WO2021131900A1 - プレニルフラボノイド配糖体、その製造方法及びプレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法 - Google Patents

プレニルフラボノイド配糖体、その製造方法及びプレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法 Download PDF

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    • C12P7/22—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group aromatic

Definitions

  • the present invention relates to a prenylflavonoid glycoside in which two or more hexoses are bound to prenylflavonoid, and a method for producing the same.
  • the present invention also relates to a method for producing a prenylflavonoid monoglycoside in which one hexose is bound to prenylflavonoid.
  • the present invention also relates to a method for improving the water solubility of prenylflavonoids.
  • the present invention further relates to methods for reducing the bitterness of prenylflavonoids, methods for improving stability, and the like.
  • Prenylflavonoids are known to have various useful biological activities such as antitumor activity and improvement of metabolic syndrome (Non-Patent Documents 1 to 3).
  • prenylflavonoids such as isoxanthohumol have extremely low polarity and are hardly soluble in water
  • the amount of prenylflavonoid added may be limited, for example, when blended in a beverage.
  • the present inventors have added hexose to the 7-position of isoxanthohumol and 8-prenylnaringenin by a bacterium belonging to the genus Rhizopus, which is a filamentous fungus. I found that I could do it.
  • the present inventors have found a plant-derived UDP-gluconosyltransferase (UGT) that adds hexose to the 7-position of isoxanthohumol.
  • UDP-gluconosyltransferase UDP-gluconosyltransferase
  • the present invention is not limited to this, but the present invention describes the following prenylflavonoid glycosides, a method for producing the same, a method for improving the water solubility of prenylflavonoid, a method for reducing the bitterness of prenylflavonoid, and stability of prenylflavonoid. Regarding methods for improving sex.
  • a prenylflavonoid glycoside represented by the following general formula (1).
  • a method for producing a prenylflavonoid glycoside which comprises a step of producing a prenylflavonoid monoglycoside (A2) and a step of adding 1 to 9 hexoses to the hexose residue of the prenylflavonoid monoglycoside (B).
  • (P1) Protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (p2) In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 1 to 9 amino acids consist of deleted, substituted, inserted and / or added amino acid sequences, and , A protein having an activity of adding a hex sauce to the 7-position of the prenyl flavonoid represented by the general formula (2) (p3), which comprises an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • a method for producing a prenyl flavonoid monoglycoside which comprises a step (A2) of producing a prenyl flavonoid monoglycoside in which one hex source is bound to the 7-position of the prenyl flavonoid from the above prenyl flavonoid and UDP-hexose.
  • (P1) Protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (p2) In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 1 to 9 amino acids consist of an amino acid sequence deleted, substituted, inserted and / or added, and , A protein having the activity of adding hexose to the 7-position of the prenyl flavonoid represented by the general formula (2) (p3), which comprises an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the protein (q2) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the protein (q1) having the activity of adding hexose to the 7-position of the prenyl flavonoid represented by the general formula (2).
  • a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 9 amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added, and having an activity of adding a hex source to the 7-position of the prenyl flavonoid represented by the general formula (2) ( q3) A protein consisting of an amino acid sequence having 90% or more identity with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 and having an activity of adding a hex source to the 7-position of the prenyl flavonoid represented by the general formula (2).
  • [12] A method for reducing the bitterness of the prenylflavonoid by adding a sugar chain composed of 2 to 10 hexoses to the 7-position of the prenylflavonoid represented by the general formula (2).
  • [13] A method for improving the stability of the prenylflavonoid by adding a sugar chain composed of 2 to 10 hexoses to the 7-position of the prenylflavonoid represented by the general formula (2).
  • [14] The method according to any one of the above [7] to [13], wherein the hexose is glucose.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of NMR measurement of reaction products of UDP-glucose and isoxanthohumol by a soybean-derived UGT (Gm_UGT1) expressed in Escherichia coli.
  • FIG. 4A shows the results of HPLC analysis of the culture supernatant of Rhizopus oryzae (R. oryzae) IAM6049 cultured with the addition of isoxanthohumol.
  • FIG. 4B shows R. cerevisiae cultured without the addition of isoxanthohumol.
  • the HPLC analysis result of the culture supernatant (analytical sample for comparison) of oryzae IAM6049 is shown.
  • FIG. 5A shows the analysis results of isoxanthohumol (IX) and isoxanthohumol monoglucoside (IXG) in the culture supernatant obtained by adding isoxanthohumol to a bacterium belonging to the genus Risopas. ..
  • FIG. 5B shows the analysis results of isoxanthohumol (IX) and isoxanthohumol monoglucoside (IXG) in the cells when isoxanthohumol was added to the bacteria belonging to the genus Risopas and cultured. Is shown.
  • 8-prenylnaringenin (8-PN) was added and R.
  • FIG. 7A is an HPLC analysis result of a reaction solution (reaction time 0 hour) in which CGTase and cluster dextrin were added to isoxanthohumol monoglucoside (IXG).
  • FIG. 7B shows the results of HPLC analysis of the reaction solution obtained by adding CGTase and cluster dextrin to IXG and reacting for 2 hours (both detected: 280 nm).
  • R represents a methyl group or a hydrogen atom
  • X represents a hexose residue
  • n represents an integer of 2 to 10.
  • the 2 to 10 hexose residues are the same. It may or may not be different.
  • R represents a methyl group in the general formula (1).
  • the prenylflavonoid glycoside when R is a methyl group, is an isoxanthohumol glycoside.
  • R is a hydrogen atom in the general formula (1)
  • the prenylflavonoid glycoside is an 8-prenylnaringenin glycoside.
  • the prenylflavonoid glycoside of the present invention is preferably an isoxanthohumol glycoside.
  • the hexose in the present invention does not contain glucuronic acid.
  • the hexose is preferably D-form.
  • D-glucose and D-galactose are preferable, and D-glucose is more preferable.
  • the prenylflavonoid glycoside of the present invention exhibits excellent water solubility and has less bitterness than aglycones such as isoxanthohumol. Moreover, the prenylflavonoid glycoside of the present invention is excellent in stability. Therefore, the prenylflavonoid glycoside of the present invention is excellent in beverage suitability.
  • the composition of the present invention is preferably a liquid composition, more preferably a beverage.
  • the form of the beverage is not particularly limited, and can be a packaged beverage.
  • the container of the packaged beverage is not particularly limited, and a container of any form and material may be used.
  • the medium contains nitrogen sources (for example, various peptones (potato peptone, etc.), various extracts, ammonium sulfate, urea, etc.) and inorganic substances (dipotassium hydrogen phosphate, potassium phosphate, magnesium sulfate, zinc sulfate, iron, etc.), if necessary. , Manganese, molybdenum, sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, etc.) may be added.
  • a potato dextrose medium (PD medium) or the like can be used as the medium.
  • immobilized cells in which bacteria belonging to the genus Rhizopus are immobilized on a carrier can also be used.
  • the method for preparing the immobilized cells is not particularly limited, and a known method can be adopted.
  • spores of a bacterium belonging to the genus Rhizopus are added to an aqueous solution of sodium alginate, stirred and suspended, and then added dropwise to a calcium chloride solution to form beads in which the spores are immobilized. You can get a gel.
  • Immobilized cells can be obtained by culturing this bead-shaped gel in the medium and culture conditions used for culturing bacteria belonging to the genus Rhizopus.
  • step (A1) by carrying out the above culture, a prenylflavonoid monoglycoside in which one hexose is bound to the 7-position of the prenylflavonoid represented by the general formula (2) is produced and accumulated in the medium. To do.
  • the step (C) for separating the bacterial cells and the culture supernatant containing the prenylflavonoid monoglycoside may be performed. It does not have to be.
  • the method for separating the bacterial cells and the culture supernatant is not particularly limited, and a method such as centrifugation or filtration can be adopted.
  • the step (B) can also be carried out using the medium containing the prenylflavonoid monoglycoside and the bacterium belonging to the genus Lysopas as it is.
  • amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the protein (q2) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the protein (q1) having the activity of adding hexose to the 7-position of the prenyl flavonoid represented by the general formula (2).
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of isoflavone 7-O-glucose transferase, which is a UDP-glycosyltransferase derived from soybean (Glycine max).
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is the amino acid sequence of flavonoid UDP-glycosyltransferase (VvGT6), which is a UDP-glycosyltransferase derived from grape (Vitis vinifera). It has not been previously reported that these UDP-glycosyltransferases have the activity of adding hexose to the 7-position of isoxanthohumol or 8-prenylnaringenin.
  • the number of amino acids deleted, substituted, inserted and / or added in the proteins (p2) and (q2) is preferably 1 to 8, 1 to 7, or 1 to 6, and more preferably 1.
  • the number is ⁇ 5, more preferably 1 to 4, particularly preferably 1 to 3, particularly preferably 1 or 2, and most preferably 1.
  • step (A2) preferably, a protein consisting of the amino acid sequence shown in (p1) SEQ ID NO: 1 and / or a protein consisting of the amino acid sequence shown in (q1) SEQ ID NO: 2 is used.
  • step (A2) it is also preferable to use a protein consisting of the amino acid sequence shown in (p1) SEQ ID NO: 1 or a protein consisting of the amino acid sequence shown in (q1) SEQ ID NO: 2.
  • examples of the glucose source include glucose, cyclodextrin, dextrin (cluster dextrin and the like), starch and the like.
  • the amount of the hexose source added to the reaction solution is preferably 10 to 1000 times the molar ratio of prenylflavonoid monoglycoside in the reaction solution, for example.
  • the amount of hexose source in the reaction solution at the start of the reaction is preferably 10 to 1000 times the molar ratio of prenylflavonoid monoglycoside.
  • the prenylflavonoid monoglycoside produced in the step (A2) may be purified from the above reaction solution by a known method and subjected to the step (B), but the step (A2) and the step (A2) and the step (A2) without purification may be performed. (B) may be performed continuously.
  • the reaction solution containing the prenylflavonoid monoglycoside obtained in the step (A2) and the UGT protein is added with the enzyme having glycosyltransferase activity used in the step (B) and, if necessary, a hexose source in the step (B). Can also be done.
  • the present invention also includes the following methods for producing prenylflavonoid monoglycosides.
  • a method for producing a prenylflavonoid monoglycoside which comprises a step (A1) of producing a prenylflavonoid monoglycoside.
  • Examples of the extraction method include an extraction method using an ethanol solvent, which is used as a method for preparing a hop extract used for beer brewing.
  • the hop extract is commercially available, and a commercially available hop extract can also be used.
  • the heating of the hop extract for producing isoxanthohumol is preferably carried out at 80 to 140 ° C. (more preferably 85 to 100 ° C.) for 15 minutes to 5 hours (more preferably 20 minutes to 3 hours).
  • Purification of the hop extract for preparing isoxanthohumol is carried out by known methods. Examples of the purification method include the use of HPLC, an adsorption column, and the like, and a method such as precipitation utilizing a change in solubility.
  • Flavonoid 3-position Glucuronosyltransferase VvGT6 (Reference 3: Ono E et al (2010) Plant Cell 22 (8): 2856-2871) was examined for its reactivity to IX.
  • the amino acid sequence of VvGT6 (ACCESSION AB499075), which is a grape-derived UGT, is shown in SEQ ID NO: 2.
  • the nucleotide sequence of the DNA encoding Gm_UGT1 is shown in SEQ ID NO: 3
  • the nucleotide sequence of the DNA encoding VvGT6 is shown in SEQ ID NO: 4.
  • the transformant (recombinant Escherichia coli) was cultured in LB medium (50 mL), and the protein was expressed using Overnight Expression TM Autumn System 1 (manufactured by Novagen). Recombinant protein was extracted from the collected Escherichia coli using BugBuster (registered trademark) Protein Extension Reagent (manufactured by Merck Millipore), and the target UG was obtained using a HisTrap TM High Performance (manufactured by GE Healthcare) column. did.
  • the peak fraction of the product (IX glucoside) was purified by eluting stepwise using a Sep-Pak column.
