JP7322234B1 - 焙煎ごまの脱脂粕からごまタンパク質組成物を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、搾油プロセスから排出される焙煎ごまの脱脂粕を原料にして、酵素分解することなく、ACE阻害活性を含む生物活性を有するごまタンパク質組成物を製造する方法を提供すること、および得られるごまタンパク質組成物を提供することをその課題とする。
[1]生成物に含まれる生物活性物質を増加させることを特徴とするごまタンパク質組成物の製造方法であって、生物活性物質が、ACE阻害活性タンパク質およびLPL活性タンパク質であり、(1)70~240℃の焙煎温度で焙煎される焙煎ごまの脱脂粕を原料とし、(2)原料にアルカリ水溶液を添加してpH9~10に調整し、アルカリ水溶液60℃~70℃の温度で抽出する工程、(3)アルカリ抽出混合物から残渣を分離したアルカリ抽出液に、酸を添加してpHを下げて中和処理する工程、次いで、(4)析出したタンパク質を生成物として回収する工程、 を備える、製造方法。
[2]前記(1)の焙煎ごまは、180℃以上の焙煎温度で焙煎される、上記[1]に記載の製造方法。
[3]前記(3)の中和処理後の中和液に脱塩処理を行う、上記[1]に記載の製造方法。
[4]前記脱塩処理は、透析処理または濃縮後のろ過処理である、上記[3]に記載の製造方法。
[5]前記ごまタンパク質組成物に含まれるタンパク質は、ごまの焙煎によって熱変性されたタンパク質である、上記[1]に記載の製造方法。
[6]前記ごまタンパク質組成物はα-グルコシダーゼ阻害活性タンパク質を含む、上記[1]に記載の製造方法。
[7]上記[1]に記載の製造方法により製造されるごまタンパク質組成物を含有する、食品素材である組成物。
[8]生物活性を有するタンパク質が、アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を有するタンパク質であって、高血圧の症状の緩和用組成物である、上記[7]に記載の組成物。
[9]生物活性を有するタンパク質が、LPL阻害活性を有するタンパク質であって、高脂質血症、動脈硬化、又は肥満の予防用組成物である、上記[7]に記載の組成物。
[10]生物活性を有するタンパク質が、α-グルコシダーゼ阻害活性を有するタンパク質であって、スクロース摂取による食後血糖値上昇抑制用組成物である、上記[7]に記載の組成物。
[11]上記[7]に記載の組成物を含む食品添加物、食品、または飲料。
また、焙煎したごまに含まれるタンパク質は、焙煎により熱変性しており、このように製造されたタンパク質組成物は、従来知られていたごまタンパク質の加水分解物のアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性だけでなく、リポ蛋白リパーゼ(LPL)活性、または、LPL活性およびα-グルコシダーゼ阻害活性という、生活習慣病予防に有用な複数の活性を有することは、予想外の効果であった。
さらに、ごまタンパク質組成物のACE阻害活性が、抗高血圧機能を機能表示する飲料と同程度のものを得ることができ、産業廃棄物として捨てられていた材料を原料として、複数の機能活性を有する機能性素材を提供できる。
焙煎されるごま種子としては、種皮付きまたは脱皮した生ごま種子を用い、白ごま、黒ごま、金ごま、茶ごまのいずれも使用できる。焙煎したごま種子を圧搾搾油すると圧搾粕が生じ、この圧搾粕からn-ヘキサン等の有機溶媒抽出により油を取り除いて脱脂して、本発明のごまタンパク質組成物の原料である脱脂ごまを得る。
具体的には、脱脂ごまに、NaOH、KOH等のアルカリを添加してpHを9~10に調整した原料の10重量倍以上の蒸留水あるいは上水等を加え、60~70℃で1時間程度撹拌してタンパク質を抽出させる。この温度に保持する時間は特に限定されるものではないが、撹拌によりタンパク質抽出時間を短縮できる。
ごまタンパク質は塩溶性のため、沈殿させるには中和処理により生じる塩を除去する必要があり、脱塩処理を行うことでタンパク質が析出して沈殿する。
中和液が脱塩されるとタンパク質の溶解度が低くなり、タンパク質が析出する。中和液の脱塩処理としては、透析または濾過を用いる。脱塩に透析処理を用いると、透析膜により中和液から塩だけが除去され、中和液中の低分子のタンパク質は組成物中に残る。透析膜は、一般にタンパク質の透析に用いるものを使用することができる。
そして、本発明のごまタンパク質組成物は、以下に述べるアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性およびリポ蛋白リパーゼ(LPL)活性、または、ACE阻害活性、LPL活性、およびα-グルコシダーゼ阻害活性という複数の機能性を有する優れたタンパク質組成物である。
加齢に伴って増加する病気の主な原因とされているのは、日々の食生活や運動、喫煙・飲酒の有無といった生活習慣であり、糖尿病や脳卒中、心臓病、肥満、高血圧などの生活習慣病で亡くなる日本人は2/3以上といわれている。
