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JP6158089B2 - 生きている、収穫された海藻からフコイダン及びラミナリンを単離するための方法 - Google Patents
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生きている、収穫された海藻からフコイダン及びラミナリンを単離するための方法 Download PDF

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Description

本発明は、生きている、収穫された海藻の滲出液からフコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つ得るための方法に関する。
フコイダン及びラミナリンは、ワカメ(brown seaweed)(褐藻類(phaeophyceae))の細胞外マトリックスに存在する、天然のポリサッカライドである。フコイダンは主に、L−フコース及びエステル硫酸の基を含有し、ガラクトース、グルコース、マンノース、キシロース、及びアラビノースといった他のモノサッカライド;グルクロン酸といったウロン酸;ナトリウム、カリウム、カルシウム及びマグネシウムといったカチオン;並びにタンパク質の含有量は少ない。ラミナリンは、直鎖のグルカンである(すなわち、グルコースに基づくポリサッカライドである)。フコイダンの他の名称は、フコイディン(ducoidin)、フカン(fucan)、フコサン(fucosan)及び硫酸化フカン(sulphated fucan))を含み;ラミナリンの他の名称は、ラミナラン(laminaran)、貯蔵グルカン(storage glucan)及びベータグルカン(beta glucan)を含む。
フコイダンの分子構造は、藻(algae)に依存していくらか変わり得る。各々の海藻の種は、独自の個別のフコイダンを含むが、すべてのフコイダンが共通して有する、少なくとも1つの重要な組成上の特徴が存在する;すなわち、主要成分は、L−フコースと、通常ポリフカン分子骨格上にあるエステル硫酸の残基を有するエステル硫酸である。製造方法に依存して、硫酸化ポリフカン以外の成分にはしばしば、フコイダンが含まれる。このような付加的な成分は、ガラクトース、グルコース、マンノース、キシロース、アラビノース及びラムノースといった中性のモノサッカライド;グルクロン酸といったウロン酸;ナトリウム、カリウム、カルシウム及びマグネシウムといったカチオン;並びにタンパク質を含む。フコイダン分子の分子骨格は、直鎖のα−L−フコースであるが、全体の構造は、大きく分岐しており、前述の他の成分に加えて、付加的なL−フコースを含み得る。エステル硫酸の基は、L−フコースユニット上にあるが、すべてのL−フコースユニットが硫酸化されているわけではなく、これらのエステル硫酸の分布は、種により、地域により、及び季節により変化する。同様に、いくつかのフコイダンは、フコース骨格上で部分的にアセチル化されており、これらのO−アセチル基の分布は、種により、地域により、及び季節により変化し得る。
ラミナリンの分子構造は、フコイダンより複雑ではなく、それらは、ほとんど1−3結合を含み、完全に直鎖になるのを遮断するように時折1−6結合を含む。ラミナリンの構造は、種により、地域により、及び季節により変化する。
フコイダン及びラミナリンは、抗凝固剤、抗血栓剤、抗ウイルス剤、抗腫瘍剤、抗補体、免疫調整剤、抗炎症剤、血中脂質低下剤、抗酸化剤、肝障害、尿路疾患及び腎障害に対する活性、消化管保護効果、並びに術中の治療ポテンシャルを含む、生物学的活性に対して広範囲に研究されてきた。
海藻からフコイダンを抽出するための伝統的なプロセスは、滲出液を利用しないが、代わりに、クリティカルであると言われる、複雑な化学的及び機械的抽出工程を含む。例えば、非特許文献1は、適切な量の構造的分類上のフコイダンを得るための、クリティカルな、乾燥された海藻からの化学的及び機械的抽出工程の使用を教示している。
特許文献1は、海藻からフコイダンを得るための、化学的抽出、精製及び分画工程を教示している。例えば、水、希釈された酸又は塩化カルシウム溶液が、海藻に加えられ、その後、水酸化鉛、水酸化アルミニウム、エタノール、第四アンモニウム塩又はカチオン性界面活性剤が加えられて、フコイダンを沈殿させる。粗フコイダンはしばしば、アルギン酸塩、タンパク質、ラミナリン、及び顔料を含む。そのようなものとして、粗フコイダンはさらに、塩化マグネシウムの存在下で熱水及びエタノールで抽出される。
特許文献2は、モズク(cladosiphon)の加工していない藻体にエタノールを加え、エタノールを除去し、その後、十分な量の水及び水酸化物を抽出物に加えることを含む、熱水抽出を開示している。熱水抽出の温度は好ましくは、0.5〜2時間で70〜100℃である。この工程におけるエタノールの使用により、新鮮な海藻を脱水し、脱色する。エタノールは海藻の構造及び“孔”を堅く締めて滲出を防ぐため、このような工程において滲出は起こらない。熱水は、堅く締められた海藻の構造を壊すことにより、溶液中にフコイダンを放出するのに必要である。
米国特許出願公開第2009/0170810号明細書 米国特許出願公開第2009/0105190号明細書
Holtcamp,et al,APPL Microbiol Biotechnol(2009),82,1−11
純粋な形態での(すなわち、酸処理、アルカリ処理又は熱処理により壊されておらず、解重合されていないフコイダン及びラミナリン)、商業ベースの量のフコイダン及びラミナリンを製造する、海藻からフコイダン及びラミナリンを単離するためのより簡単な工程を使用することが求められている。
本発明は、商業上の製造に適した純度及び収率レベルでの生きている、収穫された海藻の滲出液からフコイダン及びラミナリンを得るため、従来知られ、用いられた著しくより複雑な、コストのかかる化学的抽出方法は、必要ではなく、又は所望されない。
本発明は、生きている、収穫された海藻の滲出液から、商業ベースでの量及び純度のレベルでのフコイダン及びラミナリンを得るための、簡単かつ経済的な方法を提供することが見出される。
