンパク質を沈殿させるための溶剤としては、アセトン等の溶剤を使用することもできるが、食品へ利用すること及び原料乳から調製したオリゴ糖をエチルアルコールを用いて活性炭カラムクロマトグラフィーに付す工程のことも考慮するとエチルアルコールを用いることが最も好ましい。
【0019】
このようにして得たオリゴ糖画分は、シアル酸含有オリゴ糖以外の糖やミネラル分を含有しているため、濃縮処理時に不溶性沈殿物が生成する場合がある。そのため、前記操作を繰り返し行い活性炭カラムクロマトグラフィーに付す前にこれらの沈殿物をできるだけ除去しておくことが好ましい。
【0020】
次に、オリゴ糖画分は、低級アルコール、アセトニトリル等の溶剤を含む水溶液に溶解して活性炭カラムクロマトグラフィーに付した後、常法により溶出液として濃度の異なる溶剤水溶液を順次通液して、シアル酸含有オリゴ糖を含む溶出画分を採取し、後述のシアル酸検出法で、シアル酸含有オリゴ糖溶出画分を検出し、それを分取することにより、シアル酸含有オリゴ糖が得られる。
ここで、使用する溶剤としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール、アセトニトリル等が挙げられるが、食用等の食品素材としてシアル酸含有オリゴ糖を製造する場合は、エチルアルコールが最も好ましい。
【0021】
活性炭カラムクロマトグラフィーによるシアル酸含有オリゴ糖の製造における溶出溶剤濃度は、特に限定されないが、5〜90重量%濃度勾配により行うのが好ましい。溶剤がエチルアルコールの場合は、1〜50重量%エチルアルコール水溶液による濃縮勾配により行うのが好ましい。より具体的には、まず、3〜7重量%エチルアルコール水溶液を通液した後、10〜50重量%エチルアルコール水溶液を低濃度から順次、段階的に通液する。そして、15〜35重量%エチルアルコール水溶液により溶出された画分を分取するのが好ましく、更には、牛乳、山羊乳の場合は、15〜25重量%エチルアルコール水溶液、羊乳の場合は25〜35重量%エチルアルコール水溶液の溶出画分を分取するのが好ましい。溶剤の通液速度は、シアル酸含有オリゴ糖の製造効率の点から、1〜20mL/min、更に3〜10mL/minであるのが好ましい。
【0022】
本発明の製造方法で得られるシアル酸含有オリゴ糖は、シアル酸/ヘキソースの含有重量比の値が0.5〜0.96、更には0.6〜0.96であるのが、中性糖の含有量が低い点で好ましい。
【0023】
シアル酸の検出定量法は、例えば、過ヨウ素酸レゾルシノール塩酸法が挙げられる。該方法は、試料を蒸留水に溶解し、過ヨウ素酸を加えて反応させ、次いでレゾルシノール溶液を加えて反応させた後、これを冷却し、t−ブタノールを加えて更に混合し、遠心分離機を用いて上澄み液を採取し、分光光度計により630nmの吸光度を測定することにより行われる。このとき、630nmに吸収が測定された場合には、試料にシアル酸が含有されていることを示し、常法によりその吸光度より含有量が測定される。
【0024】
ヘキソースの検出定量法は、例えばフェノール硫酸法が挙げられる。該方法は、試料にフェノール試薬を加えて撹拌し、濃硫酸を更に加えて撹拌したものを室温まで冷却し、分光光度計を用いて490nmの吸光度を測定する。このとき490nmに吸収が測定された場合には、試料に中性糖(ヘキソース)が含有されていることを示し、常法によりその吸光度より含有量が測定される。
また、標準糖(例えば、グルコースやラクトース等)による検量線と比較することで中性糖の含有量も算出することができる。
【0025】
本発明のシアル酸含有オリゴ糖の製造方法において、牛の初乳を原料とした場合に15〜25重量%エチルアルコール通液画分において、N−アセチルノイラミン酸が結合したシアル酸含有オリゴ糖、特にα−2,3−N−アセチル−ノイラミニルラクトースを選択的且つ容易に分離抽出することができる。また、羊の初乳を原料とした場合においてもN−グリコリルノイラミン酸を主成分として含むシアル酸含有オリゴ糖を25〜35重量%エチルアルコール通液画分において選択的に且つ容易に分離抽出することができる。山羊の初乳を原料とした場合においても、活性炭カラムクロマトグラフィーで15〜25重量%エチルアルコール通液を行うことにより、N−アセチルノイラミン酸が結合したシアル酸含有オリゴ糖を選択的に且つ容易に分離抽出することができる。
【0026】
本発明のシアル酸含有オリゴ糖の製造方法によって乳から分離抽出して製造されたシアル酸含有オリゴ糖は、エチルアルコール溶液の状態でそのまま使用してもよく、また、常法に従って濃縮、乾燥して粉末にしてから使用してもよい。
【0027】
本発明の製造方法により製造されたシアル酸含有オリゴ糖、特にシアル酸/ヘキソースの重量比が0.5〜0.96のシアル酸含有オリゴ糖は、細胞間識別機能、感染防御活性、ビスィズス菌増殖因子、及び乳幼児の免疫制御機能等種々の生理機能の解明を進める研究素材、生理機能を付与する飲食品等へ利用される。また、飼料、医薬品、化粧品等の素材として利用が可能である。
【0028】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0029】
実施例1
(1)牛乳からオリゴ糖画分の製造
乳牛(ホルスタイン種20頭)から分娩直後に採取した乳約1000mLを4℃で5000r/min、15分間遠心分離し、脂質画分を除去した。得られた脱脂乳に0.1mol/L酢酸でpH4.6に調整してカゼインを等電点沈殿させた後、高速遠心分離機を用いて処理を行い、カゼインの白色沈殿を分離し、ホエーを得た。このホエーを更に0.1mol/L水酸化ナトリウムを添加してpH7に調整後、2重量倍量の99重量%未変性エチルアルコールを加え、4℃で一晩放置した後、遠心分離を行い、生成した不溶性画分を濾過により除去し濾液を濃縮、凍結乾燥してオリゴ糖画分を24.2g得た。
【0030】
(2)シアル酸含有オリゴ糖の製造
活性炭(和光純薬製,クロマトグラフィー用)を充填したガラスカラム(φ5.0×23.0cm、450mL)に(1)で得られた牛乳のオリゴ糖画分6gを5重量%エチルアルコール水溶液に溶解して付した。次いで、流速5mL/minにおいて5重量%、10重量%、20重量%、30重量%及び50重量%の5種類のエチルアルコール水溶液を順次通液し、100mLずつ分画してフェノール硫酸法及び過ヨウ素酸レゾルシノール塩酸法によりヘキソース及びシアル酸の検出を行った。その結果を図1に示す。
【0031】
図1より、20重量%エチルアルコール水溶液で溶出した画分において、シアル酸含有オリゴ糖が選択的に溶出していることが認められた。また、この20重量%エチルアルコール水溶液で溶出された画分の収量は、280mgであった。
また、シアル酸/ヘキソースの含有重量比は0.92であった。
【0032】
シアル酸含有オリゴ糖の検出