  • the peak fraction of the reaction product was loaded onto 35 cc of Sep-pakC18 (manufactured by Waters) and stepwise with 3 CV (column volume) washed with water, 3 CV of 5% acetonitrile aqueous solution, 3 CV of 40% acetonitrile aqueous solution, and 3 CV of 80% acetonitrile aqueous solution. Eluted into.
  • Table 1 and FIG. 3 show the results of NMR measurement of the reaction products of UDP-glucose and isoxanthohumol (IX) by recombinant UGT (Gm_UGT1).
  • Table 1 shows the chemical shifts of 1 H and 13 C.
  • FIG. 3 shows the results of HMBC (Heteroncular Multiple Bond Correlation) and NOE (Nuclear Overhauser Effect), which are the keys to determine the sugar binding position to IX.
  • HMBC Heteroncular Multiple Bond Correlation
  • NOE Nuclear Overhauser Effect
  • the culture supernatant and acetonitrile were mixed 1: 1 and filtered through a GL chromatodisk 4P 0.45 ⁇ m (manufactured by GL Sciences Co., Ltd.) to prepare an LC analysis sample of the culture supernatant.
  • 2 mL of ethyl acetate was added to the recovered cells, and the mixture was vigorously stirred and then centrifuged to recover the solvent layer. After removing the solvent with a centrifugal concentrator, the residue was dissolved in 200 ⁇ L of a 50% aqueous acetonitrile solution and filtered through a GL chromatodisk 4P 0.45 ⁇ m to prepare an LC analysis sample of the cells.
  • LC analysis sample was analyzed by HPLC under the following LC analysis condition (B).
  • FIG. 4A R. IX was added and cultured.
  • the results of HPLC analysis of the culture supernatant of oryzae IAM6049 are shown (detection: 280 nm).
  • FIG. 4B shows the results of HPLC analysis of the culture supernatant (comparative analysis sample) of IAM6049 cultured without adding IX (detection: 280 nm).
  • the retention time of the product was the same in all the strains, and it was also consistent with the retention time of IXG in which one glucose was added to the 7-position of the previously identified IX.
  • the analysis results of the culture supernatants of all the investigated strains are shown in FIG.
  • FIGS. 5A and 5B are both peak areas per medium.
  • ⁇ is an isoxanthohumol glycoside (IXG) in which one glucose is glycosidic bonded to the 7-position of isoxanthohumol (in FIGS. 5A and 5B), and ⁇ is isoxanthohumol. It is a mall (IX).
  • IXG isoxanthohumol glycoside
  • Rhizopus filamentous fungi Rhizopus filamentous fungi (R. microsporus, R. oligosporus, R. chinensis, R. chinensis var. It was.
  • PP (0.2) G (0.2) indicates that the medium contains 0.2% potato peptone CP and 0.2% glucose.
  • R. 100 ⁇ L of a spore suspension of oryzae IAM6256 was added, and the mixture was shake-cultured at 25 ° C. for 2 days.
  • the cells and the culture supernatant were separated with Kiriyama filter paper (5A).
  • the pH of each culture supernatant was measured, treated according to the method described in saccharification of isoxanthohumol (1), and analyzed by HPLC. The results are shown in Table 4. IX in the medium was almost converted to IXG in 2 days of culturing, and there was no significant difference in the conversion rate when glucose was added at 0.2% or more.
  • Example 5 (Sample preparation of CGTase reaction) 100 mL of PD medium was placed in a 500 mL Sakaguchi flask, and 200 ⁇ L of 50 mg / mL isoxanthoflav (containing 90% or more of IX, manufactured by Hopstainer) ethanol solution was added. R. 100 ⁇ L of spore suspension of oryzae IAM6022, IAM6049, IAM6067, IAM6256 or NRRL395 was inoculated into each of the two Sakaguchi flasks and cultured at 25 ° C. for 3 days.
  • the reaction solution having a reaction time of 0 hours (at the start of the reaction) and the reaction solution after the reaction for 2 hours were analyzed by HPLC under the condition (A) of Example 1.
  • the reaction solution after the reaction for 2 hours is also referred to as a CGTase reaction solution below.
  • LC-MS analysis of the CGTase reaction solution was carried out under the following conditions, and the number of glucose transferred from the precise mass was determined.
  • LC equipment UHPLC manufactured by Shimadzu Corporation MS device: Waters Q-TOF Premier Column: COSMOCORE Packed Volume (oven temperature: 40 ° C)
  • Mobile phase A Water containing 0.1% formic acid
  • Mobile phase B Acetonitrile LC gradient conditions containing 0.1% formic acid are shown in Table 6 below.
  • FIG. 8C is an MS spectrum of IXG2 (corresponding to the peak to the left of IX
  • the water base is the result of adding IX, IXG or IXGs to water (black bar)
  • the malt extract base is the result of adding IX, IXG or IXGs to the malt extract (white bar).
  • FIGS. 12A, 12B and 12C show the residual rates of IX, IXG and IXGs stored at 45 ° C. in citrate buffer (pH 3)
  • FIG. 12A residual rate of IX
  • FIG. 12B residual rate of IXG
  • FIG. 12C Residual rate of IXGs
  • the vertical axis (residual rate) of the graphs of FIGS. 12A, 12B and 12C is the concentration of IX, XG or IXGs in the sample immediately after preparation (IX conversion) in the sample after storage when the concentration (IX conversion) is 100%. It is a relative value of the concentration (IX conversion) of IX, XG or IXGs.
  • Example 6 Preparation of immobilized cells and production of IXG and IXGs R.
  • Spores of oryzae IAM6256 were added to 30 mL of a 2% sodium alginate solution to 1 ⁇ 10 5 cells / mL, and the suspension was added dropwise to 150 mL of an ice-cooled 2% calcium chloride solution. , Gelled into beads and left as it was at 4 ° C. for 2 hours. After removing the solution, the beads were washed with sterile water several times. 200 mL of the medium shown in Table 7 was added to the beads, and the beads were cultured at 24 ° C. with gentle stirring for 2 days to obtain immobilized cells.

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Abstract

本発明は、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンにヘキソースが2個以上結合しているプレニルフラボノイド配糖体及びその製造方法、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンに1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを製造する方法、プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法、プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法及びプレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法等を提供することを目的とする。本発明は、下記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体などに関する。 (一般式(1)中、Rは、メチル基又は水素原子を表し、Xはヘキソース残基を表し、nは、2~10の整数を表す。2~10個のヘキソース残基は、同じであってもよく、異なっていてもよい。)

Description

プレニルフラボノイド配糖体、その製造方法及びプレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法
本発明は、プレニルフラボノイドに2個以上のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイド配糖体及びその製造方法に関する。本発明はまた、プレニルフラボノイドにヘキソースが1個結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法に関する。また、本発明は、プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法に関する。本発明はさらに、プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法及び安定性を向上させる方法などに関する。
植物二次代謝物であるフラボノイドは様々な植物原料由来の飲食品に含まれており、それらの多くがグリコシル化された水溶性の高い配糖体として存在している。一方で、ホップ(Humulus lupulus)の雌花に含まれるキサントフモールは、雌花のルプリンという表皮細胞が突出した特殊細胞群において生合成され、アグリコンの状態で蓄積している。キサントフモールやそれが異性化されたイソキサントフモールは、プレニル基を有するプレニルフラボノイドの一種である。
プレニルフラボノイドは抗腫瘍活性、メタボリックシンドローム改善などの多様な有用生物活性を有することが知られている(非特許文献1~3)。しかしながら、イソキサントフモール等のプレニルフラボノイドは極めて極性が低くほとんど水に溶解しないため、例えば飲料に配合する場合に添加量が制限される場合があった。
プレニルフラボノイドを水溶化させるために糸状菌の持つ糖転移活性を利用し、イソキサントフモールをグルコース配糖体(グルコシド)に変換した例が知られている(非特許文献4)。この方法では、イソキサントフモールに糖が一つ転移したモノグリコシドが得られる。しかしながら、非特許文献4で使用される微生物は、昆虫病原糸状菌の一種であるBeauveria bassiana等であり、食経験がない菌である。従って、当該方法で得られるイソキサントフモール配糖体を飲食品等に利用するためには、高度に精製する必要があり、飲食品の製造への利用には適していない。また、フラボノイドに対するUDP(ウリジン二リン酸)-糖転移酵素(UGT)は多数知られているが、プレニルフラボノイドに対してグルコシル化活性を有する植物UGTを同定した報告はない。
Lin et al (2019) J. Agric. Food Chem. 67: 8291-8302 Dostalek et al (2017) Molecules, 22: 1761 Mukai (2017) Biosci. Biotech. Biochem. 82(2): 207-215 Bartmanska (2009) Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 61:221-224
