JP2002275175A - フラボノイド化合物及びその製造方法 - Google Patents
フラボノイド化合物及びその製造方法Info
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Abstract
できる新規なフラボノイド化合物及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 フラボノイド化合物は、下記化1で示さ
れる構造を有し、ヘスペレチンの8位に水酸基を備えた
8−ヒドロキシヘスペレチンである。このフラボノイド
化合物は、ヘスペリジンをアスペルギルス・サイトイ
(Aspergillus saitoi)にて微生物発酵処理することに
よって得られる。前記微生物発酵処理は、ヘスペリジン
とアスペルギルスとを含む培地を振盪培養し、アスペル
ギルスの栄養菌糸にヘスペレチンを生成させる菌糸培養
工程と、アスペルギルスの栄養菌糸から胞子形成を進行
させながら8−ヒドロキシヘスペレチンを生成させる胞
子形成工程とから構成される。 【化1】
Description
ド化合物及びその製造方法に関するものである。
ヘスペリジンは、オレンジやレモン等の柑橘類、特に未
熟果の果皮に多く含まれるフラボノイドであり、ビタミ
ンPとして知られている。このヘスペリジンは、抗アレ
ルギー作用、抗ウィルス作用、毛細血管強化作用等の生
理活性を有することが知られており、健康食品等に添加
して利用されている。
スペリジンの有効利用の一環として、ヘスペリジンを物
質変換することにより、その利用範囲のより一層の拡大
を見込める可能性が高い。特に、前記ヘスペリジンは体
内への吸収性があまり高くないことから、物質変換によ
って栄養的な観点からの価値の向上が期待される。
利用拡大を目指した鋭意研究の結果なされたものであ
る。この発明の目的とするところは、ヘスペリジンの利
用範囲の拡大を図ることができる新規なフラボノイド化
合物及びその製造方法を提供することにある。
めに、請求項1に記載の発明のフラボノイド化合物は、
下記化2で示される構造を有するものである。
1に記載の発明において、アスペルギルス・サイトイ
(Aspergillus saitoi)を用いて、ヘスペリジンを微生
物発酵処理することにより得られることを特徴とするも
のである。
物の製造方法は、請求項1又は請求項2に記載のフラボ
ノイド化合物を製造するフラボノイド化合物の製造方法
であって、ヘスペリジンをアスペルギルス・サイトイ
(Aspergillus saitoi)にて微生物発酵処理することに
より、前記ヘスペリジンを微生物変換してフラボノイド
化合物を生成させることを特徴とするものである。
物の製造方法は、請求項3に記載の発明において実施さ
れ、前記微生物発酵処理は、ヘスペリジンとアスペルギ
ルス・サイトイとを含む培地を振盪培養し、アスペルギ
ルス・サイトイの栄養菌糸にヘスペリジンからヘスペレ
チンを微生物変換させる菌糸培養工程を行った後、アス
ペルギルス・サイトイの栄養菌糸から胞子形成を進行さ
せつつ、前記培地中のヘスペレチンからフラボノイド化
合物を微生物変換させる胞子形成工程を行うように構成
したことを特徴とするものである。
は、そのまま振盪培養しても、静置培養に切り替えても
どちらでもよい。但し、静置培養する場合には、培地の
深さを浅くして培地の体積に対する表面積の割合(比表
面積)を大きくすることにより、培地全体を好気的条件
に保ち、アスペルギルス・サイトイによる微生物変換効
率を高めるように構成するのが好ましい。
形態を詳細に説明する。実施形態のフラボノイド化合物
は、下記化3で示される構造を有している。
分子量が約319のフラボノイド化合物(3',5,7,8-tet
rahydroxy-4'-methoxyflavanone 又は 2,3-dihydro-5,
7,8-trihydroxy-2-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)-4H-1-
benzopyran-4-one)である。このフラボノイド化合物
は、上記化3で示される構造より、ヘスペレチン(hesp
eretin;3',5,7-trihydroxy-4'-methoxyflavanone;C16
H14O6)の8位に水酸基を備えた有機化合物、いわゆ
る8−ヒドロキシヘスペレチン(8-hydroxyhespereti
n)である。
ノール、エタノール及びジメチルスルフォキシド(DM
SO)に可溶で、若干溶解性が悪いが水にも可溶であ