20重量%エチルアルコール水溶液で溶出した画分10mgを計り取り、蒸留水に溶解したものを下記の条件でHPLC(高速液体クロマトグラフィー)に付し、シアル酸含有オリゴ糖を精製した。その結果を図2に示す。
HPLC:TSK Amide 80カラム(4.6mm ID×25cm)
流速 1mL/min
溶出液
a液:アセトニトリル/15mmol/L リン酸カリウム緩衝液(pH5.2)=80:20
b液:アセトニトリル/15mmol/L リン酸カリウム緩衝液(pH5.2)=50:50
【0033】
図2より、20重量%エチルアルコール水溶液で溶出したシアル酸含有オリゴ糖は、α−2,3−N−アセチル−ノイラミニルラクトースであることが認められた。
【0034】
実施例2
(1)羊乳からオリゴ糖画分の製造
羊(4頭)から分娩直後に採取した乳約440mLを用いて実施例1(1)と同様の方法によりオリゴ糖画分を6.8g得た。
【0035】
(2)シアル酸含有オリゴ糖の製造
(1)で得られた羊乳のオリゴ糖画分25mLを実施例1(2)と同様に5重量%エチルアルコール水溶液に溶解して付した。次いで、流速5mL/minにおいて5重量%、20重量%、30重量%及び50重量%の4種類のエチルアルコール水溶液を順次通液し、100mLづつ分画してフェノール硫酸法及び過ヨウ素酸レゾルシノール塩酸法によりヘキソース及びシアル酸の検出を行った。その結果を図3に示す。
【0036】
図3より、30重量%エチルアルコール水溶液で溶出した画分において、シアル酸含有オリゴ糖が選択的に溶出していることが認められた。また、この30重量%エチルアルコール水溶液で溶出されたシアル酸含有オリゴ糖画分の収量は、64.3mgであった。
また、シアル酸/ヘキソースの含有重量比は、0.85であった。
【0037】
【発明の効果】
本発明のシアル酸含有オリゴ糖の製造方法は、より簡便で、高純度高収率でシアル酸含有オリゴ糖を得ることができる。また、シアル酸含有オリゴ糖である複数の化合物も容易に分離抽出することが可能であり、純度の高い精製品として各種研究材料や食品等へ応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】活性炭カラムクロマトグラフィー法におけるシアル酸含有オリゴ糖の溶出を示す図である。
【図2】シアル酸含有オリゴ糖溶出画分のHPLC測定結果を示す図である。
【図3】活性炭カラムクロマトグラフィー法におけるシアル酸含有オリゴ糖の溶出を示す図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a production method for easily and efficiently separating and extracting sialic acid-containing oligosaccharides having various physiological activities from milk with high purity.
[0002]
[Prior art]
Sialic acid-containing oligosaccharides are those in which sialic acid is bound to galactose, N-acetylglucosamine, or sialic acid itself, which is a constituent sugar constituting oligosaccharides. Typical examples include sialyl lactose and sialyl lactosamine. It has been known. It is known that these sialic acid-containing oligosaccharides further exist in two types depending on the binding mode of galactose and sialic acid, which are neutral sugar chains serving as the basic skeleton.
In recent years, oligosaccharides to which these sialic acids are bound not only have physiological functions such as cell-to-cell discrimination, but also have anti-infection activity, act as a growth factor for bisids, and have an immune control function for infants. In addition to research that promotes the elucidation of such physiological functions, it can be used in foods and drinks for the purpose of imparting various physiological functions by incorporating oligosaccharides containing sialic acid. It has been attracting attention as a useful food material that can be expected.
[0003]
So far, various methods for producing sialic acid-containing oligosaccharides by chemical synthesis have been reported. However, it is difficult to produce in large quantities with a complicated synthesis method. Since it is used, it is not always a preferable method in consideration of use in foods.
[0004]