難溶性の成分の溶解性を高めるための方法として、乳化剤、分散剤等を使用する方法も知られている。しかしながら飲料によっては乳化剤や分散剤を使用できない場合や、飲料に乳化剤、分散剤等を使用すると、乳化剤や分散剤由来の意図しない風味が付与される場合がある。乳化剤、分散剤等を使用せずにイソキサントフモール等のプレニルフラボノイドの水溶性を向上させることができる技術は、例えば飲料等において有用である。
本発明は、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンに2個以上のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイド配糖体及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンに1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法、プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法及びプレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、糸状菌であるリゾパス(Rhizopus)属に属する菌により、イソキサントフモール及び8-プレニルナリンゲニンの7位にヘキソースを付加することができることを見出した。また、本発明者らは、イソキサントフモールの7位にヘキソースを付加する植物由来のUDP-糖転移酵素(UGT)を見出した。そして、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌又はUGTにより生成したイソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイド配糖体(プレニルフラボノイドモノグリコシド)のヘキソース残基にさらにヘキソースを付加して、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に2個以上のヘキソースから構成される糖鎖が結合しているプレニルフラボノイド配糖体を製造することが可能であることを見出した。
また本発明者らは、イソキサントフモールの7位に2個以上のヘキソースから構成される糖鎖を付加することにより、イソキサントフモールの水溶性を向上させることができること、呈味(特に苦味)を改善できること、安定性を向上させることができることを見出した。イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に2個以上のヘキソースから構成される糖鎖が結合したイソキサントフモール配糖体又は8-プレニルナリンゲニン配糖体は、これまで報告されていない。
すなわち、これに限定されるものではないが、本発明は以下のプレニルフラボノイド配糖体、その製造方法、プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法、プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法、プレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法等に関する。
〔1〕下記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(一般式(1)中、Rは、メチル基又は水素原子を表し、Xはヘキソース残基を表し、nは、2~10の整数を表す。2~10個のヘキソース残基は、同じであってもよく、異なっていてもよい。)
〔2〕ヘキソースがグルコースである上記〔1〕に記載のプレニルフラボノイド配糖体。
〔3〕一般式(1)においてRがメチル基を表す上記〔1〕又は〔2〕に記載のプレニルフラボノイド配糖体。
〔4〕上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のプレニルフラボノイド配糖体を含む組成物。
〔5〕飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料又は飼料である上記〔4〕に記載の組成物。
〔6〕容器詰飲料である上記〔4〕又は〔5〕に記載の組成物。
〔7〕上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のプレニルフラボノイド配糖体の製造方法であって、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を、下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A1)、及び、上記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
〔8〕リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A1)を含む、プレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法。
〔9〕上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のプレニルフラボノイド配糖体の製造方法であって、下記(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質により、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースから、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A2)、及び、上記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法。
(p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(p2)配列番号1に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(p3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(q2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(q3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
〔10〕下記(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質により、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースから、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A2)を含む、プレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法。
(p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(p2)配列番号1に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(p3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(q2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(q3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
〔11〕上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、上記プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法。
〔12〕上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、上記プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法。
〔13〕上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、上記プレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法。
〔14〕ヘキソースがグルコースである上記〔7〕~〔13〕のいずれかに記載の方法。
本発明によれば、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に、2個以上のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイド配糖体及びその製造方法を提供することができる。本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、アグリコンであるプレニルフラボノイド及びこれに1個のヘキソースが付加したプレニルフラボノイドモノグリコシドと比較して、水への溶解性が向上している。本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、アグリコンであるプレニルフラボノイドと比較して苦味が低減されている。さらに、本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、プレニルフラボノイド及びそのモノグリコシドと比較して安定性が向上している。
また、本発明によれば、植物等に由来するUGT又は糸状菌のリゾパス(Rhizopus)属に属する菌を用いてイソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位にヘキソースを付加することで、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを製造する方法を提供することができる。上記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基にさらにヘキソースを付加することによって、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に、2個以上のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイド配糖体を製造することができる。リゾパス(Rhizopus)属に属する菌は、古くからアジアで食品加工に利用されており、例として中国の餅麹やインドネシアのテンペなどへの利用があげられる。このように、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌は長く飲食品の製造に使用されてきたことから、当該微生物を使用して得られるプレニルフラボノイド配糖体は、安全面において飲食品製造への利用に適しているといえる。
本発明によれば、イソキサントフモール等のプレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法、プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法及びプレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法を提供することができる。例えばイソキサントフモールの7位にヘキソースを2個以上付加することによって、乳化剤等を添加しなくても、イソキサントフモールの水溶性を向上させることができる。その結果、例えば水溶液の清澄度を高めることができる。また、イソキサントフモールの7位にヘキソースを2個以上付加することによって、イソキサントフモールの呈味(例えば苦味)を改善することや、安定性を向上させることが可能となる。従って本発明によれば、イソキサントフモール及び8-プレニルナリンゲニンの飲料適性を大きく改善することができる。
図1は、大腸菌に発現させたブドウ由来UGT(VvGT6)を用いてUDP-グルコース及びイソキサントフモールを反応させた反応液のHPLC分析結果を示す図である(検出:280nm)。 図2は、大腸菌に発現させたダイズ由来UGT(Gm_UGT1)を用いてUDP-グルコース及びイソキサントフモールを反応させた反応液のHPLC分析結果を示す図である(検出:280nm)。 図3は、大腸菌に発現させたダイズ由来UGT(Gm_UGT1)による、UDP-グルコース及びイソキサントフモールの反応生成物のNMR測定の結果を示す図である。 図4Aは、イソキサントフモールを添加して培養を行ったRhizopus oryzae(R.oryzae) IAM6049の培養上清のHPLC分析結果を示す。図4Bは、イソキサントフモールを添加せずに培養を行ったR.oryzae IAM6049の培養上清(比較用分析サンプル)のHPLC分析結果を示す。 図5Aは、リゾパス属に属する菌に、イソキサントフモールを添加して培養を行った培養上清中のイソキサントフモール(IX)及びイソキサントフモールモノグルコシド(IXG)の分析結果を示す。図5Bは、リゾパス属に属する菌に、イソキサントフモールを添加して培養を行った際の、菌体中のイソキサントフモール(IX)及びイソキサントフモールモノグルコシド(IXG)の分析結果を示す。 図6Aは、8-プレニルナリンゲニン(8-PN)を添加し、R.oryzae IAM6049を添加しなかったPD培地上清のHPLC分析結果である。図6Bは、R.oryzae IAM6049を8-プレニルナリンゲニンを添加した培地で培養した培養上清のHPLC分析結果である。 図7Aは、イソキサントフモールモノグルコシド(IXG)に、CGTase及びクラスターデキストリンを添加した反応液(反応時間0時間)のHPLC分析結果である。図7Bは、IXGにCGTase及びクラスターデキストリンを添加して2時間反応を行った反応液のHPLC分析結果である(いずれも検出:280nm)。 図8Aは、イソキサントフモール(IX)に3個のグルコースが付加したIX配糖体のMSスペクトルである。図8Bは、IXに2個のグルコースが結合したIX配糖体のMSスペクトルである。図8Cは、IXモノグルコシドのMSスペクトルである。 図9は、イソキサントフモール(IX)、イソキサントフモールモノグルコシド(IXG)及びIXにグルコースが平均2個程度付加したイソキサントフモール配糖体(IXGs)が水350mLに溶ける量(IX換算)を調べた結果を示すグラフである。 図10は、イソキサントフモール(IX)、イソキサントフモールモノグルコシド(IXG)又はIXにグルコースが平均2個程度付加したイソキサントフモール配糖体(IXGs)を、IX換算で45mg、350mLの水に溶解させたサンプルの写真である。 図11は、イソキサントフモール(IX)、イソキサントフモールモノグルコシド(IXG)又はIXにグルコースが平均2個程度付加したイソキサントフモール配糖体(IXGs)を、水又はマルトエキスに添加して苦味のマスク効果を評価した結果を示すグラフである。 図12Aは、イソキサントフモール(IX)を、pH3、45℃の条件で保管した際の残存率を示すグラフである。図12Bは、イソキサントフモールモノグルコシド(IXG)を、pH3、45℃の条件で保管した際の残存率を示すグラフである。図12Cは、IXにグルコースが平均2個程度付加したイソキサントフモール配糖体(IXGs)を、pH3、45℃の条件で保管した際の残存率を示すグラフである。
<プレニルフラボノイド配糖体>
本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(一般式(1)中、Rは、メチル基又は水素原子を表し、Xはヘキソース残基を表し、nは、2~10の整数を表す。2~10個のヘキソース残基は、同じであってもよく、異なっていてもよい。)
本発明においては、一般式(1)においてRがメチル基を表すことが好ましい。一般式(1)において、Rがメチル基である場合、上記プレニルフラボノイド配糖体は、イソキサントフモール配糖体である。一般式(1)においてRが水素原子である場合、上記プレニルフラボノイド配糖体は、8-プレニルナリンゲニン配糖体である。本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、好ましくはイソキサントフモール配糖体である。
一般式(1)において、Xはヘキソース残基を表す。(X)nは、2~10個のヘキソース残基から構成される糖鎖を表す。糖鎖を構成する2~10個のヘキソース残基は、全て同じであってもよく、異なっていてもよい。換言すると、(X)nで表される糖鎖は、1種のヘキソースから構成されるものであってよく、2種以上のヘキソースから構成されるものであってもよい。
ヘキソースとして、グルコース、ガラクトース、ラムノース、フルクトース等が挙げられる。中でも、ヘキソースとして、グルコース、ガラクトースが好ましく、グルコースがより好ましい。本発明におけるヘキソースには、グルクロン酸は含まれない。本明細書中、ヘキソースは、好ましくはD体である。ヘキソースとして、D-グルコース、D-ガラクトースが好ましく、D-グルコースがより好ましい。
