（ 1 ）53

日本食品保蔵科学会誌
４
０

VOL．

会
長
編集委員長
編集委員

２

NO．

髙井 陸雄
太田 英明
石田
裕
津久井亜紀夫

副

会

長

稲熊 隆博
東尾 久雄

太田

英明

小宮山美弘

早坂

薫

井上 茂孝
古庄
律

今堀 義洋
松田 茂樹

竹永

章生

＜報
文＞
酸化防止剤力価評価を目的としたDPPH
およびABTSラジカル消去能評価法の特性比較 ……………………………………………………………（５５）／山内良子・深水さやか・小浜友紀子
島村智子・柏木丈拡・受田浩之穐山 浩・松井利郎・石川洋哉＜研究ノート＞（英文）
二倍体および四倍体ショウガの二次代謝成分…………………………………………………………………（６５）／西川和孝・石丸幹二・藤岡稔大
後藤昌弘・今堀義洋・田中章江＜技術報告＞（英文）
真空調理におけるブロッコリーの部位別ビタミンC含有量の変化 …………………………………………（７１）／中嶋名菜・平田 咲・白土英樹
北野直子・松添直隆＜総説＞
青果物の輸送時における衝撃ストレス応答解析に関する生理学的研究………………………………………………………………（７９）／タンマウォン マナスィカン＜講座＞
身近な野菜・果物〜その起源から生産・消費まで（２４） アスパラガス …………………………………（８７）
／浦上敦子
＜情
報＞
HACCP教育講座（５） 感染症の現状と防止策 ……………………………………………………………（９１）／石井営次＜文献抄録＞………………………………………………………………………………………………………（９５）＜会
告＞………………………………………………………………………………………………………（９６）

54

（ 2 ）

Food Preservation Science

CONTENTS OF VOL．
４
０ NO．
２（２
０
１
４）
＜Article＞（Japanese）
Comparative DPPH and ABTS Radical Scavenging Activity Assays
for Evaluating Natural Antioxidants as Food Additives
YAMAUCHI Ryoko, FUKAMIZU Sayaka, KOHAMA Yukiko,
SHIMAMURA Tomoko, KASHIWAGI Takehiro, UKEDA Hiroyuki,
AKIYAMA Hiroshi, MATSUI Toshiro and ISHIKAWA Hiroya …………………………………（５５）＜Research Note＞（English）
Secondary Metabolites in the Rhizomes of Diploid and Tetraploid Gingers（Zingiber officinale Roscoe）
NISHIKAWA Kazutaka, ISHIMARU Kanji, FUJIOKA Toshihiro,
GOTO Masahiro, IMAHORI Yoshihiro and TANAKA Norie ……………………………………（６５）＜Technical Report＞（English）
Changes in Vitamin C Content of Different Parts
of Broccoli（Brassica oleracea var. italica）After Cooking
NAKASHIMA Nana, HIRATA Saki, SHIRATSUCHI Hideki,
KITANO Naoko and MATSUZOE Naotaka …………………………………………………………（７１）＜Review＞（Japanese）
Postharvest Physiological Study on the Stress Response Mechanismof Fresh Produce during Transportation
THAMMAWONG Manasikan ……………………………………………………………………………（７９）＜Serialization Lecture＞（Japanese）
Asparagus
URAGAMI Atsuko …………………………………………………………………………………………（８７）＜Information＞（Japanese）
Prevention Against Foodborne Disease and its Current Topics
ISHII Eiji ……………………………………………………………………………………………………（９１）

（ 3 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４ 〔報

文〕

55

酸化防止剤力価評価を目的としたDPPH
およびABTSラジカル消去能評価法の特性比較
山 内 良 子＊１・深水さやか＊１・小浜友紀子＊１
島 村 智 子＊２・柏 木 丈 拡＊２・受 田 浩 之＊２穐山
浩＊３・松 井 利 郎＊４・石 川 洋 哉＊１§
＊１ 福岡女子大学国際文理学部＊２ 高知大学農学部＊３ 国立医薬品食品衛生研究所＊４ 九州大学農学研究院

Comparative DPPH and ABTS Radical Scavenging Activity Assays
for Evaluating Natural Antioxidants as Food Additives
YAMAUCHI Ryoko＊１, FUKAMIZU Sayaka＊１, KOHAMA Yukiko＊１,
SHIMAMURA Tomoko＊２, KASHIWAGI Takehiro＊２, UKEDA Hiroyuki＊２,
AKIYAMA Hiroshi＊３, MATSUI Toshiro＊４ and ISHIKAWA Hiroya＊１§＊１ Department of Food and Health Sciences, International College of Arts Sciences,
Fukuoka Women’s University, 1−1−1, Kasumigaoka, Higashi-ku, Fukuoka 813−8529＊２ Faculty of Agriculture, Kochi University, B−200 Monobe, Nankoku, Kochi 783−8502＊３ Division of Food Additives, National Institute of Health Sciences,1−18−1 Kamiyoga, Setagaya-ku, Tokyo 158−8501＊４ Faculty of Agriculture, Graduate School of Kyushu University,
6−10−1, Hakozaki, Higasi-ku, Fukuoka 812−8581
To assess the quality of natural antioxidants used as food additives, it is important to establish
method for evaluating antioxidant activity. In this study, the DPPH and ABTS radical scavenging
methods were evaluated. The antioxidant activities of ２
１ reference antioxidants, including flavonoids,
polyphenols, vitamins, amino acids, and peptides, were determined by these methods. In both assays, acatechol and a pyrogallol moiety contributed to antioxidant activity. In addition, a ３-hydroxyl group in
the C-ring of the flavonoids and the gallic acid ester moiety of the catechins were also important for
activity. The antioxidant activities determined by DPPH and ABTS were similar with the exception of
catechol compounds, for which values were〜１３. µmol TE/µmol higher in the DPPH assay than in the
ABTS assay. We conclude that DPPH reflects reactivation of the catechol moiety of the antioxidants.
A correlation study of DPPH and ABTS with the FRAP method showed that the DPPH method
reflected ferric-reducing ability more precisely than did the ABTS assay. We conclude that the DPPH
assay would be suitable as a standard method for evaluating natural antioxidants as food additives.
（Received Oct. １
７, ２
０
１３；Accepted Jan. ２
０, ２
０
１
４）
Key words：antioxidants, polyphenol, DPPH, ABTS, catechol compound
酸化防止剤，ポリフェノール，DPPH 法，ABTS 法，カテコール構造

