JPWO2019189795A1 - 酵母由来の微細な粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]水系溶媒に酵母が懸濁された酵母懸濁液を加熱する工程(A1)および加熱された酵母を水系溶媒に懸濁させて酵母懸濁液を作製する工程(A2)の少なくとも一方と、上記酵母懸濁液を沈殿物画分と浮遊画分とに分画する工程(B)と、上記浮遊画分を濃縮し浮遊濃縮液を作製する工程(C)と、を備える酵母由来の微細な粒子の製造方法。
[2]上記酵母懸濁液を加熱する工程(A1)における加熱が、酵母懸濁液の温度が40〜150℃になるよう加熱するものである、[1]に記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
[3]上記酵母懸濁液を加熱する工程(A1)の酵母懸濁液のpHが4〜10である、[1]または[2]に記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
[4]上記酵母懸濁液を作製する工程(A2)において、酵母として乾燥酵母を用いる、[1]に記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
[5]上記酵母懸濁液を作製する工程(A2)における酵母懸濁液のpHが4〜10である、[1]または[4]に記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
[6]上記酵母懸濁液を分画する工程(B)における酵母懸濁液の分画を、上記酵母懸濁液中の沈殿物画分を沈降させることにより行うものである、[1]〜[5]のいずれかに記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
以下に、本発明の各工程について詳細に説明する。
この工程は、例えば、予め準備した酵母を水系溶媒に懸濁させて酵母懸濁液を作製し、この酵母懸濁液を加熱するものである。
この工程は、例えば、予め加熱工程を経由した乾燥酵母を準備し、この乾燥酵母を水系溶媒に懸濁させて酵母懸濁液を作製するものである。すなわち、水系溶媒への懸濁に先立ち、予め酵母を加熱することにより、酵母懸濁液の加熱を不要としている。
この工程は、工程(A1)および工程(A2)の少なくとも一方の工程で得られた酵母懸濁液を分画し、沈殿物画分と浮遊画分とに分離するものである。この工程は一度だけでなく、複数回行ってもよい。
上記浮遊画分は、例えば、酵母懸濁液を一定期間静置し、懸濁状態が解消し、上清と沈殿と分離している状態になったときに、その上方に位置する上清(浮遊画分)をポンプ、サイフォン、タンクから直接排出する等の方法で上方あるいは側部から吸引、排出することによって取り出すことができる。
この工程は、上記沈殿物画分に残る微細な粒子を回収するために行うものであり、上記沈殿物画分からさらに固液分離をすることで、上記微細な粒子を含有するろ液を得るものである。この工程は一度だけでなく、何度も繰り返し行うことができる。
具体的には上記分画工程(B)で得られた沈殿物画分に濾過助剤(珪藻土もしくはパーライト等)と必要であれば水系溶媒を添加し、撹拌した後に、ろ布ろ過処理し、残渣とろ液に分離する。上記ろ液には上記微細な粒子が含有されており、浮遊画分と同様に扱うことができる。ろ布ろ過は、遠心分離機よる分画やフィルタープレス濾過機による分画を併用してもよいし、ろ布ろ過に代えて、これらによる分画を行ってもよい。なお、この工程(B−1)は、任意の工程であり、必ずしも行わなくてもよい。
