JP6772367B2 - ラクターゼを含む二重マイクロカプセル、その製造方法および用途 - Google Patents

ラクターゼを含む二重マイクロカプセル、その製造方法および用途 Download PDF

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Description

本発明は、ラクターゼを含む二重マイクロカプセル、その製造方法および用途に関し、より詳細には、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質と2次被覆物質で順次被覆して剤形化した、ラクターゼを含む二重マイクロカプセル、前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法、および前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの用途としての、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含む乳製品に関する。
牛乳は、人類がBC8000年頃から食糧資源として活用してきた。ところが、世界の人口の2/3以上は、牛乳がまともに消化できない。これは、体内に十分な量の乳糖分解酵素(ラクターゼ、lactase)が分泌されないことに起因するが、これを乳糖不耐症という。
ラクターゼは、小腸から分泌される酵素であって、二糖類である乳糖を単糖類であるグルコース(glucose)とガラクトース(galactose)に分解して消化吸収するようにする役割を果たす。乳糖不耐症を持っているヒトが牛乳を飲用する場合には、腹痛、下痢、吐き気、腹部膨満感などの症状が現れる。
かかる問題を解決するために、酵素固定化技術、UF/ROシステムを利用した膜濾過技術、マイクロカプセル化技術などが開発されてきた。
酵素固定化技術は、少量の酵素で多量の牛乳を連続的に処理することができるが、乳糖がグルコースとガラクトースに分解され、牛乳の糖度が約4倍に増加するので、消費者が飲用を避ける結果をもたらした。
UF/ROシステムを利用した膜濾過技術は、牛乳から乳糖だけを選択的に分離可能な技術である。しかし、この技術は、処理工程中に約5%の収率損失が発生し、乳糖除去による牛乳固有の甘味を損なう結果を生んだ。
さらに深刻なことは、乳糖の除去された牛乳を飲用する場合、牛乳のカルシウムが骨へ移行する比率が低下するというのである(Kwak et al., Int. Dairy J. 22, 147-151 (2012))。また、装置およびメンテナンス費用が高いので、製品価格の上昇の要因となっている。
ラクターゼマイクロカプセル化技術は、牛乳にいかなる物理的、化学的な処理もせず、マイクロカプセル化されたラクターゼを添加する技術であって、牛乳本来の味を損なわず、工程が簡単で、経済的である。しかし、従来のW/Oエマルションタイプのマイクロカプセルは、外層が油層であるため、空気中で容易に酸化するおそれがあり、粉末化が難しいので長期保存に非常に不利であった。
W/O/Wエマルションタイプのマイクロカプセルは、外層が水溶性のWPIまたはマルトデキストリンを使用するので、粉末化が容易であり、長期保存および取り扱いに有利であるが、牛乳に添加した場合に安定性が低下するという欠点があった。
腸溶性被覆物質を利用したラクターゼマイクロカプセル化は、胃液では溶けず、小腸でのみ溶ける腸溶性被覆物質を使用するので、上述したマイクロカプセル化の利点だけでなく、牛乳内での安定性も大幅に向上させることができる方法である。
ところが、ラクターゼのマイクロカプセル化に関する従来技術としては、脂肪でマイクロカプセル化されたラクターゼが含有された牛乳の製造方法(韓国公開特許第10−1993−0022957号)、脂肪でマイクロカプセル化された牛乳添加用ラクターゼの製造方法(韓国公開特許第10−1993−0022958号)などが知られているだけであり、まだ腸溶性被覆物質を用いたラクターゼマイクロカプセル化に関する研究がまともに行われていないのが実情である。
しかも、急激に高齢化社会に移行しつつある昨今、高齢者の健康への関心が増大しつつあるが、このような技術の開発が切実に求められている。
韓国公開特許第10−1993−0022957号 韓国公開特許第10−1993−0022958号
Kwak et al., Int. Dairy J. 22, 147-151 (2012)
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、乳製品の乳糖不耐症を解決するためのラクターゼを含む二重マイクロカプセルを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆して剤形化した、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを提供する。
また、本発明は、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質と1次被覆物質および1次乳化剤を攪拌してラクターゼの乳化液を得る段階と、前記ラクターゼの乳化液と2次被覆物質および2次乳化剤を攪拌してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階と、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化する段階とを含んでなる、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法を提供する。
また、本発明は、前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品を提供する。
本発明は、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆して剤形化した、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを提供することができる。
一方、本発明によるラクターゼを含む二重マイクロカプセルは、小腸でのみ溶ける腸溶性被覆物質を使用するので、マイクロカプセル化の利点だけでなく、牛乳中での安定性も大幅に向上させることができるだけでなく、乳製品の乳糖不耐症を解決することができる利点を提供することができる。
一実施例によるマイクロカプセル化の模式図である。 MCT添加による吸湿量の変化を示すものである。 腸溶性コーティングされたラクターゼマイクロカプセルのマイクロカプセル化収率のための反応表面を示すものである。 ラクターゼマイクロカプセル化の工程最適化曲線を示すものであって、yはマイクロカプセルの収率、dは最適化された条件の統計的満足度(desirable score)を意味する。 腸溶性ラクターゼマイクロカプセルの顕微鏡観察結果を示すものであって、Aはヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(HPMCP)、Bはシェラック(shellac)、Cはゼイン(zein)の結果をそれぞれ示すものである。 腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのゼータ電位を示すものである。 腸溶性ラクターゼマイクロカプセルの粒子径を示すものである。 腸溶性ラクターゼマイクロカプセル添加牛乳の理化学的特性を示すものであって、対照群(control)は市販の牛乳製品である。 ラクターゼマイクロカプセルの安定性を示すものである。 pH2、3、4での腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのin vitro放出特性を示すものである。 pH6、7、8での腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのin vitro放出特性を示すものである。 HPMCPで被覆されたラクターゼマイクロカプセルが補充された牛乳を500mL飲用した後の血糖の変化を示すものである。 HPMCPで被覆されたラクターゼマイクロカプセルが補充された牛乳を500mL飲用した後の下痢(diarrhea)について症状の強さを5点法で表示するようにして評価した結果を示すものである。 HPMCPで被覆されたラクターゼマイクロカプセルが補充された牛乳を500mL飲用した後の腹痛(abdominal pain)について症状の強さを5点法で表示するようにして評価した結果を示すものである。 HPMCPで被覆されたラクターゼマイクロカプセルが補充された牛乳を500mL飲用した後の復命(audible bowel sound)について症状の強さを5点法で表示するようにして評価した結果を示すものである。 HPMCPで被覆されたラクターゼマイクロカプセルが補充された牛乳を500mL飲用した後の腹部膨満感(flatulence)について症状の強さを5点法で表示するようにして評価した結果を示すものである。 HPMCPで被覆されたラクターゼマイクロカプセルが補充された牛乳を500mL飲用した後の吐き気(nausea)について症状の強さを5点法で表示するようにして評価した結果を示すものである。
