JP4896802B2

JP4896802B2 - フコイダンの製造方法

Info

Publication number: JP4896802B2
Application number: JP2007114662A
Authority: JP
Inventors: 文雄野田; 和哉山田; 修作 ▲高▼本; 真由美森; 禮子谷邉
Original assignee: Ishikawa Prefecture
Current assignee: Ishikawa Prefecture
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-04-24
Also published as: JP2008266528A

Description

本発明は、コンブ、モズク、アカモクなどの海藻類からフコイダンの抽出効率を高める手法である。

コンブ、モズク、アカモクなどの海藻類にはフコイダンが含まれている。フコイダンは、Ｌ−フコースを構成糖とした硫酸多糖であり、種々の生理機能を持ち、食品や化粧品素材として利用されている。そのため海藻類からフコイダンを効率的に抽出することが望まれていた。

例えば、特開平１０−１６５１１４号公報（特許文献１）には、海藻類から、フコイダン等の内容物を抽出作業等で採集する技術が開示されている。しかし、この方法は複雑な設備と時間を必要とするため得られたフコイダンが高価なものとなる。

また、特開昭６１−５７５１９号公報（特許文献２）および特開昭６１−５７５２０１９号公報（特許文献３）には、酵素を用いてフコイダンの抽出効率を挙げる方法が開示されているが、なおフコイダンの収率が低い。

特開２００６−１６０８６２号公報（特許文献４）には、わかめの芽株部を凍結乾燥し、熱水抽出もしくは酸抽出における工程抽出時間を０．５〜７２時間の範囲内で行い、ｐＨ２〜３の範囲内の値にして無色、無臭な高純度フコイダンを抽出する方法が開示されている。

また、特開平１０−７０９７０号公報（特許文献５）には、モズクを水と共にブレンダーにより粉砕し、この溶液を６０〜１００℃で３０〜３時間処理することにより、重量平均分子量が50,000〜500,000であり、中性糖含量が５０〜９０％であり、イオウ含量が３〜１７％の範囲である熱水抽出物を抽出する方法が開示されている。

しかし、これらの抽出方法では、抽出工程が複雑であるため生産コストが高いものとなり、また抽出効率も低いという欠点がある。また、酸、塩等を抽出剤として使用するため、製造設備が腐食する等のため生産コストが高くなるという問題があった。

また、特開２０００−２３９３０２号公報（特許文献６）には、オキナワモズクからフコイダンを抽出する方法において、抽出剤として有機酸を用いるとともに、抽出工程のｐＨを２〜６の範囲内とするフコイダンの抽出方法が開示されている。

しかし、この抽出方法でも、酸、塩等を抽出剤として使用するため、製造設備が腐食する等のため生産コストが高くなるという問題があった。さらに、抽出剤として強酸を使用した場合、最終的には強塩基により中和する必要があり、そのため製造工程数が増え、含有する不純物量が増えるという問題が生じる。

さらに、特開２００５−１４５９８９号公報（特許文献７）には、以下のようなフコイダンの抽出方法が開示されている。

乾燥モズクを粉砕し粉末状に加工した粉末モズクをその重量の２５倍の水で練り込み、それを撹拌式熱水抽出機、あるいは高圧抽出釜に適量の水（必要に応じてアルコール希釈）を加えてから８０〜９０℃で６０〜１２０分間、撹拌しながら沸騰し、アルコール抽出タンクに移してアルコールを除去し、ろ過抽出された原液を超高速遠心分離機にて分離精製した後、濃縮機にて４〜８倍に濃縮する。

しかし、この方法によっても、フコイダンの抽出効率が不十分であり、さらなる改良が求められている。
特開平１０−１６５１１４号公報特開昭６１−５７５１９号公報特開昭６１−５７５２０１９号公報特開２００６−１６０８６２号公報特開平１０−７０９７０号公報特開２０００−２３９３０２号公報特開２００５−１４５９８９号公報