より具体的には、本発明は、生きている、収穫された海藻から、フコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つを得るための方法に関し、該方法は、(i)フコイダン及びラミナリンを含有する海藻を収穫して、生きている、収穫された海藻を得る工程、ここで生きている、収穫された海藻は滲出して、滲出液を形成する;(ii)生きている、収穫された海藻から滲出液を収集する工程、ここで、フコイダン及びラミナリンは、滲出液中に溶解されている;並びに(iii)滲出液からフコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つを分離する工程を含む。
本発明の方法における工程(i)は、フコイダン及びラミナリンを含有する海藻を収穫して、生きている、収穫された海藻を得ることを含み、ここで、生きている、収穫された海藻は滲出して、滲出液を形成する。海藻が工程(i)において収穫され、生きている状態の場合、海藻は、自然の滲出プロセスを経験する。この滲出プロセスは、能動的な生理学的プロセスであり、それにより、植物細胞は、滲出液として、植物体から海藻表面に、内部でフコイダン及びラミナリンを移送する。滲出液は典型的には、フコイダン及びラミナリンや、海水、タンパク質、海塩、及びマンニトールといったいくつかの他のマイナーな低分子量の成分を含有する。この滲出プロセスは、収穫されることに対して反応する、治癒的及び防衛的作用である。液体のゆっくりとした放出(“sap”)は、孔を介した管及び細胞膜の裂け目から生じる。滲出の作用は、発汗と似ており、植物においては、孔及び切れ目を介した、水分、ガム、ジュース等の分泌を含み得る。
本明細書において用いられるように、“生きている、収穫された”海藻は、滲出する能力により示唆される、収穫後もいまだ生きている状態の、海洋の底生性の大型藻類(”Kelp”)を意味する。生きている、収穫された海藻と明確に区別して、乾燥している海藻は、死んでおり、もはや滲出することはできない。滲出することのできる海藻は、呼吸といった生物学的活性をもはや持たない、死んでいる植物とは対照的に、生きて呼吸している植物である。
下記は、本発明において用いられ得るフコイダン及びラミナリンの両方を含む典型的な海藻の種の分類学上のリストである。藻類の綱は、褐藻綱(phaeophyceae)である。藻類の目は、コンブ目(Laminariales)、ヒバマタ目(Fucales)、Durvillaeaceae、シオミドロ目(Ectocarpales)、アミジグサ目(Dictyotales)、カヤモノリ目(Scytosiphonales)及びウルシグサ目(Desmarestiales)である。藻類の科は、コンブ科(Laminariaceae)、レッソニア科(Lessoniaceae)、チガイソ科(Alariaceae)、ツルモ科(Chordaceae)、ヒバマタ科(Fucaceae)、ホンダワラ科(Sargassaceae)、Himanthaliaceae、ナガマツモ科(Chordariaceae)、Adenocystaceae、アミジグサ科(Dictyotaceae)、カヤモノリ科(Scytosiphonaceae)、及びウルシモク科(Desmarestiaceae)である。藻類の属は、コンブ属(Laminaria)、Durvillaea、ネコアシコンブ属(Arthrothamnus)、マクロシスチス属(Macrocystis)、Nereocystis、Saccharina、エクロニア属(Ecklonia)、Lessonia、Elsenia、チガイソ属(Alaria)、ワカメ属(Undaria)、ナガマツモ属(Chorda)、アスコフィルム属(Ascophyllum)、ヒバマタ属(Fucus)、エゾイシゲ属(Silvetia)、Pelvetia、ホンダワラ属(Sargassum)、ヒジキ属(Hizikia)、Bifurcaria、ヒマンタリア属(Himanthalia)、オキナワモズク属(Cladosiphon)、モズク属(Nemacystus)、ウイキョウモ属(Dictyosiphon)、ナガマツモ属(Chordaria)、モツキチャソウメン属(Saundersella)、Adenocystis、コモングサ属(Spatoglossum)、アミジグサ属(Dictyota)、ウミウチワ属(Padina)、カヤモノリ属(Scytosiphon)、セイヨウハバノリ属(Petalonia)及びウルシグサ属(Desmarestia)である。藻類の種は、Laminaria digitata、ケルプ(Laminaria hyperborea)、マコンブ(Laminaria japonica)、ミツイシコンブ(Laminaria angustata)、Laminaria brasilliensis、チヂミコンブ(Laminaria cichorioides,) ネコシアコンブ(Arthrothamnus bifidus)、オオウキモ(Macrocystis pyrifera)、ジャイアントケルプ(Nereocystis luetkeana)、Saccharina longicruris (Laminaria longgicruris)、Saccharina sculpera (ガゴメ(Kjellmaniella crassifolia))、Ecklonia maxima、カジメ(Ecklonia cava)、クロメ(Ecklonia kurome)、Lessonia nigrescens、Lessonia vadosa、Elsensia bicyclis、クシロワカメ(Alaria marginata)、ワカメ(Undaria pinnatifida)、ツルモ(Chorda filum)、Ascophyllum nodosum、Fucus vesiculosus、ヒバマタ(Fucus distichus)、ヒバマタ(Fucus evanescens)、Fucus serratus、Fucus spiralis、エゾイシゲ(Silvetia babingtonii)、Pelvetia canaliculata、ヒジキ(Sargassum fusiforme)、アカモク(Sargassum horneri)、タマハハキモク(Sargassum muticum)、Sargassum stenophyllum、ヒジキ(Hizikia fusiformis) (Hizikia fusiforme)、Bifurcaria bifurcata、Himanthalia elongata (Himanthalia lorea)、オキナワモズク(Cladosiphon okamuranus)、Nemacystus decipiens、ウイキョウモ(Dictyosiphon foeniculaceus)、ナガマツモ(Chordaria flagelliformis)、Chordaria gracilis、モツキチャソウメン(Saundersella simplex)、Adenocystis utricularis、Spatoglossum schroederi、アミジグサ(Dictyota dichotoma)、Dictyota menstrualis、Padina pavonica、カヤモノリ(Scytosiphon lomentaria)、セイヨウハバノリ(Petalonia fascia)、Durvillaea antartica、Durvillaea potatorum及びDesmarestia intermediaである。
