JP6977940B2 - ナマコサポニン含有エキス抽出および定量化方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナマコなどの棘皮動物から、動物の部位に応じて一定量のサポニンを抽出する技術に関する。

動植物中には、疾病などの改善に効果がある種々の有用成分が存在し、例えば配糖体（サポニン）が知られており、動物由来のサポニンとしては、ナマコに含まれるトリテルペン配糖体であるホロトキシンＡおよびホロトキシンＢないしホロトキシンＡ１及びホロトキシンＢ１などのホロトキシン群からなるサポニンのほか、フロンドシドＡと呼ばれるサポニンがある（以下、「ナマコサポニン」と呼ぶ）。
ナマコサポニンのうちホロトキシン群には、特に、酵母やカンジダなどの真菌に対する殺菌作用があることが知られており、フロンドシドＡには、ガン細胞の増殖を抑える抗ガン作用があることが知られている。

これまでナマコのサポニンの機能を活用した製品として実用化されているものとして、界面活性作用を活用したナマコ石鹸や、真菌の殺菌作用を活用した水虫治療薬などがあるが、サポニンの機能を活用した食品は開発されていない。
その理由の一つにナマコのサポニン含有量が個体や産地ごとに大きく異なることから、一定の比率でナマコサポニンを含んだ安定した原料供給ができないことが挙げられる。
このため、サポニンの機能を活かした機能性食品開発のために、個体や産地ごとに大きく異なるナマコを原料にした場合でも、こういった有効成分を多く含むナマコサポニン含有エキスを効率的に回収したり、ナマコサポニン含有率を調整する定量化技術が望まれている。

従来、これら動植物中の有用成分を利用する場合、一般的には、動植物を熱水で茹でることにより、熱水抽出し（煎じて）、それをそのまま服用したり、水溶液を加熱して濃縮することなどを行っていた。
ナマコの場合は、お湯でボイルした後、加熱乾燥するか、生のままさばいて刺身として食べることが行われていた。

しかしながら、この熱水抽出物中には薬効成分以外のものも含まれ、それらが不快なにおいや苦味、渋味等を有するなどの欠点があるので、そのまま服用するには不都合があった。
また、ナマコ等を茹でた煮汁の水溶液を加熱して濃縮する手法を用いる場合には、有用成分であるナマコサポニンの抽出率も低く、例えば５００リットルの水溶液から２〜３グラム以下程度のサポニンしか回収できないという欠点があった。

また、ナマコを細断しエタノール等の溶媒を加えてサポニンを抽出したり、熱水中にナマコを入れてサポニンを溶出させた後に、溶出液を、Ｃ１８カラム（ＯＤＳカラム）などの分取用の内径１０〜５０ｍｍ程度のクロマトグラフィー管にかけて、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）等の機器を用いて分離精製を行う技術が知られているがサポニンを精製するコストがかかることや、サポニンそのものは食品ではなく試薬あるいは製剤と考えられることから、これを再度食品に添加するためには食品添加物としての認可を必要とするなど、実用的な技術ではなかった。
そこで、例えば、特許文献１（動植物中の有用成分を濃縮し精製する方法）のように、酵素を利用して抽出する発明が提案されている。

特開平５−２７６９７１号公報

特許文献１には、動植物から抽出され、ホロトキシンＡおよびホロトキシンＢからなる配糖体を含有する水溶液に、グルコース基のドナーと糖転移酵素を加えて前記配糖体とグルコース基のドナーとを反応させて、配糖体にグルコースが１０個以上４０数個以下付加した水不溶性の配糖体糖鎖付加物を生成させ、該配糖体糖鎖付加物のみを分離回収する動植物中の配糖体成分の濃縮分離方法が開示されている。

しかし、ナマコから、ナマコに含まれるホロトキシン等のサポニンを、一度、水溶液中に溶出させる工程を設けてしまうと、水溶液中に分散してしまう。
そこで、所定の方法で濃縮させる工程を必要とするため、煮汁の水溶液を加熱して濃縮する手法よりは回収率が向上するものの、回収率が５０％前後に留まり、９０％程度以上が理想であるのに比して、依然として回収率が低いという課題がある。
また、特許文献１の方法では、酵素の反応を利用するので、抽出するまでに数時間から２０時間程度の時間が掛かるほか、酵素などの費用も掛かるため、生産コストが嵩むという不都合もあった。
また、真菌の殺菌作用にはサポニンの糖鎖構造が重要であることから、糖鎖を酵素で改変して回収する特許文献１の方法では、ナマコサポニンの本来の機能が期待できない。

また、ホロトキシン等のサポニンを機能性食品や医薬品の有効成分として利用する場合には、成分比率を一定に保つ必要があるが、ナマコの個体や、ナマコの産地、漁獲時期等によりサポニン含有量が大きく異なることから、サポニン含有量が一定になるように製品を製造するのは困難であった。

そこで、本願発明では、上記のような不都合を回避するため、ナマコを一度茹でて、水溶液中に有効成分を溶出させたりせず、エタノールや酵素等も用いないで、ナマコの組成をほとんど変化させることなく、ナマコ本体から直接に、有効成分であるホロトキシン等のサポニンを含有するエキスを抽出することを目的とする。
また、地域などのナマコの生育環境などに応じて、有効成分が異なる成分比率となるのを、一定の成分比率に調整すること（以下、「定量化」と呼ぶ）を目的とする。

ところで、ナマコ本体から直接に、有効成分であるホロトキシン等のサポニンを抽出しようとして、例えば、ナマコ本体を粉砕して粉末化しても、余分な成分が含まれていて有効成分を効果的に粉末化することはできなかった。
また、ナマコ本体を直接加熱して有効成分を取り出そうとしても、ナマコは海水から取り出して空気中に放置すると、約２０℃程度で体組織が溶解し、ナマコサポニンやコラーゲンが部分分解してゲル状の渾然一体となった状態となり、ナマコそれ自体からサポニンを抽出することができなかった。

