JP7105523B2

JP7105523B2 - 蛋白糖化抑制機能を有する食物繊維及びその製造方法

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Publication number: JP7105523B2
Application number: JP2016138333A
Authority: JP
Inventors: 武蔵岡安; 淳子山川; 玲山上
Original assignee: OKAYASU CO., LTD.
Current assignee: OKAYASU CO., LTD.
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2022-07-25
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: JP2018007612A

Description

本発明は、蛋白糖化抑制機能を有する食物繊維及びその製造方法に関する。

蛋白糖化（グリケーション）とは、食事などによって取り込まれた糖のうち、エネルギー源として代謝されなかった過剰な糖が、体内にある蛋白質と結びつき、糖化蛋白質が生成されて、体内に蓄積する現象をいい、老化を促進する要因として注目されている現象である。
すなわち、蛋白糖化は「身体のコゲ」とも称されており、食事などから摂った余分な糖質が体内の蛋白質などと結びついて、細胞・組織・器官などを劣化させる現象をいう。この現象が進むと、外見的には肌のシワやくすみ、シミなどとなって現れて、体内では血管の硬化、神経変性、水晶体の白濁などが進行する。

蛋白糖化は、化学的にはメイラード反応と呼ばれる非酵素的な反応であり、グルコースや果糖などの還元糖とアミノ化合物（アミノ酸、ペプチド及び蛋白質）を加熱した時などにみられる褐色物質（メラノイジン）を生み出す反応のことであり、褐変反応とも呼ばれている。

そのため、生体におけるメイラード反応の進行を阻害し、皮膚用抗老化剤、抗糖尿病合併症剤として応用できるポリフェノール類を有効成分とするメイラード反応阻害剤の提案がなされている（特許文献１）。
それに加えて、糖化によって生成する終末糖化産物（Advanced Glycation End Products：以下、ＡＧＥという）は、体内組織に蓄積して、多くの病気の原因となることが知られている。

ＡＧＥの生成過程に関してはいまだ不明な点が多く、非酵素的な糖化反応がその主体であると考えられている。
すなわち、ＡＧＥは初期反応でタンパク質中に存在するアミノ基とグルコースなどの還元糖のアルデヒド基とが非酵素的に反応（グルケーション：Glycation）し、シッフ塩基（Schiff base）を経由して、メイラード反応の中間体であるアマドリ転移生成物が形成され、最終的にＡＧＥが生成されると考えられている。

また、糖尿病合併症は、糖尿病網膜症、白内障、糖尿病性腎症、神経障害、虚血性心疾患、脳血管障害、末梢血流障害などであり、これらの疾患の原因の一つとして、高血糖状態の生体で生成したＡＧＥが関与していることが確認されている（非特許文献１）。
かかる観点から、糖尿病合併症の予防と改善を目的とした、ＡＧＥの生成の阻害を目的とした合成医薬品としてのＡＧＥ生成阻害剤の提供がなされている（特許文献２）。

しかしながら、合成医薬品では種々の問題点があるとの考え方から、天然素材によるＡＧＥ産生抑制剤の検討もなされ、ポリフェノールを豊富に含有する桜の花及び葉の抽出物であるフェニルプロパノイド配糖体及びフラボノイド配糖体によるＡＧＥ生成抑制剤の提供もなされている（特許文献３）。

本発明者らは、ＡＧＥ生成抑制を有する作用物質の検討を行い、その基本となる蛋白糖化抑制機能を有する天然素材の探索を行った結果、果実由来の食物繊維に着目し、そのなかで特にモモ果汁製造時の副産物として排出されるモモ果肉由来の食物繊維に、極めて効果的な蛋白糖化抑制機能、すなわち、ＡＧＥ産生抑制効果があることを新規に見出し、本発明を完成させるに至った。

再公表２０１３－１００１０５特開２００５－１７０９３５号公報特許第５８７８０２３号掲載公報

BIO Clinica, 1997, vol. 12, no.2, pp19-21

すなわち本発明は、安全性の高い天然素材由来の蛋白糖化抑制機能を有する食物繊維及びその製造方法を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための本発明において、その基本的態様は、果実由来の食物繊維であり、果実がモモであり、モモの種子を取り除いたモモ果肉から果汁を搾取した残渣からなる蛋白糖化抑制機能を有することを特徴とする食物繊維である。

より具体的な本発明は、当該蛋白糖化抑制機能が、アルブミン、コラーゲン、エラスチンの糖化抑制であり、モモの種子を取り除いたモモ果肉から果汁を搾取した残渣からなる食物繊維である。