該方法の工程(ii)において滲出液を収集する前に、海藻を分解してそれにより滲出プロセスを妨げる又は完全に終結させる処理に海藻をさらさないことが望ましい。このような望ましくないプロセスは、30℃を越える熱処理、酸処理又はアルカリ処理を含む。好ましくは、工程(ii)の前に、海藻は、0℃、2℃及び3℃を越え、30℃、25℃、24℃、23℃、22℃、21℃及び20℃未満の温度で維持される。
さらに、滲出液中のフコイダン及びラミナリンの収率を向上させるために、海藻の乾燥を促進させない条件といった、所望される限り進行する滲出プロセスに理想的な条件において、工程(ii)の前、海藻を維持することが好ましい。理想的な条件は、海藻が一緒に積まれた領域を日陰にすることを含む。
本発明の方法における工程(ii)は、生きている、収穫された海藻から滲出液を収集する。フコイダン及びラミナリンは、滲出液に溶解している。結果として、フコイダン及びラミナリンは、滲出液から、本発明の方法において得られる。滲出液を収集するいかなる方法も、本発明において用いられ得る。滲出液は、滲出が始まった後、いつでも収集され得る。
(工程(ii)の収集前の)滲出の典型的な時間は、種、収穫の季節、滲出温度及び湿潤条件により変化する。概して、滲出の時間は、12時間から植物が死ぬまでであり、12時間より長く、1日間より長く、及び2日間より長く、にすることができる。滲出の典型的な時間は、12時間から3週間、1日間から2週間、1日間から1週間、1日間から5日間、1日間から4日間、2日間から3週間、2日間から2週間、2日間から1週間、2日間から5日間、及び2日間から4日間であり得る。
工程(ii)における滲出液の収集前に、本発明の生きている、収穫された海藻は、海藻がまだ生きていて、滲出することができる場合には、全体でもよく、カット又は機械的に処理されていてもよい。例えば、5mm未満のサイズにカットされた海藻は、滲出プロセスに悪影響を与える。結果として、海藻を挽いたり粉砕することは望ましくないが、1cm以上のサイズの片に海藻をカットすることが望ましい。滲出液が収集されると、本発明の抽出プロセスは、自然のプロセスであるため、残された海藻は、依然として、植物学及び分類学上の海藻として認識される。
滲出液が収集されると、フコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つが、工程(iii)における滲出液から分離される。滲出液からのフコイダン及びラミナリンの分離は、いかなる公知の分離技術を用いても行われ得る。例えば、滲出液は、固体の破片を含み得るため、第一のろ過工程は、滲出液から固体の破片を分離及び取り除くために行われ得る(しかし、必ずしも必要とされない)。
滲出液からのフコイダン及びラミナリンの分離は、アルコール沈殿により行われてもよい(例えば、アルコール:フコイダン及びラミナリンの溶液=約2:1)。フコイダンがまず分離され、溶液からろ過され得る。ラミナリンは、長時間にわたって滲出液/アルコール溶液に残り、固まった後に取り除かれ得る。イソプロピルアルコールは、フコイダン及びラミナリンの両方を沈殿させるように用いられ得るアルコールの一例である。
滲出液からフコイダン及びラミナリンの両方を分離するために用いられ得る他の技術は、限外ろ過である。限外ろ過は、成分のサイズ及び分子量に基づき、滲出液中の種々の成分を分離する。フコイダン及びラミナリンの分子量は、海藻の種及び収穫の季節に依存して変化し得る。結果として、限外ろ過及び分離に対して選択される膜の分画分子量(“MWCO”)は、使われる海藻中のフコイダン及びラミナリンの分子量及び両者間の所望の分離レベルに依存する。
例えば、ラミナリンは典型的には、フコイダンよりも低い分子量を有する。海藻中のフコイダン及びラミナリンの分子量に依存して、必要に応じてラミナリンからフコイダンを分離するように、少なくとも10kDa、20kDa、30kDa、50kDa、80kDa、100kDa又は0.1μのMWCOが用いられ得る。このような分離により、フコイダンは濃縮液で見出され、ラミナリンはろ液で見出される。どの点についても、滲出液はまた、低分子量の成分からフコイダン及び/又はラミナリンを分離するように、例えば1kDa又はそれ未満のMWCOといった、適切なMWCOを用いてナノろ過され得る。限外ろ過後、フコイダン及びラミナリンは透析され、噴霧乾燥、ドラム乾燥又は凍結乾燥といった伝統的な手法により乾燥され得る。
フコイダン及びラミナリンは、必要に応じて又は所望に応じて、任意の順番で滲出液から分離され得る。
本発明において得られたフコイダン及びラミナリンは、フコイダン及びラミナリンを分解(及び解重合)する化学抽出及び熱分解技術を利用する伝統的なプロセスとは明確に区別して、植物中に存在する“天然の”フコイダン及びラミナリン(すなわち、解重合されていないフコイダン及びラミナリン)であることが見出された。例えば、海藻の予期できない少量のアルギン酸塩、顔料、ポリフェノール類、プロテアーゼ、酸及び他の成分が、従来の化学的及び機械的な抽出技術とは対照的に、本発明より得られたフコイダン及びラミナリン中に見られる。したがって、本発明の工程(iii)で得られたフコイダン及びラミナリンの少なくとも90%、95%、98%、99%又は100%は、解重合されていない。
滲出液をろ過及び乾燥して滲出液からフコイダンを分離した後、フコイダンを含有する粉末が得られる。この粉末は概して、Marinova法で測定した場合、約70−90wt%のフコイダン、より典型的には、約73−85wt%のフコイダンを含む。例えば、ケルプ(Laminaria hyperborea)由来の乾燥粉末中に見出されるフコイダンの量は、タンパク質、無機塩及び水を含むバランスで、74−85wt%の量で見出される。
