WO2015093067A1 - 脂質代謝改善作用を有する栄養組成物 - Google Patents

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中村敏和
岡田静
中村強
山内良子
弘司 小林
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株式会社ダイセル
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Definitions

  • the present invention relates to a nutritional composition having an action of improving lipid metabolism.
  • the said nutrition composition exhibits the effect excellent in neutral fat reduction.
  • prevention and improvement effects such as obesity and hyperlipidemia can be expected.
  • the present invention also relates to an agent for improving lipid metabolism, and an agent for improving or preventing inflammatory bowel disease and / or immune abnormality (allergic disease etc.).
  • Patent Document 1 proposes a lipid metabolism improving agent containing a branched ⁇ -glucan having a specific structure as a lipid metabolism improving agent containing dietary fiber that is safe even if taken for a long time.
  • indigestible dextrin has the advantage that it does not interfere with mineral absorption and has no side effects, there is room for further improvement in reducing neutral fat. Indigestible dextrin may cause diarrhea when ingested in large amounts.
  • soluble dietary fibers such as carboxymethylcellulose (CMC), indigestible dextrin, pectin, polydextrose and the like are used as food additives.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • indigestible dextrin indigestible dextrin
  • pectin polydextrose and the like are used as food additives.
  • These soluble dietary fibers (i) increase the viscosity of the intestinal contents and delay the absorption of sugar, thereby suppressing a rapid increase in blood glucose level after meals.
  • adsorbing bile acids and cholesterol It is said that it acts to promote the development of intestinal epithelial cells because it is excreted in the blood and suppresses an increase in serum cholesterol.
  • an increase in the number of intestinal bacteria including short-chain fatty acid-producing bacteria has not been studied except for lactic acid beverages.
  • the present inventors have found that cellulose acetate with a low substitution degree is excellent in the effect of reducing the blood neutral fat value, and cellulose acetate with a low substitution degree is intestinal Regarding the flora, it was found that the OTU group (OTU940) containing Clostridium subcluster XIVa, which is beneficial, has the function of increasing.
  • the Clostridium subcluster XIVa is expected to have curative and preventive effects on immune disorders such as inflammatory bowel diseases (Crohn's disease and ulcerative colitis specified by the Ministry of Health, Labor and Welfare) and allergies, which are intractable diseases.
  • low-substituted cellulose acetate has the effect of reducing OTU919 and OTU338, including Clostridium cluster XI, with respect to the intestinal flora. Since Clostridium cluster XI produces secondary bile acids suspected to be involved in liver carcinogenesis, the reduction of this bacterial group is improved by ingestion and administration of low-substituted cellulose acetate, and the intestinal flora is improved. Highly expected to have preventive or therapeutic effects.
  • the present invention provides a nutritional composition characterized by containing cellulose acetate having an acetyl total substitution degree of 0.4 to 1.1.
  • the cellulose acetate may have a composition distribution index (CDI) defined below of 2.0 or less.
  • CDI (actual value of composition distribution half width) / (theoretical value of composition distribution half width)
  • Measured value of half width of composition distribution half width of composition distribution obtained by HPLC analysis of cellulose acetate propionate obtained by propionylating all remaining hydroxyl groups of cellulose acetate (sample)
  • DS Degree of total acetyl substitution
  • DPw Degree of weight average polymerization (value determined by GPC-light scattering method using cellulose acetate propionate obtained by propionylating all remaining hydroxyl groups of cellulose acetate (sample))
  • the present invention also provides a livestock feed characterized by containing cellulose acetate having an acetyl total substitution degree of 0.4 to 1.1.
  • the present invention further provides a lipid metabolism improving agent comprising cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1.
  • This lipid metabolism improving agent may be used for livestock.
  • the present invention also provides an agent for improving or preventing inflammatory bowel disease and / or immune abnormality characterized by containing cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1.
  • the agent for improving or preventing inflammatory bowel disease and / or immune abnormality may be for livestock.
  • the present invention further provides a preventive and / or therapeutic agent for liver cancer, characterized by comprising cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1.
  • the agent for preventing and / or treating liver cancer may be for livestock.
  • the nutritional composition and livestock feed of the present invention contain cellulose acetate with a low degree of acetyl substitution, which is excellent in water solubility or water affinity, so that high calorie components and fat are difficult to be absorbed from the intestinal wall. Is greatly improved and excellent in reducing neutral fat. Moreover, compared with other water-soluble cellulose derivatives, such as CMC, it is excellent in terms of safety, such as being gentle to the intestine and less likely to cause diarrhea. Moreover, the lipid metabolism improving agent and the lipid metabolism improving agent for livestock of the present invention are excellent in lipid metabolism improving action and excellent in safety.
  • the agent for improving or preventing inflammatory bowel disease and / or immune abnormality of the present invention can be expected to have an excellent improvement or prevention effect against inflammatory bowel disease and immune abnormality, and is excellent in safety. Furthermore, the preventive and / or therapeutic agent for liver cancer of the present invention is excellent in the preventive and therapeutic effects of liver cancer and also in safety.
  • the nutritional composition or livestock feed of the present invention, lipid metabolism improving agent, inflammatory bowel disease and / or immune abnormality improving or preventing agent, and liver cancer preventing and / or treating agent have a total acetyl substitution degree of 0.4. It is characterized by containing cellulose acetate which is ⁇ 1.1.
  • the cellulose acetate in the present invention has an acetyl total substitution degree (average substitution degree) of 0.4 to 1.1. When the total degree of acetyl substitution is within this range, the solubility in water is excellent, and when it is outside this range, the solubility in water tends to decrease.
  • a preferred range of the total degree of acetyl substitution is 0.5 to 1.0, and a more preferred range is 0.6 to 0.95.
  • the total degree of acetyl substitution can be measured by a known titration method in which cellulose acetate is dissolved in water and the degree of substitution of cellulose acetate is determined.
  • the total degree of acetyl substitution can also be measured by NMR after propionylating the hydroxyl group of cellulose acetate (see the method described later), dissolving in deuterated chloroform.
  • the total degree of acetyl substitution is determined by converting the degree of acetylation determined according to the method for measuring the degree of acetylation in ASTM: D-817-91 (testing method for cellulose acetate, etc.) by the following formula. This is the most common method for determining the degree of substitution of cellulose acetate.
  • DS 162.14 ⁇ AV ⁇ 0.01 / (60.052-42.037 ⁇ AV ⁇ 0.01)
  • AV Degree of acetylation (%)
  • 500 mg of dried cellulose acetate (sample) was precisely weighed and dissolved in 50 ml of a mixed solvent of ultrapure water and acetone (volume ratio 4: 1), and then 50 ml of 0.2N sodium hydroxide aqueous solution was added. Saponify for 2 hours at 25 ° C.
  • AV (degree of acetylation) (%) is calculated according to the following formula.
  • AV (%) (AB) ⁇ F ⁇ 1.201 / sample weight (g)
  • composition distribution index (CDI) composition distribution index (intermolecular substitution degree distribution) of the cellulose acetate is not particularly limited, and the composition distribution index (CDI) is, for example, 1.0 to 3.0.
  • the composition distribution index (CDI) is preferably 1.0 to 2.0, more preferably 1.0 to 1.8, still more preferably 1.0 to 1.6, particularly preferably 1.0 to 1.5. It is.
  • the lower limit of the composition distribution index (CDI) is 0, but this is achieved by a special synthetic technique such as acetylating only the 6th position of a glucose residue and not acetylating other positions with 100% selectivity. Such synthesis techniques are not known. In a situation where all of the hydroxyl groups of the glucose residue are acetylated and deacetylated with the same probability, the CDI is 1.0. However, in an actual cellulose reaction, a considerable amount is required to approach such an ideal state. It needs some ingenuity. The smaller the composition distribution index (CDI), the more uniform the composition distribution (intermolecular substitution degree distribution). When the composition distribution is uniform, water solubility can be secured in a range where the total degree of acetyl substitution is wider than usual.
  • composition distribution index is the ratio of the measured value to the theoretical value of the half value width of the composition distribution [(actual value of the half value width of the composition distribution) / (theoretical value of the half value width of the composition distribution)]. Defined.
  • the composition distribution half-width is also referred to as “intermolecular substitution degree half-width” or simply “substitution degree distribution half-width”.
  • the maximum peak half-value width (also referred to as “half-value width”) of the intermolecular substitution degree distribution curve of cellulose acetate can be used as an index.
  • the half width is the width of the chart at half the height of the peak of the chart, where the acetyl substitution degree is on the horizontal axis (x axis) and the abundance at this substitution degree is on the vertical axis (y axis). It is an index representing the standard of variation in distribution.
  • the half value width of the substitution degree distribution can be determined by high performance liquid chromatography (HPLC) analysis.
  • the theoretical distribution of the half value width of composition distribution (substitution degree distribution half width) can be calculated stochastically. That is, the theoretical value of the composition distribution half width is obtained by the following equation (1).
  • m Total number of hydroxyl groups and acetyl groups in one molecule of cellulose acetate
  • DPw Weight average polymerization degree (by GPC-light scattering method) In addition, the measuring method of a weight average polymerization degree (DPw) is mentioned later.
  • Formula (1) is the half width of the composition distribution that inevitably occurs when all hydroxyl groups of cellulose are acetylated and deacetylated with the same probability, and is derived according to the so-called binomial theorem. Furthermore, when the theoretical value of the composition distribution half width is represented by the substitution degree and the polymerization degree, it is expressed as follows. In the present invention, the following formula (2) is defined as a definition formula for obtaining a theoretical value of the composition distribution half width.
  • DS Degree of total acetyl substitution
  • DPw Degree of weight average polymerization (by GPC-light scattering method)
  • the measuring method of a weight average polymerization degree (DPw) is mentioned later.
  • the polymerization degree distribution should be taken into account more strictly.
  • the “DPw” in the formula (1) and the formula (2) represents the polymerization degree. Substituting a distribution function, the entire equation should be integrated from 0 to infinity. However, as long as DPw is used, equations (1) and (2) give theoretical values with approximately sufficient accuracy. If DPn (number average degree of polymerization) is used, the influence of the degree of polymerization distribution cannot be ignored, so DPw should be used.
  • the actual value of the composition distribution half width is the composition distribution half width obtained by HPLC analysis of cellulose acetate propionate obtained by propionylating all remaining hydroxyl groups (unsubstituted hydroxyl groups) of cellulose acetate (sample). It is.
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • the actual value of the composition distribution half-width is obtained by derivatizing the residual hydroxyl group in cellulose acetate as a pretreatment before HPLC analysis, and then performing HPLC analysis.
  • Ask. The purpose of this pretreatment is to convert the low-substituted cellulose acetate into a derivative that can be easily dissolved in an organic solvent to enable HPLC analysis. That is, the residual hydroxyl group in the molecule is completely propionylated, and the fully derivatized cellulose acetate propionate (CAP) is subjected to HPLC analysis to determine the composition distribution half width (actual value).
  • CAP fully derivatized cellulose acetate propionate
  • CAP fully derivatized cellulose acetate propionate
  • Mw / Mn polydispersity
  • DPw weight average polymerization degree
  • HPLC analysis a plurality of cellulose acetate propionates having different degrees of acetyl substitution are used as standard samples, HPLC analysis is performed with a predetermined measuring apparatus and measurement conditions, and a calibration created using the analysis values of these standard samples. Obtain the half-value width (measured value) of cellulose acetate (sample) from the curve [Curve showing the relationship between the elution time of cellulose acetate propionate and the degree of acetyl substitution (0 to 3), usually a cubic curve]. Can do. What is required by HPLC analysis is the relationship between the elution time and the distribution of acetyl substitution degree of cellulose acetate propionate.
  • Substitution degree distribution curve obtained from the calibration curve [Substitution degree distribution curve of cellulose acetate propionate with the abundance of cellulose acetate propionate as the vertical axis and the acetyl substitution degree as the horizontal axis] ("Intermolecular substitution degree distribution curve )),
  • the half value width of the substitution degree distribution is obtained as follows for the maximum peak (E) corresponding to the average substitution degree.
  • the base (A) on the low substitution degree side of the peak (E) and the base line (AB) in contact with the high substitution side base (B) are drawn, and from this peak, the maximum peak (E) Take a vertical line on the horizontal axis.
  • An intersection (C) between the perpendicular and the base line (AB) is determined, and an intermediate point (D) between the maximum peak (E) and the intersection (C) is obtained.
  • a straight line parallel to the base line (AB) is drawn through the intermediate point (D) to obtain two intersection points (A ′, B ′) with the intermolecular substitution degree distribution curve.
  • a perpendicular line is drawn from the two intersections (A ′, B ′) to the horizontal axis, and the width between the two intersections on the horizontal axis is defined as the half-value width of the maximum peak (that is, the substitution value distribution half-value width).
  • the half-value width of the substitution degree distribution depends on the degree of acetylation of the hydroxyl chain of each glucose chain constituting the molecular chain of cellulose acetate propionate in the sample. (Retention time) is different. Therefore, ideally, the holding time width indicates the width of the composition distribution (in units of substitution degree).
  • tubes such as a guide column for protecting the column
  • the width of the holding time that is not caused by the width of the composition distribution is often included as an error. As described above, this error is affected by the length and inner diameter of the column, the length from the column to the detector, the handling, and the like, and varies depending on the apparatus configuration.
  • the half value width of the substitution degree distribution of cellulose acetate propionate can be usually obtained as the correction value Z based on the correction formula represented by the following formula.
  • Z (X 2 -Y 2 ) 1/2
  • X is the half-value width (uncorrected value) of the substitution degree distribution obtained with a predetermined measuring apparatus and measurement conditions.
