JP2015044850A - シクロデキストリンを含有する細胞水和組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成物は、生物細胞系の活性を、その細胞系の1つまたは複数の成分の水和を増加させることによって増加させるように構築された生物学的に活性な成分を含む。生物学的に活性な成分は、水の水素結合構造を増加させる第1の炭水化物クラスレート小成分、および第2の溶質小成分を含んでよい。生物学的に活性な成分は、クラスレート成分と錯体形成性化合物とで構成される包接錯体を含んでよい。クラスレート小成分は、アミロースまたはシクロデキストリンを含んでよい。ヒトなどの動物における細胞の水和を改善する飲料および方法も存在する。
【選択図】図11
Description
炭水化物クラスレート成分は、これらに限定されないが、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、メチル化β-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル化β-シクロデキストリン、水溶性β-シクロデキストリンポリマー、部分的にアセチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、エチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、カルボキシアルキル化β-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およびγ-シクロデキストリンの四級アンモニウム塩、アミロース(例えば、アセチル化アミロース)、ならびにそれらの混合物を含めた任意の適切な炭水化物を含んでよい。
いくつかの例では、本明細書に開示されているクラスレート組成物は、場合によって、1つまたは複数のアミノ酸、ビタミン、香味料、着臭剤、および/または他の栄養成分、ならびにこれらの作用剤の組み合わせまたは混合物を含み得る錯体形成剤を含有してよい。炭水化物クラスレート組成物は、飲料製品の形成において使用するための1つまたは複数の炭酸形成成分をさらに含んでよい。
上記の通り、包接錯体は、1つまたは複数の錯体形成剤と錯体を形成したクラスレートホスト分子を含んでよい。固体の粉末または錠剤などの固体製品の形態で、包接錯体は、基本的に同じ成分を含有するが予備的な包接錯体の形成を伴わない固体組成物と比較して、いくつかの独特の性質を示す。包接錯体は、基本的に、クラスレート分子と弱い錯体形成剤分子の間で形成された非共有結合性の水素結合を有する化学的実体である。包接錯体は、その固形の状態では、水構造を増加させるためのクラスレート成分と、水構造をさらに増加させること、または包接錯体を水性の環境に導入した際、例えば、含水飲料に溶解させた際または摂取した際などに、栄養またはフレーバーなどの他の有益な性質をもたらすことができる錯体形成剤とに解離する潜在性を有する。
一部のクラスレート組成物は、水性の環境に溶解させると炭酸化、または泡立ちを生じる炭酸形成成分を含んでよい。炭酸形成成分により、クラスレート分子の自己凝集を有利に阻害し、それにより、水を構造化し、細胞の水和を増加させるためにクラスレートの表面積を増加させることができる。
一部の組成物は、組成物の風味および/または栄養価に影響を及ぼすさらに他の成分を含んでよい。これらの追加的成分としては、これらに限定されないが、以下の1つまたは複数を挙げることができる:フレーバー添加物、栄養成分および/または配合物中のクラスレート凝集防止添加物としての機能を果たす種々のヒドロキシル酸。そのような他の成分の非限定的な例としては、クエン酸、アスコルビン酸、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、クエン酸カリウム、塩化ユウロピウム(EuCl3)、塩化ガドリニウム(GdCl3)、塩化テルビウム(TbCl3)、硫酸マグネシウム、ミョウバン、塩化マグネシウム、マルトデキストリン、リン酸のモノ-、ジ-、トリ-塩基性ナトリウムまたはカリウム塩(例えば、無機リン酸)、塩酸塩(例えば、無機塩化物)、硫酸水素ナトリウムを挙げることができる。シクロデキストリンの凝集を妨げるヒドロキシル酸の非限定的な例としては、イソクエン酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、トレオン酸、その塩ならびにそれらの混合物を挙げることができる。これらのヒドロキシル酸は、いくつかの栄養上の利点も示し得る。