本発明において収集され得る、生きている、収穫された海藻1トンあたりの滲出液の量(リットル)は、30リットル/トン、40リットル/トン、50リットル/トン及び55リットル/トンより多い。より具体的には、生きている、収穫された海藻1トンあたり、全量で30−110リットル、40−110リットル、50−110リットル及び55−110リットルの滲出液が、本発明の滲出プロセスにおいて収集され得る。
フコイダンは、本発明の滲出液から、滲出液中2g/L、好ましくは、滲出液中4g/L、滲出液中6g/L、滲出液中10g/L、滲出液中15g/L、滲出液中20g/L、滲出液中25g/Lより多い量で得られ得る。いくつかの実施態様において、フコイダンの収率は、滲出液中2g−35g/Lのフコイダン、より好ましくは滲出液中4g−35g/L、滲出液中6g−35g/L、滲出液中10g−35g/L及び滲出液中15g−35g/Lである。いくつかの実施態様において、本発明の滲出プロセスにおいて海藻から得られるフコイダンの量は、生きている、収穫された海藻中60g/トン、より具体的には、生きている、収穫された海藻中80g/トン;生きている、収穫された海藻中100g/トン;生きている、収穫された海藻中120g/トン;生きている、収穫された海藻中150g/トン;生きている、収穫された海藻中180g/トン;生きている、収穫された海藻中220g/トン;生きている、収穫された海藻中300g/トン;生きている、収穫された海藻中400g/トン;生きている、収穫された海藻中500g/トン;生きている、収穫された海藻中600g/トン;及び生きている、収穫された海藻中700g/トンより多い。例えば、本発明において得られるフコイダンの量は、生きている、収穫された海藻中60−3,850g/トンのフコイダン、より具体的には、生きている、収穫された海藻中220−1,050g/トンのフコイダン;並びにケルプ(Laminaria Hyperborea)の滲出液からのフコイダンは、生きている、収穫されたケルプ(Laminaria Hyperborea)中400g/トン、生きている、収穫されたケルプ(Laminaria Hyperborea)中500g/トン、及び生きている、収穫されたケルプ(Laminaria Hyperborea)中600g/トンより多い量で得られ得る。
本発明における滲出液から得られるラミナリンは概して、滲出液中0.01g/L、滲出液中0.1g/L、滲出液中0.5g/L、滲出液中1g/L、滲出液中2g/L、滲出液中4g/L、滲出液中6g/L、滲出液中8g/L、滲出液中10g/L、滲出液中15g/L、及び滲出液中20g/Lより多いラミナリンの量で存在する。いくつかの実施態様において、ラミナリンは、滲出液中0.01g−30g/L、滲出液中0.1g−30g/L、滲出液中0.5g−30g/L、滲出液中1g−30g/L、滲出液中2g−30g/L、及び滲出液中4g−30g/Lの量で滲出液から得られる。いくつかの実施態様において、本発明の滲出プロセスにおいて海藻から得られるラミナリンの量は、生きている、収穫された海藻中0.3g/トン;生きている、収穫された海藻中3g/トン;生きている、収穫された海藻中15g/トン;生きている、収穫された海藻中30g/トン;生きている、収穫された海藻中60g/トン;生きている、収穫された海藻中120g/トン;生きている、収穫された海藻中180g/トン;生きている、収穫された海藻中240g/トン;生きている、収穫された海藻中300g/トン;及び生きている、収穫された海藻中500g/トンより多い。より具体的には、ラミナリンは、生きている、収穫された海藻中0.3g−3,300g/トン、より具体的には、生きている、収穫された海藻中11g−900g/トンの量で得られ得る。
いくつかの状況において、生きている、収穫された海藻からの滲出液は、相対的に粘着性があり、生きている、収穫された海藻は、通常の状況においてよりもゆっくりと滲出する可能性があり、このような状況は最終収率に影響を与える可能性がある。このような状況において、滲出プロセスの効率を高め、それによりフコイダン及びラミナリンの収率を上げるために、生きている、新鮮な海藻を、(典型的には、滲出溶液の最初の収集後)少なくとも1回、2回又は3回、水でリンスすることができ、この水リンスを、バッチ又は逆流リンスシステムで行うことができる。有用な逆流リンスシステムは、海藻とリンス水が互いに逆方向に動いているものである。リンス水は、付加的な滲出物を有し、工程(ii)(ただし工程(iii)の前)において収集された滲出液に加えられ得、又はフコイダン若しくはラミナリンは、リンス水から直接的に分離され得る。リンスの温度は、<100℃、好ましくは、<30℃であり得る(熱による分解を回避するため)。
滲出物の収率はさらに、種々の機械的手段により滲出している海藻を押す又は絞ることで向上され得る。
防腐剤が、バクテリア及び微生物の含量を減らし、それにより滲出プロセスを支援するように、滲出プロセスの間、海藻に加えられ得る。海藻に防腐剤が加えられる場合、防腐剤は、海藻中1wt%までの量で用いられ得るが、より高い量が望まれ得る。防腐剤はまた、滲出液中0.5wt%までの量で滲出液に加えられ得る。防腐剤は典型的には、抗菌剤である。好ましい防腐剤の一つは、ホルムアルデヒドである。
本発明で得られたフコイダンは、栄養補助食品(dietary supplements)又は“栄養補給食品(nutriceuticals)”、化粧用サプリメント又は“美容食品(cosmeceytical)”、軟膏といった外から塗布する医薬適用、ステントといった植え込み型装置の補助具、及び機能性食品を含む、種々の製品において有用である。
本発明において得られるラミナリンは、栄養補助食品(dietary supplements)又は“栄養補給食品(nutriceuticals)”、化粧用サプリメント又は“美容食品(cosmeceytical)”、軟膏といった外から塗布する医薬適用、及び機能性食品を含む、種々の製品において有用である。
本発明は、下記の実施例を参照することにより詳細に記載されるが、本発明がそれに限定されるように解釈されないと理解されるべきである。本明細書において他に示唆されない限り、全ての部、パーセント、比率及び同様物は、重量によるものである。
(実施例1)
生きている、新鮮な収穫されたケルプ(Laminaria hyperborea)を収集し、およそ10cm片にカットした。収穫された又はカットされた海藻には水を加えず、気温にて維持した。生きている、新鮮な収穫された海藻(収穫の間海藻に付いた海水量のみ含む)を30℃未満の温度で滲出させ、約3日後には、海藻中滲出液が約60リットル/トン収集された。