このため、従来のナマコ加工法としては、ナマコの内臓を除去しナマコの肉を洗浄後、素早く大量のお湯でボイルすることで品質劣化を抑え、その後乾燥あるいは塩蔵処理を行うことが一般的であった。
本技術では、ナマコの肉を洗浄後、ナマコに所定の温度勾配による加熱および冷却処理を行うことにより、ナマコが溶解する前に、コラーゲンを変成させて安定的に固定化することで、ナマコ本体から、直接に、コラーゲン繊維を多く含むナマコ肉部分と、サポニンやアミノ酸を多く含むナマコエキスに分離することに成功した。

また、ナマコ肉部分とナマコエキスそれぞれの分離比率を適宜調整し定量化することにも成功した。
これにより、ナマコサポニンを多く含むナマコエキス素材を得ることができるようになり、抽出したナマコサポニンを多く含むナマコエキス素材を濃縮液や乾燥粉末として保存しておくことで、ナマコサポニンが少ないナマコ原料と併用した場合でも、サポニンの量を一定にすることが可能となった。

例えば、サポニン含有量が多い地域のナマコを原料として、ナマコ肉部分やナマコエキスを分離抽出し、ナマコ肉部分を乾燥後に微細粉砕してナマコ素材を製造したり、あるいは、ナマコエキスを濃縮したり、ナマコエキスを乾燥後に微細粉砕してナマコエキス素材（濃縮液や乾燥粉末）として保存しておき、サポニン含有量が少ない地域のナマコを原料とした乾燥粉末に、適宜サポニン含有量が多いナマコエキス素材を加えることで、サポニン量を一定の水準に調整することが可能である。

（特許請求の範囲の記載に対応しています）
上記の目的を達成するために、
第１の発明は、ナマコから熱処理によってナマコエキスを抽出する方法であって、ナマコを加熱初期温度（４０℃）まで速やかに上昇させる工程と、ナマコの温度を、前記加熱初期温度から、少なくとも加熱目標温度以上まで、第１の温度勾配で上昇させる温度上昇工程と、ナマコの温度が、少なくとも前記加熱目標温度以上まで上昇したかどうかを判定する工程と、前記目標温度以上になった後、ナマコの温度を、前記第１の温度勾配よりも緩やかな勾配である第２の温度勾配で下降させる温度下降工程と、ナマコの温度が、少なくとも下降目標温度以下まで下降したかどうかを判定する工程と、を備えたことにより、酵素やエタノールなどを用いた化学的な処理を行わず、熱処理だけで、ナマコから、ナマコ肉部分と分離して、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出することが望ましい。

第２の発明は、前記のナマコエキス抽出方法において、加熱目標温度以上まで、ナマコの温度を上昇させる温度上昇工程における前記第１の温度勾配が、０．７℃／分〜１．５℃／分の範囲内であること、及び、ナマコの温度を下降目標温度以下まで下降させる温度下降工程における前記第２の温度勾配が、１．０℃／２分〜１．０℃／５分であることが望ましい。

第３の発明は 所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを組み合わせて、所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有する食品又は製剤を製造する方法であって、第１〜第２の発明のいずれか１つに記載のナマコエキス抽出方法によって、ナマコサポニンの含有率が高い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、前記所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第１の製造工程と、前記のナマコエキス抽出方法によって、ナマコサポニンの含有率が低い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第２の製造工程と、第１の製造工程で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、第２の製造工程で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを混合する第３の製造工程と、を備えたことにより、所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材、又は、当該ナマコ素材又は及びナマコエキス素材を含む食品又は製剤を製造する方法であることが望ましい。

また、第１〜２の発明のナマコエキス抽出方法によって、ナマコから分離したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、乾燥後に微細粉砕又は濃縮して得たナマコサポニンを含むナマコ素材又はナマコエキス素材を利用可能である。

また、第３の発明の製造方法によって製造した、所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材、又は、当該ナマコ素材又は及びナマコエキス素材を含む食品又は製剤を利用可能である。

第４の発明は、ナマコから熱処理によってナマコエキスを抽出するシステムであって、ナマコを加熱初期温度まで速やかに上昇させる手段と、ナマコの温度を、前記加熱初期温度から、少なくとも加熱目標温度以上まで、第１の温度勾配で上昇させる温度上昇勾配調整手段と、ナマコの温度が、前記目標温度以上になった後、ナマコの温度を、前記第１の温度勾配よりも緩やかな勾配である第２の温度勾配で下降させる温度下降勾配調整手段と、を備え、ナマコの温度が、少なくとも下降目標温度以下まで下降させることにより、酵素やエタノールなどを用いた化学的な処理を行わず、熱処理だけで、ナマコから、ナマコ肉部分と分離して、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出することが望ましい。

第５の発明は、第４の発明のナマコエキス抽出システムにおいて、加熱目標温度以上まで、ナマコの温度を上昇させる温度上昇勾配調整手段における前記第１の温度勾配が、０．７℃／分〜１．５℃／分の範囲内であること、及び、
ナマコの温度を下降目標温度以下まで下降させる温度下降勾配調整手段における前記第２の温度勾配が、１．０℃／２分〜１．０℃／５分であることが望ましい。

第６の発明は、所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを組み合わせて、所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有する食品又は製剤を製造するシステムであって、第４〜第５の発明のいずれか１つに記載のナマコエキス抽出システムによって、ナマコサポニンの含有率が高い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、前記所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第１の製造手段と、第４〜第５の発明のいずれか１つに記載のナマコエキス抽出システムによって、ナマコサポニンの含有率が低い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第２の製造手段と、第１の製造手段で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、第２の製造手段で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを混合する第３の製造手段と、を備えたことにより、 所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材、又は、当該ナマコ素材又は及びナマコエキス素材を含む食品又は製剤を製造するシステムであることが望ましい。