＊１
§
＊２
＊３
＊４

〒８
１
３―８
５
２
９ 福岡県福岡市東区香住ヶ丘１―１―１
Corresponding author, E-mail : ishikawa@fwu.ac.jp
〒７
８
３―８
５
０
２ 高知県南国市物部乙２
０
０
〒１
５
８―８
５
０
１ 東京都世田谷区上用賀１−１
８−１
〒８
１
２―８
５
８
１ 福岡県福岡市東区箱崎６−１
０−１

56

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 4 ）

現在，日本国内で使用されている食品添加物は，食品

あるWST‐１法を候補として選定した。この３法を用い衛生法において指定対象である化学合成物・天然物と，て，既存添加物のうち単一化合物からなる酸化防止剤お指定対象外である天然香料・一般飲食物添加物に大別さよび複数成分からなる天然物由来酸化防止剤の測定を行れている。さらに，指定対象である食品添加物は，指定

い，得られた結果を比較した。各測定法のプロトコルを添加物と既存添加物に分類され，指定添加物は平成２５年

最適化し測定を実施した結果，いずれの測定法も研究室

８月６日現在４３
６品目，既存添加物は平成２５年２月７日間での再現性が高いことが確認されたが，WST‐１法に

現在３６５品目が登録されている１），２）。指定添加物とは，国関しては他の２法と比較すると再現性が若干劣ること，が安全性，有効性を確認した合成添加物であり，成分含

また疎水性酸化防止剤への適用が困難なことなどが明ら

量または成分組成に基づく規格基準が設定されている。

かになった。このように，抗酸化活性評価法の公定法候

一方，既存添加物は，天然由来の複雑な混合物であるも補として，現状ではDPPH法とABTS法が有力な状況でのが多く，その有効成分や成分組成の特定が困難である。

あるが，規格試験法を策定するためには両者の違いを明

既存添加物の使用は，平成７年の食品衛生法の改正以降

らかにし，最適な抗酸化能評価法を選定することが急務

経過措置的に認められているが，有効成分含量あるいはとなっている。

成分組成を指標とした規格基準の設定が極めて難しい状

一方，食品の酸化反応において，金属イオンは反応促

況にあることから，新たな品質規格基準の設定が急務と進因子として知られており１２），金属イオンの酸化が種々なっている。酸化防止剤においても，その有効性であるのラジカル生成の引き金になる可能性が高い。したがっ

抗酸化能に基づく新たな品質評価基準の策定が重要な検て，酸化防止剤として金属イオンに対する酸化抑制効果

討課題の一つとなっている。

である還元能も重要な機能の一つと考えられる。DPPH

抗酸化能に基づく品質評価には，抗酸化能評価の公定法とABTS法はいずれもSET機構に基づく評価法である法策定が必要不可欠であり，そのためには公定法候補のが，金属イオンの還元能評価も同機構に基づくため，選定とその妥当性の評価が最重要課題となる。抗酸化能

DPPH法およびABTS法での測定値には金属イオンに対評価法として，これまでに原理や操作性の異なる多種多する還元能が反映されている可能性が高い。この金属イ様な方法が報告３）されており，その選択は極めて難しい。

オンに対する還元能の反映度も，規格試験法の選定にお

抗酸化能の評価法は，その測定原理に基づきHydrogen

ける重要な判断要因と考えられる。

Atom Transfer（HAT）機構とSingle Electron Transfer

本研究では，酸化防止剤規格試験法の選定を目的とし（SET）機構に分類される。HAT機構は，抗酸化物質がて，ま ず２１種 類 の 抗 酸 化 物 を 用 い てDPPH法 お よ び

ラジカルに水素原子を供与することで基質の酸化を抑制

ABTS法による抗酸化能評価を行い，DPPHおよびABTSする原理に基づくものであり，近年注目を集めたoxygen

ラジカルに対する各種抗酸化物の反応特性の違いを検証

radical absorbance capacity（ORAC）法４）やlow density

した。さらに，DPPH法とABTS法を鉄イオンに対する

５）

lipoprotein（LDL）酸化法 などがこれに属する。一方，還元能評価法であるFRAP法と比較し，両ラジカル消去

SET機構は，抗酸化物質がラジカルや酸化物などに１電能測定法に対する金属イオン還元能の反映度を検討した。

子を供与することで基質を還元する原理に基づくもので
あ

実験方法

り，１，
１‐diphenyl‐２‐picrylhydrazyl（DPPH）法６），

２，２ ‐azinobis（３‐ethylbenzothiazoline‐６‐sulfonic acid
７）

１．試

薬

（ ABTS ） 法 ， ferric reducing antioxidant potential

測定試料として，没食子酸，モリン，ケルセチン，セ（FRAP）法８）などがあげられる。この他に，ラジカルを

サモール，trans‐フェルラ酸（東京化成工業），エラグ

スピントラップ剤の使用により測定する電子スピン共鳴

酸，（−）‐エピカテキン，（−）‐エピカテキンガレート，（ESR）法９）や酵素反応を利用した活性酸素種（スーパー（−）‐エピガロカテキンガレート，ケンフェロール，ミオキシド）消去活性測定法である２‐（４‐iodophenyl）‐
３‐リセチン（以上シグマ），カフェ酸，（−）‐エピガロカテ（４‐nitrophenyl ）‐５‐（２，４‐disulfophenyl ）‐2 H ‐キン，L‐システイン（以上ナカライテスク），ケルセチ

