ポルフィランの開発と応用

ポルフィランの開発と応用

OH OH CH2 OSO3－ O O HO CH2OR OH O O HO CH2 O O HO O OH CH2OH O D－ガラクトース 3,6－アンヒドロ ガラクトース 6－O－メチルガ ラクトース(一部) L－ガラクトース－6－硫酸 ポルフィランの部分構造 基本物性 分子量：160000～200000 粘度：1.5mPa・S以上（1%溶解液（10%エタノール溶液）） 微生物：一般細菌数（生菌数） 300cfu/g以下 大腸菌群 陰性/2.22g カビ数 陰性/0.1g 酵母数 陰性/0.1g 安全性 財団法人 日本食品分析センターに次の試験を依頼し、 安全性を確認しています。 1.マウスを用いた急性経口毒性試験 2.ウサギを用いた眼刺激性試験 3.ウサギを用いた皮膚一次刺激性試験 4.ウサギを用いた累積皮膚刺激性試験 5.モルモットを用いたMaximization法による皮膚感作性試験 6.モルモットを用いた光毒性試験 7.細菌を用いる復帰突然変異試験 ポルフィランの応用例 美容分野 特徴・作用 保湿・保護作用 効果 肌荒れ防止効果 紫外線による紅斑抑制作用 フリーラジカル制御 毛髪強度向上効果 過酷環境における安定な 毛髪状態の維持作用 健康食品分野 生理活性 自然免疫活性の向上作用 動脈硬化指数低下効果 コレステロール低下効果 腸内フローラ改善効果 抗酸化作用 医薬品分野 期待される効果・作用 抗腫瘍活性 血管新生抑制作用 腸溶作用 排便促進作用 抗変異原生作用 一般食品分野 特長・作用 保水・乳化・ゲル化 応用 麺改質剤 米飯改質剤 乳化剤 ゲル化剤

各種海藻の生育帯分布図

海苔は海面で生育

する特異な海藻で

海苔は渇水に耐えうる保水力が必要です

海苔の根腐されを防止する目的で、一日に

3～4時間以上網

を海面から上げて、干します。

支柱式養殖法

遠浅の海に適応（有明海）

浮流式養殖法

深い海に適応（瀬戸内海）

強制的に

潮の干満を利用して

自然に

海苔とポルフィランの関係

海苔細胞を防衛する

渇水

外敵

海苔の成分とポルフィランの含有量

炭水化物の約

80%

海苔全体の

30%以上を

海苔の微構造とポルフィラン

20μm

20μm

表面微細構造

SEM写真

断面微細構造SEM写真

20μm

ポルフィランは、海苔細胞を保護

するための細胞壁を構成する水

溶性食物繊維です。

ポルフィランの部分構造式

1）

OH OH CH₂ OSO3－ O O HO CH2OR OH O O HO CH₂ O O HO O OH CH₂OH O

D－ガラクトース

3,6－アンヒドロ

ガラクトース

6－O－メチルガ

ラクトース

(一部)

L － ガ ラ ク ト ー

ス－

6－硫酸

R=H,CH3

1) [Porphyran Primary Structure]

LoraM.MORRICE.,et.al.,Eur.J.Biochem.133,6

73-684(1983)

海藻の粘質多糖類

種類

粘質多糖類

緑藻類

グルクロノキシロラムナン硫酸（アオサ・アオノリ）

キシロアラビノガラクタン硫酸（ミル・イワズタ属）

グルクロノキシロラムノガラクタン硫酸（カサノリ属）

褐藻類

アルギン酸（ワカメ・コンブ・ホンダワラ・アラメ・カジメ）

フコイダン（ヒバマタ属・コンブ属・ワカメ属）

サルガッサン（ホンダワラ）

紅藻類

寒天（テングサ類・オゴノリ類）

カラギーナン（キリンサイ属・ツノマタ類）

アルギン酸（オオシコロ）

フノラン（フクロノリ）

ポルフィラン（アサクサノリ・スサビノリ）

【40℃，90%RH】 20 min. 【21℃，45%RH】

Por

.