本発明は、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆して剤形化した、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルに関する。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの中心物質であるラクターゼは、Kluyveromyces lactis、 Aspergillus oryzae、 Aspergillus niger、 Bacillus circulans、 Escherichia coliおよびBos taurusよりなる群から選択される菌株に由来するか、或いは遺伝子組換えラクターゼであり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質はMCT(medium−chain triglyceride)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質はトウモロコシ硬化油を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質は大豆油を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質はサフラワー油を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質はバターオイルを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質は、MCT、トウモロコシ硬化油、大豆油、サフラワー油およびバターオイルよりなる群から選択される2種以上を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記1次被覆物質は、食用に適したものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記2次被覆物質は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(Hydroxypropyl Methylcellulose Phthalate;HPMCP)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記2次被覆物質はゼイン(zein)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記2次被覆物質はシェラック(shellac)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記2次被覆物質は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(hydroxypropyl methylcellulose phthalate)、ゼイン(zein)、シェラック(shellac)、ユードラジット(Eudragit)、セルロースアセテートフタレート(cellulose acetate phthalate)、セルロースアセテートスクシネート(cellulose acetate succinate)、ポリビニルアセテートフタレート(polyvinyl acetate phthalate)、セルロースアセテートトリメリテート(cellulose acetate trimellitate)、ハイプロメロースアセテートスクシネート(hypromellose acetate succinate)およびサリチル酸フェニル(phenyl salicylate)よりなる群から選択される1つ以上を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記ユードラジットの例としては、Eudragit L−100、Eudragit S−100などが挙げられる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記2次被覆物質は、ユードラジット(Eudragit)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記2次被覆物質は、食用に適したものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記二重マイクロカプセルは、粒子径が数nm〜数mmであり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記二重マイクロカプセルは、粒子径が100nm〜1mmであり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記二重マイクロカプセルは、粒子径が1〜10μmであり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記剤形は、粉末、液剤、錠剤および顆粒よりなる群から選択できる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記マイクロカプセルは、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆した後に粉末化された、ラクターゼを含む二重マイクロカプセル粉末であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記マイクロカプセルは、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆した後に液剤化された、ラクターゼを含む二重マイクロカプセル粉末であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記マイクロカプセルは、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆した後に錠剤化された、ラクターゼを含む二重マイクロカプセル粉末であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記マイクロカプセルは、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質を1次被覆物質および2次被覆物質で順次被覆した後に顆粒化された、ラクターゼを含む二重マイクロカプセル粉末であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記二重マイクロカプセルは、中心物質としてラクターゼ以外に機能性成分をさらに含むことができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記中心物質としてラクターゼ以外に機能性成分をさらに含むとき、ラクターゼおよび機能性成分が1:9〜9:1の質量比で混合された混合物を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記機能性成分は、ネズ(Juniperus rigida S.et Z.)の実であるネズ果実抽出物を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルにおいて、前記ネズ果実抽出物は、ネズの実を質量に対して5〜20倍量の精製水に入れて混合した後、90〜120℃の温度で最初精製水の体積に対して10〜50%となるように抽出し、濾過した1次濾過物を1次濾過物の体積に対して10〜50%となるように減圧濃縮した後、真空凍結乾燥して得たものを使用することができる。
