JPH03169337A - 生物学的活性物質のカプセル化法、該方法により製造されたカプセル、その使用法および該カプセルを含む食品または飼料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、生物学的活性物質を腸粘液を用いてゲル化す
ることによるカプセル化法、該方法により製造されるカ
プセル、その使用、および該カプセルを含有する食品ま
たは飼料に関する。

（従来技術） 生物学的活性物質を経口投与する時にしばしば起こる問
題は、該物質が作用することになっている腸に到達する
前に、消化管中（通常胃内）で分解されてしまうことで
ある。この問題を解決するために、活性物質は、胃内に
おける条件に耐え、腸に到達する前に分解されないよう
な保護物質によりカプセル化されてきた。

このカプセル化法は、さまざまな薬剤に適用されてきた
。網羅的な調査によれば、サンダース（Ｓａｎｄｅｒｓ
）（１９８５，Ｃｈｅｍ．＆　Ｅｎｇ，Ｎｅｗｓ，　Ａ
ｐｒｉｌ　１：３１）は、薬剤は、薬物の制御された放
出が得られるようにカプセル化されると述べている。カ
プセル化にはさまざまなヒドロゲル（例えばヒドロキシ
メチルメタアクリレート）、重合母材（例えばエチレン
ビニルアセテート）、または生物的接着性のある母材（
例えばカルボキーシメチルセルロース）が用いられて・
いる。すなわち採用されたカプセル化の方法は合成法で
あった。

フィンランド特許明細書第６４１７３号には、食品また
は飼料、栄養素、薬剤等のカプセル化の方法が開示され
ている。重合体の混合物よりなるカブセル化材料の主要
成分の１つは、メチルアクリレートである。特開昭５９
−１１３１９２号公報の明細書にも生理活性物質のカプ
セル化法が開示されている。このカプセル化材料は、炭
酸カルシウム、塩酸およびロウより構威されている。

（発明が解決しようとする課題） 腸粘液が生物学的活性物質のカプセル化に極めて適して
いることが予期せず発見された。

この開発された新規のカプセル化法は、腸粘液に含有さ
れている糖タンパク質の機能的、生化学的、生理学的性
質を利用したものである。この方法は技術的に単純であ
り、カプセル化物質は合成物ではなく天然物であるため
、不利な副作用がない。

特に、この保護カプセルは、凍結乾燥した腸粘液のカプ
セルが消化液の中で膨潤可能である腸粘液の可逆性の水
結合能；冑内における粘液の酵素分解に対する抵抗性；
小腸内における良好な分解能；を利用して製造され、こ
れらの諸性質は一緒になって生物学的活性物質がその機
能を失うことなく、胃を経由して小腸に送られ、腸の遠
位末端においても生物学的活性物質を機能的な状態で放
出することを可能にする。

このカプセル材料と共に消化管内で運搬されるので、粘
液に存在する生物学的因子、例えばリゾチーム、すい臓
由来の酵素、およびその他の腸液に含有される酵素はこ
の消化に好ましい影響を及ぼす。

（課題を解決するための手段） 腸粘液の構成およびその性質 腸粘液の性質に関しては、例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｂａｃｔ．　　６６（１９８９）：
４０７−４１７，Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　ｏｆＧａｓｔ
ｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ　Ｔｒａｃｔ，　２ｎｄ．　
ｅｄ１Ｒａｖｅｎ　Ｐｒｅｓｓ，Ｌｏｎｄｏｎに開示さ
れている。

この消化管の上皮は腸粘液またはムチンで被覆されてい
る。それは上皮を保護し、潤滑剤としての機能を果たす
。この腸粘液は水、血清および細胞巨大分子、体細胞お
よび微生物細胞、および糖タンパク質より成る。

ムチンー糖タンパク質の構造は典型的には、それらに結
合しているペプチドサブユニットおよびオリゴ糖鎖を含
む。それぞれのサブユニットが、分子量数十万ダルトン
の単鎖の長いベブチドより威る。

