【実施例】
【0051】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0052】
(実施例1:大豆発酵組成物の製造)
図1に大豆発酵組成物の製造工程のフローチャートを示す。
<工程1:大豆発酵物の調製>
大豆を水で洗浄し、水に17時間浸漬し十分に吸水させた。大豆が吸水し十分に柔らかくなったことを確認し、豆挽機(スーパーマスコロイダー、増幸産業株式会社製)を用いて水とともに大豆を摩砕した。前記摩砕には、セラミック製高速グラインダーを用いた。
摩砕された大豆をステンレス製のタンクに移し、均一になるように攪拌した。その後、摩砕大豆懸濁液をよく撹拌しながら100℃で20分間加熱した。加熱後、絞り器(KM−1000、ミナミ産業株式会社製)を用いて摩砕大豆懸濁液から液相を除去し、固相(大豆固形画分)を回収した。このとき、液相の除去は、自然落下によって行った。得られた大豆固形画分100kgを適度に加温し、十分に攪拌した後に、納豆菌(成瀬醗酵化学研究所から入手)0.2L(菌数:1.0×10
10個)を均一に添加した。納豆菌接種後の大豆固形画分をステンレス容器又はポリエチレン袋に移し、通気性を確保した状態で、40℃の恒温培養器又は恒温室内で18時間発酵を行った。得られた大豆発酵物は、使用時まで冷凍保管した。
【0053】
<工程2:エタノール抽出>
ステンレス製のタンクに95体積%エタノール3,000Lを入れ、70℃に加温した。次いで、前記大豆発酵物900kgを投入し、18時間静置した。静置後、40℃まで冷却し、2時間撹拌した。攪拌終了後、フィルタープレスを用いて濾過を行い、澄明な濾液を回収した。この濾液を330Lになるまで減圧濃縮し、大豆発酵抽出物を得た。
【0054】
<工程3:モロヘイヤ抽出物の調製>
ステンレス製のタンクに水2,050Lを入れ、70℃に加温した。続いて乾燥モロヘイヤ粉砕物(モロヘイヤ末、福田龍株式会社製)63kgを投入し、90℃まで加温後、1時間撹拌した。攪拌終了後、遠心分離機を用いて固液分離を行った。液層のみを回収し、フィルタープレスを用いて濾過を行い、澄明な濾液(モロヘイヤ抽出物)2,500Lを得た。
【0055】
<工程4:混合及び濃縮>
工程2で得られた大豆発酵抽出物と、工程3で得られたモロヘイヤ抽出物をステンレス製のタンク内で混合した。この混合液を750Lになるまで減圧濃縮した。その後、クエン酸ナトリウムを用いてpHを3.7に調整した。pH調整後、90℃で10分間加熱殺菌し、10℃で12時間静置させた。その後、フィルタープレス及び0.5μmラインフィルターを組み合わせて濾過を行い、澄明な溶液を回収した。Brix値9〜12に調整した。Brix値調整後、90℃で10分間加熱殺菌し、0.5μmラインフィルターを用いて精密濾過した。得られた澄明液を大豆発酵組成物とした。
【0056】
(実施例2:モロヘイヤ熱水抽出物の混合による成分変化の解析)
前記工程2で得られた大豆発酵抽出物、及び該大豆発酵抽出物と前記工程3で得られたモロヘイヤ抽出物とを混合した溶液の成分分析をHPLCにより行った。
各試料を移動溶液(メタノール)で2倍希釈し、10μLをHPLCカラムに注入した。前記カラムとしては、ODSカラム(Capcellpak C18S、内径×長さ:4.6mm×150mm、資生堂株式会社製)を用い、流速1.0mL/分、カラム温度40℃で、水100体積%からメタノール/水(体積比)=50/50まで50分間、次いでメタノール100体積%で10分間のグラジエント溶出を行い、検出波長230nmにおいて吸光度を測定した。結果を
図2A及び
図2Bに示す。
【0057】
図2Aは、大豆発酵抽出物、
図2Bは、該大豆発酵抽出物とモロヘイヤ抽出物とを混合した組成物のHPLC分析結果である。
図2Aと
図2Bとの比較から、モロヘイヤ抽出物を混合することにより、一部ピークの上昇、並びに新しいピークの出現が認められた。
