JP4632024B2

JP4632024B2 - 高純度大豆サポニンの製造方法

Info

Publication number: JP4632024B2
Application number: JP2004314699A
Authority: JP
Inventors: 修一加茂; 紗綾子鈴木; 俊郎佐藤; 豊大谷; 洋祐磯部
Original assignee: J Oil Mills Inc
Current assignee: J Oil Mills Inc
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP2006124324A

Description

本発明は、脂質低下作用など様々な生理作用を有する大豆サポニン、なかでも特に活性の高いＢ群大豆サポニンを含む高純度大豆サポニンを製造する方法に関する。

サポニンは自然界に存在する両親媒性のトリテルペン配糖体であり、様々な植物に含まれている。大豆（Glycine max）に含まれるサポニンは、大豆サポニンと呼ばれ、特に大豆胚軸中には、５〜６％もの著量の大豆サポニンが含まれている。大豆サポニンには、ソヤサポゲノールＡをアグリコンに持つ配糖体である大豆サポニンＡグループと、ソヤサポゲノールＢをアグリコンに持つ大豆サポニンＢグループに大別される。大豆サポニンＡグループには、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６があり、大豆サポニンＢグループには、I、II、III、IV、Ｖが発見されている（非特許文献１）。

大豆サポニンの生理作用としては、抗酸化作用や脂質低下作用が知られているが、特に大豆サポニンＢグループには、コレステロール低下作用、免疫賦活作用、抗腫瘍活性、抗変異原活性などの生理作用がある（非特許文献２、３）。
従来、大豆サポニンを産業的に製造する方法としては、１）大豆あるいは大豆胚軸から熱水の他、低級アルコールや酢酸エチル、酢酸メチルなどの有機溶媒を用いて抽出し、乾燥する方法、２）上記の抽出液から、溶媒を除去し、水に溶けにくい有機溶剤、例えばブタノールと水を用いた液々分配抽出によってサポニンを濃縮する方法、３）大豆サポニン抽出液や濃縮液を合成吸着剤に吸着させ、アルコール等で溶出させることによって、大豆サポニンの純度を上げる方法、さらには４）溶剤分別や合成吸着剤等により粗精製を行った後、エーテルやアセトンに生成物を一旦溶解し、冷却することで大豆サポニンを結晶化させて高純度サポニンを精製する方法などが知られている。

しかしながら、上記の製造方法では、いずれも得られたサポニンの収率が低く、高純度のサポニンを得ることは困難であった。
そのため、これまでにもサポニンの純度を上げるための方法が種々検討されており、例えば、無極性の合成吸着剤を用いた後、極性吸着剤を使って高純度サポニンを得る方法、また無極性の合成吸着剤を使った工程と溶剤分別工程を組み合わせて高純度サポニンを製造する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、当該方法では、吸着剤で精製する際の樹脂劣化や溶剤コストなどの問題があり、安価に大量に製造する方法としては、甚だ不充分である上、特にコスト的に有利である大豆胚軸を原料としたときに、活性の高い大豆サポニンＢグループを高濃度に含むものを製造することができないという問題がある。

一方、大豆胚軸から大豆イソフラボンをイオン交換樹脂で製造する工程でサポニンを分離する方法が提案されており、これによれば、スチレン・ジビニルベンゼン重合体を基本骨格に持つ陰イオン交換樹脂に、大豆胚軸抽出物を接触させ、水で洗浄した後、アルコールで高純度の大豆イソフラボンを得ることができる（特許文献２）。しかしながら、この方法では、大豆イソフラボンを大豆サポニンと分離することはできるが、高純度の大豆サポニンを得ることはできず、さらには活性の高い大豆サポニンＢグループを高含有させることはできない。

特開2003-171393号公報特開2002-80474号公報 Shirakawa et.al 、Agric. Biol. Chem. 55, 911-917, 1991 Hostettmann et.al,.Saponins, Cambridge University Press Cambridge, United Kingdom. 1995 Berhow et.al、Characterization and antimutagenic activity of soybean saponins. Mutat. Res. 448, 11-12, 2000

本発明の目的は、胚軸から大豆サポニンを製造するに際し、純度７０％以上の高純度のサポニン、特に生理活性の高い大豆サポニンＢグループを５０％以上含む大豆サポニンを容易に精製し得る方法を提供せんとするものである。