  • Y (ab) x / 3 + b (0 ⁇ x ⁇ 3).
  • a is an apparent substitution degree distribution half-value width of cellulose acetate having a total substitution degree of 3 obtained by the same measuring apparatus and measurement conditions as X (actually, there is no substitution degree distribution because the total substitution degree is 3, and b is It is an apparent substitution degree distribution half-value width of cellulose propionate having a total substitution degree of 3 determined by the same measuring apparatus and measurement conditions as those of X.
  • x is the total acetyl substitution degree of the measurement sample (0 ⁇ x ⁇ 3)]
  • the cellulose acetate (or cellulose propionate) having a total substitution degree of 3 is a cellulose ester in which all of the hydroxyl groups of cellulose are esterified, and (ideally) the half-width of the substitution degree distribution. (Ie, the substitution degree distribution half-width 0) cellulose ester.
  • the measured value of the composition distribution half width (substitution degree distribution half width) of the cellulose acetate is preferably 0.12 to 0.34, and more preferably 0.13 to 0.25.
  • substitution degree distribution theoretical formula explained above is a probabilistic calculation value assuming that all acetylation and deacetylation proceed independently and equally. That is, the calculated value according to the binomial distribution. Such an ideal situation is not realistic.
  • the cellulose ester substitution degree distribution is probable unless the cellulose acetate hydrolysis reaction approaches an ideal random reaction and / or unless special measures are taken to create a fractional composition for post-treatment after the reaction. It is much wider than what is theoretically determined by the binomial distribution.
  • Another idea for narrowing the substitution degree distribution found by the present inventors is a hydrolysis reaction (aging reaction) of cellulose acetate at a high temperature of 90 ° C. or higher (or higher than 90 ° C.).
  • aging reaction aging reaction
  • decomposition of cellulose is preferred in a high-temperature reaction at 90 ° C. or higher.
  • This idea can be said to be a belief (stereotype) based solely on the consideration of viscosity.
  • the present inventors hydrolyze cellulose acetate to obtain low-substituted cellulose acetate, it is in a large amount of acetic acid at a high temperature of 90 ° C. or higher (or higher than 90 ° C.), preferably in the presence of a strong acid such as sulfuric acid. It was found that when the reaction was carried out with the above, the degree of polymerization was not lowered, but the viscosity was lowered with a decrease in CDI. That is, it has been clarified that the viscosity decrease due to the high temperature reaction is not due to a decrease in the degree of polymerization but is based on a decrease in structural viscosity due to a narrow substitution degree distribution.
  • the degree of acetyl substitution at the 2, 3 and 6 positions of the glucose ring of cellulose acetate can be measured by the NMR method according to the method of Tezuka (Carbondr. Res. 273, 83 (1995)). That is, a free hydroxyl group of a cellulose acetate sample is propionylated with propionic anhydride in pyridine. The obtained sample is dissolved in deuterated chloroform and the 13 C-NMR spectrum is measured.
  • the carbon signal of the acetyl group appears in the order of 2, 3, 6 from the high magnetic field in the region of 169 ppm to 171 ppm, and the signal of the carbonyl carbon of the propionyl group appears in the same order in the region of 172 ppm to 174 ppm.
  • the degree of acetyl substitution at the 2, 3, and 6 positions of the glucose ring in the original cellulose diacetate can be determined.
  • the sum of each acetyl substitution degree of the 2nd, 3rd, and 6th positions thus obtained is the total acetyl substitution degree, and the total acetyl substitution degree can be obtained by this method.
  • the total degree of acetyl substitution can be analyzed by 1 H-NMR in addition to 13 C-NMR.
  • the standard deviation ⁇ of the substitution degree at the 2nd, 3rd and 6th positions is defined by the following equation.
  • the standard deviation of the degree of acetyl substitution at the 2, 3 and 6 positions of the glucose ring of cellulose acetate is preferably 0.08 or less (0 to 0.08).
  • Cellulose acetate having a standard deviation of 0.08 or less is evenly substituted at the 2, 3, and 6 positions of the glucose ring, and has excellent solubility in water.
  • the polydispersity (Mw / Mn) of the molecular weight distribution is determined by GPC-light scattering method using cellulose acetate propionate obtained by propionylating all remaining hydroxyl groups of cellulose acetate (sample). Is the value obtained by
  • the polydispersity (dispersity, Mw / Mn) of the cellulose acetate is preferably in the range of 1.2 to 2.5.
  • Cellulose acetate having polydispersity Mw / Mn in the above range has a uniform molecular size and is excellent in solubility in water.
  • the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw) and polydispersity (Mw / Mn) of cellulose acetate can be determined by a known method using HPLC.
  • the polydispersity (Mw / Mn) of cellulose acetate is determined by dissolving cellulose acetate (sample) in the same manner as in the case of obtaining the measured value of the composition distribution half-value width in order to make the measurement sample soluble in an organic solvent.
  • Is completely derivatized cellulose acetate propionate (CAP) Is completely derivatized cellulose acetate propionate (CAP), and then size exclusion chromatography analysis is performed under the following conditions (GPC-light scattering method).
  • the weight average degree of polymerization (DPw) is a value determined by GPC-light scattering method using cellulose acetate propionate obtained by propionylating all remaining hydroxyl groups of cellulose acetate (sample).
  • the weight average polymerization degree (DPw) of the cellulose acetate is preferably in the range of 50 to 800. If the weight average degree of polymerization (DPw) is too high, the filterability tends to deteriorate.
  • the weight average degree of polymerization (DPw) is preferably 55 to 700, more preferably 60 to 600.
  • the weight average degree of polymerization is obtained by completely derivatizing cellulose acetate (sample) with a method similar to that for obtaining the measured half-value width of the composition distribution. After obtaining propionate (CAP), it is determined by size exclusion chromatography analysis (GPC-light scattering method).
  • the molecular weight (polymerization degree) and polydispersity (Mw / Mn) of water-soluble cellulose acetate are measured by GPC-light scattering method (GPC-MALLS, GPC-LALLS, etc.).
  • GPC-MALLS GPC-light scattering method
  • detection of light scattering is generally difficult with an aqueous solvent. This is because aqueous solvents generally have a large amount of foreign matter and are easily contaminated by secondary contamination once purified.
  • the spread of molecular chains may not be stable due to the influence of ionic dissociation groups present in a trace amount, and if water-soluble inorganic salt (for example, sodium chloride) is added to suppress this, it will dissolve.
  • water-soluble inorganic salt for example, sodium chloride
  • the state may become unstable, and an aggregate may be formed in an aqueous solution.
  • One effective method for avoiding this problem is to derivatize water-soluble cellulose acetate so that it is dissolved in an organic solvent that is less contaminated and less susceptible to secondary contamination, and GPC-light scattering measurement is performed in the organic solvent. That is.
  • Propionylation is effective for derivatization of water-soluble cellulose acetate for this purpose, and specific reaction conditions and post-treatment are as described in the explanation of the measured value of the half width of the composition distribution.
  • the 6% viscosity of the cellulose acetate in the present invention is, for example, 5 to 500 mPa ⁇ s, preferably 6 to 300 mPa ⁇ s. If the 6% viscosity is too high, filterability may deteriorate.
  • the 6% viscosity of cellulose acetate can be measured by the following method. Add 3.00 g of dry sample to a 50 ml volumetric flask and add distilled water to dissolve. The obtained 6 wt / vol% solution is transferred to a predetermined Ostwald viscometer mark and temperature-controlled at 25 ⁇ 1 ° C. for about 15 minutes. Measure the flow-down time between the time marks and calculate the 6% viscosity by the following formula.
  • the cellulose acetate (low-substituted cellulose acetate) in the present invention is, for example, (A) a middle to high-substituted cellulose acetate hydrolysis step (aging step), (B) a precipitation step, and as necessary ( C) It can be manufactured by a washing and neutralization process.
  • (A) Hydrolysis step (aging step)
  • medium to high-substituted cellulose acetate (hereinafter sometimes referred to as “raw cellulose acetate”) is hydrolyzed.
  • the total acetyl substitution degree of the medium to high substitution cellulose acetate used as a raw material is, for example, 1.5 to 3, preferably 2 to 3.
  • As the raw material cellulose acetate commercially available cellulose diacetate (acetyl total substitution degree: 2.27 to 2.56) and cellulose triacetate (acetyl total substitution degree: more than 2.56 to 3) can be used.
  • the hydrolysis reaction can be performed by reacting raw material cellulose acetate and water in an organic solvent in the presence of a catalyst (aging catalyst).
  • a catalyst aging catalyst
  • the organic solvent include acetic acid, acetone, alcohol (such as methanol), and mixed solvents thereof. Among these, a solvent containing at least acetic acid is preferable.
  • a catalyst generally used as a deacetylation catalyst can be used.
  • sulfuric acid is particularly preferable.
  • the amount of the organic solvent (for example, acetic acid) used is, for example, 0.5 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, and more preferably 3 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of the raw material cellulose acetate. .
  • the amount of the catalyst (for example, sulfuric acid) used is, for example, 0.005 to 1 part by weight, preferably 0.01 to 0.5 part by weight, more preferably 0.02 to 1 part by weight based on 1 part by weight of the raw material cellulose acetate. 0.3 parts by weight. If the amount of the catalyst is too small, the hydrolysis time becomes too long, which may cause a decrease in the molecular weight of cellulose acetate. On the other hand, if the amount of the catalyst is too large, the degree of change in the depolymerization rate with respect to the hydrolysis temperature increases, and even if the hydrolysis temperature is low to some extent, the depolymerization rate increases and it is difficult to obtain cellulose acetate having a somewhat high molecular weight. Become.
  • the amount of water in the hydrolysis step is, for example, 0.5 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, and more preferably 2 to 7 parts by weight with respect to 1 part by weight of the raw material cellulose acetate.
  • the amount of the water is, for example, 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.3 to 2 parts by weight, more preferably 0.5 to 1 part per 1 part by weight of the organic solvent (for example, acetic acid). .5 parts by weight.
  • all amounts of water may be present in the system at the start of the reaction, in order to prevent precipitation of cellulose acetate, a part of the water to be used is present in the system at the start of the reaction, and the remaining water is removed. It may be added to the system in 1 to several times.
  • the reaction temperature in the hydrolysis step is, for example, 40 to 130 ° C, preferably 50 to 120 ° C, more preferably 60 to 110 ° C.
  • the reaction temperature is 90 ° C. or higher (or a temperature exceeding 90 ° C.)
  • the equilibrium of the reaction tends to increase in the direction in which the rate of the reverse reaction (acetylation reaction) to the normal reaction (hydrolysis reaction) increases.
  • the substitution degree distribution becomes narrow, and a low substitution degree cellulose acetate having an extremely small composition distribution index CDI can be obtained without any particular ingenuity in the post-treatment conditions.
  • Step 2 After completion of the hydrolysis reaction, the temperature of the reaction system is cooled to room temperature, and a precipitation solvent is added to precipitate low-substituted cellulose acetate.
  • a precipitation solvent an organic solvent miscible with water or an organic solvent having high solubility in water can be used. Examples thereof include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; esters such as ethyl acetate; nitrogen-containing compounds such as acetonitrile; ethers such as tetrahydrofuran; and mixed solvents thereof.
  • the mixed solvent include a mixed solvent of acetone and methanol, a mixed solvent of isopropyl alcohol and methanol, and the like.
  • composition distribution (intermolecular substitution degree distribution) is narrow, A low-substituted cellulose acetate having a very small composition distribution index CDI can be obtained.
  • low-substituted cellulose acetate (solid matter) obtained by precipitation is dissolved in water to obtain an aqueous solution having an appropriate concentration (for example, 2 to 10% by weight, preferably 3 to 8% by weight).
  • a poor solvent is added to this aqueous solution (or the aqueous solution is added to the poor solvent), and maintained at an appropriate temperature (for example, 30 ° C. or less, preferably 20 ° C. or less) to precipitate low-substituted cellulose acetate, This can be done by collecting the precipitate.
  • the poor solvent include alcohols such as methanol and ketones such as acetone.
  • the amount of the poor solvent used is, for example, 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 7 parts by weight with respect to 1 part by weight of the aqueous solution.
  • the low-substituted cellulose acetate (solid matter) obtained by the precipitation or the low-substituted cellulose acetate (solid matter) obtained by the precipitation fractionation is mixed with water and an organic solvent (for example, acetone or the like).
  • an organic solvent for example, acetone or the like.
  • a mixed solvent of an alcohol such as ketone and ethanol, and the like and after stirring at an appropriate temperature (for example, 20 to 80 ° C., preferably 25 to 60 ° C.), it is separated into a concentrated phase and a diluted phase by centrifugation, A precipitation solvent (for example, a ketone such as acetone or an alcohol such as methanol) is added to the dilute phase, and the precipitate (solid matter) is recovered.
  • the concentration of the organic solvent in the mixed solvent of water and organic solvent is, for example, 5 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight.
  • the precipitate (solid matter) obtained in the precipitation step (B) is preferably washed with an organic solvent (poor solvent) such as alcohol such as methanol and ketone such as acetone. Moreover, it is also preferable to wash and neutralize with an organic solvent containing a basic substance (for example, alcohol such as methanol, ketone such as acetone).
  • the neutralization step may be provided immediately after the hydrolysis step. In that case, it is preferable to add a basic substance or an aqueous solution thereof to the hydrolysis reaction bath.
