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プロテオリシスとメイラード反応に注目した食肉の生産・熟成・利用技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K21262
補助金の研究課題番号 21H02348 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分42010:動物生産科学関連
研究機関北里大学

研究代表者

有原 圭三  北里大学, 獣医学部, 教授 (00175994)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワードプロテオリシス / メイラード反応 / 食肉 / ペプチド / 香気成分 / 嗜好性 / 保健的機能性 / メタボローム解析
研究開始時の研究の概要

牛など家畜の筋肉は、熟成過程を経ることにより、食品として好ましい特性を有する食肉に変換される。食肉の熟成中に起こる変化の一つに、筋肉タンパク質の分解がある。このとき生成するペプチドの中には、保健的機能を有するものがある。さらに、食肉を加熱(加工・調理)すると、メイラード反応によりペプチドから好ましい香気成分が生成する。このような香気成分中には、様々な生理的作用をもたらすものがある。本研究では、家畜の飼育段階から食肉の加工・調理に至るまでを解析し、食肉の美味しさと保健的機能性の両者に迫る。

研究実績の概要

家畜の筋肉が食肉に変換される際の大きな変化として、熟成過程におけるタンパク質分解(プロテオリシス)がある。これにより生成するペプチドやアミノ酸は、食肉らしい嗜好性の付与に大きく貢献している。このようなペプチドの中には、保健的機能を示すものもあり、食肉あるいは食肉製品は機能性食品として展開に寄与する可能性を秘めている。さらに、プロテオリシスにより生じたペプチドやアミノ酸は、食肉を加熱を伴った調理・加工する際にメイラード反応の基質となり、様々な香気成分を生成する。このようなメイラード反応生成物は、単に嗜好性の向上に寄与するだけでなく、保健的機能をもたらすことを私たちは示してきた。本研究では、①「骨格筋プロテアーゼ活性と要因解析」、②「食肉中ペプチドの定性・定量」、③「熟成条件とペプチド生成の関係解明」、④「生成ペプチドのメタボローム解析」、⑤「ペプチド生成・嗜好性・保健的機能性の関連解析」、⑥「ペプチド由来の加熱生成香気の機能解析」の6項目を総合的に推進してきた。本年度は、とくに④~⑥を重点的に実施した。特筆すべき研究成果について概説すると、線虫(Caenorhabditis elegans)を用いたユニークな実験系により、食肉タンパク質由来の複数のジペプチドに抗酸化作用に伴った顕著な寿命延長作用(抗老化作用)があることを示すことができた。また、メイラード反応生成物については、2,5-dimetyhl-4-hydroxy-3(2H)-furanoneおよび5-methylpyrazine-2-methanol等の香気成分を中心として、新たな生理作用があることを示すことができた。これら一連の知見は、私たちが目指している「香りの機能性食品」の実現に迫るものであると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では、①「骨格筋プロテアーゼ活性と要因解析」、②「食肉中ペプチドの定性・定量」、③「熟成条件とペプチド生成の関係解明」、④「生成ペプチドのメタボローム解析」、⑤「ペプチド生成・嗜好性・保健的機能性の関連解析」、⑥「ペプチド由来の加熱生成香気の機能解析」の6項目を総合的に推進してきたが、本年度は、とくに④~⑥を重点的に実施することができた。

今後の研究の推進方策

本研究は、最終年度を迎えるため、これまでに十分に実施できなかった部分と、想定外の好結果が得られた部分に注目し、重点的にデータを積み重ねたいと考えている。また、得られた研究成果の特許出願と学術論文公表についても、速やかに進めたい。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] IATA (CSIC)(スペイン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] State Islamic University(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] IATA (CSIC)(スペイン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] IATA (CSIC)(スペイン)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 山羊乳ダディ中に生成される抗酸化ペプチド2023

    • 著者名/発表者名
      Wieda Zain, Irdha Mirdhayati, Issei Yokoyama, Yusuke Komiya, Jun Nagasao, Keizo Arihara
    • 雑誌名

      ミルクサイエンス

      巻: 72 号: 2 ページ: 24-32

    • DOI

      10.11465/milk.72.24

    • ISSN
      1343-0289, 2188-0700
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of the dipeptides comprising leucine and lysine on lifespan and age‐related stress in Caenorhabditis elegans2023

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Issei、Setoyama Ou、Jia Yaqi、Fujita Nana、Waki Akane、Komiya Yusuke、Nagasao Jun、Arihara Keizo
    • 雑誌名

      Food Science & Nutrition

      巻: - 号: 6 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/fsn3.3256

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of 2,5‐dimethyl‐4‐hydroxy‐3(2H)‐furanone, a volatile odor compound generated by the Maillard reaction, in cooked meat of various animal species and parts2023

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Issei、Ohata Motoko、Komiya Yusuke、Nagasao Jun、Arihara Keizo
    • 雑誌名

      Animal Science Journal

      巻: 94 号: 1

    • DOI

      10.1111/asj.13813

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Research Note: Expression of IGF-1 and IGF-1 receptor proteins in skeletal muscle fiber types in chickens with hepatic fibrosis2022

    • 著者名/発表者名
      Nagasao J.、Fukasawa H.、Yoshioka K.、Fujimura N.、Kobayashi M.、Tsunemi Y.、Nomoto A.、Mitsui S.、Murata H.、Yokoyama I.、Komiya Y.、Arihara K.
    • 雑誌名

      Poultry Science

      巻: 101 号: 10 ページ: 102045-102045

    • DOI

      10.1016/j.psj.2022.102045

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Strategies for utilizing animal by-products: promising approaches with fermentation, proteolysis and the Maillard reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Keizo Arihara, Issei Yokoyama, Motoko Ohata
    • 雑誌名