tetrazolium,monosodium salt（WST‐１）法１０）など様々な

ン３‐グルコシド（常盤植物科学研究所），グルタチオン，測定法が存在する。

L‐アスコルビン酸，ルテオリン，ピロカテコール，ルチ

私たちは，これまでの研究において，既存添加物の酸

ン，
（＋/−）
‐α‐トコフェロール（以上和光純薬工業）

化防止剤規格試験法（規格試験法）候補の選定と妥当性を用いた。なお，ケンフェロールおよびルテオリンは純評価を進めてきた１１）。具体的には，規格試験法候補の選

度９０％の試薬を用い，その他測定試料に関しては純度

定条件を，

９
５％以上のものを使用した。なお，試料溶液作製時には! 過去の研究において使用されてきた実績があること，" 短時間での測定が可能であること，#

各試薬純度を基に溶液濃度を決定した。また，標準物質

特殊な測定機器を必要としない汎用性の高い分光学的測として（±）‐
６‐hydroxy‐
２，
５，
７，
８
‐tetramethylchromane

定法であることの３項目とし，ラジカル消去活性測定法‐２‐carboxylic acid（トロロックス）（SIGMA）を使用であるDPPH法とABTS法，活性酸素消去活性測定法でし た。試 験 試 薬 は，１，１‐diphenyl‐２‐picrylhydrazyl

（ 5 ）〔報文〕 DPPH法とABTS法の比較

57（DPPH）（和光純薬工業），２，２‐azino-bis（３‐ethylben-の吸光度をコントロール（Ac）とした。また，ABTS

zothiazoline‐６‐sulphonic asid ）（ ABTS ）（ Roche

溶液の代わりにエタノールを添加した場合の吸光度をブ

Diagnostics），ペルオキソ二硫酸カリウム（和光純薬工

ランクとした。DPPH法と同様に各阻害率（％）を上記

業），２，
４，
６‐Tri（２‐pyridyl）‐１，３，５‐triazine（TPTZ）

式（１）に よ っ て 求 め，さ ら にTEAC値（（東京化成工業），塩化鉄（ol）を式（２）により算出した。

!）六水和物（ナカライテスク）を使用した。試薬は，特別の記載がない限りの特級
試 薬 を 用 い た。吸 光 度 測 定 に は，U‐２００１分 光 光 度 計"ol TE/"

５．FRAP法
FRAP法による測定は，DUDONNEらの方法に準じて行$$（日立ハイテクノロジーズ）を用いた。

っ た１３）。試 料 溶 液１００µ と 超 純 水３００µ をFRAP溶 液

２．試料溶液の調製（０．
３M酢酸緩衝液（pH３．
６）：１
０mM TPTZ試薬：２０mM

試料溶液は，各測定試薬約５#を少量の９９．５％エタノ

FeCl３試薬＝１
０：１：１）３!に 添 加 し，３７℃で３０分 間ール（和光純薬工業）あるいはMilliQ水（グルタチオン，

インキュベートした後，５９３nmでのサンプル吸光度を測

システインのみ）を添加し，卓上型超音波バス（ヤマト

定した。試料濃度（x）に対して対応する吸光度の値

科学）を用いて短時間の超音波処理（１
１
０W，１
５〜３
０秒

（y）をプロットし，回帰直線を求めた。同様に標準物間）を行い，完全に試料を溶解させた。その後，エタノ質であるトロロックスの回帰直線の傾きを求めた後，各ール溶液を用いて各希釈溶液を作製した。

試料の回帰直線の傾きの値をトロロックス回帰直線の傾

３．DPPHラジカル消活性測定法（DPPH法）

きの値で除し，TEAC値（µmol TE/µmol）を算出した。

１
１）

DPPH法による測定は，既報と同様に行った 。DPPH
溶液は，９９．
５％エタノールに溶解した後，常温暗所に２$実験結果および考察

時間放置した。試験管に試料溶液２
０
０µ ，１
０
０mM Tris-

DPPHおよびABTS法を用いて，合計２１種類の抗酸化

HCl バッファー（pH７．
４）８００µ ，０．
２
０mM DPPH溶液

物（Table１）の抗酸化能を評価し，得られたTEAC値

１

をTable２に示した。なお，用いた化合物は，フラボノ$!を添加し，１０秒間激しく撹拌した後，常温暗所て３０

分間静置した。反応後，溶液の５１７nmにおける吸光度

イド系化合物としてフラボノール類とその配糖体６種（As）を測定した。試料溶液の代わりにエタノールを添（ケンフェロール，ケルセチン，ミリセチン，モリン，

加した場合の吸光度をコントロール（Ac）とした。ま

ケルセチン３‐グルコシド，ルチン），フラボン類１種

た，０．
２０mM DPPH溶液の代わりにエタノールを添加（ルテオリン），フラバン‐３‐オール類４種（（−）‐エピ

した場合の吸光度をブランクとした。コントロールの吸カテキン（EC），（−）‐エピガロカテキン（EGC），（−）

光度（Ac）に対する試料添加時の吸光度の減少割合‐エピカテキンガレート（ECG），（−）‐エピガロカテキ（Ac-As）を も と に，以 下 の 式（１）に よ っ て 阻 害 率

ンガレート（EGCG））の計１
１化合物，およびその他化（％）を求めた。

合物計１０種（trans‐フェルラ酸，ピロカテコール，カフ

阻害率（％）＝（Ac-As）/Ac×１０
０ ……………（１）得られた阻害率を試料添加濃度に対してプロットする
ことにより，試料と標準物質（トロロックス）のIC５０