本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、コンブ、モズク、アカモクなどの海藻類からフコイダンの抽出効率を高めるフコイダンの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、酸、塩等を抽出剤として使用しないため、製造設備の腐食の問題や、製造工程数が増えるといった問題がなく、さらに生産コストを低減できるフコイダンの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、例えば、以下の手段を提供する：
項目１．乾燥した海藻を粉砕して海藻の粉末を得る工程、
海藻粉末100重量部に対し水を５〜100重量部加え、海藻粉末および水を含む組成物を調製する工程、
該組成物をシリンダー内の最高温度が60℃〜180℃であるエクストルーダーを用いて混練する工程、および
該混練物からフコイダンを抽出する工程、を包含するフコイダンの製造方法。

項目２．エクストルーダー処理時のシリンダー内の最高温度が80℃〜150℃である項目１記載の方法。

項目３．海藻粉末100重量部に対し、加水重量が10〜50重量部である項目１又は２に記載の方法。

項目４．前記エクストルーダーを用いて混練する工程の次に、該混練物を酵素処理する工程、を包含する項目1乃至３のいずれかに記載の方法。

項目５．前記フコイダンを抽出する工程が熱水抽出工程を有し、該熱水抽出工程が０．５〜１時間の範囲で行われる項目１〜４のいずれかに記載の方法。

乾燥した海藻を粉砕して海藻の粉末を得、海藻粉末100重量部に対し水を５〜100重量部加え、海藻粉末および水を含む組成物を調製し、組成物をシリンダー内の最高温度が60℃〜180℃であるエクストルーダーを用いて混練することにより、海藻類の組織を効果的に破壊でき、その混練物からフコイダンを抽出効率良く抽出することができる。

このような抽出方法は、従来の抽出方法のような、酸、塩等を抽出剤として使用せず、従って、製造設備の腐食の問題や、製造工程数が増えるといった問題がなく、さらに生産コストを低減することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で用いられる原料の形態は、コンブ、モズク、アカモクなどの海藻を冷水により洗浄し、凍結乾燥または熱風乾燥し、その乾燥した海藻を粉砕して得られる海藻粉末が用いられる。

粉砕機としては、例えば、微粉粉砕機（ブレードミル）等の公知の粉砕機を使用することができる。

海藻の乾燥程度は、粉末化が可能であれば限定されないが、好ましくは生海藻の重量の２０分の１〜３０分の１程度、さらに好ましくは２５分の１（水分量５〜７％）に乾燥収縮したものである。海藻粉末のサイズは、３０〜８０μｍ程度が好ましい。

海藻粉末のサイズが３０μｍ未満の場合には、分散性が難しくなり、作業性が悪くなるという欠点があり、海藻粉末のサイズが８０μｍより大きいと、フコイダンの抽出効率が低下する場合がある。

次に、海藻粉末100重量部に対し水を５〜100重量部加え、海藻粉末および水を含む組成物を調製する。

水の加水量は、好ましくは海藻粉末100重量部に対し水１０〜５０重量部であり、さらに好ましくは海藻粉末100重量部に対し水２０〜４０重量部である。

海藻粉末100重量部に対する加水量が５重量部未満の場合には、エクストルーダーでの混練処理が不十分になり易く、また100重量部を超える場合には、組成物の粘度が低すぎてエクストルーダーでの混練処理が不十分になり易い。

次に、この組成物をシリンダー内の最高温度が60℃〜180℃であるエクストルーダーを用いて混練する。

エクストルーダー処理時のシリンダー内の最高温度が80℃〜150℃であるのが好ましく、さらに好ましくは90℃〜120℃である。

このように、抽出処理の前に、エクストルーダー処理を施すことにより、海藻の組織を効果的に破壊できる。

エクストルーダー処理時の最高温度が60℃未満の場合には、海藻の組織の破壊が不十分であり、180℃を超える場合には組成物を分解する場合がある。

ここで、エクストルーダーとしては、短軸式押出機を使用することができる。本明細書において、通常は次の条件でエクストルーダー処理が実施される。
（１）原料供給量 20（ｋｇ／ｈ）
（２）スクリュー回転数300（ｒｐｍ）
（３）添加水3.0（ｌ／ｈ）
（４）材料温度９８（℃）
（５）圧力１０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）
（６）温度：第１室６０℃、第２室１００℃、第３室１２０℃
次に、エクストルーダー処理後の混練物を酵素処理する。