本発明は、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法を含む。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法は、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質と1次被覆物質および1次乳化剤とを攪拌してラクターゼの乳化液を得る段階と、前記ラクターゼの乳化液をアルコールに溶解させた2次被覆物質および2次乳化剤を攪拌してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階と、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を粉末化する段階とを含んでなる、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、MCT(medium−chaintriglyceride)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、トウモロコシ硬化油を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、大豆油を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、サフラワー油を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、バターオイルを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、MCT、トウモロコシ硬化油、大豆油、サフラワー油およびバターオイルよりなる群から選択される2種以上を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質を被覆する前記1次被覆物質は、食用に適したものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で使用する1次乳化剤は、ポリグリセロールポリリシノリエート(polyglycerol polyricinoleate)、スクロース脂肪酸エステル(sucrose fatty acid ester)およびポリグリセロール脂肪酸エステル(polyglycerol fatty acid ester)よりなる群から選択される1種以上を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記1次乳化剤は、HLB(hydrophile−lipophile balance)値0.5〜5のものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記1次乳化剤は、濃度0.25〜1.25%のものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記1次乳化剤は、HLB値0.5〜5および濃度0.25〜1.25%のポリグリセロールポリリシノリエート(polyglycerol polyricinoleate)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記1次乳化剤は、HLB値0.5〜5および濃度0.25〜1.25%のスクロース脂肪酸エステルを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記1次乳化剤は、HLB値0.5〜5および濃度0.25〜1.25%のポリグリセロール脂肪酸エステルを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質、1次被覆物質および1次乳化剤を攪拌してプレエマルジョン(pre−emulsion)を得た後、攪拌してラクターゼの乳化液を得ることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質、1次被覆物質および1次乳化剤は、35〜40℃で1000〜2000rpmにて20〜40分間攪拌してプレエマルジョンを得た後、35〜40℃で8500〜9500rpmにて1〜3分間攪拌してラクターゼの乳化液を得ることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質、1次被覆物質および1次乳化剤は、37.5℃で1500rpmにて30分間攪拌してプレエマルジョンを得た後、37.5℃で9000rpmにて2分間攪拌してラクターゼの乳化液を得ることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質:1次被覆物質は、1:9(v/v)〜9:1(v/v)のの比率で混合して攪拌することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの乳化液を得る段階で、中心物質:1次乳化剤は、1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合した後、攪拌することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液の製造時に、2次被覆物質は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(Hydroxypropyl Methylcellulose Phthalate;HPMCP)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次被覆物質は、ゼイン(zein)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次被覆物質は、シェラック(shellac)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次被覆物質は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(hydroxypropyl methylcellulose phthalate)、ゼイン(zein)、シェラック(shellac)、ユードラジット(Eudragit)、セルロースアセテートフタレート(cellulose acetate phthalate)、セルロースアセテートスクシネート(cellulose acetate succinate)、ポリビニルアセテートフタレート(polyvinyl acetate phthalate)、セルロースアセテートトリメリテート(cellulose acetate trimellitate)、ハイプロメロースアセテートスクシネート(hypromellose acetate succinate)およびサリチル酸フェニル(phenyl salicylate)よりなる群から選択される1つ以上を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ユードラジットの例としては、Eudragit L−100、Eudragit S−100などが挙げられる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次被覆物質は、ユードラジット(Eudragit)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液の製造時に、2次被覆物質は、食用に適したものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記アルコールは、炭素数1〜4のアルコール、好ましくはエタノールであり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液の製造時に、2次乳化剤は、Tween 60を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液の製造時に、2次乳化剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(PSML)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次乳化剤は、HLB(hydrophile−lipophile balance)値13〜17のものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次乳化剤は、濃度0.5〜1.5%のものを使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次乳化剤は、HLB値13〜17および濃度0.5〜1.5%のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(PSML)を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記2次乳化剤は、HLB値13〜17および濃度0.5〜1.5%のTween 60を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階で、ラクターゼの乳化液、2次被覆物質および2次乳化剤を攪拌して均質化した後、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得ることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階で、ラクターゼの乳化液、2次被覆物質および2次乳化剤を35〜40℃で1500〜2500rpmにて5〜30分間撹拌して均質化した後、3〜5℃で3,000×g〜4,000×gで10〜20分間遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得ることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階で、ラクターゼの乳化液:2次被覆物質は、1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合して攪拌した後、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得ることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階で、ラクターゼの乳化液:2次乳化剤は、1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合して攪拌した後、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得ることができる。
