著者の所属・活動拠点の国は、中国、マカオです。

掲載誌：Frontiers in Microbiology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ジャノヒゲ（Ophiopogon japonicus）はキジカクシ科の植物で、乾燥させた塊根は中国の伝統医学で用いられてきました。著者らによると、この根には多糖類、サポニン、フラボノイドなどが含まれ、なかでも多糖類が主要な有効成分とされています。これまでの研究では、抗酸化作用や腸内細菌叢への作用などが報告されています。

植物の多糖類は水に溶けてエタノールに溶けない性質があるため、一般に水で抽出されます。ただし従来の熱水抽出では、高い温度と長い時間が必要になることがあります。そこで研究チームは、酵素で先に処理し、その後にマイクロ波と超音波を同時にかける二段階の抽出法を検討しました。目的は、この方法で粗多糖抽出物の収率が最も高くなる条件を求めることです。あわせて、得られた多糖を精製した二つの画分について、構造の特徴と、試験管内での抗酸化作用、消化液中での安定性、乳酸菌の増殖を助ける作用を明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

材料には、四川省綿陽産のジャノヒゲの根を乾燥・粉砕した粉末を用いました。抽出1回あたり、粉末10.0gを蒸留水100mLと混ぜ、タンパク質分解酵素のパパインを粉末重量の2%加えて酵素処理しました。その後、60℃でマイクロ波と超音波を同時にかけて抽出しました。抽出液にエタノールを加えて最終濃度80%とし、沈殿した物質を乾燥させて重さを量りました。収率はこの沈殿物の重さから求めています。純度の補正はしていないため、論文はこの値を「粗多糖抽出物の収率」と呼んでいます。

条件は、マイクロ波の出力、超音波の出力、酵素処理の時間、マイクロ波・超音波抽出の時間の四つです。まず条件を一つずつ変えて、おおよその範囲を絞り込みました。続いて、複数の条件を同時に変えた29通りの実験から収率を予測する数式を作り、最適な組み合わせを探しました。この手法は応答曲面法と呼ばれます。

得られた粗抽出物からはタンパク質を除き、二種類のカラムで分離・精製しました。その結果、主要な二つの画分OJP-1とOJP-2が得られました。両画分について、糖・タンパク質・ウロン酸の含量、構成する単糖の種類、分子の大きさ（分子量）を調べました。さらに、赤外分光、X線回折、電子顕微鏡、原子間力顕微鏡による表面の観察、加熱したときの重さの変化も測定しました。

働きの評価はすべて試験管内で行いました。抗酸化作用は、DPPH、ABTS、ヒドロキシルラジカルという3種類の反応性の高い分子（ラジカル）を消去する力と、鉄イオンを還元する力で調べました。消化液中での安定性は、人工唾液（pH4〜8）と人工胃液（pH1〜5）に6時間置き、多糖がどれだけ分解されるかで評価しました。比較対照には、既知のプレバイオティクス（有用な腸内細菌の増殖を助ける成分）であるフラクトオリゴ糖（FOS）を用いました。乳酸菌への作用は、ラクトバチルス・プランタルム、ラクトバチルス・アシドフィルス、混合菌の3種類の培養で調べました。糖を含まない培地を対照とし、ブドウ糖とFOSを加えた培地と比べました。測定したのは、菌の増え方を示す濁り（600nmの吸光度）、培地のpH、乳酸の量です。

主な報告結果

最適条件は、マイクロ波208W、超音波300W、酵素処理25分、マイクロ波・超音波抽出30分と求められました。この条件で予測された粗多糖抽出物の収率は約44.0%でした。実際に5回抽出したところ、平均43.57%（標準偏差0.26%）となり、予測値とよく一致しました。

精製した二つの画分は、構造が異なっていました。OJP-1は主にブドウ糖からなり、分子量7.2kDaと0.7kDaの二つのピークを示しました。OJP-2はブドウ糖、ガラクトース、キシロースをモル比92.35:2.33:2.88で含み、分子量1.8kDaの主ピークを一つ示しました。どちらの画分からもタンパク質とウロン酸は検出されず、酸性の糖を含まない中性多糖と判断されました。どちらも三重らせん構造を持たず、結晶構造のない不定形でした。顕微鏡観察では、OJP-2のほうがOJP-1より疎で多孔質に見えました。加熱試験では、OJP-1のほうがわずかに熱に安定でした。

抗酸化作用は、両画分とも濃度が高いほど強まりました。4種類の試験すべてで、OJP-2がOJP-1より強い作用を示しました。たとえば4mg/mLでのDPPHラジカル消去率は、OJP-1が79%、OJP-2が88%でした。半分を消去するのに必要な濃度（EC50）は、それぞれ0.62mg/mLと0.29mg/mLでした。ヒドロキシルラジカルの消去率は4mg/mLで66%と73%、EC50は0.74mg/mLと0.60mg/mLでした。

人工唾液と人工胃液に6時間置いても、両画分の分解率はどの条件でも5.07%以下にとどまりました。

乳酸菌の培養では、OJP-1・OJP-2・FOS・ブドウ糖のいずれを加えても、対照より菌の増殖を示す値が高くなりました。値は12〜24時間で上昇し、その後は横ばいになりました。添加量は0.5〜2.0%の範囲で多いほど効果が大きく、2.0〜2.5%で頭打ちになったため、以後の試験では2.0%としました。効果の大きさは菌によって異なり、プランタルム、混合菌、アシドフィルスの順でした。OJP-2の効果はOJP-1より強く、プランタルムと混合菌ではFOSと有意な差がありませんでした。培養中は培地のpHが下がり、とくに最初の12時間で大きく低下しました。乳酸の量も増えました。

この報告が示すこと

研究チームは、酵素処理の後にマイクロ波と超音波を同時にかける抽出法の条件を応答曲面法で最適化し、予測どおりの収率が繰り返し得られることを確かめたと結論づけています。また、得られたOJP-1とOJP-2は構造の異なる多糖画分であり、どちらも試験管内で抗酸化作用と乳酸菌の増殖を助ける作用を持ち、全体としてOJP-2のほうが強い反応を示したとしています。

論文では、構造の違いと働きの違いが同時に見られたと述べています。ただし、どの構造の特徴が作用の差を生んだのかを特定したわけではありません。また、ここで示された収率は、純度を補正していない粗抽出物の重さにもとづく値です。抗酸化作用、消化液中での安定性、乳酸菌への作用は、いずれも試験管内の実験で確かめられたものです。

原著論文の著者・所属：Henan Sun（College of Life Sciences, Jilin University; School of Life Sciences, Zhuhai College of Science and Technology）、Hao Yu（College of Life Sciences, Jilin University; School of Life Sciences, Zhuhai College of Science and Technology）、Huiqiang Yu（College of Life Sciences, Jilin University; School of Life Sciences, Zhuhai College of Science and Technology）、Sarengaowa（School of Life Sciences, Zhuhai College of Science and Technology）、Ke Feng（Medical Sciences Division, Macau University of Science and Technology）、Wenzhong Hu（School of Life Sciences, Zhuhai College of Science and Technology）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Henan Sun, Hao Yu, Huiqiang Yu, et al. Structural characterisation and antioxidant and prebiotic activities of Ophiopogon japonicus polysaccharides obtained by enzymatic pretreatment followed by simultaneous microwave–ultrasound-assisted extraction. Frontiers in Microbiology（出版社：Frontiers Media） 2026-09-09. DOI: 10.3389/fmicb.2026.1927939. 原著ライセンス：CC BY.