本発明によるナマコのホロトキシン等のサポニン抽出および定量化の方法によれば、ナマコ肉部分からナマコエキスを分離して抽出することができ、かつサポニン含有量の高いナマコエキスを抽出することが可能となる。
ナマコエキスは、いわばナマコの肉汁であり肉組織を構成する繊維等が含まれないことを除けば、原料のナマコに近い組成を有することから、食用素材として利用可能である。

そして、サポニン含有量の高いナマコから分離抽出したナマコ肉部分やナマコエキスを、ナマコ素材（乾燥粉末等）やナマコエキス素材（濃縮液や乾燥粉末等）として保存しておき、サポニン含有量の低いナマコから抽出したナマコ素材やナマコエキス素材に適量を添加することで、サポニン含有量を一定に保ったナマコ素材やナマコエキス素材およびこれらを利用した機能性食品を提供可能である。

この技術を活用すれば、例えば真菌殺菌活性を持つ食品や防カビ性に優れた食品の開発が可能となり、口腔カンジダ症を予防する機能性食品等の製造ができる。高齢者や介護を要する方には、カンジダで悩む人が多いことから、カンジダを抑制する食品等は大きな需要があると期待される。
また、天然の防カビ食材として活用することも可能である。その他、ナマコのサポニンの様々な効果が期待される新素材として、多様な活用が考えられる。

本発明のナマコサポニン抽出システムの一例を示す図である。 本発明のナマコサポニン抽出工程の全体フローの一例を示す図である。 本発明のナマコサポニン抽出工程における温度上昇時の温度勾配を示す図である。 本発明のナマコサポニン抽出工程における温度下降時の温度勾配を示す図である。 マナマコの産地毎のナマコサポニンの含有濃度を示す図である。 マナマコの季節毎のナマコサポニンの含有濃度推移を示した図である。 所定の地点のマナマコについて、本発明の抽出工程により処理したナマコ肉部分とナマコエキスにおけるサポニンの含有濃度を示す図である。 所定の地点のマナマコについて、本発明の抽出工程により処理したナマコ肉部分とナマコエキスにおけるサポニンの含有濃度を示す、他の実施例の図である。

＜用語の説明＞
◇サポニンとは、配糖体を意味し、動物由来のサポニンとしては、ナマコに含まれるトリテルペン配糖体であるホロトキシンＡおよびホロトキシンＢないしホロトキシンＡ１及びホロトキシンＢ１などのホロトキシン群などからなるサポニンのほか、フロンドシドＡと呼ばれるサポニンがある。ナマコサポニンのうちホロトキシン群には、特に、酵母やカンジダなどの真菌に対する殺菌作用があることが知られており、フロンドシドＡには、ガン細胞の増殖を抑える抗ガン作用があることが知られている。
◇ナマコサポニンとは、上記のホロトキシンＡおよびホロトキシンＢないしホロトキシンＡ１及びホロトキシンＢ１などのほか、フロンドシドＡなどのサポニンを総称したものである。

◇ナマコ肉部分とは、ナマコからナマコエキスを抽出した後に残った肉部分で、ナマコミールとも呼ぶ。ナマコサポニンを含み、そのまま乾燥して乾燥ナマコにしたり、粉末にして利用する。突起の数が多いマナマコなどは、商品価値が高いので姿を残したまま乾燥ナマコにすることが多い。
◇ナマコエキスとは、ナマコを所定の温度勾配で加熱および冷却した時に、ナマコから湧き出てくるナマコドリップ（加熱冷却滲出液）をいう。
◇ナマコ素材とは、ナマコ肉部分を乾燥して微細粉砕して生成した素材である。
◇ナマコエキス素材とは、抽出したナマコエキスを濃縮したり、乾燥して微細粉砕して生成した素材である。
◇ナマコパウダーとは、ナマコ素材とナマコエキス素材の混合粉末からなる粉末をいう。
◇乾燥方法としては、天日干し、熱風乾燥、流動層乾燥、低温乾燥、凍結乾燥（フリーズドライ）、加圧乾燥など様々な方法を用いることができる。

以下、本発明のナマコサポニンを含むナマコエキス抽出システムにおける実施例について説明する。
なお、ナマコはあくまで例示であって、ナマコと同類のウニなどの棘皮動物にも適用できる。

１．本発明のナマコサポニンを含むナマコエキス抽出システムの概要
まず、図１の本発明のナマコエキス抽出システム１０の構成の概要図を用いて、ナマコから直接ナマコエキスを抽出する方法について説明する。
ナマコエキス抽出システム１０は、ナマコ１００を乗せるための網などのナマコ支持部４０と、ナマコ１００から抽出したナマコエキス１１０を溜めておくエキス抽出部３０、これらの部材を支える脚部２０などを備えている。

また、ナマコエキス抽出システム１０は、水を加熱して湯６０にして水蒸気７０を発生させる電熱器やガスバーナーなどの加熱部（温度調整部Ａ）５０を備えている。
さらに、ナマコの温度を測定する温度計測部８０と、弁などの開閉操作により温度上昇や温度下降を調整するための開放弁調整部（温度調整部Ｂ）９０とを備える。なお、図示はしないが、適宜、電動ファンなどで強制的に水蒸気を排出して、速やかに温度を下降させるような調整ができるようにしても良い。

