JP6904594B2 - 鉄富化栄養製品を形成するための方法 - Google Patents
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Description
不溶性鉄を含有する培養培地を提供すること; 及び
前記培養培地中で糸状菌を培養し、前記糸状菌中の鉄を代謝可能な有機鉄として蓄積させること、を含む方法。
一実施形態の一般的な工程が、図1に示される。
アスペルギルス・オリゼ (A.o.)若しくはアスペルギルス・ニガー (A.n.)及びリゾープス・オルリゴスポラス (R.o)若しくはリゾープス・オリゼ (R.oz)は、不溶性形態の鉄を、例えば高濃度の不溶性鉄を含む土壌又は制御された固体又は液体発酵物等の天然の供給源からキレートする能力を有する。
アスペルギルス・オリゼ、アスペルギルス・ニガー、リゾープス・オルリゴスポラス (R.o)又はリゾープス・オリゼは、粉砕された全粒コーン、コムギふすま、ダイズ殻、ビート糖液、サトウキビ及び果実ジュース加工副産物、並びにスターチ、糖及びタンパク質からなる他の何れかの食品加工副産物から構成される培地において培養及び維持される。そのような原材料は、アミラーゼ、グルコアミラーゼ、フィターゼ及びプロテアーゼを含む酵素によって前処理され得る。増殖培地の調製中に加えられ得る不溶性鉄化合物は、鉄元素粉末、ピロリン酸第二鉄、リン酸鉄(III)又は酸化鉄を含み得る。鉄分の量は、培地1リットル当たり約1グラム〜培地1リットル当たり3グラムまでの範囲である。菌類によって利用されなかった鉄分の何れかの残留物がある場合、必要に応じて磁気機構回収システムが、鉄を除去するために用いられ得る。ピロリン酸第二鉄及びオルトリン酸残留物はまた、必要に応じて濾過により除去され得る。前記方法で用いられる不溶性形態の鉄は、ヒトが摂取するために適していると推測する。
大規模発酵は、適切な発酵容器又は装置の何れかにおいて実施され得る。鉄富化バイオマス生産のために、発酵は、好ましくは呼気的条件下で48〜72時間実施される。滅菌又は濾過された空気は、発酵期間中に0.5〜1.0vvmで発酵槽にポンプ輸送され得、増殖及び収量を改善し得る。前記培養は、好ましくは、発酵の間に撹拌又はかき混ぜられる。前記発酵容器の空気、撹拌及びデザインの組合せは、市販の微生物培養のために十分に理解されている。
発酵は、28〜35℃の温度で、24〜72時間又は細胞の自己消化が始まる前まで行われ得る。28℃〜30℃の温度が適切であることが判明している。培養時間及び温度は、用いられる菌類のタイプ及び系統に依存して変化し得ることが理解され得る。
糸状菌を含む菌類は、比較的生物学的に利用できず且つ、強い細胞傷害性の鉄をさらに取り込む能力を有する。ヒトの食事における可溶性無機鉄の直接の補給は、細胞傷害性の反応をもたらし得ることに留意すべきである。従って、菌類を使用して不溶性鉄を取り込み、それを有機形態に変換することは、鉄塩類(iron salts)の直接の摂取の副作用を減少させる可能性がある。
発酵後、鉄含有菌類バイオマスは、遠心分離、ベルトプレス等の脱水機によって収穫され得る。水及び/又は0.01Mの塩酸等の弱酸で洗浄することにより、鉄残留物を除去することが出来る。鉄富化菌類製品は、強制通気、流動床乾燥機等を使用して60〜80℃で乾燥され得る。産物の最終水分は、好ましくは約10%未満である。
例えば、栄養補助食品は、経口送達用に製剤化され得る。特定の錠剤タイプの非限定的な例には、錠剤、カプセル、カプレット、粉末、顆粒、アンプル、バイアル、使用準備済の溶液又は懸濁液、飲料、及び凍結乾燥材料を含む。錠剤又はカプセル等の固体製剤は、任意の数の適切な許容される賦形剤又は担体を含み得る。食品用途には、粉末、フレーク又は押し出し材、又は/及び他のミネラル、ビタミン及び食品成分とブレンドされたものが含まれ得る。