使用することができる風味添加物などの追加的な任意選択成分の他の非限定的な例としては、適切な有機塩、例えば、塩化コリン、アルギン酸ナトリウム塩(alginic acid sodium salt)(sodium alginate)、グルコヘプトン酸ナトリウム塩、グルコン酸ナトリウム塩(glucoonic acid sodium salt)(sodium gluconate)、グルコン酸カリウム塩(gluconic acid potassium salt)(potassium gluconate)、塩酸グアニジン、塩酸グルコサミン、塩酸アミロリド、グルタミン酸ナトリウム(MSG)、アデノシン一リン酸塩、グルコン酸マグネシウム、酒石酸カリウム(一水和物)、および酒石酸ナトリウム(二水和物)などが挙げられる。
本明細書に開示されている炭水化物クラスレート組成物に使用することができる種々の成分の種類および量に関する上記の説明に加えて、これらの成分の相対的な量についても同様に説明することができることも注目される。好ましくは、クラスレート成分と錯体形成剤の重量比は、約5:1〜1:10の範囲内であってよく、より好ましくは、約2:1〜1: 5の範囲内であってよく、さらに好ましくは、約2:1〜1:2の範囲内であってよく、さらにより好ましくは、約1:1〜1:2の範囲内であってよい。
本明細書に開示されている炭水化物クラスレート組成物の好ましい実施形態は、例示として提供され、本開示の範囲をいかなる形でも限定するものではない。
シミュレートされた水溶媒和シクロデキストリン分子系を、HyperChem(登録商標)5.11ソフトウェア(HyperCube Inc、Gainesville、FL)を使用し、LindnerおよびSaengerによって報告された(Carbohydr.Res.、99:103、1982参照)シクロヘプタ-アミロース十二水和物クラスレート(または、β-シクロデキストリン)の単結晶解析から得られた入力パラメータを用い、全体で984個の水分子を含有する水の周期的溶媒ボックス(periodic solvent box)(3.1x3.1x3.1nm3)を使用して創作した。分子変換および原子の種類を、TinkerFFE 4.2(TINKER Software Tools for Molecular Design、バージョン5.0、Jay William Ponder、Washington University、St. Louis、MO)を使用して調整し、適切な形式にした。分子の力学および動力学の算出を、Tinker 5.0ソフトウェアを用いて、短縮ニュートン・ラプソン法をLinux(登録商標) x86-64オペレーティングシステム(Slamd 64 v12.2)用いて予備的に最適化した後に実施した。
各シミュレーションのゼロ時において、標準の水溶媒ボックスは、1つのβ-シクロデキストリンクラスレート分子および均一に分配した水分子984個の集団を含有した。図4および5は、1つの代表的なシミュレーションの間の特定の経過時間における溶媒ボックスの中心部分の代表例を示す。水分子の位置および配向が(屈曲した)棒として示されており、β-シクロデキストリンがファンデルワールス表面として示されていることが理解されよう。さらに、当然のことながら、図4および5は、溶媒ボックスの体積を示し、したがって、三次元の分子分布が二次元に圧縮されている。
水、水-糖相互作用、ならびに水構造の増加および減少に対する糖の効果の検出に関する物理的微細構造試験では、例として、Segtanら(Anal. Chem. 2001;73、3153-3161参照)、およびR.Giangiacomo(Food Chemistry、2006、96.3. 371-379参照)により報告されている赤外(IR)分光法、特に、近赤外(NIR)分光法を優先的に用いた。
α-シクロデキストリン(αCD、ACDとも称される)、Lot. No. CYL-2322.
β-シクロデキストリン(βCD、BCDとも称される)、Lot. No. CYL-2518/2.
γ-シクロデキストリン(γCD、GCDとも称される)、Lot. No. CYL-2323.
2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(HPβCD、HPBCD)、DS*=3.5、Lot. No. CYL-2232.
2-ヒドロキシプロピル-γ-シクロデキストリン(HPCD、HPGCD)、DS*=4.8、Lot. No. CYL-2258.
カルボキシメチル-β-シクロデキストリン(CMBCD)、Lot. No. CYL-2576.