加熱部（温度調整部Ａ）５０や開放弁調整部（温度調整部Ｂ）９０は、温度計測部８０の情報を元に、コンピュータや制御装置によるフィードバック制御により、所定の温度勾配で上昇ないし下降を制御するようにしてもよいし、オペレータが温度計測部８０の情報を目視して、所定の温度勾配で上昇ないし下降を操作するようにしてもよい。
なお、図示はしないが、水蒸気の温度を別の装置で調整した上で、水蒸気をナマコに直に吹きかける方法を用いるなど、様々な方法が考えられ、要するにナマコの温度を所定の温度勾配で上下できるような構成であれば足りる。

以上のような構成を用いて、水蒸気７０の温度上昇（加熱）ないし温度下降（冷却）の勾配を調整することにより、ナマコを所定の温度勾配で加熱ないし冷却することで、ナマコから、ナマコエキスを抽出する。
より具体的には、まず、加熱部（温度調整部Ａ）５０により、水を加熱して湯６０から水蒸気を７０発生させ、水の高い比熱を利用して、相当量の熱量を持った水蒸気７０の熱により、ナマコ１００を加熱して、一定時間内に所定の温度まで上昇させ、ナマコ体壁内に含まれるコラーゲン成分を熱変性させる。

そして、その後、開放弁調整部（温度調整部Ｂ）により、ナマコ１００を一定時間内に所定の温度まで下げることで熱変性したコラーゲン成分を安定状態に固定化させ、コラーゲン成分とナマコエキスとが混合してしまわないようにしつつ、変性して固定化したコラーゲン成分であるナマコ肉部分１００とナマコサポニンを多く含むナマコエキス１１０とに分離することができる。

ナマコ肉部分から分離抽出したナマコエキスは、ナマコ肉部分から溢れ出て、網などで構成されたナマコ支持部４０を通過して、エキス抽出部３０に溜まる。
抽出したナマコエキスにはナマコサポニンが多く含まれるが、ナマコ肉部分にもナマコサポニンが多く含まれることが判明しており、後述のように、ナマコ素材として活用することができる。

なお、単位時間当りの温度上昇の勾配は、加熱部（温度調整部Ａ）と開放弁調整部（温度調整部Ｂ）の併用により行い、温度下降の勾配は、主に開放弁調整部（温度調整部Ｂ）により行うが、これに限られない。
また、図１の抽出システムは、あくまで一例であって、ナマコを所定の温度勾配で温度上昇させ、所定の温度勾配で温度下降（冷却）させることができる装置であれば足り、様々な例が考えられる。

２．本発明のナマコサポニンを含むナマコエキス抽出システムの全体フロー
次に、図２を用いて、本発明のナマコエキス抽出システムの全体フローについて説明する。
まず、ナマコの内臓を除去し、ナマコの肉を洗浄する（ステップ２００）。
そして、加熱部（温度調整部Ａ）５０による加熱を開始し（ステップ２１０）、水蒸気７０の温度を所定の温度（約４０℃）まで上昇させた後にナマコを投入し、ナマコの内部温度を、速やかに４０℃の加熱初期温度まで上昇させる（図示せず）。

次に、ナマコの内部温度を測定しながら、単位時間当りの温度上昇、つまり所定の温度上昇勾配になっているかどうかを監視しながら、加熱部５０により、水蒸気７０の温度を上昇させながら、ナマコの内部温度の上昇の勾配を調整する（ステップ２２０）。
なお、ナマコの温度は、ナマコの内部の温度を測定することが望ましいが、ナマコの表面温度ないしナマコの直近の雰囲気の温度を測定しておき、ナマコの内部の温度との相関関係を記録しておくことで、ナマコの表面温度ないしナマコの直近の雰囲気の温度を測定することで代用できる。

ここで、出願人は、数千回の試行錯誤の末、ナマコに与える水蒸気の温度の初期値が約４０℃とした上で、その後の温度上昇時の温度勾配（第１の温度勾配）の最適値が、毎分１．０℃であることをつきとめた。
また、少なくとも、どこまで温度を上昇させる必要があるか（加熱目標温度）についても、試行錯誤をくり返し、少なくとも約６５℃以上まで上昇させることが最適値であることをつきとめた。
この温度上昇時の、ナマコの内部温度における温度勾配の状態を示したのが図３であり、温度上昇の勾配は概ね１．０℃／分であることが示されている。

なお、この初期値及び温度上昇の勾配は、上記の最適値に留まらず、ある程度の幅があっても、従来技術に比して大幅なサポニン回収量の改善が可能であり、ナマコを投入する際の水蒸気７０の温度の初期値としては３５〜４５℃の範囲でも十分なサポニンを含むナマコエキス抽出が可能であることが判明している。
同様に、温度上昇時の温度勾配も、概ね０．７〜１．５℃／分の範囲内であれば、十分なナマコエキス抽出が可能であることが判明している。
また同様に、少なくとも、どこまで温度を上昇させる必要があるかについても、最適値の６５℃を下回ってもよく、少なくとも６０℃程度以上まで上昇させれば、十分なナマコエキス抽出が可能であることが判明している。

次に、温度が所定の温度（約６５℃）まで上昇したかどうかを監視し、所定の温度になったと判定した場合（ステップ２３０）、加熱を停止する（ステップ２４０）。
そして、所定の安定時間をおいた後、開放弁調整部（温度調整部Ｂ）９０により、弁を開け閉めすることで、水蒸気７０の温度を下げていき（ステップ２５０）、その際のナマコの内部温度における、温度下降時（冷却時）の温度勾配が所定の温度勾配になっているか監視しながら、弁の開け閉めを調整する（ステップ２６０）。

そして、温度下降の目標値である、所定の温度まで下降したかどうか確認し（ステップ２７０）、所定の温度（約４０℃）以下まで下降したことで分離抽出処理を終了する。
以上の過程で、ナマコ肉部分から分離抽出されたナマコエキスが、ナマコ肉部分から溢れ出て、網などで構成されたナマコ支持部４０を通過して、エキス抽出部３０に溜まる。