On the other hand, in recent years, it has been clarified that sialic acid-containing oligosaccharides that have been reported to exist only in trace amounts in the natural world are relatively contained in milk such as cows, sheep, and goats. As a method for producing an oligosaccharide containing an acid, a separation and extraction method using milk such as milk as a raw material has been studied. For example, (1) after removing protein and lactose from a milk raw material containing a sialic acid-containing oligosaccharide fraction, the solution is passed through a simulated moving bed chromatographic separation apparatus using a cation exchange resin as a separating agent, A method for separating and extracting sugar (Patent Document 1), (2) a method for concentrating a supernatant liquid from which protein has been removed from skim milk powder, and then crystallizing and removing lactose (Patent Document 2), and (3) a sialic acid compound A method in which a lactone body in a raw material solution is previously subjected to ring-opening treatment, a sialic acid compound in the raw material solution is separated, lactonized, passed through an anion exchanger, and a non-adsorbed fraction is collected (Patent Document) 3) and the like.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3368389 [Patent Document 2]
JP 2001-240599 A [Patent Document 3]
JP-A-2001-213894 gazette
[Problems to be solved by the invention]
However, these conventional methods are not necessarily preferable methods. For example, in the method of Patent Document 1, it is not possible to selectively separate and extract only sialic acid-containing oligosaccharides contained in milk. In the method of Patent Document 2, oligosaccharides to which sialic acid is bound from milk raw materials are not extracted. Although it can be extracted, it is not possible to selectively extract only sialic acid-containing oligosaccharides having a specific structure. The method of Patent Document 3 is very useful as a method for selectively separating and extracting a sialic acid-containing oligosaccharide that forms a lactone body and a sialic acid-containing oligosaccharide that does not form a lactone body. In order to extract the contained oligosaccharide, many complicated steps must be performed, and the working efficiency is poor. Further, among sialic acid-containing oligosaccharides, there is a problem that only those that can form a lactone structure can be separated.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a production method for selectively separating and extracting sialic acid-containing oligosaccharides having various physiological functions selectively, with high purity and high yield, and without complicated steps.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, the present inventors have intensively studied a production method for easily separating and extracting sialic acid-containing oligosaccharides from milk with high purity. As a result, the oligosaccharide fraction obtained by removing lipids and proteins from milk is subjected to a specific column chromatography treatment. As a result, it was found that sialic acid-containing oligosaccharides can be selectively extracted, and the present invention was completed.
