JP3552732B2

JP3552732B2 - 新規な分岐シクロデキストリン

Info

Publication number: JP3552732B2
Application number: JP10596893A
Authority: JP
Inventors: 浩司原; 寿美雄北畑; 孝輝藤田; 京子小泉; 宣洋桑原
Original assignee: Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
Current assignee: Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH06298806A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、新規な分岐シクロデキストリンに関し、詳しくはシクロデキストリンのグルコシル基の２級水酸基、すなわち２位または３位水酸基にα結合でガラクトシル基を結合させた新規ガラクトシル−シクロデキストリンに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
シクロデキストリン（以下、ＣＤと略記する。）は、グルコースがα−１，４結合で連なった環状デキストリンで、グルコース６，７，８個より成るそれぞれα−，β−およびγ−ＣＤが良く知られている。最近ではＣＤの溶解度を改善するため、これらＣＤにα−１，６結合でグルコシル基やマルトシル基を結合させた分岐ＣＤが合成されている。
【０００３】
これらＣＤおよび分岐ＣＤには分子内部に空洞があり、しかもこの空洞内部が疏水性になっているため、包接作用があり、各種油性物質を取り込む性質を有している。ＣＤおよび分岐ＣＤは、このような性質をもっているため、食品工業，化粧品工業，医薬品工業などの分野で広く使用されている。
【０００４】
最近、医薬品工業の分野では、薬剤の副作用を少なくするため、糖質の細胞認識性に着目して、これをドラッグ・デリバリー・システムの薬剤運搬体の標識細胞へのセンサーとして利用する研究が活発に行われている。特に、ガラクトースは肝臓組織に、マンノースは肝臓実質細胞，肝臓非実質細胞，マクロファージに強い親和性を示すことが良く知られている。
【０００５】
以前、我々は上述した現状に鑑み、分岐シクロデキストリンの側鎖のグルコシル基にガラクトシル基またはマンノシル基が結合しているガラクトシル−分岐ＣＤ，マンノシル−分岐ＣＤの開発、およびＣＤのグルコシル基の６位水酸基にガラクトシル基またはマンノシル基が結合しているガラクトシル−ＣＤ，マンノシル−ＣＤの開発に成功している。
【０００６】
そこで、本発明者らはＣＤの有する包接作用とガラクトースのこの特質を利用して、ドラッグ・デリバリー・システムに応用することを目的として、ＣＤ環のグルコシル基の２級水酸基、すなわち２位または３位水酸基に直接ガラクトシル基を転移結合させたガラクトシル−ＣＤの合成を試みた。その結果、市販のα−ガラクトシル基転移酵素がα−ガラクトシル糖化合物からα−，β−およびγ−ＣＤのグルコシル基の２級水酸基にα結合でガラクトシル基を転移結合させたガラクトシル−ＣＤを合成することを見出した。特に、このうち未熟コーヒー豆由来のα−ガラクトシル基転移酵素は、α−，β−およびγ−ＣＤのグルコシル基の２級水酸基にα結合でガラクトシル基を転移結合させたガラクトシル−ＣＤを効率よく合成することを見出した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明はＣＤのグルコシル基の２位または３位水酸基にα結合でガラクトシル基が結合している新規ガラクトシル−ＣＤを提供するものである。
【０００８】
本発明に係る新規分岐ＣＤは、図１に示す構造式Ｉ〜III で表すことができる。
【０００９】
本発明の新規な分岐ＣＤは、ＣＤとα−ガラクトシル糖化合物を含有する溶液に、α−ガラクトシル基転移酵素を作用させることによって得られる。
本発明において、ＣＤとしてはα−ＣＤ，β−ＣＤおよびγ−ＣＤおよびこれらの分岐ＣＤのいずれでもよく、またこれらの混合物であってもよい。
【００１０】
本発明に用いるα−ガラクトシル糖化合物（以下、糖供与体と記す。）としては、例えばメリビオース，ラフィノース，フェニル−α−ガラクトシド，パラニトロフェニル−α−ガラクトシド，α−ガラクトオリゴ糖などのα−ガラクトシル基を含む配糖体やオリゴ糖あるいは多糖やその部分分解物およびそれらの混合物なども用いることができる。
【００１１】
本発明に用いるα−ガラクトシル基転移酵素としては、α−ガラクトシル糖化合物とＣＤを含有する溶液に作用させたとき、糖供与体を分解し、そのα−ガラクトシル基をＣＤのグルコシル基の２級水酸基にα結合で転移させ、α−ガラクトシル−ＣＤを合成するものであれば、いずれも使用可能である。
【００１２】