なお、ナマコエキスは、特に、ステップ２５０からステップ２６０の温度下降のフローにおいて、ナマコ肉部分から分離抽出されて、ナマコ肉部分から溢れ出てくることが判明している。

出願人は、数千回の試行錯誤の末、温度下降時の温度勾配（第２の温度勾配）の最適値が、１．０℃／３分程度より緩い条件（１．０℃／３分、１．０℃／４分、１．０℃／５分などを含む）であることをつきとめた。
この温度下降時の、ナマコの内部温度における温度勾配の状態を示したのが図４である。

ここで、温度下降時の温度勾配は、１．０℃／３分より穏やかであることが最適値であるが、概ね１．０℃／２分よりも穏やかな勾配の範囲内であれば、従来技術に対して優位するに足る十分なナマコエキス抽出が可能であることが判明している。
また、温度下降時の下降目標温度（約４０℃）は最適値であり、これより多少前後しても十分な量のナマコエキスを抽出することができることが判明している。

なお、温度下降時の温度勾配は、温度上昇時の温度勾配との組み合わせで最適値が定まることが判明しており、前記の温度上昇時の温度勾配（１．０℃／分）、温度下降時の温度勾配（１．０℃／３分より緩いこと）が最適値であることが判明しているが、前述のようにある程度の幅が許容される。

３．温度の上昇及び下降の勾配の掛け方によるナマコサポニンとコラーゲンの関係とナマコサポニンを抽出するメカニズムについて
次に、このような温度の上昇及び下降の勾配の掛け方によるナマコサポニンとコラーゲン繊維等を含む体組織との関係について考察する。
前述のように、ナマコを海水から取り出して、空気中で常温（２０℃）に放置すると、体組織が溶解し、ナマコサポニンやコラーゲン繊維がほどけたゲル状の渾然一体となった状態となり、ナマコそれ自体からサポニンを抽出することができなかった。

これは、一般的に、海洋生物のコラーゲン繊維等を含む体組織は陸上の生物のコラーゲン繊維等を含む体組織より、低い温度で溶解することが知られており、これは、その生物が成育する環境より少し高めの温度まで変性しないようなコラーゲンが生成されるように進化してきたことによると考えられている。
そして、ナマコも海洋生物であり、上記のような２０℃程度の低めの温度でコラーゲン繊維を含む体組織が溶解することが知られている。
溶解の詳細なメカニズムは完全には解明されていないが、ナマコは外部の温度に応答してコラーゲン繊維を含む体組織を緩めたり、硬化させたりする仕組みを持っており、室温で放置した場合、組織の硬さを調整する仕組みが壊れることで溶解するものと考えられている。

このため、コラーゲン繊維等を含む体組織が溶解する前に、所定の初期値で温度を加え、それを一定の温度勾配における温度上昇でコラーゲンを変性させ、かつ、その変性したコラーゲンを一定の温度勾配で冷却することにより、安定的に固定化することで、ナマコ肉部分として固めてしまい、ナマコサポニンと混合してしまうのを防止して、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出する方法を得るに至った。
なぜ、所定の温度勾配で温度上昇と温度下降を行えば、ナマコ肉部分を固めて、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出できるかのメカニズムは、完全には解明されてはいないが、概ね、次のようなメカニズムであると推測される。

ナマコの体壁を構成する組織は結合組織とも呼ばれており、体壁の固化や棘の運動に筋肉に変わって利用されている。体壁中のコラーゲンは、ヒトのコラーゲンと異なり、分岐のないコラーゲン繊維を形成している。
ナマコの体壁は、その殆ど（９０％以上）が水分であり、残りは、コラーゲンなどのタンパク質とサポニンなどの有効成分で構成されている。
そして、ナマコの体壁を構成するタンパク質のうちの７０〜８０％程度はコラーゲンであり、残りのほとんど（２０〜３０％）は、構造がフィブロネクチンに類似した特異なタンパク質であることが知られている。フィブロネクチンとは多くの動物に存在する接着性タンパク質のひとつで、細胞や繊維状タンパク質と結合することで細胞の形態維持に重要な役割を果たしている。

ナマコの体壁部は不規則に走る筋繊維状物で構成され、筋繊維状物は繊維状コラーゲン（繊維状タンパク質）を主体としたものであり、それらが３次元の立体的な網目状をなし、その網目の中に比較的大量の体液水分（サポニン等）が包含されている。
このように、ナマコの繊維状コラーゲン等のタンパク質が、フィブロネクチンの接着作用により、一定の形態（立体構造）を維持していると考えられるが、フィブロネクチンは熱変性を引き起こしやすいことが知られており、常温に放置して生息環境に比して温度が上昇すると、フィブロネクチンの接着作用が弱まり、この立体構造が壊れて、一定の形態を保つことができなくなる作用や、繊維状コラーゲンが熱変性して繊維の絡み合いが弱くなることによる作用により、網目内に保持していたサポニンと渾然一体に混合した状態（ゼラチン状）になると考えられる。また、このような状態では、ナマコの持つ酵素などによるサポニンの分解が進むことも懸念される。

そこで、ナマコのコラーゲン繊維等を含む体組織が溶解する温度（約２０℃）をゆっくりと通過させないようにして（速やかに通過させるようにして）、所定のかなり高めの温度の初期値（約４０℃）で熱を加え、それを一定の比較的速やかに温度上昇する温度勾配（１．０℃／分）における温度上昇で体壁の構成タンパク質を変性させ、かつ、その変性した構成タンパク質を、ややゆっくりした温度勾配（１．０℃／３分）で冷却することにより、安定的に固定化することで、構成タンパク質をナマコ肉部分として固めてしまい、ナマコサポニンと混合してしまうのを防止して、網目内に保持していたナマコサポニンを、網目から解放させて抽出させているものと考えられる。