る。さらに、前記ヘスペレチンには抗酸化作用がほとん
ど見られないのに対し、この8−ヒドロキシヘスペレチ
ンはα−トコフェロール(ビタミンE)と同等の極めて
高い抗酸化作用を発揮することができる。そして、この
高い抗酸化作用を利用して、例えば食品や飲料等に添加
して健康増進活性を有する健康食品や健康ドリンク等に
利用することができる。このとき、8−ヒドロキシヘス
ペレチンは、生体内で活性酸素を消去して過酸化脂質の
生成を抑制し、酸化ストレスに起因する癌、動脈硬化、
糖尿病の合併症等の生活習慣病の予防に役立つ。
ペリジン(hesperidin)をアスペルギルス・サイトイ
(Aspergillus saitoi)にて微生物発酵処理することに
よって得られる。すなわち、この8−ヒドロキシヘスペ
レチンは、ヘスペレチンとルチノース(L−ラムノシル
−D−グルコース)との配糖体であるヘスペリジン(ビ
タミンP)を含有する培地中でアスペルギルス・サイト
イを培養し、そのアスペルギルス・サイトイにヘスペリ
ジンを微生物変換させることにより、その培養上澄み液
中に生成される。なお、このときの培養条件としては、
アスペルギルス・サイトイの生育及び前記微生物変換を
良好に行うために、20〜40℃の培養温度、好気的条
件であるのが好ましい。
含有培地やツァペック培地等の糸状菌用培地又はオカラ
等の有機物を含有する種々の液体培地が好適に使用され
る。さらに、ヘスペリジンから8−ヒドロキシヘスペレ
チンを微生物変換させる目的以外の発酵を阻害するよう
に、必要最小限の栄養素を含有する最小培地であるのが
好ましく、例えばアルコール発酵しないように単糖類及
び二糖類が培地中に含まれないようにするのが好まし
い。また、前記培地は、培養開始時点では、アスペルギ
ルス・サイトイの生育を良好にするために、pH3〜7
の範囲内であるのが好ましい。
スペリジンの溶解性を高める目的で、低濃度の有機溶媒
が含有されるのが好ましい。前記有機溶媒としては、メ
タノール、エタノール、DMSO等が挙げられるが、ヘ
スペリジンの溶解性を高めることができるため、DMS
Oが最も好適に使用される。なお、この培地中のDMS
Oの含有量としては、好ましくは0.01〜5容量%、
より好ましくは0.01〜1容量%である。この培地中
のDMSOの含有量が0.01容量%未満の場合には、
培地中に充分な量のヘスペリジンを溶解させることがで
きない。逆に5容量%を越える場合には、アスペルギル
ス・サイトイの生育が著しく阻害される。
スペリジンの含有量としては、多量の8−ヒドロキシヘ
スペレチンを効率よく得るために、その溶解限界として
の飽和濃度まで含有させるのが好ましい。なお、前記飽
和濃度は、前記DMSO等の有機溶媒の含有量と深く関
連しているが、およそ0.3重量%以下である。また、
培養開始時に培地中に添加されるアスペルギルス・サイ
トイの濃度としては、多量の8−ヒドロキシヘスペレチ
ンを短期間で効率よく得るために、2×106個/mL
(cfu/mL)以上であるのが好ましい。
よる微生物変換効率を高めるために、前記培地中でアス
ペルギルス・サイトイの栄養菌糸を振盪培養する菌糸培
養工程を行った後、その栄養菌糸から胞子形成を進行さ
せる胞子形成工程を行うように構成するのが好ましい。
培地中でアスペルギルス・サイトイを振盪培養すること
によって、好気的条件を保ちつつ栄養菌糸による微生物
変換を行わせる工程である。この工程において、アスペ
ルギルス・サイトイの栄養菌糸は、ヘスペリジンを構成
するヘスペレチンとルチノースとの結合を切断してヘス
ペレチンを生成するグリコシダーゼ反応を極めて効率的
に行う。前記振盪培養における振盪速度としては、50
〜200rpm/分の範囲内であるのが好ましい。この
振盪速度が50rpm/分未満の場合には、アスペルギ
ルス・サイトイを含有した培地全体が好気的でないた
め、菌糸の増殖が充分にできない。逆に振盪速度が20
0rpm/分を越える場合には、培地の揺れが激しく、
菌糸形成が充分にできない。
リジンの含有量は、前記溶解限界を超えて添加されても
構わない。このとき、培養開始時点では溶解されずに培
養容器の底部に沈澱していたヘスペリジンが振盪による
撹拌作用により適宜培地中に溶解されて微生物発酵に利
用され得る。さらに、培地中に溶解限界を超えてヘスペ
リジンを含有させた場合には、培養容器底部のヘスペリ
ジンの沈澱を防ぐ目的で、50rpm/分程度で沈澱が
消失するまで振盪培養するように構成するのが好まし
く、その結果としてより多くのヘスペレチンを生成させ