HA

PVA

PVP

・ヒアルロン酸と同程度もしくはそれ以上の吸保水性

Sample 1.0g （乾燥重量）

・均一性

・透明性

・柔軟性

・速溶性

・安定性

一般的な米飯の水分分布の概念図 ポルフィランナノ粒子を表面の析 出させた米飯の水分分布の概念図 米飯表面に吸着した水分 米飯中に存在する水分 大気中に存在する水分 米飯中に均一分散した水分 ポルフィランナノ粒子

ブランク米飯のAFM表面観察結果

ポルフィラン添加米飯のAFM表面観察結果

サンプル No. 炊飯条件 No.1 おにぎり用調味液＋A社寒天粉末 No.2 おにぎり用調味液＋食用オイル No.3 おにぎり用調味液 No.4 おにぎり用調味液＋ポルフィラン_{＊：一釜(6.7kg)に対して2g使用} モニター 塩飯（おにぎり） 巻き寿司 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7

A 3 4 2 1 1 3 2 B 3 4 2 1 3 2 1 C 2 4 3 1 1 3 2 D 4 2 3 1 3 1 2 E 4 3 2 1 3 2 1 F 4 3 2 1 1 3 2 G 4 3 2 1 3 2 1 H 3 4 2 1 2 3 1 I 4 3 2 1 2 3 1 J 4 1 3 2 3 2 1 合計 35 31 23 11 22 24 14 No.5 舎利用合わせ酢 ＋ A社寒天粉末 No.6 舎利用合わせ酢 ＋ 食用オイル No.7 舎利用合わせ酢_{＊：一釜(6.7kg)に対して2g使用}＋ ポルフィラン

1

4

優

劣

連続炊飯装置による炊飯試験条件

食味試験（モニターリング試験）結果

炊飯：連続炊飯装置（6.7kg/釜） 放置：室温16℃ 24時間放置 評価：モニターによる食味試験

ブリーチ処理を施した毛髪を試験試料（固形分 0.05% となるよう 10% エタノール水溶液に溶解）およびコン トロール（10% エタノール水溶液）に浸漬後、自然乾燥させ、電子顕微鏡を用いて観察した。

・キューティクルの浮き上がりを改善

・表面の不均一さによる乱反射の低減

・裂け毛、枝毛、切れ毛による櫛通りの改善

コントロール塗布 ポルフィラン塗布 8

50 75 100 125 150 Por. control 毛 髪 強 度 （ 相 対 値 ） Por. y = 22.8x + 28.0 R2 _{= 0.652} control y = 17.4x + 25.0 R2 = 0.732 0 50 100 150 200 0 2 4 6 8 10 断面積 (1E-03 mm^2) 荷 重 ( g ) p < 0.01 ブリーチ処理を施した毛髪を試験試料（○；固形分 0.05% となるよう 10% エタノール水溶液に溶解）および コントロール（×；10% エタノール水溶液）に浸漬後、一定条件（20℃, 50% RH）で乾燥させ、レオメー ターを用いて測定した。

・30～35%の毛髪強度の向上

・保水力と成膜性による毛髪の潤いと強度

9

Por. y = 22.8x + 13.7 R2 _{= 0.685} control y = 16.7x + 28.0 R2 = 0.751 0 50 100 150 200 0 2 4 6 8 10 断面積 (1E-03 mm^2) 荷 重 ( g ) 50 75 100 125 150 Por. control 毛 髪 強 度 （ 相 対 値 ）

*

p < 0.01 ブラッシングを施していない試験の コントロールを100とした

*

・15～20%の毛髪強度の向上

・膜の柔軟性による毛髪皮膜の維持

ブリーチ処理を施した毛髪を試験試料（○；固形分 0.05% となるよう10% エタノール水溶液に溶解）および コントロール（×；10% エタノール水溶液）に浸漬後、一定条件（20℃, 50% RH）で乾燥させた。その後、 ブラッシングを100 回施した毛髪についてレオメーターを用いて測定した。 10