ここで、温度上昇の勾配を、最適値の１．０℃／１分から１．０℃／２分などのように緩めると（ゆっくりと温度上昇させると）、コラーゲン繊維等を含む体組織が溶ける割合が増加して構成タンパク質とナマコサポニンが混合する割合が増加して、ナマコサポニンの抽出レベルが低下する。あるいは逆に、温度上昇の勾配を、最適値の１．０℃／１分から１．０℃／０．５分のように早めに上昇させると、構成タンパク質の変性が急激すぎてナマコサポニンが網目に閉じ込められる割合が増加して、ナマコサポニンの抽出レベルが低下する。

また、温度下降の勾配を、最適値の１．０℃／３分から１．０℃／２分とか１．０℃／１分などに高めると（早く冷やし過ぎると）、網目から解放されるナマコサポニンの量が減って抽出レベルが低下する。
なお、ナマコの内部温度を６５℃に一気に上昇させると、固くならないまま縮んでしまうことも判明しており、温度上昇と下降の勾配の掛け方が重要であることがわかる。

４．サポニン抽出量の調整
実験の結果、温度下降時の温度勾配を、図４の最適値の１．０℃／３分から、図示はしないが１．０℃／４分あるいは１．０℃／５分などにさらに緩めると、抽出されるナマコサポニンの量が増え、ナマコ肉部分に残るナマコサポニンの量が少なくなることも判明している。

これは、変成した構成タンパク質が安定状態となり固まるまでの時間や、網目が熱収縮しながらエキスを押し出す作用に関係するものと推測され、ゆっくりと冷やすことで、ナマコサポニンが網目から解放される時間を長く取ることができることに起因しているものと考えられる。
このように、本発明のシステムおよび方法によれば、ナマコ肉部分と、ナマコサポニンを含むナマコエキスとに分離することができることに加え、その分離比率も調整することが可能となる、

５．ナマコの個体差や地域差および採取時期による差異を調整するための定量化方法について
次に、ナマコの個体差や産地間の地域差および採取時期により、ナマコサポニンの含有濃度が大きく相違することにより、安定して、一定比率のサポニンを含む機能性食品や製剤を提供できなかったのを、本発明のシステムおよび方法により、一定の比率で提供できるようにするための定量化方法について説明する。

図５に示すように、出願人が時間をかけた調査の結果、ナマコサポニンの含有濃度は、産地による地域間の差がかなり大きく、その差は５倍以上に及んでいることが判明している。なお、含有濃度のばらつきの範囲を、上下の「−」マークで示し、所定の標準偏差に入る範囲を「□」で示し、その中における代表値を太い「−」マークで示している。
また、図６に示すように、季節毎のナマコサポニンの含有濃度にも大きな変動があり、同じ産地でも、２〜５倍程度の差が生じることも判明した。

本発明のシステムおよび方法によれば、ナマコをナマコ肉部分とナマコエキスに分離しつつ、ナマコサポニンを抽出できるので、ナマコサポニンを多く含有する地域ないし季節のナマコを採集して、ナマコサポニンを多く含むナマコ素材やナマコエキス素材を濃縮液や乾燥粉末として保存しておくことで、ナマコサポニンが少ないナマコ原料から抽出したナマコ素材やナマコエキス素材と併用した場合でも、サポニンの量を一定にすることが可能である。

例えば、サポニン含有量が多い地域のナマコを原料として、ナマコエキス素材（濃縮液や乾燥粉末）として製造しておき、サポニン含有量が少ない地域のナマコを原料とした乾燥粉末に、適宜サポニン含有量が多いナマコエキス素材（濃縮液又は乾燥粉末）を加えることで、サポニン量を一定の水準に調整することが可能である。
より具体的には、例えば、北日本の地点Ｘのナマコをナマコサポニンの含有濃度が高い季節を特定して採取し、そのナマコを用いて、ナマコ肉部分とナマコエキスとに分離して、ナマコサポニンを多く含むナマコエキスを抽出し、ナマコエキスをナマコエキス素材（濃縮液又は乾燥粉末）として保存しておく。

そして、例えば、基本的にナマコサポニンの含有濃度が低い西日本の地点Ｚのナマコを、ナマコサポニンの含有濃度が高い季節を特定して採取し、そのナマコを用いて、ナマコ肉部分とナマコエキスとに分離して、ナマコサポニンを僅かに含むナマコエキスを抽出し、保存していた北日本の地点Ｘのサポニン含有量が多いナマコエキス素材（濃縮液又は乾燥粉末）を適宜加えることで、一定の比率でナマコサポニンを含有する機能性食品ないし製剤を製造することができる。

これを、図７を用いて、より具体的な数値で説明すると次のようになる。
北日本の地点Ｘのマナマコをナマコサポニンの含有濃度が高い季節を特定して採取し、所定の条件（温度上昇時の温度勾配が１．０℃／分、温度下降時の温度勾配が１．０℃／３分の条件）で処理した場合に、そのナマコ原料、処理後のナマコ肉部分、および抽出したエキス部それぞれの単位重量当たりのナマコサポニンの含有量が図７のように測定された。

本発明によれば、５５ｋｇのナマコ原料からナマコ肉部分を１５ｋｇとナマコエキス４０ｋｇに分離して抽出することができ、両者を混合して、乾燥後に微細粉砕してナマコの粉末５ｋｇを得ることができる。

この場合、 乾燥／粉砕による損失が無い場合には、（０．２８３×１５＋０．０６２×４０）／５＝１．３４ｍｇ／ｇのナマコサポニン入りの粉末（ナマコ肉部分とナマコエキスのそれぞれの粉末を混合したナマコパウダー）ができる計算となる。
実測値でも１．２５±０．０３７ｍｇ／ｇのナマコ粉末を得られることが確認できたので、計算上の数値である１．３４ｍｇ／ｇに対して、回収率は９３％以上であることが判明した。