高血圧症の発症には、レニン・アンジオテンシン系と呼ばれる昇圧酵素系と、カリクレイン・キニン系と呼ばれる降圧酵素系が重要な役割を果たしている。昇圧酵素系においては、アンジオテンシン変換酵素(ACE)が、アンジオテンシンIを強力な昇圧ペプチドであるアンジオテンシンIIに変換すると共に、降圧ペプチドであるブラジキニンを不活性化する作用を示すことにより、血圧上昇に深く関与する因子である。そのため、ACE阻害活性を有する物質は、抗高血圧剤として用いられている。
リポ蛋白リパーゼ(LPL)は、脂質代謝において重要な役割を担う中性脂肪を分解する脂質分解酵素であり、LPLの活性を増強、促進させることにより、TGを減少させ、かつHDL-コレステロールを上昇させることができ、よって、LPLの活性を上昇させることにより、高脂血症の予防、動脈硬化の発生を抑制することが期待されている。
本発明のごまタンパク組成物は水に可溶性であるため、食用又は食用以外の用途であっても、粉末状、溶液状を問わず使用することができる。また、タンパク質組成物の主成分であるタンパク質として、分子量10,000以下の分子量が比較的小さいタンパク質が約2/3含まれており、水への溶解性が高く、食品としたときにも消化吸収が良い。
また、実施例におけるタンパク質含量は、タンパク質の微量定量ができるローリー変法で測定した。タンパク質組成物の酵素阻害活性、酵素活性の測定は、以下の方法で行った。なお、実施例における「%」は、阻害率%以外は、重量%を示す。
株式会社同仁化学研究所製のACEkit-WSTを用いる。ACEの基質である3-Hydroxybutyryl―Gly―Gly―Gly(3HB-GGG)から、ACEとアミノアシラーゼにより最終的に切り出される3-Hydroxybutyric acid(3HB)を、酵素法により発色させ吸光度を測定する。
200μg/ml以上の濃度の試料20μlを96穴マイクロプレートの試料のウエルに加え、純水をブランク1のウエルへ20μl、ブランク2のウエルへ40μlに加え、各ウエルに基質緩衝液を20μl加える。試料のウエルおよびブランク1のウエルに酵素作用溶液を20μl加え、37℃で60分間インキュベートする。各ウエルに指示作用液を200μl加えて、室温で10分間インキュベートしてから、プレートリーダーで450nmの吸光度(A)を測定する。Aブランク1は阻害なしの全発色を示し、Aブランク2は、試薬ブランクである。
ACE阻害活性値(阻害率%)を下記の計算式により求める。
阻害率(%)=[ (Aブランク1-A試料)/(Aブランク1A-Aブランク2) ] ×100
CELL BIOLABS INC.製のCell Biolab’s LPL活性アッセイキットを用いる。LPL活性アッセイは、LPLで加水分解されると蛍光物質を生じる基質を用いて、LPLにより基質のsn-1位が加水分解されて生じる蛍光物質が、蛍光ミクロプレート中で測定可能な蛍光を発し、その蛍光強度を測定してLPL活性を測定する。
0.4mg/mlの濃度の試料100μlを96穴マイクロプレートの試料のウエルに加え、LPL蛍光光度基質の500倍希釈液を100μl加える。遮光後37℃で30分間処理後、反応停止溶液を20μl加えて室温で15分振とうした後、Ex485/Em525測定を行う。同様の測定方法で、試薬LPL酵素(標準品)の検量線を作成して、試料のLPL活性(mU/ml)を換算する。
富士フィルム和光純薬株式会社製の食品分析用α-グルコシダーゼ阻害活性測定キットを用いる。α-グルコシダーゼ活性の測定原理は、α-グルコシダーゼの基質としてマルトースまたはスクロースを用いる。ポジコンとして、基質にα-グルコシダーゼを作用させて、生じたグルコースの濃度をラボアッセイTMグルコースを用いて測定する。阻害活性は、α-グルコシダーゼを作用させる前に、2mg/ml以上の濃度の試料(アカルボース等阻害物質)を基質に添加して、37℃で予備加温してからα-グルコシダーゼを作用させた場合に生じたグルコース濃度を測定することにより、阻害率を求める。阻害率(%)は、アルカボース1mg/mlを添加した場合の阻害率を100%とした場合の阻害率を示す。
(2)の工程
原料として、焙煎温度180~220℃で焙煎した焙煎脱脂ごまを用いて、原料300kgに3000Lの0.4%水酸化ナトリウムを添加してpHを9~10に調整し、60℃で1時間撹拌してタンパク質をアルカリ液に溶解させた。
(3)の工程
タンパク質が溶解したアルカリ抽出混合物を、60℃に維持しながらフィルタープレスにより濾過処理してアルカリ抽出液を得、残渣は廃棄した。アルカリ抽出液に塩酸を加えてpHを4~6の範囲に調整して中和液を得た。
(4)の工程
中和液をフリーズドライによりタンパク質組成物乾燥粉末を得た。
(2)~(4)の工程により、乾燥タンパク質組成物が80kg以上得られ、タンパク質含量は、70~80%であった。
実施例1で得られたタンパク質組成物を、0.4%水酸化ナトリウム水溶液に溶解して、ローリー変法により全タンパク質含量を測定した。次にザルトリウス社製、遠心濃縮器ビバスピン20(登録商標)を用いて分子量5万、3万、1万、5千、3千で分離して、得られた分子量画分のタンパク質含量を、同様にローリー変法により測定した。