950リットルの滲出液をその後取り分けておき、1リットルの滲出液を、アルコール沈殿を用いて滲出液における最初のフコイダン収率を決定するために用いた。滲出液は、11.7cpsの粘度(室温で、60rpm、LVアダプター、スピンドル61で、Brookfield Viscometerを用いた)、pH5.75、TBU(濁り単位)60NTU、及び4.4%の乾燥物(105℃で一晩乾燥させた後測定した)を有することが確認された。滲出液を室温でかき混ぜながらイソプロピルアルコールに加え(滲出液:イソプロピルアルコール=1:2)、フコイダンを長い繊維中に沈殿させ、フコイダンを80メッシュにて収集し、乾燥させ、圧縮して、一晩凍結乾燥させ(105℃)、収率を測定した。1リットルの滲出液サンプル中のフコイダンの収率は、約16.4gフコイダン/L(滲出液)であった。
前述の通りアルコール沈殿を用いて滲出液中のフコイダンの収率を測定した後、ろ過助剤の援助(重さ22.5Kgの熱した石)のもと、残りの滲出液(約949リットル)を、2回のサイクルで、Plate&Frame pressure filterによりろ過して(約500リットル/サイクル;各々1時間)、海藻から大きな固体の破片を取り除いた。ろ液は、4.4cpsの粘度(室温で、60rpm、LVアダプター、スピンドル00によるBrookfield LV Viscometer)、TBU 46 NTU、及び12.2gフコイダン/L(ろ液)の濃度を有していた。防腐剤(ホルマリン)をその後加え(ろ液中0.3重量%)、ろ液を約0℃で19日間保存した。ろ液をその後、10kDaのMWCOを用いて(Prostak system(Millipore))、限外ろ過し、濃縮した。限外ろ過及び(容量を約5分の1に)濃縮後、溶液を同重量部の水で各3回透析した。最後に、濃縮液を、空気中235℃の入口及び空気中約100℃の出口の高圧ノズルを用いて、並流噴射で噴霧乾燥させた。噴霧乾燥後、フコイダンを含む茶色の粉末が得られた。茶色の粉末は、1%水溶液にて7.3cpsの粘度(室温で、60rpm、LVアダプター、スピンドル00を有するBrookfield LV Viscometer)、及びpH6.89のpHを有していた。乾燥粉末中の水分は、6.84%であった。収率は、約950リットルの滲出液から7.3kgの粉末であった。この粉末の約85wt%がフコイダンであり、約7wt%が水分、2wt%が塩、及び4wt%がタンパク質であった。
(実施例2)
生きている、新鮮な収穫されたケルプ(Laminaria hyperborea)を、船上で、およそ1−20cm片にカットした。船の底から収集した滲出液を、容器に汲み上げた。収穫された又はカットされた海藻には水を加えず、30℃未満に維持した。生きている、新鮮な収穫された海藻(収穫の間海藻に付いた海水量のみ含む)を30℃未満の温度で滲出させ、約7日後には、約1,650リットルの滲出液が収集された。0.3%ホルマリンを、保存のためにこの滲出液に加えた。滲出液(100mL)の一部を、アルコール沈殿させ(イソプロピルアルコール:滲出液=2:1)、2.6g/Lのフコイダン含量の滲出液を得た。105℃で一晩乾燥後の滲出液の乾燥物は、5.7%であった。
前述の通りアルコール沈殿を用いて滲出液におけるフコイダンの収率を測定した後、残っている滲出液(アルコール沈殿に用いた100mLを差し引いた約1,650リットル)を、ろ過助剤の援助(重さ22.5Kgの熱した石)のもと、3回のサイクルで、Plate&Frame pressure filterによりろ過して(約500リットル/サイクル;各々1時間)、海藻から大きな固体の破片を取り除いた。ろ液をその後、約2−7℃で1日間保存した。限外ろ過を向上させるために、溶液をチューブ熱交換器で約65℃に加熱した。保存時間は、熱交換器により約2分間とした。溶液をその後、100kDaのMWCOを用いて(Alfa Lavalからのらせん状の膜)濃縮した。限外ろ過後、溶液を同重量部の水で各3回透析した。最後に、濃縮液を、空気中238℃の入口及び空気中約105℃の出口の高圧ノズル180バーを用いて、並流噴射で噴霧乾燥させた。粉末の収率は、約5.28kg/1,650リットル(滲出液)であった。乾燥粉末は、1%水溶液にて26.0cpsの粘度(室温で、60rpm、LVアダプター、スピンドル00を有するBrookfield LV Viscometer)、及びpH6.89のpHを有していた。乾燥粉末中の水分は、4.40%であった。この粉末の約85wt%がフコイダンであり、約6wt%がタンパク質であった。
(実施例3)
生きている、新鮮な収穫されたケルプ(Laminaria hyperborea)を、およそ10cmの海藻片にカットした。海藻に水を加えず、海藻は気温にて維持した。生きている、新鮮な収穫された海藻を室温で滲出させ、約3日後には、約9,000リットルの滲出液が収集された。9,000リットルの滲出液をその後、Plate&Frame pressure filterによりろ過して、海藻から大きな固体の破片を取り除き、加熱及び吸引により容量を4,000リットルに減らした。
10mLの容量低減させたろ液を、その後分析した結果、pH6のpH、3−4%の乾燥物、及び4−5のBrix単位を有していた。200mLの容量低減させたろ液を、その後、実施例1に記載の通り、アルコール沈殿(イソプロピルアルコールを用いた)に供し、ろ液からフコイダンを取り除いた。アルコール沈殿及びフコイダンの除去後、ろ液を一晩置いた。ラミナリンをろ液から沈殿させ、ろ過により回収した。ラミナリンは、0.044g/L(滲出液)に対応して、0.1g(ラミナリン)/1(ろ液)(ろ液中のアルコールの量は含まない)の量でろ液より得られた。