本発明によれば、乾燥や微粉砕の過程を経た場合でも、ナマコサポニンが９割以上保持されることが示され、ナマコの肉部分やナマコエキスに分離しつつも、高い回収率で利用することができ、ナマコサポニンの含有量が異なる様々な産地のナマコ原料を使用した場合にも、サポニン含有量の調整が可能である。

仮に、カンジダ治療用の機能性食品として、ナマコサポニンの含有率が０．７ｍｇ／ｇのナマコ素材やナマコエキス素材が必要であるとした場合、東日本の地点Ｙで採取したナマコ原料から分離抽出したナマコ素材やナマコエキス素材（あるいは両者の粉末を混合したナマコパウダー）では、例えば、ナマコサポニンの含有量が０．２ｍｇ／ｇ程度しかない場合、そのままでは使えないことになる。

他方、本発明によれば、北日本の地点Ｘのナマコ原料から分離抽出したナマコ素材やナマコエキス素材の両者の粉末を混合したナマコパウダーのナマコサポニンの含有量が１．３ｍｇ／ｇ程度になるので、両者を半分ずつ混合することで、（０．２＋１．３）／２＝０．７５ｍｇ／ｇと、基準値を超える水準のナマコ素材やナマコエキス素材（あるいは両者の粉末を混合したナマコパウダー）を得ることができる。

また、北日本の地点Ｘのナマコ原料から分離抽出したナマコエキス４０ｋｇだけを冷凍乾燥して粉末を得たときの重量が１ｋｇだった場合には、（０．０６２×４０）／１＝２．４８ｍｇ／ｇという含有率のナマコエキス素材を得ることができる。

そうすると、仮に、西日本の地点Ｚのナマコ原料から分離抽出したナマコエキス素材の含有率が０．１ｍｇ／ｇなどと低い数値であったとしても、両者を混合することで、例えば、（２．４８×０．２５＋０．１×０．７５）＝約０．７ｍｇ／ｇと基準値を満たすナマコエキス素材を得ることができ、この西日本のナマコエキス素材を無駄にしないで利用することができる。

なお、図７は、所定の温度勾配の条件で分離抽出した場合の、ナマコ肉部分やナマコエキスのナマコサポニンの含有量を示したものであり、一例にすぎず、温度勾配の条件を変えることで、例えば、後述のように、ナマコ肉部分とナマコエキスの分離抽出の比率を任意に変更することができる。

このように、本発明によれば、ナマコ原料から、ナマコ肉部分とナマコエキスに分離して抽出でき、その比率も適宜調整することができるようになったので、例えば、ナマコ肉部分は微細粉砕せずに、原形を留めたまま乾燥させて、高級乾燥ナマコとして提供すると共に、ナマコサポニンを含むナマコエキスは別途、ナマコ素材（濃縮液ないし乾燥粉末）として保存して置くことも可能となる。
そして、他の産地の、ナマコサポニンの含有量が低いナマコを原料として製造したナマコ素材と混合して、一定のナマコサポニン含有量の食品ないし製剤として活用することができる。

６．定量化の他の実施例について
図７と同様に、北日本の地点Ｘのマナマコをナマコサポニンの含有濃度が高い（図７とは別の）季節を特定して採取し、所定の条件（温度上昇時の温度勾配が１．０℃／分、温度下降時の温度勾配が１．０℃／５分の条件）で処理した場合に、そのナマコ原料、処理後のナマコ肉部分、および抽出したエキス部それぞれの単位重量当たりのナマコサポニンの含有量が図８のように測定された。

この実験例では、温度下降時の温度勾配が１．０℃／５分と、緩やかに温度を下降させる条件で抽出したので、ナマコ肉部分に対してナマコサポニンの抽出量が増大しており、ナマコ原料５５ｋｇから、ナマコ肉部分が１０ｋｇ、ナマコエキスが４５ｋｇが得られる。

この場合、 乾燥／粉砕による損失が無い場合には、（０．４４×１０＋０．０９×４５）／５＝１．６９ｍｇ／ｇのナマコサポニン入りの粉末ができる計算となる。
実測値でも１．５８±０．０３９ｍｇ／ｇのナマコ粉末を得られることが確認できたので、計算上の数値である１．６９ｍｇ／ｇに対して、回収率は約９４％であることが判明した。

７．小括
以上のように、本発明によれば、ナマコ肉部分とナマコエキスの抽出量の調整が可能であり、ナマコエキスの抽出量を増加させた場合でも、ナマコサポニンが９割以上保持されることが示され、ナマコの肉部分やナマコエキスに分離しつつも、高い回収率で利用することができ、ナマコサポニンの含有量が異なる様々な産地のナマコ原料を使用した場合にも、サポニン含有量の調整が可能であることがわかる。

従って、例えば、ナマコ肉部分を含む粉末にすると臭いが残ったりするので、ゼリーなどに混ぜて機能性食品として、そのまま舐める用途の商品として提供する場合は、臭いが気になることや、ナマコ肉部分はナマコの突起の数が多い場合には商品価値が高いので、そのままの姿で乾燥させて、調理用の乾燥ナマコとして提供することもできる。

また、ナマコエキス部分には肉質を含まないので臭いも少ないため、ゼリーなどに混ぜてカンジダ治療に効果のある機能性食品として提供することが可能となる。
この場合、ナマコの産地毎に異なるナマコサポニンの含有量の多寡を吸収して、一定の比率でナマコサポニンを含むナマコエキス素材（濃縮液や粉末等）を製造し、食品等に添加することで、安定した含有率の商品を持続的に提供することが可能となる。