ることができる。
ペレチンが生成された後に行われ、前記菌糸培養工程後
の培地をそのまま培地交換せずに静置培養又は振盪培養
することによって、アスペルギルス・サイトイの栄養菌
糸に胞子形成を進行させながら微生物変換を行わせる工
程である。なお、菌糸培養工程から胞子形成工程に移行
するタイミングとしては、菌糸培養工程の終了時期に、
培地の表面(液面)にアスペルギルス・サイトイの栄養
菌糸が密に存在するのが目視にて確認可能となることか
ら、それを指標にして容易に把握することができる。
トイの栄養菌糸は、胞子形成を進行させながら、ヘスペ
レチンの8位に水酸基を付加させるヒドロキシラーゼ反
応を行って8−ヒドロキシヘスペレチンを極めて効率的
に生成させる。この8−ヒドロキシヘスペレチンの生成
反応は、培養容器内における胞子形成過程の中期から後
期にかけて最も効率的に行われ、胞子形成が完了した段
階における生成効率はさほど高くはない。このため、無
駄に浪費される時間を減らすために、培養容器の液面全
体が胞子で完全に被覆される直前に培養を停止し、生成
された8−ヒドロキシヘスペレチンを抽出するとよい。
を行う場合には、振盪時の物理的刺激による胞子形成の
抑制効果を容易に解消することができる。なお、この静
置培養時には、培地の深さを浅くして培地の体積に対す
る表面積の割合(比表面積)を大きくすることにより、
培地全体を好気的条件に保ち、アスペルギルス・サイト
イの活動を活発化させてその微生物変換効率を高めるよ
うに構成するのが好ましい。一方、胞子形成工程におい
て振盪培養を行う場合には、培地の深さを適度に深くし
ても好気的条件を保つことが容易であることから、一度
の培養操作により多量の8−ヒドロキシヘスペレチンを
生成させることが可能となる。
成工程後の培地から8−ヒドロキシヘスペレチンを抽出
して精製する。このとき、前記培地をアスペルギルス・
サイトイの細胞膜が破壊されない程度に遠心分離(30
00rpm程度)して上澄み画分を得、その上澄み画分
を疎水性カラムによる逆相液体クロマトグラフィーによ
り精製するとよい。なお、前記遠心分離後の沈澱画分に
も比較的多量の8−ヒドロキシヘスペレチンが含まれて
いることから、その沈澱画分にメタノールやエタノール
等の有機溶媒を加えて充分に洗浄しながら抽出した後、
その抽出液を逆相液体クロマトグラフィーにて精製する
ように構成するとよい。
いて、以下に記載する。 ・ 実施形態のフラボノイド化合物は、上記化3で示さ
れる構造を有する8−ヒドロキシヘスペレチンである。
この8−ヒドロキシヘスペレチンは、ヘスペレチンの8
位に水酸基が付加された新規な構造を有することから、
ヘスペリジンの利用範囲の拡大を図ることが可能であ
る。さらに、この8−ヒドロキシヘスペレチンは、ヘス
ペリジン及びヘスペレチンと比べて著しく高い抗酸化作
用を発揮することができることから、生体内で活性酸素
を消去して過酸化脂質の生成を抑制し、酸化ストレスに
起因する癌、動脈硬化、糖尿病の合併症等の生活習慣病
の予防に役立てることができる。また、原料として柑橘
類に含有されている天然成分であるヘスペリジンを用い
るとともに、焼酎等の酒類の醸造に利用されるアスペル
ギルス・サイトイが用いられていることから、人体への
摂取においてもほとんど問題がない。
ヒドロキシヘスペレチン)の製造方法は、ヘスペリジン
をアスペルギルス・サイトイにて微生物発酵処理するこ
とにより、前記ヘスペリジンを微生物変換して得られる
ものである。このため、ヘスペリジンの利用範囲の拡大
を図ることができる新規なフラボノイド化合物を極めて
容易に製造することができる。さらに、前記微生物発酵
処理において、ヘスペリジンとアスペルギルス・サイト
イとを含む培地を振盪培養する菌糸培養工程を行った後
に胞子形成工程を行うように構成することによって、非
常に簡単な作業工程で、8−ヒドロキシヘスペレチンを
極めて効率的に製造することが可能となる。
比較例について説明する。 <ヘスペリジン変換物の製造>ポテトデキストロース−
ブロス培地(DIFCO社製)を複数個の三角フラスコ
(容積500mL)に100mLずつ分取し、オートク
レーブ滅菌(121℃、15分間)を行った。冷却した
後に、2×108個/mL以上の濃度に調製したアスペ
ルギルス・サイトイの胞子懸濁液を1.0mLずつ各フ
ラスコに接種し、30℃の恒温室(大気と同じ成分の好
気的条件)内において100rpm/分で振盪培養を行
いながら栄養菌糸を育成させた。なお、前記アスペルギ
ルス・サイトイは、(財)応用微生物学研究奨励会(通称