ブリーチ処理を施した毛髪に各試験試料（固形分0.05%）を 200μL 噴霧して塗布し、 20℃，30%RH の一定 環境下で乾燥後、5 回のブラッシングを行った際の様子を観察した。 ポルフィラン 精製水 PVP PVA ｶﾁｵﾝ化ｾﾙﾛｰｽ

・毛髪間の反発を抑えた穏やかなまとまり

・しなやかな櫛通り

・優れた吸保水性による乾燥状態での水分コントロール

11

環境化による毛髪への影響

縦軸：広がり度 （%，精製水処理50%RHを100 とした） ポルフィラン 精製水 PVP PVA ｶﾁｵﾝ化ｾﾙﾛｰｽ 0 50 100 150 200 250 300 30% 50% 90% 30% 50% 90% 30% 50% 90% 30% 50% 90% 30% 50% 90%

*

*

・幅広い湿度変化の対応が可能

・優れた吸保水性により水分量を毛髪表面でコントロール

12 ブリーチ処理を施した毛髪に各試験試料（固形分0.05%）を 200μL 噴霧して塗布し、 20℃，各湿度の一定 環境下で乾燥後、5 回のブラッシングを行った際の様子を観察した。 横軸：湿度

ポルフィランによる自然免疫活性の向上

細 胞 可溶性物質 感染の繰り返しで 抵抗力が 高まらない 感染を 繰り返すと抵抗性が 高まる 補体、リゾチーム インターフェロン ナチュラルキラー (NK)細胞 抗体 T細胞 自然免疫系 獲得免疫系 マクロファージ ポルフィランによる自然免疫活 性の向上 マクロファージの活性化

Macrophage Stimulation of the Polysassharide Fraction from A Marine Alga

(Porphyra yezoensis) Y.Yoshizawa et al.

Biosci. Bioyech. Biochem., 59(10), 1933-1937, 1995

マクロファージの貪食作用モデル図

1.抗体と結合した細菌に 好中菌が付着する 2.細菌を細胞内に取り込む 3.細胞の入った空胞内へ顆粒 成分を放出する（脱顆粒） 4.細菌を貪食した空胞の中で 細菌を殺して消化する

ポルフィランの抗腫瘍活性 Ⅰ

経口投与による

Ehrlich

腫瘍に対する抗腫瘍活性

Sample

_{(mg/kg x days)}

Dose

Inhibition rate

_(%)

Fucoidan Ⅰ

50 x 28 3.3 100 x 28 25.0 200 x 28 56.7*1 400 x 28 51.7*1 500 x 28 55.0*1

Porphyran

50 x 28 54.7*1 100 x 28 43.4 200 x 28 41.5 400 x 28 56.6*1 500 x 28 45.3*1

A

ntitumour Activity of Polysaccharides and Lipids from Marine Algae

Noda et al. Nippon Suisan Gakkaishi 55(7), 1265-1271 (1989)

ポルフィランの抗腫瘍活性 Ⅱ

腹腔内投与による

Meth-A

固形腫瘍に対する抗腫瘍活性

Polysaccharide

_{(mg/kg x days)}

Dose

Inhibition rate

_(%)

No. of

Toxic death

Green-algal salfated 40 x 7 26.5 0 Sodium alginate 40 x 7 1.2 0 Fucoidan Ⅰ 40 x 7 53.4* 3 Fucoidan Ⅱ 40 x 7 78.1 0 Laminaran 40 x 7 -4.1 1 Kappa-carageenan 40 x 5 54.0* 5 Lambda-carageenan 40 x 5 45.8* 4 Porphyran 40 x 7 58.4* 0

Antitumour Activity of Polysaccharides and Lipids from Marine Algae

Noda et al. Nippon Suisan Gakkaishi 55(7), 1265-1271 (1989)