  • alkali metal compounds for example, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate; alkali metal carbonates such as sodium hydrogen carbonate) Hydrogen salts; alkali metal carboxylates such as sodium acetate and potassium acetate; sodium alkoxides such as sodium methoxide and sodium ethoxide), alkaline earth metal compounds (for example, alkaline earth such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide) Alkaline earth metal carbonates such as metal hydroxide, magnesium carbonate and calcium carbonate; alkaline earth metal carboxylates such as magnesium acetate and calcium acetate; alkaline earth metal alkoxides such as magnesium ethoxide, etc.) can be used. .
  • alkali metal compounds such as potassium acetate are particularly preferable.
  • Impurities such as the catalyst (sulfuric acid, etc.) used in the hydrolysis step can be efficiently removed by washing and neutralization.
  • the low-substituted cellulose acetate thus obtained can be adjusted to a specific particle size range by pulverizing, sieving or granulating as necessary.
  • the nutritional composition and livestock feed having lipid metabolism improving action of the present invention contain the low-substituted cellulose acetate.
  • the degradation of the low-substituted cellulose acetate by bacteria is rapid, and the degradation product in such biodegradation produces acetic acid and other acidic components, Intestinal bacteria that are harmful to the health of the host are inferior in the intestinal environment suitable for intestinal bacteria that contribute to maintaining the health of the host.
  • the intestinal flora has a function of increasing the number of OTU940 groups including Clostridium subcluster XIVa which is beneficial.
  • the nutritional composition having an action of improving lipid metabolism of the present invention is composed of the low-substituted cellulose acetate and, if necessary, general foods and other additives.
  • other additives include corn starch, ⁇ starch, casein, sucrose, soybean oil, cellulose, mineral mix, vitamin mix, L-cystine, choline bitartrate, and t-butylhydroquinone.
  • the form of the nutritional composition having lipid metabolism improving action is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application.
  • the cellulose composition having a total acetyl substitution degree of 0.4 to 1.1 (low substituted cellulose acetate) in the nutritional composition having lipid metabolism improving action The amount is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more. If the content of the low-substituted cellulose acetate is less than 0.1% by weight, the effect of improving lipid metabolism may not be exhibited.
  • the nutritional composition having an action of improving lipid metabolism of the present invention can be used not only for humans but also for the purpose of improving lipid metabolism as feeds and feeds for domestic animals, poultry, pets and other domestic animals. That is, in the livestock feed containing the low-substituted cellulose acetate, lipid metabolism is greatly improved in the livestock body, and excess neutral fat is significantly reduced.
  • the nutritional composition having lipid lipid-improving action of the present invention comprises, in addition to general foods, health foods, specified health foods, nutritional supplements, nutritional functional foods, nutritional health foods, and other foods to be ingested for the purpose of maintaining health.
  • it is not limited to said food and / or drink, It can be used also for the pharmaceutical nutrient which has a lipid metabolism improvement effect, and / or a concentrated liquid food.
  • processed food is not specifically limited,
  • processed fishery products such as chikuwa, hampen, sausage; Confectionery such as jelly, candy, gummi, chewing gum, cookies, biscuits and chocolate; dairy products such as cheese, butter and yogurt; processed flour such as bread and cake; noodles such as buckwheat and udon; sugar cane and artificial sweetener Foods such as seasoning foods such as; beverages such as tea, soft drinks, juices, alcoholic beverages, and energy drinks.
  • the nutritional composition having the lipid metabolism improving action of the present invention can also be used as a pharmaceutical product.
  • the medicinal product include medicinal nutrients and concentrated liquid foods used for the prevention and treatment of patients with dyslipidemia.
  • pharmaceuticals in the form of tablets, capsules, powders, syrups and the like containing the low-substituted cellulose acetate as an active ingredient are also included.
  • the content of cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 (low-substituted cellulose acetate) in the composition is usually 0.1% by weight or more, preferably 0 .5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more.
  • the content of the low-substituted cellulose acetate is less than 0.1% by weight, the effect of improving lipid metabolism is hardly exhibited.
  • the lipid metabolism improving agent of the present invention contains cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 (low-substituted cellulose acetate). As described above, cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 exhibits an effect of improving lipid metabolism when ingested by humans and livestock. In addition, it is gentle on the intestine, and even if the intake is large, it is difficult to cause diarrhea and is excellent in safety.
  • cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 may be used as a preparation as it is, but if necessary, a pharmaceutically acceptable food material or Further, it may be a preparation combined with additives such as food additives, pharmaceuticals, pharmaceutical additives, quasi drugs and the like.
  • the preparation may be an oral preparation or a parenteral preparation.
  • the form of the preparation is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application.
  • the form of the preparation can be the same as the form of the nutritional composition, such as powder or granule.
  • the additive examples include corn starch, ⁇ starch, lactose, sucrose, maltose, trehalose, cyclic tetrasaccharide, dextrin, starch, crystalline cellulose, sodium bicarbonate, calcium carbonate and other excipients (carriers); carboxymethyl cellulose, Disintegrants such as agar and gelatin powder; binders such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose and hydroxypropyl cellulose; lubricants such as silica, magnesium stearate and talc; coating agents such as hydroxypropyl methylcellulose; surfactants; emulsifiers; plastics Preservatives (antibacterial agents); moisturizers; thickeners; thickening stabilizers; antioxidants; chelating agents; dyes; fragrances; acidulants; Oil and fat; Nutritional supplement; Water-soluble polymer; Electrolyte; Diluent; Water; Raw Saline; alcohols; organic solvents; such animals and plants extract like.
  • the content of cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.5%. % By weight or more, more preferably 1% by weight or more.
  • the content of the low-substituted cellulose acetate is less than 0.1% by weight, the effect of improving lipid metabolism is hardly exhibited.
  • the lipid metabolism improving agent of the present invention can be applied not only to humans but also to domestic animals such as livestock, poultry and pets.
  • the agent for improving or preventing inflammatory bowel disease and / or immune abnormality of the present invention contains cellulose acetate having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 (low-substituted cellulose acetate).
  • the content of cellulose acetate having a total acetyl substitution degree of 0.4 to 1.1 (low substitution cellulose acetate) in the composition is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more.
  • cellulose acetate having an acetyl total substitution degree of 0.4 to 1.1 has a function of increasing the OTU940 group including ClostridiumidsubclusterbXIVa which is beneficial for the intestinal flora.
  • Clostridium subcluster XIVa (ClostridiumrsubclusteruIV, XIVa, XVIII) is an intractable inflammatory bowel disease (such as Crohn's disease and ulcerative colitis designated by the Ministry of Health, Labor and Welfare) and allergies, etc. Research results have been published that are expected to have curative and preventive effects on human immune abnormalities (Nature, 500, 232-236 (2013), August 8, 2013). More specifically, the authors of the above paper have experimentally demonstrated that 17 Clostridium bacteria belonging to Clostridium subcluster IV, XIVa, and XVIII have the effect of promoting proliferation of regulatory T cells (Treg). Proved to.
  • Treg regulatory T cells
  • Treg is involved in intestinal homeostasis
  • refractory diseases such as inflammatory bowel diseases (Crohn's disease and ulcerative colitis specified by the Ministry of Health, Labor and Welfare) and immune abnormalities such as allergies This knowledge is useful from the viewpoint of healing and prevention.
  • the authors of the above paper have published experimental facts that Treg has increased to 2 cultures in experiments using butyrated starch.
  • the preventive and / or therapeutic agent for liver cancer of the present invention contains the above-mentioned cellulose acetate having a total acetyl substitution degree of 0.4 to 1.1 (low-substituted cellulose acetate).
  • the content of cellulose acetate having a total acetyl substitution degree of 0.4 to 1.1 (low substitution cellulose acetate) in the composition is usually 0.1% by weight. Above, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more.
  • Clostridium cluster XI is a bacterium that gives carcinogenic secondary bile acids [Nature, 499, 97-101 (2013), July 4, 2013].
  • cellulose acetate (containing a composition) having a total degree of acetyl substitution of 0.4 to 1.1 is administered to humans and livestock, Clostridium cluster XI is significantly reduced in the gut microbiota. Therefore, it can be strongly expected that the effect of suppressing the onset of liver cancer can be obtained by administering the composition containing the low-substituted cellulose acetate to humans or livestock.
  • Production Example 1 5.1 parts by weight of acetic acid and 2.0 parts by weight per part by weight of cellulose acetate (manufactured by Daicel, trade name “L-50”, acetyl group total substitution degree 2.43, 6% viscosity: 110 mPa ⁇ s) A part by weight of water was added and stirred at 40 ° C. for 5 hours to obtain a solution having a uniform appearance. 0.13 parts by weight of sulfuric acid was added to this solution, and the resulting solution was kept at 70 ° C. to carry out hydrolysis (partial deacetylation reaction; aging). In this aging process, water was added to the system twice in the middle.
  • the precipitate was recovered as a wet cake having a solid content of 15% by weight, and washed by adding 8 parts by weight of methanol and draining to a solid content of 15% by weight. This was repeated three times. The washed precipitate was further washed twice with 8 parts by weight of methanol containing 0.004% by weight of potassium acetate, neutralized and dried to obtain water-soluble cellulose acetate.
  • CDI composition distribution index
  • CDI Z / Z 0
  • Z 0 is the composition distribution generated when acetylation and partial deacetylation in the preparation of all partially substituted cellulose acetates occur with equal probability for all hydroxyl groups (or acetyl groups) of all molecules.
  • DPw weight average polymerization degree
  • p (acetyl DS of unknown sample)
  • 3 q 1-p
  • the CDI of the water-soluble cellulose acetate thus determined was 1.4.
  • Example 1 Using the water-soluble cellulose acetate obtained in Production Example 1, each component was mixed so as to have the composition shown in Table 1 to prepare a nutritional composition having a powdery lipid metabolism improving action.
  • Comparative Example 1 Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd. “AIN-93G” (Journal of Nutrition, Vol. 123, pp. 1939-951 (1993)) (see Table 1 for composition) was designated as Comparative Example 1.
  • Evaluation test 1 (Verification of lipid metabolism improvement effect by rats) Seven-week-old male Wistar rats (marketed by Nippon Charles River Co., Ltd.) were randomly divided into 4 groups of 12 rats each and preliminarily raised on purified feed for 1 week. Thereafter, one group was continued to be refined feed, and the remaining three groups were further fed for 4 weeks with a feed prepared in a predetermined configuration from indigestible dextrin, water-soluble cellulose acetate, and carboxymethylcellulose (CMC). Thereafter, each blood was collected from the lower aorta under ether anesthesia, and then sacrificed and dissected to examine organ weight, serum lipid, and the like.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • Rats were allowed free intake of food and water while measuring body weight and food intake every 2 or 3 days throughout the test period. In addition, the animals were fasted overnight before dissection. Neutral fat, total cholesterol, and HDL-cholesterol were measured using commercially available neutral fat triglyceride measurement kits (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. “Triglyceride E-Test Wako”) and total cholesterol measurement kits (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). “Cholesterol E-Test Wako”) and HDL-cholesterol measurement kit (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. “HDL-Cholesterol E-Test Wako”) were used. The results are shown in Table 2. From Table 2, it can be seen that according to the nutritional composition having the lipid metabolism improving effect of Example 1, the blood neutral fat level can be significantly reduced.
  • Example 2 Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd. “AIN-93G” (Journal of Nutrition, Vol. 123, pp. 1939-951 (1993)) (see Table 1 for composition)
  • To 100 parts by weight 2 parts by weight of the water-soluble cellulose acetate obtained in Production Example 1 and 3 parts by weight of cellulose (trade name “cellulose powder”, manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.) were added and mixed to prepare a feed. .
  • Evaluation test 2 (safety test and intestinal microbiota analysis)
  • Wistar male rats available from Charles River Japan Co., Ltd.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • WSCA water-soluble cellulose acetate
  • the feed of Reference Example 3 was used for the CE group
  • the feed of Reference Example 4 was used for the CM group
  • the feed of Reference Example 5 was used for the DE group
  • the feed of Example 2 was used for the WS group.
  • the breeding was carried out at a breeding temperature of 23 ⁇ 2 ° C., humidity of 50 ⁇ 10%, and a light / dark cycle of 12 hours, and feed and water were freely consumed.
  • Intestinal flora analysis method was performed by T-RFLP analysis with some modifications to the method of Nagashima et al. (Appl. Environ. Microbiol., 2003. 69 (2). 1251-1262). That is, DNA was extracted from 1 ml of cecal contents diluted with PBS using DNeasy Blood & Tissue Kit (QIAGEN). The obtained DNA extract was confirmed for purity and subjected to PCR. PCR was performed with FAM labeling as the primer fluorescent label. Subsequently, the PCR product band having the target chain length was excised by electrophoresis, and the PCR product was purified using QIAquick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). The purified sample was subjected to T-RFLP analysis after BslI restriction enzyme treatment.
  • OTU peak position indicates the bacterial species, and the area value indicates the abundance of the bacteria.
  • Table 3 shows the type and abundance ratio (%) of OTU, which is a specific DNA fragment among bacterial species, for each rat of CE group, WS group, CM group, and DE group, and is estimated from the OTU. The result of analyzing the bacterial species is shown.
  • the numbers (5, 7, 10%)
  • the second row of Table 3 are the individual numbers, and the codes (CE-1, CE-2, CE-3%)
  • the third row are the groups to which the individual belongs. Name and number (rat individual name).
  • the numbers in the table indicate the abundance ratio (%) of each OTU.
  • FIG. 1 is a bar graph of Table 3.
  • the horizontal axis represents the rat individual name, and the vertical axis represents the abundance ratio (%).
  • Table 4 shows the abundance ratio (%) of OTU940 in each rat of the CE group, WS group, CM group, and DE group.