IAM)より分譲を受けたアスペルギルス・サイトイ菌
株(IAM No.2210)が用いられた。
に生育させた後、オートクレーブ滅菌(105℃、5分
間)した10重量%のヘスペリジン(SIGMA社製)
DMSO希釈液を5mLずつ加え、引続き同好気的条件
下で振盪培養を行なって、栄養菌糸からの胞子形成を進
行させた。なお、このときの胞子形成の様子を経時的に
モニタリングしたところ、ヘスペリジンを投入しておよ
そ1週間経過後から胞子の形成が始まり、3週間後には
培地の液面全体で胞子の形成が認められたことが分かっ
た。
でヘスペリジン投入後から2週間経過した時点、すなわ
ち胞子形成の中期から後期と思われる時期のサンプルを
採取した。そして、この採取されたサンプルを遠心分離
(3000rpm、15分間)して不純物を沈澱除去し
た後、その上澄み液を分析用高速液体クロマトグラフィ
ー(HPLC)(島津製作所製のLC10A、カラムは
YMC社製のA303)にて分析し、フラボノイド組成
の変化を調べた。その結果、フラボノイド組成物全体に
占めるヘスペリジン変換物のピークの割合はおよそ8.
3%であることが分かった。
ることが確認されたHPLC用サンプルの残りをエバポ
レーターにて濃縮した後、分取用HPLC(島津製作所
製のLC8A、カラムはYMC社製のR353−151
A、SH343−5)にて分画し、ヘスペリジン変換物
の単離精製を行った。
製造>で得られたヘスペリジン変換物の構造決定を行っ
た。1H NMR及び13C NMRスペクトルは、内部標
準としてDMSO−d6に溶解させたテトラメチルシラ
ン(Tetramethylsilane;TMS)を用いてJEOL J
NM−EX−400 NMR装置(1H NMRは400
MHz、13C NMRは100MHz)で分析した。ま
た、質量スペクトル(FAB-MS)は、JEOL JM
S−DX−705Lで測定した。結果を表1及び表2に
示す。
れる構造を有する8−ヒドロキシヘスペレチンであるこ
とが確認された。
的思想について以下に記載する。 ・ 前記微生物発酵処理を0.01〜5容量%のジメチ
ルスルフォキシドを含有する培地中で行うことを特徴と
する請求項3又は請求項4に記載のフラボノイド化合物
の製造方法。このように構成した場合、アスペルギルス
・サイトイの生育阻害を低減させつつ、比較的多量のヘ
スペリジンを培地中に溶解させて、その微生物変換効率
を容易に高めることができる。
澄み液を、疎水性カラムを用いた逆相液体クロマトグラ
フィーにより精製することを特徴とする請求項3又は請
求項4に記載のフラボノイド化合物の製造方法。このよ
うに構成した場合、極めて容易にフラボノイド化合物を
単離することができる。
ば、次のような効果を奏する。請求項1及び請求項2に
記載の発明のフラボノイド化合物によれば、ヘスペリジ
ンの利用範囲の拡大を図ることができる。
ボノイド化合物の製造方法によれば、ヘスペリジンの利
用範囲の拡大を図ることができるフラボノイド化合物を
容易に製造することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記化1で示される構造を有するフラボ
ノイド化合物。 【化1】 - 【請求項2】 アスペルギルス・サイトイ(Aspergillu
s saitoi)を用いて、ヘスペリジンを微生物発酵処理す
ることにより得られることを特徴とする請求項1に記載
のフラボノイド化合物。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のフラボノ
イド化合物を製造するフラボノイド化合物の製造方法で
あって、 ヘスペリジンをアスペルギルス・サイトイ(Aspergillu
s saitoi)にて微生物発酵処理することにより、前記ヘ
スペリジンを微生物変換してフラボノイド化合物を生成
させることを特徴とするフラボノイド化合物の製造方
法。 - 【請求項4】 前記微生物発酵処理は、 ヘスペリジンとアスペルギルス・サイトイとを含む培地
を振盪培養し、アスペルギルス・サイトイの栄養菌糸に
ヘスペリジンからヘスペレチンを微生物変換させる菌糸
培養工程を行った後、 アスペルギルス・サイトイの栄養菌糸から胞子形成を進
行させつつ、前記培地中のヘスペレチンからフラボノイ
ド化合物を微生物変換させる胞子形成工程を行うように
構成したことを特徴とする請求項3に記載のフラボノイ
ド化合物の製造方法。
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