JP2005348698A - ケフィア粒から分離された微生物とこの微生物あるいはそれを含む微生物群を培養して得られる微生物培養物ならびにそれらを用いた製品 - Google Patents

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Abstract

【課題】
飲料、食品、化粧品又は飼料等の原料として、あるいは、これら製品又は原料に添加することによりそれらの酸化防止による品質低下防止や、それらを利用する人又は動物の生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルの発生を消去もしくは抑制する天然物由来の抗酸化能を有する微生物の提供。また、前記微生物あるいはそれを含む微生物群を培養して得られる微生物培養物の提供。天然物由来の抗酸化能を有する微生物培養物を用いた飲料、食品、化粧品又は飼料の提供。
【解決手段】
ケフィア(Kefir)粒から分離された抗酸化能を有するラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の培養できる条件下で、単独及び混合培養を行い、得られる培養物又は菌体を有効成分とする抗酸化物を調整する。また、飲料、食品、化粧品又は飼料等の原料として、あるいは、これら製品又は原料に添加する添加物を調整する。
【選択図】 なし

Description

飲料、食品、化粧品又は飼料等の原料として、あるいは、これら製品又は原料に添加することにより、それらの酸化防止による品質低下防止や、それらを利用する人又は動物の生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルの発生を消去もしくは抑制する天然物由来の抗酸化能を有する微生物に関する。また、この微生物あるいはそれを含む微生物群を培養して得られる微生物培養物に関する。さらに、本発明はそれらを用いた飲料、食品、化粧品又は飼料に関する。
昨今、悪性新生物(がん等)、脳血管疾患や糖尿病などの生活習慣病が死亡原因の上位を占めている。その生活習慣病を引き起こす大きな原因として、活性酸素やフリーラジカルがある。抗酸化物質には、飲料、食品、化粧品又は飼料などに添加し、品質低下の防止及び品質保持の目的で使用される抗酸化物質と、生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルの発生を消去もしくは抑制する目的で使用される抗酸化物質がある。
飲料、食品、化粧品又は飼料などに含まれている油脂類が酸化されると、製品の色や風味が悪くなるばかりでなく、褐変や退色、栄養価の低下の原因になる。そこで、飲料、食品、化粧品又は飼料には、品質保持のために抗酸化物質が添加されていることが多い。
このような目的のために、飲料、食品又は飼料などの分野で使用されている抗酸化物質としては、例えばL‐アスコルビン酸(ビタミンC、V.C)、エリソルビン酸(イソアスコルビン酸)、トコフェロール(ビタミンE、V.E)などの天然抗酸化物質やジブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)などのフェノール系合成抗酸化物質が知られている。
L-アスコルビン酸は水に溶けやすく酸性で強い還元作用があり利用されているが、油脂へは使用しにくく酸性(酸味)が食品の味をかえてしまうことから、果実加工品、漬物などに限られる。また、トコフェロールは油脂成分の不必要な酸化を防ぐことから良く用いられているが、抗酸化能があまり高くないため他の抗酸化物質との併用する必要がある。
一方、天然抗酸化物質は合成抗酸化物質と比較してその抗酸化能が劣るという欠点がある。しかし、合成抗酸化物質のジブチルヒドロキシトルエン(BHT)やブチルヒドロキシアニソールは、抗酸化能が強いが遺伝子損傷、変異原性、染色体異常などによる発がん性を誘発する疑わしい食品添加剤とされ、安全性が疑問視されるようになってきた。
化粧品としても、油脂類の酸化防止の為に天然抗酸化物質や合成抗酸化物質が用いられているが、皮膚への影響や肌荒れなどの原因とされ、安全性が疑問視されるようになってきた。
このようなことから、抗酸化能が強く、しかも、汎用性が高く、天然由来で安全性が高い抗酸化物質の開発が望まれていた。
天然の抗酸化物質としては、褐変物質、アミノ酸、糖アルコール、果糖、果皮、わさびやカテキンなどが報告されている。また、微生物培養物の抗酸化物質としては、乳酸菌の抽出物に抗酸化効果があることが示されてきている。
従来は、飲料、食品、化粧品又は飼料などに添加し、品質低下の防止及び品質保持の目的でこれらの抗酸化物質が使用されてきたが、生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルを消去もしくは抑制することが明らかになり、生体内抗酸化能が強い天然抽出物の探索が行われるようになってきた。
生体内酸化により発生する活性酸素には、一重項酸素、スーパーオキシド、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素の4種、また、フリーラジカルには、アルキルヒドロペルオキシド、ヒドロペルオキシルラジカルなど10種以上が知られている。抗酸化能は、一般的に1,1-ジフェニル-2-プクリルヒドラジン(DPPH)を用いたラジカル消去活性を測定することで判定できる。
生体内酸化により生体への影響として、老化、生活習慣病及びがんが引き起こされると考えられている。老化は、運動機能や内臓の機能の低下、物忘れ、眼の白内障、皮膚のしわなど、病気とまではいかない衰えのほか、血管が衰えて動脈硬化などにかかりやすくなる。生活習慣病としては、特に関係が深いと考えられているのが動脈硬化と糖尿病で、他にも肝機能障害、リウマチ性関節炎など挙げられる。
