JP2009201369A - New astaxanthin dirhamnoside and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は新規アスタキサンチンジラムノシドとその製造法に関するものである。 The present invention relates to a novel astaxanthin dirhamnoside and a process for producing the same.
カロテノイドは、天然に存在する色素であり、その高い抗酸化活性と明彩な黄橙色の色合いから、種々の用途に応用されている。中でも、抗酸化活性の高い分子種である赤色色素であるアスタキサンチンは、健康食品(特許文献1)や食品添加物(特許文献2)としての利用が進み、また、畜肉などの着色(特許文献3)への用途が拡大している。
Carotenoids are naturally occurring pigments that have been applied to various uses because of their high antioxidant activity and bright yellow-orange hue. Among them, astaxanthin, which is a red pigment that is a molecular species having high antioxidant activity, has been increasingly used as a health food (Patent Document 1) and a food additive (Patent Document 2), and also colored livestock meat (
アスタキサンチンは脂溶性が高いことから、服用しても利用率が低い。そのため、溶解度を向上させる目的で、2個のグルコース分子が結合したアスタキサンチン類が報告されている(特許文献4、5)。
しかし、アスタキサンチンはその脂溶性の高さから、生体内への取り込みの効率や分布にある程度の偏りがあることが予想されている。そのため、より有用なアスタキサンチンの開発が求められている。
すなわち、アスタキサンチン並びにその類縁物質の応用用途のさらなる拡大のために、さらに高い抗酸化活性を示し、かつ異なる物性を有するような分子種の開発が望まれている。
However, astaxanthin is expected to have a certain degree of bias in the efficiency and distribution of uptake into the living body due to its high fat solubility. Therefore, development of more useful astaxanthin is demanded.
That is, in order to further expand the application of astaxanthin and its related substances, it is desired to develop molecular species that exhibit higher antioxidant activity and have different physical properties.
そこで、本発明者らは、アスタキサンチンとは異なる物性を示す類縁化合物を開発するため、新たな微生物を探索した結果、鳥取県三朝温泉から新たなアスタキサンチン様物質を産生する微生物を分離した。
この新たな微生物はスフィンゴモナス属に分類するスフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンスであることが確認された。
そして、この新たな微生物を培養し、その培養物を分析した結果、アスタキサンチン様の色素をもつ新たなアスタキサンチンジラムノシドであることが見出し、本発明を完成させた。
Therefore, the present inventors have searched for a new microorganism to develop a related compound having physical properties different from those of astaxanthin. As a result, the inventors have isolated a microorganism that produces a new astaxanthin-like substance from Misasa Onsen, Tottori Prefecture.
This new microorganism was confirmed to be Sphingomonas astaxanthinifaciens classified into the genus Sphingomonas.
As a result of culturing this new microorganism and analyzing the culture, it was found that it was a new astaxanthin dirhamnoside having an astaxanthin-like pigment, and the present invention was completed.
すなわち、以下の通りの本発明を提供するものである。
(1)下記の式(1)
(2)スフィンゴモナス属(Sphingomonas)に属するアスタキサンチンジラムノシド物質生産菌を培養し、その培養物よりアスタキサンチンジラムノシドを採取することを特徴とするアスタキサンチンジラムノシドの製造法を提供するものである。
(3)スフィンゴモナス属(Sphingomonas)に属する微生物がスフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンス(Sphingomonas astaxanthinifaciens)である上記(2)記載のアスタキサンチンジラムノシドの製造法を提供するものである。
(4)スフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンス(Sphingomonas astaxanthinifaciens)がスフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンスTDMA−17(NBRC番号:102146)である上記(3)記載のアスタキサンチンジラムノシドの製造法を提供するものである。
(5)上記(1)記載のアスタキサンチンジラムノシドを含有する組成物を提供するものである。
That is, the present invention as described below is provided.
(1) The following formula (1)
(2) A method for producing astaxanthin dirhamnoside, comprising culturing an astaxanthin dirhamnoside substance-producing bacterium belonging to the genus Sphingomonas and collecting astaxanthin dirhamnoside from the culture. is there.
(3) The present invention provides the method for producing astaxanthin dirhamnoside according to the above (2), wherein the microorganism belonging to the genus Sphingomonas is Sphingomonas astaxanthinifaciens.