ェ酸，没食子酸，セサモール，エラグ酸，L‐アスコルビン酸，L‐システイン，グルタチオン，
（＋/−）
‐α‐トコ
フェロール）である。
まず，評価法毎に化合物の活性値を比較した。フラボ（"ol/!）をそれぞれ求めた。続いて，以下の式（２）ノール類において，B環の水酸基の数が異なるケンフェを用いて，各試料のトロロックス等価活性（TEAC）値"ol TE/"ol）を算出した。
TEAC（"ol TE/"ol）＝（トロロックスのIC（"ol/!））/抗酸化物のIC （ "ol/!）…………（２）ロール，ケルセチン，ミリセチンのDPPH法での活性値（を比較したところ，活性値はケルセチン≒ミリセチン＞

４．ABTSラジカル消去活性測定法（ABTS法）に水酸基を有するモリンの活性値は，０．
９７µmol TE/

５
０

５
０

ケンフェロールの順となった。高い活性が認められたのは，特にB環にカテコールおよびピロガロール構造を有する場合であった。一方，フラボノールのB環２’，４’ 位

ABTS法による測定も，既報と同様に行った 。ABTSµmolとなりケンフェロールとほぼ同等であったことか

working solutionは，７mM ABTS溶液５ ，１
４０mMペら，DPPH法での活性値にはB環の水酸基の数だけでな

$

!

１
１）

ルオキソ二硫酸カリウム溶液８８µ をよく混和し，常温

く，水酸基の位置が重要な活性発現要因であることが示

暗所に１
２〜１
６時間放置した。さらに，この溶液の７３４nm唆された。さらに，活性発現に重要と考えられているフにおける吸光度が０．
７±０．
０２となるように９９．
５％エタノ

ラボノールのC環３位の水酸基の影響を確認するため，

ー ル で 希 釈 し た も の を 使 用 し た。試 験 管 にABTS

C環３位に糖が結合したケルセチン３‐グルコシドおよworking solutionを１びルチンの活性値をケルセチンと比較した。この糖の付!加え，１００µ$の試料溶液を添加

後，１０秒間撹拌した。この溶液を３０℃で４分間インキュ

加によりそれぞれ０．
９
６および０．
７８µmol TE/µmolの活ベーションした後，７３４nmにおける吸光度（As）を測性値低下が確認され，C環３位の水酸基が０．
８〜１．
０µmol

定した。試料溶液の代わりにエタノールを添加した場合

TE/µmol程度の抗酸化に寄与していることが示唆され

58

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 6 ）

Table １ Reference compounds
SampleSubstituent

Flavonols
Kaempferol
Quercetin
Myricetin
Morin
Quercetin ３‐glucoside
Rutin
Flavons
Luteolin

Structures

３, ４’‐OH
３, ３’, ４’‐OH
３, ３’, ４’, ５’‐OH
３, ２’, ４’‐OH
３‐rahamnose, ３’, ４’‐OH
３‐rutinose, ３’, ４’‐OH

HO

8
7
6

5
OH

2'ʼ

3'ʼ

4'ʼ
5'ʼ

O

2
3

4
O

6'ʼ

３’, ４’‐OH

Flavan‐3‐ols（−）‐Epicatechin（EC）（−）‐Epigallocatechin（EGC）（−）‐Epicatechin gallate（ECG）（−）‐Epigallocatechin gallate（EGCG）

３, ３’, ４’‐OH
３, ３’, ４’, ５’‐OH
３‐gallic acid, ３’, ４’‐OH
３‐gallic acid, ３’, ４’, ５’‐OH

HO

8
7
6

2'ʼ
O

4

HO

O

4'ʼ
5'ʼ

2
3

5
OH

3'ʼ

6'ʼ

OthersO
OHtrans-Ferulic Acid

HO

O

CH3

HO

Ellagic Acid

OH
O

O
OH

Pyrocatechol

OH
OH

O

H

HO
OH

Caffeic AcidO

L-Ascorbic Acid

HO

OH

OH

OH

O

OH
OH

Gallic AcidOH

L-Cysteine

H2N
SH

HO

OH

HS
O

O
O

Sesamol

OH

O

OH

HOOC

Glutathione

NH2

O

N
H

H
N

COOH

O

HO

（＋／−）
‐α‐Tocopherol

Oた。同様のことがC環３位に水酸基を有さないフラボン

応性が高いことが指摘されており１５），カテコール構造は類であるルテオリンの場合にも確認されたことから，フ様々な抗酸化反応系で高い抗力を発揮する可能性を有す

ラボノイド類では，C環３位の水酸基の重要性が活性にることが示唆された。

重要であることが明らかとなった。フラボノイド類の構

フラバン‐
３‐オール類であるカテキン類では，今回供造と抗酸化能の関連性については，美甘らによっても報試したカテキン類は総じて高い活性（３．
１
２〜４．
８
６µmol

告されている１４）。評価に用いられているのは，β‐カロテ

TE/µmol）を示した。これらのことから，カテキン類

ン‐リノール酸系の反応であり，DPPH法と反応メカニ

においても上述のフラボノール類の結果と同様にB環カ

ズムが異なるが，フラボノイドB環カテコール構造とC

テコール・ピロガロール構造に起因すると推察された。

環３位に水酸基の重要性が特に強調されている点では本さらにC環３位に没食子酸が結合したガレート型カテキ

研究結果と一致していた。さらに，in vivo抗酸化活性試

ンのECGおよびEGCGの 活 性 値 は そ れ ぞ れ４．
８
６，４．
８
３

験法である細胞抗酸化活性測定法（CAA法）を用いたµmol TE/µmolであり，他のカテキン類と比較して１．
４７測定においても，フラボノイドB環カテコール構造の反〜１．
７４µmol TE/µmol高い値を示した。この結果は，C（ 7 ）〔報文〕 DPPH法とABTS法の比較

59

Table ２ Antioxidant activity of compounds as determined by DPPH and ABTS
SampleDPPH
ABTS（ ol TE / ol） （ ol TE / ol）!

