TWI585206B - A method for producing a composition containing a sulfur-containing amino acid - Google Patents

Description

含有含硫胺基酸之組成物之製造方法

本發明係關於一種自蔥屬植物製造含有含硫胺基酸之組成物之方法、及藉由該方法而獲得之含有含硫胺基酸之組成物。

蔥、洋蔥、蒜等蔥屬植物自古以來即作為具有強健作用之食品而攝取。近年來，亦已知蔥屬植物中所包含之含硫胺基酸即L-半胱胺酸亞碸衍生物具有增加雄性激素即睾固酮產生之作用(專利文獻1)。

然而，僅食用蔥屬植物本身難以按可期待生理作用之量連續地攝取含硫胺基酸。又，蔥屬植物中亦存在含硫胺基酸以外之各種成分，故以食用蔥屬植物本身作為攝取含硫胺基酸之方法效率不高。因此，期望開發將蔥屬植物中所含之含硫胺基酸濃縮之方法、或高含量地含有來源於蔥屬植物之含硫胺基酸之組成物。

上述專利文獻1中記載有：藉由於壓力1~5個大氣壓、溫度40~150℃之條件下對未經切割處理之蔥屬植物進行5~120分鐘之加熱處理，而使植物中所含之分解含硫胺基酸之C-S解離酶去活化，製造高含量地含有L-半胱胺酸亞碸衍生物之蔥屬植物處理物的方法，並且藉由醇萃取及減壓濃縮而自該蔥屬植物處理物獲得包含L-半胱胺酸亞碸衍生物之萃取物的情況。又，專利文獻2中，記載有如下方法：以植物細胞壁分解酶即甘露聚糖酶、纖維素酶及果膠酶對百合科植物之食用部進行處理，繼而進行離子交換樹脂處理，藉此製造高濃度之S-烯基半胱胺酸亞碸。

然而，以上述方法所獲得之生成物於含硫胺基酸之含量方面均尚未令人滿意。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第4172488號公報

[專利文獻2]日本專利特開2007-84500號公報

本發明之課題在於提供一種效率良好地回收蔥屬植物中所含之含硫胺基酸之方法，及提供一種穩定且高濃度地含有蔥屬植物之含硫胺基酸之組成物。

根據本發明者等人之研究判明，專利文獻1中所記載之L-半胱胺酸亞碸衍生物之萃取物係因夾雜之雜質而使L-半胱胺酸亞碸衍生物不活性化，因此具有保存穩定性較差之問題。因此，本發明者等人為開發可穩定地含有含硫胺基酸之組成物而反覆積極地進行研究，結果發現，對蔥屬植物進行加熱後，以γ-麩胺醯基鍵結裂解酶進行處理，繼而進行離子交換層析法處理，藉此可獲得穩定且高含量地含有含硫胺基酸之組成物，從而完成本發明。

即，本發明提供一種含有含硫胺基酸之組成物之製造方法，其包括以下步驟：對蔥屬植物進行加熱之步驟；以γ-麩胺醯基鍵結裂解酶對該經加熱之蔥屬植物進行處理之步驟；及將該酶處理物供給至離子交換層析法之步驟。

根據本發明之含有含硫胺基酸之組成物之製造方法，可效率良好地回收蔥屬植物中所包含之含硫胺基酸。又，藉由本發明之製造方法而製造之組成物穩定且高濃度地含有含硫胺基酸。

本發明之含有含硫胺基酸之組成物之製造方法包括：(1)對蔥屬植物進行加熱之步驟；(2)以γ-麩胺醯基鍵結裂解酶對該經加熱之蔥屬植物進行處理之步驟；及(3)將該酶處理物供給至離子交換層析法之步驟。本發明之方法之各步驟除非因酶反應等而需要，否則於酸性pH值條件下進行，對於防止含硫胺基酸變質方面較佳。較佳之pH值為pH值5.5以下，更佳為pH值4.5以下。