また、がんについては、酸化によってDNAを構成する物質を変質させて、傷をつけ、別の細胞が再生される際に突然変異を起こす原因の一つとされている。このような疾患を防止する上で、生体内酸化を防止し、あるいは、抑制する抗酸化物質が注目され、機能性食品、特定保健用食品やサプリメントして研究開発されている。
このような用途の抗酸化物質として、カロチノイド類(ベータカロチン、リコペン、フコキサンチン)、フェノール化合物類(フラボノイド、アントシアニン、カテキン)、含硫化物やベータ・ジケトン類などの植物由来、微生物培養物ではDHA(ドコサヘキサエン酸)、EPA(イコサペンタエン酸)などがある。
本発明は、このような天然抽出物であって抗酸化能が強く、様々な飲料、食品、化粧品又は飼料など汎用性が高く、製品本来の味や風味が維持でき、また、生体内抗酸化能にも効果のある微生物を提供し、また、この微生物あるいは微生物群を培養して得られる微生物培養物を提供することを目的とする。さらに、本発明は、それらを用いた様々な飲料、食品、化粧品又は飼料を合わせて提供することを目的とする。
コーカサス地方が発祥の地と考えられている伝統的な乳酸菌と酵母の複合醗酵乳ケフィア(Kefir)は、そのスターターであるケフィア粒を牛乳にて培養することにより製造される。
本発明者は、天然物であるこのケフィア粒を飲料、食品、化粧品又は飼料などに利用した場合、人、動物にとって安全であることを見出し、さらに、様々な利用方法について鋭意研究を重ねてきた。そして、ケフィア粒を緑茶のエキスにて培養し、その微生物培養物から菌体を除去した培養液が優れた皮膚美白効果を有することを見出し、また、ケフィア粒に抗酸化能を有することを見出し、化粧料として出願している(特願2002−315520、出願日:平成14年10月30日)。
そして、さらに研究を重ねた結果、飲料、食品、化粧品又は飼料等の原料として、あるいは、これら製品又は原料に添加することによりそれらの酸化防止による品質低下防止や、それらを利用する人又は動物の生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルの発生を消去もしくは抑制する天然物由来の抗酸化能を有する微生物を見出し、また、この微生物あるいは微生物群を培養して得られる微生物培養物で上記課題を解決し得ることを見出した。さらに、本発明者はそれらを飲料、食品、化粧品又は飼料に添加することによって、抗酸化能を有する製品を開発するに至ったものである。
本発明は、以下の構成からなる発明である。すなわち、
(1) ケフィア(Kefir)粒から分離された抗酸化能を有するラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物に関するものである。
(2) ケフィア(Kefir)粒から分離されたラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物単独培養で得られる培養物であって、抗酸化能を有する微生物培養物に関するものである。
(3) ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群を培養して得られる、抗酸化能を有する微生物培養物に関するものである。
(4) ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する飲料に関するものである。
(5) ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する食品に関するものである。
(6) ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する化粧料に関するものである。
(7) ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する飼料に関するものである。
ここに、「抗酸化能」とは、製品の品質を保持する抗酸化能力と、飲料、食品又は飼料を人、動物に投与した際に、生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルを消去もしくは抑制する生体内酸化防止能力をいう。また、「微生物培養物」とは、ケフィア粒から分離された微生物群又は分離された微生物単独で培養した培養物をいう。
請求項1記載の発明によれば、ケフィア(Kefir)粒から分離された抗酸化能を有するラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物を提供できる効果がある。そして、この微生物は抗酸化能を有するから、飲料、食品、化粧品又は飼料等の原料として、あるいは、これら製品又は原料に添加することにより、それらの酸化防止による品質低下防止や、それらを利用する人又は動物の生体内に発生する活性酸素やフリーラジカルの発生を消去もしくは抑制することができる。
請求項2記載の発明によれば、ケフィア(Kefir)粒から分離された抗酸化能を有するラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物を含む培養物であって、抗酸化能を有する微生物培養物を提供できる効果がある。そして、その培養物は毒性や副作用がなく、飲料、食品、化粧料又は飼料等の原料、添加物として様々な分野で利用できる。