(4) A method for producing an astaxanthin diramnoside as described in (3) above, wherein Sphingomonas astaxanthinifaciens is Sphingomonas astaxanthinifaciens TDMA-17 (NBRC number: 102146). To do.
(5) A composition containing the astaxanthin dirhamnoside described in (1) above is provided.
本発明の新規アスタキサンチンジラムノシドは、赤色色素のアスタキサンチンと同様に、色調改善剤、抗酸化剤、食材用色素、飼料用添加剤などの用途として広く利用することができる。 The novel astaxanthin dirhamnoside of the present invention can be widely used for applications such as a color tone improving agent, an antioxidant, a food coloring material, and a feed additive, like the red pigment astaxanthin.
本発明に使用される新規アスタキサンチンジラムノシド生産菌の一例としては、鳥取県・三朝温泉で新たに分離され、平成18年9月7日付で、独立行政法人 製品評価技術基盤機構(NITE)の特許微生物寄託センターにNBRC 102146(受託証発行日:2006年12月15日)として寄託されているスフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンスTDMA−17株(以下、「本菌株」と略記することもある)が挙げられる。 As an example of a novel astaxanthin dirhamnoside-producing bacterium used in the present invention, it was newly isolated in Tottori Prefecture, Misasa Onsen, and on September 7, 2006, the National Institute of Technology and Evaluation (NITE) Sphingomonas astaxanthinifaciens TDMA-17 strain (hereinafter referred to as “the present strain”) deposited as NBRC 102146 (December 15 December 2006) at the Patent Microorganism Deposit Center ).
本菌株の菌学的性状は以下のとおりである。
(1)コロニーの性状
ニュートリエントブロス寒天培地上で、20〜45℃ (至適温度:40℃)、pH5.5〜11.0(至適pH:7.0〜8.0)、約48時間の培養条件により、良好な生育を示し、直径0.5〜1.0mmの赤色で平滑なコロニーを形成する。しかし、0.25%以上の塩化ナトリウムが存在すると発育が阻害される。
The bacteriological properties of this strain are as follows.
(1) Properties of
(2)形態的性状
幅0.3〜0.5μm、長さ0.5〜0.9μmの長円形ないし桿状の細胞で、運動性を有する。胞子は認められない。コロニーを形成する細胞は繊維状の構造体を細胞外に形成することがある。
(2) Morphological properties Oval-shaped or rod-shaped cells having a width of 0.3 to 0.5 μm and a length of 0.5 to 0.9 μm, and have motility. Spores are not observed. The cells forming the colony may form a fibrous structure outside the cell.
(3)生理学的性質
グラム染色 −
インドールの生成 −
硫化水素の生成 −
カタラーゼ活性 −
オキシダーゼ活性 −
β−ガラクトシダーゼ活性 −
ウレアーゼ活性 −
トリプトファンデアミナーゼ活性 −
ウレアーゼ活性 −
リジンデカルボキシラーゼ活性 −
オルニチンデカルボキシラーゼ活性 −
エスクリンの分解 +
Tween80の分解 +
ゼラチンの分解 +
カゼインの分解 +
デンプンの分解 +
カンテン −
DNA −
セルロース −
キチン −
スフィンゴ糖脂質 +
(資化性試験)
グルコース −
L−アラビノース −
D−マンノース −
D−マンニトール −
マルトース −
N−アセチル−D−グルコサミン −
グルコン酸 −
カプリン酸 −
アジピン酸 −
リンゴ酸 −
クエン酸ナトリウム −
フェニル酢酸 −
(3) Physiological properties Gram staining-
Indole generation −
Production of hydrogen sulfide −
Catalase activity −
Oxidase activity −
β-galactosidase activity −
Urease activity −
Tryptophan deaminase activity −
Urease activity −
Lysine decarboxylase activity −
Ornithine decarboxylase activity −
Degradation of esculin +
Tween 80 decomposition +
Degradation of gelatin +
Casein degradation +
Starch degradation +
KINTEN −
DNA-
Cellulose −
Chitin −
Glycosphingolipid +
(Utilization test)
Glucose −
L-arabinose-
D-Mannose-
D-mannitol-
Maltose −
N-acetyl-D-glucosamine −
Gluconic acid −
Capric acid −
Adipic acid −
Malic acid −
Sodium citrate −