Flavonols
Kaempferol c
Quercetin b
Myricetin c
Morin c
Quercetin 3-glucoside b
Rutin b
FlavonLuteolin b
Flavan-3-ols（−）‐Epicatechin（EC）b（−）‐Epigallocatechin（EGC）c（−）‐Epicatechin gallate（ECG）b（−）‐Epigallocatechin gallate（EGCG）cOtherstrans-Ferulic Acid c
Pyrocatechol bCaffeic Acid b
Gallic Acid c
Sesamol a
Ellagic Acid bc
L-Ascorbic Acid
L-CysteineaGlutathione c（＋/−）-α- Tocopherol

c

!

!

!

１０
. １±００.１
３１. ８±００.３

１０. ０±００.１
２０. １±００.９

３０. ９±０１.１０９. ７±００.１

３１. １±０１.９０８. ６±０１.２

２２. ２±０１.１
２４. ０±０１.１０９. ６±００.４０９. ８±００.４２２. ２±００.７

１０. ４±０２.６

２７. ３±００.８

１５. ７±００.８

３１. ２±００.５４８. ６±０２.１

２９. ８±００.６
３１. １±０１.３

４８. ３±０１.８４６. ７±００.８

０７. １±００.４２７. ３±００.９０６. ４±００.６
１０. ８±００.３

２４. ６±００.１
２５. ２±００.６
０７. ８±００.２
３８. ４±０３.０

１０. ８±００.４
２４. ９±０２.０
２０. ３±００.９２７. ４±０３.２０８. ７±００.０

１０. ６±００.４

０５. ５±００.１

１３. ７±００.７

０７. ０±００.００９. ０±００.５０８. ０±００.４０９. ４±００.１

Data are expressed as the mean ± SD（n＝３）,
a: DPPH < ABTS, b : DPPH≒ABTS, c : DPPH > ABTS

環３位の没食子酸エステル構造がカテキン類において大カル消去能の面ではフラボノイド系化合物よりも効果がきな活性発現要因となっていることを示唆している。今小さいものと判断された。

回供試したカテキン類はすべて緑茶に含まれるカテキン

ABTS法を用いた測定では，DPPHと類似した結果が類であり，酸化防止剤として利用されているチャ抽出物認められたが，一部で明らかな相違点が認められた。すの主成分である。チャ抽出物中には，ガレート型カテキ

なわち，DPPH法ではカテコール構造とピロガロール構

ン，特にEGCGが多く含まれると考えられることから，造の反応性はほぼ同程度であったのに対して，ABTS法

チャ抽出物は極めて有効な酸化防止剤であることが本結での活性値はカテコール構造と比較してピロガロール構果からも明らかになった。

造の反応性が高かった。具体的には，ABTS法では，ケ

フラボノイド類以外の化合物について，２ µmol TE/

ルセチン＞ミリセチン，EGC＞EC, EGCG＞ECG，没食µmol以上の高いTEAC値を示したのは，ピロカテコー

子酸＞ピロカテコール・カフェ酸などの傾向が確認され

ル，カフェ酸，没食子酸，エラグ酸であり，いずれも分た。また，カテコール構造を有するケルセチン３‐グル子内にカテコールあるいはピロガロール構造を有する化

コシド，ルチン，ルテオリン，ピロカテコール，カフェ

合物であった。特に，分子内に２個のカテコール構造を酸などの化合物がいずれも１µmol TE/µmol程度の活性有するエラグ酸では３．
８４µmol TE/µmolと極めて高い値しか示さなかったのも特徴的であった。

値を示した。この結果から，フラボノイド以外の化合物

DPPH法とABTS法は，同じ測定原理に基づくラジカ

でも，分子内にカテコールあるいはピロガロール構造を

ル消去活性測定法である。両者は類似した活性傾向を示

有すれば高い抗酸化能を発現することが確認された。一すものと考えられており，３０種類の水溶性植物抽出物を方，抗酸化能をもつことで知られているL‐アスコルビン

用いた抗酸化能測定試験では，DPPH法とABTS法の測酸，グルタチオン，（＋/−）‐α‐トコフェロールなどの定結果に高い相関があることも示されている１３）。しかし活性値は総じて１µmol TE/µmol以下の値であり，ラジながら，単一成分からなる抗酸化物を用いた試験結果で

60

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 8 ）

線が得られた（y＝０．
９
０
１x−１．
０
４
８，r＝０．
９６６）。両直線は，一部異なる傾向が認められた。
DPPH法とABTS法の測定結果に一部異なる傾向が認を比較すると直線が正の方向にほぼ平行移動した形となめられたことから，両測定法の活性値の関連性を詳細にり，その移動量はTEAC値でおよそ１．
３µmol TE/µmol検討した。上記２
１種類の抗酸化物について，DPPH法とであった。この結果，抗酸化物質の構造内にカテコール

ABTS法の活性（TEAC値）の相関を検討した結果，両構造が存在する場合は，DPPH法ではABTS法と比較し者の相関係数は０．
７７９であり，類似した傾向は認められて活性値が上乗せされることが明らかとなった。DPPH