栄養補助食品は、少なくとも約100mg/kgの鉄を有する菌類バイオマスを含む。栄養補助食品は、典型的には、約500〜約150000mg/kgの鉄、又は約5000〜約150000mg/kgの鉄を含有する。前記補助食品は、少なくとも約100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500、10000、11000、12000、13000、14000、15000、16000、17000、18000、19000、20000、21000、22000、23000、24000、25000、26000、27000、28000、29000、30000、31000、32000、33000、34000、35000、36000、37000、38000、39000、40000、41000、42000、43000、44000、45000、46000、47000、48000、49000、50000、60000、70000、80000、90000、100000、110000、120000、130000、140000、150000mg/kg、又はそれ以上の鉄を有することが出来る。
発酵培地のベースは、限定されないが、炭素源としてコーン、コムギ、ダイズ、及びイネからなる。農業加工及び食品加工の副産物はまた、炭素源及び窒素源の両方として使用され得る。原材料の栄養プロファイルに依存して、他の栄養素は、通気された菌類発酵の間に増殖培地を補うために必要とされ得る。これらの栄養素は、有機及び無機窒素源、リン酸源及び微量ミネラルを含み得る。
・天然鉄富化テンペ
R.o.及び/又はR.oz.を用いてテンペを製造する基本的な発酵技術は、より伝統的な方法から、より制御された環境での生産まで様々な方法で記載されている。鉄化合物の不溶性形態は、ダイズの調理段階の間に加えられ得る。図1に示すように、発酵中に菌類が増殖すると、部分的に可溶化し、鉄を細胞構造に取り込む。不溶性鉄対可溶性鉄、例えば、硫酸第一鉄及びEDTA-鉄を用いる利点は、生物的変換の際の不溶性鉄が、発酵及びその後の保存及び調理中に、風味及び色合いの変化を引き起こす可能性が低いことである。
味噌の製造に加える場合、不溶性鉄は、長期の発酵過程に耐え及び味噌の熟成中にA.o.又は他の微生物によって徐々に可溶化され、有機的にキレートされた鉄化合物を形成する。そのような天然に誘導された可溶性鉄は、EDTA-強化醤油等の特別なマーケットエフォート(market effort)に関連するEDTA-鉄の高いコスト無しで、高い生物学的利用可能性がある。
微粒化鉄、H-還元鉄及び電解鉄を含む鉄元素は、液体発酵に加えられ得、鉄富化A.o.を産生する。コーン及びコムギふすまを培地のベースとして用いることによって、微粒化鉄は、培地調製中及びA.o.接種中に加えられる。48時間通気発酵の後、A.o.バイオマスにおける鉄含量が、有意に増加された。試料Cが、試料Bと比較される場合(表1)、磁石が、過剰の鉄粉末を除去するために使用され、23.5%可能の鉄粉末が菌類バイオマスから除去された。
不溶性ピロリン酸第二鉄(FePP)は、食品添加物として使用が許可されている。FePPの添加による液体発酵におけるA.o.の使用は、菌類バイオマス中の鉄含有量を増加させた。A.o.によるFePPキレート化は、高い鉄含量によって示されるように非常に高かった。FePP中の加えられた鉄は、全て菌類バイオマスにキレート化された。菌類バイオマスの収率は、鉄元素粉末を富化したもの(上記の実施例1)と比較して、FePP富化培地でも25.2%高かった。バイオマス収量の増加は、FePP中のリン酸塩成分によって説明され得る。表2において、試料Bから、脱イオン水でBを洗浄することによりサンプルCが調整された。洗浄することで菌類バイオマスから約30%の鉄が除去されたが、試料Cの鉄含量は、依然として7%(70.7mg/g)以上であった。