別途、4,000リットルの容量低減されたろ液(Plate&Frame pressure filterによるろ過の前述の工程後に得られた)からの約1,000リットルを、20kDaのMWCOのらせん状膜を用いた限外ろ過に供し、滲出液からフコイダンを分離し、ろ液(ラミナリンを含む)を収集して、860リットルのろ液を得た。このろ液1Lをその後分析し、1.22cpsの粘度(室温で、60rpm、LVアダプター、スピンドル00で、Brookfield LV Viscometer)及び4.85%の乾燥物を有することを確認した。その後、ろ液は、2.16gラミナリン/L(ろ液)のラミナリン含量を有することが確認された(アルコール:ろ液=2:1で一晩のアルコール沈殿を用いた(100mLのろ液が用いられた))。ろ液を1kDaのMWCOのらせん状膜を用いて6.1倍に濃縮して140リットルとし(13−14gのラミナリン/リットル(濃縮液)の濃度を有する)、その後、1kDaのMWCOのらせん状膜を用いて600Lの水で透析した。透析後のろ液の最終伝導率は、358ミクロンシーメンスであった。濃縮液は65リットルに濃縮され、22gラミナリン/リットル(濃縮液)及び1.30cpsの粘度(室温で、60rpm、LVアダプター、スピンドル00で、Brookfield LV Viscometer)を有していた。濃縮液の約55リットルはその後噴霧乾燥され、3.45wt%の乾燥物を有することが確認された。噴霧乾燥の条件は、1mmノズル、1.5kp/cm、空気温度は入口で147−177℃、出口で約100−106℃であった。収率は、約1.3kgラミナリン(860リットルの容量低減されたろ液から得られた)であった。
本発明は、詳細に、特定の実施態様を参照して記載されたが、種々の変更及び修正が本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなされ得ることが当業者にとって明白である。
(付記)
(付記1)
生きている、収穫された海藻からフコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つを得るための方法であって、
(i)フコイダン及びラミナリンを含む海藻を収穫して、前記生きている、収穫された海藻を得る工程であって、前記生きている、収穫された海藻は、滲出して、滲出液を形成する、当該工程;
(ii)前記滲出液を収集する工程であって、ここで、前記フコイダン及びラミナリンは、前記滲出液に溶解されている、当該工程;並びに
(iii)前記滲出液からフコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つを分離する工程、
を含むことを特徴とする方法。
(付記2)
前記フコイダンは、前記滲出液中2g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記3)
前記フコイダンは、前記滲出液中4g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記4)
前記ラミナリンは、前記滲出液中0.01g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記5)
前記ラミナリンは、前記滲出液中0.5g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記6)
生きている、収穫された海藻1トンにつき全量で30−110リットルの滲出液が、工程(ii)で収集される、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記7)
フコイダンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、60g−3,850gフコイダン/トンの量で得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記8)
フコイダンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、220g−1,050gフコイダン/トンの量で得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記9)
ラミナリンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、0.3g−3,300g/トンの量で得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記10)
ラミナリンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、11g−900g/トンの量で得られる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記11)
前記滲出液は、滲出12時間後に収集される、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記12)
前記工程(iii)は、アルコール沈殿を用いて、前記滲出液から、前記フコイダン又は前記フコイダン及びラミナリンを分離することを含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記13)
前記工程(iii)は、限外ろ過を用いて、前記滲出液から、前記フコイダン又は前記ラミナリンのうち少なくとも1つを分離することを含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記14)
前記工程(iii)は、前記滲出液から固体の破片を除去する第一のろ過工程と、その後の、前記ラミナリンから前記フコイダンを分離する第二のろ過工程と、を含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記15)
前記第二のろ過工程は、10kDaより大きい分画分子量を有するフィルターにより前記滲出液を限外ろ過して、濃縮液として前記フコイダン及び前記ろ液中の前記ラミナリンを得ることと、その後、前記フコイダンを乾燥させることと、を含む、
ことを特徴とする付記14に記載の方法。
(付記16)
前記第二のろ過工程において得られた前記ろ液中の前記ラミナリンは、1kDa又はそれ未満の分画分子量を有するフィルターに前記ろ液を通過させることでナノろ過されて、濃縮液として前記ラミナリンが得られ、その後前記ラミナリンは乾燥される、
ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記17)
前記乾燥工程は、噴霧乾燥を含む、
ことを特徴とする付記15又は16に記載の方法。
(付記18)
前記海藻は、藻類の綱である、褐藻綱(phaeophyceae)由来である、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記19)