本発明のラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の一例として、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質と、1次被覆物質であるMCT(medium−chaintriglyceride)、および1次乳化剤としての、ポリグリセロールポリリシノリエート、スクロース脂肪酸エステルおよびポリグリセロール脂肪酸エステルよりなる群から選択される1つ以上を攪拌してプレエマルジョンを得た後、さらに攪拌してラクターゼの乳化液を得るが、前記中心物質:1次被覆物質は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合し、中心物質:1次乳化剤は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合した後、撹拌してラクターゼの乳化液を得る段階と;前記ラクターゼの乳化液を中心物質とし、前記ラクターゼの乳化液に、2次被覆物質としてヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(Hydroxypropyl Methylcellulose Phthalate)、ゼイン(zein)およびシェラック(shellac)よりなる群から選択されるいずれか一つ、および2次乳化剤としてTween 60およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの中から選択されるいずれか一つを添加し、攪拌して均質化した後、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得るが、前記ラクターゼの乳化液:2次被覆物質は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合し、ラクターゼの乳化液:2次乳化剤は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合した後、攪拌し、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階と;前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化する段階と;を含むようにして、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法の他の一例として、ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質、1次被覆物質としてのMCT、および1次乳化剤としての、ポリグリセロールポリリシノリエート、スクロース脂肪酸エステルおよびポリグリセロール脂肪酸エステルよりなる群から選択される1つ以上を35〜40℃で1000〜2000rpmにて20〜40分間攪拌してプレエマルジョンを得た後、35〜40℃で8500〜9500rpmにて1〜3分間攪拌してラクターゼの乳化液を得るが、前記中心物質:1次被覆物質は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合し、中心物質:1次乳化剤は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合した後、撹拌してラクターゼの乳化液を得る段階と;前記ラクターゼの乳化液を中心物質とし、前記ラクターゼの乳化液に、2次被覆物質としてヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(Hydroxypropyl Methylcellulose Phthalate)、ゼイン(zein)およびシェラック(shellac)よりなる群から選択されるいずれか一つ、および2次乳化剤としてTween 60、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの中から選択されるいずれか一つを添加し、35〜40℃で1500〜2500rpmにて5〜30分間撹拌して均質化した後、3〜5℃で、3,000×g〜4,000×gの速度にて10〜20分間遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得るが、前記ラクターゼの乳化液:2次被覆物質は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合し、ラクターゼの乳化液:2次乳化剤は1:9(v/v)〜9:1(v/v)の比率で混合した後、攪拌し、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階と;前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化する段階と;を含むようにして、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化する段階は、食品産業分野で液状のラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化することが可能な方法を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記剤形は、粉末、液剤、錠剤および顆粒よりなる群から選択できる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液の剤形化方法の一例として、粉末化方法としては、スプレーチリング(spray chilling)、噴霧冷却(spray cooling)、噴霧乾燥(spray drying)、懸濁法(suspension process)、押出(extrusion)、コアセルベーション(coacervation)、共結晶化(cocrystallization)、分子内包(molecular inclusion)、凍結乾燥(freeze drying)および回転懸濁分離(rotational suspension separation)よりなる群から選択される少なくとも一つの方法を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記噴霧乾燥方法は、最も一般的であり、経済的に産業化に有利であって、食品に適用される物質をカプセル化するために使用され、この方法は、被覆物質を水和(hydration)させた後、対象物質を分散させ、混合物を高温のチャンバへ噴霧する方法である。すなわち、被覆物質溶液が噴霧システムによって微粒化されて総比表面積が増大しながら熱風と接触して急速に蒸発を起こし、粉末の二重マイクロカプセルを形成する。噴霧乾燥による二重マイクロカプセル化の効率性は、使用されたカプセル材料(coating material)の形態に依存するため、これは、乾燥前の乳化安定性、乾燥後の物理的安定性および貯蔵寿命に影響を及ぼす。また、粉末化を行うことにより、保存性および利便性を増大させることができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造の際に、中心物質としてラクターゼ以外に機能性成分をさらに含むことができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、中心物質としてラクターゼ以外に機能性成分をさらに含むとき、ラクターゼおよび機能性成分が1:9〜9:1の質量比で混合された混合物を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記機能性成分は、ネズ(Juniperus rigida S.et Z.)の実であるネズ果実抽出物を使用することができる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、前記ネズ果実抽出物は、ネズの実を質量に対して5〜20倍量の精製水に入れて混合した後、90〜120℃の温度で最初精製水の体積に対して10〜50%となるように抽出し、濾過した1次濾過物を1次濾過物の体積に対して10〜50%となるように減圧濃縮した後、真空凍結乾燥して得たものを使用することができる。
