JP6999890B2 - コラーゲン組成物 - Google Patents
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Description
(1)魚皮由来のコラーゲンを主成分とするコラーゲン組成物であって、
分子量90000以上のコラーゲン含量が固形分でタンパク質量に対して50%以上であり、水(25℃)に対する溶解度が10%以上かつ非還元非加熱条件での電気泳動においてα鎖、β鎖およびγ鎖を示すバンドが観察されるコラーゲン組成物、
(2)内面未修飾のフューズドシリカキャピラリー(内径50μm、長さ62.5cm、有効長50cm)、印加電圧25kV、50mM ホウ酸緩衝液(pH10.5)でのキャピラリー電気泳動において、電気泳動移動度(μep)として10.0cm2・min-1・kV-1以下を示す前記(1)に記載のコラーゲン組成物、
(3)肌への塗付後20分後の水分値が塗付前と比較して1.1倍以上である保湿性を有する前記(1)または(2)に記載のコラーゲン組成物、
(4)円偏光二色性(CD)スペクトルが207~210nmで負の極大を示し、200nmで正の値を示す前記(1)~(3)のいずれかに記載のコラーゲン組成物、
(5)魚皮の由来がマグロ類である前記(1)~(4)のいずれかに記載のコラーゲン組成物、
(6)魚皮を希薄強酸処理する第一工程、
希薄強酸処理した魚皮を希薄強アルカリ処理する第二工程、
前記第二工程で得られた魚皮から希薄弱酸溶液を用いてコラーゲンを抽出する第三工程、および
第三工程で抽出したコラーゲンを限外ろ過法または平衡透析法により精製する第四工程
を含む前記(1)~(5)のいずれかに記載のコラーゲン組成物の製造方法
に関する。
分子量90000以上のコラーゲン含量が固形分でタンパク質量に対して50%以上であり、水(25℃)対する溶解度が10%以上かつ非還元非加熱条件での電気泳動においてα鎖、β鎖およびγ鎖を示すバンドが観察されることを特徴とする。
また、前記コラーゲンの分子量については、90000以上であればよく、その上限値については特に限定はないが500000以下であればよい。
本発明のコラーゲン組成物中におけるタンパク質としては、前記分子量90000以上のコラーゲンのみで構成されていてもよいが、他の魚皮由来のタンパク質成分、例えば、分子量90000未満のコラーゲン、筋肉由来のミオシン、血液由来のアルブミンなどを含有していてもよい。
本発明のコラーゲン組成物において、分子量90000以上のコラーゲン含量を、固形分でタンパク質量に対して50%以上となるように調整する手法としては、コラーゲンを含む組成物を限外ろ過法や平衡透析法により精製する手法が挙げられる。
前記限外ろ過法および平衡透析法は、分子量90000以上のコラーゲンを回収できる方法であればよく、限外ろ過装置、透析装置、ろ液などの種類について特に限定はない。
なお、前記分子量90000以上のコラーゲン含量は、全タンパク質中における前記分子量90000以上のコラーゲンの固形分換算の重量割合をいう。
前記溶解度は、溶媒である水またはpH2~5の緩衝液(25℃)100g中に対して溶解できるコラーゲン組成物の重量%を示しており、例えば、公知の方法で溶解度曲線を測定することで算出することができる。
本発明のコラーゲン組成物の溶解度は、化粧品など使用できる分野が幅広くなる観点から、5%以上であることが好ましい。
本発明のコラーゲン組成物は、非還元非加熱条件で電気泳動を行うことで、α鎖、β鎖およびγ鎖を示すバンドを目視でも容易に観察可能にする。
また、前記電気泳動は、タンパク質を分離するための電気泳動であればよいが、α鎖、β鎖、γ鎖を明瞭に観察し易い観点から、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動が好ましい。