結果を図1に示す。縦軸は、ローリー変法により測定した、ごまタンパク質全量に対する各分子量タンパク質画分の割合を重量%で示す。黒色の棒グラフは対照で、焙煎前(焙煎なし)の原料ごまのタンパク質組成物の分子量分布である。焙煎により顕著に低分子化することが示されており、焙煎温度を高くするとより低分子化する。
原料として、焙煎温度180~220℃に代え、焙煎温度200~240℃で焙煎した焙煎脱脂ごまを用いる以外は、実施例1と同じ製造方法により、タンパク質組成物乾燥粉末を得た。
(4)の工程におけるフリーズドライに代え、中和液を60℃で100kgまで33倍濃縮後、25℃まで冷却して析出したタンパク質を、濾過処理(濾紙:ADVANTEC・No.131)し、水でリンスする以外は、実施例1と同じ製造方法により、タンパク質組成物乾燥粉末を得た。
原料として、焙煎しないで圧搾して脱脂した脱脂ごまを用いる以外は、実施例1と同じ製造方法により、タンパク質組成物乾燥粉末を得た。
実施例1~3と比較例で得られた各タンパク質組成物乾燥粉末を、測定対象に応じて所定の濃度に精製水で希釈して、各酵素阻害活性、酵素活性の測定方法にしたがって阻害活性、酵素活性を測定した。
結果を図2に示す。縦軸は、ACE阻害活性およびα-グルコシダーゼ阻害活性については、阻害率(%)であり、LPL活性については活性(mU/ml)を示す。
実施例3は、中和液の脱塩処理を濃縮後の濾過により行った本発明のタンパク質組成物であり、ACE阻害活性とLPL活性を有した。実施例3のタンパク質組成物は、実施例1、2のものに比べ、濾過処理により低分子タンパク質が除かれており、そのためα-グルコシダーゼ阻害活性を示さないと推定される。
比較例の焙煎しないごま種子からの脱脂ごまを原料とするタンパク質組成物は、ACE阻害活性をほとんど示さなかったことから、本発明のタンパク質組成物の有するACE阻害活性は、焙煎によるごまタンパク質の熱変性により獲得されたものであるといえる。
実施例3で得られたタンパク質組成物と比較例のタンパク質組成物について、同量のタンパク質含量で電気泳動を行った。
電気泳動には、アトー株式会社のWSE-1150パジェランAceのセットを使用し、分子量マーカーは、EzProtein Ladderを用いた。実施例3の試料は、別の日に調製した各々5例(n=5)ずつであり、比較例の試料は、日を変えてそれぞれ調製した5例(n=5)とした。各試料は、各チューブに2mg/mlの濃度の試料を100μl添加し、次いでEz Apply100μlをそれぞれ添加し、95℃で5分間反応させてから30分静置した。泳動試料として18μlをアプライした。電気泳動ゲルは、e-PAGEL HR、バッファーは、Ez Run MOPSで、Hi gell 24W 25分電気泳動を行った後、ゲルをCBB染色液で染色した。電気泳動の写真を図3に示す。
Claims (11)
- 生成物に含まれる生物活性物質を増加させることを特徴とするごまタンパク質組成物の製造方法であって、生物活性物質が、ACE阻害活性タンパク質およびLPL活性タンパク質であり、
(1)70~240℃の焙煎温度で焙煎される焙煎ごまの脱脂粕を原料とし、
(2)原料にアルカリ水溶液を添加してpH9~10に調整し、60℃~70℃の温度で抽出する工程、
(3)アルカリ抽出混合物から残渣を分離したアルカリ抽出液に、酸を添加してpHを下げて中和処理する工程、次いで、
(4)析出したタンパク質を生成物として回収する工程、
を備える、製造方法。 - 前記(1)の焙煎ごまは、180℃以上の焙煎温度で焙煎される、請求項1に記載の製造方法。
- 前記(3)の中和処理後の中和液に脱塩処理を行う、請求項1に記載の製造方法。
- 前記脱塩処理は、透析処理または濃縮後のろ過処理である、請求項3に記載の製造方法。
- 前記ごまタンパク質組成物に含まれるタンパク質は、ごまの焙煎によって熱変性されたタンパク質である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記ごまタンパク質組成物はα-グルコシダーゼ阻害活性タンパク質を含む、請求項1に記載の製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法により製造されるごまタンパク質組成物を含有する、食品素材である組成物。
- アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を有する高血圧の症状の緩和用組成物である、請求項7に記載の組成物。
- LPL活性を有する高脂質血症、動脈硬化、または肥満の予防用組成物である、請求項7に記載の組成物。
- α-グルコシダーゼ阻害活性を有するスクロース摂取による食後血糖値上昇抑制用組成物である、請求項7に記載の組成物。
- 請求項7に記載の組成物を含む食品添加物、食品、または飲料。
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