本発明は、上述したラクターゼを含む二重マイクロカプセル、または上述した方法によって製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品を含む。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品は、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルが乳製品の全体質量に対して0.1〜10質量%含まれ得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記乳製品は、牛乳、ヨーグルト、山羊乳(goat milk)、濃縮乳漿蛋白(whey protein concentrates)およびアイスクリームよりなる群から選択されるものであり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記乳製品は、牛乳(milk)であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記乳製品は、ヨーグルト(yogurt)であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記乳製品は、山羊乳(goat milk)であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記乳製品は、濃縮乳漿蛋白(whey protein concentrates)であり得る。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記濃縮乳漿蛋白 (whey protein concentrates)は、ヘルスサプリメントに下痢防止用として添加できる。
本発明の前記ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する乳製品において、前記乳製品は、アイスクリームであり得る。
本発明のラクターゼを含む二重マイクロカプセル、その製造方法および用途について様々な条件で実施したが、本発明の目的を達成するために、上述した条件によってラクターゼを含む二重マイクロカプセル、その製造方法および用途を提供することが好ましい。
以下、本発明の内容を実験例、実施例および適用例によって具体的に説明する。しかし、これらは本発明をより詳細に説明するためのものであり、本発明の権利範囲はこれらによって限定されるものではない。
<実験例>ラクターゼ二重マイクロカプセルの製造
I.材料および方法
1.材料および試薬
1)材料
(1)中心物質(core material)
ラクターゼは、Godo YNL−2(合同酒精株式会社、東京、日本)を使用した。この酵素は、Kluyveromyces lactis由来であり、activityは7,448units/gであった。1unitは、1μmolのo−nitrophenyl β−D−galactopyranoside(ONPG)を1分間o−ニトロフェノール(o−nitrophenol)とD−ガラクトース(D−galactose)に分解するものと定義した。
(2)被覆物質(coating material)
1次被覆物質であるMCT(medium−chain triglyceride)は(株)ウェルガ(Seongnam、韓国)から購入し、2次被覆物質であるHPMCP、シェラック(shellac)、ゼイン(zein)はそれぞれ(株)サムスン精密化学、(株)シェラックコリア、(株)豊林ムヤクから購入して使用した。
(3)乳化剤
ポリグリセロールポリリシノレート(Polyglycerol polyricinoleate)(PGPR;HLB0.6)とポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(polyoxyethylene sorbitan monolaurate)(PSML;HLB16.7)は、(株)日新ウェルズ(Seoul、韓国)から純度95.0%以上の食品添加物グレードの製品を購入して使用した。
2.実験方法
1)ラクターゼの二重マイクロカプセル粉末の製造方法
腸溶性被覆物質を用いたラクターゼマイクロカプセル化は、文献[Quispe-Condori et al. (2011)]の方法を変形させて行った。ラクターゼ、および腸溶性被覆物質の可塑剤の役割を果たす1次被覆物質としてのMCTを添加し、乳化剤としてPGPR0.75%(w/v)を添加して、高速ホモジナイザー(HMZ−20DN、(株)豊林、Seoul、韓国)によって1分間9,000rpmの速度で均質化した。
図1のマイクロカプセル化の模式図の如く、腸溶性の2次被覆物質としてHPMCPを85%(v/v)エタノールに溶かして準備した後、ここに1次エマルジョンを混合して、2,500rpmで4分間均質化し、これを0.25%のPSMLが溶けている冷たい分散液(dispersion fluid)にエアレススプレーガン(airless spray gun)(W−300、Wagner GmbH、Markdorf、ドイツ)を用いて噴霧した。
これを2,500rpmで4分間遠心分離してマイクロカプセルを分離し、これを3回洗浄し、ディープ・フリーザー(deep freezer)(MDF−U53V、山洋電気株式会社、東京、日本)を用いて−80℃で凍結した後、凍結乾燥を行って粉末化した。
2)反応表面分析を用いた実験設計
マイクロカプセル化工程に影響を及ぼす工程変数を被覆物質(X)とコア物質(X)に設定し、その範囲をそれぞれ1〜15g/100mL、3〜15mLとした。これを下記表1のようにそれぞれ−1、0、+1の3レベルで符号化した。
中心合成計画法に基づいて、合計11個の実験区を行った。この結果は、Minitab version16で統計処理し、下記数式1でまとめた。下記数式1において、Yは従属変数であり、β、β、βは各項の定数である。
3)マイクロカプセル化収率
ラクターゼマイクロカプセル化収率を求めるために、文献[Kawaktsu et al. Colloids Surf. A, 189, 257-264 (2001)]の方法を変形させて適用した。
二重コーティングされたエマルジョンからカプセル化されていない濾液を分離するために、3,000×gの速度で5分間遠心分離を行った。遠心分離で分離した濾液は、0.45μmのシリンジフィルター(syringe filter)で濾過した。
こうして得られたサンプル0.5mLに、水浴(water bath)で37℃、15分間予熱しておいた2mLの5mM ONPG溶液を加え、37℃、15分間反応させた。ここに冷たく冷却しておいた500mMの炭酸ナトリウム溶液0.5mLを加えて反応を停止させ、420nmで吸光度を測定した。
マイクロカプセル化収率は下記数式2を用いて計算した。サンプルの測定は3回繰り返し行った。
4)ラクターゼマイクロカプセルの顕微鏡観察
RSMを用いて最適化した工程で、HPMCP、シェラック(shellac)、ゼイン(zein)の2次被覆物質でコーティングされたラクターゼマイクロカプセルを光学顕微鏡(Eclipse 80i、株式会社ニコン、東京、日本)を用いて1,000倍拡大して観察した。
5)ラクターゼマイクロカプセル粉末の電子顕微鏡(SEM)観察
ラクターゼマイクロカプセル粉末の表面特性を把握するために、SEMで観察した。
6)粒度分析
ラクターゼマイクロカプセル粉末の粒度分析は、粒度分析器(particle size analyzer)(Mastersizer 2000、Malvern Instruments Ltd.、Worcestershire、UK)を用いた。最適条件を用いて、様々な2次被覆物質でコーティングされたラクターゼマイクロカプセルを10mLの蒸留水に1:400(w/v)の比率で添加して25℃で測定した。
7)ゼータ電位の測定
ラクターゼマイクロカプセルを牛乳に分散させたとき、その分布度を予測するために、 粒度分析器(particle size analyzer)(ELSZ2−PLUS、大塚電池株式会社、大阪、日本)を用いてゼータ電位を測定した。
試料0.01gをpH2〜12に調整した10mLの蒸留水に分散させ、5分間超音波処理を施した後、25℃で15分間静置した。上澄み液1mLを取り、フローセル(flow cell)に注入した後、25℃で測定した。このとき、測定ポイントはそれぞれ0.7、0.35、0、−0.35、−0.7であった。
8)腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのin vitro放出特性
人工胃液、人工小腸液を用いて腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのin vitro放出特性を観察した。人工胃環境での放出特性は、文献[Luan et al. Int. J. Pharm. 324, 168-175 (2006)]と文献[Papagianni et al. Enzyme Microb. Technol. 45, 514-552 (2009)]の方法を変形させて実施した。
ペプシン1gを25mLの0.1M塩酸に溶かして人工胃液を準備した。腸溶性マイクロカプセル1gを5%(w/v)乳糖溶液100mLに溶かし、6M塩酸を用いてpH2、3、4に調整した後、1mLの人工胃液を添加した。