本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、大豆胚軸を原料として大豆サポニンを製造するに際して、該大豆胚軸炭素数１〜３の無水又は含水の低級アルコールにて抽出した後、該抽出液を弱塩基性の陰イオン交換樹脂、続いて無極性の合成吸着剤で処理することにより７０重量％以上という高純度の大豆サポニンが得られることを見出し本発明を完成させた。
すなわち本発明は、大豆胚軸を炭素数１〜３の無水又は含水の低級アルコールにて抽出した抽出液から大豆サポニンを製造するに際して、１）該抽出液を弱塩基性の陰イオン交換樹脂に接触させ、２）得られた溶出液を無極性の合成吸着剤に吸着させることを特徴とする高純度大豆サポニンの製造方法である。
さらに本発明においては、無極性の合成吸着剤からアルコールおよび含水アルコールで溶出部を分画することにより、特に生理活性の高い大豆サポニンＢグループを濃縮することができ、大豆サポニンＢグループ濃度５０重量％以上、あるいは、総大豆サポニン中のＢグループ比率が７０重量％以上の素材を得ることができる。

本発明において、樹脂による精製を行なう順序としては、陰イオン交換樹脂による処理を行なった後に、無極性の合成吸着剤による精製を行なうことが必須である。なんとなれば、合成吸着剤で先に処理した場合、低極性物質などが合成吸着剤に強く吸着され、アルカリ処理など、通常の樹脂再生処理を行なっても樹脂の劣化が起こり、樹脂の能力が徐々に低下するからである。これに対して、先に陰イオン交換樹脂で大豆サポニンを粗精製することにより、大豆イソフラボンやオリゴ糖の他、低極性物質を取り除くことができ、続く無極性の合成吸着剤の処理能力が向上し、劣化が起こり難くなるのである。その際には、陰イオン交換樹脂は、アルカリによる処理により何度も繰り返し使うことができる。
従って、陰イオン交換樹脂による処理を行なった後、無極性合成吸着剤で大豆サポニンを精製すると、樹脂の寿命を長持ちさせ、大豆サポニンの製造コストを大幅に低下させることができるのである。

本発明の方法によれば、高純度の大豆サポニン、特に生理活性の高い大豆サポニンＢグループを容易に精製し得る。

［サポニンの抽出］原料大豆胚軸は、有機溶媒等であらかじめ脱脂したもの、していないものいずれも使用可能であるが、サポニンの抽出効率から脱脂したものの方が有利である。原料大豆胚軸よりサポニンを抽出する方法は、室温から８０℃において原料に対して５〜１０倍容量の抽出溶媒を加えて攪拌するのが一般的な方法であるが、サポニンが十分に抽出できる条件であれば特に限定されない。
本発明におけるイオン交換樹脂は、３級アミンを含む弱塩基性陰イオン交換樹脂であれば特に制限はなく、粒径が不均一な樹脂、例えば、三菱化成製ダイヤイオンＷＡ−３０なども利用可能であるが、平均粒径±１０％の範囲に９０％以上の粒度分布をもつ均一粒径のものが好ましい。

［サポニンの溶出・精製］上記サポニン抽出液から、蒸留操作により溶媒を溜去し、水で希釈したサポニン溶液を上記イオン交換樹脂に吸着させた後、水、アルコールあるいは含水アルコールで樹脂を洗浄した後、酸またはアルカリを使って樹脂に吸着させたサポニンを溶出する。溶出したサポニン溶液をそのまま乾燥して得られる大豆サポニン粗精製物は純度２０〜５０重量％と低く、サポニン以外の不純物が多く、生理活性の高い大豆サポニンＢグループの比率も２０〜３０重量％程度と低いものである。
サポニンの純度を高めるために、溶出したサポニンをそのまま水で希釈し、無極性の合成吸着剤にサポニンを吸着させる。無極性の合成吸着剤としては、スチレン・ジビニルベンゼン型樹脂などがあり、例えば、三菱化学製、ダイヤイオンＨＰ−２０やローム・アンド・ハース社製のアンバーライトＸＡＤ−２などが使用可能である。合成吸着剤に吸着させる際に使用する含水アルコール中のアルコール濃度はアルコールの種類によって異なるが、メタノールの場合は５０重量％程度までの所定濃度、エタノールの場合は３０重量％程度までの所定濃度が好ましい。次に、水あるいは含水エタノールで樹脂を洗浄した後、洗浄時よりアルコール濃度の高い含水アルコールで溶出させてサポニン高純度溶液を得ることができる。

