新たな生理機能を付加させることを目的とした
新規化粧品素材の酵素的分子創製
岡山理科大学理学部臨床生命科学科

石 原

浩 二Arbutin was acylated with aromatic acids and related compounds to the corresponding acylated forms bya lipase-catalyzed transesterification.   As the results, further stabilization and functionalization of natural
bioactive compounds as cosmetic materials have been achieved by the enzymatic-modification method.

１．緒蔽効果などの第三次機能を付加させた，高機能性新規化粧

言品素材の開発を検討することにした。

近年，生活習慣の変化や食生活の多様化により，我々人類を取り巻く環境に関わる問題がクローズアップされてい２．実る。このような状況の中，天然資源の大量消費による有用験

性物質の価値が見直されるようになってきた。これら機能

２．１ 化粧品素材としてのアルブチンの酵素的アシル化性化合物の中で，特に，植物色素の生理機能に大きな注目

我々がこれまでに開発した合成方法は，芳香族酸を化学な植物資源の枯渇に伴い，天然由来の生薬成分や生理機能が集まっている。

合成によりビニルエステルへと変換し，この芳香族酸ビニ

花の色の多彩さ，美しさを担う天然の植物色素は，フェルエステルをアシルドナーとした，リパーゼによるエステ

ノール性のフラボノイドを基本骨格とした配糖体（グルコル交換反応を利用したポリフェノールグルコシドのアシルシド）構造を有している。さらに植物色素は糖の特定の水化法であった１−５）。しかし，この方法では，アシルドナー酸基が p -クマール酸やカフェー酸，フェルラ酸などの各としてビニルエステルが必要であり，アシルドナーをいか種芳香族酸によるエステル化を受けており，この化学的なにして準備するかがキーステップとなっていた２）。そこで，修飾が植物色素の安定化や生理作用に深く関与していると本実験では，アシルドナーを経由しない，酸成分とアルコ考えられている。天然の植物色素は，健康食品としても注ール成分を直接エステル化するダイレクトな合成ルートに目される一方，美白効果作用を有する化合物も存在しておついて検討を行うことにした。

り，化粧品素材としての利用や研究も盛んに行われている。

リパーゼ（Chirazyme L-2）50 ㎎，アルブチン（基質）10 ㎎，

そこで本研究は，天然植物色素への効率的かつ実用的な芳香族酸として p- クマール酸 50 ㎎，溶媒（アセトン，ア芳香族酸エステル化を方法を確立し，応用することで，植セトニトリル，アルコール系溶媒など）３㎖，モレキュラ

物色素の光や熱に対する安定性を高め，また，抗酸化能やーシーブス 100 ㎎を 37℃〜 65℃で攪拌し，最適な反応温ラジカルスカベンジング能および紫外線遮蔽効果（紫外線度，攪拌方法，芳香族酸の種類について調査した。生成物からの遺伝子の保護作用）などの生理機能を付加させるこは TLC 分析（展開溶媒，クロロホルム：メタノール＝５：とで，新規化粧品素材開発を念頭においた植物色素の機能１）し，UV 及びヨウ素発色により確認し，1H-，13C-NMR，性向上を主目的とする。対象とする化合物は美白効果があ

FAB-MS 分析により同定した。

るとされているアルブチンとし，申請者が既に確立している方法を応用することで，アルブチンに桂皮酸，p- クマ

３．結果と考察ール酸，フェルラ酸などの各種芳香族酸エステル基を導入したアシル化アルブチンを酵素的に合成し，美白効果だけ

３．１

でなく，ラジカルスカベンジグ能，抗酸化作用，紫外線遮溶媒の影響

リパーゼを用いたトランスエステル化で汎用される溶媒として，アセトニトリル，アセトン，イソプロピルエーテ

Enzymatic Stabilization andFunctionalization of Natural Plant
Pigment as Cosmetic Materials
Kohji Ishihara
Department of Life Science, Okayama
University of Scienceル，そしてアルコール系溶媒としてメタノール，エタノー
ル，１- プロパノール，２- プロパノール，１- ブタノール，tert - ブタノールを使用し，変換率を比較したところ，tertブタノールを用いた時が最も高い変換率を示した。
また，あらかじめモレキュラーシーブスで脱水した溶媒を用いた方がより高い変換率を示すことがわかり，さらに，− 42 −

新たな生理機能を付加させることを目的とした新規化粧品素材の酵素的分子創製

脱水溶媒の中でも t- ブタノールを用いた時が最もよい変しいスポットが Rf 値 0.39 に一つだけ確認できた。そこで，換率を示した。しかしながら，脱水操作をより厳密に行い，プレパラティブ TLC にて分離し，生成物と考えられるス

無水系で有機合成を行うレベルにまで溶媒を脱水してしまポット部分を取り出し，クロロホルムで抽出，減圧下で溶うと，アシル化反応はほとんど進行しなくなった。これは，媒を除去後，残った白色粉末について NMR 分析を行った。