作為以本發明之方法所製造之組成物中所含的含硫胺基酸，可列舉：S-1-丙烯基-L-半胱胺酸亞碸、S-丙基-L-半胱胺酸亞碸、S-甲基-L-半胱胺酸亞碸、S-烯丙基-L-半胱胺酸亞碸等，從該等所組成之群中選擇至少1種的含硫胺基酸含有於以本發明之方法所製造之組成物中為佳。

作為供給至本發明之方法之蔥屬植物，只要屬於蔥屬(A11ium)並含有目標之含硫胺基酸之植物，則無特別限定，例如：洋蔥、蔥、珠蔥、細香蔥、韭菜、蒜、茖蔥、薤、韭蔥等。其中，洋蔥、蔥、蒜、薤廉價且含有大量含硫胺基酸，故較佳。於本發明之方法中，該等蔥屬植物較佳為使用可食用部分，例如，洋蔥、蒜、薤則為鱗莖；珠蔥、細香蔥、韭菜則為葉；蔥則為葉及偽莖。又，由於上述蔥屬植物之外皮不含有含硫胺基酸，故於供給至本發明之方法前去除較佳。

本發明之方法之步驟(1)係對蔥屬植物進行加熱。藉由該加熱，使該蔥屬植物中所含之分解含硫胺基酸之酶C-S解離酶去活化。藉由本步驟使C-S解離酶去活化，而於其後之步驟中使含硫胺基酸之酶分解受到抑制，可防止目標產物產率之降低。上述加熱之條件只要為可不使目標之含硫胺基酸變質而可使C-S解離酶去活化之條件，則無特別限定，例如，於壓力1~5個大氣壓、溫度40~150℃下進行5~120分鐘為較佳，於壓力1~2個大氣壓、溫度80~120℃下進行15~40分鐘為更佳。

上述加熱對未經細分之蔥屬植物進行為較佳。若蔥屬植 物由於切割、破碎、穿孔等而使其內部露出於空氣中，則所含有之含硫胺基酸被分解而含量減少。因此，本步驟中供給至加熱之「未經細分」之蔥屬植物亦可為經過切割、分割、破碎、穿孔、劃傷等加工，但藉由該等加工的蔥屬植物內部之含硫胺基酸分解僅被引起稍稍產生之程度。例如，本發明中，「未經細分」亦視使用之蔥屬植物之部位或大小而不同，可為容許將蔥屬植物整體進行2等分、4等分、8等分或16等分之概念。又例如，於本發明中，自「未經細分」之蔥屬植物以本發明之方法所獲得之含硫胺基酸之產率與無損傷之蔥屬植物進行比較為80%以上、較佳為90%以上。

上述蔥屬植物中之目標之含硫胺基酸至少一部分以與麩胺酸鍵結之前驅物之形式存在。於該前驅物中，含硫胺基酸於麩胺酸之γ羧酸基上進行醯胺鍵結。若將該γ羧酸基與含硫胺基酸之鍵結切斷，則可將該前驅物轉換成含硫胺基酸，故進而可增加目標產物之產率。本發明之方法之步驟(2)可為利用酶反應自蔥屬植物中之上述前驅物切斷γ-麩胺醯基而使目標之含硫胺基酸游離的步驟。

因此，於本發明之方法之步驟(2)中，以γ-麩胺醯基鍵結裂解酶對上述步驟(1)中經加熱之蔥屬植物進行處理。作為本步驟中所使用之γ-麩胺醯基鍵結裂解酶，只要為具有將γ-麩胺醯基自肽或胺基酸切斷之活性者即可，例如：γ-麩醯胺酸酶、γ-麩胺醯轉移酶、γ-麩胺醯轉肽酶、γ-麩胺醯肽酶等。該等酶可為自動物、植物、微生物等萃取者，或者亦可為市售品。作為市售品，可列舉Amano Enzyme公司之麩醯胺酸酶SD-C100S等。