【0058】
(実施例3:脂肪細胞の分化誘導作用)
前駆脂肪細胞であるマウス線維芽細胞(3T3−L1、ヒューマンサイエンス研究資源バンクから入手可能)を、基本培地を添加した96ウェルのマイクロプレートに3×10
4個/ウェルで播種し、37℃、5%CO
2インキュベーターで24時間培養した。細胞がコンフルエントになったのを確認後、更に2日間インキュベーションした。培地を除去し、分化誘導培地I(DMEM培地;10μg/mLインスリン、10質量%牛胎児血清、4.5g/Lグルコース)90μLに置換し、実施例1で得られた大豆発酵組成物を10μL添加した。2日毎に各被験物質を含む分化誘導培地Iに培地交換しながら8日間培養した。
細胞をPBS(リン酸緩衝液)で2回洗浄した後、10%(10倍希釈)ホルマリンを加え、室温で10分間処理した。細胞をPBSで2回洗浄した後、オイルレッドO染色液(シグマ社製)を加え、室温で20分間染色した。60体積%イソプロパノールで1回洗浄し、その後、PBSで2回洗浄し、顕微鏡下、細胞内脂肪滴の蓄積を観察して細胞内脂肪滴が認められる細胞を分化成熟した脂肪細胞とみなし、写真を撮影した。結果を
図3に示す。
対照として、分化誘導を行わなかった(基本培地のみで培養した)無処置のもの(無処置群)、大豆発酵組成物の代わりに純水を添加した対照(対照群)、大豆発酵組成物の代わりにトリグリタゾン(TGZ)を添加した陽性対照(陽性対照(TGZ)群)も同様の試験を行った。なお、前記大豆発酵エキスは、発酵抽出液を純水で128倍に希釈し、陽性対照として用いたTGZは、3mmol/Lの濃度に調整して細胞に添加した。
【0059】
図3より、インスリンを含まない基本培地のみで前駆脂肪細胞を培養した無処置群では、脂肪細胞への分化は認められなかった(
図3A参照)のに対し、インスリン含有培地で培養した対照群では細胞内に脂肪滴を蓄積した分化脂肪細胞が認められた(
図3B参照)。一方、インスリン含有培地に大豆発酵組成物を添加することにより、明らかに細胞内の脂肪滴蓄積量が増加し、大豆発酵組成物による脂肪細胞への分化の促進が認められた(
図3D参照)。この効果は、陽性対照として用いたTGZ 3mmol/L(
図3C参照)よりも強い作用であった。
【0060】
(実施例4:脂肪細胞からのアディポネクチン誘導作用)
実施例3において、希釈倍率128倍、64倍、32倍、16倍、8倍又は4倍の実施例1で得られた大豆発酵組成物を加えて培養した3T3−L1細胞の培養終了時に各ウェルの培養上清を回収し、含まれるアディポネクチン量をアディポネクチン測定キット(マウス・アディポネクチンELISAキット;CycLex社製)を用いて定量した。結果を
図4に示す。
なお、対照として、前記大豆発酵組成物の代わりに純水を添加した対照、並びに前記大豆発酵組成物の代わりに3mmol/L又は10mmol/LのTGZを添加した陽性対照も同様の試験を行った。
【0061】
図4より、大豆発酵組成物を添加して培養した3T3−L1細胞の培養上清では、高いアディポネクチンの産生量が認められた。この効果は、大豆発酵組成物の128倍希釈においても陽性コントロールであるTGZ 3mmol/L及び10mmol/Lと同程度であった。
【0062】
(実施例5:LPS刺激マクロファージ細胞株(Raw264)からのTNF−α産生抑制作用)
Raw264細胞(理化学研究所バイオリソースセンターから入手可能)を24ウェルのマイクロプレートに5×10
5個/ウェルで播種し、希釈倍率16倍、8倍、4倍、2倍又は1倍の実施例1で得られた大豆発酵組成物を1/10量の容量で加えて、37℃、5%CO