一般式(1)において、nは、好ましくは2~7である。(X)nは、2~7個のヘキソースから構成される糖鎖であることが好ましい。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を有し、プレニルフラボノイドポリグリコシドということもできる。
一態様において、(X)nにおいて、プレニルフラボノイドに結合している1個目のヘキソースはグルコース又はガラクトースであることが好ましく、グルコースであることがより好ましい。(X)nにおいて、プレニルフラボノイドに結合している2~10個目のヘキソースとして、グルコースが好ましい。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位に、2~10個(好ましくは2~7個)のヘキソース(ヘキソース残基)から構成される糖鎖がO-グリコシド結合しているイソキサントフモール配糖体又は8-プレニルナリンゲニン配糖体である。本発明の配糖体において、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンは、7位(の水酸基)において、ヘキソースの1位の水酸基とO-グリコシド結合している。グリコシド結合は、α結合であってもよく、β結合であってもよい。好ましくはβ結合である。糖鎖において、ヘキソース同士の結合様式は特に限定されず、αグリコシド結合であってもよく、βグリコシド結合であってもよい。一態様において、糖鎖を構成するヘキソース同士はα1,4グリコシド結合していることが好ましい。
本発明の一態様において、プレニルフラボノイド配糖体として、イソキサントフモールの7位に、2~10個(好ましくは2~7個)のグルコース(グルコース残基)から構成される糖鎖が結合しているイソキサントフモール配糖体(イソキサントフモールポリグルコシド(isoxanthohumol polyglucoside))が好ましい。また一態様において、本発明のプレニルフラボノイド配糖体として、8-プレニルナリンゲニンの7位に2~10個(好ましくは2~7個)のグルコース(グルコース残基)から構成される糖鎖が結合している8-プレニルナリンゲニンポリグルコシドが好ましい。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、アグリコン(イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニン)及びそれに1個のヘキソースが結合したプレニルナリンゲニンモノグリコシドと比較して、水溶性が大きく向上している。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、水への溶解性に優れるため、飲料等の液状の飲食品等に高濃度で含有させることができる。また本発明のプレニルフラボノイド配糖体の水溶液は、清澄度が高いものとなる。イソキサントフモール等のプレニルフラボノイドの水溶性を高めるために、これまで乳化剤や分散剤等が使用されてきたが、本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、乳化剤等を使用せずに水に高濃度で溶解させることが可能である。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体では、アグリコンであるプレニルフラボノイドが呈する苦味が効果的に低減されている。さらに、本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、アグリコンであるプレニルフラボノイド及びそのモノグリコシドよりも、優れた安定性を示す。このため本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、保管中等に分解等が起こりにくいと考えられる。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等の成分として使用することができる。本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、単独で、又は、当該配糖体以外の成分を配合して組成物の形態として、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等として使用することができる。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体(プレニルフラボノイドポリグリコシド)を含む組成物も、本発明の1つである。本発明の組成物は、上記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体を含む。上記プレニルフラボノイド配糖体は、1種使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明の組成物は、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等であってよい。本発明の組成物は、上記プレニルフラボノイド配糖体に加えて、任意の添加剤、任意の成分を含有することができる。これらの添加剤及び成分は、組成物の形態等に応じて選択することができ、一般的に飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等に使用可能なものが使用できる。本発明の組成物は、水を含んでいてもよい。
本発明の組成物を飲食品とする場合、上記プレニルフラボノイド配糖体に、飲食品に使用可能な成分(例えば、食品素材、必要に応じて使用される食品添加物等)を配合して、種々の飲食品とすることができる。飲食品は特に限定されず、例えば、一般的な飲食品、健康食品、健康飲料、機能性表示食品、特定保健用食品、健康補助食品、病者用飲食品等が挙げられる。飲食品には、食品添加物も含まれる。上記健康食品、機能性表示食品、特定保健用食品、健康補助食品等は、例えば、細粒剤、錠剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤、チュアブル剤、ドライシロップ剤、シロップ剤、液剤、飲料、流動食等の各種製剤形態であってよい。
上記のように、本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、優れた水溶性を示し、イソキサントフモール等のアグリコンよりも苦味が抑制されている。また、本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、安定性に優れている。このため本発明のプレニルフラボノイド配糖体は、飲料適性に優れるものである。一態様において、本発明の組成物は、液体組成物であることが好ましく、飲料であることがより好ましい。飲料の形態は特に限定されず、容器詰飲料とすることができる。容器詰飲料の容器は特に限定されず、いずれの形態及び材質の容器を用いてもよく、例えば、アルミ缶、スチール缶等の金属製容器;ペットボトル等の樹脂製容器;紙パック等の紙容器;ガラス瓶等のガラス製容器;樽等の木製容器等の通常用いられる容器のいずれも用いることができる。このような容器に飲料を充填及び密閉することにより、容器詰飲料が得られる。
本発明の組成物を医薬品又は医薬部外品とする場合、例えば、上記プレニルフラボノイド配糖体に、薬理学的に許容される担体、必要に応じて添加される添加剤等を配合して、各種剤形の医薬品又は医薬部外品とすることができる。そのような担体、添加剤等は、医薬品又は医薬部外品に使用可能な、薬理学的に許容されるものであればよい。医薬品又は医薬部外品の投与形態としては、経口又は非経口投与の形態が挙げられ、好ましくは経口投与の形態である。経口投与のための剤形としては、例えば、液剤、錠剤、散剤、細粒剤、顆粒剤、糖衣錠、カプセル剤、懸濁液、乳剤、チュアブル剤等が挙げられる。非経口投与のための剤型としては、例えば、注射剤、点滴剤、軟膏剤、ローション剤、貼付剤、坐剤、経鼻剤、経肺剤(吸入剤)等が挙げられる。医薬品は、非ヒト動物用医薬であってもよい。
本発明の組成物を化粧料とする場合、プレニルフラボノイド配糖体に、化粧料に許容される担体、添加剤等を配合することができる。化粧料の製品形態は特に限定されない。
本発明の組成物を飼料とする場合には、プレニルフラボノイド配糖体を飼料に配合すればよい。飼料には飼料添加剤も含まれる。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体の含有量は特に限定されず、例えば、組成物中にアグリコンであるプレニルフラボノイド換算で、0.0001~48重量%とすることができる。一態様において、飲料の場合は、本発明のプレニルフラボノイド配糖体の含有量は、プレニルフラボノイド(アグリコン)換算で、例えば、0.0001~1重量%としてよい。プレニルフラボノイド配糖体の含有量は、プレニルフラボノイド配糖体の総含有量である。一態様において、本発明の組成物は、一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体として、イソキサントフモール配糖体を、イソキサントフモール換算で上記の量含有することが好ましい。
本発明のプレニルフラボノイド配糖体を含む組成物を、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等とする場合、その製造方法は特に限定されず、一般的な方法により製造することができる。例えば、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料又は飼料の製造において、本発明のプレニルフラボノイド配糖体を配合する工程を含む製造方法によって、プレニルフラボノイド配糖体を含む飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料又は飼料を製造することができる。
<プレニルフラボノイド配糖体の製造方法>
上記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体は、例えば、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を、下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A1)、及び、上記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法により製造することができる。
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(一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
上記工程(A1)及び工程(B)を含む、上記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体の製造方法も本発明の1つである。上記工程(A1)及び工程(B)を含む、一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体の製造方法を、本発明の第一の態様の製造方法ともいう。一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体は、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に2~10個のヘキソース(ヘキソース残基)から構成される糖鎖が結合している化合物である。
本発明の第一の態様の製造方法は、所望により工程(A1)及び工程(B)以外の工程を有してもよい。
一般式(2)において、Rがメチル基である化合物は、イソキサントフモールであり、Rが水素原子である化合物は、8-プレニルナリンゲニンである。Rは好ましくはメチル基である。工程(A1)では、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌をイソキサントフモール及びヘキソース源の存在下で培養することにより、イソキサントフモールの7位に1個のヘキソース(ヘキソース残基)が結合しているイソキサントフモールモノグリコシドを生成させることが好ましい。
リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、当該菌によりプレニルフラボノイドの7位にヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させることができる。工程(A1)においては、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を上記プレニルフラボノイド及びヘキソース源を含む培地で培養すればよい。培地は、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を培養可能な培地を用いることができる。培地は、好ましくは液体培地である。
ヘキソースとして、上記のヘキソースが挙げられる。ヘキソースは1種又は2種以上であってよいが、好ましくはグルコース、ガラクトースであり、より好ましくはグルコースである。
リゾパス(Rhizopus)属に属する菌としては、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養した場合に、該プレニルフラボノイド(好ましくはイソキサントフモール)の7位にヘキソース(好ましくはグルコース)を付加する(グリコシド結合させる)ことができる菌であればよく特に制限されない。リゾパス(Rhizopus)属に属する菌は、野生株であってよく、UV照射、NTG処理等の通常の変異処理により得られる変異株、遺伝子組換え法などの遺伝学的手法により誘導される組換え株などのいずれの株であってもよい。
リゾパス(Rhizopus)属に属する菌として、例えば、リゾパス・ミクロポラス(Rhizopus microsporus)(例えば、IFO31988)、リゾパス・オリゴスポラス(Rhizopus oligosporus)(例えば、IFO8631、IFO31987、IFO32002、IFO32003)、リゾパス・シネンシス(Rhizopus chinensis)(例えば、IFO4768、IFO30499、IFO4737)、リゾパス・デレマル(Rhizopus delemar)(例えば、IAM6038、IAM6252、ATCC34612)、リゾパス・オリザエ(Rhizopus oryzae)(例えば、IAM6006、IAM6010、IAM6022、IAM6036、IAM6049、IAM6061、IAM6067、IAM6256、NRRL395)、リゾパス・ニベウス(Rhizopus niveus)(例えば、SAM543)等が好ましい。中でも、リゾパス・オリザエ(Rhizopus oryzae)、リゾパス・オリゴスポラス(Rhizopus oligosporus)等が好ましい。
工程(A1)における培養の条件等は、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源を含む培地を使用する以外は、特に限定されず、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を培養する際に使用される培養条件で行うことができる。
工程(A1)において、培地中のプレニルフラボノイドの濃度は特に限定されず、例えば、1mg/L~10g/Lであってよい。一態様において、プレニルフラボノイドの濃度は、培養開始時に上記濃度であればよい。プレニルフラボノイドは、培地に一度に添加してもよく、培養中に複数回に分けて培地に添加してもよい。プレニルフラボノイドは、例えば、エタノール、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の溶媒に溶解させて培地に添加することができる。
工程(A1)における培養は、プレニルフラボノイド配糖体のヘキソース残基の供給源となるヘキソース源の存在下で行う。ヘキソース源として、ヘキソース、ヘキソース供給源となるヘキソース単位を含む炭素源を使用することができる。ヘキソース源は1種使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明においては、ヘキソース源として、ヘキソース及び/又はヘキソース単位を含む炭素源を使用することができる。好ましいヘキソース源として、グルコース源、ガラクトース源が挙げられ、グルコース源がより好ましい。
工程(A1)においては、培地にヘキソースを添加してもよく、ヘキソース供給源となるヘキソース単位を含む炭素源を添加してもよい。このようなヘキソース源として使用できる炭素源として、スクロース、ラクトース、デキストリン、シクロデキストリン(α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン)、アミロース、アミロペクチン、デンプン等が挙げられる。
ヘキソース源は、プレニルフラボノイド配糖体のヘキソース残基に応じて選択することができる。一態様において、7位にグルコースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシド(プレニルフラボノイドモノグルコシド)を生成させる場合は、グルコース源を用いることができる。グルコース源として、グルコース、グルコース単位を含む炭素源(例えば、スクロース、ラクトース、デキストリン、シクロデキストリン、アミロース、アミロペクチン、デンプン)が挙げられる。グルコース源は1種又は2種以上を用いることができる。一態様において、ヘキソース源はヘキソースを含むことが好ましく、グルコースを含むことがより好ましい。
