Studies on Degradation Mechanisms of Edible Oils and Fats Using Structural Lipids

Research Project

Project/Area Number	22K05520
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 38050:Food sciences-related
Research Institution	Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Principal Investigator	佐藤博文地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (70443546)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	渡辺嘉地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (60416310)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	脂質劣化 / 酸化 / 構造脂質 / エーテル結合
Outline of Research at the Start	食用油脂の主成分であるトリアシルグリセロール (TAG) は酸化・加水分解により劣化し、独特のにおいや風味を放って食品のおいしさを低減させるだけでなくがんなど疾病の原因となっている。食品中のTAGは基質と劣化生成物の両面で非常に複雑であり、分析系も乏しく研究が困難であった。本研究では、この問題を解決するために、単一構造を有する構造TAGおよびその類縁体を化学合成し、この劣化生成物をHS-GC/MSMSやLC-Q-TOFMS分析を行うことにより、TAGの脂質劣化メカニズムの解明を行う。
Outline of Annual Research Achievements	食用油脂の主成分であるトリアシルグリセロール (TAG) は種々の要因で劣化して風味劣化の原因となる極性化合物となるだけでなく、肝細胞がん等の形成にも関与している。そのため、我が国でも食品に酸価等を指標とした基準が設けられている。脂質の劣化メカニズムは非常に複雑であり、食品中の脂質の劣化をそのままの状態で分析することは困難である (図1)。そこで本研究では、単一構造の構造TAGを有機合成し、これを基質として劣化挙動を観測し、TAG劣化における隣接アルキル基の影響を解明することを目的としている。初年度である2022年度ではグリセリンとカルボン酸から同じアシル基をみっつ有するTAG (例えばトリオレインやトリステアリン) の合成法を確立した。同時に、グリセリンの1級アルコールと2級アルコールの反応性の差を利用して、Sn2位のみ異なる脂肪酸を導入した構造脂質の合成法も確立した。また、これらを基質として酸化劣化装置で強制的に酸化させ、その劣化ガスをヘッドスペースGC-MSで分析するためのメソッド開発を行った。これらの一連の流れはベースとなる方法であり、研究を通じて活用することができる。この方法で合成トリオレインを酸化劣化させたところ、初期に炭素鎖9以下のアルデヒド類が生成することがわかった。また、この時もちいた実験条件で4時間以上酸化を継続すると、対応するカルボン酸、5時間以上でラクトンやギ酸エステルも生成することがわかった。各化合物の経時的な変化にも着目した結果については、学会発表も行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年度では、研究の初期段階で試薬として購入可能な構造TAGを用いて実験を開始する予定であった。一方で、これらを購入して純度分析をしたところ、劣化の本実験に用いるためには少し純度不足であったため、これらは実験条件の確立に用いた。一方で、構造トリアシルグリセロール (TAG) の合成法の開発と必要な基質を随時合成する計画をしていた。これらについては完全に達成することができた。酸化劣化装置を用いたTAGの強制劣化の条件および、強制劣化後のサンプルのHS-GC-MS分析についてメソッド開発した。提案書に記載の通り実験をすすめ、冷却トラップ付きのHS-GC-MSを用いることで、わずか50 mgの油脂で劣化挙動を観測できることが分かった。
Strategy for Future Research Activity	現在までの進捗状況において、提案書に記載の通り実験をすすめ、おおむね順調に進捗している。トリアシルグリセロール (TAG) の劣化によって生ずる微量のガスが炭素鎖9以下のアルデヒドとカルボン酸がメインであることがわかり、さらには生成経路は不明であるもののラクトンやギ酸エステルが生じることも分かった。今後はこれらのガスの生成経路について明らかにしていくとともに、提案書に記載の通り構造エーテル脂質の合成およびこれらを基質とした劣化挙動について、TAGと比較しながら研究を推進していく。