四級アンモニウム-β-シクロデキストリン(QABCD)。
図7は、波長域900〜1200nmについての二次微分NIRスペクトルを示す。結果は、QABCDを加えることによって水-結合相互作用が有意に改変され、CMBCDおよびHPBCDを加えることによってさらに有意に改変されることを示している。
コムギ種子(コムギ(Triticum aestivum))を、実施例2に記載のUSA I水、USA II水、およびBP I水を用いて発芽させた。補充していない(対照)水を用いた発芽率を、シクロデキストリン成分、および/または生物活性剤を、細胞の水和の活性成分としてさまざまに補充した同じ水を用いた発芽率と比較した。各条件について、種子10個を、連続的にペトリ皿中の水と接触させ、25℃で12時間の明/暗サイクルで保持した。播種後1日目〜6日目に測光画像を記録した。発芽した種子の百分率を算出し、その百分率と時間および適用した添加物の濃度との関数として比較した。
同一の条件下での、対照水および添加物で改変した水における発芽キネティクスを、新芽を有する種子の百分率として数量化した。各決定は、各パラメータについて種子100個からなった。結果が以下の表1および図11〜13において報告されている。
線虫線形動物を、いかなる別の添加物成分も欠くUSA I水(対照) (実施例2に記載)を用いて、またはその代わりに、親のα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、またはγ-シクロデキストリン、および/または生物活性剤を細胞の水和の活性成分として補充した同じ水を用いて調製した通常の液体栄養培地を含有するペトリ皿中で成長させた。50±3匹の虫を各皿に移した。各条件を3連で繰り返した。実験を、実施例2に記載のUSA II水およびBP I水について繰り返した。
A.親α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリンを添加。
B. L-アルギニンおよびニコチンアミドを添加。
C.シクロデキストリンと、L-アルギニンおよびニコチンアミドの包接錯体を添加。
記録された結果は、以下の表3〜5に示されており、さらに図14〜18に示されている。
Claims (37)
- 生体分子表面、細胞成分および特定の密度を有する水分子と共に生物活性分子を含む生物細胞系と相互作用する組成物であって、
生物細胞系システムの活性をその細胞系の1つまたは複数の成分の水和を増加させることによって増加させるように構築された生物学的に活性な成分を含む組成物。 - 前記生物学的に活性な成分が、水の水素結合構造を増加させる第1の炭水化物クラスレート小成分を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記生物学的に活性な成分が、第2の溶質小成分を含む、請求項2に記載の組成物。
- 前記第2の溶質小成分が生物活性剤である、請求項3に記載の組成物。
- 前記生物学的に活性な成分が、クラスレート成分と錯体形成性化合物とで構成される包接錯体を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記錯体形成性化合物が生物活性剤である、請求項5に記載の組成物。
- 前記クラスレート小成分がアミロースおよびシクロデキストリンからなる群から選択される化合物を含む、請求項2に記載の組成物。
- 前記クラスレート小成分がシクロデキストリンを含む、請求項2に記載の組成物。
- 前記シクロデキストリンが、水の結合構造を増加させるコスモトロープ活性を示すように構築された、請求項8に記載の組成物。
- 前記シクロデキストリンが、水分子間の水素結合の増加を引き起こすように構築されており、その増加が前記生物細胞系の生体分子表面の水和を改変し、それにより、前記生物細胞系の細胞成分間の相互作用を変化させる、請求項9に記載の組成物。
- 前記シクロデキストリンが、水分子間の水素結合を強化し、より低い特定の密度を有する開いた水構造をもたらし、前記生物活性分子の拡散速度を上昇させるように構築されている、請求項9に記載の組成物。
- 酵素、酵素基質、栄養分、代謝産物、サイトカイン、神経伝達物質、ホルモン、細胞外シグナル、細胞内メッセンジャー、および薬理作用剤からなる群から選択される前記生物活性分子をさらに含む、請求項11に記載の組成物。
- 前記シクロデキストリンが、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、メチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル化β-シクロデキストリン、水溶性β-シクロデキストリンポリマー、部分的にアセチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、エチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびβ-シクロデキストリン、カルボキシアルキル化β-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およびγ-シクロデキストリンの四級アンモニウム塩、アミロース(例えば、アセチル化アミロース)、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項7に記載の組成物。
