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2018 年度 実施状況報告書

ナノサイズの自己凝集体形成による食品中の色素の安定化

研究課題

研究課題/領域番号 17K00840
研究機関西九州大学

研究代表者

安田 みどり  西九州大学, 健康栄養学部, 教授 (20279368)

研究分担者 田端 正明  佐賀大学, 理工学部, 客員研究員 (40039285)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードクロロフィル / カロテノイド / 光退色 / 凝集体
研究実績の概要

食品中の色素は、光に不安定で退色や変色を招き、食品の保存・保蔵において大きな問題になっている。本研究では、光に対する脂溶性色素の色の保持を目的としている。今年度は以下の2点について研究を行った。
1.光によるカロテノイド色素の退色作用の解明
水-エタノール系におけるカロテノイド色素のUV照射による色の変化について調べた。カロテノイド色素として、α-カロテン、β-カロテン、β-クリプトキサンチンを用いた。カロテノイド色素はエタノールに溶解し、エタノール濃度10~100%の水-エタノール溶液とした。これらの溶液にUVを照射し、色差およびUV-Visスペクトルの測定を行った。3つの色素のうち、β-クリプトキサンチンが最も退色されにくいということが分かった。これは、β-クリプトキサンチンの抗酸化作用が高く、酸化分解反応を受けにくいためではないかと考えられる。また、カロテノイド色素はエタノール濃度80-90%の場合が最も退色されにくいことも明らかになった。水が少し含まれることで、カロテノイドの凝集が起こり、光からのダメージを防いだのではないかと思われる。
2.乳化剤によるクロロフィルの光退色の抑制効果
食品添加物である乳化剤(ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、キラヤサポニン)を用いて光退色の抑制効果がみられるかについて検討を行った。クロロフィルは乳化剤に溶けなかったため、エタノールに溶解し、乳化剤溶液等を添加してエタノールの最終濃度は0.5%とした。実験の結果、キラヤサポニン、ショ糖脂肪酸エステルはクロロフィルの光退色を抑制した。この結果より、親水性が高く、クロロフィルと疎水性相互作用をしやすい乳化剤ほど、クロロフィルと凝集体を形成しやすく、光による退色を防ぐことができると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

クロロフィルの実験において、乳化剤の選定に時間がかかり、予定していたすべての実験を行うことができなかった。しかしながら、乳化剤がクロロフィルの光退色を抑えるという新しい知見を得ることができた。

今後の研究の推進方策

今回得られた成果についてさらに検討を行い、食品中の色素の光退色を防止するメカニズムの解明を行う。また、次年度は最終年となることから、実用化に向けた研究も行う。具体的には、以下の2点について行う予定である。
1.クロロフィルの光退色抑制のメカニズム解明について
乳化剤によるクロロフィルの光退色抑制が起こる要因として、凝集体の形成が考えられる。しかしながら、実際に凝集体の形成が起こっているのかについては明らかにできていない。そこで、動的光散乱法を用いた粒子径の測定や円偏光二色性(CD)スペクトルの測定を行う。これらにより、凝集体の形成が起こっているのか、また、その場合のクロロフィル同士の相互作用について調べる。また、クロロフィルは、UVにより光増感反応が起こり、一重項酸素が生じることが知られている。これがクロロフィルの光退色の原因ともなっていることから、一重項酸素の発生に乳化剤がどのように影響するのかについて調べる。一重項酸素の測定は、蛍光試薬であるSinglet Oxygen Sensor Green (SOSG)を用いて行う。カロテノイド色素についても同様の実験を行い、凝集体の形成を調べる。
2.光に安定な食品の開発
まず、食品中の脂溶性色素の溶存状態を調べる。例えば、クロロフィルについては、UV-Visスペクトルや粒子径等の測定にて単量体か凝集体かといった溶存状態を調べる。その後、光退色を防止するような条件、つまり、凝集体を形成させるような乳化剤を添加するなどの条件を検討し、光に安定な食品の開発を試みる。

次年度使用額が生じた理由

乳化剤の選定に時間がかかり、予定していた実験スケジュールがやや遅れたため。次年度は最終年となるため、成果報告を行うことを予定していることから、残金は次年度に使用する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Physico-chemical chlorophyll-a species in aqueous alcohol solutions determine the rate of its discoloration under UV light2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuda M., Oda K., Ueda T., Tabata M.
    • 雑誌名

      Food Chemistry

      巻: 277 ページ: 463-470

    • DOI

      10.1016/j.foodchem.2018.11.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 紫外線照射によるパプリカ中のカロテノイドの退色作用2018

    • 著者名/発表者名
      安田みどり、児島百合子、田畑正明
    • 雑誌名

      西九州大学健康栄養学部紀要

      巻: 4 ページ: 1-10

    • 査読あり
  • [学会発表] 乳化剤によるクロロフィルの光退色抑制作用2019

    • 著者名/発表者名
      安田みどり、田端正明、澁谷茉希、城下友花
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
  • [学会発表] UV照射に伴う脂溶性色素の退色作用に及ぼす凝集体形成の影響について2018

    • 著者名/発表者名
      安田みどり、田端正明
    • 学会等名
      日本食品保蔵科学会第67回大会
  • [学会発表] パプリカに含まれるカロテノイド色素の光退色作用2018

    • 著者名/発表者名
      安田みどり、児島百合子、斎木まど香、田端正明
    • 学会等名
      日本家政学会九州支部第64回大会

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公開日: 2019-12-27  

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