[0009]
The present invention provides a method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide, characterized in that an oligosaccharide fraction obtained by removing lipids and proteins from milk is subjected to activated carbon column chromatography.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The sialic acid-containing oligosaccharide separated and extracted from the milk of the present invention has N-acetylneuraminic acid or N-glycolylneuraminic acid as sialic acid bonded to the non-reducing end of the sugar constituting the oligosaccharide. It is mainly composed of neuraminyl lactose or N-glycolyl neuraminyl lactose. Specifically, α-2,3-N-acetyl-neuraminyl lactose, α-2,6-N-acetyl-neuraminyl lactose, α-2,3-N-glycolyl-neuraminyl lactose or α-2 , 6-N-glycolyl-neuraminyl lactose.
[0011]
Any milk containing sialic acid-containing oligosaccharides can be used as the milk used in the present invention, but α-2,3-N-acetyl, which is a sialic acid-containing oligosaccharide that is separated and extracted. -Rich in neuraminyl lactose, α-2,6-N-acetyl-neuraminyl lactose or α-2,3-N-glycolyl-neuraminyl lactose, α-2,6-N-glycolyl-neuraminyl lactose Raw milk is preferable, and milk such as cow, sheep, goat and the like is particularly preferable.
[0012]
Α-2,3-N-acetyl-neuraminyl lactose or α-2,6-N-acetyl-neuraminyl lactose in which N-acetylneuraminic acid is bonded as a sialic acid to the non-reducing end of the sugar constituting the oligosaccharide When the sialic acid-containing oligosaccharide is obtained, it is preferable to use cow and goat milk containing a relatively large amount thereof, and N-glycolylneuraminic acid as sialic acid is present at the non-reducing end. When obtaining sialic acid-containing oligosaccharides which are conjugated α-2,3-N-glycolyl-neuraminyl lactose or α-2,6-N-glycolyl-neuraminyl lactose, sheep containing a relatively large amount of them The milk is preferably used as a raw material.
[0013]
Moreover, since sialic acid-containing oligosaccharides contained in milk such as milk, sheep milk or goats decrease as the number of days passes after delivery, in order to obtain sialic acid-containing oligosaccharides in high yield These colostrums are preferably used as raw milk, and in particular, colostrum milked within 24 hours after delivery is preferably used as raw milk.
[0014]
The first step of the method of the present invention is a step of removing lipids and proteins from milk. Lipid removal is performed by separating milk into a cream layer and a skim milk layer using a high-speed centrifuge, a cream separator, or the like, and separating the skim milk layer.
Centrifugation conditions in the case of using a high-speed centrifuge are not particularly limited, but it is preferable to carry out the conditions under which the cream layer and the skim milk layer can be sufficiently separated. For example, the temperature is 0 to 10 ° C., more preferably 2 to 5 ° C., and the rotational speed is 1000 to 100,000 r / min, more preferably 3000 to 10000 r / min, for 5 to 60 minutes, and further for 10 to 40 minutes. preferable. This operation may be repeated as necessary in order to perform sufficient layering. After the layering, the skim milk layer may be separated by a conventional method.
[0015]
The protein is then removed from the skim milk layer. For protein removal, the pH of the separated skim milk layer is adjusted to the vicinity of the isoelectric point (pH 4.6) of casein to precipitate the protein, and then casein is used using a conventional method such as a high-speed centrifuge. The white precipitate is separated and removed.