本発明により提供される蛋白糖化抑制機能を有する果実由来の食物繊維、特にモモ由来食物繊維は、蛋白糖化反応を抑制する機能を有するものであり、従って、老化を促進させる物質であるＡＧＥの生成を抑制し、更には、生成したＡＧＥの分解を促進することから、皮膚老化の防止・改善に有効なものであり、そのための食品、飲料、健康食品、動物用飼料、養魚用飼料を提供できる利点を有している。
また、血管を構成する蛋白質が糖化されることによる動脈硬化の悪影響、そのほか糖尿病合併症などの悪影響を軽減する利点を有するものである。

本発明のピーチファイバーについて、試験例１によるＡＧＥ阻害率を示した図である。本発明の水洗ピーチファイバーＯＫＷについて、試験例１によるＡＧＥ阻害率を示した図である。

上記したとおり、本発明の基本は、蛋白糖化抑制機能を有する果実由来の食物繊維の提供であり、詳細には、モモの種子を取り除いたモモ果肉から果汁を搾取した残渣からなる蛋白糖化抑制機能を有することを特徴とする食物繊維である。

モモの収穫量は全国で年間約１５万トンであり、生食用や缶詰や果汁、菓子原料などとして消費されている。
モモの果汁（モモジュース）等の加工企業からは、年間１５００トン以上のモモ加工残渣（モモ食物繊維：以下、「ピーチファイバー」と記す場合もある）が副産物として生じるが、このピーチファイバーは何ら有効利用されることなく廃棄されているのが現状である。

本発明者らは、このピーチファイバーの有効利用を検討したところ、ピーチファイバーを温風、減圧、或いは凍結乾燥させて得られた乾燥ピーチファイバーを、水性アルコールにより抽出し、油分や脂溶性有機成分を除去して得られたピーチファイバーに蛋白糖化抑制機能があることを見出したのである。

その具体的処理方法の詳細を以下に説明する。
産業廃棄物としてモモ果汁製造工場から排出されるピーチファイバーを、温風、減圧、或いは凍結乾燥等の手段により乾燥し、乾燥状態のピーチファイバーを得る。この場合の温風乾燥は、ピーチファイバーに変性が生じないようあまり高温の温風による乾燥は避けるべきであり、望ましくは、５０℃以下で行うのが好ましい。
かくして得られた乾燥原料としてのピーチファイバーを水性アルコールで抽出し、ファイバー中の油分や脂溶性有機成分を抽出除去し、粗ピーチファイバーを得る。
この場合の油分、脂溶性有機成分を除去するために使用する水性アルコールとしては、水性エタノール溶液であり、そのアルコールに対する水の添加量は１～５０ｖ／ｖ％であり、好ましくは、３～１５ｖ／ｖ％程度であるのがよい。

以上の様にして得られた粗ピーチファイバーは、比較的嵩密度が低いものであった。
この粗ピーチファイバーを必要により更に水洗し、水溶性成分を除去し、水洗粗ピーチファイバーを得る。あるいは、水性アルコール抽出して得られた固形物を分取後、水洗して水洗粗ピーチファイバーを得ることができる。
得られた水洗粗ピーチファイバーは、水洗することにより嵩密度が高いものとなった。

次いで、上記で得られた粗ピーチファイバー、或いは水洗粗ピーチファイバーを温風、減圧、或いは凍結乾燥等の手段により乾燥して、水分含有量を５％以下とし、更に粉砕工程に付し、整粒した後異物を除去することにより、商品用途に適した、本発明のモモ果肉由来の食物繊維を得た。

以上の様にして得られたモモ果肉由来の食物繊維は、蛋白糖化抑制機能を有しており、パン、麺類、菓子、飲料、健康食品、動物飼料、養魚用飼料への添加物として使用することができる。

以下に、ピーチファイバーの製造例を示した。

製造例：ピーチファイバーの調製
モモ果実から果皮及び種子を除去し、果汁を搾取して残った固形成分を凍結乾燥したモモ果汁残渣５００ｇを５Ｌの三角フラスコに入れ、９５％エタノール２．５Ｌを加えて懸濁し、４０～４５℃で３時間撹拌した。これをろ過して、得られた粗ピーチファイバーを４０～４５℃で１昼夜減圧乾燥し、粉砕して粒径をそろえ、異物を除去して、ピーチファイバー４５０ｇを得た。
嵩密度は、２６．８ｇ／１００ｍＬであった。
このようにして得られたピーチファイバーの成分表を、下記表１に示した。