また、β鎖とは、前記α1鎖が2本組になった2量体をいい、γ鎖とは、前記β鎖と前記α2鎖の3量体をいう。
また、前記α1鎖の電気泳動のバンドは120kDa付近、α2鎖の電気泳動のバンドは100kDa付近、β鎖の電気泳動のバンドは230kDa付近、γ鎖の電気泳動のバンドは300kDa付近に観察される。
なお、明瞭なバンドが得られない場合には、試料溶液を希釈または濃縮して明瞭なバンドが観察される濃度で電気泳動を行う。
例えば、キャピラリー電気泳動での電気泳動移動度は電荷/サイズ比により決まる。すなわち、電荷が同じ場合、分子の嵩高さが大きい場合に小さく、嵩高さが小さい場合には大きくなる。したがって、キャピラリー電気泳動を行った場合に、本発明のコラーゲン組成物の電気泳動移動度が10cm2・min-1・kV-1以下であれば、三重らせんの構造が部分的にほぐれたランダムコイル状の構造になっていると推測される。
前記キャピラリー電気泳動の条件としては、内面未修飾のフューズドシリカキャピラリー(内径50μm、長さ62.5cm、有効長50cm)、印加電圧25kV、50mM ホウ酸緩衝液(pH10.5)とすることで、電気泳動移動度を測定することができる。
また、電気泳動移動度を測る対象は、中性マーカーを含有する試料であればよい。中性マーカーとしては、ベンジルアルコール、シンナミルアルコール、メシチルオキシドなど、正または負の電荷を持たず、紫外部吸収を有するものが望ましい。
本発明のコラーゲン組成物では、分子量90000以上と比較的大きな分子状のコラーゲンにおいて、その三重らせん構造の一部がほぐれたランダムコイル状の構造になることによって、その部分がゼラチン様の構造となり、保湿性とともに、優れた溶解性を両立させている点で、従来の魚皮由来のコラーゲンにはない効果が奏されると考えられる。
なお、コラーゲンを分解して得られるゼラチンでは、三重らせん構造の全てがバラバラになっておいると共に低分子化されている場合が多いため、特定の高次構造を持たないことからCDスペクトルを測定すると前記200nmで大きな正の値を示さない。
前記CDスペクトルは、公知の測定装置を用いて測定できる。具体的には、後述の実施例に記載の方法で、CDスペクトルを測定することができる。
前記保湿性としては、例えば、肌への塗付後20分後の水分値が塗付前と比較して1.1倍以上となることが好ましく、1.3倍以上となることがより好ましい。
前記水分値の測定方法としては、皮膚水分計を用いて角層水分量を測定する。なお、具体的な測定は、後述の実施例に記載のようにすればよい。
魚皮を希薄強酸処理または希薄強アルカリ処理する第一工程、
希薄強酸処理した魚皮を希薄強アルカリ処理する、または希薄強アルカリ処理した魚皮を希薄強酸処理する第二工程、
前記第二工程で得られた魚皮から希薄弱酸溶液を用いてコラーゲンを抽出する第三工程、および
第三工程で抽出したコラーゲンを限外ろ過法または平衡透析法により精製する第四工程
を有することが好ましい。
前記物理的方法としては、ヘラ、ナイフ等の刃物を用いて魚体から魚皮を回収し、鱗、肉部などに加えて、血液、色素、油分が付いた他の部分を除去する方法、水圧を利用して魚皮表面についた鱗、肉部、さらに血液、色素、油分が付いた他の部分を除去する方法などが挙げられる。
前記第一工程では、希薄強酸処理、希薄強アルカリ処理のいずれかを行う。
前記希薄強酸溶液の溶媒は、水であればよいが、エタノールなどの有機溶媒を混合していてもよい。
前記希薄強酸溶液中の強酸の種類としては、通常用いられる強酸であればよく、塩酸、硫酸、硝酸などが挙げられるが特に限定は無い。使用する強酸濃度としては、魚皮から油分を効率よく除去できる観点から、0.01~0.5Nが好ましく、0.05~0.3Nがより好ましく、0.1~0.2Nがさらに好ましい。