- 錯体形成剤をさらに含み、前記クラスレート小成分が前記錯体形成剤と包接錯体を形成することができる、請求項7に記載の組成物。
- 前記錯体形成剤が、アミノ酸、ビタミン、香味料、着臭剤、および着色料からなる群から選択される、請求項14に記載の組成物。
- 前記クラスレート小成分が、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、2-ヒドロキシプロピル-シクロデキストリン、カルボキシメチル化シクロデキストリン、四級アンモニウムシクロデキストリン、アミロース、アミロース誘導体、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項15に記載の組成物。
- 生体分子表面、細胞成分および特定の密度を有する水分子と共に生物活性分子を含む生物細胞系と相互作用する組成物であって、
水の水素結合構造を増加させることができる第1の炭水化物クラスレート成分と、
第2の溶質小成分と、
を含み、
前記クラスレート成分および前記溶質成分が、生物細胞系の活性をその細胞系の1つまたは複数の成分の水和を増加させることによって増加させることができる組成物。 - クラスレート小成分が、アミロースおよびシクロデキストリンからなる群から選択される化合物を含む、請求項17に記載の組成物。
- 前記第2の溶質小成分が生物活性剤である、請求項17に記載の組成物。
- 錯体形成性化合物をさらに含み、クラスレート化合物と錯体形成性化合物が包接錯体を形成する、請求項17に記載の組成物。
- 酵素、酵素基質、栄養分、代謝産物、サイトカイン、神経伝達物質、ホルモン、細胞外シグナル、細胞内メッセンジャー、および薬理作用剤からなる群から選択される前記生物活性分子をさらに含む、請求項20に記載の組成物。
- 前記クラスレート成分が、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、メチル化β-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル化β-シクロデキストリン、水溶性β-シクロデキストリンポリマー、部分的にアセチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、エチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、カルボキシアルキル化β-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およびγ-シクロデキストリンの四級アンモニウム塩、アミロース(例えば、アセチル化アミロース)、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されるシクロデキストリンである、請求項18に記載の組成物。
- 錯体形成剤が、アミノ酸、ビタミン、香味料、着臭剤、および着色料からなる群から選択される、請求項22に記載の組成物。
- 前記クラスレート小成分が、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、2-ヒドロキシプロピル-シクロデキストリン、カルボキシメチル化シクロデキストリン、四級アンモニウムシクロデキストリン、アミロース、アミロース誘導体、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項18に記載の組成物。
- 生体分子表面、細胞成分および特定の密度を有する水分子と共に生物活性分子を含む生物細胞系と相互作用する飲料であって、
炭酸の入っていない液体および炭酸の入った液体からなる群から選択される含水成分と、
水の水素結合構造を増加させることができる第1の炭水化物クラスレート成分と、
第2の溶質小成分と
を含み、
前記クラスレート成分および前記溶質成分が、前記生物細胞系の活性を、その細胞系の1つまたは複数の成分の水和を増加させることによって増加させることができる飲料。 - 前記クラスレート小成分が、アミロースおよびシクロデキストリンからなる群から選択される化合物を含む、請求項25に記載の飲料。
- 前記第2の溶質小成分が生物活性剤である、請求項26に記載の飲料。
- 錯体形成性化合物をさらに含み、クラスレート化合物と錯体形成性化合物が包接錯体を形成する、請求項27に記載の飲料。