[0016]
The layer from which protein is removed from the skim milk layer (hereinafter sometimes referred to as whey) is preferably obtained by treating in this process from colostrum such as cattle and sheep, but even if commercially available whey is used. Good. Examples of commercially available whey include acidic whey obtained when a casein is produced by precipitating curd from skim milk with acid, cheese whey discharged when producing cheese, and the like.
[0017]
The whey obtained in this way was adjusted to a pH of around 7 in order to further sufficiently remove protein, and then 1 to 3 times by weight, preferably about 2 times by weight of the lower alcohol, based on the total amount of whey. In addition, a solvent such as acetone, for example, 99% unmodified ethyl alcohol is added and mixed, and the mixture is allowed to stand overnight at a low temperature, preferably 0 to 10 ° C., particularly preferably 3 to 5 ° C., and then a high-speed centrifuge is used. Thus, a white precipitate of protein is separated to obtain a supernatant. The supernatant is concentrated, preferably concentrated to about 1/5 to 1/10, or lyophilized to obtain an oligosaccharide fraction.
[0018]
The reason why whey is adjusted to around pH 7 is to prevent sialic acid from dissociating from sialic acid-containing oligosaccharides under low pH conditions. When pH is adjusted, it is usually used for pH adjustment. Any of these may be used as long as they are acceptable as food, and it is preferable to use acetic acid, an aqueous sodium hydroxide solution, or the like.
In addition, as a solvent for precipitating proteins in skim milk, a solvent such as acetone can be used. However, it can be used for food and activated sugar column chromatography using oligosaccharide prepared from raw milk using ethyl alcohol. In consideration of the process of attaching to the solvent, it is most preferable to use ethyl alcohol.
[0019]
Since the oligosaccharide fraction thus obtained contains sugars and minerals other than sialic acid-containing oligosaccharides, an insoluble precipitate may be produced during the concentration treatment. Therefore, it is preferable to remove these precipitates as much as possible before repeating the above operation and subjecting to activated carbon column chromatography.
[0020]
Next, the oligosaccharide fraction was dissolved in an aqueous solution containing a solvent such as lower alcohol, acetonitrile, etc. and subjected to activated carbon column chromatography. The elution fraction containing the sialic acid-containing oligosaccharide is collected, the sialic acid-containing oligosaccharide elution fraction is detected by the sialic acid detection method described below, and the sialic acid-containing oligosaccharide is obtained by fractionation. .
Here, examples of the solvent to be used include lower alcohols such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol, acetonitrile, and the like, but ethyl alcohol is most preferable when producing sialic acid-containing oligosaccharides as food materials for food and the like.
[0021]
The concentration of the elution solvent in the production of the sialic acid-containing oligosaccharide by activated carbon column chromatography is not particularly limited, but it is preferably carried out with a 5-90 wt% concentration gradient. When the solvent is ethyl alcohol, it is preferably carried out by concentration gradient using 1 to 50% by weight ethyl alcohol aqueous solution. More specifically, first, a 3 to 7% by weight ethyl alcohol aqueous solution is passed, and then a 10 to 50% by weight ethyl alcohol aqueous solution is passed stepwise in order from a low concentration. And it is preferable to fractionate the fraction eluted with 15 to 35% by weight ethyl alcohol aqueous solution. Furthermore, in the case of milk and goat milk, 15 to 25% by weight ethyl alcohol aqueous solution and 25% in the case of sheep milk. It is preferable to fractionate an elution fraction of a ~ 35 wt% aqueous ethyl alcohol solution. The liquid passing rate of the solvent is preferably 1 to 20 mL / min, more preferably 3 to 10 mL / min, from the viewpoint of production efficiency of the sialic acid-containing oligosaccharide.
[0022]
The sialic acid-containing oligosaccharide obtained by the production method of the present invention has a sialic acid / hexose content weight ratio of 0.5 to 0.96, more preferably 0.6 to 0.96. This is preferable because the sugar content is low.
[0023]
Examples of the detection and quantification method for sialic acid include the periodate resorcinol hydrochloride method. In this method, a sample is dissolved in distilled water, reacted with periodic acid, then reacted with resorcinol solution, then cooled, added with t-butanol, further mixed, and centrifuged. The supernatant is collected using, and the absorbance at 630 nm is measured with a spectrophotometer. At this time, when the absorption is measured at 630 nm, it indicates that the sample contains sialic acid, and the content is measured from the absorbance by a conventional method.