  • FIG. 2 is a bar graph of Table 4. The horizontal axis represents the group name, and the vertical axis represents the average value of the abundance ratio (%) of OTU940 in each group.
  • OTU940 is a specific DNA fragment possessed by Clostridium subcluster XIVa. As described above, Clostridium subcluster XIVa has been published as a research result that has a curative and preventive effect on inflammatory bowel disease, which is an intractable disease, and immune abnormalities such as allergies. From Table 4 and FIG.
  • Table 5 shows a group of bacteria expected to have a healing and preventive effect on the inflammatory bowel diseases and immune abnormalities described above for the rats of the CE group, CM group, DE group, and WS group [Nature, 500]. , 232-236 (2013), August 8, 2013], which is a specific DNA fragment of OTU (ie, OTU940, OTU106, OTU754, OTU955, OTU990, OTU494, OTU505, OTU517, OTU369, OTU749, OTU749, OTU749, OTU749) ) Shows the result of analyzing the abundance ratio (%).
  • OTU940, OTU106, OTU754, OTU955, OTU990, OTU494, OTU505, OTU517, OTU369, OTU749, OTU749, OTU749, OTU749) Shows the result of analyzing the abundance ratio (%).
  • FIG. 3 is a bar graph of Table 5.
  • the horizontal axis represents the group name, and the vertical axis represents the average value of the total abundance ratio (%) of the specific OTU in each group. From Table 5 and FIG. 3, in the WS group administered with WSCA (water-soluble cellulose acetate), the abundance ratio (%) of the specific OTU is higher than that in the CM group and the DE group. It is assumed that the specific bacteria are proliferating remarkably. From this fact, the administration of WSCA (water-soluble cellulose acetate) can be expected to have a curative and preventive effect on immune disorders such as inflammatory bowel diseases and allergies, which are intractable diseases.
  • Table 6 shows the bacteria that give carcinogenic secondary bile acids (Clostridium lu cluster) XI) [Nature, 499, 97-101 (2013), 2013 July, for the CE group, CM group, DE group, and WS group rats.
  • FIG. 4 shows the results of analysis of the abundance ratio (%) of OTU (OTU919 and OTU338), which are specific DNA fragments possessed by the month 4].
  • the numbers (5, 7, 10%)
  • the codes CE-1, CE-2, CE-3
  • the codes in the table indicate the abundance ratio (%) of each OTU.
  • FIG. 4 is a bar graph of Table 6.
  • the horizontal axis represents the group name, and the vertical axis represents the average value of the total abundance ratio (%) of the specific OTU in each group. From Table 6 and FIG. 4, in the WS group to which WSCA (water-soluble cellulose acetate) was administered, the abundance ratio (%) of the specific OTU was significantly lower than those in the CE group, CM group, and DE group. It is speculated that the specific bacteria are significantly reduced in the intestine. Therefore, administration of WSCA (water-soluble cellulose acetate) can be expected to suppress the onset of liver cancer.
  • the nutritional composition and livestock feed of the present invention are excellent in the effect of reducing neutral fat. Moreover, compared with other water-soluble cellulose derivatives, such as CMC, it is excellent in terms of safety, such as being gentle to the intestine and less likely to cause diarrhea. Moreover, the lipid metabolism improving agent of the present invention and the lipid metabolism improving agent for livestock are excellent in lipid metabolism improving action. Furthermore, the agent for improving or preventing inflammatory bowel disease and / or immune abnormality of the present invention can be expected to have an excellent improvement or prevention effect against inflammatory bowel disease and immune abnormality. Moreover, the preventive and / or therapeutic agent for liver cancer of the present invention is excellent in the preventive effect and therapeutic effect on liver cancer.

Abstract

 本発明の栄養組成物は、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする。前記酢酸セルロースは、下記で定義される組成分布指数(CDI)が2.0以下である酢酸セルロースであってもよい。 CDI=(組成分布半値幅の実測値)/(組成分布半値幅の理論値) 組成分布半値幅の実測値:酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅 なお、下記式において、DSはアセチル総置換度、DPwは、重量平均重合度(酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値)である。

Description

脂質代謝改善作用を有する栄養組成物
 本発明は、脂質代謝改善作用を有する栄養組成物に関する。前記栄養組成物は、中性脂肪低減に優れた効果を発揮する。また、肥満、高脂血症などの予防、改善効果が期待できる。本発明は、また、脂質代謝改善剤、並びに、炎症性腸疾患及び/又は免疫異常(アレルギー疾患等)の改善又は予防剤に関する。本願は、2013年12月20日に日本に出願した特願2013-263889の優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 近年、食生活の向上、洋風化に伴い、高カロリー、高脂肪食を摂取する機会が増えている。脂肪の過剰摂取は、肥満や血清脂質の上昇を引き起こし、それに伴う合併症を発症する危険性が高まる。
 従来、体内で分解できないため、血糖値の上昇を抑えることから糖尿病を予防でき、また脂肪の吸収を抑えることからダイエットに効果があるとされている物質として、難消化性デキストリンが知られている(非特許文献1参照)。特許文献1には、長期間摂取しても安全な食物繊維を含有する脂質代謝改善剤として、特定構造の分岐α-グルカンを含有する脂質代謝改善剤が提案されている。
 しかしながら、難消化性デキストリンは、ミネラルの吸収を邪魔しないことや、副作用がないという利点があるものの、中性脂肪の低減についてはさらに改善の余地がある。また、難消化性デキストリンは大量に摂取すると下痢を生じさせる場合がある。
 一方、カルボキシメチルセルロース(CMC)、難消化性デキストリン、ペクチン、ポリデキストロース等の可溶性食物繊維が食品添加物として使用されている。これらの可溶性食物繊維は、(i)腸管内容物の粘度を高め、糖の吸収を遅らせることから、食後の急激な血糖値の上昇を抑制する、(ii)胆汁酸やコレステロールを吸着し、体外に排泄することから、血清コレステロールの上昇を抑制する、(iii)腸管内にて発酵・分解され、短鎖脂肪酸が増えることから、腸管上皮細胞の発達を促すという働きをすると言われている。しかしながら、短鎖脂肪酸産生菌を含む腸内菌群の増加については乳酸飲料などを除くと検討されていない。
特開2010-100583号公報
日本食物繊維研究会誌、第4巻、第2号、2000年、第59頁~第65頁
 本発明の目的は、中性脂肪低減効果に優れ、しかも腸に優しく安全性の高い栄養組成物及び家畜飼料を提供することにある。
 本発明の他の目的は、腸に優しく安全性の高い脂質代謝改善剤を提供することにある。
 本発明のさらに他の目的は、腸に優しく安全性の高い炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤を提供することにある。
 本発明の別の目的は、新規な肝癌の予防及び/又は治療剤を提供することにある。
 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、低置換度の酢酸セルロースが血中中性脂肪値の低減効果に優れることを見出すとともに、低置換度の酢酸セルロースが、腸内菌叢に関し、有益であるClostridium subcluster XIVaを含むOTU群(OTU940)が増加するという働きを有することを見出した。前記Clostridium subcluster XIVaは、難治性疾患である炎症性腸疾患(厚生労働省が指定するクローン病や潰瘍性大腸炎など)並びにアレルギーなどの免疫異常に対して、治癒並びに予防効果を持つことが期待されていることから、低置換度の酢酸セルロースの摂取乃至投与により、腸内菌叢が改善され、炎症性腸疾患やアレルギーなどの免疫異常に対して治癒並びに予防効果を持つことが高く期待できる。
 本発明者らはまた、低置換度の酢酸セルロースが、腸内菌叢に関し、Clostridium cluster XIを含むOTU919およびOTU338を減少するという働きを有することを見出した。Clostridium cluster XIは肝臓の発がんに関与すると疑われる二次胆汁酸を産生するので、この細菌群の減少は、低置換度の酢酸セルロースの摂取乃至投与により、腸内菌叢が改善され、肝癌の予防効果または治療効果を持つことが高く期待できる。
 すなわち、本発明は、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする栄養組成物を提供する。
 前記酢酸セルロースは、下記で定義される組成分布指数(CDI)が2.0以下であるものであってもよい。
 CDI=(組成分布半値幅の実測値)/(組成分布半値幅の理論値)
 組成分布半値幅の実測値:酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  DS:アセチル総置換度
  DPw:重量平均重合度(酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値)
 本発明は、また、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする家畜飼料を提供する。
 本発明は、さらに、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする脂質代謝改善剤を提供する。この脂質代謝改善剤は家畜用であってもよい。
 本発明は、また、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする、炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤を提供する。この炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤は家畜用であってもよい。
 本発明は、さらに、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする、肝癌の予防及び/又は治療剤を提供する。この肝癌の予防及び/又は治療剤は家畜用であってもよい。
 本発明の栄養組成物及び家畜飼料は、水溶性或いは水親和性に優れたアセチル置換度の低い酢酸セルロースを含有するので、高カロリー成分や脂肪が腸壁から吸収されにくくなるためか、脂質代謝が大きく改善され、中性脂肪の低減効果に優れる。また、CMC等の他の水溶性セルロース誘導体と比べて、腸に優しく下痢を起こしにくい等、安全性の点で優れている。
 また、本発明の脂質代謝改善剤及び家畜用の脂質代謝改善剤は、脂質代謝改善作用に優れるとともに、安全性にも優れる。