前記海藻は、藻類の目である、コンブ目(Laminariales)、ヒバマタ目(Fucales)、Durvillaeaceae、シオミドロ目(Ectocarpales)、アミジグサ目(Dictyotales)、カヤモノリ目(Scytosiphonales)及びウルシグサ目(Desmarestiales)由来の海藻を含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記20)
前記海藻は、藻類の科である、コンブ科(Laminariaceae)、レッソニア科(Lessoniaceae)、チガイソ科(Alariaceae)、ツルモ科(Chordaceae)、ヒバマタ科(Fucaceae)、ホンダワラ科(Sargassaceae)、Himanthaliaceae、ナガマツモ科(Chordariaceae)、Adenocystaceae、アミジグサ科(Dictyotaceae)、カヤモノリ科(Scytosiphonaceae)、及びウルシモク科(Desmarestiaceae)由来の海藻を含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記21)
前記海藻は、藻類の属である、コンブ属(Laminaria)、Durvillaea、ネコアシコンブ属(Arthrothamnus)、マクロシスチス属(Macrocystis)、Nereocystis、Saccharina、エクロニア属(Ecklonia)、Lessonia、Elsenia、チガイソ属(Alaria)、ワカメ属(Undaria)、ナガマツモ属(Chorda)、アスコフィルム属(Ascophyllum)、ヒバマタ属(Fucus)、エゾイシゲ属(Silvetia)、Pelvetia、ホンダワラ属(Sargassum)、ヒジキ属(Hizikia)、Bifurcaria、ヒマンタリア属(Himanthalia)、オキナワモズク属(Cladosiphon)、モズク属(Nemacystus)、ウイキョウモ属(Dictyosiphon)、ナガマツモ属(Chordaria)、モツキチャソウメン属(Saundersella)、Adenocystis、コモングサ属(Spatoglossum)、アミジグサ属(Dictyota)、ウミウチワ属(Padina)、カヤモノリ属(Scytosiphon)、セイヨウハバノリ属(Petalonia)及びウルシグサ属(Desmarestia)由来の海藻を含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記22)
前記海藻は、藻類の種である、Laminaria digitata、ケルプ(Laminaria hyperborea)、マコンブ(Laminaria japonica)、ミツイシコンブ(Laminaria angustata)、Laminaria brasilliensis、チヂミコンブ(Laminaria cichorioides,) ネコシアコンブ(Arthrothamnus bifidus)、オオウキモ(Macrocystis pyrifera)、ジャイアントケルプ(Nereocystis luetkeana)、Saccharina longicruris (Laminaria longgicruris)、Saccharina sculpera (ガゴメ(Kjellmaniella crassifolia))、Ecklonia maxima、カジメ(Ecklonia cava)、クロメ(Ecklonia kurome)、Lessonia nigrescens、Lessonia vadosa、Elsensia bicyclis、クシロワカメ(Alaria marginata)、ワカメ(Undaria pinnatifida)、ツルモ(Chorda filum)、Ascophyllum nodosum、Fucus vesiculosus、ヒバマタ(Fucus distichus)、ヒバマタ(Fucus evanescens)、Fucus serratus、Fucus spiralis、エゾイシゲ(Silvetia babingtonii)、Pelvetia canaliculata、ヒジキ(Sargassum fusiforme)、アカモク(Sargassum horneri)、タマハハキモク(Sargassum muticum)、Sargassum stenophyllum、ヒジキ(Hizikia fusiformis) (Hizikia fusiforme)、Bifurcaria bifurcata、Himanthalia elongata (Himanthalia lorea)、オキナワモズク(Cladosiphon okamuranus)、Nemacystus decipiens、ウイキョウモ(Dictyosiphon foeniculaceus)、ナガマツモ(Chordaria flagelliformis)、Chordaria gracilis、モツキチャソウメン(Saundersella simplex)、Adenocystis utricularis、Spatoglossum schroederi、アミジグサ(Dictyota dichotoma)、Dictyota menstrualis、Padina pavonica、カヤモノリ(Scytosiphon lomentaria)、セイヨウハバノリ(Petalonia fascia)、Durvillaea antartica、Durvillaea potatorum及びDesmarestia intermedia由来の海藻を含む、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記23)
前記海藻は、ケルプ(Laminaria hyperborea)である、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記24)
抗菌薬を含む防腐剤が、工程(i)における海藻、工程(i)における滲出液、又は工程(ii)における滲出液のうち少なくとも1つに加えられる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記25)
前記防腐剤は、ホルムアルデヒドである、
ことを特徴とする付記24に記載の方法。
(付記26)
工程(i)における前記海藻は、1cm以上の片にカットされる、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記27)
工程(i)における前記海藻は、挽かれていない、又は粉末にされていない、付記1に記載の方法。