るものの，全体的にプロットがばらついた結果となった

法とABTS法の活性値の違いは主として，このカテコー（図は省略）。そこで，Table２の結果を詳細に検証し，

ル構造の反応性の違いに起因することが示唆され，そのDPPH法とABTS法の活性値を 比 較 し た。そ の 結 果，

反応性の差が活性値で約１．
３µmol TE/µmolに相当する

DPPH法での活性値がABTS法の活性値より高いグルーことが確認された。抗酸化物中のカテコール構造は，ラプ（DPPH＞ABTS），DPPH法とABTS法の活性値が同ジカル消去反応後に酸化型であるキノン構造に変化する程度であるグループ（DPPH≒ABTS），DPPH法での活ことにより反応が停止する。しかしながら，DPPH法で性値がABTS法の活性値より低いグル ー プ（DPPH＜

は，ラジカル消去反応後に酸化型であるキノン構造に変ABTS）の３グループに大別されることが判明した。２
１化したのち，エタノールやメタノールのような極性溶媒

化合物のグループ分け結果は，Table２の化合物名にア

存在下でキノン構造が還元されることによりカテコール

ルファベットの肩文字で示すとともに，その 結 果 を構造が再生され，再びDPPHラジカルと反応することがDPPH法とABTS法の活性相関図（Fig．
１）に示した。

報告されている１６），１７）。本研究において示されたDPPH法

このグループ分けで特に興味深いのは，DPPH活性が高におけるカテコール構造の特異的反応性は，このカテコ

いDPPH＞ABTS群の抗酸化物が，いずれも分子内にカール構造の再生反応に起因している可能性が高いと推察

テコール構造を有していることであった。一方，カテコされた。一方，ABTS法ではDPPHと比較して短時間でール構造を有さない化合物群では，例外的にABTS活性反応が平衡化する傾向があるため，カテコール構造再生が高いDPPH＜ABTS群であったセサモールおよびL‐シの影響が現れにくい可能性が推察された。

ステインの場合を除き，残りの化合物すべてが両法の活続いて，DPPH･ABTS両法での評価結果に，金属イ

性値が同等（DPPH≒ABTS）であった。そこで，抗酸オンの還元能がどの程度反映されているかを確認するた

化物のカテコールの有無を考慮して，カテコール構造有め，両法の活性値をFRAP法の活性値（Table３）と比り群（DPPH＞ABTS群）とカテコール構造無し群（DPPH

較し，その相関を検討した（Fig．
３）
。Fig．
３に示したよ≒ABTS群）に分けて，再度DPPH法とABTS法の活性

うに，DPPH法とFRAP法の相関プロットでは，傾きが値の相関を検討した（Fig．
２）
。その結果，カテコール構

ほぼ１である原点付近を通る回帰直線が得られた（y＝造無し群では，傾きが０．
９５７となりほぼ原点を通る回帰

１．
０
０
７x−０．
０
７
２，r＝０．
９３
９）。この結果は，DPPH法での直線が得られた（y＝０．
９
５
７x＋０．
０
６
４，r＝０．
９９８）。一方，活性値が鉄イオンに対する還元能を強く反映しているこ

カテコール構造有り群でも傾き０．
９０１と１に近い回帰直とを示唆するものであった。一方，ABTS法とFRAP法
5
ABTS
TEAC（µmol TE / µmol）

ABTS
TEAC（µmol TE/µmol）

5

4

3

2

1

0

：y = 0.957x+0.064
r = 0.998：y = 0.901x−1.048
r = 0.966

4

3

2

1

0
0

1

2

3

4

5

DPPH
TEAC（µmol TE/µmol）

0

1

2

3

4

5

DPPH
TEAC（µmol TE/µmol）

Fig．
１ Antioxidants and the correlation between DPPH
and ABTS

Fig．
２ The effect of catechol on the correlation between
DPPH and ABTS

◆ : DPPH < ABTS, ○ : DPPH ≒ ABTS, ● : DPPH > ABTS
（compounds with catechol structure）○ : without catechol structure（DPPH≒ABTS）,● : with catechol structure（DPPH > ABTS）

（ 9 ）〔報文〕 DPPH法とABTS法の比較

Table ３ Antioxidant activity as determined by FRAP!

Flavonols
Kaempferol
Quercetin
Myricetin
Morin
Quercetin 3-glucoside
Rutin
FlavonLuteolin
Flavan-3-ols（−）-Epicatechin（EC）（−）-Epigallocatechin（EGC）（−）-Epicatechin gallate（ECG）（−）-Epigallocatechin gallate（EGCG）
Otherstrans-Ferulic Acid
Pyrocatechol
Caffeic Acid
Gallic Acid
SesamolEllagic Acid
L-Ascorbic Acid
L-Cysteine
Glutathione（＋/−）-α- Tocopherol!

２０. ５±００.４
４０. １±０１.１
３０. ２±０１.２
１６. ３±００.２２３. ５±００.１
２２. ３±０１.１
２１. ７±００.２

5
ABTS
TEAC（µmol TE/µmol）

FRAP（ ol TE / ol）

Sample4

3
L -Cysteine2

1
Kaempferol
Morin

0
0

２４
. ４±００.５２７. ６±００.７
４３. ０±００.８
４６. ７±０１.７
１０. ６±００.４２２. ２±００.９２３. ９±００.５
１６. ６±０１.０
２４. ５±００.４
４０. ８±００.１
１０. ０±００.００２. ６±００.００３. ６±０１.２０７. ５±００
.０

61

1

2

3

4

5

FRAP
TEAC（µmol TE/µmol）
Fig．
４ Antioxidants and the correlation between ABTS
and FRAP○ : without catechol structure, ● : with catechol structure

テコール構造を有する化合物群でFRAP法での活性値がABTS法の活性値より高くなる傾向が認められた。さらに，フラボノイドのB環に水酸基１つを持つケンフェロールおよびB環２’，４’ 位に水酸基を有するモリンでもFRAP法での活性値がABTS法の活性値より高い結果となった。なお，ケンフェロールとモリンについてはFRAP法での活性値がDPPH法の活性値より高い傾向も確認されており，FRAP法ではフラボノイドのB環がカテコー