［後処理］得られたサポニン高純度溶液を、必要に応じてｐＨ調整剤を用いてｐＨ調整した後、加熱乾燥、減圧加熱乾燥、スプレードライ、凍結乾燥などの方法で乾燥することにより高純度大豆サポニン粉末を得ることができる。
以上の工程で効率よく安価に、純度７０重量％以上の高純度大豆サポニンを得ることができ、かつ、活性の高い大豆サポニンＢグループを５０％重量以上の濃度に濃縮できる他、総サポニン中の大豆サポニンＢグループ比率を７０重量％以上に高めることもできる。

本発明の高純度大豆サポニンは、そのままでも、様々な用途に使用できるが、目的に応じて予め様々な増量剤と混合した組成物の状態としておくと便利に使用できる。増量剤としては、グルコース、ラクトース、マルトース、ショ糖等の糖類、ソルビトール等の糖アルコール、デキストリン、サイクロデキストリン等の加工澱粉、小麦澱粉、コーンスターチ等の澱粉類、カゼイン、大豆タンパク質等の蛋白質、アラビアガム、アルギン酸ナトリウム、カゼインナトリウム、ゼラチン、ペクチン、粉末セルロース、カルボキシメチルセルロース等の高分子安定剤、レシチン、ショ糖脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等の乳化剤、カルシウム粉末等が使用できる。

以下に本発明の実施例を記すが、これらはあくまで一例であり、本発明の主旨はもとよりこれに限定されるものではない。
なお、サポニンの量は、Rupashinghe らの方法（J. Agric. Food. Chem. 51, 5888-5894, 2003.）によって決定した。

大豆胚軸（原産国：米国）１kgに対して７０００mlの７０％エタノールを加え、６０℃で３０分間混合攪拌し、サポニンの抽出を行なった。抽出後上清をろ過により分離した後、蒸留操作により溶媒を溜去し、大豆サポニン濃縮液を得た。これを、内径５０mm、長さ１０００mmのカラムに、弱塩基性陰イオン交換樹脂（バイエル社製、ＭＰ−６４）１５００mlを充填し作成したカラムに対し、上記濃縮液を水で５倍に希釈し、３０℃に保温し、２５ml/minの流速で全量通液した。ついでこのカラムを３０℃で水６０００mlを通液し、非吸着成分を洗浄除去した。さらに４０℃にて７０％エタノール７５００mlを通液し、イソフラボンを除去した。その後、２％NaOHを含む５０％エタノールで１０００mlを通液し、サポニン溶液Ａを得た。このサポニン溶液１０００mlに対して、水を２３００ml加え、さらに１５％エタノールを１５００ml加えて希釈した。得られたサポニン溶液を、内径５０mm、長さ１０００mmのカラムに、無極性の合成吸着剤（三菱化学製、ＨＰ２０）を６００ml充填して作成したカラムに対し、３０℃、流速１０ml/minで全量負荷した。次に１０００mlの１５％エタノールでカラムを洗浄後、４０℃の４０００mlの４０％エタノールでサポニンを溶出した。この溶液を、スプレードライで乾燥しサポニン１を得た。このようにして得られたサポニン１の収量は３５．７gであった。その組成は表１に示すとおり、高純度の大豆サポニンであった。

実施例１の実験を１０分の１のスケールで繰り返し行なった。イオン交換樹脂処理後、合成吸着剤処理を行い、樹脂が何回使用できるか耐久試験を行なった。イオン交換樹脂の条件は実施例１と同様であるが、２％NaOH/５０％エタノールで樹脂を洗浄後、水洗を行い樹脂を再生して繰り返し使用した。また、無極性合成吸着剤は、９５％エタノール、１％NaOH/５０％エタノール、水で順次洗浄して樹脂を再生した。
実験結果を、図１に示した。その結果、５０回同じ実験を行なっても、初期の処理能力の９０％以上の大豆サポニンが得られることがわかり、実施例１で示した製造工程は、コスト面において産業的な高純度大豆サポニンの製造法として優れていることがわかった。