(付記28)
工程(iii)において得られた前記フコイダン及びラミナリンのうち少なくとも95%は、解重合されていない、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記29)
工程(ii)の前の前記海藻は、30℃より高い温度での熱処理、酸処理、又はアルカリ処理により分解されていない、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記30)
前記生きている、収穫された海藻は、前記滲出液の収集後、水リンスに供され、前記水リンスは、逆流リンスを含み、前記フコイダン又はラミナリンは、前記リンスの水から分離される、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。

Claims (19)

  1. 水を加えず一緒に積まれた、生きている、収穫された海藻からフコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つを得るための方法であって、
    (i)フコイダン及びラミナリンを含む海藻を収穫して、前記生きている、収穫された海藻を得る工程であって、前記生きている、収穫された海藻は、30℃より高い温度での熱処理により分解されず、収穫後12時間から植物が死ぬまでの間、滲出して、滲出液を形成する、当該工程;
    (ii)前記滲出液を収集する工程であって、ここで、前記フコイダン及びラミナリンは、前記滲出液に溶解されている、当該工程;並びに
    (iii)前記滲出液からフコイダン及びラミナリンのうち少なくとも1つを分離する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記フコイダンは、前記滲出液中2g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記フコイダンは、前記滲出液中4g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記ラミナリンは、前記滲出液中0.01g/リットルより多く前記滲出液から得られる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 生きている、収穫された海藻1トンにつき全量で30−110リットルの滲出液が、工程(ii)で収集される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. フコイダンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、60g−3,850gフコイダン/トンの量で得られる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. フコイダンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、220g−1,050gフコイダン/トンの量で得られる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. ラミナリンが、前記滲出液から分離され、生きている、収穫された海藻中、11g−900g/トンの量で得られる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記滲出液は、滲出12時間後に収集される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 前記工程(iii)は、限外ろ過を用いて、前記滲出液から、前記フコイダン又は前記ラミナリンのうち少なくとも1つを分離することを含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記工程(iii)は、前記滲出液から固体の破片を除去する第一のろ過工程と、その後の、前記ラミナリンから前記フコイダンを分離する第二のろ過工程と、を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 前記第二のろ過工程は、10kDaより大きい分画分子量を有するフィルターにより前記滲出液を限外ろ過して、濃縮液として前記フコイダン及び前記ろ液中の前記ラミナリンを得ることと、その後、前記フコイダンを乾燥させることと、を含む、
    ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記第二のろ過工程において得られた前記ろ液中の前記ラミナリンは、1kDa又はそれ未満の分画分子量を有するフィルターに前記ろ液を通過させることでナノろ過されて、濃縮液として前記ラミナリンが得られ、その後前記ラミナリンは乾燥される、
    ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記海藻は、藻類の目である、コンブ目(Laminariales)、ヒバマタ目(Fucales)、シオミドロ目(Ectocarpales)、アミジグサ目(Dictyotales)、カヤモノリ目(Scytosiphonales)及びウルシグサ目(Desmarestiales)由来の海藻を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  15. 前記海藻は、ケルプ(Laminaria hyperborea)である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  16. 工程(i)における前記海藻は、1cm以上の片にカットされる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  17. 工程(i)における前記海藻は、挽かれていない、又は粉末にされていない、請求項1に記載の方法。
  18. 工程(iii)において得られた前記フコイダン及びラミナリンのうち少なくとも95%は、解重合されていない、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  19. 工程(ii)の前の前記海藻は、酸処理、又はアルカリ処理により分解されていない、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
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