この工程は、工程(B)、(B−1)で得られた浮遊画分(ろ液)を精製して、酵母残渣等の不純物を取り除く工程である。この工程は一度だけでなく、何度も繰り返し行うことができる。具体的には、工程(B)、(B−1)で得られた浮遊画分(ろ液)を、珪藻土、活性炭、パーライト、ろ紙、麻袋、中空糸フィルター等のろ過フィルター等を経由させて精製する工程であり、とりわけろ過フィルターを用いることが好ましい。上記ろ過フィルターの孔径は、0.01〜10μmが好ましく、より好ましくは0.1〜1μmである。上記孔径に設定することにより、浮遊画分(ろ液)の不純物を効率的に取り除くことができ、目的とする微細な粒子の純度を高めることができる。
なお、上記精製工程(B')の不純物を水系溶媒ですすぎ、このすすぎ液に対し、再度、上記珪藻土等を経由させて精製することで、さらに目的とする微細な粒子を含有する浮遊画分(ろ液)を得ることができる。
また、上記精製工程(B')は、後記の浮遊濃縮液作製工程(C)を経由した後の浮遊濃縮液に対して行ってもよい。
この工程は、工程(B)、(B−1)、(B')で得られた浮遊画分(ろ液)をさらに精製して、着色等の原因となる物質を取り除く工程であり、飲料等の色味が重要なアピールポイントとなり得る商品に使用可能な微細な粒子を得るために必要なものである。ただし、微細な粒子の着色等を取り除く必要がなければ設けなくてもよい。この工程は一度だけでなく、何度も繰り返し行うことができる。
具体的には、工程(B)等で得られた浮遊画分(ろ液)を、中空糸フィルター、セラミック膜、珪藻土、パーライト、活性炭、イオン交換樹脂等を経由させて精製する工程であり、とりわけ中空糸フィルター、活性炭を好ましく用いることができ、より好ましくは中空糸フィルターである。上記中空糸フィルターの孔径は、1〜1,000nmが好ましく、より好ましくは5〜100nmである。これにより、目的とする微細な粒子の性質を損なわずに、その純度を高めることができる。
なお、上記精製工程(B'−1)は、後記の浮遊濃縮液作製工程(C)を経由した後の浮遊濃縮液に対して行ってもよい。
この工程は、工程(B)[(B−1)を含む]または工程(B')[(B'−1)を含む]で得られた浮遊画分(ろ液)から水系溶媒を取り除いて、微細な粒子の含有比率を高めるために行うものであり、例えば、減圧濃縮、蒸発濃縮、膜濃縮、加水せずに中空糸フィルターによるろ過を行う等により行うことができる。
このようにして、得られた浮遊濃縮液の固形分には、酵母由来の微細な粒子が約30〜60重量%含まれている。
[加熱温度]
微細な粒子の抽出工程(A)において、加熱温度と微細な粒子収量との関係を検討するため下記の実験を行った。すなわち、日本ガーリック社製ビール酵母40gを400mLのイオン交換水に懸濁させ、表1に示す温度条件で撹拌しながら1hr加熱し、その後、4℃の室内で2hr静置して冷却した。冷却後、13,250Gで30分間遠心して、上記懸濁液を浮遊画分と沈殿物画分とに分離した。その浮遊画分について光学密度(OD600)および粒度分布をそれぞれ測定した。光学密度(OD600)について表1に示す。また、試料1(4℃での加熱)の粒度分布を図2(a)に示し、試料2(22℃での加熱)の粒度分布を図2(b)に示し、試料3(50℃での加熱)の粒度分布を図2(c)に示す。また、試料4(75℃での加熱)の粒度分布を図2(d)に示し、試料5(100℃での加熱)の粒度分布を図2(e)に示し、試料6(125℃での加熱)の粒度分布を図2(f)に示す。
微細な粒子の抽出工程(A)において、加熱時間と微細な粒子の収量との関係を検討するため下記の実験を行った。すなわち、日本ガーリック社製ビール酵母40gを400mLのイオン交換水に懸濁させ、表2に示す時間を撹拌しながら50℃で加熱し、その後、4℃の室内で2hr静置して冷却した。冷却後、13,250Gで30分間遠心して、上記懸濁液を浮遊画分と沈殿物画分とに分離し、その浮遊画分について光学密度(OD600)および粒度分布をそれぞれ測定した。光学密度(OD600)について表2に示す。また、試料7(加熱時間0hr)の粒度分布を図3(a)に示し、試料3(加熱時間1hr)の粒度分布を図3(b)に示し、試料8(加熱時間3hr)の粒度分布を図3(c)に示し、試料9(加熱時間5hr)の粒度分布を図3(d)に示す。