これを振とう水槽(shaking water bath)を用いて37℃、100rpmで2時間分解しながら、30分間隔で試料を採取して腸溶性ラクターゼマイクロカプセルの分解率を測定した。
腸溶性ラクターゼマイクロカプセルの分解率は、残留乳糖の含有量を分析して測定した。残留乳糖の含有量分析は、文献[Kwak & Jeon, J. Food Sci. 53, 975-976 (1988)]の方法をやや変形させて実施した。
試料5mLと3次蒸留水25mLとを混合して50mLのメスフラスコ(volumetric flask)に入れ、アセトニトリルで定容した。これを混合して5,000×gで10分間遠心分離し、上澄み液を取って0.45μmのPVDFフィルターを用いて濾過した。
これをHPLC(Dionex Co.、Sunnyvale、CA、USA)、屈折率検出器(refractive index detector)(RI−101、昭和電工株式会社、東京、日本)を用いて分析し、使用されたカラムは、NHカラム(4.6×250mm、Hector−M、RS tech Co.、大田、韓国)であり、移動相は75%(v/v)アセトニトリルを2.0mL/minの速度で流した。
9)腸溶性ラクターゼマイクロカプセル添加牛乳の理化学的特性
腸溶性ラクターゼマイクロカプセルを添加した牛乳の理化学的特性を評価するために、本腸溶性マイクロカプセルを200mLの市乳に1%(w/v)添加して、4℃で12日間保存しながらpH、色度、ラクターゼ放出率を観察した。
このとき、ラクターゼ放出率は、上述した残留乳糖含有量分析で測定した。
10)官能評価
腸溶性ラクターゼマイクロカプセルを添加した牛乳の官能検査のために、牛乳飲用に拒否感を持たない男女10人(男:3人、女:7人)のパネルを選抜したが、これらの平均年齢は26歳であった。
選抜されたパネルは、1時間ごとに甘味(sweetness)、オフテイスト(off−taste)に対して合計3回のトレーニングを経た。市乳に1%(w/v)のラクターゼマイクロカプセルを添加し、12日間4℃で保管し、実験した。
サンプルは、50mLの蓋付きコップに入れ、任意の4桁を表記して提供した。甘味とオフテイストはそれぞれ5点法を用いて表記するようにした(1=非常に弱い、3=普通、5=非常に強い)。
11)臨床試験
ラクターゼマイクロカプセルを適用した牛乳の乳糖不耐症の改善効果を調べるために、まず、乳糖不耐症患者20人(男:12人、女:8人、平均年齢:41.7歳)を選抜した。
これらは、消化管に対する病歴および糖尿病に対する病歴がなかった。市乳500mL(25gの乳糖に相当)を空腹状態で飲用した後、30〜60分内に血糖が20mg/dL未満で上昇する場合には、乳糖不耐症と判定した(Finkenstedt et al., Brit. med. J. 292, 161-162, (1986); Greenberger & Isselbacher, harrison’s principles of internal medicine, New York: McGraw-Hill, 1735 (1983))。
このように選抜されたパネルに、空腹状態で1gのマイクロカプセルを混合した500mLの市乳を飲用するようにした後、3時間の間30分ごとに血糖を測定した。
それと同時に、乳糖不耐症により誘発される諸症状(下痢、腹痛、腹部膨満感、復命、吐き気)について感じられる程度を5点尺度法(1=なし(none)、3=緩やか(moderate)、5=激しい(extreme))を用いてアンケート用紙に記録するようにした。
12)統計的処理
実験によって得たデータは、SAS9.0を用いてANOVAテストを実施し、LSDを用いて5%有意水準で有意性検定を実施した。
3.結果
1)MCT添加量の最適化
MCT添加による吸湿量の変化は、図2のとおりである。図2に示すように、MCTの比率が増加するほど吸湿量は減少する傾向を示したが、MCTと腸溶性被覆物質の比率が0.50:1.00以後からは、有意差が示されていない。
したがって、腸溶性被覆物質の可塑剤および1次被覆物質の役割を果たすMCT添加量の比率は0.50:1.00であることが最も好ましいことが分かった。
2)RSMを用いたマイクロカプセル化工程の最適化
中心合成計画法によって設計された条件で、合計11個の実験区を実験した。各実験区で得られた収率を測定した結果は、下記表2のとおりである。これをMINITAB16を用いて統計的処理した(表3)。
上記の結果から、各独立変数が変化することによるマイクロカプセル化収率Yに対する回帰式は、図3および図4のように表現された。この時のR値は0.755であった。
求められた回帰式によれば、被覆物質の濃度が10.7576g/mLであり、コア物質の量が3.0mLであるとき、99.98%の最高収率を示した。
3)腸溶性ラクターゼマイクロカプセルの顕微鏡観察
最適化された工程を用いて、様々な被覆物質(HPMCP、シェラック(shellac)、ゼイン(zein))でコーティングされた腸溶性ラクターゼマイクロカプセルを光学顕微鏡(Eclipse 80i、株式会社ニコン、東京、日本)を用いて、1000倍拡大して観察した。
カプセルの内部にラクターゼが捕集されたことを確認することができ、丸い形のカプセルが均一に分散されていることを確認することができた(図5)。
4)腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのゼータ電位
最適化された工程を用いて、様々な被覆物質(HPMCP、シェラック(shellac)、ゼイン(zein))でコーティングされた腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのゼータ電位を測定した結果は、図6のとおりである。
図6に示すように、pHを2から12まで連続的に変化させながらゼータ電位を測定した結果、pHが上がるほどゼータ電位の絶対値は増加する傾向を示し、特に牛乳のpHであるpH6.8付近でそれぞれHPMCP、シェラック(shellac)およびゼイン(zein)でコーティングされたラクターゼマイクロカプセルのゼータ電位は、それぞれ−41.2、−59.1、−90.0mVを示した。
一般に、ゼータ電位が±30mV以上である場合、その粒子の分散性が良いといえるが(Freitas & Muller, Int. J. Pharm., 168, 221-229 (1988))、このような結果からみて、腸溶性被覆物質でコーティングされたラクターゼマイクロカプセルは牛乳内での分散性に優れると考えられる。
文献[Kwak et al. J. Dairy Sci. 84, 1576-1582 (2001)]のMCTおよびPGMSでコーティングした液状のラクターゼマイクロカプセルの場合、W/Oエマルション形態であるので、牛乳に添加したときに胃に浮上する欠点があり、このため、見かけ上良くないだけでなく、ラクターゼを包んでいる脂肪層が空気中の酸素と接触して酸敗し易いという欠点があったが、本マイクロカプセルは、牛乳内での分散性が優れるので、このような欠点を克服したといえる。
5)腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのサイズ分布
腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのサイズを測定した結果(図7)、HPMCP、シェラック(shellac)およびゼイン(zein)でコーティングされたラクターゼマイクロカプセルの大きさは、それぞれ3.370、5.192および2.686μmであった。
文献[Kobayashi et al., Lqangmuir, 21, 5761-5769 (2005)]は、粒子径の小さい粒子であるほど溶液内で凝集がゆっくりと生じ、より安定的であるとした。よって、上記のゼータ電位結果とサイズ(size)分布の結果からみて、本腸溶性ラクターゼマイクロカプセルは牛乳でよく分散されると考えられる。
6)官能評価
保存12日間の官能評価結果は、下記表4のとおりである。表4に示すように、HPMCP、シェラック(shellac)およびゼイン(zein)は保存期間中に甘味が少しずつ増加する結果を示した。
しかし、HPMCPの場合、初期(initial)と比較して有意な差が示されておらず、市乳(対照群(control))と比較しても有意な差が示されていない(p<0.05)。
シェラック(shellac)の場合、HPMCPより甘味がさらに多く現れ、保存8日および10日目からは市乳および初期と比較したときに有意な差が示されている(p<0.05)。ゼイン(zein)の場合、甘味の増加幅が他の二つの試料に比べて相対的に低いことが確認された。
Off−tasteは、HPMCP、shellacで保存期間中に多少増加する傾向を示し、HPMCPに比べてshellacでさらに多く観察され、両方の試料とも保存8日目からは市乳と比較して有意な差が示されることが分かった(p<0.05)。
しかし、zeinの場合には、初期からoff−tasteが他の試料に比べて高い値を示し、保存期間の経過に伴って、その増加幅が最も大きかったが、対照群および他の試料に比べて有意に差が大きく示された(p<0.05)。よって、官能的に、zeinは好ましくない結果を得ることができた。