2インキュベーターで2時間培養した。LPS(Lipopolysaccharide;シグマ社製)を0.01μg/mLの濃度で加え、更に18時間〜22時間培養した。培養後、各ウェルの培養上清を回収し、含まれるTNF−α量をTNF−α測定キット(レビスTNFα−マウス;株式会社シバヤギ製)を用いて定量した。培養終了時にトリパンブルー(和光純薬工業株式会社製)染色により細胞のバイアビリティを確認し、細胞毒性が認められない濃度での評価を行った。結果を
図5に示す。
なお、対照として、前記大豆発酵組成物の代わりに純水を添加した対照(LPS刺激+)、及びLPSを添加しなかった対照(LPS刺激−)も同様に評価した。
【0063】
図5より、Raw264細胞をLPSで刺激することによりTNF−αの産生誘導が認められた。一方、大豆発酵組成物を添加することにより、用量依存的なTNF−α産生抑制が認められた。
【0064】
(実施例6:3T3−L1とRaw264の共培養によるアディポネクチン産生低下に対する抑制作用)
前記Raw264細胞を5×10
5個/mLに調整し、希釈倍率128倍、64倍、32倍、又は16倍の実施例1で得られた大豆発酵組成物を加え、37℃、5%CO
2インキュベーターで2時間処理した。実施例3と同様に96ウェルのマイクロプレートで培養して分化させた3T3−L1細胞の各ウェルに大豆発酵組成物で処理したRaw264細胞を5×10
4個/ウェルで重層し、48時間培養した。培養後、各ウェルの培養上清を回収し、含まれるアディポネクチン量をアディポネクチン測定キット(マウス・アディポネクチンELISAキット;株式会社サイクレックス製)を用いて定量した。測定値は、3T3−L1単独の培養上清の値を100%とし、それに対する%を縦軸に示した。結果を
図6に示す。
なお、対照として、前記大豆発酵組成物の代わりに純水を添加した対照(Raw264+)、及びRaw264を重層しなかった対照(Raw264−)も同様に評価した。
【0065】
図6から、3T3−L1細胞とRaw264細胞との共培養により、培養上清中のアディポネクチン量の低下が認められた。一方、大豆発酵組成物でRaw264細胞を処理することにより、アディポネクチン産生量の低下抑制作用が認められた。
【0066】
(実施例7:α−アミラーゼ阻害作用)
7U/mLのα−アミラーゼ溶液(和光純薬工業株式会社製)50μLに希釈倍率320倍、160倍、80倍、40倍、20倍、又は10倍の実施例1で得られた大豆発酵組成物20μLを加え5分間処理した後、4質量%デンプン溶液50μLを加えた。7.5分間反応させた後、0.01Nのヨウ素液50μL、及び蒸留水150μLを加え、波長450nmで吸光度を測定した。大豆発酵組成物の代わりに同量の純水を使ったものを対照とし、阻害率は、下記式により算出した。結果を
図7に示す。
α−アミラーゼ阻害率(%)={(対照吸光度−検体吸光度)/対照吸光度}×100
【0067】
図7から、大豆発酵組成物は、多糖類から二糖類に変換する酵素であるα−アミラーゼの活性を用量依存的に抑制することが分かった。即ち、食事によって取り込まれた多糖類は、二糖類に変換されることなく、更にグルコースに変換されることなく体外へ排出され、食後の血糖値の上昇が緩和されると考えられる。
【0068】
(実施例8:α−グルコシダーゼ阻害作用)
0.07U/mLのα−グルコシダーゼ溶液(シグマ社製)50μLに希釈倍率8倍、4倍、又は2倍の実施例1で得られた大豆発酵組成物10μLを加え、5分間処理した後、p−nitrophenyl−α−D−glucopyranoside(ナカライテスク株式会社製)の5mmol/L溶液50μLを加えた。5分間反応させた後、波長405nmで吸光度を測定した。大豆発酵組成物の代わりに同量の純水を使ったものを対照とし、阻害率は下記式により算出した。結果を
図8に示す。
α−グルコシダーゼ阻害率(%)={(対照吸光度−検体吸光度)/対照吸光度}×100
【0069】