Phenylacetic acid −
(4)化学分類学的性状
DNAの塩基組成(GC含量:モル%) 67.7%
ユビキノン(コエンザイムQ)の型 Q−10
(4) Chemical taxonomic properties DNA base composition (GC content: mol%) 67.7%
Type of ubiquinone (Coenzyme Q) Q-10
また、16S rRNA遺伝子の系統解析により、本菌株の16S rRNA遺伝子の塩基配列(1396bp)を解読してデータベース検索を行った結果、Sphingomonas aerolata NW12(AJ429240)と94.5%の相同性があり、スフィンゴモナス(Sphingomonas)属に含まれることが確認された。
以上の結果から本菌株をグラム陰性の好気性細菌であり、スフィンゴモナス(Sphingomonas)属と同定した。
なお、本菌株であるスフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンスTDMA−17について、菌学的性状等のより詳細については、FEMS Microbiology Letters 273巻2号 pp.140 〜 148に記載した。
Moreover, as a result of phylogenetic analysis of the 16S rRNA gene, the base sequence (1396 bp) of the 16S rRNA gene of this strain was decoded and a database search was conducted, and as a result, there was 94.5% homology with Sphingomonas aerolata NW12 (AJ429240), It was confirmed to be included in the genus Sphingomonas.
Based on the above results, this strain was identified as a gram-negative aerobic bacterium and belonging to the genus Sphingomonas.
In addition, about Sphingomonas astaxanthinifaciens TDMA-17 which is this strain, about more details, such as a bacteriological property, FEMS Microbiology Letters 273 No. 2 pp. 140-148.
(培養)
本発明のアスタキサンチンジラムノシド物質生産菌は、通常の微生物が利用し得る栄養物を含有する培地で培養することができる。よって、資化しうる炭素源、窒素源、無機物や発育を助けたり、促進させたりする物質を含有する培地であれば、合成培地や天然培地いずれでも使用することができる。
培地の組成物としては、通常細菌の培養に利用されているものを用いることができる。例えば、炭素源としては、グルコース、シュークロース、マルトース、グルセリン等を用いることができる。また、窒素源としては、肉エキス、ペプトン、酵母エキス、モルトエキス等を用いることができる。その他必要に応じて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のイオンを生成することができる無機塩類を添加することができる。但し、塩化ナトリウムは本菌株の発育を阻害するため、用いることができない。
培養法は、前記、本菌株の菌学的性状の培養条件により、一般微生物の培養法に準じて行うことができ、静置、振盪または通気撹拌等いずれの方法も用いることができる。通常は液体培地による振盪培養が適している。
(culture)
The astaxanthin dirhamnoside substance-producing bacterium of the present invention can be cultured in a medium containing nutrients that can be used by ordinary microorganisms. Therefore, any synthetic medium or natural medium can be used as long as it contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance, and a substance that helps or promotes growth.
As the medium composition, those usually used for bacterial culture can be used. For example, as the carbon source, glucose, sucrose, maltose, glycerin and the like can be used. As the nitrogen source, meat extract, peptone, yeast extract, malt extract and the like can be used. In addition, inorganic salts capable of generating ions such as sodium, potassium, calcium, and magnesium can be added as necessary. However, sodium chloride cannot be used because it inhibits the growth of this strain.
The culture method can be carried out in accordance with the culture method of general microorganisms depending on the culture conditions of the above-mentioned mycological properties of the strain, and any method such as standing, shaking or aeration stirring can be used. Usually, shaking culture in a liquid medium is suitable.