HPMCPとshellacの場合、一般に市乳の消費期間が一週以内であることを勘案したとき、通常の消費期間中に市乳と比較して官能的に大きな差を示さないといえる。
7)腸溶性ラクターゼマイクロカプセル添加牛乳の理化学的特性
(1)pH値
図8に示すように、カプセルを入れていない市乳(対照群(control))、HPMCPでコーティングしたカプセルを入れた牛乳(HPMCP)、シェラック(shellac)でコーティングしたカプセルを入れた牛乳(shellac)のpHは、それぞれ6.79〜6.80、6.65〜6.53、6.81〜6.80を示し、保存期間中に大きな変動を示していない。
(2)色度
保存期間の色度変化を下記表5に示した。表5に示すように、L*valueは、シェラック(shellac)の場合には、保存4日までは有意に減少したが、それ以後には有意な差は示されておらず(p<0.05)、HPMCPの場合には、保存期間中に有意な差が示されていない(p<0.05)。
一方、a*valueは、HPMCPおよびシェラック(shellac)の場合、対照群(control)に比べて多少高い値を示したが、有意な差はなかった(p<0.05)。b*valueは、シェラック(shellac)の場合には、保存6日までは多少高い傾向を示したが、それ以後には有意な差は示していない(p<0.05)。
以上の結果からみて、腸溶性ラクターゼマイクロカプセルの添加は、牛乳の色度に大きな影響を及ぼさないことが分かる。
(3)ラクターゼマイクロカプセルの安定性
保存期間の間に残留乳糖を測定し、ラクターゼマイクロカプセルの安定性を観察した結果、HPMCPおよびシェラック(shellac)はいずれも時間経過に伴って残留乳糖が少しずつ減少する傾向を示した(図9)。
保存12日目での残留乳糖は、HPMCPの場合には81.18%、シェラック(shellac)の場合には64.91%を示して、HPMCPが牛乳中でより安定的であることが分かった。これは、文献[Kwak et al. J. Dairy Sci. 84, 1576-1582 (2001)]が報告したPGMSおよびMCTでコーティングした液状ラクターゼマイクロカプセルを添加した牛乳の残留乳糖が保存12日目で28.81%である場合よりも遥かに優れた結果である。
8)腸溶性ラクターゼマイクロカプセルのin vitro放出特性
食べ物が胃に入って胃酸と混ざって漸次pHが低下するが、これを模式化するために、pH2、3、4での放出率を観察した結果を図10に示す。
図10に示すように、120分間pH2.0での放出率は、HPMCPとシェラック(shellac)がそれぞれ0.1、0.2%を示し、酸性条件である胃環境では、コア物質であるラクターゼをほとんど放出せず、効果的に保護することが分かった。
これとは対照的に、人工小腸環境では、120分間pH7およびpH8でHPMCPとshellacがそれぞれ75%、87%、および93%、97%の放出率を示すため、腸溶性ラクターゼマイクロカプセルが小腸環境で短時間にて効果的にコア物質を放出して乳糖不耐症の改善に役立てることができることが分かった(図11)。
9)臨床試験
乳糖不耐症を持っているヒトを対象に、空腹状態で腸溶性コーティングラクターゼマイクロカプセルを添加した牛乳を飲用するようにした後、3時間の間30分間隔ごとに血糖を調べた結果は、図12のとおりである。
図12に示すように、一般市乳を飲用したとき(対照群(control))に比べて飲用後60分まで急激に血糖が上がることが観察された。これは、小腸で腸溶性ラクターゼマイクロカプセルから放出されたラクターゼによって単糖類に分解されて体内に吸収され、エネルギー源として使われることを意味し、乳糖不耐症が改善されることを意味する。
血糖検査を行う間、一般に知られている乳糖不耐症に起因する症状である下痢、腹痛、腹部膨満感、復命、吐き気などに対して、症状の強さを5点法(1=非常に弱い、3=普通、5=非常に強い)で表示するようにして評価した結果を図13〜図17に示した。
図12〜図17における対照群(control)は、市販の牛乳製品である。
図13〜図17を参照すると、マイクロカプセルの添加された牛乳を飲用した後、ほとんどの症状が市乳を飲用したときに比べて有意に減少したことを確認し、腸溶性ラクターゼマイクロカプセルを添加した牛乳が効果的に乳糖不耐症を改善することが分かる。
<実施例1>
ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質と、1次被覆物質としてのMCT(medium−chain triglyceride)、および1次乳化剤としての、HLB値0.6および濃度1.0%のポリグリセロールポリリシノリエート(PGPR)を60℃で1500rpmにて30分間攪拌してプレエマルジョンを得た後、60℃で9000rpmにて2分間攪拌してラクターゼの乳化液を得た。
このとき、中心物質:1次被覆物質は1:3(v/v)の比率、中心物質:1次乳化剤は1:3(v/v)の比率でそれぞれ混合した後、攪拌した。
前記ラクターゼの乳化液を中心物質とし、前記ラクターゼの乳化液に2次被覆物質としてのHPMCP((株)三星精密化学)、および2次乳化剤としての、HLB値16.7および濃度1.0%のPSMLを添加し、60℃で2000rpmにて10分間攪拌して均質化した後、4℃で3,500×gにて15分間遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得た。
このとき、前記2次被覆物質は85%(v/v)エタノールに溶解させて使用し、ラクターゼの乳化液:2次被覆物質は2.5:2.75(v/v)の比率、ラクターゼの乳化液:2次乳化剤は2.5:2.75(v/v)の比率でそれぞれ混合した後、攪拌し、遠心分離した。
前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を噴霧乾燥によって粉末化することにより、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造した。
このとき、ラクターゼは、Godo YNL−2(合同酒精株式会社、東京、日本)を使用した。
<実施例2>
2次被覆物質としてHPMCPの代わりにシェラック(shellac)((株)シェラックコリア)を使用した以外は、前記実施例1と同様にして、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造した。
<実施例3>
1次被覆物質としてMCTの代わりにトウモロコシ硬化油を使用し、2次被覆物質としてHPMCPの代わりにゼイン(zein)((株)豊林ムヤク)を使用した以外は、前記実施例1と同様にして、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造した。
<実施例4>
1次被覆物質としてMCTの代わりに大豆油を使用し、2次被覆物質としてHPMCPの代わりにシェラック(shellac)((株)シェラックコリア)を使用した以外は、前記実施例1と同様にして、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造した。
<実施例5>
1次被覆物質としてMCTの代わりにサフラワー油を使用し、2次被覆物質としてHPMCPの代わりにゼイン(zein)((株)豊林ムヤク)を使用した以外は、前記実施例1と同様にして、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを製造した。
<実施例6>
ラクターゼと機能性成分とが1:1(v/v)の比率で混合された混合物を中心物質とし、前記中心物質、1次被覆物質としてのMCT、および1次乳化剤としての、HLB値0.6および濃度1.0%のポリグリセロールポリリシノリエート(PGPR)を60℃で1500rpmにて30分間攪拌してプレエマルジョンを得た後、60℃で9000rpmにて2分間攪拌してラクターゼの乳化液を得た。
このとき、中心物質:1次被覆物質は1:3(v/v)の比率、中心物質:1次乳化剤は1:3(v/v)の比率でそれぞれ混合した後、攪拌した。
前記ラクターゼの乳化液を中心物質とし、前記ラクターゼの乳化液に、2次被覆物質としてのHPMCP((株)三星精密化学)、および2次乳化剤としての、HLB値16.7および濃度1.0%のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(PSML)を添加し、60℃で2000rpmにて10分間攪拌して均質化した後、4℃で3,500×gにて15分間遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得た。
このとき、前記2次被覆物質は85%(v/v)エタノールに溶解させて使用し、ラクターゼの乳化液:2次被覆物質は2.5:2.75(v/v)の比率、ラクターゼの乳化液:2次乳化剤は2.5:2.75(v/v)の比率でそれぞれ混合した後、攪拌し、遠心分離した。