そして、本発明によれば、エタノールや酵素などの化学的な処理を行わず、主に温度上昇時や温度下降時の温度勾配の調整等による熱処理だけで、ナマコから、ナマコ肉部分と分離して、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出することができるので、食品としても安全なサポニン調整素材を提供可能である。

ナマコサポニンのうちホロトキシンＡおよびホロトキシンＢないしホロトキシンＡ１及びホロトキシンＢ１などのホロトキシン群からなるサポニンなどを中心に抽出して、ゼリー等に混ぜれば、カンジダ抑制機能を持つゼリー等のナマコのサポニンの活性を有する食品等の開発が可能である。
あるいは、ナマコサポニンのうちフロンドシドＡを中心に抽出して、粉末などの製剤にして提供すれば、ガン細胞を抑制する食品等の開発が可能である。

１０ 本発明の抽出システム
２０ 脚部
３０ エキス抽出部
４０ ナマコ支持部
５０ 加熱部（温度調整部Ａ）
６０ 湯
７０ 水蒸気
８０ 温度計測部
９０ 開放弁調整部（温度調整部Ｂ）
１００ ナマコ（抽出後はナマコ肉部分）
１１０ 抽出したナマコエキス

Claims (6)

1. ナマコから熱処理によってナマコサポニンを含むナマコエキスを抽出する方法であって、
   ナマコを略３５℃〜４５℃の加熱初期温度まで速やかに上昇させる工程と、
   ナマコの温度を、前記加熱初期温度から、少なくとも略６０℃以上の加熱目標温度以上まで、第１の温度勾配で上昇させる温度上昇工程と、
   ナマコの温度が、少なくとも前記加熱目標温度以上まで上昇したかどうかを判定する工程と、
   前記目標温度以上になった後、ナマコの温度を、前記第１の温度勾配よりも緩やかな勾配である第２の温度勾配で下降させる温度下降工程と、
   ナマコの温度が、少なくとも下降目標温度以下まで下降したかどうかを判定する工程と、
   を備えたことにより、酵素やエタノールなどを用いた化学的な処理を行わず、熱処理だけで、ナマコから、ナマコ肉部分と分離して、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出することを特徴とするナマコエキス抽出方法。
2. 前記のナマコエキス抽出方法において、
   加熱目標温度以上までナマコの温度を上昇させる前記温度上昇工程における前記第１の温度勾配が、０．７℃／分〜１．５℃／分の範囲内であること、及び、
   ナマコの温度を下降目標温度以下まで下降させる前記温度下降工程における前記第２の温度勾配が、１℃／２分より緩やかな温度勾配であること、
   を特徴とする請求項１に記載のナマコエキス抽出方法。
3. 所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、前記所定の基準値を下回る含有比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを組み合わせて、所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有する食品又は製剤を製造する方法であって、
   請求項１〜２のいずれか１つに記載のナマコエキス抽出方法によって、ナマコサポニンの含有率が高い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、
   乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、
   前記所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第１の製造工程と、
   前記のナマコエキス抽出方法によって、ナマコサポニンの含有率が低い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、
   乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、
   前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第２の製造工程と、
   第１の製造工程で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、第２の製造工程で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを混合する第３の製造工程と、
   を備えたことにより、
   所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材、又は、
   当該ナマコ素材又は及びナマコエキス素材を含む食品又は製剤を製造する方法。
4. ナマコから熱処理によってナマコエキスを抽出するシステムであって、
   ナマコを略３５℃〜４５℃の加熱初期温度まで速やかに上昇させる手段と、
   ナマコの温度を、前記加熱初期温度から、少なくとも略６０℃以上の加熱目標温度以上まで、第１の温度勾配で上昇させる温度上昇勾配調整手段と、
   ナマコの温度が、前記加熱目標温度以上になった後、ナマコの温度を、前記第１の温度勾配よりも緩やかな勾配である第２の温度勾配で下降させる温度下降勾配調整手段と、
   を備え、
   ナマコの温度が、少なくとも下降目標温度以下まで下降させることにより、
   酵素やエタノールなどを用いた化学的な処理を行わず、熱処理だけで、ナマコから、ナマコ肉部分と分離して、ナマコサポニンを含有するナマコエキスを抽出することを特徴とするナマコエキス抽出システム。
5. 前記のナマコエキス抽出システムにおいて、
   加熱目標温度以上まで、ナマコの温度を上昇させる温度上昇勾配調整手段における前記第１の温度勾配が、０．７℃／分〜１．５℃／分の範囲内であること、及び、
   ナマコの温度を下降目標温度以下まで下降させる温度下降勾配調整手段における前記第２の温度勾配が、１．０℃／２分〜１．０℃／５分であること、
   を特徴とする請求項４に記載のナマコエキス抽出システム。
6. 所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを組み合わせて、所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有する食品又は製剤を製造するシステムであって、
   請求項４〜５のいずれか１つに記載のナマコエキス抽出システムによって、ナマコサポニンの含有率が高い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、
   乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、
   前記所定の基準値を超える比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第１の製造手段と、
   請求項４〜５のいずれか１つに記載のナマコエキス抽出システムによって、ナマコサポニンの含有率が低い産地のナマコを原料として分離抽出したナマコ肉部分又はナマコエキスを元に、
   乾燥後に微細粉砕又は濃縮して、
   前記所定の基準値を下回る比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材を製造する第２の製造手段と、
   第１の製造手段で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材と、
   第２の製造手段で得たナマコ素材又は及びナマコエキス素材とを混合する第３の製造手段と、
   を備えたことにより、
   所定の基準値の比率でナマコサポニンを含有するナマコ素材又は及びナマコエキス素材、又は、
   当該ナマコ素材又は及びナマコエキス素材を含む食品又は製剤を製造するシステム。

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