培地中のヘキソース源の濃度は、0.1~20重量%が好ましく、0.2~10重量%がより好ましい。一態様において、ヘキソース源の濃度は、培養開始時に上記濃度であればよい。ヘキソース源は、培地に一度に添加してもよく、培養中に複数回に分けて添加してもよい。
培地には、必要に応じて、窒素源(例えば、各種ペプトン(ポテトペプトン等)、各種エキス、硫酸アンモニウム、尿素等)、無機質(リン酸水素二カリウム、リン酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、鉄、マンガン、モリブデン、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等)等を添加してもよい。
本発明の第一の態様の製造方法において、培地として、例えば、ポテトデキストロース培地(PD培地)等を使用することができる。
リゾパス(Rhizopus)属に属する菌の培地ヘの添加方法は、培地に直接少量の菌体を接種することで増殖させることができるが、当該菌の胞子懸濁液を接種することが好ましい。胞子懸濁液は、通常行われる方法で調製すればよい。一態様において、後記の実施例に記載の方法で胞子懸濁液を調製することもできる。本発明の第一の態様の製造方法は、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌の胞子懸濁液を調製する工程を有していてもよい。
工程(A1)においてリゾパス(Rhizopus)属に属する菌の培養時間は、例えば、0.5~120時間とすることができる。
培養は、液体培地中で好気培養することが好ましい。好気培養を行う方法は特に限定されず、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を接種した液体培地を、例えば、振盪培養又は攪拌培養すればよい。また、所望により滅菌された空気又は酸素でバブリングを行ってもよい。また、培養形式は、回分培養、流加培養、連続培養のいずれでもよいが、回分培養が好ましい。本発明の製造方法においては、静置培養を行ってもよい。
本発明の第一の態様の製造方法では、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を担体に固定化した固定化菌体を使用することもできる。固定化菌体の調製方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。一例として、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌の胞子を、アルギン酸ナトリウム水溶液に添加して攪拌して懸濁したものを、塩化カルシウム溶液に滴下することで、上記胞子が固定化されたビーズ状のゲルを得ることができる。このビーズ状のゲルを、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を培養する際に使用される培地及び培養条件で培養することによって、固定化菌体を得ることができる。一態様においては、工程(A1)において、リゾパス(Rhizopus)属に属する菌の固定化菌体を、上記の一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源を含む培地で培養してもよい。
工程(A1)において、上記の培養を行うことにより、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドが生成し、培地中に蓄積する。
本発明の第一の態様の製造方法は、工程(A1)を行った後、菌体と、プレニルフラボノイドモノグリコシドを含む培養上清とを分離する工程(C)を行ってもよいが、行わなくてもよい。工程(C)を行う場合は、菌体と培養上清とを分離する方法は特に限定されず、遠心分離、ろ過等の方法を採用することができる。工程(A1)を行った後、プレニルフラボノイドモノグリコシド及びリゾパス属に属する菌を含む培地をそのまま用いて、工程(B)を行うこともできる。
本発明は、下記工程(A2)及び工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法も包含する。
上記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイドの製造方法であって、下記(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質により、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースから、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A2)、及び、上記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法。
(p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(p2)配列番号1に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(p3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
(q2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
(q3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
上記のタンパク質を使用するプレニルフラボノイド配糖体の製造方法を、本発明の第二の態様の製造方法ともいう。本発明の第二の態様の製造方法によっても、一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体を製造することができる。
本発明の第二の態様の製造方法において、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド、その好ましい態様等は、上述した本発明の第一の態様の製造方法と同じである。一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドは、好ましくはイソキサントフモールである。
UDP-ヘキソースにおけるヘキソースとして、グルコース、ガラクトース、ラムノース、フルクトース等が挙げられ、好ましくはグルコース、ガラクトースであり、より好ましくはグルコースである。ヘキソースは、グルクロン酸以外のヘキソースである。UDP-ヘキソースは、好ましくはUDP-グルコース、UDP-ガラクトースであり、より好ましくはUDP-グルコースである。
本発明の第二の態様の製造方法では、上記の(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質を触媒として、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースからプレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる(工程(A2))。
上記の(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)のタンパク質は、UDP-糖転移酵素(UGT)であり、UDP-ヘキソース(糖供与体)からプレニルフラボノイド(糖受容体基質)にヘキソース残基を転移し、プレニルフラボノイドモノグリコシドを生じる反応を触媒する。これらのタンパク質は、通常、プレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加(転移)する。より詳細には、プレニルフラボノイドの7位の水酸基と、ヘキソースの1位の水酸基とを結合させる。(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)のタンパク質を、以下ではUGTタンパク質ともいう。
配列番号1に示すアミノ酸配列は、ダイズ(Glycine max)由来のUDP-糖転移酵素であるイソフラボン7-O-グルコース転移酵素のアミノ酸配列である。配列番号2に示すアミノ酸配列は、ブドウ(Vitis vinifera)由来のUDP-糖転移酵素である、フラボノイドUDP-糖転移酵素(VvGT6)のアミノ酸配列である。これらのUDP-糖転移酵素が、イソキサントフモール又は8-プレニルナリンゲニンの7位にヘキソースを付加する活性を有することは、これまで報告されていない。
上記(p2)及び(q2)のタンパク質における、欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸の数は、好ましくは1~8個、1~7個又は1~6個、より好ましくは1~5個、さらに好ましくは1~4個、特に好ましくは1~3個、特に好ましくは1又は2個、最も好ましくは1個である。
本明細書中、タンパク質のアミノ酸配列において、1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたとは、同一配列中の任意かつ1もしくは複数のアミノ酸配列中の位置において、1若しくは複数個のアミノ酸の欠失、置換、挿入及び/又は付加があることを意味し、欠失、置換、挿入及び付加のうち2種以上が同時に生じていてもよい。
上記(p3)のタンパク質において、配列番号1に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸配列の同一性(配列同一性)は、好ましくは91%以上、92%以上、93%以上又は94%以上、より好ましくは95%以上、96%以上又は97%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。上記(q3)のタンパク質において、配列番号2に示すアミノ酸配列に対するアミノ酸配列の同一性は、好ましくは91%以上、92%以上、93%以上又は94%以上、より好ましくは95%以上、96%以上又は97%以上、さらに好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。
アミノ酸配列同一性は、例えば、BLAST等の解析ソフトウェアを用いて、デフォルトのパラメータにより算出することができる。
工程(A2)において、好ましくは、(p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質及び/又は(q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質を用いる。工程(A2)において、(p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質又は(q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質を用いることも好ましい。
上記の(p1)~(p3)及び(q1)~(q3)のタンパク質は、その由来や製造方法に制限されない。例えば、公知の遺伝子工学的手法によって、タンパク質をコードするポリヌクレオチドを微生物等の非ヒト宿主に導入して、得られる形質転換体を培養して当該タンパク質を発現させて製造することができる。より具体的には、形質転換体を培養した培養物から、タンパク質を精製することにより、所望のタンパク質を得ることができる。タンパク質の精製は通常の方法に従って行うことができる。例えば、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドとして、配列番号3に示す塩基配列からなるポリヌクレオチドが挙げられる。配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするポリヌクレオチドとして、配列番号4に示す塩基配列からなるポリヌクレオチドが挙げられる。
(p1)~(p3)及び(q1)~(q3)のタンパク質は、プレニルフラボノイド(好ましくはイソキサントフモール)の7位にヘキソース(好ましくはグルコース)を付加する活性を有するものであれば、その精製度も特に制限されない。本発明の効果を奏することになる限り、上記の培養物や、タンパク質の粗精製物を使用することもできる。培養物は、培養液、培養菌体又は培養細胞、培養菌体又は培養細胞の破砕物のいずれをも意味する。
具体的には、UGTタンパク質が培養菌体内又は培養細胞内に蓄積される場合には、培養後、通常の方法(例えば、超音波、リゾチーム、凍結融解など)で菌体又は細胞を破砕した後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)によりタンパク質の粗抽出液を得ることができる。上記タンパク質が培養液中に蓄積される場合には、培養終了後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により菌体又は細胞と培養上清とを分離することにより、所望のタンパク質を含む培養上清を得ることができる。
このようにして得られた抽出液又は培養上清中に含まれるタンパク質の精製は、通常の分離又は精製方法に従って行うことができる。分離又は精製方法としては、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法、限外ろ過法などを単独で、または適宜組み合わせて用いることができる。
また、UGTタンパク質は、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)、tBoc法(t-ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法によっても製造することができる。
工程(A2)においては、上記のUGTタンパク質を触媒として、プレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースを反応させて、プレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させることができる。
上記の反応は、好ましくは液(反応液)中、例えば水、緩衝液等の水性媒体中で行うことが好ましい。反応液のpHは、例えば、7~8とすることができ、好ましくは7.2~7.7である。反応温度は、25~40℃とすることができ、好ましくは30~37℃である。反応時間は適宜設定すればよい。pHは、25℃におけるpHである。pHは市販のpHメーターで測定することができる。
反応液中のプレニルフラボノイドの初期濃度は、例えば、0.1~50mMであってよい。プレニルフラボノイドは、例えば、エタノール、DMF、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の溶媒に溶解させて反応液に添加することができる。
反応開始時の反応液中のUDP-ヘキソースの濃度(初期濃度)は、プレニルフラボノイドに対して、モル比で5~20倍であることが好ましく、5~15倍であることがより好ましい。
工程(A1)又は工程(A2)により、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソース(ヘキソース残基)が結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドが生成する。プレニルフラボノイドモノグリコシドは、通常、プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースがO-グリコシド結合しているプレニルフラボノイド配糖体である。
本発明の第一の態様の製造方法及び第二の態様の製造方法においては、工程(A1)又は工程(A2)で生成したプレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する(工程(B))。
工程(B)において、プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する方法は特に限定されず、糖転移活性を有する酵素を触媒として、プレニルフラボノイドモノグリコシドにヘキソースを付加することができる。一態様において、工程(B)においては、糖転移活性を有する酵素により、プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加することが好ましい。糖転移活性を有する酵素として、シクロデキストリングルコシルトランスフェラーゼ(CGTアーゼ)、デキストリナーゼ、アミラーゼ、α-グルコシダーゼ、グルコアミラーゼ等を使用することができる。糖転移活性を有する酵素は、1種使用してもよく、2種以上を組合わせて使用してもよい。一態様においては、CGTアーゼを使用することが好ましい。ヘキソースとして、上記と同じものが挙げられ、グルコース、ガラクトース等が好ましく、より好ましくはグルコースである。
工程(B)における反応は、液(反応液)中で行うことができ、例えば水、緩衝液等の水性媒体中で行うことが好ましい。反応条件は、使用する酵素に応じて適宜設定することができる。例えば、反応液のpHは、5~7が好ましく、5.5~6.75がより好ましい。工程(B)における反応温度は、40~60℃であってよく、45~55℃が好ましい。反応時間は適宜設定すればよいが、例えば、1~10時間とすることができ、好ましくは1.5~7時間、より好ましくは2~7時間、さらに好ましくは3~5時間とすることができる。