 さらに、本発明の炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤は、炎症性腸疾患や免疫異常に対して優れた改善又は予防効果が期待できるとともに、安全性にも優れる。
 さらにまた、本発明の肝癌の予防及び/又は治療剤は、肝癌の予防効果、治療効果に優れるとともに、安全性にも優れる。
実施例の評価試験2において、各飼料で飼育したラットにおけるOTUの種類とその存在量を示すグラフである。 実施例の評価試験2において、各群(CE、WS、CM、DE)におけるOTU940の存在比(%)を示すグラフである。 実施例の評価試験2において、各群(CE、WS、CM、DE)における、炎症性腸疾患並びに免疫異常に対して治癒並びに予防効果を持つことが期待される細菌群に特異的なOTUの存在比(%)を示すグラフである。 実施例の評価試験2において、各群(CE、WS、CM、DE)における、発がん性二次胆汁酸を与える細菌群に特異的なOTUの存在比(%)を示すグラフである。
 本発明の栄養組成物若しくは家畜飼料、脂質代謝改善剤、炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤、並びに、肝癌の予防及び/又は治療剤は、アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする。
 [酢酸セルロース]
 (アセチル総置換度)
 本発明における酢酸セルロースは、アセチル総置換度(平均置換度)が0.4~1.1である。アセチル総置換度がこの範囲であると水に対する溶解性に優れ、この範囲を外れると水に対する溶解性が低下する傾向となる。前記アセチル総置換度の好ましい範囲は0.5~1.0であり、さらに好ましい範囲は0.6~0.95である。アセチル総置換度は、酢酸セルロースを水に溶解し、酢酸セルロースの置換度を求める公知の滴定法により測定できる。また、該アセチル総置換度は、酢酸セルロースの水酸基をプロピオニル化した上で(後述の方法参照)、重クロロホルムに溶解し、NMRにより測定することもできる。
 アセチル総置換度は、ASTM:D-817-91(セルロースアセテートなどの試験方法)における酢化度の測定法に準じて求めた酢化度を次式で換算することにより求められる。これは、最も一般的なセルロースアセテートの置換度の求め方である。
 DS=162.14×AV×0.01/(60.052-42.037×AV×0.01)
 DS:アセチル総置換度
 AV:酢化度(%)
 まず、乾燥した酢酸セルロース(試料)500mgを精秤し、超純水とアセトンとの混合溶媒(容量比4:1)50mlに溶解した後、0.2N-水酸化ナトリウム水溶液50mlを添加し、25℃で2時間ケン化する。次に、0.2N-塩酸50mlを添加し、フェノールフタレインを指示薬として、0.2N-水酸化ナトリウム水溶液(0.2N-水酸化ナトリウム規定液)で、脱離した酢酸量を滴定する。また、同様の方法によりブランク試験(試料を用いない試験)を行う。そして、下記式にしたがってAV(酢化度)(%)を算出する。
 AV(%)=(A-B)×F×1.201/試料重量(g)
 A:0.2N-水酸化ナトリウム規定液の滴定量(ml)
 B:ブランクテストにおける0.2N-水酸化ナトリウム規定液の滴定量(ml)
 F:0.2N-水酸化ナトリウム規定液のファクター
 (組成分布指数(CDI))
 本発明において、前記酢酸セルロースの組成分布(分子間置換度分布)は特に限定されず、組成分布指数(CDI)は、例えば1.0~3.0である。組成分布指数(CDI)は、好ましくは1.0~2.0、より好ましくは1.0~1.8、さらに好ましくは1.0~1.6、特に好ましくは1.0~1.5である。
 組成分布指数(CDI)の下限値は0であるが、これは例えば100%の選択性でグルコース残基の6位のみをアセチル化し、他の位置はアセチル化しない等の特別な合成技術をもって実現されるものであり、そのような合成技術は知られていない。グルコース残基の水酸基の全てが同じ確率でアセチル化および脱アセチル化される状況において、CDIは1.0となるが、実際のセルロースの反応においてはこのような理想状態に近付けるためには相当の工夫を要する。前記組成分布指数(CDI)が小さいほど、組成分布(分子間置換度分布)が均一となる。組成分布が均一であると、アセチル総置換度が通常よりも広い範囲で水溶性を確保できる。
 ここで、組成分布指数(Compositional Distribution Index, CDI)とは、組成分布半値幅の理論値に対する実測値の比率[(組成分布半値幅の実測値)/(組成分布半値幅の理論値)]で定義される。組成分布半値幅は「分子間置換度分布半値幅」又は単に「置換度分布半値幅」ともいう。
 酢酸セルロースのアセチル総置換度の均一性を評価するのに、酢酸セルロースの分子間置換度分布曲線の最大ピークの半値幅(「半価幅」ともいう)の大きさを指標とすることができる。なお、半値幅は、アセチル置換度を横軸(x軸)に、この置換度における存在量を縦軸(y軸)としたとき、チャートのピークの高さの半分の高さにおけるチャートの幅であり、分布のバラツキの目安を表す指標である。置換度分布半値幅は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析により求めることができる。なお、HPLCにおけるセルロースエステルの溶出曲線の横軸(溶出時間)を置換度(0~3)に換算する方法については、特開2003-201301号公報(段落0037~0040)に説明されている。
 (組成分布半値幅の理論値)
 組成分布半値幅(置換度分布半値幅)は確率論的に理論値を算出できる。すなわち、組成分布半値幅の理論値は以下の式(1)で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 m:酢酸セルロース1分子中の水酸基とアセチル基の全数
 p:酢酸セルロース1分子中の水酸基がアセチル置換されている確率
 q=1-p
 DPw:重量平均重合度(GPC-光散乱法による)
 なお、重量平均重合度(DPw)の測定法は後述する。
 式(1)は、セルロースの全ての水酸基が同じ確率でアセチル化および脱アセチル化された際に必然的に生じる組成分布半値幅であり、所謂二項定理に従って導かれるものである。さらに、組成分布半値幅の理論値を置換度と重合度で表すと、以下のように表される。本発明では下記式(2)を組成分布半値幅の理論値を求める定義式とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 DS:アセチル総置換度
 DPw:重量平均重合度(GPC-光散乱法による)
 なお、重量平均重合度(DPw)の測定法は後述する。
 ところで、式(1)および式(2)においては、より厳密には重合度分布を考慮に入れるべきであり、この場合には式(1)および式(2)の「DPw」は、重合度分布関数に置き換え、式全体を重合度0から無限大までで積分すべきである。しかしながら、DPwを使う限り、式(1)および式(2)は近似的に十分な精度の理論値を与える。DPn(数平均重合度)を使うと、重合度分布の影響が無視できなくなるので、DPwを使うべきである。
 (組成分布半値幅の実測値)
 本発明において、組成分布半値幅の実測値とは、酢酸セルロース(試料)の残存水酸基(未置換水酸基)をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅である。
 一般的に、アセチル総置換度2~3の酢酸セルロースに対しては、前処理なしに高速液体クロマトグラフィ(HPLC)分析を行うことができ、それによって組成分布半値幅を求めることができる。例えば、特開2011-158664号公報には、置換度2.27~2.56の酢酸セルロースに対する組成分布分析法が記載されている。
 一方、本発明においては、組成分布半値幅(置換度分布半値幅)の実測値は、HPLC分析前に前処理として酢酸セルロースの分子内残存水酸基の誘導体化を行い、しかる後にHPLC分析を行って求める。この前処理の目的は、低置換度酢酸セルロースを有機溶剤に溶解しやすい誘導体に変換してHPLC分析可能とすることである。すなわち、分子内の残存水酸基を完全にプロピオニル化し、その完全誘導体化セルロースアセテートプロピオネート(CAP)をHPLC分析して組成分布半値幅(実測値)を求める。ここで、誘導体化は完全に行われ、分子内に残存水酸基はなく、アセチル基とプロピオニル基のみ存在していなければいけない。すなわち、アセチル置換度(DSac)とプロピオニル置換度(DSpr)の和は3である。これは、CAPのHPLC溶出曲線の横軸(溶出時間)をアセチル置換度(0~3)に変換するための較正曲線を作成するために関係式:DSac+DSpr=3を使用するためである。
 酢酸セルロースの完全誘導体化は、ピリジン/N,N-ジメチルアセトアミド混合溶媒中でN,N-ジメチルアミノピリジンを触媒とし、無水プロピオン酸を作用させることにより行うことができる。より具体的には、溶媒として混合溶媒[ピリジン/N,N-ジメチルアセトアミド=1/1(v/v)]を酢酸セルロース(試料)に対して20重量部、プロピオニル化剤として無水プロピオン酸を該酢酸セルロースの水酸基に対して6.0~7.5当量、触媒としてN,N-ジメチルアミノピリジンを該酢酸セルロースの水酸基に対して6.5~8.0mol%使用し、温度100℃、反応時間1.5~3.0時間の条件でプロピオニル化を行う。そして、反応後、沈殿溶媒としてメタノールを用い、沈殿させることにより、完全誘導体化セルロースアセテートプロピオネートを得る。より詳細には、例えば、室温で、反応混合物1重量部をメタノール10重量部に投入して沈澱させ、得られた沈殿物をメタノールで5回洗浄し、60℃で真空乾燥を3時間行うことにより、完全誘導体化セルロースアセテートプロピオネート(CAP)を得ることができる。なお、後述の多分散性(Mw/Mn)及び重量平均重合度(DPw)も、酢酸セルロース(試料)をこの方法により完全誘導体化セルロースアセテートプロピオネート(CAP)とし、測定したものである。
 上記HPLC分析では、異なるアセチル置換度を有する複数のセルロースアセテートプロピオネートを標準試料として用いて所定の測定装置および測定条件でHPLC分析を行い、これらの標準試料の分析値を用いて作成した較正曲線[セルロースアセテートプロピオネートの溶出時間とアセチル置換度(0~3)との関係を示す曲線、通常、三次曲線]から、酢酸セルロース(試料)の組成分布半値幅(実測値)を求めることができる。HPLC分析で求められるのは溶出時間とセルロースアセテートプロピオネートのアセチル置換度分布の関係である。これは、試料分子内の残存ヒドロキシ基のすべてがプロピオニルオキシ基に変換された物質の溶出時間とアセチル置換度分布の関係であるから、本発明の酢酸セルロースのアセチル置換度分布を求めていることと本質的には変わらない。
 上記HPLC分析の条件は以下の通りである。
 装置: Agilent 1100 Series
 カラム: Waters Nova-Pak phenyl 60Å 4μm(150mm×3.9mmΦ)+ガードカラム
 カラム温度:30℃
 検出: Varian 380-LC
 注入量: 5.0μL(試料濃度:0.1%(wt/vol))
 溶離液: A液:MeOH/H2O=8/1(v/v),B液:CHCl3/MeOH=8/1(v/v)
 グラジェント:A/B=80/20→0/100(28min);流量:0.7mL/min
 較正曲線から求めた置換度分布曲線[セルロースアセテートプロピオネートの存在量を縦軸とし、アセチル置換度を横軸とするセルロースアセテートプロピオネートの置換度分布曲線](「分子間置換度分布曲線」ともいう)において、平均置換度に対応する最大ピーク(E)に関し、以下のようにして置換度分布半値幅を求める。ピーク(E)の低置換度側の基部(A)と、高置換度側の基部(B)に接するベースライン(A-B)を引き、このベースラインに対して、最大ピーク(E)から横軸に垂線をおろす。垂線とベースライン(A-B)との交点(C)を決定し、最大ピーク(E)と交点(C)との中間点(D)を求める。中間点(D)を通って、ベースライン(A-B)と平行な直線を引き、分子間置換度分布曲線との二つの交点(A’、B’)を求める。二つの交点(A’、B’)から横軸まで垂線をおろして、横軸上の二つの交点間の幅を、最大ピークの半値幅(すなわち、置換度分布半値幅)とする。
 このような置換度分布半値幅は、試料中のセルロースアセテートプロピオネートの分子鎖について、その構成する高分子鎖一本一本のグルコース環の水酸基がどの程度アセチル化されているかにより、保持時間(リテンションタイム)が異なることを反映している。したがって、理想的には、保持時間の幅が、(置換度単位の)組成分布の幅を示すことになる。しかしながら、HPLCには分配に寄与しない管部(カラムを保護するためのガイドカラムなど)が存在する。それゆえ、測定装置の構成により、組成分布の幅に起因しない保持時間の幅が誤差として内包されることが多い。この誤差は、上記の通り、カラムの長さ、内径、カラムから検出器までの長さや取り回しなどに影響され、装置構成により異なる。このため、セルロースアセテートプロピオネートの置換度分布半値幅は、通常、下式で表される補正式に基づいて、補正値Zとして求めることができる。このような補正式を用いると、測定装置(および測定条件)が異なっても、同じ(ほぼ同じ)値として、より正確な置換度分布半値幅(実測値)を求めることができる。
    Z=(X2-Y21/2
[式中、Xは所定の測定装置および測定条件で求めた置換度分布半値幅(未補正値)である。Y=(a-b)x/3+b(0≦x≦3)である。ここで、aは前記Xと同じ測定装置および測定条件で求めた総置換度3のセルロースアセテートの見掛けの置換度分布半値幅(実際は総置換度3なので、置換度分布は存在しない)、bは前記Xと同じ測定装置および測定条件で求めた総置換度3のセルロースプロピオネートの見掛けの置換度分布半値幅である。xは測定試料のアセチル総置換度(0≦x≦3)である]
 なお、上記総置換度3のセルロースアセテート(もしくはセルロースプロピオネート)とは、セルロースのヒドロキシル基の全てがエステル化されたセルロースエステルを示し、実際には(理想的には)置換度分布半値幅を有しない(すなわち、置換度分布半値幅0の)セルロースエステルである。
 本発明において、前記酢酸セルロースの組成分布半値幅(置換度分布半値幅)の実測値としては、好ましくは0.12~0.34であり、より好ましくは0.13~0.25である。
 先に説明した置換度分布理論式は、すべてのアセチル化と脱アセチル化が独立かつ均等に進行することを仮定した確率論的計算値である。すなわち、二項分布に従った計算値である。このような理想的な状況は現実的にはあり得ない。酢酸セルロースの加水分解反応が理想的なランダム反応に近づくような、および/または、反応後の後処理について組成について分画が生じるような特別な工夫をしない限り、セルロースエステルの置換度分布は確率論的に二項分布で定まるものよりも大幅に広くなる。
 反応の特別な工夫の一つとしては、例えば、脱アセチル化とアセチル化が平衡する条件で系を維持することが考えられる。しかし、この場合には酸触媒によりセルロースの分解が進行するので好ましくない。他の反応の特別な工夫としては、脱アセチル化速度が低置換度物について遅くなる反応条件を採用することである。しかし、従来、そのような具体的な方法は知られていない。つまり、セルロースエステルの置換度分布を反応確率論通り二項分布にしたがうよう制御するような反応の特別な工夫は知られていない。さらに、酢化過程(セルロースのアセチル化工程)の不均一性や、熟成過程(酢酸セルロースの加水分解工程)で段階的に添加する水による部分的、一時的な沈殿の発生などの様々な事情は、置換度分布を二項分布よりも広くする方向に働き、これらを全て回避し、理想条件を実現することは、現実的には不可能である。これは、理想気体があくまで理想の産物であり、実在する気体の挙動はそれとは多かれ少なかれ異なることと似ている。
 従来の低置換度酢酸セルロースの合成と後処理においては、このような置換度分布の問題について殆ど関心が払われておらず、置換度分布の測定や検証、考察が行われていなかった。例えば、文献(繊維学会誌、42、p25 (1986))によれば、低置換度酢酸セルロースの溶解性は、グルコース残基2、3、6位へのアセチル基の分配で決まると論じられており、組成分布は全く考慮されていない。