為使上述酶反應充分進行，於酶處理前對上述步驟(1)中經加熱之蔥屬植物進行細分為較佳。細分之方法並無特別限定，包括切碎、破碎、粉碎、磨碎等處理。該等處理例如可以摻合機、攪拌機、切割機、研磨機等已知之手段進行。進而，經細分之蔥屬植物通常由於直接用於酶處理黏性較高，故以水性液體稀釋至2~20倍左右為較佳。作為水性液體，可列舉水、酸性水、鹼性水等。該等水性液體調整為之後使用之γ-麩胺醯基鍵結裂解酶之最佳pH值或其附近之 pH值的溶液為較佳。

根據，γ-麩胺醯基鍵結裂解酶之處理之條件，酶之最佳條件、或使用之蔥屬植物之種類、使用之部位、細分之狀態等適當設定即可。一般而言，酶之添加量相對於蔥屬植物之總量為0.001~1質量%，較佳為0.01~0.1質量%。反應條件可為以酶之最佳pH值在溫度15~65℃下進行1~24小時左右，較佳為於35~60℃下進行2~6小時左右。上述酶處理結束後，藉由加熱或pH值調整等使γ-麩胺醯基鍵結裂解酶去活化為較佳。亦可視需要對上述酶處理中所獲得之反應物進行過濾、離心、壓榨等而分離含有含硫胺基酸之溶液。亦可進而濃縮所獲得之溶液。

於本發明之方法之步驟(3)中，將上述步驟(2)之酶處理中所獲得之反應物供給至離子交換層析法。用於該離子交換層析法之離子交換樹脂為陽離子交換樹脂即可，但強酸性陽離子交換樹脂為較佳，磺酸型強酸性陽離子交換樹脂為更佳。該離子交換樹脂可使用市售品，例如Diaion(註冊商標)UBK-550、Diaion(註冊商標)SK1B(三菱化學公司製造)、Amberlite(註冊商標)IR120B、Amberlite(註冊商標)200C、Dowex(註冊商標)MSC-1(The Dow Chemical Company)、Duolite C26(Rohm and Haas)、LEWATIT(註冊商標)SP-112(LANXESS Distribution GmbH)等可適當地使用。

離子交換層析法根據通常之程序進行即可。將上述步驟(2)中所獲得之酶處理物視需要以蒸餾水或緩衝液等進行稀釋而製作試樣溶液。試樣溶液於通過離子交換樹脂前調整為pH值1~5為較佳。使該試樣溶液通過離子交換樹脂，使該試樣溶液中之含硫胺基酸吸附於管柱上。其後，使用蒸餾水等清洗液清洗該離子交換樹脂，繼而，使用鹼性溶析液使吸附於管柱上之含硫胺基酸溶出。該溶析液可使用強鹼溶液、弱鹼溶液之任一者，但較佳為pH值8~14之溶液。上述含有含硫胺基酸之析出液亦可直接利用，但若以已知之方法進行濃縮或進而進行脫鹽處理，則含硫胺基酸之純度提高，故較佳。亦可進而視需要實施乾燥、冷凍乾燥、固化、液化、顆粒或粉末化等處理。

按以上程序可製作含有含硫胺基酸之組成物。藉由本發明之方法所獲得之含有含硫胺基酸之組成物，含硫胺基酸穩定且高濃度地含有，因此適於長期保存或工業利用。

[實施例]

其次揭示實施例進而詳細地說明本發明，但本發明並不限定於以下實施例。

(實施例1)

將收穫後之洋蔥(北紅葉2000)5000 g清洗、去皮之後，不切割而整個地於95℃之熱水浴中進行20分鐘之加熱處理。

使用攪拌機(Oster公司製造)將加熱處理後之洋蔥破碎，並於此時以每1 g洋蔥添加1 mL水之量使其分散。於所獲得之分散液中，以相對於液中之洋蔥之總量為0.025質量%之量添加麩醯胺酸酶(麩醯胺酸酶SD-C100S；Amano Enzyme製造)，使之於60℃下反應2小時，反應結束後以90℃加熱15分鐘使酶去活化。對所獲得之反應液進行6,000 rpm、30分鐘之離心分離並吸濾，其後冷凍乾燥，獲得含有約3質量%含硫胺基酸之洋蔥粗萃取物約500 g。