ポルフィランの動脈硬化指数低下効果

Study on antihypertensive and antihyperlipidemic effects of marine algae

D.Ren ,H.Noda,H.Amano,T.Nishino,and K.Nisizawa. Fisheries Sci., 60、 83-88 (1994) 体重 増加量 総コレステ ロール 遊離コレス テロール 高比重リポ タンパク質 中性脂肪 低比重リポ タンパク質 動脈硬化 指数 対照 75.5±3.1 569.3±32.4 114.3±10.4 19.7±1.5 84.0±2.7 576.6±37.3 29.3±5.1 含硫酸グルクロノ キシロラムナン 92.1±2.3 385.6±38.4 73.0±13.3 26.0±5.2 53.3±9.2 359.4±42.5 13.8±5.3 フコイダン 80.0±2.9 524.7±28.5 92.6±15.1 29.0±6.7 67.2±9.5 490.3±41.6 16.9±6.1 アルギン酸ナト リウム 92.9±2.5 405.6±28.2 79.1±5.7 25.4±2.3 60.1±6.1 380.3±29.2 15.0±2.8 ポルフィラン 81.5±3.9 456.7±33.2 90.6±8.3 20.4±1.0 60.7±2.9 436.3±33.7 21.4±2.7 フノラン 77.8±2.0 381.6±43.4 60.8±2.0 21.5±1.1 38.6±3.2 366.3±38.8 16.7±3.5 数字は平均値±S.D. 太字は統計的に有意差が認められるもの

ポルフィランの血圧低下効果

Study on antihypertensive and antihyperlipidemic effects of marine algae

D.Ren ,H.Noda,H.Amano,T.Nishino,and K.Nisizawa. Fisheries Sci., 60、 83-88 (1994)

多糖類

収縮期血圧

対 照

167.1±2.5

緑藻

含硫酸グルクロノキシロラムナン

156.8±3.3

褐藻

フコイダン

140.1±3.1

アルギン酸ナトリウム

141.6±2.4

紅藻

ポルフィラン

153.1±3.6

フノラン

132.4±2.8

寒天

148.6±4.6

数字は平均値±S.D. 太字は統計的に有意の血圧低下効果が認められるもの

代表的な腸内菌種の利用能

腸内菌によるポルフィランの利用試験

菌種名 褐藻類中多糖類 紅藻類中多糖類 アルギン酸 ラミナラン フコイダン キシラン マンナン ポルフィラン Bacteroides B.ovatus

＋

＋

―

＋/

― ― B.vulgatus _{― ― ― ―}

_＋/

_― B.distasonis _{― ― ― ― ―} B.flagilis _{― ― ―}

_＋

_＋

Eubacterium E.ventoriosum ― ― ― ― ― E.aerofaciens _{― ― ―}

_＋

_―

久保 孝 藤井 建夫 「海藻食物繊維と腸内フローラ」

New Food Industry 1996 Vol.38 No.5

GAM半流動培地（日水）に各菌種を接種し、各多糖類の発酵により培地中pHが低下したものを利用能陽性 （＋）、pH変化の見られないものを利用能陰性（－）とし、同菌種でも菌株により利用能の有無がある場合 （＋/－）とした。