 本発明者らの検討によれば、後述するように、酢酸セルロースの置換度分布は、驚くべきことに酢酸セルロースの加水分解工程の後の後処理条件の工夫で制御することができる。文献(CiBment, L., and Rivibre, C., Bull. SOC. chim., (5) 1, 1075 (1934)、Sookne, A. M., Rutherford, H. A., Mark, H., and Harris, M. J . Research Natl. Bur. Standards, 29, 123 (1942)、A. J. Rosenthal , B. B. White Ind. Eng. Chem., 1952, 44 (11), pp 2693-2696.)によれば、置換度2.3の酢酸セルロースの沈澱分別では、分子量に依存した分画と置換度(化学組成)に伴う微々たる分画が起こるとされており、本発明者らが見出したような置換度(化学組成)で顕著な分画ができるとの報告はない。さらに、低置換度酢酸セルロースについて、溶解分別や沈澱分別で置換度分布(化学組成)を制御できることは検証されていなかった。
 本発明者らが見出した置換度分布を狭くするもう1つの工夫は、酢酸セルロースの90℃以上の(又は90℃を超える)高温での加水分解反応(熟成反応)である。従来、高温反応で得られた生成物の重合度について詳細な分析や考察がなされて来なかったにもかかわらず、90℃以上の高温反応ではセルロースの分解が優先するとされてきた。この考えは、粘度に関する考察のみに基づいた思い込み(ステレオタイプ)と言える。本発明者らは、酢酸セルロースを加水分解して低置換度酢酸セルロースを得るに際し、90℃以上の(又は90℃を超える)高温下、好ましくは硫酸等の強酸の存在下、多量の酢酸中で反応させると、重合度の低下は見られない一方で、CDIの減少に伴い粘度が低下することを見出した。すなわち、高温反応に伴う粘度低下は、重合度の低下に起因するものではなく、置換度分布が狭くなることによる構造粘性の減少に基づくものであることを解明した。上記の条件で酢酸セルロースの加水分解を行うと、正反応だけでなく逆反応も起こるため、生成物(低置換度酢酸セルロース)のCDIが極めて小さい値となり、水に対する溶解性も著しく向上する。これに対し、逆反応が起こりにくい条件で酢酸セルロースの加水分解を行うと、置換度分布は様々な要因で広くなり、水に溶けにくいアセチル総置換度0.4未満の酢酸セルロース及びアセチル置換度1.1を超える酢酸セルロースの含有量が増大し、全体として水に対する溶解性が低下する。
 (2,3,6位の置換度の標準偏差)
 本発明において、前記酢酸セルロースのグルコース環の2,3,6位の各アセチル置換度は、手塚(Tezuka,Carbonydr.Res.273,83(1995))の方法に従いNMR法で測定できる。すなわち、酢酸セルロース試料の遊離水酸基をピリジン中で無水プロピオン酸によりプロピオニル化する。得られた試料を重クロロホルムに溶解し、13C-NMRスペクトルを測定する。アセチル基の炭素シグナルは169ppmから171ppmの領域に高磁場から2位、3位、6位の順序で、そして、プロピオニル基のカルボニル炭素のシグナルは、172ppmから174ppmの領域に同じ順序で現れる。それぞれ対応する位置でのアセチル基とプロピオニル基の存在比から、元のセルロースジアセテートにおけるグルコース環の2,3,6位の各アセチル置換度を求めることができる。なお、このように求めた2,3,6位の各アセチル置換度の和はアセチル総置換度であり、この方法でアセチル総置換度を求めることもできる。なお、アセチル総置換度は、13C-NMRのほか、1H-NMRで分析することもできる。
 2,3,6位の置換度の標準偏差σは、次の式で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 本発明においては、酢酸セルロースのグルコース環の2,3及び6位のアセチル置換度の標準偏差が0.08以下(0~0.08)であることが好ましい。該標準偏差が0.08以下である酢酸セルロースは、グルコース環の2,3,6位が均等に置換されており、水に対する溶解性に優れる。
 (多分散性(分散度、Mw/Mn))
 本発明において、分子量分布(重合度分布)の多分散性(Mw/Mn)は、酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値である。
 本発明における前記酢酸セルロースの多分散性(分散度、Mw/Mn)は、1.2~2.5の範囲であることが好ましい。多分散性Mw/Mnが上記の範囲にある酢酸セルロースは、分子の大きさが揃っており、水に対する溶解性に優れる。
 酢酸セルロースの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)及び多分散性(Mw/Mn)は、HPLCを用いた公知の方法で求めることができる。本発明において、酢酸セルロースの多分散性(Mw/Mn)は、測定試料を有機溶剤に可溶とするため、前記組成分布半値幅の実測値を求める場合と同様の方法で、酢酸セルロース(試料)を完全誘導体化セルロースアセテートプロピオネート(CAP)とした後、以下の条件でサイズ排除クロマトグラフィー分析を行うことにより決定される(GPC-光散乱法)。
 装置:Shodex製 GPC 「SYSTEM-21H」
 溶媒:アセトン
 カラム:GMHxl(東ソー)2本、同ガードカラム
 流速:0.8ml/min
 温度:29℃
 試料濃度:0.25%(wt/vol)
 注入量:100μl
 検出:MALLS(多角度光散乱検出器)(Wyatt製、「DAWN-EOS」)
 MALLS補正用標準物質:PMMA(分子量27600)
 (重量平均重合度(DPw))
 本発明において、重量平均重合度(DPw)は、酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値である。
 本発明における前記酢酸セルロースの重量平均重合度(DPw)は、50~800の範囲であることが好ましい。重量平均重合度(DPw)が高すぎると、濾過性が悪くなりやすい。前記重量平均重合度(DPw)は、好ましくは55~700、さらに好ましくは60~600である。
 上記重量平均重合度(DPw)は、前記多分散性(Mw/Mn)と同じく、前記組成分布半値幅の実測値を求める場合と同様の方法で、酢酸セルロース(試料)を完全誘導体化セルロースアセテートプロピオネート(CAP)とした後、サイズ排除クロマトグラフィー分析を行うことにより求められる(GPC-光散乱法)。
 上述のように、水溶性の酢酸セルロースの分子量(重合度)、多分散性(Mw/Mn)はGPC-光散乱法(GPC-MALLS、GPC-LALLSなど)により測定される。なお、光散乱の検出は、一般に水系溶媒では困難である。これは水系溶媒は一般的に異物が多く、一旦精製しても二次汚染されやすいことによる。また、水系溶媒では、微量に存在するイオン性解離基の影響のため分子鎖の広がりが安定しない場合があり、それを抑えるために水溶性無機塩(例えば塩化ナトリウム)を添加したりすると、溶解状態が不安定になり、水溶液中で会合体を形成したりすることがある。この問題を回避するための有効な方法の一つは、水溶性酢酸セルロースを誘導体化し、異物が少なく、二次汚染されにくい有機溶媒に溶解するようにし、有機溶媒でGPC-光散乱測定を行うことである。この目的の水溶性酢酸セルロースの誘導体化としてはプロピオニル化が有効であり、具体的な反応条件及び後処理は前記組成分布半値幅の実測値の説明箇所で記載した通りである。
 (6%粘度)
 本発明における前記酢酸セルロースの6%粘度は、例えば5~500mPa・s、好ましくは6~300mPa・sである。6%粘度が高すぎると濾過性が悪くなる場合がある。
 酢酸セルロースの6%粘度は、下記の方法で測定できる。
 50mlのメスフラスコに乾燥試料3.00gを入れ、蒸留水を加え溶解させる。得られた6wt/vol%の溶液を所定のオストワルド粘度計の標線まで移し、25±1℃で約15分間整温する。計時標線間の流下時間を測定し、次式により6%粘度を算出する。
 6%粘度(mPa・s)=C×P×t
 C:試料溶液恒数
 P:試料溶液密度(0.997g/cm3
 t:試料溶液の流下秒数
 試料溶液恒数は、粘度計校正用標準液[昭和石油社製、商品名「JS-200」(JIS Z 8809に準拠)]を用いて上記と同様の操作で流下時間を測定し、次式より求める。
 試料溶液恒数={標準液絶対粘度(mPa・s)}/{標準液の密度(g/cm3)×標準液の流下秒数}
 (低置換度酢酸セルロースの製造)
 本発明における前記酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)は、例えば、(A)中乃至高置換度酢酸セルロースの加水分解工程(熟成工程)、(B)沈殿工程、及び、必要に応じて行う(C)洗浄、中和工程により製造できる。
 [(A)加水分解工程(熟成工程)]
 この工程では、中乃至高置換度酢酸セルロース(以下、「原料酢酸セルロース」と称する場合がある)を加水分解する。原料として用いる中乃至高置換度酢酸セルロースのアセチル総置換度は、例えば、1.5~3、好ましくは2~3である。原料酢酸セルロースとしては、市販のセルロースジアセテート(アセチル総置換度2.27~2.56)やセルローストリアセテート(アセチル総置換度2.56超~3)を用いることができる。
 加水分解反応は、有機溶媒中、触媒(熟成触媒)の存在下、原料酢酸セルロースと水を反応させることにより行うことができる。有機溶媒としては、例えば、酢酸、アセトン、アルコール(メタノール等)、これらの混合溶媒などが挙げられる。これらの中でも、酢酸を少なくとも含む溶媒が好ましい。触媒としては、一般に脱アセチル化触媒として用いられる触媒を使用できる。触媒としては、特に硫酸が好ましい。
 有機溶媒(例えば、酢酸)の使用量は、原料酢酸セルロース1重量部に対して、例えば、0.5~50重量部、好ましくは1~20重量部、さらに好ましくは3~10重量部である。
 触媒(例えば、硫酸)の使用量は、原料酢酸セルロース1重量部に対して、例えば、0.005~1重量部、好ましくは0.01~0.5重量部、さらに好ましくは0.02~0.3重量部である。触媒の量が少なすぎると、加水分解の時間が長くなりすぎ、酢酸セルロースの分子量の低下を引き起こすことがある。一方、触媒の量が多すぎると、加水分解温度に対する解重合速度の変化の度合いが大きくなり、加水分解温度がある程度低くても解重合速度が大きくなり、分子量がある程度大きい酢酸セルロースが得られにくくなる。
 加水分解工程における水の量は、原料酢酸セルロース1重量部に対して、例えば、0.5~20重量部、好ましくは1~10重量部、さらに好ましくは2~7重量部である。また、該水の量は、有機溶媒(例えば、酢酸)1重量部に対して、例えば、0.1~5重量部、好ましくは0.3~2重量部、さらに好ましくは0.5~1.5重量部である。水は、反応開始時において全ての量を系内に存在させてもよいが、酢酸セルロースの沈殿を防止するため、使用する水の一部を反応開始時に系内に存在させ、残りの水を1~数回に分けて系内に添加してもよい。
 加水分解工程における反応温度は、例えば、40~130℃、好ましくは50~120℃、さらに好ましくは60~110℃である。特に、反応温度を90℃以上(或いは90℃を超える温度)とする場合には、正反応(加水分解反応)に対する逆反応(アセチル化反応)の速度が増加する方向に反応の平衡が傾く傾向があり、その結果、置換度分布が狭くなり、後処理条件を特に工夫しなくとも、組成分布指数CDIの極めて小さい低置換度酢酸セルロースを得ることができる。この場合、触媒として硫酸等の強酸を用いるのが好ましく、また、反応溶媒として酢酸を過剰に用いるのが好ましい。また、反応温度を90℃以下とする場合であっても、後述するように、沈殿工程において、沈殿溶媒として2種以上の溶媒を含む混合溶媒を用いて沈殿させたり、沈殿分別及び/又は溶解分別を行うことにより、組成分布指数CDIが非常に小さい低置換度酢酸セルロースを得ることができる。
 [(B)沈殿工程]
 この工程では、加水分解反応終了後、反応系の温度を室温まで冷却し、沈殿溶媒を加えて低置換度酢酸セルロースを沈殿させる。沈殿溶媒としては、水と混和する有機溶剤若しくは水に対する溶解度の大きい有機溶剤を使用できる。例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール;酢酸エチル等のエステル;アセトニトリル等の含窒素化合物;テトラヒドロフラン等のエーテル;これらの混合溶媒などが挙げられる。
 沈殿溶媒として2種以上の溶媒を含む混合溶媒を用いると、後述する沈殿分別と同様の効果が得られ、組成分布(分子間置換度分布)が狭く、組成分布指数(CDI)が小さい低置換度酢酸セルロースを得ることができる。好ましい混合溶媒として、例えば、アセトンとメタノールの混合溶媒、イソプロピルアルコールとメタノールの混合溶媒などが挙げられる。
 また、沈殿して得られた低置換度酢酸セルロースに対して、さらに沈殿分別(分別沈殿)及び/又は溶解分別(分別溶解)を行うことにより、組成分布(分子間置換度分布)が狭く、組成分布指数CDIが非常に小さい低置換度酢酸セルロースを得ることができる。
 沈殿分別は、例えば、沈殿して得られた低置換度酢酸セルロース(固形物)を水に溶解し、適当な濃度(例えば、2~10重量%、好ましくは3~8重量%)の水溶液とし、この水溶液に貧溶媒を加え(又は、貧溶媒に前記水溶液を加え)、適宜な温度(例えば、30℃以下、好ましくは20℃以下)に保持して、低置換度酢酸セルロースを沈殿させ、沈殿物を回収することにより行うことができる。貧溶媒としては、例えば、メタノール等のアルコール、アセトン等のケトンなどが挙げられる。貧溶媒の使用量は、前記水溶液1重量部に対して、例えば1~10重量部、好ましくは2~7重量部である。
 溶解分別は、例えば、前記沈殿して得られた低置換度酢酸セルロース(固形物)或いは前記沈殿分別で得られた低置換度酢酸セルロース(固形物)に、水と有機溶媒(例えば、アセトン等のケトン、エタノール等のアルコールなど)の混合溶媒を加え、適宜な温度(例えば、20~80℃、好ましくは25~60℃)で撹拌後、遠心分離により濃厚相と希薄相とに分離し、希薄相に沈殿溶剤(例えば、アセトン等のケトン、メタノール等のアルコールなど)を加え、沈殿物(固形物)を回収することにより行うことができる。前記水と有機溶媒の混合溶媒における有機溶媒の濃度は、例えば、5~50重量%、好ましくは10~40重量%である。
 [(C)洗浄、中和工程]
 沈殿工程(B)で得られた沈殿物(固形物)は、メタノール等のアルコール、アセトン等のケトンなどの有機溶媒(貧溶媒)で洗浄するのが好ましい。また、塩基性物質を含む有機溶媒(例えば、メタノール等のアルコール、アセトン等のケトンなど)で洗浄、中和することも好ましい。なお、中和工程は加水分解工程の直後に設けても良く、その場合には塩基性物質またはその水溶液を加水分解反応浴に添加するのが好ましい。
 前記塩基性物質としては、例えば、アルカリ金属化合物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩;炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩;酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等のアルカリ金属カルボン酸塩;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のナトリウムアルコキシドなど)、アルカリ土類金属化合物(例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩;酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム等のアルカリ土類金属カルボン酸塩;マグネシウムエトキシド等のアルカリ土類金属アルコキシドなど)などを使用できる。これらの中でも、特に、酢酸カリウム等のアルカリ金属化合物が好ましい。
 洗浄、中和により、加水分解工程で用いた触媒(硫酸等)などの不純物を効率よく除去することができる。