於上述洋蔥粗萃取物中添加蒸餾水而獲得30%(w/v)之水溶液。將該水溶液1000 mL作為試樣溶液，並使其通過500 mL藉由鹽酸再生之強陽離子交換樹脂(Diaion SK1B，三菱化學製造)。繼而，利用蒸餾水3000 mL洗出殘留於管柱內之試樣溶液。其後，使5%之氫氧化鈉溶液(pH值=14)1000 mL通過管柱，使吸附於離子交換樹脂之含硫胺基酸溶出。進而添加蒸餾水2000 mL，使殘留於管柱內之液體溶出。將藉由氫氧化鈉溶液而溶出之析出液與藉由蒸餾水而溶出之析出液合而為一，於利用蒸發器(東京理科機械製造)濃縮後進行脫鹽處理，獲得含有含硫胺基酸之溶液。將其冷凍乾燥，獲得含有約28質量%含硫胺基酸之組成物約40 g。以本實施例之方法所獲得之含硫胺基酸之產率相對於洋蔥粗萃取物為約75%。

(實施例2)

將收穫後之洋蔥(北紅葉2000)約1500 kg清洗、去皮後，不切割而 整個地於95℃之熱水浴中進行20分鐘之加熱處理。

使用切碎機將加熱處理後之洋蔥破碎，注入1000 kg水，並以相對於液中之洋蔥總量為0.025質量%之量添加麩醯胺酸酶(麩醯胺酸酶SD-C100S；Amano Enzyme製造)，使之於40~60℃下反應2小時。利用螺旋壓機對反應結束後之溶液進行固液分離，其後利用平板式快速濃縮機進行濃縮，進而藉由90℃、30分鐘之加熱處理進行酶去活化及殺菌處理，獲得布里克士(比重單位)50之洋蔥粗萃取液200 kg。溶液中之含硫胺基酸量為約1.5質量%。

以蒸餾水將上述洋蔥粗萃取液200 kg稀釋至2倍。將該稀釋液之總量作為試樣溶液，並使之通過150 L藉由鹽酸再生之強陽離子交換樹脂(Diaion SK1B，三菱化學製造)。繼而，使水1000 L通過而洗出殘留於管柱內之試樣溶液。其後，使5%之氫氧化鈉溶液(pH值=14)500 L通過管柱，使吸附於離子交換樹脂上之含硫胺基酸溶出。進而添加蒸餾水1000 L，使殘留於管柱內之液體溶出。將藉由氫氧化鈉溶液溶出之析出液與藉由蒸餾水溶出之析出液合而為一，以鹽酸中和後，利用離心薄膜濃縮機進行濃縮，繼而進行脫鹽處理，獲得含硫胺基酸溶液。將其噴霧乾燥，獲得含有約28質量%含硫胺基酸之組成物約7.5 kg。以本實施例之方法所獲得之含硫胺基酸之產率相對於洋蔥粗萃取物為約70%。

(比較例1)

以與實施例1相同之程序對收穫後之洋蔥(北紅葉2000)約5000 g進行加熱處理，繼而使用攪拌機(Oster社製造)使之破碎，於此時以每1 g洋蔥添加1 mL水之量使其分散。對所獲得之分散液進行6,000 rpm、30分鐘之離心分離並吸濾，其後冷凍乾燥，獲得含有約2.5質量%含硫胺基酸之洋蔥粗萃取物約500 g。於該洋蔥粗萃取物中添加蒸餾水而獲得30%(w/v)之水溶液。將該水溶液1000 mL作為試樣溶液，以與實施例1相同之程序進行強陽離子交換樹脂處理，利用蒸發器(東京理科機械製造)將所獲得之析出液濃縮後進行脫鹽處理，獲得含硫胺基酸溶液。將其冷凍乾燥，獲得含有約28質量%含硫胺基酸之組成物約 22 g。以本比較例之方法所獲得之含硫胺基酸之產率相對於洋蔥粗萃取物為約50%。