酵素処理は、混練物の重量に対して約２０〜４０倍、特に３０倍の蒸留水を加え、酵素反応条件は、１２０分間、温度４５〜５０℃、ｐＨ６．５〜７．０で撹拌するのが好ましい。

酵素は従来より公知のものを使用することができ、例えば、繊維素分解酵素およびフコース硫酸遊離酵素の少なくとも一方を使用することができる。

これらのうち、ｐＨ値の範囲がより広く、しかも、高い抽出効率が得られることから、繊維素分解酵素を使用することが好ましく、より好ましくはセルラーゼあるいはヘミセルラーゼ、またはアルギン酸リアーゼなどである。

酵素の使用量は、例えば、オキナワモズク１０００ｇあたり、０．１〜２０ｇの範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、酵素の使用量が０．１ｇ未満となると、単位時間あたりの抽出効率が著しく低下する場合があり、酵素の使用量が２０ｇを超えると、不純物量が多くなったり、得られるフコイダンの平均分子量の調整が困難となる場合がある。

次に、酵素処理後の混練物からフコイダンを熱水抽出する。熱水抽出工程は、６０℃〜１００℃の熱水抽出を３０〜６０分間行うのが好ましい。９０℃〜１００℃の熱水抽出を３０〜６０分間行うのがさらに好ましい。

抽出温度が６０℃未満であると、抽出効率が著しく低下する場合があり、抽出温度が１００℃を超えると、製造管理が困難となったり、フコイダンが過度に分解する場合がある。

抽出時のｐＨ値は３〜６の範囲内の値とするのが好ましい。

ｐＨ値が３未満となると、酵素が死活したり、製造設備に対する腐食性が高くなる場合があり、ｐＨ値が６を超えると、抽出効率が著しく低下する。したがって、製造設備に対する腐食性と、抽出効率とのバランスがより良好となることから、抽出時のｐＨ値を３．５〜５．５の範囲内の値とすることがさらに好ましく、３．８〜５．０の範囲内の値とすることがさらに好ましい。

抽出時間が０．５時間未満となると、抽出効率が著しく低下する場合があり、抽出時間が１時間を超えると、経済的に不利となる。

次に、抽出工程で得られた抽出液を、室温まで冷却し、吸引ろ過する。

ろ液をエバポレーターにより１/４量まで濃縮する。濃縮液の４倍量のエタノールを加え、静置する。

吸引ろ過によりろ過する。得られた沈殿物が熱水抽出物となる。

次に、熱水抽出物１％水溶液を調製する。

これら量の０．１ＭのＭｇＣｌ_２を加え、混合する。さらに総量の５重量％がエタノールとなるように、エタノールを加え、静置する。吸引ろ過し、ろ液を透析する。

透析後、凍結乾燥装置またはスプレードライ装置を用いて粉末化する。得られた粉末がフコイダンとなる。

このように、本発明は、凍結乾燥または熱風乾燥した海藻を微粉粉砕した後、エクストルーダー処理し、酵素処理することにより、抽出効率（熱水抽出時間０．５〜１時間）を高めることを特徴とする。

従って、本発明によれば、抽出処理の前に、エクストルーダー処理を施すことにより、製造設備を腐食したり、フコイダンを過度に分解することなく、しかも高い抽出率で得られる。

本発明のフコイダンは、飲食品や化粧品、医薬品等に添加することが可能であり、フコイダンがもつ有用な作用を活用することができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。本発明は本実施例により限定されるものではない。

なお、以下の実施例における熱水抽出法は、以下のとおりとした。
（熱水抽出工程）
サンプルに対して９０℃の熱水抽出を３０〜６０分間行う。

次に、抽出工程で得られた抽出液を、室温まで冷却し、吸引ろ過する。ろ液をエバポレーターにより１/４量まで濃縮する。濃縮液の４倍量のエタノールを加え、静置する。吸引ろ過によりろ過する。得られた沈殿物が熱水抽出物となる。