- リンゴ、アンズ、バナナ、ブドウ、クロフサスグリ、キイチゴ、モモ、セイヨウナシ、パイナップル、セイヨウスモモ、オレンジ、およびバニラの香味料からなる群から選択される香味料をさらに含み、香味料関連化合物の例が、酢酸ブチル、イソ吉草酸ブチル、酪酸アリル、吉草酸アミル、酢酸エチル、吉草酸エチル、酢酸アミル、マルトール、酢酸イソアミル、エチルマルトール、イソマルトール、ジアセチル、プロピオン酸エチル、アントラニル酸メチル、酪酸メチル、酪酸ペンチル、ペンタン酸ペンチル、エリスリトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトール、ラクチトール、キシリトール、イノシトール、イソマルト、プロピレングリコール、グリセロール(グリセリン)、トレイトール、ガラクチトール、パラチノース、還元イソマルトオリゴ糖、還元キシロオリゴ糖、還元ゲンチオオリゴ糖、還元マルトースシロップ、および還元グルコースシロップを含む、請求項28に記載の飲料。
- ベタライン、ベタシアニン、ベタキサンチン、ブルガキサンチン、ミラキサンチン、ポルツラキサンチン、インジカキサンチン、アントシアニジン、オーランチニジン、シアニジン、デルフィニジン、ヨーロピニジン、ルテオリジニン、ペラルゴニジン、マルビジン、ペオニジン、ペチュニジン、ロシニジン、対応するアントシアニンまたはアントシアニジンのグルコシド、ウコン類着色料、フェノール類クルクミノイド、クルクミン、デメトキシクルクミンおよびビスデメトキシクルクミンからなる群から選択される着色料をさらに含む、請求項28に記載の飲料。
- ニコチンアミド(ビタミンB3)、ナイアシンアミド、ナイアシン、塩酸ピリドキサール(ビタミンB6)、アスコルビン酸、食用アスコルビン酸エステル、リボフラビン、ピリドキシン、チアミン、ビタミンB9、葉酸、葉酸塩、プテロイル-L-グルタミン酸、プテロイル-L-グルタミン酸塩、その塩、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されるビタミンをさらに含む、請求項28に記載の飲料。
- アミノ酸またはアミンをさらに含む、請求項28に記載の飲料。
- アミノ酸が、アスパラギン酸、アルギニン、グリシン、グルタミン酸、プロリン、トレオニン、テアニン、システイン、シスチン、アラニン、バリン、チロシン、ロイシン、イソロイシン、アスパラギン、セリン、リシン、ヒスチジン、オルニチン、メチオニン、カルニチン、アミノ酪酸(アルファ-異性体、ベータ-異性体、およびガンマ-異性体)、グルタミン、ヒドロキシプロリン、タウリン、ノルバリン、サルコシン、その塩、それらの混合物、ならびに、これらのアミノ酸のN-アルキル化されたC1〜C3およびN-アシル化されたC1〜C3誘導体、ならびに任意のアミノ酸またはその誘導体の混合物からなる群から選択される、請求項32に記載の飲料。
- 生理的条件が生じ、生体分子表面、細胞成分および特定の密度を有する水分子と共に生物活性分子を含む生物細胞系が存在する体を有するヒトなどの動物における細胞の水和を改善する方法であって、
炭水化物クラスレート成分、および生理的条件下で前記炭水化物クラスレート成分から解離することができる錯体形成剤によって形成された包接錯体を溶解させることによって飲料を調製するステップと、
動物に該飲料を経口摂取させるステップであって、そこで、前記炭水化物クラスレート成分が前記錯体形成剤から解離し、細胞の生体分子表面の水素結合した水構造の強度、範囲、およびキネティクスが改変されるステップと
を含む方法。 - アミロースおよびシクロデキストリンからなる群から前記クラスレート成分を選択するステップをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記選択するステップが、シクロデキストリンを、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、メチル化β-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル化β-シクロデキストリン、水溶性β-シクロデキストリンポリマー、部分的にアセチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびγ-シクロデキストリン、エチル化されたα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリンおよびβ-シクロデキストリン、カルボキシアルキル化β-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およびγ-シクロデキストリンの四級アンモニウム塩、アミロース(例えば、アセチル化アミロース)、ならびにそれらの混合物からなる群から選択することを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記錯体形成剤を、アミノ酸、ビタミン、香味料、着臭剤、および着色料からなる群から選択するステップをさらに含む、請求項34に記載の方法。
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