図8から、大豆発酵組成物は、二糖類から単糖のグルコースに変換する酵素であるα−グルコシダーゼの活性を用量依存的に抑制することが分かった。即ち、食事によって取り込まれた二糖類はグルコースに変換されることなく体外へ排出され、食後の血糖値の上昇が緩和されると考えられる。
【0070】
(実施例9:デンプン負荷マウスの血中グルコース濃度上昇抑制作用)
予備飼育した7週齢の雄性ICRマウス(日本エスエルシー株式会社から入手可能)を、20時間絶食させた後、蒸留水に懸濁した実施例1で得られた大豆発酵組成物100mg/kg又は300mg/kgとデンプンとを胃ゾンデを用いて強制経口投与した。対照群には蒸留水を同様に投与した。デンプンは、2g/kgで経口投与し、投与30分間、60分間、120分間後に非麻酔下尾静脈より採血し、直接血糖測定器(エキストラ、アボットジャパン株式会社製)を用いて血中グルコース濃度を測定した。得られた値は、平均値±標準偏差で表記した。対照群と被験物質投与群間における統計学的な差の検定は、Dunnetの多重比較検定法を用いて行った。検定での有意水準は5%未満とし、図中には、*:5%未満で表示した。結果を
図9に示す。
【0071】
図9から、多糖類であるデンプンを投与することにより、投与30分間後では急激な血中グルコース濃度の上昇が認められた。これは、体内の酵素であるアミラーゼ、及びグルコシダーゼによりデンプンがグルコースに分解され腸管より吸収されたことによると考えられる。一方、デンプンと同時に大豆発酵組成物を投与することにより、投与60分間後では有意な血中グルコース濃度上昇の抑制が認められた。このことから、大豆発酵組成物により、食後の急激な血糖値の上昇が緩和され、グルコースによる血管障害が抑制されると考えられる。
【0072】
(実施例10:DPP−IV阻害作用)
実施例1で得られた大豆発酵組成物について、希釈倍率32倍、16倍、8倍、4倍、2倍、又は1倍のDPP−IV阻害活性をDPP−IV阻害活性測定キット(DPP−IV Inhibitor Screening Assay Kit;Cayman Chemical社製)を用いて付属のプロトコルに準じて測定した。対照には、同量の純水を用い、DPP−IV阻害率は、下記式により算出した。結果を
図10に示す。
DPP−IV阻害率(%)={(対照吸光度−検体吸光度)/対照吸光度}×100
【0073】
図10から、大豆発酵組成物は、用量依存的にDPP−IVの酵素活性を抑制することが分かった。これにより、大豆発酵組成物は、インスリン誘導ホルモンの分解を抑制し、インスリン量を増加させることにより血中のグルコース濃度を低下させると考えられる。
【0074】
(実施例11:AGE生成抑制作用)
実施例1で得られた大豆発酵組成物について、希釈倍率4倍、2倍、又は1倍のAGE生成阻害率を以下の方法により測定した。
10質量%グリシン(和光純薬工業株式会社製)450μL、10質量%グルコース(和光純薬工業株式会社製)450μL及び被験物質100μLを混合して60℃反応させた。24時間反応させた後、波長450nmで吸光度を測定した。対照には同量の純水を用い、AGE生成阻害率は、次の式により算出した。結果を
図11に示す。
AGE生成阻害率(%)={(対照吸光度−検体吸光度)/対照吸光度}×100
【0075】
図11から、大豆発酵組成物は、グリシンとグルコースとの非酵素的糖化反応によって合成されるAGE生成を用量依存的に抑制することが分かった。即ち、大豆発酵組成物は、糖尿病の高血糖状態において多量に生成されるAGEを抑制することにより、血管障害に起因する糖尿病合併症の発症及び進展を抑制すると考えられる。
【0076】
(実施例12:酸化ストレスによる細胞障害に対する保護作用)
マウス線維芽細胞(3T3−L1;ヒューマンサイエンス研究資源バンクから入手可能)、又はラット副腎褐色腫細胞(PC−12;ヒューマンサイエンス研究資源バンクから入手可能)を、基本培地を添加した96ウェルのマイクロプレートに1×10