前記希薄強酸処理では、コラーゲンの変性を防ぎ、かつ効率的に脂質を除去する観点から、処理温度としては15~25℃で行うことが好ましく、また、処理時間としては1~72時間が好ましく、3~48時間がより好ましく、12~30時間がさらに好ましい。
前記希薄強アルカリ溶液に用いるアルカリ成分としては、食品に用いられるアルカリ成分であればよく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどが挙げられるが、特に限定はない。
前記希薄強アルカリ溶液の溶媒は、水であればよいが、エタノールなどの有機溶媒を混合していてもよい。
前記希薄強アルカリ溶液中の希薄強アルカリ濃度としては、コラーゲン以外のタンパク質成分の除去及び油分のけん化によって不純物の除去を効率よく行うとともに、テロペプチド部分の切断を効率よく行う観点から、0.05~0.5Nが好ましく、0.1~0.2Nがより好ましい。
前記希薄強アルカリ処理では、コラーゲンの変性を防ぐために、処理温度としては、15℃以下で行うことが好ましく、また、処理時間としては、1~72時間が好ましく、3~48時間がより好ましく、12~30時間がさらに好ましい。
また、希薄強酸処理または希薄強アルカリ処理後、篩を用いて魚皮をろ過した後、篩上に残った魚皮残渣を水などの溶媒に浸漬して洗浄してもよい。
前記希薄弱酸溶液に用いる酸としては、食品に用いられる酸であればよく、例えば、炭酸、リン酸などの無機酸や、酢酸、クエン酸、乳酸などの有機酸などが挙げられるが、特に限定はない。
前記希薄弱酸溶液の溶媒は、水であればよいが、エタノールなどの有機溶媒を混合していてもよい。
前記希薄弱酸溶液中の酸濃度としては、コラーゲンの酸抽出を効率よく行う観点から、0.001~2Nが好ましく、0.01~2Nがより好ましく、ナトリウム及びカリウム等の塩の状態で使用しても良い。
また、前記希薄弱酸溶液によるコラーゲンの抽出は、4~50℃、好ましくは30~40℃、より好ましくは35~37℃の温度条件下で、1~48時間、好ましくは3~30時間、撹拌することにより行うことが望ましい。
すなわち、限外ろ過膜や透析膜を使用して限外ろ過や平衡透析を行うことで抽出用の希薄弱酸溶液を含め、適当な弱酸溶液または緩衝液に置換すると同時に、低分子のペプチド、アミノ酸等の水溶性化合物を除去することが可能である。
前記限外ろ過膜または透析膜としては、分子量90000以上のコラーゲンを分画できるものであればよく、例えば、分画分子量30000(MWCO30000)以上の膜、好ましくはMWCO100000、より好ましくはMWCO150000の膜が挙げられるが、特に限定はない。
前記メンブレンフィルターの口径としては、1.0マイクロメートル以下のものであればよく、特に限定はない。
凍結乾燥法およびスプレードライ法については、コラーゲン組成物の水に対する溶解性および保湿性に影響を与えない範囲で、公知の手法を用いればよい。
クロマグロ皮の赤身部分のみをヘラでそぎ落としたのち、1辺が2~3cmの正方形になるように切断した。この断片を1kg量り採り、10Lの0.1Nの希塩酸溶液に20℃で24時間浸漬した(第一工程)。希塩酸溶液は攪拌機を用いて緩やかに循環させた。
浸漬終了後、ポリプロピレン製の篩を用いてろ過した後、魚皮残渣を5Lの水に緩やかに攪拌しながら浸漬した。
再度篩にてろ過し、残渣を0.1Nの水酸化ナトリウム溶液に室温で24時間浸漬した。水酸化ナトリウム溶液は攪拌機を用いて緩やかに循環させた(第二工程)。
浸漬終了後、ポリプロピレン製の篩を用いてろ過した後、魚皮残渣を5Lの水に緩やかに攪拌しながら浸漬した。
再度篩にてろ過し、37℃に調整した0.1Nの酢酸溶液に3時間浸漬した(第三工程)。酢酸溶液は攪拌機を用いて緩やかに循環させた。