ペプチドの末端が相互に結合すると、得られる糖タンパ
ク質の分子量は、数百万ダルトンとなる。

このオリゴ糖鎖は、通常２から８種類の糖分子を含む。

典型的な糖は、Ｎ−アセチルグルコサミン（　ＧａｌＮ
Ａｃ）、およびＮ−アセチルノイラミン酸（　ＮｅｕＡ
ｃ）またはシアル酸である。

オリゴ糖鎖は相互に結合してペプチドサブユニットが、
いくつかの高度にグリコシル化されたおよびネッキッド
ポイントと呼ばれるグリコシル化されていない部分の双
方を含むようになる。

オリゴ糖の組成と構造は、ペプチド鎖の部分的密度と共
に溶解性、粘性、電荷および糖タンパク質の変性に大き
な影響を及ぼす。一般的に、オリゴ糖鎖は、カルシウム
のキレート能、水和性およびムチンー糖タンパク質のゲ
ル形威能とタンパク質分解抵抗性を向上させる。

このムチンー糖タンパク質に結合したオリゴ糖鎖の影響
により、このムチンー糖タンパク質は弾性があり、水溶
液中で強く水和する部分的に螺旋状分子であり、電子顕
微鏡写真ではリボン様（ｒｉｂｂｏｎ−ｌｉｋｅ）の延
伸物（４から６μｍ）として現れる。

小腸内での腸粘液の形成 ムチンー糖タンパク質は小腸の上皮の粘液分泌細胞内で
合成され、その中に存在する粒状物に凝縮される。この
凝縮は、２価の陽イオン（Ｃａ”Ｍ　ｇ２“，およびＺ
　ｎ　”）により、より効果的に行われる。特にカルシ
ウムイオンは、オリゴ糖鎖に強く結合し、糖タンパク質
の凝縮に貢献し、凝縮された状態を保つのに役立つ。

粘液分泌細胞は糖タンパク質を含む粒状物を小腸内に分
泌するゴブレット細胞に分化する。陽イオンは粒状物よ
り拡散し、腸液は粒状物に吸収される。故にこの糖タン
パク質によって水が結合され、その結果として、粒状物
が劇的に膨潤する。

この糖タンパク質の永和により、腸内のゲル状粘液、ム
チンを形成される。

ゲルとして腸粘液は、より弾性があり化学的に均一な寒
天およびアルギネートゲルとは異なる。

これは分子内の規則正しい結合によるものである。

腸粘液は、上述した植物由来の粘液ゲルよりも多孔性で
あり腸内で栄養素および上皮分泌物の自由な拡散を可能
とする。

腸粘液形成に必要とされるムチンー糖タンパク質の量は
、１５から５　０　ｍｇ／ｍｌの範囲である。この濃度
範囲内では、腸粘液は糖タンパク質を基礎とした軟質ゲ
ルであり、内部孔は、例えば水、脂質、酵素、剥離した
上皮細胞、および微生物を含む腸内液で満たされている
。

消化管内での腸粘液の分解 腸粘液は胃内にてペプシンで、近位小腸にてすい臓およ
び粘膜プロテアーゼで、遠位小腸にてグルコシダーゼお
よび微生物のプロテアーゼで分解される。この分解は粘
液層の厚さの減少を意味する。

胃内で腸粘液は始めに胃液で希釈されて膨潤する。ベプ
シンによって糖タンパク質が分解される時、サブユニッ
トのネッキッドポイシトは、再びゲルを形威することの
できない可溶性の糖ベブチドを放出する。

小腸内では、その高電荷がプロテアーゼの作用を妨害す
るオリゴ糖鎖の大部分がグリコシダーゼによって除去さ
れた後に、始めて糖タンパク質サブユニットのペプチド
鎖が分解されるであろう。遠位小腸では、糖タンパク質
がゲルを再び形成できない可溶性の糖ペプチドに分解さ
れるので腸粘液の粘度の急速な減少が起こる。大腸では
、糖タンパク質およびペプチドサブユニットは、プロテ
アーゼ、プロテインアーゼ、グリコシダーゼおよびスル
ファターゼの作用により分解される。通常排泄物中のム
チンー糖タンパク質の量は通常極めて低い。