Data are expressed as the mean ± SD（n＝３）

ルやピロガロール構造をとらなくても，単一の水酸基で5高い反応性を示すことが示唆された。一方，L‐システイ

DPPH
TEAC（µmol TE/µmol）

y = 1.007x - 0.072
r = 0.939

ンは，FRAP法での活性値がABTS法の活性値より低い傾向を示した。分子内にチオール基を持つ化 合 物 は

4

FRAP法での鉄イオンとの反応が遅いことが報告されている１８）。そのため，FRAP法でL‐システインの活性値が3

低く見積もられていることがこの一因と考えられた。なお，上述のようにDPPH法でのL‐システインの活性値は2

ABTS法のものより低い傾向も確認されていることから，
L‐システインはABTSラジカルに対してのみ特異的に高1い活性を示す可能性があることも示唆された。
以上の結果，DPPH法ではABTS法と比較して，その

0
0

1

2

3

4

5

FRAP
TEAC（µmol TE/µmol）
Fig．
３ Correlation between DPPH and FRAP

活性値に鉄イオンに対する還元能を強く反映していることが確認され，酸化防止剤の評価法としてより有力であることが明示された。現在，これらの結果を踏まえて，
私たちの研究グループではDPPH法による複数研究機関での共同試験を実施し，試験結果の解析などに取り組み，
酸化防止剤規格試験法（規格試験法）の確立を目指しているところである。

では，正の相関は認められたものの，DPPH法との相関と比較すると相関性が劣る結果となった（r＝０．
７
６
４）

要

約

（図は省略）。この原因を詳細に検討した結果，Fig．
４の本研究では，既存添加物のうち，酸化防止剤に分類さABTS法とFRAP法の相関プロットに示したように，カれる品目の抗酸化能に基づく新たな規格基準の設定を最

62

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 10 ）

終目的とし，その基礎となる評価法の設定に向けた検討

Reducing Ability of Plasma（FRAP）as a Measureを行った。酸化防止剤規格試験法候補として 有 力 な

of “Antioxidant Power” : The FRAP Assay, Anal.

DPPH法およびABTS法を用いて，２１種類の抗酸化物のBiochem., ２
３
９, ７
０〜７
６（１
９
９
６）

測定を行った結果，抗酸化物のカテコール・ピロガロー

９）NODA, Y. , ANZAI, K. , MORI, A. , KOHNO, M. ,ル構造を中心として，それぞれの反応特性を明らかにし

SHINMEI,た。さらに，両測定法の活性値の相関性を検証した結果，Superoxide Anion Radical Scavenging Activities of

両法は概ね一致した活性傾向を示すものの，カテコール

Natural構造を有する化合物では，DPPH法がABTS法よ り 約

Computerized JES-FR３０ ESR Spectrometer System,

１．
３µmol TE/µmol高い活性値を示すことを明らかにした。また，両測定法をFRAP法と比較した結果，DPPH

M.

and

PACKER,

SourceL. :Hydroxyl

Antioxidants

Using

and
the

Biochem. Mol. Biol. Int., ４
２, ３
５〜４
４（１
９
９
７）
１
０）UKEDA,H.,

KAWANA,D.,

MAEDA,

S.

and

Assay

for

法がFRAP法と極めて高い相関を示すことを明らかにし

SAWAMURA,た。この結果は，DPPH法が金属イオンの還元能を強くSuperoxide Dismutase Based on the Reduction of

反映していることを示している。この結果DPPH法が酸

Highly化防止剤の規格試験法候補として極めて有力であること

Xanthine-Xanthine

M. :Spectrophotometric

Water-soluble

Tetrazolium

Oxidase,Salts

Biosci.

by

Biotechnol.

Biochem., ６
３, ４
８
５〜４
８
８（１
９
９
９）

が示唆された。

１１）島村智子・松浦理太郎・徳田貴志・杉本直樹・山崎
本研究は，平成２３〜２
５年度厚生労働科学研究費補助金（食品の安心・安全確保推進研究事業）により行われた。

壮・松藤寛・松井利郎・松本

清・受田浩之：酸化防止剤力価評価のための各種抗酸化活性測定法の共同試験，日本食品科学工学会誌，５
４，
４
８
２〜４
８
７
（２
０
０
７）

文

献

１
２）佐藤英輔・井上正康：活性酸素，日衛誌，５６，６０６１）厚生労働省，指定添加物リスト，厚生労働省ホーム
ページ（http : //www.mhlw.go.jp/），２０１
３年８月８日
更新

〜６
１
４（２
０
０
２）
１
３）DUDONNÉ, S., VITRAC, X., COUTIÉRE, P., WOILLEZ,
M. and MÉRILLON, J. M. :Comparative Study of２）厚生労働省，既存添加物名簿収載品目リスト，厚生Antioxidant Properties and Total Phenolic Content

労 働 省 ホ ー ム ペ ー ジ（http : //www.mhlw.go.jp/），

of ３
０ Plant Extracts of Industrial Interest Using

２
０
１
３年２月７日更新

DPPH, ABTS, FRAP, SOD, and ORAC Assays, J.

３）石川洋哉・松本寛・山崎

Agric. Food Chem., ５
７, １
７
６
８〜１
７
７
４（２
０
０
９）

清・受田浩之・島村智子・松藤

壮：食品の抗酸化能評価法，FFI Journal ,２
１
５, ５〜１５（２０
１０）

本隆司・中村幹雄：フラボノイド類の抗酸化活性と構

４）WU, X., BEECHER, G. R., HOLDEN, J. M., HAYTOWITZ,
D. B., GEBHARDT, S. E. and PRIOR, R. L. : LipophilicandHydrophilic

１４）美甘江利子・岡田安代・扇間昌規・伊藤誉志男・森Antioxidant

Capacitiesof造との相関性に関する研究（２），日食化誌，７，９
７〜
１
０
１（２
０
０
０）
１
５）WOLFE, K. L. and LIU, R. H. : Structure-Activity

Common Foods in the United States, J. Agric.