ポルフィランの生理活性

血管新生抑制作用

固形腫瘍の増殖に血管新生は必須であり、これなくしては巨大化し得ないことから、

血管新生を阻害することができれば、腫瘍の増殖を抑制し得る可能が出てくる

ポルフィラン：比較的高濃度で、強い血管新生抑制作

用が発現 －東京都臨床医学総合研究所 芦野洋美

兵糧攻めの発想：癌治療のアプローチ

抗変異原生作用

ポルフィランおよびその酵素分解物のオリゴ糖

日本大学

大川 いずみ

焼肉など多くの食品には生物の遺伝子に傷をつけて運が悪ければ癌を引き起こす

ような物質⇔「変異原性物質」

極微量ではあるが含まれている。

有害な効力を打ち消す作用：抗変異原性作用

研究開発された海藻の美容効果

赤ら顔抑制効果

スリミング剤としての効果

皮脂中の細菌抑制効果

皮脂の抑制効果

痛み抑制効果

フリーラジカル抑制効果

美白効果

血管拡張ならびに収縮効果

血管拡張効果

血管収縮効果

皮膚老化予防効果

抗エラスターゼ活性

紫外線による皮膚老化予防効果

皮膚由来繊維芽細胞の増殖促進

効果とコラーゲン産生促進効果

紅藻類抽出物の成分、作用、適応

CODIF社（フランス）資料より

起源（公定書等） 商品名 成分 作用 適応 紅藻類カクレイト目サンゴモ (Coralina officinalis) （許可取得：基礎50%） C.Coralline 微量元素(Ca,Mg,Zn) ペプチド アミノ酸 血管収縮 （臨床テスト） 鎮静 皮脂抑制 脂性肌 敏感肌 太陽を浴びた 後の肌 紅藻類ダルス目パルマリア (Palmaria palmata) （許可取得：基礎50%） Rh.Palmaria HG アミノ酸 豊富なミネラル 微小循環の促進 （臨床テスト） うっ血緩和 水分の除去 たるんだ肌 頭皮の強壮 むくんだ足 脂肪の除去 紅藻類スギノリ目ツノマタ (Chondrus crispus) （許可取得：基礎50%） Rh.Chondrus HG カラギーナン 硫酸化糖複合体 還元糖 保湿 抗炎症 うっ血緩和 ダメージを受けた肌 炎症のある肌 紅藻類ウシケノリ目アサクサノリ (Porphyra umbilcalis) （許可取得：基礎50%） Rh.Porphyra HG 豊富なタンパク質 アミノ酸 (Ala,Asp,Giu,Arg) 多糖類（ポルフィラン） 修復作用 保護作用 疲れた肌 たるんだ肌 紅藻類スギノリ目スギノリ (Gigartina stellata) （許可取得：基礎50%） Rh.Gigartina HG カラギーナン 硫酸化糖複合体 保湿 抗炎症 ダメージを受けた肌 炎症のある肌 紅藻類イギス目ヌメハノリ (Delesseria sanguinea) （許可取得：基礎50%） Rh.Deless HG フェノール化合物 遊離アミノ酸 （プロリン） 多糖類（硫酸ガラクトキ シラン） 水分の除去 うっ血緩和 鎮静 微小循環の促進 むくんだ足 過剰な脂肪の除去 頭皮

身近な海藻成分入り化粧品例

練り歯みがきの多くには、粘度を与えるた めに海藻中の多糖類を配合している。一部 の多糖類は増粘の目的以外に抗腐蝕の目 的で配合することもある。 液状のボディーソープには、粘度を上げて 液が垂れにくくするためと、泡質の改善のた めに海藻の多糖類をよく利用する。多糖類 は泡を保持する性質があり、きめ細かな泡 をつくる。 洗髪用のもので，マフノリやフクロフノリに含 まれている多糖類成分を洗浄の骨格として 配合し、必要最小量の洗浄剤を加えてある。 過剰な洗浄剤を配合したシャンプーに比べ、 ダメージを与えることが少なく、髪や頭皮に もよい。 海藻の多糖類がゲル化し、ゼリー状に固ま る性質を利用したものである。二つのタイプ があり、一つは温湯を混合するタイプで、温 湯により肌の代謝を促進させ、シミやシワな どに有効な美容成分を積極的に浸透させる。 もう一つは、冷水を混合するタイプで、基材 を溶解するときに吸熱する作用を利用して、 混合時の水温より低くなるようにし、冷感と パックに配合している抗炎症成分により、日 焼けやオーバートリートメントで日照った肌 を沈静化させる。

歯みがき

ボディーソープ

シャンプー

ゲル化パック