微細な粒子の抽出工程(A)において、水系溶媒のpHと微細な粒子の収量との関係を検討するため下記の実験を行った。すなわち、日本ガーリック社製ビール酵母40gを下記の表3に示す溶媒400mLに懸濁させ、100℃で撹拌しながら1hr加熱し、その後、4℃の室内で2hr静置して冷却した。冷却後、13,250Gで30分間遠心して、上記懸濁液を浮遊画分と沈殿物画分とに分離し、その浮遊画分について下記に示すとおり光学密度(OD600)および粒度分布をそれぞれ測定した。光学密度(OD600)について表3に示す。また、試料10(pH4)の粒度分布を図4(a)に示し、試料11(pH6.6)の粒度分布を図4(b)に示し、試料12(pH10)の粒度分布を図4(c)に示す。
[抽出工程(A)の加熱時間との関係]
酵母懸濁液の分画において、抽出工程(A)の加熱時間と分画容易性との関係を検討するため下記の実験を行った。すなわち、日本ガーリック社製ビール酵母40gを400mLのイオン交換水に懸濁させ、約90℃の温度で、0hr、1hr、2hr、3hr、4hr、5hrの各時間、撹拌しながら加熱し、その後、4℃の室内で静置してその外観を経時的(静置直後、1hr後、2hr後、3hr後、3day後)に目視観察した。その結果、抽出工程(A)における加熱時間の短い方が微細な粒子の自然沈降が早く、沈殿物画分と浮遊画分とに分画し易い傾向がみられた。これは、抽出工程(A)で加熱を長時間行うことにより、酵母の細胞壁が細かく分解され、微細な粒子がより細かくなり沈降しにくい状態になっているのではないか、と推察される。したがって、抽出量等と分画容易性のバランスの点から、抽出工程(A)における加熱時間は、2hr以下とすることが好ましく、より好ましくは1hr程度である。
酵母懸濁液の分画において、抽出工程(A)の加熱温度と分画容易性との関係を検討するため下記の実験を行った。すなわち、日本ガーリック社製ビール酵母40gを400mLのイオン交換水に懸濁させ、25℃、40℃、50℃、60℃の各温度で1hr撹拌しながら加熱し、その後、4℃の室内で静置してその外観を経時的(静置直後、1.5hr後、2hr後、3hr後、4hr後)に目視観察した。その結果、加熱温度の低い方が微細な粒子の自然沈降が早く、沈殿物画分と浮遊画分とに分離し易い傾向がみられた。これは、高い温度で加熱を行うことにより、酵母の細胞壁が細かく分解され、微細な粒子がより細かくなり沈降しにくい状態になっているのではないか、と推察される。したがって、抽出量等と分画容易性のバランスの点から、抽出工程(A)における加熱温度は、60℃以下であることが好ましく、より好ましくは50〜60℃である。
[抽出工程(A)の水系溶媒pH]
浮遊画分の精製において、抽出工程(A)の水系溶媒のpHが与える影響について検討するため下記の実験を行った。すなわち、日本ガーリック社製ビール酵母150gを下記の表4に示す水系溶媒1,500mLに懸濁させ、100℃で撹拌しながら2hr加熱し、その後、4℃の室内で1.5hr静置して冷却した。冷却後、13,250Gで30分間遠心して、酵母懸濁液を沈殿物画分と浮遊画分とに分画した。
そして、上記浮遊画分を中空糸フィルター(中空糸フィルターの孔径50nm)により加水洗浄を行い、洗浄された浮遊画分の外観(色)を目視観察し、その結果を下記の表4に併せて示す。
そして、上記加水洗浄後の試料13〜15の凍結乾燥物の重量を測定した結果を下記の表6に示す。表6の結果より、試料15は他に比べて乾燥重量が重いことから、一見すると多量の微細な粒子が得られたかのようにみえる。しかし、上記のとおり試料15の粒子には何かが付着している可能性が高いことから、重量の増加はこの付着物によるものと考えられ、微細な粒子自体が多く得られたのではないと推察される。