本発明に用いるα−ガラクトシル基転移酵素は、自然界に広く分布しているものである。例えば、未熟コーヒー豆のような植物由来の酵素、アスペルギルス・ニガー，エスヘリチヤ・コリ，モルティエレラ・ヴィナセなどの微生物由来の酵素がよく知られている。
【００１３】
本発明の反応系において、ＣＤと糖供与体を含む溶液（水溶液または懸濁液）は、ＣＤの濃度が約１〜５０％（Ｗ／Ｗ）、糖供与体の濃度が約１〜９０％（Ｗ／Ｗ）であることが望ましく、かつＣＤに対する糖供与体の比率（重量）は、使用する糖供与体の種類によって異なるが、0.１〜５０倍の範囲、好ましくは0.３〜２倍の範囲とするのが適当である。また、水と親水性有機溶媒、例えばジメチルスルホキサイド，メタノール，アセトン等との混合液も使用可能である。
【００１４】
反応液のｐＨは３〜１０、好ましくは４〜９、温度は２０〜７０℃、好ましくは３０〜６０℃に調整して反応させることが適当である。使用酵素量は反応時間と密接な関係があるので、通常は反応が５〜１００時間、好ましくは５〜２０時間で終了するような酵素量とすればよいが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
以上のような方法で反応させて得られた液を、高速液体クロマトグラフィーにかけて、ＣＤへの転移生成物を分画・分取した後、酵素分解法，ＦＡＢ−ＭＳによる分子量測定および核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により構造解析を行った結果、図１に示す構造式Ｉ〜III で表される分岐ＣＤであることを確認した。
【００１６】
【実施例】
次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
（１）転移反応
メリビオース１ｇ，α−ＣＤ0.５ｇを0.４ｍｌのジメチルスルホキサイドを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ6.５）4.０ｍｌに溶解させた後、未熟コーヒー豆のα−ガラクトシル基転移酵素（シグマ社製）を１６単位加え、４０℃にて４８時間反応させた。反応液の一部を高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果を図２に示す。
【００１７】
反応終了後、酵素を熱失活させた溶液をアミノ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにかけて転移生成物Ａを分取した。単離した転移生成物ＡをＯＤＳ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにて分析したところ、２つのピークに分離し（図３）、それぞれを単離した結果、転移生成物Ａ１が１３７ｍｇ、転移生成物Ａ２が８ｍｇ得られた。
【００１８】
（２）構造解析
上記（１）で単離された転移生成物Ａ１は、ＦＡＢ−ＭＳ分析および¹³Ｃ−ＮＭＲ解析により、本発明者が先に見出したα−ＣＤのＣＤ環内のグルコシル基の６位水酸基に１分子のガラクトシル基がα結合した構造であることが分かった（特開平６−１６７０５号公報）。また、転移生成物Ａ２は、ＦＡＢ−ＭＳ分析により、分子量は１１３５であることが分かった（図４）。
【００１９】
また、図５に示すように、未熟コーヒー豆のα−ガラクトシダーゼにより、完全に等モルのガラクトースとα−ＣＤに分解された。これらのことより、転移生成物Ａ２はα−ＣＤに１分子のガラクトシル基がα結合したものであることが分かった。さらに、転移生成物Ａ２は、ＯＤＳ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーの分析より、転移生成物Ａ１とはリテンションタイムが異なることから、α−ＣＤのＣＤ環内のグルコシル基の２位または３位水酸基に１分子のガラクトシル基がα結合した構造であることが分かった。
【００２０】
実施例２
（１）転移反応
メリビオース１ｇ，β−ＣＤ0.４ｇを0.４ｍｌのジメチルスルホキサイドを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ6.５）4.０ｍｌに溶解させた後、未熟コーヒー豆のα−ガラクトシル基転移酵素（シグマ社製）を１６単位加え、４０℃にて４８時間反応させた。反応液の一部を高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果を図６に示す。
【００２１】
反応終了後、酵素を熱失活させた溶液をアミノ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにかけて転移生成物Ｂを分取した。単離した転移生成物ＢをＯＤＳ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにて分析したところ、２つのピークに分離し（図７）、それぞれを単離した結果、転移生成物Ｂ１が１０５ｍｇ、転移生成物Ｂ２が６ｍｇ得られた。