      Proceedings and Abstracts of the 68th International Congress of Meat Science and Technology

      巻: 68 ページ: 115-119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of oxidation on the cardioprotective properties of the bioactive dipeptide AW in dry-cured ham2022

    • 著者名/発表者名
      Heres Alejandro、Yokoyama Issei、Gallego Marta、Toldra Fidel、Arihara Keizo、Mora Leticia
    • 雑誌名

      Food Research International

      巻: 162 ページ: 112128-112128

    • DOI

      10.1016/j.foodres.2022.112128

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 食肉加熱時のメイラード反応により生成する香気の保健的機能性2022

    • 著者名/発表者名
      横山壱成, 有原圭三
    • 雑誌名

      畜産技術

      巻: 800 ページ: 8-12

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Lysine-glucose Maillard reaction products promote longevity and stress tolerance in Caenorhabditis elegans via the insulin/IGF-1 signaling pathway2021

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Issei、Setoyama Ou、Urakawa Ayumi、Sugawara Momo、Jia Yaqi、Komiya Yusuke、Nagasao Jun、Arihara Keizo
    • 雑誌名

      Journal of Functional Foods

      巻: 87 ページ: 104750-104750

    • DOI

      10.1016/j.jff.2021.104750

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Antihypertensive potential of sweet Ala-Ala dipeptide and its quantitation in dry-cured ham at different processing conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Alejandro Heres, Issei Yokoyama, Marta Gallego, Fidel Toldra, Keizo Arihara, Leticia Mora
    • 雑誌名

      Journal of Functional Foods

      巻: 87 ページ: 104818-104818

    • DOI

      10.1016/j.jff.2021.104818

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bioactivities generated from meat proteins by enzymatic hydrolysis and the Maillard reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Keizo Arihara, Issei Yokoyama, Motoko Ohata
    • 雑誌名

      Meat Science

      巻: 180 ページ: 108561-108561

    • DOI

      10.1016/j.meatsci.2021.108561

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Evaluation of the anti-aging effect of peptides and their Maillard reaction products using a Caenorhabditis elegans model2023

    • 著者名/発表者名
      Issei Yokoyama, Keizo Arihara
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Bioactive Peptides
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of LPS on skeletal muscle regeneration in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yuto Adachi, Keizo Arihara, Yusuke Komiya
    • 学会等名
      69th International Congress of Meat Science and Technology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strategies for utilizing animal by-products: promising approaches with fermentation, proteolysis and the Maillard reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Keizo Arihara, Issei Yokoyama, Motoko Ohata
    • 学会等名
      68th International Congress of Meat Science and Technology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of grazing on the odors, tastes, and metabolites of Japanese Shorthorn beef2022

    • 著者名/発表者名
      Issei Yokoyama, Hideki Ogasawara, Yusuke Komiya, Jun Nagasao, Keizo Arihara
    • 学会等名
      68th International Congress of Meat Science and Technology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EPA activates PPAR and AMPK pathways in L6 myotubes2022

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Komiya, Wataru Mizunoya, Keizo Arihara
    • 学会等名
      68th International Congress of Meat Science and Technology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メイラード反応生成物はマウス筋細胞の筋管サイズを肥大させる2022

    • 著者名/発表者名
      小宮佑介, 久野萌花, 小島千佳, 横山壱成, 長竿淳, 有原圭三
    • 学会等名
      第76回 日本栄養・食糧学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ジペプチド(Leu-Lys)は酸化および糖化ストレスの低下を介して線虫(C. elegans)の寿命を延長させる2022

    • 著者名/発表者名
      横山壱成, 瀬戸山央, 藤田菜々, 和気明音, 莢雅棋, 小宮佑介, 長竿淳, 有原圭三
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 放牧飼養が日本短角種牛肉の代謝物質に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      横山壱成, 小笠原英毅, 小宮佑介, 長竿淳, 有原圭三
    • 学会等名
      第63回日本食肉科学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ジビエを高度利用するための食肉としての特性解明2022

    • 著者名/発表者名
      椿智佳, 小宮佑介, 長竿淳, 有原圭三
    • 学会等名
      第63回日本食肉科学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Bioactivities generated from meat proteins by enzymatic hydrolysis and the Maillard reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Keizo Arihara
    • 学会等名
      67th International Congress of Meat Science and Technology (Poland)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 食肉に由来する抗酸化ジペプチドが線虫(C.elegans)の寿命に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      横山 壱成, 瀬戸山 央, 莢 雅棋, 小宮 佑介, 長竿 淳, 有原 圭三
    • 学会等名
      第129回日本畜産学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Biologically active peptides: From basic science to applications for human health2021

    • 著者名/発表者名
      Keizo Arihara, Issei Yokoyama, Motoko Ohata
    • 総ページ数
      787
    • 出版者
      Elsevier/Academic Press
    • ISBN
      0128213892
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 有原圭三(北里大学獣医学部/十和田)K. Arihara, Kitasato Univ, Japan

    • URL

      https://twitter.com/foodpeptide

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [産業財産権] 食品組成物2023

    • 発明者名
      大畑素子, 横山壱成, 有原圭三
    • 権利者名
      学校法人北里研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-189952
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 抗老化作用を示すペプチド性食品・ペットフード組成物2022

    • 発明者名
      横山壱成, 莢雅棋, 有原圭三
    • 権利者名
      学校法人北里研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-027428
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 嗅覚刺激によってリラックス作用を示す食品組成物2022

    • 発明者名
      大畑素子, 横山壱成, 有原圭三
    • 権利者名
      株式会社フード・ペプタイド
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-000216
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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