次に、熱水抽出物１％水溶液を調製する。これら量の０．１ＭのＭｇＣｌ_２を加え、混合する。さらに総量の５重量％がエタノールとなるように、エタノールを加え、静置する。吸引ろ過し、ろ液を透析する。

透析後、凍結乾燥装置またはスプレードライ装置を用いて粉末化する。得られた粉末がフコイダンとなる。
（実施例１−１）
乾燥アカモク２０ｇに６００ｍｌの熱水（９０℃）を加え、３０〜６０分の抽出を行った。

３０分、４５分、６０分の抽出において、それぞれ熱水抽出物（フコイダン）の含有量を測定した。その結果を表１および図５に示す。
（実施例１−２）
乾燥アカモク２０ｇを微粉粉砕機（ブレードミル）を使用して粉砕し、長径が４０μｍのアカモク粉末を得た。

このアカモク粉末を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして熱水抽出物（フコイダン）の経時変化を測定した。結果を表１および図６に示す。
（実施例１−３）
乾燥アカモク２０ｇを微粉粉砕機（ブレードミル）を使用して粉砕し、長径が４０μｍのアカモク粉末を得た。

次に、アカモク粉末２０ｇに対して、３ｍｌの水を加え、以下の処理条件でエクストルーダーを用いて加熱、混練した。
（１）スクリュー回転数300（ｒｐｍ）
（２）材料温度９８（℃）
（３）圧力１０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）
得られたアカモク混練物を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして熱水抽出物（フコイダン）の経時変化を測定した。結果を表１に示す。
（実施例１−４）
乾燥アカモク２０ｇを微粉粉砕機（ブレードミル）を使用して粉砕し、長径が４０μｍのアカモク粉末を得た。

次に、アカモク粉末２０ｇに対して、３ｍｌの水を加え、以下の処理条件でエクストルーダーを用いて加熱、混練した。
（１）スクリュー回転数300（ｒｐｍ）
（２）材料温度９８（℃）
（３）圧力１０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）
得られた混練物に６００ｍｌの水を加え、この組成物に酵素処理を行った。酵素処理条件は、酵素としてセルラーゼを用い、４５℃〜５０℃、２時間、ｐＨ６．５〜７．０で行った。

得られた酵素処理組成物を用いたこと以外は、実施例１−１と同様にして熱水抽出物（フコイダン）の経時変化を測定した。結果を表１に示す。

以上の実施例１−１〜１−４から、乾燥アカモク粉末をエクストルーダー処理することにより、熱水抽出物（フコイダン）の含有量が増加したことがわかる。

表４に示すように、乾燥アカモク粉末をエクストルーダー処理することによって、４．２％熱水抽出物（フコイダン）の含有量が増加した。また微粉砕することにより、１．３％熱水抽出物（フコイダン）の含有量が増加した。

（実施例２−１）
乾燥アカモク２０ｇに６００ｍｌの水を加え、この組成物に酵素処理を行った。酵素処理条件は、酵素としてアルギン酸リアーゼ又はセルラーゼを用い、４５℃〜５０℃、２時間、ｐＨ６．５〜７．０で行った。

得られた酵素処理組成物の粘度と還元糖量の測定を行った。

粘度の測定結果を表２に、還元糖量の測定結果を表３に示す。

なお、表２中、コントロールとは、酵素処理を行わない場合を示す。
（実施例２−２）
乾燥アカモク２０ｇを微粉粉砕機（ブレードミル）を使用して粉砕し、長径が４０μｍのアカモク粉末を得た。

このアカモク粉末を用いたこと以外は、実施例２−１と同様にして酵素処理組成物の粘度と還元糖量の測定を行った。

粘度の測定結果を表２に、還元糖量の測定結果を表３に示す。
（実施例２−３）
乾燥アカモク２０ｇを微粉粉砕機（ブレードミル）を使用して粉砕し、長径が４０μｍのアカモク粉末を得た。