【００２２】
（２）構造解析
上記（１）で単離された転移生成物Ｂ１は、ＦＡＢ−ＭＳ分析および¹³Ｃ−ＮＭＲ解析により、本発明者が先に見出したβ−ＣＤのＣＤ環内のグルコシル基の６位水酸基に１分子のガラクトシル基がα結合した構造であることが分かった（特開平６−１６７０５号公報）。また、転移生成物Ｂ２は、ＦＡＢ−ＭＳ分析により、分子量は１２９７であることが分かった。
【００２３】
また、図８に示すように、未熟コーヒー豆のα−ガラクトシダーゼにより、完全に等モルのガラクトースとβ−ＣＤに分解された。これらのことより、転移生成物Ｂ２はβ−ＣＤに１分子のガラクトシル基がα結合したものであることが分かった。さらに、転移生成物Ｂ２は、ＯＤＳ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーの分析より、転移生成物Ｂ１とはリテンションタイムが異なることから、β−ＣＤのＣＤ環内のグルコシル基の２位または３位水酸基に１分子のガラクトシル基がα結合した構造であることが分かった。
【００２４】
実施例３
（１）転移反応
メリビオース１ｇ，γ−ＣＤ0.５ｇを0.４ｍｌのジメチルスルホキサイドを含む５０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ6.５）4.０ｍｌに溶解させた後、未熟コーヒー豆由来のα−ガラクトシル基転移酵素（シグマ社製）を１６単位加え、４０℃にて４８時間反応させた。反応液の一部を高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果を図９に示す。
【００２５】
反応終了後、酵素を熱失活させた溶液をアミノ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにかけて転移生成物Ｃを分取した。単離した転移生成物ＣをＯＤＳ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにて分析したところ、２つのピークを分離し（図１０）、それぞれを単離した結果、転移生成物Ｃ１が１４６ｍｇ、転移生成物Ｃ２が９ｍｇ得られた。
【００２６】
（２）構造解析
上記（１）で単離された転移生成物Ｃ１は、ＦＡＢ−ＭＳ分析および¹³Ｃ−ＮＭＲ解析により、本発明者が先に見出したγ−ＣＤのＣＤ環内のグルコシル基の６位水酸基に１分子のガラクトシル基がα結合した構造であることが分かった（特開平６−１６７０５号公報）。また、転移生成物Ｃ２は、ＦＡＢ−ＭＳ分析により、分子量は１４５９であることが分かった。
【００２７】
また、図１１に示すように、未熟コーヒー豆のα−ガラクトシダーゼにより、完全に等モルのガラクトースとγ−ＣＤに分解された。これらのことより、転移生成物Ｃ２はγ−ＣＤに１分子のガラクトシル基がα結合したものであることが分かった。さらに、転移生成物Ｃ２は、ＯＤＳ系のカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーの分析より、転移生成物Ｃ１とはリテンションタイムが異なることから、γ−ＣＤのＣＤ環内のグルコシル基の２位または３位水酸基に１分子のガラクトシル基がα結合した構造であることが分かった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、α−ガラクトシル基転移酵素の糖転移作用を利用して、ＣＤ分子中のグルコシル基の２級水酸基、すなわち２位または３位水酸基にα結合でガラクトシル基が結合している新規な分岐ＣＤを効率よく得ることができる。本発明の新規な分岐ＣＤは、医薬品分野のほか食品分野，化粧品分野等における幅広い利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により得られる分岐ＣＤの構造を示す。
【図２】実施例１の反応液の高速液体クロマトグラムである。
【図３】実施例１の転移生成物Ａの高速液体クロマトグラムである。
【図４】実施例１の転移生成物Ａ２のＦＡＢ−ＭＳ分析である。
【図５】実施例１の転移生成物Ａ２の酵素分解液の高速液体クロマトグラムである。
【図６】実施例２の反応液の高速液体クロマトグラムである。
【図７】実施例２の転移生成物Ｂの高速液体クロマトグラムである。
【図８】実施例２の転移生成物Ｂ２の酵素分解液の高速液体クロマトグラムである。
【図９】実施例３の反応液の高速液体クロマトグラムである。
【図１０】実施例３の転移生成物Ｃの高速液体クロマトグラムである。
【図１１】実施例３の転移生成物Ｃ２の酵素分解液の高速液体クロマトグラムである。

Claims

シクロデキストリンのグルコシル基の２位または３位水酸基にα結合でガラクトシル基が結合している新規ガラクトシル−シクロデキストリン。