浸漬終了後、ポリプロピレン製の篩にてろ過した後、ろ液をフィルターろ過し、限外ろ過(MWCO150000、商品名「FB02-FC-FUS1582」、ダイセン・メンブレン・システムズ)にて、ろ液容量の5倍量のクエン酸緩衝液(0.3%クエン酸、0.05%クエン酸ナトリウム)にて溶液置換した(第四工程)。
溶液置換終了後、メンブレンフィルター(0.2μmφ)にてろ過滅菌し、コラーゲン組成物を得た。
クロマグロ皮の赤身部分のみをヘラでそぎ落としたのち、1辺が2~3cmの正方形になるように切断した。この断片を1kg量り採り、10Lの0.1Nの希塩酸溶液に20℃で24時間浸漬した(第一工程)。希塩酸溶液は攪拌機を用いて緩やかに循環させた。
浸漬終了後、ポリプロピレン製の篩を用いてろ過した後、魚皮残渣を5Lの水に緩やかに攪拌しながら浸漬した。
再度篩にてろ過し、残渣を0.1Nの水酸化ナトリウム溶液に室温で24時間浸漬した。水酸化ナトリウム溶液は攪拌機を用いて緩やかに循環させた(第二工程)。
浸漬終了後、ポリプロピレン製の篩を用いてろ過した後、魚皮残渣を5Lの水に緩やかに攪拌しながら浸漬した。
再度篩にてろ過し、37℃に調整した0.1Nの酢酸溶液に3時間浸漬した(第三工程)。酢酸溶液は攪拌機を用いて緩やかに循環させた。
浸漬終了後、ポリプロピレン製の篩にてろ過した後、ろ液をフィルターろ過し、限外ろ過(MWCO100000、スペクトラム)にて、ろ液容量の50倍量のクエン酸緩衝液(0.3%クエン酸、0.05%クエン酸ナトリウム)にて溶液置換した(第四工程)。
溶液置換終了後、メンブレンフィルター(0.2μmφ)にてろ過滅菌し、コラーゲン組成物を得た。
実施例1で得られたコラーゲン組成物を、10%ポリアクリルアミドゲルを用いて、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行ったのち、コマシーブリリアントブルーR250でタンパク質バンドを検出した。これらの結果を図1に示す。
なお、図1ではレーン1が実施例1で得られたコラーゲン組成物の2-メルカプトエタノール存在下加熱条件(95℃、10分間)で前処理した試料、レーン2は2-メルカプトエタノール非存在下非加熱条件で前処理した試料を示す。
また、バンドの状態をWealtec社製KETA M 解析装置を用いて測定したところ、コラーゲン組成物中において、分子量90000以上のコラーゲン含量は、固形分として、タンパク質量に対して85%と算出された。
実施例1で得られたコラーゲン組成物の溶解性を検討した。
実施例1で得られたコラーゲン組成物を凍結乾燥することにより、29.6gのコラーゲン乾燥物が得られた。コラーゲン乾燥物400mg(コラーゲンとして211mgを含有する)に1mLの常温の水を加え、固形分濃度が20%のコラーゲン溶液を得た。
一方、キハダマグロ由来の市販コラーゲンの凍結乾燥物(シージェムコラーゲン、以下、比較品1)450mg(コラーゲンとして212mg含有)にそれぞれ1mLの水を加え、軽く攪拌しながら室温で5分間放置した。これらの結果を図2に示す。
なお、前記比較品1中におけるコラーゲンの含量は、固形分として、タンパク質中約90%であった。
一方、比較品1は、完全には溶解しないで残渣があったことから、水(25℃)に対する溶解度は、実施例1で得られたコラーゲン組成物に比べると劣ることがわかる。
実施例1で得られたコラーゲン組成物の円偏光二色性(CD)スペクトルを測定した。
実施例1で得られたコラーゲン組成物を0.3%クエン酸-0.05%クエン酸二ナトリウム溶液で0.003mg/mLに希釈し、光路長1mmのセルを用いて、日本分光株式会社製 円二色性分散計「J-820」を用いて10℃における円偏光二色性スペクトルを分析した。
一方、キハダマグロ由来の市販コラーゲンの凍結乾燥物(比較品1)およびフィッシュゼラチン(「FGL-250TS」 新田ゼラチン社製、以下、比較品2)を用いて、0.3%クエン酸-0.05%クエン酸二ナトリウム溶液で固形分濃度が0.003mg/mLの溶液を調製し、同様に円偏光二色性スペクトルを分析した。これらの結果を図3に示す。