上記反応液は、プレニルフラボノイド配糖体のヘキソース残基の供給源となるヘキソース源を通常含む。ヘキソース源として、ヘキソース、ヘキソース供給源となる糖源が挙げられる。ヘキソース源は1種であってもよく、2種以上であってもよい。
反応液には、グルコース等のヘキソースを添加してもよいが、ヘキソースの供給源となる糖源を使用することもできる。ヘキソース源は、ヘキソースの種類に応じて選択することができる。例えばグルコース源として、グルコース、シクロデキストリン、デキストリン(クラスターデキストリン等)、デンプン等が挙げられる。反応液に添加するヘキソース源の量は、反応液中のプレニルフラボノイドモノグリコシドに対して、例えば、モル比で10~1000倍が好ましい。一態様においては、反応液中の反応開始時のヘキソース源の量が、プレニルフラボノイドモノグリコシドに対してモル比で10~1000倍であることが好ましい。
工程(A1)により製造されるプレニルフラボノイドモノグリコシドは、上記の培地から、公知の方法で精製して工程(B)に供してもよいが、精製を行わずに、工程(A1)及び工程(B)を連続して行ってもよい。例えば、工程(A1)で得られるプレニルフラボノイドモノグリコシド及びリゾパス(Rhizopus)属に属する菌を含む培養液に、糖転移活性を有する酵素及び必要に応じてヘキソース源を添加して工程(B)を行うこともできる。また、工程(A1)で得られるプレニルフラボノイドモノグリコシドを含む培養液を濃縮した後、得られる濃縮液に糖転移活性を有する酵素及び必要に応じてヘキソース源を添加して工程(B)を行ってもよい。工程(B)の前に、プレニルフラボノイドモノグリコシドを含む培養液又は培養液の濃縮液のpHを、工程(B)で使用する酵素に適したpHに調整することが好ましい。
工程(A2)により製造されるプレニルフラボノイドモノグリコシドは、上記の反応液から、公知の方法で精製して工程(B)に供してもよいが、精製を行わずに、工程(A2)及び工程(B)を連続して行ってもよい。工程(A2)で得られるプレニルフラボノイドモノグリコシド及び上記UGTタンパク質を含む反応液に、工程(B)で使用される糖転移活性を有する酵素及び必要に応じてヘキソース源を添加して工程(B)を行うこともできる。工程(A2)で得られるプレニルフラボノイドモノグリコシドを含む反応液を濃縮した後、得られる濃縮液に糖転移活性を有する酵素及び必要に応じてヘキソース源を添加して工程(B)を行ってもよい。工程(B)の前に、プレニルフラボノイドモノグリコシドを含む反応液又は反応液の濃縮液のpHを、工程(B)で使用する酵素に適したpHに調整することが好ましい。
工程(B)で使用するヘキソース源は酵素に応じて選択すればよい。一態様においては、グルコース源として、クラスターデキストリン等のデキストリンを使用することが好ましい。CGTアーゼを使用してグルコースを付加する場合は、クラスターデキストリン等のデキストリン、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン等のシクロデキストリン、可溶性デンプン等のグルコース源が好ましい。グルコース源は1種使用してもよく2種以上を使用してもよい。
上記工程(B)により、反応液中には、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2個以上、通常2~10個(好ましくは2~7個)のヘキソース(ヘキソース残基)から構成される糖鎖が結合しているプレニルフラボノイド配糖体が生成する。工程(A1)又は工程(A2)、及び、工程(B)を行うことにより、一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体を製造することができる。
生成したプレニルフラボノイド配糖体は、溶液から公知の方法により分離又は精製することができる。具体的には、例えば、合成吸着剤による分離、逆相クロマトグラフィーによる分離、溶解度の変化を利用した析出等を単独で、又は適宜組み合わせて用いることができる。本発明の第一の態様の製造方法及び第二の態様のプレニルフラボノイド配糖体の製造方法は、一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体を精製する工程(D)を含んでいてもよい。
所望の配糖体が得られたことは、公知の方法(例えば、質量分析、核磁気共鳴分光法(NMR)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等)で確認することができる。
本発明の製造方法で得られるプレニルフラボノイド配糖体は、1種であってもよく、アグリコン、糖鎖を構成するヘキソースの種類及び/又は数が異なる2種以上の配糖体の混合物であってもよい。
このように得られたプレニルフラボノイド配糖体は、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等の原料等として有用である。
本発明は、以下のプレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法も包含する。
リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A1)を含む、プレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法。
上記のリゾパス(Rhizopus)属に属する菌を使用するプレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法を、本発明の第三の態様の製造方法ともいう。
上記(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質により、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースから、上記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A2)を含む、プレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法。
上記のタンパク質及びUDP-ヘキソースを使用するプレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法を、本発明の第四の態様の製造方法ともいう。
本発明の第三の態様の製造方法及び第四の態様の製造方法において、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドは、上記と同じである。
本発明の第三の製造方法において、工程(A1)及びその好ましい態様は、上述した本発明の第一の態様の製造方法における、工程(A1)及びその好ましい態様と同じである。
本発明の第四の態様の製造方法において、工程(A2)及びその好ましい態様は、本発明の第二の態様の製造方法における、工程(A2)及びその好ましい態様と同じである。
本発明の第三の態様の製造方法及び第四の態様の製造方法において、上記工程(A1)又は(A2)で生成したプレニルフラボノイドモノグリコシドは、培養液又は溶液から公知の方法により分離又は精製することができる。具体的には、例えば、合成吸着剤による分離、逆相クロマトグラフィーによる分離、溶解度の変化を利用した析出等を単独で、又は適宜組み合わせて用いることができる。本発明の第三の態様の製造方法及び第四の態様の製造方法は、生成したプレニルフラボノイドモノグリコシドを精製する工程(C)を含んでいてもよい。
所望の配糖体が得られたことは、既知のイソキサントフモールモノグリコシド又は8-プレニルナリンゲニンモノグリコシドの構造情報に基づいて、公知の方法(例えば、質量分析、核磁気共鳴分光法(NMR)、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等)で確認することができる。
本発明の第三の態様の製造方法及び第四の態様の製造方法で得られるプレニルフラボノイドモノグリコシドは、イソキサントフモールの7位にヘキソース(好ましくはグルコース)が1個結合しているイソキサントフモールモノグリコシド及び/又は8-プレニルナリンゲニンの7位にヘキソース(好ましくはグルコース)が1個結合している8-プレニルナリンゲニンモノグリコシドである。プレニルフラボノイドモノグリコシドは、例えば、飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料、飼料等の原料として使用することができる。また、プレニルフラボノイドポリグリコシドの原料等として使用することができる。
本発明の第一の態様の製造方法、第二の態様の製造方法、第三の態様の製造方法及び第四の態様の製造方法で使用される一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドは、その製造方法等に何ら制限されない。イソキサントフモールは、例えば、ホップ抽出物から加熱等のプロセスを経て調製することができる。ホップ抽出物を加熱することにより、該抽出物中にイソキサントフモールを生成させることができる。ホップ抽出物は、通常、ホップの毬花を溶媒で抽出し、必要に応じて精製に係るプロセスを介して調製され、公知のホップ抽出物の調製方法により得ることができる。抽出方法として、例えば、ビール醸造に用いられるホップ抽出物の調製法として用いられる、エタノール溶媒による抽出法が挙げられる。ホップ抽出物は市販されており、市販のホップ抽出物を使用することもできる。イソキサントフモールを生成させるためのホップ抽出物の加熱は、80~140℃(より好ましくは85~100℃)で15分~5時間(より好ましくは20分~3時間)行うことが好ましい。イソキサントフモールを調製するためのホップ抽出物の精製は、公知の方法で実施される。精製方法として、例えば、HPLCや吸着カラム等の使用や、溶解度の変化を利用した析出などの方法が挙げられる。また、イソキサントフモールは、キサントフモールを加熱することによって製造することもできる。この際の加熱温度は、好ましくは80~140℃(より好ましくは85~100℃)で15分~5時間(より好ましくは20分~3時間)を採用することができる。異性化処理により得られたイソキサントフモールは、必要に応じて、公知の方法(例えば、ろ過、減圧濃縮、凍結乾燥等)により濃縮したり、精製したりすることができる。イソキサントフモールは、市販品を使用することもできる。
8-プレニルナリンゲニンは、その製造方法等に何ら制限されない。8-プレニルナリンゲニンは、ホップ等に含まれるプレニルフラボノイドの一種である。8-プレニルナリンゲニンは、例えば、ホップ抽出物から公知の方法で精製して調製することができる。8-プレニルナリンゲニンは、市販品を使用することもできる。
本発明においては、本発明の効果を奏することになる限り、精製されたイソキサントフモール及び/又は8-プレニルナリンゲニンを使用してもよく、イソキサントフモール及び/又は8-プレニルナリンゲニンを豊富に含む植物由来原料等を使用してもよい。
<プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法、苦味を低減する方法及び安定性を向上させる方法>
上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソース(ヘキソース残基)から構成される糖鎖を付加することにより、該プレニルフラボノイドの極性を変えることができる。このため、上記プレニルフラボノイドの水溶性を向上させることができる。また、上記糖鎖を付加することにより、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの苦味を低減することができる。さらに、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの安定性を向上させることができる
本発明は、上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、上記プレニルフラボノイドの溶解性を向上させる方法;上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、上記プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法;上記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、上記プレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法、も包含する。上記方法においては、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖をO-グリコシド結合させる。
一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する方法としては、上記の本発明の第一の態様の製造方法又は第二の態様の製造方法における方法と同じ方法を採用することができる。上記工程(A1)又は(A2)により、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースがO-グリコシド結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させて、当該プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加することにより、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加することができる。
なお、本明細書中に記載された学術文献及び特許文献の全ては、参照として本明細書に組み入れられる。
以下、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例において用いる分子生物学的手法は、他で詳述しない限り、Molecular Cloning(Sambrookら, Cold Spring Harbour Laboratory Press, 2001)に記載の方法に従った。
<実施例1>
植物酵素によるイソキサントフモール(以下、IXとも記載する)のグルコシル化反応によるイソキサントフモール配糖体の生産
(UGTについて)
植物においては特定のフラボノイドの位置特異的にUDP(ウリジン二リン酸)糖をドナーとして糖を転移する活性を有するUDP糖転移酵素(UGT)遺伝子がゲノム中に100を超える多重コピーとして存在しており、多くは低分子有機化合物の配糖体化に関わっていると考えられている。しかしながら前述のようにこれまでにプレニルフラボノイドに対して配糖化活性のある植物UGTは同定されていないために、配列から候補遺伝子の推定をすることはできなかった。
(植物UGTの選定)
そこで、既報のフラボノイドUGTの位置特異性の情報に基づいて、フラボノイドの7位を配糖体化できるUGTとしてダイズ由来のGm_UGT1/IF7GlcT/UGT88E3(参考文献1:Noguchi A et al (2007) J Biol Chem. 282(32):23581-23590及び参考文献2:Funaki A et al (2015) Plant Cell Physiol. 56(8):1512-1520)と、フラボノイド3位に特異性のあるUGTであるブドウのフラボノイド3位グルコース・ガラクトース転移酵素VvGT6(参考文献3:Ono E et al (2010) Plant Cell 22(8):2856-2871)について、IXへの反応性を検討した。
ダイズ由来のUGTであるGm_UGT1/IF7GlcT/UGT88E3(Gm_UGT1ともいう)(ACCESSION AB292164)のアミノ酸配列を、配列番号1に示す。ブドウ由来のUGTであるVvGT6(ACCESSION AB499075)のアミノ酸配列を、配列番号2に示す。Gm_UGT1をコードするDNAの塩基配列を配列番号3に、VvGT6をコードするDNAの塩基配列を配列番号4にそれぞれ示す。
(組換えタンパク質の発現及び精製)
Gm_UGT1及びVvGT6について、既報の方法(参考文献1~3)に従って、大腸菌発現ベクターpET15b(Novagen社製)にそれぞれのcDNAをN末にHisTagを付加した形でクローン化し、大腸菌One ShotTM BL21 StarTM (DE3) cells(Thermo Fisher Scientific社製)に形質転換し、アンピシリンで組換え大腸菌(以下、組換え大腸菌(BL21/DE3)ともいう)を選抜した。形質転換体(組換え大腸菌)はLB培地(50mL)で培養し、Overnight ExpressTM Autoinduction System 1(Novagen社製)を使ってタンパク質を発現させた。集菌した大腸菌からBugBuster(登録商標) Protein Extraction Reagent(Merck Millipore社製)を使って組換えタンパク質を抽出し、HisTrapTM High Performance(GE Healthcare社製)カラムを用いて、目的のUGTタンパク質を精製した。
(小スケール酵素反応)
組換え大腸菌の培養液(50mL)から調製した組換えUGTタンパク質を用いて小スケールで活性評価を行った。