前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を凍結乾燥により粉末化して、ラクターゼおよび機能性成分を含む二重マイクロカプセルを製造した。
前記ラクターゼは、Godo YNL−2(合同酒精株式会社、東京、日本)を使用し、機能性成分は、異物を除去し、水洗および乾燥したネズ(Juniperus rigida S.et Z.)の実をネズの実の質量に対して10倍量の精製水に入れて混合した後、100℃の温度で最初精製水の体積に対して25%となるように抽出し、濾過した1次濾過物を1次濾過物の体積に対して30%となるように減圧濃縮した後、真空凍結乾燥して得たネズ果実抽出物を使用した。
<適用例1>
前記実施例1で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%を牛乳に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を製造した。
<適用例2>
前記実施例2で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%を牛乳に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を製造した。
<適用例3>
前記実施例3で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%を牛乳に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を製造した。
<適用例4>
前記実施例6で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%を牛乳に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を製造した。
<適用例5>
前記実施例1で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル1質量%を牛乳に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を製造した。
<適用例6>
前記実施例1で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル10質量%を牛乳に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を製造した。
<適用例7>
前記実施例1で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%をヨーグルトに添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有するヨーグルトを製造した。
<適用例8>
前記実施例6で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%を山羊乳(goat milk)に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する山羊乳ヨーグルトを製造した。
<適用例9>
前記実施例1で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセル5質量%を濃縮乳漿蛋白(whey protein concentrates)に添加して、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する濃縮乳漿蛋白ヘルスサプリメントを製造した。
<適用例10>
前記適用例1で製造したラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有する牛乳を用いて、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルを含有するアイスクリームを製造した。
上述したように、本発明の好適な実験例、実施例および適用例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の技術者であれば、下記の請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱することなく、本発明を多様に修正および変更させることができることが理解できるだろう。
本発明によるラクターゼを含む二重マイクロカプセルは、小腸でのみ溶ける腸溶性被覆物質を使用するため、マイクロカプセル化の利点だけでなく、牛乳中での安定性も大幅に向上させることができるうえ、乳製品の乳糖不耐症を解決することができるため、本発明の属する技術分野に有用に適用できる。

Claims (5)

  1. ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質と1次被覆物質および1次乳化剤を攪拌してラクターゼの乳化液を得る段階と、
    前記ラクターゼの乳化液をアルコールに溶解させた2次被覆物質および2次乳化剤を攪拌してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階と、
    前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化する段階とを含んでなる、ラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法において、
    前記1次被覆物質と2次被覆物質の使用量が、0.5:1の質量比であって、
    前記2次被覆物質の濃度が、10.7576g/mLであり、
    前記ラクターゼの使用量が、3.0mLであることを特徴とする、二重マイクロカプセルの製造方法
  2. 前記ラクターゼは、Kluyveromyces lactis、Aspergillus oryzae、Aspergillus niger、Bacillus circulans、Escherichia coliおよびBos taurusよりなる群から選択される菌株に由来するか、或いは遺伝子組換えラクターゼであることを特徴とする、請求項に記載のラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法。
  3. ラクターゼを中心物質とし、前記中心物質と、1次被覆物質としてMCT(medium−chain triglyceride)、トウモロコシ硬化油、大豆油、サフラワー油およびバターオイルよりなる群から選択される少なくとも1つと、1次乳化剤としてポリグリセロールポリリシノリエート(polyglycerol polyricinoleate)、スクロース脂肪酸エステルおよびポリグリセロール脂肪酸エステルよりなる群から選択される少なくとも1つとを攪拌してプレエマルジョンを得た後、さらに攪拌してラクターゼの乳化液を得る段階;
    前記ラクターゼの乳化液を中心物質とし、前記ラクターゼの乳化液に、2次被覆物質としてヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(hydroxypropyl methylcellulose phthalate)、ゼイン(zein)、シェラック(shellac)、ユードラジット(Eudragit)、セルロースアセテートフタレート(cellulose acetate phthalate)、セルロースアセテートスクシネート(cellulose acetate succinate)、ポリビニルアセテートフタレート(polyvinyl acetate phthalate)、セルロースアセテートトリメリテート(cellulose acetate trimellitate)、ハイプロメロースアセテートスクシネート(hypromellose acetate succinate)およびサリチル酸フェニル(phenyl salicylate)よりなる群から選択される1つ以上を添加し、攪拌して均質化した後、遠心分離してラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を得る段階;および
    前記ラクターゼの二重マイクロカプセル乳化液を剤形化する段階;を含むことを特徴とする、請求項に記載のラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法。
  4. 前記アルコールが炭素数1〜4のアルコールであることを特徴とする、請求項に記載のラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法。
  5. 前記剤形が、粉末、液剤、錠剤および顆粒よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項に記載のラクターゼを含む二重マイクロカプセルの製造方法。
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