一方、比較品1は、CDスペクトルが207nm未満で負の極大を示しており(図3の中図)、また比較品2のフィッシュゼラチンは、CDスペクトルが、200nmで負の値を示しているため(図3の下図)、コラーゲン分子の構造が実施例1で得られたコラーゲン組成物中のコラーゲンと相違していることが分かる。
実施例1で得られたコラーゲン組成物(以下、本発明品)および比較品1の保湿効果を検証のために、角層水分量を指標とした保湿試験を行った。
前腕部をドライヤーの冷風にて1分間乾燥させ、携帯型皮膚水分計モバイルモイスチャーHP10-Nにて角層水分量を測定した(ベースライン)。
55mmろ紙に1%コラーゲンサンプル(本発明品、比較品1またはコントロール(蒸留水)を染み込ませ、乾燥部分に5分貼り付けた。
ろ紙を除去して1分間風乾し、角層水分量を測定した(塗布直後)。
その後、冷風にて乾燥させながら2分後、5分後、10分後、20分後にそれぞれ前記携帯型皮膚水分計を用いて角層水分量を測定した。これらの結果を図4に示す。
一方、比較品1は、肌への塗布後20分後の水分値が塗布前と同程度になったことから、保湿効果は20分程度でなくなることがわかる。
実施例1および2で得られたコラーゲン組成物(以下、本発明品)ならびに比較品1をキャピラリー電気泳動によって分析し、以下の式により電気泳動移動度(μep)を算出した。その結果を表1に示す。なお、表中、「t-0」は中性物質の移動時間を示し、「t-Protein」は、標的タンパク質の移動時間を示す。
電気泳動移動度(μep)(cm2min-1kV-1)
=キャピラリー全長(cm) x キャピラリー有効長 (cm) x ((中性物質の移動時間(min))-1-(試料の移動時間(min))-1)/印加電圧(kV)
キャピラリー電気泳動装置:大塚電子製CAPI-3100
キャピラリー:内面未修飾のフューズドシリカキャピラリー(ジーエルサイエンス社製、内径50μm、長さ62.5cm、有効長50cm)
試料注入:落差法(2.5cmx30秒)
印加電圧:25kV
検出波長:200nm
泳動液:50mM ホウ酸緩衝液(pH10.5)
Claims (6)
- 魚皮由来のコラーゲンを主成分とするコラーゲン組成物であって、
分子量90000以上のコラーゲン含量が固形分でタンパク質量に対して70%以上であり、水(25℃)に対する溶解度が10%以上であり、非還元非加熱条件での電気泳動においてα鎖、β鎖およびγ鎖を示すバンドが観察されるコラーゲン組成物。 - 内面未修飾のフューズドシリカキャピラリー(内径50μm、長さ62.5cm、有効長50cm)、印加電圧25kV、50mM ホウ酸緩衝液(pH10.5)でのキャピラリー電気泳動において、電気泳動移動度(μep)として10.0cm2・min-1・kV-1以下を示す請求項1に記載のコラーゲン組成物。
- 肌への塗付後20分後の水分値が塗付前と比較して1.1倍以上である保湿性を有する請求項1または2に記載のコラーゲン組成物。
- 円偏光二色性(CD)スペクトルが207~210nmで負の極大を示し、200nmで正の値を示す請求項1~3のいずれかに記載のコラーゲン組成物。
- 魚皮の由来がマグロ類である請求項1~4のいずれかに記載のコラーゲン組成物。
- 魚皮を希薄強酸処理する第一工程、
希薄強酸処理した魚皮を希薄強アルカリ処理する第二工程、
前記第二工程で得られた魚皮から希薄弱酸溶液を用いてコラーゲンを抽出する第三工程、および
第三工程で抽出したコラーゲンを限外ろ過法または平衡透析法により精製する第四工程
を含む請求項1~5のいずれかに記載のコラーゲン組成物の製造方法。
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