2018 Fiscal Year Annual Research Report

発酵食品におけるD-アミノ酸プロファイルと食品機能との相関解析

Research Project

Project/Area Number	18J20256
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	谷口百優大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2018-04-25 – 2021-03-31
Keywords	D-アミノ酸 / 発酵食品 / 成分分析 / 食品機能 / 官能評価
Outline of Annual Research Achievements	発酵食品中には自然界にほとんど存在しないと考えられてきたD-アミノ酸が存在することが明らかになっている。発酵食品中のD-アミノ酸は新規機能性成分として期待されてはいるものの、その存在の有無の確認に留まっており、食品機能についてはほとんど知見が得られていない。本研究では、発酵食品中のD-アミノ酸の食品機能（特においしさなどに関わる感覚的機能）の解明を目的とし、これまでに開発したキラルアミノ酸分析法によって得たD-アミノ酸プロファイルと、官能評価によって得た種々の呈味の強度との相関を解析する。本年度ではまず、日本酒を対象とした。日本酒は、分析時に装置や分析結果に悪影響を与える夾雑物として特に懸念されるタンパク質、脂質、塩がそれほど多くなく、官能評価法が確立されており専門家パネルが存在することから研究対象として好適であると判断した。多種の市販日本酒を購入し、LC-MSを用いてD,L-アミノ酸及びアミンを測定した。多変量解析のひとつである主成分分析を用いて各サンプルの成分プロファイルの特徴を解析したことろ、着色度が高いサンプルほど高濃度のD-アミノ酸を含むことがわかった。日本酒造りにおいて、着色は主に熟成過程に生じる化学反応メイラード反応によって生じる褐色物質メラノイジンに由来すると考えられる。従って、D-アミノ酸が熟成過程においてメイラード反応の副生成物として産生されることが示唆された。さらに同サンプルについて官能評価も行い、成分プロファイルを説明変数、官能評価スコアを応答変数としたPLS回帰分析によって呈味予測モデルを構築した。その結果、D-アミノ酸とL-アミノ酸を区別して得た説明変数の場合、区別しない場合と比較してモデルの予測能が向上した。以上の事から、発酵食品の呈味解析において、アミノ酸キラリティを考慮することが極めて重要であることが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度目標として以下の二点を挙げていた。 1．D,L-アミノ酸だけでなくアミンまで分析対象成分を拡充すること 2．主成分分析を用いて探索的データ解析を行い、サンプル間の成分プロファイルの違いを捉えることができるかどうか、およびキラリティを考慮した説明変数が有効かどうかを検証すること研究実績の概要で述べた通り、上記二点を完了することができた。目標1に関しては、現在、タンパク質構成アミノ酸の鏡像体だけでなく核酸やポリアミンなども同時に分析している。食品中のアミノ酸は脱炭酸によってアミンへと変換されるため、アミン類のプロファイルも同時に解析することはアミノ酸プロファイルを理解するために有益である。目標2に関しては、日本酒サンプルにおいてD-アミノ酸が産生されるメカニズムに関する仮説を立てることができたことや、呈味研究においてアミノ酸キラリティを考慮した説明変数が有効であるというポジティブな結果が得られたことは今後の研究に大きな進捗を与える極めて有益な知見である。
Strategy for Future Research Activity	前年度の結果から、日本酒中には多種類のD-アミノ酸が検出されること、さらにいくつかの呈味にD-アミノ酸が高い相関を示すことが分かった。しかし、食品中のD-アミノ酸と呈味との直接的な関係は解明できていない。食品添加用D-アミノ酸試薬を購入することは現実的に困難であり、D-アミノ酸の官能評価は倫理的ハードルが高い。そこで、高い相関＝高確率で呈味に直接関与と言えるように、妥当性が高い呈味予測モデルを構築する必要がある。そこで本年度では、異なる日本酒サンプルや官能評価パネルを用いて新たな回帰モデルを構築し、昨年度と同様の結果が得られるかどうかを検証する。サンプル数が増加したり官能評価者が変わっても昨年度と同じD-アミノ酸が同じ官能との相関を示せば、堅牢でオーバーフィットがないモデルを構築できたと考えられ、そこから得られたD-アミノ酸と呈味との関連は実在するものと考えることが出来る。さらに、本年度は第二次食品機能だけでなく、第三次機能とD-アミノ酸との関与の有無についても検証する予定である。第二次機能の研究の場合にはヒトによる官能評価が必須であり倫理的障壁を超えることが困難であるが、第三次機能の研究の場合はモデル生物を用いることが出来る。具体的には高濃度D-アミノ酸含有食品を経口投与されたモデル生物のトランスクリプトームやメタボローム解析を行い、表現型にどのような影響が見られるかを調査する。第三次機能を評価する場合でも、第二次機能を評価する時と同様に多変量解析を使用した相関解析は有効であると考えらる。なぜならDNAマイクロアレイによって得た食品摂取動物の表現型は定量的データであり応答変数として使用可能と考えられるからである。最終的には食品機能成分の候補D-アミノ酸の標品をモデル動物に投与し、D-アミノ酸と食品機能との相関関係の妥当性を検証する予定である。