[0024]
Examples of the hexose detection and quantification method include the phenol sulfate method. In this method, a phenol reagent is added to a sample and stirred, and concentrated sulfuric acid is further added and stirred. The sample is cooled to room temperature, and the absorbance at 490 nm is measured using a spectrophotometer. At this time, when the absorption is measured at 490 nm, it indicates that the sample contains a neutral sugar (hexose), and the content is measured from the absorbance by a conventional method.
In addition, the content of neutral sugars can be calculated by comparing with a calibration curve using standard sugars (eg, glucose, lactose, etc.).
[0025]
In the method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide of the present invention, a sialic acid-containing oligosaccharide in which N-acetylneuraminic acid is bound in a 15 to 25 wt% ethyl alcohol flow-through fraction when bovine colostrum is used as a raw material In particular, α-2,3-N-acetyl-neuraminyl lactose can be selectively and easily separated and extracted. In addition, even when sheep colostrum is used as a raw material, sialic acid-containing oligosaccharides containing N-glycolylneuraminic acid as a main component are selectively and easily separated in a 25-35 wt% ethyl alcohol flow-through fraction. Can be extracted. Even when goat's colostrum is used as a raw material, the sialic acid-containing oligosaccharide to which N-acetylneuraminic acid is bonded is selectively obtained by passing 15 to 25 wt% ethyl alcohol through activated carbon column chromatography. It can be easily separated and extracted.
[0026]
The sialic acid-containing oligosaccharide produced by separation and extraction from milk by the method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide of the present invention may be used as it is in an ethyl alcohol solution, or may be concentrated and dried according to a conventional method. It may be used after being powdered.
[0027]
A sialic acid-containing oligosaccharide produced by the production method of the present invention, particularly a sialic acid-containing oligosaccharide having a sialic acid / hexose weight ratio of 0.5 to 0.96, has a cell-to-cell discrimination function, an infection-protecting activity, It is used for research materials that promote the elucidation of various physiological functions such as growth factors and immune control functions of infants, foods and drinks that impart physiological functions, and the like. It can also be used as a material for feed, pharmaceuticals, cosmetics, and the like.
[0028]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples.
[0029]
Example 1
(1) Production of oligosaccharide fraction from milk Approximately 1000 mL of milk collected immediately after parturition from dairy cows (20 Holsteins) was centrifuged at 4 ° C. and 5000 r / min for 15 minutes to remove the lipid fraction. The obtained skim milk is adjusted to pH 4.6 with 0.1 mol / L acetic acid to cause isoelectric precipitation of casein, and then treated with a high-speed centrifuge to separate the white precipitate of casein, and whey. Got. The whey was further adjusted to pH 7 by adding 0.1 mol / L sodium hydroxide, 2 times by weight of 99% by weight unmodified ethyl alcohol was added, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. overnight, followed by centrifugation. The generated insoluble fraction was removed by filtration, and the filtrate was concentrated and freeze-dried to obtain 24.2 g of an oligosaccharide fraction.
[0030]
(2) Production of oligosaccharide containing sialic acid Oligosaccharide fraction of milk obtained in (1) on a glass column (φ5.0 × 23.0 cm, 450 mL) packed with activated carbon (manufactured by Wako Pure Chemicals, for chromatography) A 6 g portion was dissolved in a 5 wt% aqueous ethyl alcohol solution and applied. Next, 5 wt%, 10 wt%, 20 wt%, 30 wt% and 50 wt% of 5 types of ethyl alcohol aqueous solutions were sequentially passed at a flow rate of 5 mL / min, and fractionated by 100 mL, respectively. Hexose and sialic acid were detected by the resorcinol iodate method. The result is shown in FIG.
[0031]
From FIG. 1, it was confirmed that the sialic acid-containing oligosaccharide was selectively eluted in the fraction eluted with 20% by weight aqueous ethyl alcohol solution. The yield of the fraction eluted with this 20% by weight aqueous ethyl alcohol solution was 280 mg.
The content weight ratio of sialic acid / hexose was 0.92.