5個/ウェルで播種し、37℃、5%CO
2インキュベーターで24時間培養した。PC−12については、神経成長因子(NGF;SIGMA社製)を50ng/mLの濃度となるように細胞に添加して培養し、神経細胞に分化させた。
培養後、細胞を無血清のDMEM培地80μLに置換し、実施例1で得られた大豆発酵組成物を10μL添加し、1時間培養した。
酸化ストレス誘導剤として20mmol/Lの2,2’−Azobis(2−amidinopropane)Dihydrochloride(AAPH;フナコシ株式会社製)を10μL添加し、更に3時間培養した。
培養後、細胞の生存率をCell Proliferation Kit I(MTT)(Roche社製)を用いたMTT法により求めた。結果を
図12A及び
図12Bに示す。
なお、対照として、前記大豆発酵組成物の代わりに純水を添加した対照(AAPH+)、及びAAPHを添加しなかった対照(AAPH−)も同様に評価した。
【0077】
図12Aは、大豆発酵組成物を添加した培地でPC−12細胞を培養し、酸化ストレスを与えたときの細胞生存率(%)を示し、
図12Bは、大豆発酵組成物を添加した培地で3T3−L1細胞を培養し、酸化ストレスを与えたときの細胞生存率(%)を示す。
図12A及び
図12Bより、AAPHによる酸化ストレス負荷により細胞生存率の低下が認められた。大豆発酵組成物を添加することにより用量依存的な細胞生存率の増加が認められ、活性酸素による細胞障害から細胞を保護する作用が示された。このことから、糖尿病における酸化ストレスによって誘導される動脈硬化症、白内障、腎障害、神経障害などの糖尿病合併症の発症及び進展を抑制することが示された。更に、I型糖尿病の発症におけるβ細胞の障害を抑制することが示された。
【0078】
(実施例13:ストレプトゾトシン誘発I型糖尿病モデルにおける血糖値上昇抑制作用)
予備飼育した6週齢の雄性ICRマウス(日本エスエルシー株式会社から入手可能)を、20時間絶食させた後、ストレプトゾトシン(STZ;シグマ社製)を120mg/kgの用量で腹腔内投与した。STZ投与4日後に非麻酔下、尾静脈より採血し、直接血糖測定器(エキストラ、アボットジャパン株式会社製)を用いて血中グルコース濃度を測定した。血糖値250mg/dL以上を示した個体について、膵臓β細胞破壊によるインスリン分泌障害性のI型糖尿病が誘発されたと判断し、実験に使用した。
血糖値が均等になるように各群5匹で群分けを行い、水道水で希釈して3%に調整した実施例1で得られた大豆発酵組成物を給水ビンに入れ飲水投与した。投与後7日及び14日後に尾静脈より採血し、上記と同様の方法で血中グルコース濃度を測定した。得られた値は、平均値±標準偏差で表記した。対照群と被験物質投与群間における統計学的な差の検定は、Dunnetの多重比較検定法を用いて行った。検定での有意水準は5%未満とし、図中には、*:5%未満で表示した。結果を
図13に示す。
【0079】
図13から、対照群ではSTZ投与4日目以降においても血中グルコース濃度の上昇が認められたが、大豆発酵組成物を飲水投与した群では投与後の血糖値の上昇は認められなかった。投与7日後では、大豆発酵組成物を飲水投与した群は、対照群に比べ有意な抑制効果が認められた。このことからI型糖尿病において大豆発酵組成物はインスリン様活性を示し血糖値の上昇を抑制することが考えられる。
【0080】
実施例3〜11、及び13から、本発明の大豆発酵組成物は血糖値上昇抑制に対する多面的な作用を示すことが分かった。また、実施例12から、糖尿病における酸化ストレスによって誘導される合併症の発症及び進展を抑制することが分かった。したがって、本発明の大豆発酵組成物が糖尿病及び糖尿病合併症の治療、改善、又は予防に効果的に働くことが示された。