表１：ピーチファイバーの成分表（分析：日本食品分析センター）

また、前記ピーチファイバー２００ｇを分取し、５Ｌのビーカーに入れ、精製水２Ｌを加えて室温で穏やかに１時間撹拌した。これをろ過して、得られた水洗粗ピーチファイバーを凍結乾燥し、粉砕して異物を除去し、水洗ピーチファイバー（ピーチファイバーＯＫＷ）１８０ｇを得た。嵩密度は４６．１ｇ／１００ｍＬであった。

各々の蛋白質糖化抑制機能の確認について、ヒト血清アルブミン（human serum albumin：ＨＳＡ）による抗糖化活性測定の結果を以下に示した。

試験例１：抗糖化活性（ＨＳＡ）測定試験
本試験は、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）－グルコース反応系における、試験品の蛍光性ＡＧＥ生成阻害作用を確認する試験である。

＜測定原理＞
ＡＧＥ（終末糖化産物）は、糖化反応における最終生成物の総称であり、その特徴の一つとして蛍光性を有する。蛍光性を有するＡＧＥには、ペントシジン、クロスリン、ピロピリジンなどがある。本方法は、ＨＳＡ－グルコース糖化反応系に試験品を添加して、試験品による蛍光強度からＡＧＥの生成阻害率を測定した。
抗糖化活性は、試験品３濃度のＡＧＥ生成阻害率から５０％生成阻害率（５０％生成阻害濃度：ＩＣ_５０）として算出した。ＡＧＥは、反応液に３７０ｎｍの励起波長を照射したときの蛍光を４４０ｎｍで測定した。抗糖化活性のポジティブコントロールとしては糖化反応阻害剤の一種であるアミノグアニジンを使用した。

＜方法＞
１）測定装置
マイクロプレートリーダー Spectra Max i3（モレキュラーデバイス社）
２）サンプル調製
試験品としてピーチファイバー及び水洗粗ピーチファイバー（ピーチファイバーＯＫＷ）を用いた。
ピーチファイバーは、５０ｍｇを秤量後１ｍＬの蒸留水に懸濁させ、試験原液とした。試験原液を蒸留水で適宜希釈し、試験溶液とした。
ピーチファイバーＯＫＷは、５０ｍｇ／ｍＬ水溶液は粘性が高く、ピペットでの吸引が困難であったため、１０ｍｇを秤量後１ｍＬの蒸留水に懸濁させ、１０ｍｇ／ｍＬ水溶液を試験原液とした。試験原液を蒸留水で適宜希釈し、試験溶液とした。
両サンプルとも完全溶解をしておらず、懸濁状態で、できるだけ均一な状態で糖化反応に供した。
ポジティブコントロールとしてのアミノグアニジンについては、３ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。

＜in vitro糖化反応＞
０．０５ｍｏｌ／ＮａＨ_２ＰＯ_４－Ｎａ_２ＨＰＯ_４リン酸緩衝液（ｐＨ７．４）、８ｍｇ／ｍＬヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）（Sigma-Aldrich）、０．２ｍｏｌ／Ｌグルコース糖化反応液中に、調製した各濃度のサンプルを１／１０濃度となるように添加し、６０℃で４０時間インキュベートした。コントロールとしては、サンプルの代わりに蒸留水を添加したものを用い、Ｎ＝２で実施した。

＜抗糖化活性測定＞
糖化反応終了後、反応液に生成した蛍光性ＡＧＥをマイクロプレートリーダーで測定した（励起波長３７０ｎｍ／蛍光波長４４０ｎｍ）。ＡＧＥの生成阻害率（％）は、in vitro糖化反応系においてサンプルを添加した反応液（Ａ），グルコース水溶液の代わりに蒸留水を添加したもの（Ｂ），サンプルを添加しない溶液のみを添加してインキュベーションしたもの（Ｃ）、ブランクとしてグルコースの代わりに蒸留水を添加したもの（Ｄ）として下記の式に従って算出した。

ＡＧＥ生成阻害率（％）＝[１－（Ａ－Ｂ）／（Ｃ－Ｄ）]×１００

結果を下記表２及び図１及び２に示した。

表２：ＡＧＥ生成阻害率と抗糖化活性（ＨＳＡ）

上記の表２並びに図１及び２に示した結果から判明するように、ピーチファイバー及びピーチファイバーＯＫＷに、ＨＳＡに対して抗糖化活性が認められた。
表２から求めたＩＣ_５０濃度は、各々、ピーチファイバーが０．６ｍｇ／ｍＬ、ピーチファイバーＯＫＷが０．８ｍｇ／ｍＬであった。