次に、アカモク粉末２０ｇに対して、３ｍｌの水を加え、以下の処理条件でエクストルーダーを用いて加熱、混練した。
（１）スクリュー回転数300（ｒｐｍ）
（２）材料温度９８（℃）
（３）圧力１０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）
得られたアカモク混練物を用いたこと以外は、実施例２−１と同様にして酵素処理組成物の粘度と還元糖量の測定を行った。

以上の実験結果から、乾燥アカモク粉末をエクストルーダー処理し、さらに酵素処理することにより、熱水抽出物（フコイダン）の含有量が増加したことがわかる。

（実施例３）
以下の実施例で用いたエクストルーダーの処理条件は次のとおりである。
（エクストルーダーの処理条件）
（１）原料供給量 20（ｋｇ／ｈ）
（２）スクリュー回転数300（ｒｐｍ）
（３）添加水3.0（ｌ／ｈ）
（４）材料温度９８（℃）
（５）圧力１０（ｋｇｆ／ｃｍ^２）
（６）エクストルーダー内の温度
第１室６０℃、第２室１００℃、第３室１２０℃
（実施例３−１）温度条件
アカモク粉末（平均粒径50μｍ）のエクストルーダー処理における温度の検討を行った。

加水重量を原料100重量に対し20重量、エクストルーダーの圧力を１０kgf/cm²に設定し、シリンダー内の温度を60〜150℃の間で変化させて、アカモク粉末のエクストルーダー処理を行った。得られた混練物について熱水抽出を行い、熱水抽出物の増加率を測定した。

その結果を図１に示す。
（実施例３−２）圧力条件
アカモク粉末（平均粒径50μｍ）のエクストルーダー処理における圧力の検討を行った。

シリンダー内の温度を100℃、加水重量を原料100重量に対し20重量に設定し、エクストルーダーの出口圧力を１〜１５kgf/ｃｍ^２の間で変化させてアカモク粉末のエクストルーダー処理を行った。

得られた混練物について熱水抽出を行い、熱水抽出物の増加率を測定した。

その結果を図２に示す。
（実施例３−３）加水量条件
アカモク粉末（平均粒径50μｍ）のエクストルーダー処理における加水量の検討を行った。

シリンダー内の温度を100℃、エクストルーダーの圧力を１０kgf/ｃｍ^２に設定し、原料100重量に対する加水量を5〜100重量の間で変化させてアカモク粉末の処理を行った。

その結果を図３に示す。
（実施例３−４）
アカモク粉末の粒径の違いによる熱水抽出物含有量の変化を測定した。

アカモク粉末の平均粒径を10〜100μｍの間で変化させ、得られたアカモク粉末について熱水抽出を行い、熱水抽出物の含有量を測定した。

その結果を図４に示す。

エクストルーダー温度条件の変化による熱水抽出物の増加率を示す図。エクストルーダー圧力条件の変化による熱水抽出物の増加率を示す図。エクストルーダー加水条件の変化による熱水抽出物の増加率を示す図。アカモク粉末の平均粒径の違いによる熱水抽出物の含有量を示す図。アカモクの熱水抽出物の経時変化を示す図。アカモク粉末（平均粒径５０μｍ）の熱水抽出物の経時変化を示す図。

Claims

乾燥した海藻を粉砕して海藻の粉末を得る工程、
海藻粉末100重量部に対し水を10〜50重量部加え、海藻粉末および水を含む組成物を調製する工程、
該組成物をシリンダー内の最高温度が90℃〜120℃であるエクストルーダーを用いて混練する工程、
次に、該混練物を酵素処理する工程、および
該混練物からフコイダンを抽出する工程、
を包含するフコイダンの製造方法であって、
該混練物を酵素処理する工程が、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、およびアルギン酸リアーゼからなる群から選択される酵素を用いて実施される、
フコイダンの製造方法。
海藻粉末100重量部に対し、加水重量が20〜40重量部である請求項１に記載の方法。
前記フコイダンを抽出する工程が熱水抽出工程を有し、該熱水抽出工程が０．５〜１時間の範囲で行われる請求項１又は２に記載の方法。