異種動物の腸粘液の差異 異種噛乳動物の腸粘液に存在するムチンー糖タンパク質
のアミノ酸の状態は炭水化物の数および種類と同様に比
較的均一であるが、一方炭水化物またはオリゴ糖鎖の長
さは大変異なる。　しかしながら、腸粘液の保護能力お
よび潤滑能力は異種動物種間において極めて似ている。

すべてのムチンー糖タンパク質に共通な性質は、炭水化
物のがサイズが大きいこと、含量が高いことおよび水結
合性であることであり、これらは一緒になって本発明の
粘性カプセルの性質および使用の基本となる。

（作用） 本発明のカプセル化法は生物学的活性物質を有効量の腸
粘液でゲル化することを特徴とする。容易な配分を可能
にするために、アルギネートおよびカルシウムの存在下
でゲル化を行うことが好ましい。カルシウムはアルギネ
ートの沈殿を引き起こす。

いかなる生物学的活性物質、例えば微生物、酵素、薬剤
、抗体および抗生物質もカプセル化できる。

この方法は特に微生物およびその生物学的活性成分のカ
プセル化に適する。好ましくは、微生物は乳酸バクテリ
アであり、その生物学的活性物質は酵素である。例えば
ラクトバチルス（Ｌａｃｔｏｂａｃｈｉｌｌｕｓ）およ
びストレプトコッカスゲネラ（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｕ
ｓｇｅｎｅｒａ）乳酸バクテリアは、腸内作用に好まし
い影響を及ぼすので腸内共生菌として使用される。

例えばそれらのバクテリアは、ｐＨを減少させ腸内の有
害バクテリアの戒長を抑制する。粘性および非粘性の乳
酸バクテリアの混合物がしばしば共生菌として使用され
る。

本発明はまた、腸粘液と腸粘液でゲル化された生物学的
活性物質とから成ることを特徴とするカプセルに関する
。活性物質は好ましくは微生物であり、特に有利には乳
酸バクテリアである。本発明はさらに、生物学的活性物
質、例えば微生物、好ましくは乳酸バクテリアを含有す
る腸粘液のカプセルを食品または飼料添加物として使用
する方法、生物学的活性物質、例えば微生物、好ましく
は乳酸バクテリアを含有する腸粘液のカプセルを含む食
料または飼料に関する。カプセル化された生物学的活性
物質は、医薬としても使用できる。

（実施例） 実施例１． 湿性ムチンをブタの小腸より、小腸切断の際に絞ること
により機械的に取り出した。この機械的な絞出しの後４
０℃の水で濯ぎ、洗浄した。湿性ムチンを凍結乾燥によ
り乾燥し、その後乳ばち内で粉砕した。

４ｇの凍結乾燥乳酸バクテリア調製物および６ｇの凍結
乾燥ムチンを５０から１５０ｍｌの１％アルギン酸ナト
リウム溶液と混合し、均一な混合物を得た。この混合物
をルアーベース（　ｌｕｅｒ−ｂａｓｅ）シリンジによ
り、１ｍの高さから＋４℃から＋４０℃のＩＭ塩化カル
シウム溶液中へ滴下した。

得られたカプセルは、その溶液に同じ温度で３０分以内
保存され、その後冷水で２度洗浄され、凍結乾燥された
。

このようにして得られた乾燥カプセル中の乳酸バクテリ
アの量は、ＭＲＳアがー（ＭＲＳ　ａｇａｒ；３７℃，
３日間）を用いるプレートカウント法により嫌気的に検
定され、その量に基づいてブタ試験用についての配分量
が計算された。