請求項3記載の発明によれば、ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群を培養して得られる、抗酸化能を有する微生物培養物を提供できる効果がある。そして、その培養物は毒性や副作用がなく、飲料、食品、化粧料又は飼料等の原料、添加物として様々な分野で利用できる。
請求項4〜7記載の発明によれば、ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化能を有する飲料、食品、化粧料又は飼料を提供できる効果がある。
本発明の好ましい実施の形態について、詳細に説明する。
ケフィア粒から分離された微生物群には、菌株アセトバクター セレヴィシアエ(Acetobacter cerevisiae)SIID1719−2b、菌株グルコノバクター オキシダンス(Gluconobacter oxydans)SIID1719−3b、菌株ラクトバシラシー(Lactobacillaceae)科の新種であるラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6b、菌株ピッキアメンブラニ ファシエンス(Pichiamembrani faciens)SIID1719−1y、菌株サッカロマイセス セレヴィシアエ(Saccharomyces cerevisiae)SIID1719−4y及び菌株ピッキア アノマラ(Pichia anomala)SIID1719−5yが存在している。
ケフィア粒から分離された微生物群及び菌株ラクトバシラシー(Lactobacillaceae)科の新種であるラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6bを単独培養して得られた微生物培養物が抗酸化能を有するか、以下菌株の評価試験を行った。その結果、微生物群及びラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6b単独で抗酸化能を有していた。また、培養物を遠心分離機にて菌体を除去し、滅菌フィルターを用いて滅菌処理した有効成分においても、抗酸化能を有していた。さらに、本発明では、ラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6bと安全性の確認できている微生物を共生し、同様な作用を示すものであれば、いずれも使用できる。
なお、(Lactobacillaceae)科の新種であるラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6b(FERM AP−20062)は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託している。
代表例として、菌株ラクトバシラシー(Lactobacillaceae)科の新種であるラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6bの培養及び、抗酸化評価試験方法を次のように実施した。
菌株ラクトバシラシー(Lactobacillaceae)科の新種であるラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6bの培養方法は、M.R.S. Broth (Oxoid, England, U.K.)培地を用いる。表1に、M.R.S.培地組成を示す。植菌の際の菌体量を2×10cell/mlとし、培養温度30℃にて静置培養を行い、24時間毎サンプリングを行って菌体数とpHを測定した。菌体数の増殖変化については、図1に、また、pHの変化については、図2に示す。培養は、菌が良好に生育する条件であれば、培地組成、培養基質、培養温度などは特に制限はない。
上記の培養物を用いて抗酸化評価試験を行った。まず、96wellマイクロプレートの各wellに、190μlの0.1mM DPPH(100%エタノールに溶解)を添加する。次に、培養物のサンプリング(0,24,48,72,96,120時間)及びMRS培地(ブランク)10μlをそれぞれwellに添加して、ラジカル消去反応を開始する。サンプル添加直後(0分)及び30分後の吸光度をマイクロプレートリーダーで測定し、ブランク及びサンプルの吸光度より、ラジカル消去率を求めた。
その結果を、図3に抗酸化能として示す。培養時間が長くなるにつれて、微生物の増殖とpHの変化が確認され、増殖に応じて抗酸化能が確認された。
ラクトバシラス属(Lactobaccilus sp.)SIID1719−6bの同定を実施した結果、新種であると同定された。以下に、同定方法並びに微生物試験結果を示す。
細菌第一段階試験として、光学顕微鏡U-LH1000(オリンパス,日本)による細胞形態、グラム染色性、胞子の有無、鞭毛による運動性の有無を観察した。M.R.S. Broth (Oxoid, England, UK)+ 寒天上でのコロニー形態を観察した。カタラーゼ反応、オキシダーゼ反応、ブドウ糖からの酸/ガス産生、ブドウ糖の酸化/発酵(O/F)について試験を行った。
菌学的性状試験結果を、表2に、また、グラム染色写真を、図4に示す。
生理・生化学的性状試験を行った。その結果を、表3に示す。