下記に示す各工程を経由させることにより、本発明が対象とする微細な粒子を作製した。
<実施例1および実施例2>
[微細な粒子の抽出工程(A)]
乾燥ビール酵母50kg(アサヒグループ食品社)を1,000Lの常水(日本薬局方に基づく)に加え、酵母懸濁液(pH7)を作製し、上記酵母懸濁液を50℃に加熱し、その温度を保ちながら1時間撹拌した。
その後、上記酵母懸濁液を12.5℃の室内で12hr冷却しながら静置した。上記懸濁液が、上層(浮遊画分)と下層(沈殿物画分)に分離していることを確認した後、上記上層(浮遊画分)800Lをステンレスロータリーポンプで採取し、シャープレス遠心分離機にて18,000rpmで遠心分離し、上清723Lを回収した。
一方、上記下層(沈殿物画分)200Lに珪藻土37kgを加えて撹拌し、上排式遠心分離機でろ布ろ過し、ろ液143Lを回収した。
上記上清およびろ液を合わせて、浮遊画分866Lを得た。
上記得られた浮遊画分をコイル式濃縮機にて60℃以下の温度で、真空度約90kPaで減圧濃縮し、浮遊濃縮液66Lを得た。
上記浮遊濃縮液を糖用屈折計にてBrix値を測定し、20°Bxになるまで水11.5Lを加えた。これに、活性炭3.75kgを加えて1時間撹拌し、150メッシュの篩でろ過し、ろ液を得た。また、上記メッシュ篩に残った活性炭を水ですすぎ、このすすぎ液を再度150メッシュの篩でろ過し、ろ液を得た。これらのろ液を合わせ、シャープレス遠心分離機にて18,000rpmで遠心分離することでろ液から活性炭を除去し、上層(浮遊画分)73.8kgを得た。上記得られた上層(浮遊画分)に珪藻土を適量配合し、撹拌混合した後にろ紙ろ過を行い、ろ液68.6kgを得た。
上記ろ液に対し、1μmおよび0.45μmの順にカートリッジフィルター(ミリポア社)にてろ過し、ろ液65.9kgを得た。
上記各工程を経て得られた上記ろ液の一部(50g)について、デキストリン等を加えることなく常法で凍結乾燥し、目的とする微細な粒子が含有された凍結乾燥品5.94g(実施例1)を得た。
また、ろ液の一部(60kg)にデキストリン6kgを加え、スプレードライヤ(大川原化工機社、L−8i)に送液し、回転数18,000rpm、入口温度140℃、出口温度90℃にて蒸発乾燥し、目的とする微細な粒子が含有されたスプレードライ品約10kg(実施例2)を得た。
[微細な粒子の抽出工程(A)]
乾燥ビール酵母100kg(アサヒグループ食品社)を5,000Lの常水に加え、酵母懸濁液(pH7)を作製し、上記酵母懸濁液を50℃に加熱し、その温度を保ちながら1時間撹拌した。
その後、上記酵母懸濁液を30℃まで冷却し、ディスク型遠心分離機にて12,000Gで遠心分離し、上清4982kgを回収した。この上清をフィルタープレスにてろ過を実施し、ろ液(浮遊画分)を得た。このろ液(浮遊画分)について粒度分布を図6に示す。なお、このろ液(浮遊画分)における微細な粒子の平均粒径は147.5nmであった。
上記ろ液(浮遊画分)をプレート式減圧濃縮機にて減圧濃縮し、浮遊濃縮液を得た。この浮遊濃縮液の最終Brix値は11.3であった。
上記浮遊濃縮液をろ過精度1μmのカートリッジフィルターで連続的にろ過し、ろ液255kgを得た。
まず、実施例1〜3の微細な粒子(最終濃度1mg/mL、または10mg/mL)、リポ多糖(LPS:最終濃度1ng/mL)を被験物質として準備した。
つぎに、RAW264.7細胞を、9.0×105cells/mLとなるように培養液に分散させた細胞液を準備し、この細胞液1.0mLに被験物質1.0mLをそれぞれ添加し、37℃、5%CO2の条件下で、9時間インキュベートした。その後、RLT lysis buffer(QIAGEN社)を用いてこれらの細胞を回収した。上記回収した各細胞からRNeasy Kit(QIAGEN社)を用いてtotalRNAを抽出し、得られたtotalRNAからReverTra Ace qPCR RT Master Mix (東洋紡社)を用いて上記各細胞のcDNAを作製した。