組換えUGTタンパク質(Gm_UGT1又はVvGT6)に、IX(糖受容体)、UDP-グルコース(糖供与体)をそれぞれ終濃度0.2mM、2mM濃度で加え、0.1mMのリン酸カリウムバッファー(pH7.5)中で30℃で2時間反応させた。反応液に等量のアセトニトリルを添加することで反応を停止し、Millex フィルター(LH-4、0.45μm、Merck Millipore社製)で濾過し、遠心後の上清を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析した。
(生成物の分析)
代表的なHPLCの条件は下記の通りである。
(条件(A))
(装置)
System Controller:SHIMADZU SIL-20AC
Pump:A、B:LC-10AD
DIODE ARRAY Detector:SHIMADZU SPD-M20A(いずれも(株)島津製作所製)
(分析条件)
カラム:Shim-pack FC-ODS 150mm×4.6mmφ3μm((株)島津製作所製)
移動相:A液:0.1%TFA(トリフルオロ酢酸)/水、B液:0.1%TFA/100%CH3CN
流速:0.6mL/分
グラジエントプログラム(B液濃度(%)はvol%):B液20%→70%(10min)、B液70%(6min)、B液70%→20%(0.5min)、B液20%(13.5min)
カラムオーブン:40℃
PDA検出:230~500nmを測定
サンプル注入量:10μL
(結果)グルコース転移酵素
図1は、大腸菌に発現させたブドウ由来UGT(VvGT6)を用いて、UDP-グルコース及びイソキサントフモール(IX)を反応させた反応液のHPLC分析結果(クロマトグラム)を示す図である(検出:280nm)。図2は、大腸菌に発現させたダイズ由来UGT(Gm_UGT1)を用いて、UDP-グルコース及びIXを反応させた反応液のHPLC分析結果(クロマトグラム)を示す図である(検出:280nm)。
図中、IXは、基質であるイソキサントフモールを、Pは、生成物を示す。
VvGT6は、UDP-グルコースを糖供与体としたときに、IXにグルコースが付加したIXグルコシドと思われる生成物(図1中に矢印で示すPのピーク)が認められた(図1)。Gm_UGT1は、UDP-グルコースを糖供与体としたときに、IXグルコシドと思われる生成物(図2中に矢印で示すPのピーク)が認められた(図2)。
以上の結果から、植物由来のフラボノイドUGTを用いて、イソキサントフモールをグルコシル化できることが明らかとなった。
<実施例2>
下記の条件で調製したGm_UGT1を用いてIXの大量グルコシル化反応を試みた。実施例1で作製したGm_UGT1を組み込んだ組換え大腸菌(BL21/DE3)を、3LのLB培地で30℃で2日間培養し、集菌した菌体すべてを実験に供した。集菌した菌体から、BugBuster(登録商標)Protein Extraction Reagentキット(メルク社)を用いて、製造業者が推奨する方法で、Gm_UGT1の粗タンパク質液を調製した。
(反応条件)
基質:IX(純度約95%)約50mg/25mLの濃度でDMFに溶解
UDP-グルコース(UDP-Glc)(Sigma-Aldrich社製)をIXの10等量(862mg)を添加
酵素液:Gm_UGT1の粗酵素及び精製酵素の混合液(上記で調製したGm_UGT1粗タンパク質液7mLと、実施例1の方法で精製した精製酵素2mLとの混合液)
温度:35℃
バッファー:0.1M リン酸カリウムバッファー(pH7.5)
酵素液を、プレインキュベートし、UDP-Glcを水で溶かして添加した。ボリュームは450mLでバッファー中で反応させた。基質IXは50mg/25mLでDMFに溶解したものを8mLずつ反応0分と、0.5時間後に添加し、反応開始から1時間後に9mL添加した。反応開始から22時間後に、反応液に等量のアセトニトリルを添加することで反応を停止し、Millex フィルター(LH-4、0.45μm、Merck Millipore社製)で濾過し、遠心後の上清を実施例1と同じ方法でHPLCで分析した。
<結果>
UDP-グルコース及びIXをGm_UGT1により反応させた反応液をHPLCで分析したところ、図2に示すHPLCクロマトグラムと同様の結果が得られた。反応22時間後の生成物(IXグルコシド)と残存基質(IX)の面積比から算出したところ、IXについては反応収率76.7%(理論収率55.9mg)であった。
(IXグルコシドの精製)
生成物(IXグルコシド)のピークの画分を、Sep-Pakカラムを用いてステップワイズに溶出することで精製を行った。反応生成物のピークの画分を35ccのSep-pakC18(Waters社製)に負荷し、水洗い3CV(カラムボリューム)、5%アセトニトリル水溶液3CV、40%アセトニトリル水溶液3CV、80%アセトニトリル水溶液3CVでステップワイズに溶出した。水洗い及び5%アセトニトリル水溶液画分はピークがなく、40%アセトニトリル水溶液溶出画分にIXグルコシドが検出された。
この生成物をさらに分取HPLCで精製し、NMR測定に供した。
(構造決定)
NMR測定はCD3OD中で実施した。表1及び図3に、組換えUGT(Gm_UGT1)による、UDP-グルコース及びイソキサントフモール(IX)の反応生成物のNMR測定の結果を示す。表1は、1H及び13Cの化学シフトである。図3は、IXへの糖結合位置の決定の鍵となるHMBC(Heteronuclear Multiple Bond Correlation)、NOE(Nuclear Overhauser Effect)の結果である。表1中、化学シフト(δ)の単位はppm、カップリング定数(J)の単位はHzである。
これにより、生成物は、IXの7位にグルコースが1つ付加されたイソキサントフモールモノグルコシド(IXGと記載することもある)であることが確認された。表1中、化学シフト(δ)の単位はppm、カップリング定数(J)の単位はHzである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
<実施例3>
糸状菌によるIXのグルコシル化反応によるイソキサントフモールモノグルコシド(IXG)の生産
これまで、糸状菌のもつ配糖化活性により、プレニルフラボノイドを配糖体化した例が報告されているが(前述の非特許文献4)、リゾパス(Rhizopus)属においてIXをグルコシル化する活性については確認されていない。表2に示した21株のRhizopus属糸状菌を収集し使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
(胞子懸濁液の調製)
Rhizopus属糸状菌をPotato Dextrose Agar(PDA、Difco(登録商標) ベクトン・ディッキンソン社製)プレートに植菌し、25℃、6日間培養した。胞子懸濁液を得るために、プレートに0.1%tween80、0.8%NaClを加え、胞子を懸濁した。ミラクロス(Calbiochem社製)でろ過後、遠心分離により分生子を回収し、さらに、0.1%tween80、0.8%NaClで洗浄し、滅菌水に懸濁し、胞子数が1mLあたり107個となるように調製し、胞子懸濁液とした。
(イソキサントフモールの配糖化(1))
Potato Dextrose Broth(PD、Difco(登録商標) ベクトン・ディッキンソン社製)500μLに、20mMイソキサントフモール(IX、東京化成工業(株)製)エタノール溶液を5μL、胞子懸濁液を5μL添加して、25℃、3日間、振とう培養した。遠心分離により培養上清と菌体を回収した。培養上清とアセトニトリルを1:1で混和し、GLクロマトディスク 4P 0.45μm(ジーエルサイエンス(株)製)でろ過し、培養上清のLC分析サンプルとした。一方、回収した菌体に2mLの酢酸エチルを添加し、激しく撹拌した後、遠心分離し、溶媒層を回収した。遠心濃縮機で溶媒を除去した後、残渣を200μLの50%アセトニトリル水溶液に溶解し、GLクロマトディスク 4P 0.45μmでろ過し、菌体のLC分析サンプルとした。比較のために、イソキサントフモールエタノール溶液の代わりにエタノールを添加した以外は同じ操作を行い、比較用の培養上清及び菌体のLC分析サンプルを調製した。調製したLC分析サンプルを、下記のLC分析条件(B)で、HPLCで分析した。
LC分析条件(B)
カラム:COSMOSIL 5C18-AR-II 4.6mmI.D.×250mm(ナカライテスク(株)製)
A液:0.1%TFA 2:8(v/v)CH3CN:H2O
B液:0.1%TFA 8:2(v/v)CH3CN:H2O
流速:0.6mL/min
グラジエントプログラム(B液濃度(%)はvol%):B液0%→85%(15min)、B液85%(10min)、B液85%→0%(0.5min)、B液0%(15.5min)
検出:280nm
サンプル注入量:10μL
図4Aに、IXを添加して培養を行ったR.oryzae IAM6049の培養上清のHPLC分析結果を示す(検出:280nm)。図4Bに、IXを添加せずに培養を行ったIAM6049の培養上清(比較用分析サンプル)のHPLC分析結果を示す(検出:280nm)。HPLC分析の結果、生成物のリテンションタイムはどの株でも同じであり、先に同定したIXの7位にグルコースが1つ付加されたIXGのリテンションタイムとも一致した。
調査したすべての株の培養上清の分析結果を図5Aに、菌体の分析結果を図5Bに示した。図5A及び図5Bに示す結果は、いずれも培地あたりのピーク面積である。図5A及び図5B中、■はイソキサントフモールの7位にグルコースが1つグリコシド結合したイソキサントフモール配糖体(IXG)(図5A及び図5B中)であり、□はイソキサントフモール(IX)である。生成物がIXGであることは、生成物を精製後にNMRで分析して確認した。
Rhizopus属糸状菌(R.microsporus、R.oligosporus、R.chinensis、R.chinensis var. liquefaciens、R.delemar、R.oryzae、R.niveus)にはIXをIXGに変換する活性があることが分かった。
(イソキサントフモール配糖化(2))
500mLの坂口フラスコに100mLのPD培地を入れ、50mg/mLイソキサントフラブ(IX 90%以上含有、Hopsteiner社製)エタノール溶液を200μL添加した。1Mリン酸カリウムバッファーを培地に1/10添加する水準と、添加しない水準を設けた。R.oligosporus IFO31987又はR.oryzae IAM6049の胞子懸濁液を100μL植菌し、25℃、4日間、振とう培養した。桐山濾紙(5A)(有限会社桐山製作所製)で菌体と培養上清を分離した。各培養上清のpHを測定し、イソキサントフモールの配糖化(1)に記載の方法に従って処理し、HPLC分析した。結果を表3に示した。表3のバッファーの欄の「+」は、培地に1Mリン酸カリウムバッファーを添加した水準であり、「-」は添加しなかった水準である。R.oryzae IAM6049株では、バッファーの有無にかかわらず、培地中のIXはほぼIXGに変換された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
(イソキサントフモールの配糖化(3))
培地に、PD培地、又は、窒素源にポテトペプトンCPを、炭素源にグルコースを使用した培地を使用した。500mLの坂口フラスコに100mLの各種培地を入れ、50mg/mLイソキサントフラブ(IX 90%以上含有、Hopsteiner社製)エタノール溶液を200μL添加した。窒素源として、ポテトペプトンCP(PP、極東製薬工業(株)製)、炭素源としてグルコース(G)を用いた培地については、ポテトペプトンCP濃度は0.2%とし、グルコース濃度は0.2%、0.5%又は1.0%とした。表4について、例えばPP(0.2)G(0.2)と記載したものはポテトペプトンCPが0.2%、グルコースが0.2%の培地であることを示す。これに、R.oryzae IAM6256の胞子懸濁液を100μL添加し、25℃、2日間振とう培養した。桐山濾紙(5A)で菌体と培養上清を分離した。各培養上清のpHを測定し、イソキサントフモールの配糖化(1)に記載の方法に従って処理し、HPLC分析した。結果を表4に示した。培養2日間で培地中のIXはほぼIXGに変換されており、0.2%以上のグルコース添加では変換率に大きな違いはなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
<実施例4>
8-プレニルナリンゲニンの配糖化
PD培地2mLに50mg/mLの8-プレニルナリンゲニンエタノール溶液を4μL添加し、R.oryzae IAM6049又はIAM6256の胞子懸濁液を2μL植菌し、25℃で3日間振とう培養した。遠心分離により、培養上清と菌体を回収した。培養上清とアセトニトリルを1:1で混和し、GLクロマトディスク 4P 0.45μm(ジーエルサイエンス(株)製)でろ過し、培養上清のLC分析サンプルとした。比較のため、8-プレニルナリンゲニンエタノール溶液を添加し、胞子懸濁液を添加しないPD培地の上清を準備した。サンプルを、実施例3に記載のLC分析条件(B)でHPLC分析した。
分析結果を図6A及び図6Bに示す(検出:280nm)。図6Aは、8-プレニルナリンゲニンを添加し、R.oryzae IAM6049を添加しなかったPD培地上清のHPLC分析結果(クロマトグラム)である。図6Bは、R.oryzae IAM6049を8-プレニルナリンゲニン含有培地で培養した培養上清のHPLC分析結果(クロマトグラム)である。図6A中の8-PNは、8-プレニルナリンゲニンを、図6B中の8-PNGは、8-プレニルナリンゲニンにグルコースが1つ付加した8-プレニルナリンゲニン配糖体(8-PNG)を指す。8-プレニルナリンゲニン含有培地で培養した場合でも配糖体のピークが検出された。
<実施例5>
(CGTase反応のサンプル調製)
500mLの坂口フラスコに100mLのPD培地を入れ、50mg/mLイソキサントフラブ(IX 90%以上含有、Hopsteiner社製)エタノール溶液を200μL添加した。R.oryzae IAM6022、IAM6049、IAM6067、IAM6256又はNRRL395の胞子懸濁液100μLを各2本の前記坂口フラスコに植菌し、25℃で3日間培養した。培養終了後、桐山濾紙(5A)(有限会社桐山製作所製)で菌体と培養上清を分離した。各フラスコの培養上清中のIXGとIXの量を実施例1に記載の条件(A)のHPLC分析条件で分析した。各フラスコの培養上清中のIXG及びIXの濃度を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
得られた培養液を混合し、分析に供したところ、45.8μg/mLのイソキサントフモール配糖体(1つのグルコースが付加したもの(IXG))が検出されたため、混合液1.0Lあたりに45.8mgのイソキサントフモール配糖体が含まれていると判断した。
(CGTアーゼによるαグルコシル化による高度配糖体化反応)
(連続酵素反応:CGTase及びデキストリンを添加しての反応)
上記の培養液の混合液に水酸化ナトリウムを加え、pHを5.58に調節した。これにクラスターデキストリン(江崎グリコ(株))を4.58g添加し、インキュベーターにて50℃に調整した。その後、CGTase(天野エンザイム(株)、商品名「CGT-SL」、400u/mL)0.9mLを添加して反応を開始し、50℃の条件下で2時間保持した。反応時間0時間(反応開始時)の反応液及び2時間反応後の反応液をHPLCで実施例1の条件(A)にて解析した。2時間反応後の反応液を、以下ではCGTアーゼ反応液ともいう。
図7Aは、イソキサントフモールモノグルコシド(IXG)に、CGTase及びクラスターデキストリンを添加した反応液(反応時間0時間)のHPLC分析結果(クロマトグラム)であり、図7Bは、IXGにCGTase及びクラスターデキストリンを添加して2時間反応を行った反応液(CGTアーゼ反応液)のHPLC分析結果(クロマトグラム)である(いずれも検出:280nm)。
図7A及び7B中、IXGは、イソキサントフモールに1個のグルコースが付加したイソキサントフモール配糖体(IXモノグルコシド)である。図7B中、IXG2及びIXG3のピークは、CGTアーゼによりIXGにさらにグルコースが付加されたIX配糖体(IXGsとも記載する)だと予想された。
次に下記の条件で、CGTアーゼ反応液のLC-MS分析を実施し、精密質量から転移したグルコースの数を求めた。
(LC-MS分析条件)
LC装置:(株)島津製作所製UHPLC
MS装置:Waters社製Q-TOF Premier
カラム:COSMOCORE Packed Column (オーブン温度:40℃)
移動相A:0.1%ギ酸を含む水
移動相B:0.1%ギ酸を含むアセトニトリル
LCグラジエント条件を下記の表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
この条件で、IX配糖体群(図7BのIXG、IXG2及びIXG3)は保持時間9.5-10.5分の辺りで溶出されてくる。
CGTアーゼ反応液のLC-MS分析における各成分のMSスペクトルを、図8A、図8B及び図8Cに示す。図8Aは、イソキサントフモール(IX)に1個のグルコースが付加したIX配糖体のMSスペクトル、図8Bは、IXに2個のグルコースが結合したIX配糖体のMSスペクトル、図8Cは、IXモノグルコシドのMSスペクトルである。
図8Cから、m/z=517.2034の基質であるIXにグルコースが一分子付加したプロトンのアダクトイオンが検出されたため、このピークは基質であるIXGと確認できた。図8Bは、IXG2(図7BのIXGの左隣のピークに相当する)のMSスペクトルである。図8Bから、m/z=679.2593のIXGにグルコースが一分子付加(合計2個のグルコースが付加)したプロトンのアダクトイオンが検出されたため、このピークはIXに2つグルコースが付加されたIX配糖体だと確認できた。