ゲノムDNAの抽出には、PrepMan Method (Applied Biosystems, CA, U.S.A. )を使用した。抽出したゲノムDNAを鋳型として、PCRにより16S Ribosomal RNA遺伝子(16S rDNA)の全塩基配列約1500〜1600 bpの領域を増幅した。その後、増幅された16S rDNAをシーケンスし、塩基配列を得た。PCR産物の精製、サイクルシークエンスにはMicroSeq Full 16S rDNA Bacterial Sequencing Kit (Applied Biosystems, CA, U.S.A. )を使用した(ここに、MicroSeqは登録商標である)。サーマルサイクラーにはGeneAmp PCR SYSTEM 9600 (Applied Biosystems, CA, U.S.A. )、DNAシーケンサーにはABI PRISM 3100 DNA Sequencer (Applied Biosystems, CA, U.S.A. )を使用した。なお、ゲノムDNA抽出からサイクルシークエンスまでの基本的操作は、Applied Biosystems社のプロトコール(P/N4308132 Rev.A)に従った。
SIID1719−6bの16S rDNAの塩基配列を、表4に示す。
上記の塩基配列をBLAST を用いてDNA 塩基配列データベース(GenBank)に対して相同性検索を行い、得られた16S rDNAの塩基配列から検体と近縁と考えられる種の相同性検索を行い、上位5株を決定した。
相同性検索結果を、表5に示す。
これまで得られた情報をもとに16S rDNA塩基配列とこれに近縁と考えられる菌群の16S rDNA塩基配列を用いて分子系統樹を構築した。塩基配列のアライメントおよび分子系統樹の構築に使用した各16S rDNAは基準株由来の配列を基本としてGenBank/DDBJ/EMBLよりダウンロードした。なお、分子系統樹の推定には近隣結合法を用い、樹型の妥当性を示すブートストラップは1000回発生させた。解析にはDNASIS Pro (日立ソフトウェアエンジニアリング,横浜)を使用した。
分子系統解析結果を、図5に示す。
培養菌体からDNAを抽出、精製し、G+C含量測定のためのDNAを取得した。高速液体クロマトグラフ(HPLC)を用いた。滅菌水に溶解し熱変性したDNA (350g/ml) 20Lに等量のヌクレアーゼP1溶液 (0.1 mg / mL ヌクレアーゼP1 (DNA-GC Kit、ヤマサ醤油製、生化学工業販売)-40mM酢酸ナトリウム-2mM 硫酸亜鉛[pH5.3])を加え、50℃で1時間処理しヌクレオチドに分解、HPLC測定の試料とした。測定はHPLC(LC-10, 島津製作所, 京都) を用い、移動相:10mM リン酸バッファー(10mM リン酸水素二カリウム、10mM リン酸二水素一カリウム[pH7.0] )、カラム: Develosil RPAQUEOUS, φ4.6 mm×250 mm (野村化学, 愛知)、流速:1.5 ml/min、検出波長: 270 nmの条件で行った。DNA-GC Kit(ヤマサ醤油製、生化学工業販売)に含まれる標準ヌクレオチド混合物(dCMP, dAMP, dGMP, dTMPを等モル含有)及び検体のリテンションタイムにより、各ヌクレオチドの同定を行うとともに、標準ヌクレオチド混合物と検体の各ピーク面積比から検体のDNA塩基組成をGC含量として次式により算出した。
G+C mol% = ((Cx/Cs+ Gx/Gs)/(Cx/Cs+Ax/As+Gx/Gs+Tx/Ts)) × 100
Nx:検体のdCMP、dAMP、dGMP、dTMPのピーク面積の値、
Ns:標準ヌクレオチド混合物に含まれているdCMP、dAMP、dGMP、dTMPのピーク面積の値
G+C含量測定結果を、表6に示す。
16S rDNAの塩基配列解析で最も近縁な菌種Lactobacillus maliと相同率95.3%であり、また、G+C含量の結果からもLactobacillus maliが32.5〜33.0%で、SIID1917−6bは40.5%であり、分類学では、16S rDNAの塩基配列解析で97%以下、G+C含量で3%以上の違いが見られた場合、DNA−DNAハイブリッド形成試験を行うと同定のガイドラインとなる70%以上にならず、70%以上を同種とする定義が該当しないため、新種であることが提唱できる菌株であることが分かった。
培養時間と微生物の増殖の関係を示すグラフである。 培養時間(微生物増殖)とpHの変化の関係を示すグラフである。 培養時間(微生物増殖)と抗酸化能の関係を示すグラフである。 SIID1719−6bのグラム染色写真である。 SIID1719−6bの分子系統解析結果を示す。

Claims (7)

  1. ケフィア(Kefir)粒から分離された抗酸化能を有するラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物。
  2. ケフィア(Kefir)粒から分離されたラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物単独培養で得られる培養物であって、抗酸化能を有する微生物培養物。
  3. ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群を培養して得られる、抗酸化能を有する微生物培養物。
  4. ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する飲料。
  5. ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する食品。
  6. ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する化粧料。
  7. ケフィア(Kefir)粒から分離された微生物群及び/又はラクトバシラシー(Lactobacillaceae)に属する新種の微生物培養で得られる培養物又は菌体を添加した、抗酸化作用を有する飼料。
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