各実施例の微細な粒子をRAW264.7細胞に作用させたものと、LPSをRAW264.7細胞に作用させたものとを対比した。実施例1および実施例3(最終濃度10mg/mL)の結果を下記の表7に示す。なお、表7は、ネガティブコントロールの細胞のIfnβ遺伝子発現量を1としたときの、LPS、実施例1および実施例3それぞれを添加した細胞のIfnβ遺伝子発現量を示している。
各実施例の微細な粒子をRAW264.7細胞に作用させたものと、LPSをRAW264.7細胞に作用させたものとを対比した。実施例1および実施例3(最終濃度10mg/mL)の結果を下記の表8に示す。なお、表8は、ネガティブコントロールの細胞のTnfα遺伝子発現量を1としたときの、LPS、実施例1、2および実施例3それぞれを添加した細胞のTnfα遺伝子発現量を示している。
各実施例の微細な粒子をRAW264.7細胞に作用させたものと、LPSをRAW264.7細胞に作用させたものとを対比した。実施例1、2および実施例3(最終濃度1mg/mL)の結果を下記の表9に示す。なお、表9は、ネガティブコントロールの細胞のIL−12遺伝子を発現しなかったため、LPSが発現するIL−12遺伝子発現量を1としたときの、実施例1、2および実施例3それぞれを添加した細胞のIL−12遺伝子発現量を示している。
実施例3(最終濃度1mg/mL)の微細な粒子をRAW264.7細胞に作用させたものと、LPSをRAW264.7細胞に作用させたものとを対比した。その結果を下記の表10に示す。なお、表10は、ネガティブコントロールの細胞のIL−10遺伝子発現量を1としたときの、LPS、実施例3それぞれを添加した細胞のIL−10遺伝子発現量を示している。
したがって、本発明の製法により上記各種の特性に優れる微細な粒子を低コストで大量に製造できることがわかる。
Claims (6)
- 水系溶媒に酵母が懸濁された酵母懸濁液を加熱する工程(A1)および加熱された酵母を水系溶媒に懸濁させて酵母懸濁液を作製する工程(A2)の少なくとも一方と、上記酵母懸濁液を沈殿物画分と浮遊画分とに分画する工程(B)と、上記浮遊画分を濃縮し浮遊濃縮液を作製する工程(C)と、を備えることを特徴とする酵母由来の微細な粒子の製造方法。
- 上記酵母懸濁液を加熱する工程(A1)における加熱が、酵母懸濁液の温度が40〜150℃になるよう加熱するものである請求項1記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
- 上記酵母懸濁液を加熱する工程(A1)における酵母懸濁液のpHが4〜10である請求項1または2記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
- 上記酵母懸濁液を作製する工程(A2)において、酵母として乾燥酵母を用いるものである請求項1記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
- 上記酵母懸濁液を作製する工程(A2)における酵母懸濁液のpHが4〜10である請求項1または4記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
- 上記酵母懸濁液を分画する工程(B)における酵母懸濁液の分画を、上記酵母懸濁液中の沈殿物画分を沈降させることにより行うものである請求項1〜5のいずれか一項に記載の酵母由来の微細な粒子の製造方法。
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