 このようにして得られた低置換度酢酸セルロースは、必要に応じて、粉砕、篩別又は造粒して、特定粒度の範囲に調整することができる。
 [脂質代謝改善作用を有する栄養組成物及び家畜飼料]
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物、家畜飼料は、前記低置換度酢酸セルロースを含有している。このような脂質代謝改善作用を有する栄養組成物、家畜飼料を摂取すると、前記低置換度酢酸セルロースの細菌による分解が速やかであり、かかる生分解における分解生成物が酢酸その他の酸性成分を生じ、また、宿主の健康維持に貢献する腸内細菌に適した腸内環境において、宿主の健康に害を及ぼす腸内細菌が劣勢となるため、腸に優しく、摂取量が多くても下痢を起こしにくく、血清生化学検査の結果も含めて安全性に優れるという利点がある。一方では、腸内菌叢に関しては、有益であるClostridium subcluster XIVaを含むOTU940群が増加するという働きを有する。
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物は前記低置換度酢酸セルロースと必要に応じて一般的な食品とその他添加物で構成される。その他の添加物としては、例えばコーンスターチ、αスターチ、カゼイン、スクロース、大豆油、セルロース、ミネラルミックス、ビタミンミックス、L-シスチン、重酒石酸コリン、t-ブチルヒドロキノンなどが挙げられる。
 脂質代謝改善作用を有する栄養組成物の形態は、特に限定されず用途に応じて適宜選択でき、例えば、粉末状、顆粒状、カプセル状、タブレット状、グミ状、ガム状、キャンディー状、丸剤状、錠剤状、散剤状、棒状、板状、液状、乳濁状、懸濁状、シロップ状、ゼリー状、クリーム状、軟膏状、シート状、トローチ状等のいずれの形態をとることもできる。
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物において、該脂質代謝改善作用を有する栄養組成物中の前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の含有量は、通常、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。上記低置換度酢酸セルロースの含有量が0.1重量%未満では、脂質代謝改善効果が発揮されない場合がある。
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物は、ヒトに限らず、家畜、家禽、ペットなどの飼育動物のための飼料、餌料などとして脂質代謝改善の目的で使用することができる。すなわち、前記低置換度酢酸セルロースを含有する家畜飼料は、家畜体内において、脂質代謝が大きく改善され、過剰な中性脂肪が顕著に低減する。
 [食品、医薬品]
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物は、一般食品に加えて、健康食品、特定保健食品、栄養補助食品、栄養機能食品、栄養保健食品等、健康の維持の目的で摂取する食品および/または飲料として使用できる。また、上記の食品および/または飲料に限定されることはなく、脂質代謝改善作用を有する医薬品栄養剤および/または濃厚流動食にも使用できる。
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物を加工食品として使用するときの種類は特に限定されるものではないが、例えば、ちくわ、はんぺん、ソーセージ等の魚介加工品;ハム等の農産加工品;ゼリー、キャンディー、グミ、チューインガム、クッキー、ビスケット、チョコレート等の菓子類;チーズ、バター、ヨーグルト等の乳製品;パン、ケーキ等の小麦粉加工品;そば、うどん等の麺類;さとう、人工甘味料等の調味食品などの食品;お茶、清涼飲料水、ジュース、酒類、栄養ドリンク等の飲料などが挙げられる。
 本発明の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物は、医薬品としても使用できる。該医薬品としては、脂質代謝異常症の患者の予防や治療目的で使用する医薬品栄養剤や濃厚流動食も挙げられる。さらに、前記低置換度酢酸セルロースを有効成分とする錠剤、カプセル剤、散剤、シロップ剤などの形態の医薬品も挙げられる。
 前記食品、医薬品において、該組成物中の前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の含有量は、通常、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。上記低置換度酢酸セルロースの含有量が0.1重量%未満では、脂質代謝改善効果が発揮されにくい。
 [脂質代謝改善剤]
 本発明の脂質代謝改善剤は前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)を含有している。前記のように、アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロースは、ヒトや家畜に摂取させた場合、脂質代謝改善作用を発揮する。また、腸に優しく、摂取量が多くても下痢を起こしにくく安全性に優れる。
 本発明の脂質代謝改善剤は、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロースをそのまま製剤として使用してもよいが、必要に応じて、製剤学的に許容される食品素材や、食品添加物、医薬品、医薬品添加物、医薬部外品添加物などの添加剤と組み合わせた製剤としてもよい。製剤は経口製剤であっても、非経口製剤であってもよい。製剤の形態は、特に限定されず用途に応じて適宜選択でき、例えば、粉末状、顆粒状等、前記栄養組成物の形態と同様の形態とすることができる。
 前記添加剤としては、例えば、コーンスターチ、αスターチ、乳糖、白糖、マルトース、トレハロース、環状四糖、デキストリン、デンプン、結晶セルロース、重炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の賦形剤(担体);カルボキシメチルセルロース、寒天、ゼラチン末等の崩壊剤;ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の結合剤;シリカ、ステアリン酸マグネシウム、タルク等の滑沢剤;ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のコーティング剤;界面活性剤;乳化剤;可塑剤;防腐剤(抗菌剤);保湿剤;増粘剤;増粘安定剤;抗酸化剤;キレート剤;色素;香料;酸味料;調味料;pH調整剤;ビタミン剤;各種アミノ酸;ミネラル;油脂;栄養補助剤;水溶性高分子;電解質;希釈剤;水;生理食塩水;アルコール類;有機溶媒;動物や植物のエキスなどが挙げられる。
 本発明の脂質代謝改善剤において、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の含有量は、通常、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。上記低置換度酢酸セルロースの含有量が0.1重量%未満では、脂質代謝改善効果が発揮されにくい。
 本発明の脂質代謝改善剤は、ヒトに限らず、家畜、家禽、ペットなどの飼育動物にも適用できる。
 [炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤]
 本発明の炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤は、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)を含有している。前記炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤において、該組成物中の前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の含有量は、通常、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。
 前述したように、アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロースは、腸内菌叢に関しては、有益であるClostridium subcluster XIVaを含むOTU940群が増加するという働きを有する。
 最近、上記Clostridium subcluster XIVaを含む細菌群(Clostridium subcluster IV、同XIVa、同XVIII)は、難治性疾患である炎症性腸疾患(厚生労働省が指定するクローン病や潰瘍性大腸炎等)並びにアレルギーなどの免疫異常に対して、治癒並びに予防効果を持つことが期待されるとの研究成果が発表されている(Nature, 500, 232-236 (2013)、2013年8月8日)。より具体的には、上記論文の著者らは、Clostridium subcluster IV、同XIVa、同XVIIIに属する17のクロストリジウム属菌が、制御性T細胞(Treg)の増殖を促進する効果があることを実験的に証明した。そして、上記論文の著者らは、他の実験事実に基づき、クロストリジウム属菌による制御性T細胞増殖促進のメカニズムを次の通り説明している。(i)同菌は、腸内での発酵において酪酸を産生する。(ii)酪酸は、ヒストン脱アセチル化酵素を阻害する。その結果、ヒストンのアセチル化が促される。なお、ヒストンとは細胞の核内でDNAに巻き付くタンパク質であり、遺伝子の発現に関与する。これがアセチル化されるとDNAとの結合が弱まり、遺伝子がオンとなりやすい。(iii)前項のメカニズムにより、未熟なT細胞のDNAのうち、Tregへの分化に重要なFoxp3遺伝子領域のヒストンのアセチル化が促進され、遺伝子がオンとなり、Tregへ分化する。Tregは腸の恒常性に関与するので、上記論文の著者らは、難治性疾患である炎症性腸疾患(厚生労働省が指定するクローン病や潰瘍性大腸炎)並びにアレルギーなどの免疫異常に対して、治癒や予防の観点から今回の知見が役立つとしている。また、上記論文の著者らは、酪酸化したデンプンを用いた実験で、Tregが2培に増えたとの実験事実を公表している。
 この論文「Nature, 500, 232-236 (2013)、2013年8月8日」に発表された知見からすると、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)は、腸内菌叢に関しては、有益であるClostridium subcluster XIVaを含むOTU940群が増加するという働きを有し、上記Tregの増殖促進効果を通じて、炎症性腸疾患ならびにアレルギー等免疫性疾患の治癒及び予防に効果があると強く期待される。
 [肝癌の予防及び/又は治療剤]
 本発明の肝癌の予防及び/又は治療剤は、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)を含有している。前記肝癌の予防及び/又は治療剤において、該組成物中の前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の含有量は、通常、0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。
 最近、前記OTU940は、ヒトの消化活動において、メタンを低減し、水素を増やすことを示唆する論文が発表されている(Hirosaki Med. J. 62:7-17, 2011)。前記のように、アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(を含む組成物)をヒトや家畜に投与すると、腸内菌叢において、OTU940を持つ細菌が著しく増加する。従って、前記低置換度酢酸セルロースを含む組成物をヒトや家畜に投与することにより、メタンガスが低減され温室効果ガス低減に資すことが期待されるとともに、水素ガスが増え、肝臓の酸化ストレスを低減する効果が奏されると考えられる。水素ガスにより肝臓の酸化ストレスが低減することは、British Journal of Nutrition, 2012, 107, 485-492に報告されている。
 さらに、最近、Clostridium cluster XIは、発がん性二次胆汁酸を与える細菌であることが報告されている[Nature, 499, 97-101 (2013)、2013年7月4日参照]。前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(を含む組成物)をヒトや家畜に投与すると、腸内菌叢において、Clostridium cluster XIが著しく減少する。従って、前記低置換度酢酸セルロースを含む組成物をヒトや家畜に投与することにより、肝癌の発症抑制効果が得られると強く期待できる。
 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
 製造例1
 酢酸セルロース(ダイセル社製、商品名「L-50」、アセチル基総置換度2.43、6%粘度:110mPa・s)1重量部に対して、5.1重量部の酢酸および2.0重量部の水を加え、40℃で5時間撹拌して外観均一な溶液を得た。この溶液に0.13重量部の硫酸を加え、得られた溶液を70℃に保持し、加水分解(部分脱アセチル化反応;熟成)を行った。なお、この熟成過程においては、途中で2回、水を系に添加した。すなわち、反応を開始して1時間後に0.67重量部の水を加え、さらに2時間後、1.67重量部の水を加え、さらに6時間反応させた。合計の加水分解時間は9時間である。なお、反応開始時から1回目の水の添加までを第1熟成、1回目の水の添加から2回目の水の添加までを第2熟成、2回目の水の添加から反応終了(熟成完了)までを第3熟成という。
 加水分解を実施した後、系の温度を室温(約25℃)まで冷却し、反応混合物に15重量部のアセトン/メタノール=1/2(重量比)混合溶媒(沈殿化剤)を加えて沈殿を生成させた。
 固形分15重量%のウェットケーキとして沈殿を回収し、8重量部のメタノールを加え、固形分15重量%まで脱液することにより洗浄した。これを3回繰り返した。洗浄した沈殿物を、酢酸カリウムを0.004重量%含有するメタノール8重量部でさらに2回洗浄して中和し、乾燥して、水溶性酢酸セルロースを得た。
(置換度(DS)の測定)
 手塚の方法(Carbohydr. Res. 273, 83(1995))に準じて水溶性酢酸セルロース試料の未置換水酸基をプロピオニル化した。プロピオニル化低置換度酢酸セルロースのアセチル基総置換度は、手塚の方法(同)に準じて13C-NMRにおける169~171ppmのアセチルカルボニルのシグナルおよび172~174ppmのプロピオニルカルボニルのシグナルから決定した。このように求めた水溶性酢酸セルロースのアセチル基総置換度は0.87であった。
(組成分布指数(CDI)の測定)
 酢酸セルロースのCDIは、プロピオニル化酢酸セルロースに導いた後に次の条件でHPLC分析を行うことで決定した。
 装置: Agilent 1100 Series
 カラム: Waters Nova-Pak phenyl 60Å 4μm(150mm×3.9mmΦ)+ガードカラム
 カラム温度: 30℃
 検出: Varian 380-LC
 注入量: 5.0μL(試料濃度:0.1%(wt/vol))
 溶離液: A液:MeOH/H2O=8/1(v/v),B液:CHCl3/MeOH=8/1(v/v)
 グラジェント:A/B=80/20→0/100(28min);流量:0.7mL/min
 まず、アセチルDS(アセチル基総置換度)が0~3の範囲でDS既知の標品をHPLC分析することで、溶出時間対DSの較正曲線を作成した。較正曲線に基づき、未知試料の溶出曲線(時間対検出強度曲線)をDS対検出強度曲線(組成分布曲線)に変換し、この組成分布曲線の未補正半値幅Xを決定し、次式により組成分布の補正半値幅Zを決定した。
    Z=(X2-Y21/2
 なお、Yは次式で定義される装置定数である。
    Y=(a-b)x/3+b
 a: アセチルDS=3の標品のX値
 b: アセチルDS=0の標品のX値
 x: 未知試料のアセチルDS
