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世界初!低分子化コンドロイチン硫酸

2013年度北海道新技術・新製品開発賞 大賞受賞

 

精製したエイ軟骨抽出コンドロイチン硫酸をマイクロ化学プロセス処理によって低分子化し、スプレードライヤーで乾燥粉末化したコンドロイチン硫酸オリゴ糖(商標名:ナノ型コンドロイチン)です

 

ナノ型コンドロイチンとは
北海道立総合研究機構工業試験場  北海道大学先端生命科学院

 

ナノ型コンドロイチンとは
Mass preparation of oligosaccharides by hydrolysis of chondroitin sulfate polysaccharides with subcritical water microreaction system」Shuhei Yamada, Keiichiro Matsushima, HaruoUra, Nobuyuki Miyamoto, Kazuyuki Sugahara, Mass Preparation of Oligosaccharides by the Hydrolysis of Chondroitin Sulfate Polysaccharides with a Subcritical Water Microreaction System, Carbohydr. Res., 2013, 371, 16-21.
亜臨界水を用いたコンドロイチン多糖の加水分解によるオリゴ糖の大量製造方法

 

ナノ型コンドロイチンとは

 

菅原一幸(2013) 第1Sam0.1NO3回E機能性食品国際学会 発表
Mass Preparation of Oligosaccharides with Intestinal Absorbence Capacity by Hydrolysis of Chondroitin Sulfate Polysaccharides with Subcritical Water Microreaction System
亜臨界水マイクロ反応システムを用いたコンドロイチン硫酸多糖類の加水分解による腸管吸収能力を持つ
オリゴ糖の大量合成

 

Kazuyuki Sugahara1, Shuhei Yamada1, 2, Shuji Mizumoto1,
Keiichiro Matsushima3, Haruo Ura3, and Nobuyuki Miyamoto4

 

1 Faculty of Advanced Life Science, Hokkaido University, Sapporo, 001-0021, Japan;
2 Faculty of Pharmacy, Meijo University, Nagoya, 468-8503, Japan;
3 Industrial Research Institute, Hokkaido Research Organization, Sapporo, 060-0819, Japan;
4 Marukyou Bio Foods Co. Ltd., Wakkanai, Hokkaido, 097-0022, Japan

 

キーワード:コンドロイチン硫酸、加水分解、マイクロ反応システム、オリゴ糖、亜臨界水、反転腸管法、腸管吸収

 

背景:コンドロイチン硫酸(CS)の生物学的機能は、細胞外マトリックス成分、成長因子やサイトカインなどの機能タンパク質と多糖鎖の特定のオリゴ糖配列との相互作用によって実行されます。したがって、CSオリゴ糖は薬理学的応用が期待されています。また、健康食品のサプリメントや薬のCSに対する需要が急速に高まっています。しかし、消化器系のCS多糖類の吸収性は非常に低い。経口投与されたCSの活性は低分子化によって増加することが期待されているので、CSオリゴ糖の工業的生産が必要とされている。

 

目的:腸管システムから効率的な吸収性を持つコンドロイチンオリゴ糖鎖の大量調製を達成する。

 

方法:亜臨界及び超臨界水加水分解法は、エイ軟骨由来コンドロイチン硫酸多糖鎖の低分子化によるオリゴ糖生産のため初めて適用された。その最適条件は、圧力25MPa、温度150〜250℃、8.8秒間、亜臨界水で処理することにより決定された。 調製したCSのグルクロン酸残基の分解はカルバゾール法により評価した。サイズ分布と得られたオリゴ糖の構造的特徴は、ゲル濾過HPLC及び陰イオン交換HPCL によって、細菌由来のCS分解酵素(エリミナーゼ)のCS分解物との比較によって分析した。オリゴ糖の吸収量と大きさの分布を決定するために、7週齢の雄性SDラットの上部小腸の一部を用いてin vitroで反転腸管法によって腸管内液と外液についてカルバゾール法と陰イオン交換HPLCによって分析した。

 

結論:小腸を通して高い吸収能力を持つCSのオリゴ糖の大量調製が亜臨界水マイクロ反応システムを使用することによって達成された、およびCS関連材料の市場に強い影響力を持つことになります。オリゴ糖は、学術分野でのオリゴ糖CSの生物学的機能の解析のための基礎研究にも有用であろう。

反応機構

コンドロイチン硫酸オリゴ糖の構造解析から、構築した高温・高圧水マイクロ化学プロセスが、単位糖をつなぐ2種類のグリコシド結合のうち、ヘキソサミニド(ガラクトサミニド)結合を優先的に開裂させる加水分解反応である反応機構を解明した。

 

ナノ型コンドロイチンとは

腸管吸収性

コンドロイチン硫酸をオリゴ糖化するメリットの一つは、生体内に取り込まれ易くなることで、より効率的な健康増進効果を得ることである。我々は各種の評価方法による検証を試みた結果、コンドロイチン硫酸オリゴ糖は小腸壁から確実に吸収され、従来の高分子量コンドロイチン硫酸と比較して少なくとも数百倍の吸収量があることを確認した。

 

ナノ型コンドロイチンとは

 

吸収された成分の分析結果
HPLC分析により2糖〜12糖までの低分子オリゴ糖(ナノ型コンドロイチン)のみが腸管を透過して反対側に移動しているのが確認された。

 

ナノ型コンドロイチンとは

 

ナノ型コンドロイチンとは

安全性

試験項目

試験結果

備考・試験方法等

経口急性毒性試験

2000 mg/kg以上

雌マウス

28日間反復投与毒性試験

1000 mg/kg

無毒性量(NOAEL)

変異原性試験

陰性

遺伝毒性試験ガイドライン準拠 Escherichia coli WP2uvrA 及び Salmonella typhimurium TA系 4菌株における復帰突然変異試験

総クロム

検出せず

ICP発光分析法

ヒ素(As2O3として)

検出せず

原子吸光光度法

カドミウム

検出せず

原子吸光光度法

総水銀

検出せず

原子吸光光度法

一般生菌数

300以下/g

標準寒天平板培養法

大腸菌群

陰性/2.22g

BGLB法

大腸菌

陰性/2.22g

増菌培養法

カビ数

30/g

ポテトデキストロース寒天平板培養法

酵母数

陰性/0.1g

ポテトデキストロース寒天平板培養法

耐熱性芽胞菌数

300以下/g

標準寒天平板培養法

黄色ブドウ球菌

陰性/0.01g

平板塗沫培養法

サルモネラ

陰性/25g

増菌培養法

腸炎ビブリオ

陰性/25g

増菌培養法

製品規格

 

性状 淡灰〜淡黄色の粉末 目視
コンドロイチン硫酸含有量 80%以上 HPLC法またはカルバゾール法
水分 10%以下 赤外線水分計
pH(1%水溶液) 4.0〜6.5 ガラス電極法
重金属(Pbとして) 10ppm以下 硫化ナトリウム比色法
一般生菌数 3000cfu/g以下 標準寒天平板培養法
大腸菌群 陰性 ECテスト法
粒度 30mesh pass
組成 エイ軟骨由来コンドロイチン硫酸

受賞・知財

■2013年度北海道新技術・新製品開発賞 大賞受賞
■登録商標「ナノ型コンドロイチン」
■登録特許「コンドロイチン硫酸オリゴ糖の製造方法」

 

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