図8Aは、IXG3(図7BのIXG2の左隣のピークに相当する)のMSスペクトルである。図8Aから、m/z=841.3130のIXG2にグルコースが1分子付加(合計3個のグルコースが付加)したプロトンのアダクトイオンが検出されたため、このピークはIXに3つグルコースが付加されたIX配糖体だと確認できた。
(HP-20による分画)
上記で得られたCGTアーゼ反応液を冷却した後、ダイヤイオンHP-20(三菱ケミカル(株)製、カラムサイズ200mL)に負荷し、800mLの水で洗浄した。次いで各400mLの5容量%、10容量%、20容量%、30容量%、40容量%のエタノール水溶液、800mLの50容量%のエタノール水溶液を順次カラムに供した。回収した溶出液(20容量%以上の画分は200mLずつ回収)を実施例1の条件(A)にてHPLCに供した結果、40容量%エタノール水溶液の画分から50容量%エタノール水溶液の画分にかけて、IXの7位の水酸基にグルコースが1個又は2個以上付加したイソキサントフモール配糖体が溶出されていることが分かったため、これらの画分を混合し、減圧濃縮した後、凍結乾燥して未精製物90.0mgを取得した。未精製物を実施例1の条件(A)にてHPLCに供した結果、酵素反応による生成物(イソキサントフモール配糖体)の平均糖(グルコース)付加数が2.8であること、カラム分画前後の1つのグルコースが付加したイソキサントフモール配糖体(イソキサントフモールモノグルコシド:IXG)の収率が94.48%であることが分かった。IXの7位の水酸基にグルコースが2個以上付加したイソキサントフモール配糖体については、NMRにより、イソキサントフモールに付加しているグルコースは、2~7個であることを確認した。
(評価1:溶解性)
上記の方法で調製したIXG及びIXGsについてアグリコンであるイソキサントフモール(IX)との水溶性評価を行った。
水にIX、IXG又はIXGsを混合し、加熱(90℃)後、30℃まで冷却し溶解したIX及びその配糖体の濃度を測定した。IX、IXG又はIXGsの濃度は、実施例1の条件(A)で、HPLCで測定した。溶解したIX、IXG又はIXGsの量をモル比で(IXとして)プロットした。図9は、IX、IXG及びIXGsが水350mLに溶ける量(IX換算)を調べた結果を示すグラフである。IXは350mLの水に可溶な量は3.0mgだったのに対し、IXGはIX換算で約10倍の溶解性を示した。さらにIXGs(IX換算の平均糖(グルコース)付加数は2.1)については、IXより50倍以上の溶解性を示すことが分かった(図9)。
次に、室温で、350mLの水に、IX、IXG又はIXGsをIX換算で45mg添加し、攪拌及び超音波処理により均一化してサンプルを調製した。図10に、各サンプルの外観(写真)を示す。
IXを45mg/350mLの水に添加したサンプル(図10のbのサンプル)においては、IXは顕著に析出し、固形物が浮遊しているのが確認できる。一方で、IXGのサンプル(図10のcのサンプル)では混濁が改善され、IXGsのサンプル(図10のdのサンプル)では完全に溶媒である水(図10のaのサンプル)と同様の清澄度を保っていた。
以上の結果から、IXに糖を転移することで、大きく溶解性を高めることができることが示された。
IXG(グルコース数:1)、IXGs(平均糖付加数:2.1)とヘキソース数が2.1倍のサンプルにおいて、溶解性は5倍近く高まっていることから、2つ目以上のヘキソースの付加の効果は相加的なものではなく、IXの物性を劇的に向上させていることが分かった。
(評価2:呈味性)
IXは苦味又は収斂味を呈することが知られており、飲食品への添加は味質に変化をもたらすと考えられる。水溶性の高まったIXG(付加糖(グルコース)数:1)及びIXGs(平均糖(グルコース)付加数:2)を用いて配糖体化の味質への効果を味覚センサー((株)インテリジェントセンサーテクノロジー製 味認識装置TS-5000Z)を用いて評価した。苦味の標準はアルファ酸で校正されたものである。
上述のIX、IXG又はIXGsを45mg/350mL(IX換算)の濃度で水に溶解させた水溶液と、マルトエキス(Brix:14、pH4.9)にIX、IXG又はIXGsを45mg/350mL(IX換算)の濃度で添加した液を味質分析に供した。
図11は、IX、IXG又はIXGsを、水又はマルトエキスに添加して苦味のマスク効果を評価した結果を示すグラフである。水ベースはIX、IXG又はIXGsを、水に添加した結果(黒いバー)であり、マルトエキスベースは、マルトエキスに添加した結果(白いバー)である。
その結果、水を溶媒とした場合は顕著にIXのみで苦味が検出されたのに対して、IXG及びIXGsにおいては、苦味はほとんど検出されなかった(図11)。
また、マルトエキスを溶媒にした場合は、サンプルを添加していないコントロール区(無添加)においてバックグラント値として苦味が検出されたが、IXを添加したものに対しては、このバックグラウンドの値から顕著に苦味が増大していた。それに対して、IXG又はIXGsを添加したマルトエキスについてはバックグラウンドと同レベルの苦味であった。
以上の結果から、溶媒の種類にかかわらず、IXの有する苦味は配糖体化によって溶媒レベルに緩和されることが示された。IXについては実際に水とマルトエキスに溶解している濃度は、添加した理論濃度(45mg/350mL)と比べ、水では2.15mg/350mL、マルトエキスでは22mg/350mLであった。したがって溶解していないIXが残存しており、実際のIX苦味強度より低く見積もっていると推察される。IXGはIXGsと比べて苦味に大きな差は認められなかったために、苦味マスク効果については1個のヘキソース付加(モノグリコシド)でも効果があることが分かった。
(評価3:強制劣化による安定性)
IX配糖体は特徴的なC8位のプレニル基の近傍のC7位の水酸基が保護されていることから水溶性が高まると同時に分解耐性による物質の安定性が期待される。そこで次に、配糖体化によるIXの安定性について評価を行った。
クエン酸バッファー(pH3、終濃度100mM)に、IX、IXG又はIXGsを、IX換算で3mg/350mL添加してサンプルを調製した。調製したサンプルを、85℃で10分間熱殺菌を行ったあと、遮光した状態でバイアルをインキュベーター内に設置し、45℃で保持した。1週間後ごとに、4週間にわたり継時的に添加した化合物(IX、IXG、IXGs)の残存量を、実施例1の条件(A)でHPLCで定量することで、安定性の評価を行った。
図12A、図12B及び図12Cに、クエン酸バッファー(pH3)中、45℃で保管したIX、IXG及びIXGsの残存率を示す(図12A:IXの残存率、図12B:IXGの残存率、図12C:IXGsの残存率)。図12A、図12B及び図12Cのグラフの縦軸(残存率)は、調製直後のサンプル中のIX、XG又はIXGsの濃度(IX換算)を100%とした場合の、保管後のサンプル中のIX、XG又はIXGsの濃度(IX換算)の相対値である。
図12A、図12B及び図12Cに示すグラフから回帰式を求めた。
図12Aに示すグラフから求めたIXの回帰式は、y=-21.889x+122.61であった。図12Bに示すグラフから求めたIXGの回帰式は、y=-15.441x+118.52であった。図12Cに示すグラフから求めたIXGsの回帰式は、y=-5.7749x+99.344であった。
これらのグラフから求められる回帰式の傾きは、分解速度を示す分解係数と考えることができる。
その結果、IXの分解係数(傾き)が-21.889なのに対して、IXGは分解係数が0.7倍程度(傾き:-15.441)小さく、1.4倍安定な物質であることが分かった。さらに、IXGsについては分解係数(傾き)が-5.7749と小さく、強制劣化条件においてIXの3.8倍程度安定性を保っていることが分かった。
以上のように、IXは配糖体化することで、熱及び低pHという強制劣化条件において、顕著な安定性を示すことが分かった。一つの配糖体化(モノグルコシド)でもIXの安定性を向上させることができるが、2糖以上の配糖体化がより強く安定性に寄与することが分かった。この点では前述の溶解性と安定性は相関性が高い。
<実施例6>
固定化菌体の調製とIXG及びIXGsの生産
R.oryzae IAM6256の胞子を1×105cells/mLになるように2%アルギン酸ナトリウム溶液30mLに、添加し、ゆっくりと撹拌して懸濁したものを、氷冷した2%塩化カルシウム溶液150mLに滴下し、ビーズ状にゲル化させ、そのまま4℃で2時間放置した。溶液を除いたあと、ビーズを数回滅菌水で洗浄した。ビーズに200mLの表7に示した培地を添加し、24℃でゆっくりと撹拌しながら2日間培養し、固定化菌体を得た。固定化菌体は培地を除いたあと滅菌水で洗浄し、反応に供するまで200mLの滅菌水に浸して4℃で保存した。
固定化菌体による反応を行うため、表7の「反応時のグルコース濃度」に示した濃度になるようにグルコースを添加し、さらにIXを0.1mg/Lとなるように添加した。24℃にてスターラーでゆっくりと撹拌しながら反応させ、24時間後に反応液とビーズを分離し、反応液の一部を実施例3のLC分析条件(B)でHPLC分析した。この24時間反応後の反応液の分析結果(IXG及びIXの濃度)を表7に示した。IXGは、IXの7位の水酸基にグルコースが1個付加したIX配糖体である。表7に示すIXGの濃度は、IXに換算した濃度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
表7に示すNo.1~4について、さらに、回収した反応液それぞれ200mLに水酸化ナトリウム溶液を添加してpHを5.5に調整した。クラスターデキストリンを5g/Lになるように添加して溶解し、50℃のインキュベーターでしばらく保持した後、CGTase(天野エンザイム(株)、商品名「CGT-SL、400u/ml」)を180μL添加して50℃で4時間反応させた。反応液の一部を実施例3のLC分析条件(B)でHPLC分析した。結果を表8に示す。表8中、G1~G6は、IXの7位の水酸基にグルコースが1~6個付加したIX配糖体を示す。IXに付加しているグルコースの数は、G1(IXG)が1個、G2が2個、G3が3個、G4が4個、G5が5個、G6が6個である。
表8に示す各配糖体の割合(%)は、反応液中の各配糖体の割合(%)である。この各配糖体の割合は、IXに1個以上のグルコースが付加しているIX配糖体(IXG及びIXGs)のIX換算の合計重量を100重量%とした場合の、各配糖体のIX換算の重量%である。G1~G6の各配糖体の割合から、IX1分子に付加しているグルコースの数の平均(平均グルコース付加数)を求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
以上のように、固定化菌体による反応により、IXGを生成させることができ、固定化菌体と分離した反応液を酵素処理することでIXGsを効率よく生成することができた。
本発明は、飲食品分野等において有用である。

Claims (14)

  1. 下記一般式(1)で表されるプレニルフラボノイド配糖体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (一般式(1)中、Rは、メチル基又は水素原子を表し、Xはヘキソース残基を表し、nは、2~10の整数を表す。2~10個のヘキソース残基は、同じであってもよく、異なっていてもよい。)
  2. ヘキソースがグルコースである請求項1に記載のプレニルフラボノイド配糖体。
  3. 一般式(1)においてRがメチル基を表す請求項1又は2に記載のプレニルフラボノイド配糖体。
  4. 請求項1~3のいずれか一項に記載のプレニルフラボノイド配糖体を含む組成物。
  5. 飲食品、医薬品、医薬部外品、化粧料又は飼料である請求項4に記載の組成物。
  6. 容器詰飲料である請求項4又は5に記載の組成物。
  7. 請求項1~3のいずれか一項に記載のプレニルフラボノイド配糖体の製造方法であって、
    リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を、下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、前記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A1)、及び、
    前記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  8. リゾパス(Rhizopus)属に属する菌を、下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びヘキソース源の存在下で培養することにより、前記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A1)を含む、プレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  9. 請求項1~3のいずれか一項に記載のプレニルフラボノイド配糖体の製造方法であって、下記(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質により、下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースから、前記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A2)、及び、
    前記プレニルフラボノイドモノグリコシドのヘキソース残基に1~9個のヘキソースを付加する工程(B)を含む、プレニルフラボノイド配糖体の製造方法。
    (p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
    (p2)配列番号1に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    (p3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    (q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
    (q2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    (q3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  10. 下記(p1)、(p2)、(p3)、(q1)、(q2)及び(q3)からなる群より選択される1種以上のタンパク質により、下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイド及びUDP-ヘキソースから、前記プレニルフラボノイドの7位に1個のヘキソースが結合しているプレニルフラボノイドモノグリコシドを生成させる工程(A2)を含む、プレニルフラボノイドモノグリコシドの製造方法。
    (p1)配列番号1に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
    (p2)配列番号1に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    (p3)配列番号1に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    (q1)配列番号2に示すアミノ酸配列からなるタンパク質
    (q2)配列番号2に示すアミノ酸配列において、1~9個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    (q3)配列番号2に示すアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位にヘキソースを付加する活性を有するタンパク質
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  11. 下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、前記プレニルフラボノイドの水溶性を向上させる方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  12. 下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、前記プレニルフラボノイドの苦味を低減する方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  13. 下記一般式(2)で表されるプレニルフラボノイドの7位に、2~10個のヘキソースから構成される糖鎖を付加する、前記プレニルフラボノイドの安定性を向上させる方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (一般式(2)中、Rは、メチル基又は水素原子を表す。)
  14. ヘキソースがグルコースである請求項7~13のいずれか一項に記載の方法。

     
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