インビトロでの消化率とCaco-2細胞の試験(Au, A.P. and Reddy, M.B., Caco-2 cell can be used to assess human iron bioavailability from a semi purified meal. 2000. J. Nutr. 130(5):1329-1334)は、不溶性FePP及び鉄元素粉末と比較して、FePP富化培地で発酵されたA.o.(FePP-Ao)及び鉄元素富化培地で発酵されたA.o.(Fe-Ao)のバイオアベイラビリティについて実施された。100%の可溶性として硫酸第一鉄(FeSO4)を用いることによって、他の鉄含有生成物の溶解度が、表3に示される。FePP-AoおよびFe-Aoの両方が、化学的な対応物よりも高い消化率を有していた。しかし、FePP-AoのCaco-2細胞におけるフェリチン形成は、FePPよりも低かった。キレート化されたFePP-Aoは、鉄とAoの間に、より密接な結合を有し、より大きな分子量の有機化合物を形成した可能性が高い。Caco-2細胞テストは主に無機鉄化合物に使用されるため、フェリチン形成とヒトのインビトロテストの間に良好な相関性が生じない可能性がある。Fe-Aoは、鉄粉末よりも高いフェリチン反応を示した。
鉄供給源プラス他のミネラル化合物としてFePPを用いてマルチミネラルA.o.バイオマスの形成が、達成されている。菌類による全てのミネラルの取り込みは、80%〜100%までの範囲である可能性がある(表4)。表4のミネラル濃度は、特定のミネラルの組合せ及び濃度を示す。得られたマルチミネラルが豊富なA.o.バイオマスは、0.5グラムの用量で使用された場合、米国食品医薬品局(FDA)によって推奨されたミネラルの1日の推奨摂取量の99%までを提供した(表5)。各ミネラルのタイプと濃度は、マルチビタミン又は機能性食品のミネラル要件の何れかに合わせて調整され得る。
テンペ及び味噌は、R.o.及び/又はR.oz及びA.o.のそれぞれをダイズの固体発酵において、使用又は部分的に使用するアジアで最も人気のある2つの食品である。菌類は、不溶性鉄をキレート化し、鉄を生物学的利用可能性の高い有機体に変換することが出来るため、鉄粉末又はFePPは、固体発酵の前にダイズの鉄含量を強化するために用いられ得ることが本発明者達によって見出された。得られたテンペ又は味噌は、ヒトが摂取するために有機的に富化された鉄を有していた。テンペの発酵前の調理済の100グラムのダイズ当たり10mgの鉄元素を用いて、R.オリゼの増殖は、鉄を加えない方法と同じであった。完成したテンペの外観は同じであり、感覚的又は味覚的に差異は認められなかった。
Claims (8)
- 鉄を含有する栄養補助食品を形成する方法であって、当該方法が、
元素粉末、微粒化鉄、電解鉄、H-還元鉄、CO-還元鉄、カルボニル鉄、ピロリン酸第二鉄、リン酸鉄(III)及び酸化鉄から選択される不溶性鉄を含有する培養培地を提供すること; 及び
前記培養培地中でアスペルギルス・オリゼ(A.o.)、アスペルギルス・ニガー(A.n.)、リゾープス・オルリゴスポラス(R.o)又はリゾープス・オリゼ(R.oz)から選択される糸状菌を培養し、前記糸状菌中に鉄を代謝可能な有機鉄として蓄積させること、を含む方法。 - 前記不溶性鉄が、培地1リットル当たり約0.1グラムから培地1リットル当たり約10グラムまで前記培養培地に添加される、請求項1に記載の方法。
- 前記不溶性鉄が、培地1リットル当たり約1グラムから培地1リットル当たり約3グラムまで前記培養培地に添加される、請求項2に記載の方法。
- 前記糸状菌が、アスペルギルス・オリゼ(A.o.)である、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
- 前記培地から蓄積されていない不溶性鉄を、除去することをさらに含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 前記糸状菌を採取し、少なくとも約100mg/kgの鉄を有する菌類バイオマスを含有する栄養補助食品を得ることをさらに含む、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- 前記栄養補助食品が、少なくとも約1000mg/kgの鉄を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記栄養補助食品が、約5000〜約150000mg/kgの鉄を含む、請求項6に記載の方法。
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