(抽出・精製)
本発明のアスタキサンチンジラムノシド物質は、実施例記載の理化学的性状を有することから、その性状に基づき、一般的な方法に準じて、培養物から抽出・精製することが可能である。
本発明の物質を培養物から得るためには、通常の分離手段を用いることができる。特に培養液中の菌体に蓄積されていることが多いことから、遠心分離や濾過等により分離させることが好ましい。また、その他の抽出・精製の方法としては、例えば、溶剤抽出、イオン交換樹脂、吸着または分配カラムクロマトグラフィー、ゲル濾過、透析法、沈殿法等を単独あるいはこれらの方法を適宜組み合わせて用いることができる。
また、培養物から得られた抽出液を工程中で濃縮することもできる。濃縮条件は特に制限されない。
例えば、アスタキサンチンジラムノシド物質を含む培養物を粉砕処理後、有機溶媒により抽出する。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ヘキサン、アセトン、クロロホルム、エーテル、酢酸エチル等を用いることができる。その抽出液を濃縮し、その抽出物を少量のクロロホルムに溶解させ、クロロホルムとメタノールで平衡化したシリカゲルカラムを用いて、クロロホルム/メタノールの溶媒でクロマトグラフィーを行う。その溶出液を濃縮して乾固させ、クロロホルム/メタノールの溶媒で薄層クロマトグラフィーを行うことによりアスタキサンチンジラムノシド物質を得ることができる。
(Extraction / Purification)
Since the astaxanthin dirhamnoside substance of the present invention has the physicochemical properties described in the examples, it can be extracted and purified from the culture according to the general method based on the properties.
In order to obtain the substance of the present invention from the culture, usual separation means can be used. In particular, since it is often accumulated in the bacterial cells in the culture solution, it is preferable to separate them by centrifugation or filtration. As other extraction / purification methods, for example, solvent extraction, ion exchange resin, adsorption or distribution column chromatography, gel filtration, dialysis, precipitation, etc. may be used alone or in appropriate combination of these methods. it can.
Moreover, the extract obtained from the culture can also be concentrated in the process. The concentration conditions are not particularly limited.
For example, a culture containing an astaxanthin dirhamnoside substance is pulverized and then extracted with an organic solvent. As the organic solvent, methanol, ethanol, hexane, acetone, chloroform, ether, ethyl acetate and the like can be used. The extract is concentrated, and the extract is dissolved in a small amount of chloroform and chromatographed with a chloroform / methanol solvent using a silica gel column equilibrated with chloroform and methanol. The eluate is concentrated to dryness, and an astaxanthin dirhamnoside substance can be obtained by performing thin layer chromatography with a solvent of chloroform / methanol.
また、本発明はアスタキサンチンジラムノシド物質を含有する組成物として用いることができる。ここでいう組成物とは、魚類の色調や卵黄の色などを改善する色調改善剤、抗酸化剤、食材用色素、飼料用添加剤などをいい、医薬品や食品に添加して用いることができる。この組成物には、更に、医薬品添加物や食品添加物などで使用されている賦形剤等を配合することもできる。 Moreover, this invention can be used as a composition containing an astaxanthin dirhamnoside substance. The term “composition” as used herein refers to a color tone improver that improves the color tone of fish, egg yolk color, etc., antioxidant, food coloring, feed additive, etc., and can be used by adding to pharmaceuticals and foods. . The composition can further contain excipients used in pharmaceutical additives, food additives, and the like.
以下において、本発明の実施例を示すが、これらの実施例に本発明が限定されるものではない。
(実施例1)固体培養
ペプトン1.0% 、酵母エキス0.5% 、モルトエキス0.5%、カザミノ酸0.5% 、魚エキス0.2%および硫酸マグネシウム0.1%を蒸留水に溶解後、pH7.2に調整したものに、粉末寒天1.5%を加え、オートクレーブ滅菌した。滅菌後、滅菌済みのシャーレに流し固めて固形培地を調製した。この培地に、スフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンスTDMA−17株を白金耳により植菌し、37℃で5日間培養した。得られた菌体は、培地の表面から掻き取って下記の抽出に用いた。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(Example 1) Solid culture Peptone 1.0%, yeast extract 0.5%, malt extract 0.5%, casamino acid 0.5%, fish extract 0.2% and magnesium sulfate 0.1% in distilled water After dissolution, the powder agar 1.5% was added to the one adjusted to pH 7.2 and sterilized by autoclave. After sterilization, it was poured into a sterilized petri dish and solidified to prepare a solid medium. In this medium, Sphingomonas astaxanthinifaciens TDMA-17 strain was inoculated with a platinum loop and cultured at 37 ° C. for 5 days. The obtained bacterial cells were scraped from the surface of the medium and used for the following extraction.
