におい分析に基づく抗酸化物の相乗効果解析と新規食品酸化抑制技術への展開

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K00823
• Research Institution: Fukuoka Women's University
• Principal Investigator: 石川 洋哉 福岡女子大学, 国際文理学部, 准教授 (00325490)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 邦義 九州大学, 農学研究院, 准教授 (20346836)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 抗酸化成分 / におい分析 / 脂質過酸化反応

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、食品の酸化反応に起因するにおい成分の抗酸化物による生成抑制挙動に着目し、1）におい嗅ぎGCMSシステムを駆使した各種抗酸化物のにおい成分抑制挙動の解析、2）Median effect analysisを用いた抗酸化物の相乗効果解析、3）各種機器分析による相乗効果発現メカニズム解明を試みることを目的とする。28年度は、抗酸化物によるオフフレーバーの抑制挙動を、スニッフィングGC/MSにより詳細に検討した。実験には、12種類の抗酸化物を用いた。リノール酸乳化液を用い、抗酸化物有無の条件下(37℃)で過酸化反応させた。生成した揮発性成分は固相マイクロ抽出(SPME)法により捕集し、におい嗅ぎGC/MSに供した。におい嗅ぎGC/MSでは、DB-5（微極性）カラムによる分離成分をMS分析により同定・定量するのと同時に、分離成分の臭いを人がリアルタイムに嗅ぐことで、臭い成分の「質」・「強度」を評価した。研究の結果、酸化臭として13成分が同定された。同定化合物中では、hexanal，1-octen-3-one，(E)-2-octenalが特に強いにおい強度を示し、それぞれ青臭いにおい、刺激臭、酸化臭を呈することが確認された。特に、1-octen-3-oneは少ない生成量にもかかわらず、強いにおいを呈することが判明した。異臭成分は抗酸化物の濃度依存的に減少し、hexanal, 2-octenal等は顕著に減少した。各抗酸化物の添加効果を比較した結果、脂質過酸化物阻害率は同程度であるにもかかわらず、異臭成分の生成抑制挙動が異なることが明らかになった。異臭成分の1-octen-3-oneの抑制効果については、ミリセチン、EGCg、没食子酸で特に抑制効果が高いことが判明し、ガロイル構造がオフフレーバー抑制に有効な構造要因である可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、研究初年度であったことから、脂質過酸化反応系で実績のあるリノール酸エマルジョン溶液を用いた脂質過酸化反応系を利用して、まず種々の酸化反応条件下で生成する脂肪酸由来の酸化臭成分をGCMSシステムにより分離定量すると同時ににおい嗅ぎ分析を行い分離成分のにおいの強さと質（どの様なにおいがどの程度するのか）を評価した。実験は順調に進行し、脂肪酸由来の13成分を同定、さらににおい強度の強い化合物としてhexanal，1-octen-3-one，(E)-2-octenalを特定するに至っている。におい成分の生成挙動の特定後は、トコフェロール、ポリフェノール類など分子量・構造・性質の異なる各種抗酸化物12化合物を用いて、におい嗅ぎGCMS分析を行うことにより、各種抗酸化物による脂肪酸由来の酸化臭抑制挙動を網羅的に比較し、それぞれの挙動の違いを検討した。結果として、抗酸化物ごとの酸化臭成分の生成挙動の違いを明らかにすることが出来、さらににおい強度の強い酸化臭成分である1-octen-3-oneの抑制に効果的な抗酸化成分の特定と、その効果を発現する構造要因について新たな知見を見出すことが出来た。一連の研究は、研究計画どおり進捗しており、特に大きな問題は認められなかった。
以上の理由により、研究全体としてはおおむね順調に進展していると判断している。

Strategy for Future Research Activity

今後は、平成28年度の研究成果を基に、におい嗅ぎGCMS分析によるリノール酸エマルジョン系での抗酸化物の酸化臭抑制効果の解析を継続して進めるとともに、研究の進展に応じてリノレン酸，EPA，DHA，リン脂質（ホスファチジルコリン）などに対象を広げることを検討する。さらに、本研究に関する新たな研究機器が導入された。本装置は、酸化臭成分を超高速で分析可能な高速GCシステムであり、複数試料を短時間に測定可能であるだけでなく、検出された揮発性成分の分析パターンにもとづいて多変量解析等の統計解析を可能にする装置である。本装置の導入により、脂肪酸由来酸化臭成分の生成抑制挙動をより詳細に検討することが可能と考えられる。また、今後は抗酸化成分2成分を同時に使用した場合の脂肪酸由来酸化臭抑制挙動の検討も試みる予定である。具体的には、各抗酸化物による酸化臭抑制挙動をもとに、抗酸化物2成分混合系で、相乗効果を発現する抗酸化物の組合せを見出す。解析には、Median effect analysisを用い、相乗効果の「有無」と「程度」を各濃度レベルで詳細に解析ことを試みる。一連の解析を通じて、抗酸化物の相乗効果発現における抗酸化物の活性発現要件を明らかにし、相乗効果の発現メカニズムを検討することにより、抗酸化成分間で生じる相互作用の理論的裏付けを試みる予定である。

Causes of Carryover

研究はおおむね順調に進展しているが、本年度は研究初年度ということで、特にリノール酸を用いた脂質過酸化反応系に対する抗酸化成分の酸化臭抑制効果を集中的に行ってきたことから経費の一部を繰り越す予定となっている。その他の脂肪酸、リン脂質であるリノレン酸，EPA，DHA，リン脂質（ホスファチジルコリン）に対する効果の検証等は次年度行う予定としている。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額となった金額は、全て物品費として使用予定である。具体的には、におい嗅ぎGCMSシステムを稼働させるための高純度ヘリウムガス、窒素ガス、液体窒素、その他装置用の消耗部品に使用する予定である。また抗酸化物および、抗酸化試験に用いる試薬一式（エタノール等の溶媒、反応試薬）および関連のピペット、サンプルビン、ガラス器具など一式を次年度に購入し、使用する予定である。