乳酸バクテリアの総数は、１　０　７ｃｆｕ／ｇであり
この数は調製段階で加えた量に対応する。

実施例２． 実施例１．により調製したカプセルを用いてＩｎＶｉｔ
ｒｏ消化能試験を行った。最初に２．５ｇのカプセルを
予め１０ｍｇのペブシンを加えてある１００　ｍｌの０
．ＩＮ塩酸を含む３７℃の水浴中に溶解した。４時間の
インキュベーションの後、濾過液のｐＨを水酸化ナトリ
ウムでｐＨ８．０に調整し、次いで２７ｆｆｉｇのパン
クレアチンを含む５０ｍｌの０．　０６７Ｍリン酸バッ
ファーを添加した。インキュベーションは３７℃で２４
時間続けた。このペプシン処理はカプセルに影響を与え
なかった。このパンクレアチン消化によってカプセルは
破壊されなかったが、カプセルはすでに高度に膨潤して
いた。

実施例３． 生理学的試験として、各々体重約３０Ｋｇのブタ４頭（
サンプリングのために小腸の回腸にカニューレを取りつ
けている）を用いて行なわれた。ブタは必要な栄養を含
んだ大麦一大豆の飼料を１日２回与えられた。この試験
は１群の期間試験として計画され、１期間の長さは２週
間であった。第１期間は２頭のブタはカプセル化されて
いない乳酸バクテリア（ＬＡＢ）を、他の２頭はＬＡＢ
を腸粘液でカプセル化したものが与えられた。第２期間
は、処置を逆にした。使用した乳酸バクテリアは、ブタ
の小腸の内容物由来の凍結乾燥　Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌ
ｌｕｓ　ｆｅｒｍｅｎｔｕｍ　（ラクトバチルス　フア
ーメントム）であった。

動物に与えられた乳酸バクテリアは同じ濃度基準、すな
わち２ｇ７１頭７日であった。各期間の最後の４日間は
、排泄物および小腸内容物をサンプリングした。結果は
表に示した。

カプセル化したＬＡＢ調製物は、回腸において有意（ｐ
＜　０．０５）により高い揮発性脂肪酸およびより高い
乳酸の生産を与えた。酸のより高い生産量により、回腸
内容物のｐＨに良好な影響が与えられ、カプセル化され
たＬＡＢ調製物を与えられたブタよりもほぼ有意に低か
った（ｐ　＜　０．０６）。この粉状またはカプセル化
されたＬＡＢ調製物は、回腸内の内容物中の乳酸バクテ
リアの量について同様な影響を与え、このことはカプセ
ル化されたＬ．ファーメントム（Ｌ．　ｆｅｒ＋＋＋ｅ
ｎｔｕｍ）およびその酵素が、より機能的であることを
示している。

これはカプセル化の好ましい影響の証明である。

動物からサンプリングした排泄物の中にはカプセルは見
つからず、これは、 ブタの消化管内でカ ブセルが完全に分解されたことを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、生物学的活性物質が腸粘液でゲル化されていること
   を特徴とする生物学的活性物質のカプセル化法。 ２、該ゲル化がアルギネートおよびカルシウムの存在下
   で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３、該生物学的活性物質が微生物またはそれらの生物学
   的活性成分であることを特徴とする請求項１または２に
   記載の方法。 ４、該微生物が乳酸バクテリアであることを特徴とする
   請求項３に記載の方法。 ５、該生物学的活性物質が酵素であることを特徴とする
   請求項目１ないし３のいずれかに記載の方法。 ６、腸粘液および腸粘液にてゲル化された生物学的活性
   物質より成ることを特徴とするカプセル。 ７、生物学的活性物質が微生物であることを特徴とする
   請求項６に記載のカプセル。 ８、微生物が乳酸バクテリアであることを特徴とする請
   求項７に記載のカプセル。 ９、食品または飼料用混合物として生物学的活性物質を
   含む腸粘液のカプセルの使用方法。 １０、生物学的活性物質が微生物であることを特徴とす
   る請求項９に記載の使用。 １１、生物学的活性物質を含む腸粘液のカプセルより成
   ることを特徴とする食品または飼料。