試験例２：ＣＯＬ抗糖化活性測定試験
本試験は、タイプＩコラーゲン（ＣＯＬ）－グルコース反応系における試験品の蛍光性ＡＧＥ生成阻害作用を確認する試験である。
測定原理、方法、抗糖化活性測定、ＡＧＥ生成阻害率（％）は、基本的にはＨＳＡにおける抗糖化活性測定と同様であるが、以下の点で異なる。

ポジティブコントロールとしてのアミノグアニジンについては、１０ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。

＜in vitro糖化反応＞
０．１ｍｏｌ／ＬＮａＨ_２ＰＯ_４－Ｎａ_２ＨＰＯ_４リン酸緩衝液（ｐＨ７．４）、１．２ｍｇ／ｍＬＩ型コラーゲン（ニッピ）、０．４ｍｏｌ／Ｌグルコース糖化反応液中に、調製した各濃度のサンプルを１／１０濃度となるように添加し、６０℃で１０日間インキュベートした。コントロールとしては、サンプルの代わりに蒸留水を添加したものを用い、Ｎ＝２で実施した。

結果を下記表３に示した。

表３：ＡＧＥ生成阻害率と抗糖化活性（ＣＯＬ）

上記の表３に示した結果から判明するように、ピーチファイバーには、ＣＯＬに対して抗糖化活性が認められた。
表３から求めたＩＣ_５０濃度は、０．６ｍｇ／ｍＬであった。

試験例３：ＥＬＡ抗糖化活性測定試験
本試験は、エラスチン（ＥＬＡ）－グルコース反応系における、試験品の蛍光性ＡＧＥ生成阻害作用を確認する試験である。
測定原理、方法、抗糖化活性測定、ＡＧＥ生成阻害率（％）は、基本的にはＨＳＡにおける抗糖化活性測定と同様であるが、以下の点で異なる。

＜in vitro糖化反応＞
０．１ｍｏｌ／ＬＮａＨ_２ＰＯ_４－Ｎａ_２ＨＰＯ_４リン酸緩衝液（ｐＨ７．４）、６ｍｇ／ｍＬ豚由来エラスチン（ＥＬＡ）、０．２ｍｏｌ／Ｌグルコース糖化反応液中に、調製した各濃度のサンプルを１／１０濃度となるように添加し、６０℃で１０日間インキュベートした。コントロールとしては、サンプルの代わりに蒸留水を添加したものを用い、Ｎ＝２で実施した。

結果を下記表４に示した。

表４：ＡＧＥ生成阻害率と抗糖化活性（ＥＬＡ）

上記の表４に示した結果から判明するように、ピーチファイバーには、ＥＬＡに対して抗糖化活性が認められた。
表４から求めたＩＣ_５０濃度は、０．５ｍｇ／ｍＬであった。

以上の通り、モモ由来食物繊維には蛋白糖化抑制機能が認められたことから、このものをパン、麺類、食品類、菓子、飲料、健康食品、動物飼料、養魚用飼料への添加物として使用することにより、肌の老化や血管の糖化変性を防止する等、美容・健康への対応を図ることができる。
特に、「糖化」とは、蛋白質が体内にある「糖」と結びつく現象であり、体内の蛋白質は、血液中の過剰な糖分と結びつき、老化を促進させる物質である「終末糖化産物」（ＡＧＥ）を生成し、このＡＧＥは、１度できてしまうと分解・排出が難しく、体内に蓄積されて、老化を促進させる。

その点からみれば、活性酸素による酸化が「体のサビ」と言われるのに対して、糖化は「体のコゲ」とも呼ばれ、糖化は、食事などから摂った余分な糖質が体内の蛋白質と結びついて、細胞・組織・器官などを劣化させる現象であり、これが進むと肌のシワやくすみ、シミなどとなって現れ、また、糖化によってつくられるＡＧＥは体内組織に作用して、多くの病気の原因となることが知られている。
本発明が提供するモモ由来食物繊維には、それらの影響を防止する機能がある点で、極めて特異的なものといえる。

さらに、モモ果汁製造時の副産物として年間１５００トン以上のピーチファイバーが排出され、未利用資源として廃棄されていたものを有効利用することができる点でも、その有効性は多大なものである。

Claims

モモの種子を取り除いたモモ果肉から果汁を搾取した残渣からなる、蛋白糖化抑制用の食物繊維。
蛋白糖化抑制機能が、アルブミン、コラーゲン、エラスチンの糖化抑制である請求項１に記載の蛋白糖化抑制用の食物繊維。