 補正半値幅Zから、次式により組成分布指数(CDI)を決定した。
     CDI=Z/Z0
 ここに、Z0は全ての部分置換酢酸セルロースの調製におけるアセチル化および部分脱アセチル化が全ての分子の全ての水酸基(又はアセチル基)に対して等しい確率で生じた場合に生成する組成分布であり、次式で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 DPw:重量平均重合度
 p:(未知試料のアセチルDS)/3
 q:1-p
 このように求めた水溶性酢酸セルロースのCDIは1.4であった。
(重量平均重合度(DPw)、分散度(DPw/DPn)の測定)
 酢酸セルロースの重量平均重合度および分散度は、プロピオニル化酢酸セルロースに導いた後に次の条件でGPC-光散乱測定を行うことで決定した。
 装置:Shodex製 GPC 「SYSTEM-21H」
 溶媒:アセトン
 カラム:GMHxl(東ソー)2本、同ガードカラム
 流速:0.8ml/min
 温度:29℃
 試料濃度:0.25%(wt/vol)
 注入量:100μl
 検出:MALLS(多角度光散乱検出器)(Wyatt製、「DAWN-EOS」)
 MALLS補正用標準物質:PMMA(分子量27600)
このように求めた水溶性酢酸セルロースのDPwは180、DPw/DPnは1.9であった。
 実施例1
 製造例1で得られた水溶性酢酸セルロースを用い、表1に記載の組成となるように各成分を混合して、粉末状の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物を調製した。
 比較例1
 株式会社林原生物化学研究所「AIN-93G」(ジャーナル・オブ・ニュートリッション(Journal of Nutrition)、第123巻、第1939-1951頁(1993年))の精製飼料(組成は表1参照)を比較例1とした。
 参考例1
 松谷化学工業株式会社製の難消化性デキストリン「パインファイバー」を用い、表1に記載の組成となるように各成分を混合して、粉末状の栄養組成物を調製した。
 参考例2
 ダイセルファインケム株式会社製のカルボキシメチルセルロース(CMC)「CMC1220」を用い、表1に記載の組成となるように各成分を混合して、粉末状の栄養組成物を調製した。
 評価試験1(ラットによる脂質代謝改善効果の検証)
 7週齢のウィスター系雄性ラット(日本チャールスリバー株式会社販売)を、無作為に4群各12匹に分けて、1週間、精製飼料で予備飼育した。その後、1群は引き続き精製飼料で、残り3群は、難消化性デキストリン、水溶性酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)から所定の構成で調製した飼料により、さらに4週間飼育した。その後、各々エーテル麻酔下で下大動脈より採血後屠殺し、解剖して、臓器重量、血清脂質などを調べた。なお、ラットの飼育は、試験期間中を通じて、2又は3日おきに体重と摂餌量を測定しながら、餌及び水は自由摂取とした。また、解剖前は一晩絶食とした。
 中性脂肪、総コレステロール、HDL-コレステロールの測定は、それぞれ市販の中性脂肪トリグリセライド測定用キット(和光純薬株式会社「トリグリセライド E-テスト ワコー」)、総コレステロール測定用キット(和光純薬株式会社「コレステロール E-テスト ワコー」)、HDL-コレステロール測定用キット(和光純薬株式会社「HDL-コレステロール E-テスト ワコー」)を使用した。
 結果を表2に示す。表2より、実施例1の脂質代謝改善作用を有する栄養組成物によれば、血中中性脂肪値を有意に低減できることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 実施例2
 株式会社林原生物化学研究所「AIN-93G」(ジャーナル・オブ・ニュートリッション(Journal of Nutrition)、第123巻、第1939-1951頁(1993年))の精製飼料(組成は表1参照)100重量部に、製造例1で得られた水溶性酢酸セルロースを2重量部、セルロース(オリエンタル酵母工業株式会社製、商品名「セルロースパウダー」)を3重量部加えて混合し、飼料を調製した。
 参考例3
 株式会社林原生物化学研究所「AIN-93G」(ジャーナル・オブ・ニュートリッション(Journal of Nutrition)、第123巻、第1939-1951頁(1993年))の精製飼料(組成は表1参照)100重量部に、セルロース(オリエンタル酵母工業株式会社製、商品名「セルロースパウダー」)を5重量部加えて混合し、飼料を調製した。
 参考例4
 株式会社林原生物化学研究所「AIN-93G」(ジャーナル・オブ・ニュートリッション(Journal of Nutrition)、第123巻、第1939-1951頁(1993年))の精製飼料(組成は表1参照)100重量部に、ダイセルファインケム株式会社製のカルボキシメチルセルロース(CMC)「CMC1220」を2重量部、セルロース(オリエンタル酵母工業株式会社製、商品名「セルロースパウダー」)を3重量部を加えて混合し、飼料を調製した。
 参考例5
 株式会社林原生物化学研究所「AIN-93G」(ジャーナル・オブ・ニュートリッション(Journal of Nutrition)、第123巻、第1939-1951頁(1993年))の精製飼料(組成は表1参照)100重量部に、松谷化学工業株式会社製の難消化性デキストリン「パインファイバー」を2重量部、セルロース(オリエンタル酵母工業株式会社製、商品名「セルロースパウダー」)を3重量部を加えて混合し、飼料を調製した。
 評価試験2(安全性試験および腸内細菌叢解析)
 4週齢のウィスター系雄性ラット(日本チャールスリバー株式会社販売)を1週間馴化させ、セルロース(CE)群(「CE群」と称する場合がある)、カルボキシメチルセルロース(CMC)群(「CM群」と称する場合がある)、難消化性デキストリン(DE)群(「DE群」と称する場合がある)、水溶性酢酸セルロース(WSCA)群(「WS群」と称する場合がある)の計4群各6匹に分け、4週間飼育した。飼料は、CE群については参考例3の飼料、CM群については参考例4の飼料、DE群については参考例5の飼料、WS群については実施例2の飼料を用いた。飼育は、飼育温度23±2℃、湿度50±10%、明暗サイクル12時間で行い、飼料および水は自由摂取とした。
 <安全性試験法>
 飼育期間中は、体重、飼料摂取量を記録した。飼育終了後、一晩絶食したのち、各種臓器重量および屠体重を測定した。摂取した血清は血清生化学検査値解析に用いた。盲腸は解剖直後に盲腸内容物の重量を測定し、10倍量のPBSにて希釈し、下記の腸内細菌叢解析に用いた。
 体重変化、摂取量、臓器重量(盲腸、腎臓、肝臓)については、4群間に有意な差はなかった。また、血清生化学検査値より、肝機能(AST、ALT)、腎機能(BUN、CRE)、膵機能(GLU)、栄養状態(TP、ALB)のすべてについては、4群間に有意な差はなかった。体重変化、摂取量、臓器重量、血清生化学検査の結果から、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の投与は、安全性の点で優れていることが認められた。さらに、飼育期間中にラットの便性状を確認したところ、特にCMC等の水溶性セルロース誘導体を投与したCMC群では下痢もしくは軟便が発生していたのに対し、WSCA群では正常便であった。このことから、CMC等の他の水溶性セルロース誘導体と比べて、腸に優しく下痢を起こしにくい点でも優れることが認められた。
 <腸内細菌叢解析法>
 腸内細菌叢解析は、Nagashimaらの方法(Appl. Environ. Microbiol., 2003. 69 (2). 1251-1262)に一部変更を加え、T-RFLP解析により実施した。すなわち、PBSにて希釈した盲腸内容物1mlから、DNeasy Blood & Tissue Kit (QIAGEN社製)を用いてDNAの抽出を行った。得られたDNA抽出物は純度を確認し、PCRを行った。PCRは、プライマーの蛍光標識をFAM標識にて実施した。次いで、電気泳動にて目的鎖長のPCR産物バンドを切り出し、QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN社製)を用いてPCR産物の精製を行った。精製したサンプルはBslI制限酵素処理の後、T-RFLP解析に付した。
 T-RFLP解析とは、16S rRNA遺伝子を制限酵素処理することにより各細菌種間における特異的なDNAの断片(=OTU)をピークとして検出し、各ピークの存在比から菌叢を解析する方法である。OTUのピークの位置が菌種を、面積値がその菌の存在量を示す。解析結果を表3~6、図1~4に示す。
 表3には、CE群、WS群、CM群、DE群の各ラットについて、細菌種間における特異的なDNA断片であるOTUの種類とその存在比(%)、及び該OTUから推定される菌種を解析した結果を示す。表3の第2行の数字(5,7,10・・・)は個体番号、第3行の符号(CE-1,CE-2,CE-3・・・)は、その個体が属する群名とその何番目であるか(ラット個体名)を示す。表中の数字は、各OTUの存在比(%)を示す。図1は、表3を棒グラフ化したもので、横軸はラット個体名、縦軸は存在比(%)である。
 表4には、CE群、WS群、CM群、DE群の各ラットにおける、OTU940存在比(%)を示す。図2は、表4を棒グラフ化したもので、横軸は群名、縦軸は各群におけるOTU940の存在比(%)の平均値である。OTU940は、Clostridium subcluster XIVaが有する特異的なDNA断片である。前述したように、Clostridium subcluster XIVaは、難治性疾患である炎症性腸疾患並びにアレルギーなどの免疫異常に対して、治癒並びに予防効果を持つという研究成果が発表されている。表4及び図2から、WSCA(水溶性酢酸セルロース)を投与したWS群においては、OTU940存在比(%)が、CE群、CM群、DE群と比較して著しく高いことから、腸内でClostridium subcluster XIVaが著しく増殖していることが推察される。このことから、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の投与には、難治性疾患である炎症性腸疾患並びにアレルギーなどの免疫異常に対する治癒並びに予防効果が強く期待できる。
 一方、前述したように、OTU940は、ヒトの消化活動において、メタンを低減し、水素を増やすことを示唆する論文が発表されている。前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)を含む組成物をヒトや家畜に投与すると、腸内菌叢において、OTU940が著しく増加することから、前記アセチル総置換度0.4~1.1の酢酸セルロース(低置換度酢酸セルロース)の投与には、メタンガスが低減され温室効果ガス低減に資すことが期待されるとともに、水素ガスが増え、内臓の酸化ストレスを低減する効果が強く期待できる。
 表5には、CE群、CM群、DE群、WS群の各ラットについて、前述した炎症性腸疾患並びに免疫異常に対して治癒並びに予防効果を持つことが期待される細菌群[Nature, 500, 232-236 (2013)、2013年8月8日参照]が有する特異的なDNA断片であるOTU(すなわち、OTU940、OTU106、OTU754、OTU955、OTU990、OTU494、OTU505、OTU517、OTU369、OTU749、OTU650)の存在比(%)を解析した結果を示す。表5の第2行の数字(5,7,10・・・)は個体番号、第3行の符号(CE-1,CE-2,CE-3・・・)は、その個体が属する群名とその何番目であるか(ラット個体名)を示す。表中の数字は、各OTUの存在比(%)を示す。図3は、表5を棒グラフ化したもので、横軸は群名、縦軸は各群における前記特定のOTUの全存在比(%)の平均値である。表5及び図3から、WSCA(水溶性酢酸セルロース)を投与したWS群においては、上記特定のOTUの存在比(%)が、CM群、DE群と比較して高いことから、腸内で上記特定の細菌が著しく増殖していることが推察される。このことからも、WSCA(水溶性酢酸セルロース)の投与には、難治性疾患である炎症性腸疾患並びにアレルギーなどの免疫異常に対する治癒並びに予防効果が強く期待できる。
 表6には、CE群、CM群、DE群、WS群の各ラットについて、発がん性二次胆汁酸を与える細菌(Clostridium cluster XI)[Nature, 499, 97-101 (2013)、2013年7月4日参照]が有する特異的なDNA断片であるOTU(OTU919及びOTU338)の存在比(%)を解析した結果を示す。表6の第2行の数字(5,7,10・・・)は個体番号、第3行の符号(CE-1,CE-2,CE-3・・・)は、その個体が属する群名とその何番目であるか(ラット個体名)を示す。表中の数字は、各OTUの存在比(%)を示す。図4は、表6を棒グラフ化したもので、横軸は群名、縦軸は各群における前記特定のOTUの全存在比(%)の平均値である。表6及び図4から、WSCA(水溶性酢酸セルロース)を投与したWS群においては、上記特定のOTUの存在比(%)が、CE群、CM群、DE群と比較して著しく低いことから、腸内で上記特定の細菌が著しく減少していることが推察される。このことから、WSCA(水溶性酢酸セルロース)の投与には、肝癌の発症の抑制効果が期待できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 本発明の栄養組成物及び家畜飼料は、中性脂肪の低減効果に優れる。また、CMC等の他の水溶性セルロース誘導体と比べて、腸に優しく下痢を起こしにくい等、安全性の点で優れている。また、本発明の脂質代謝改善剤及び家畜用の脂質代謝改善剤は、脂質代謝改善作用に優れる。さらに、本発明の炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤は、炎症性腸疾患や免疫異常に対して優れた改善又は予防効果が期待できる。また、本発明の肝癌の予防及び/又は治療剤は、肝癌の予防効果、治療効果に優れる。

Claims (9)

  1.  アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする栄養組成物。
  2.  前記酢酸セルロースが、下記で定義される組成分布指数(CDI)が2.0以下である酢酸セルロースである請求項1記載の栄養組成物。
     CDI=(組成分布半値幅の実測値)/(組成分布半値幅の理論値)
     組成分布半値幅の実測値:酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートをHPLC分析して求めた組成分布半値幅
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
      DS:アセチル総置換度
      DPw:重量平均重合度(酢酸セルロース(試料)の残存水酸基をすべてプロピオニル化して得られるセルロースアセテートプロピオネートを用いてGPC-光散乱法により求めた値)
  3.  アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする家畜飼料。
  4.  アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする脂質代謝改善剤。
  5.  家畜用である請求項4記載の脂質代謝改善剤。
  6.  アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする、炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤。
  7.  家畜用である請求項6記載の炎症性腸疾患及び/又は免疫異常の改善又は予防剤。
  8.  アセチル総置換度が0.4~1.1である酢酸セルロースを含有することを特徴とする、肝癌の予防及び/又は治療剤。
  9.  家畜用である請求項8記載の肝癌の予防及び/又は治療剤。
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