(実施例2)液体培養
ペプトン0.4% 、酵母エキス0.2% 、塩化ナトリウム0.5%、魚エキス0.2 % 、硫酸マグネシウム0.2%およびマルトース1.0%を500ml容の三角フラスコの中で蒸留水に溶解させ、pH7.2に調整後、100mlに調整した。それをオートクレーブ滅菌したものを液体培地として用いた。この液体培地にアスタキサンチンジラムノシドを生産するスフィンゴモナス・アスタキサンチニファシエンスTDMA−17株を白金耳により植菌し、37℃で2日間振とう培養した。更にその培養液を上記と同じ組成の液体培地100mlに1%加え、37℃で2日間振とう培養した。このようにして得られた培養液100mlを遠心分離により上清と分離させ、菌体を得た。
(Example 2) Liquid culture Peptone 0.4%, yeast extract 0.2%, sodium chloride 0.5%, fish extract 0.2%, magnesium sulfate 0.2% and maltose 1.0% in a volume of 500 ml It was dissolved in distilled water in an Erlenmeyer flask, adjusted to pH 7.2, and then adjusted to 100 ml. An autoclave sterilized product was used as a liquid medium. Sphingomonas astaxanthinifaciens TDMA-17 strain producing astaxanthin dirhamnoside was inoculated into this liquid medium with a platinum loop, and cultured with shaking at 37 ° C. for 2 days. Further, 1% of the culture solution was added to 100 ml of a liquid medium having the same composition as described above, and cultured with shaking at 37 ° C. for 2 days. 100 ml of the culture broth thus obtained was separated from the supernatant by centrifugation to obtain bacterial cells.
(実施例3)菌体抽出
実施例1または実施例2の菌体に5倍量のメタノールを加え、シェーカーを用いて180rpm・30分間処理して色素抽出する作業を3回行った。その抽出液をろ過して菌体を除去後、濃縮乾固し、メタノール抽出画分とした。
(Example 3) Bacterial cell extraction 5 times the amount of methanol was added to the bacterial cell of Example 1 or Example 2, and the pigment extraction was performed three times using a shaker at 180 rpm for 30 minutes. The extract was filtered to remove the cells and concentrated to dryness to obtain a methanol extract fraction.
(実施例4)精製
実施例3のメタノール画分をクロロホルムに溶解させ、Purif−packシリカゲル(MORITEX社製)を充填した中圧分取液体クロマトグラフィーに供試した。カラムに吸着させ、クロロホルムで洗浄した後、クロロホルム:メタノール(9:1)で溶出した。得られた画分を、濃縮乾固し、適宜メタノールを加えたクロロホルムに溶解し、クロロホルム:メタノール(4:1)の展開液で逆相シリカゲルTLCにより展開した。Rf=0.3付近の赤色スポットを回収して精製標品とした。
(Example 4) Purification The methanol fraction of Example 3 was dissolved in chloroform and subjected to medium pressure preparative liquid chromatography packed with Purif-pack silica gel (MORITEX). The column was adsorbed on a column, washed with chloroform, and then eluted with chloroform: methanol (9: 1). The obtained fraction was concentrated to dryness, dissolved in chloroform with appropriate addition of methanol, and developed on reverse phase silica gel TLC with a developing solution of chloroform: methanol (4: 1). A red spot in the vicinity of Rf = 0.3 was collected and used as a purified sample.
(実施例5)アスタキサンチンジラムノシドの理化学的性質
実施例5で得られた精製標品を用いて、1H−NMRスペクトルおよび13C−NMRスペクトルを測定し、図1および図2の結果が得られた。また、FABマススペクトルを測定した結果、測定された分子量(m/z 911.48781[M+Na]+ 分子式C52H72NaO12の分子量(計算値)911.49214)より、このアスタキサンチンジラムノシドの分子式は、C52H72O12と推定された。
(Example 5) Physicochemical properties of astaxanthin dirhamnoside Using the purified sample obtained in Example 5, 1 H-NMR spectrum and 13 C-NMR spectrum were measured, and the results shown in FIGS. Obtained. In addition, as a result of measuring the FAB mass spectrum, from the measured molecular weight (m / z 911.48781 [M + Na] + molecular weight C 52 H 72 NaO 12 molecular weight (calculated value) 911.49214), this astaxanthin dirhamnoside The molecular formula was estimated as C 52 H 72 O 12 .
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