リパーゼ反応が微水系で進行することを示唆しているもの

その結果，アルブチンに特有なピークと p- クマール酸にと考えられる。

特有なピークの両方が観測された。また，p- クマール酸のカルボキシル基の炭素とアルブチンの糖の C6 位の炭素３．
２

反応温度が高磁場側へシフトしていること，その他の炭素のシグナ３．１で最も高い変換率を示した脱水 t- ブタノールを溶

ルについてはシフトがなかったことから考えて，アルブチ媒として用い，酵素反応で最もよく用いられる反応温度でンの糖の１級水酸基がある C6 位と p- クマール酸の酸部分ある 37℃及び 45℃で反応を行った。しかし，いずれにおが脱水縮合してエステル結合が生成していると判断した。

いても変換率は低いものであった。そこで，さらに反応温

また，FAB-MS 分析の結果からも，アルブチンと p- クマ度を上げ，55℃もしくは 65℃で反応を行った結果，反応ール酸がエステル結合していることを示唆するデータが得

温度 55℃が最も高い変換率を示し，65℃ではほとんど反られ，以上の結果から，図１にあるように，アルブチンの応が進行しないことがわかった。これは，65℃という高温

p- クマレートの生成を確認した。

では，酵素であるリパーゼが失活するためであると考えら

３．５れる。

他のアシルドナーを用いたアルブチンのアシル化アシルドナーとして，フェルラ酸，カフェー酸，p- アミ３．
３攪拌方法ノ安息香酸，α -リポ酸，キナ酸を用い，同様の実験を行った。

攪拌方法として，上下転倒型，攪拌子による回転型，ボp-アミノ安息香酸（変その結果，フェルラ酸（変換率 30％），ルテックスミキサーによるバイブレーション型と３種類の換率 75%），α -リポ酸（変換率 >90%）をアシルドナーとし攪拌方法を試した。その結果，バイブレーション型攪拌がた場合に，生成物のスポットが確認できた。アシル化の変最も変換率が高く，また再現性もあった。これは，攪拌方換率については，アシルドナーとして α- リポ酸を用いた法としてかなり激しい条件が必要であることを示唆してい場合が最も高く，次いで p -アミノ安息香酸，そして p- クると考えられる。

マール酸の順であった。この結果から，本研究で用いた酵

そこで，３．
１〜３．
３で検討した条件検討の結果を用い，素リパーゼは芳香族酸だけでなく，α-リポ酸に対して高いベストな組み合わせ，すなわち，溶媒に t- ブタノール（事特異性を有していると考えられる。アルブチンの α -リポ前にモレキュラーシーブスで脱水したもの），反応温度 55酸エステルと考えられる生成物に関しては，現在，化学構℃，バイブレーション型攪拌という条件でアルブチンの p-造と生理活性について調査中である。

クマレート化反応を行ったところ，65％にまで変換率を高めることに成功した。

３．
４

４．総生成物の確認

括

以上，「化粧品素材」として有用なアルブチンの安定化

TLC 分析の結果，基質であるアルブチンが Rf 値 0.22，アシルドナーである p- クマール酸が Rf 値 0.56，生成物らと高機能化を目標に，微生物由来のリパーゼの優れた触媒作用を高度に利用した芳香族酸エステル化（アシル化）の− 43 −

コスメトロジー研究報告 Vol.14, 2006

ための方法について検討を行った。その結果，酸成分（芳Chemoenzymatic Synthesis of Aromatic Carboxylic

香族カルボン酸）をビニルエステルへと変換することなく，Acid Vinyl Esters, J. Mol. Catal. B: Enzym., 7, pp. 307-310

ダイレクトにアルブチンへと縮合させる方法を確立し，効(1999).
３）N . N a k a j i m a , K . I s h i h a r a , H . H a m a d a , e t a l . ,率的なアシル化アルブチンの酵素的合成に成功した。

Regioselective Acylation of Flavonoid Glucoside with謝辞

Aromatic Acid by an Enzymatic Reaction System from

本研究を遂行するにあたり，ご支援を頂いた㈶コスメト

Cultured Cells of Ipomoea batatas, J. Biosci, Bioeng.,

ロジー研究振興財団に深謝いたします。

90(3), pp. 347-349 (2000).
４）K. Ishihara, Y. Nishimura, T. Kubo et. al., Enzyme-（引用文献）

Catalyzed Acylation of Plant Polyphenols for１）N. Nakajima, K. Ishihara, H. Hamada et. al., Lipase-Interpretation of Their Functions, Plant Biotechnology,
19(3), pp. 211-214 (2002).

Catalyzed Direct and Regioselective Acylation ofFlavonoid Glucoside for Mechanistic Investigation of５）K. Ishihara and N. Nakajima, Structural Aspects ofStable Plant Pigments, J. Biosci. Bioeng., 87 (1), pp.

Acylated Plant Pigments: Stabilization of Flavonoid105-107 (1999).

Glucosides and Interpretation of Their Functions, J. Mol.

２）K. Ishihara, N. Nakajima, H. Hamada, et. al., A− 44 −Catal. B: Enzym., 23, pp. 411-417 (2003).