実施例１と同様の方法でサポニン溶液Ａを得た。このサポニン溶液１０００mlに対して、水を２３００ml加え、さらに１５％エタノールを１５００ml加えて希釈した。得られたサポニン溶液を、内径５０mm、長さ１０００mmのカラムに、無極性の合成吸着剤（三菱化学製、ＨＰ２０）を６００ml充填して作成したカラムに対し、３０℃、流速１０ml/minで全量負荷した。次に２０００mlの１５%エタノールでカラムを洗浄後、４０℃の３０００mlの４０％エタノールでサポニンを溶出した。この溶液を、スプレードライで乾燥しサポニン２を得た。このようにして得られたサポニン２の収量は、２４．９ｇで、その組成は表２に示すとおり、高純度で、生理活性の高い大豆サポニンＢグループの純度が高く、総サポニン中のＢグループ比率も７０％以上と高含有であった。

（比較例１）
大豆胚軸（原産国：米国）１kgに対して７０００mlの７０％エタノールを加え、６０℃で３０分間混合攪拌し、サポニンの抽出を行なった。抽出後上清をろ過により分離し、大豆サポニン抽出液を得た。これを乾燥し、サポニン３を得た。このようにして得られたサポニン３の収量は、５１．９ｇで、このサポニン３の組成を表３に示した。
サポニン濃度は低く、生理活性の高い大豆サポニンＢグループの総サポニン比率も３８％程度と低いものであった。

（比較例２）
大豆胚軸（原産国：米国）１kgに対して７０００mlの７０％エタノールを加え、６０℃で３０分間混合攪拌し、サポニンの抽出を行なった。抽出後上清をろ過により分離し、大豆サポニン抽出液を得た。このサポニン抽出液を水で５倍希釈した溶液を、内径５０mm、長さ１０００mmのカラムに、無極性の合成吸着剤（三菱化学製、ＨＰ２０）１２００mlを充填して作成したカラムに対し、３０℃、流速２０ml/minで全量負荷した。次に１０００mlの１５%エタノールでカラムを洗浄後、４０℃の４０００mlの４０％エタノールでサポニンを溶出した。この溶液を、スプレードライで乾燥しサポニン４を得た。このようにして得られたサポニン４の収量は、３９．８ｇで、その組成は表４に示すとおりであった。

（比較例３）
比較例２の実験を１０分の１のスケールで繰り返し行なった。合成吸着剤は、９５％エタノール、１％NaOH/５０%エタノール、水で順次洗浄して樹脂を再生した。
実験結果を図２に示した。その結果、実験の３０回目で、初期の処理能力の５０％程度の大豆サポニンしか得られないことがわかり、比較例２で示した製造工程は、コスト面において産業的な高純度サポニンの製造法として劣っていた。

実施例１および実施例２の結果から、大豆胚芽からのサポニン製造において、弱塩基性陰イオン交換樹脂で処理した後に、無極性の合成吸着剤で処理することにより、コスト的に有利な高純度大豆サポニンを製造できることが示された。さらに、実施例３のように、無極性合成吸着剤でサポニンを溶出する溶媒組成と量を変化させることにより、大豆サポニンＢグループを濃縮・精製することが可能となる。
これに対して、従来法では、大豆サポニンの純度が低いなどの欠点がある。また、実施例２と比べて、比較例３では、陰イオン交換樹脂の処理をしないで、無極性合成吸着剤で処理すると樹脂の劣化が早いことから、実施例１の方法がコスト的に有利であることが示された。

実施例２における繰り返し生産時のサポニン収量の変化比較例３における繰り返し生産時のサポニン収量の変化

Claims

大豆胚軸を炭素数１〜３の無水又は含水の低級アルコールにて抽出した抽出液から大豆サポニンを製造するに際して、１）該抽出液を弱塩基性の陰イオン交換樹脂に接触させ、２）得られた溶出液を無極性の合成吸着剤に吸着させることを特徴とする高純度大豆サポニンの製造方法。