[0032]
Detection of oligosaccharides containing sialic acid 10 mg of a fraction eluted with a 20% by weight aqueous ethyl alcohol solution was weighed and dissolved in distilled water and subjected to HPLC (high performance liquid chromatography) under the following conditions. Was purified. The result is shown in FIG.
HPLC: TSK Amide 80 column (4.6 mm ID x 25 cm)
Flow rate 1mL / min
Eluate a: acetonitrile / 15 mmol / L potassium phosphate buffer (pH 5.2) = 80: 20
Liquid b: acetonitrile / 15 mmol / L potassium phosphate buffer (pH 5.2) = 50: 50
[0033]
From FIG. 2, it was confirmed that the sialic acid-containing oligosaccharide eluted with a 20 wt% aqueous ethyl alcohol solution was α-2,3-N-acetyl-neuraminyl lactose.
[0034]
Example 2
(1) Manufacture of oligosaccharide fraction from sheep milk 6.8 g of oligosaccharide fraction was obtained in the same manner as in Example 1 (1) using about 440 mL of milk collected immediately after delivery from sheep (4 heads). .
[0035]
(2) Production of sialic acid-containing oligosaccharide 25 mL of the oligosaccharide fraction of sheep milk obtained in (1) was dissolved in a 5 wt% aqueous ethyl alcohol solution in the same manner as in Example 1 (2). Next, 5 wt%, 20 wt%, 30 wt% and 50 wt% of four kinds of ethyl alcohol aqueous solutions were sequentially passed at a flow rate of 5 mL / min, fractionated by 100 mL, and phenol sulfuric acid method and periodate acid resorcinol hydrochloride. Hexose and sialic acid were detected by the method. The result is shown in FIG.
[0036]
From FIG. 3, it was confirmed that the sialic acid-containing oligosaccharide was selectively eluted in the fraction eluted with 30 wt% aqueous ethyl alcohol. The yield of the sialic acid-containing oligosaccharide fraction eluted with this 30% by weight aqueous ethyl alcohol solution was 64.3 mg.
The content weight ratio of sialic acid / hexose was 0.85.
[0037]
【The invention's effect】
The method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide of the present invention is simpler and can obtain a sialic acid-containing oligosaccharide with high purity and high yield. In addition, a plurality of compounds that are sialic acid-containing oligosaccharides can be easily separated and extracted, and can be applied to various research materials, foods, etc. as purified products with high purity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing elution of sialic acid-containing oligosaccharides in an activated carbon column chromatography method.
FIG. 2 is a diagram showing the results of HPLC measurement of a fraction eluted with a sialic acid-containing oligosaccharide.
FIG. 3 is a diagram showing elution of sialic acid-containing oligosaccharides in an activated carbon column chromatography method.

Claims (3)

乳から脂質及びタンパク質を除去したオリゴ糖画分を活性炭カラムクロマトグラフィーに付し、次いで1〜50重量%のエチルアルコール水溶液を用いた濃度勾配により溶出を行い、15〜35重量%のエチルアルコール水溶液による溶出画分を分取することを特徴とする、シアル酸/ヘキソースの重量比が0.5〜0.96であるシアル酸含有オリゴ糖の製造方法。The oligosaccharide fractions obtained by removing lipids and proteins from milk and with the activated charcoal column chromatography, and then subjected to elution by the density gradient with 1-50 wt% of ethyl alcohol aqueous solution, 15 to 35 wt% of ethyl alcohol aqueous solution A method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide having a sialic acid / hexose weight ratio of 0.5 to 0.96, wherein an elution fraction obtained by the step is collected . 得られるシアル酸含有オリゴ糖が、N−アセチル−ノイラミニルラクトース又はN−グリコリル−ノイラミニルラクトースを含むものである請求項1記載のシアル酸含有オリゴ糖の製造方法。 The method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide according to claim 1, wherein the sialic acid-containing oligosaccharide obtained contains N-acetyl-neuraminyl lactose or N-glycolyl-neuraminyl lactose . 乳が牛、羊又は山羊の初乳である請求項1又は2記載のシアル酸含有オリゴ糖の製造方法。The method for producing a sialic acid-containing oligosaccharide according to claim 1 or 2 , wherein the milk is colostrum of cow, sheep or goat.
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