(比較例2)

以與實施例1相同之程序對收穫後之洋蔥(北紅葉2000)約5000 g進行加熱處理，繼而使用攪拌機(Oster公司製造)使之破碎，於此時以每1 g洋蔥添加1 mL水之量使其分散。將甘露聚糖酶(甘露聚糖酶BGM「Amano」10，Amano Enzyme公司製造)、果膠酶(果膠酶HL，Yakult Pharmaceutical Industry公司製造)、纖維素酶(纖維素酶A「Amano」3，Amano Enzyme公司製造)分別以相對於液中之洋蔥之總量為0.025質量%之量添加至所獲得之分散液中，於50℃下靜置16小時，繼而於50℃下攪拌2小時。反應結束後，以90℃加熱15分鐘使酶去活化。對所獲得之反應液進行6,000 rpm、30分鐘之離心分離並吸濾，其後冷凍乾燥，獲得含有約1質量%含硫胺基酸之洋蔥粗萃取物約500 g。於該洋蔥粗萃取物中添加蒸餾水而獲得30%(w/v)之水溶液。將該水溶液1000 mL作為試樣溶液，以與實施例1相同之程序進行強陽離子交換樹脂處理，利用蒸發器(東京理科機械製造)將所獲得之析出液濃縮後進行脫鹽處理，獲得含硫胺基酸溶液。將其冷凍乾燥，獲得含有約25質量%含硫胺基酸之組成物約8 g。於本比較例之方法中，推定由於酶處理時之長時間加熱而使目標之含硫胺基酸被分解因而產率降低。以本方法所獲得之含硫胺基酸之產率相對於洋蔥粗萃取物為約40%。

(比較例3)

將洋蔥100 g以與實施例1相同之程序進行加熱及麩醯胺酸酶處理，獲得含有約3質量%含硫胺基酸之洋蔥粗萃取物6 g。將其中2 g溶解於蒸餾水10 mL中，進而加入9倍量之乙醇並充分攪拌。對其進行6000 rpm、15分鐘之離心分離，並回收沈澱0.1 g。沈澱中之含硫胺基酸量為約5質量%，由乙醇處理而得之含硫胺基酸之產率相對於洋蔥粗萃取物約為8%。

(試驗例1)

將實施例1及比較例1~3中所獲得之含有含硫胺基酸之組成物與 稀釋劑(TK16，松谷化學工業公司製造)一併製備成冷凍乾燥之粉末。進而作為對照，於以與實施例1相同之程序僅進行有加熱處理之洋蔥中添加上述稀釋劑並製備冷凍乾燥之粉末。包裝各粉末並以40℃保存3個月，隨時間經過而測定組成物中之含硫胺基酸之含量(質量%)，求出相對於保存開始時之比率(殘存率)。測定係以洋蔥中所含之主要含硫胺基酸即S-丙基-L-半胱胺酸亞碸(PCSO)為對象而進行。將結果示於表1。

Claims (3)

1. 一種含有含硫胺基酸之組成物之製造方法，其包括以下步驟：對蔥屬植物進行加熱之步驟；對該經加熱之蔥屬植物進行細分之步驟；以γ-麩胺醯基鍵結裂解酶對該經細分之蔥屬植物進行處理之步驟；及將該酶處理物供給至離子交換層析法之步驟；其中，該含硫胺基酸為選自由S-1-丙烯基-L-半胱胺酸亞碸、S-丙基-L-半胱胺酸亞碸、S-甲基-L-半胱胺酸亞碸及S-烯丙基-L-半胱胺酸亞碸所組成之群中之至少1種。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，上述γ-麩胺醯基鍵結裂解酶為γ-麩醯胺酸酶、γ-麩胺醯轉移酶、γ-麩胺醯轉肽酶或γ-麩胺醯肽酶。
3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，於上述離子交換層析法中使用強酸性陽離子交換樹脂。