Relationships

Food Chem., ５
２, ４
０
２
６〜４
０
３
７（２
０
０
４）

Antioxidant Activity Assay, J. Agric. Food Chem.,

５）HIRANO, R. ,ITAKURA,

H. ,SASAMOTO,

W. ,IGARASHI,O.

MATSUMOTO,andKONDO,

A. ,
K. :

of

Flavonoids

in

the

Cellular

５
６, ８
４
０
４〜８
４
１
１（２
０
０
８）
１
６）SENTANDREU, E., NAVARRO, J. L. and SENDRA, J.

Antioxidant Ability of Barious Flavonoids against

M. : Reduction Kinetics of the Antiradical Probe ２,

DPPH Radicals and LDL Oxidation, J. Nutr. Sci.

２-Diphenyl-１-picrylhydrazyl

Vitaminol , ４
７, ３
５
７〜３
６
２（２
０
０
１）

Acetonitrile

６）YAMAGUCHI, T., TAKAMURA, H., MATOBA, T. andbyProtocatechuic

the
Acid

in

Methanol

Antiradical
andActivity

Protocatechuic

and
of
Acid

TERAO, J. : HPLC Method for Evaluation of the

Methyl Ester, J. Agric. Food Chem., ５
６, ４
９
２
８〜４
９
３
６

Free Radical - scavenging Activity of Foods by

（２
０
０
８）

Using １, １-Diphenyl-２-picrylhydrazyl, Biosci. Biotechnol.
Biochem., ６
２, １
２
０
１〜１
２
０
４（１
９
９
８）

１
７）SENDRA, J. M., SENTANDREU, E. and NAVARRO, J.
L. : Kinetic Model for the Antiradical Activity of７）RE, R., PELLEGRINI, N., PROTEGGENTE, A., PANNALA,

the Isolated p-Catechol Group in Flavanone Type

Antioxidant

Structures Using the Free Stable Radical ２, ２-

Activity Applying an Improved ABTS Radical

Diphenyl-１-picrylhydrazyl as the Antiradical Probe,

A. , YANG, M. and RICE-EVANS, C. :cation decolorization assay, Free Radical Biology &Medicine，２
６, １
２
３
１〜１
２
３
７（１
９
９
９）
８）BENZIE, I. F. F. and STRAIN, J. J. : The Ferric

J. Agric. Food Chem., ５
５, ５
５
１
２〜５
５
２
２（２
０
０
７）
１
８）BOXIN, O., DEJIAN, H., MAUREEN, H. W., JUDITH, A.
F. and ELIZABETH, K. D. : Analysis of Antioxidant（ 11 ）〔報

Activities

ofCommonVegetables

文〕 DPPH法とABTS法の比較

Employing

Oxygen Radical Absorbance Capacity（ORAC）and
FerricReducing

antioxidant

Power （ FRAP ）Assays :63

A Comparative Study, J. Agric. Food

Chem., ５
０, ３
１
２
２〜３
１
２
８（２
０
０
２）
（平成２
５年１
０月１
７日受付，平成２
６年１月２
０日受理）

（ 13 ）

Food Preservation Science

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４ 〔Research Note〕

65

Secondary Metabolites in the Rhizomes of Diploidand Tetraploid Gingers（Zingiber officinale Roscoe）
NISHIKAWA Kazutaka＊１§, ISHIMARU Kanji＊２, FUJIOKA Toshihiro＊３,
GOTO Masahiro＊４, IMAHORI Yoshihiro＊５ and TANAKA Norie＊６＊１ Faculty of Health and Living Sciences Education, Naruto University of Education,
748 Nakashima, Takashima, Naruto-cho, Naruto, Tokushima 772−8502＊２ Faculty of Agriculture, Saga University, 1 Honjo-machi, Saga 840−8502＊３ Faculty of Pharmaceutical Sciences, Fukuoka University, 8−19−1 Nanakuma, Jonan-ku, Fukuoka 814−0180＊４ Faculty of Home Economics, Kobe Women’s University, 2−1, Aoyama, Higashi-suma, Suma-ku, Kobe, Hyogo 654−8585＊５ Gruduate School of Life and Environmental Sciences, Osaka Prefecture University,
1−1 Gakuen−cho, Nakaku, Sakai, Osaka 599−8531＊６ Project Management Office, The University of Tokushima, 2−1 Minamijosanjima-cho, Tokushima 770−8506

The rhizomes of diploid and tetraploid gingers （Zingiber officinale Roscoe） were studied for theircomposition of volatile and pungent compounds. The tetraploid ginger was derived from the diploid
ginger by in vitro colchicine techniques. GC and GC-MS analyses revealed that the volatile compounds
in the diploid and tetraploid gingers exhibited a similar compositional pattern. The pungent compounds
were also isolated from the tetraploid ginger rhizomes and their structures were identified as［６］gingerol and［６］-dehydroparadol by chemical and spectroscopic evidence. The HPLC analysis showedthat the composition of pungent compounds in tetraploid ginger was not so different from that of
diploid ginger. Therefore, tetraploid ginger showed a potential alternative to diploid ginger, sincetetraploid ginger has several advantages over diploid ginger such as pollen fertility, germinability, andlarger size.
（Received Sep. １
８, ２
０
１３；Accepted Feb. １７, ２
０
１
４）
Key words：Zingiber officinale Roscoe, diploid ginger, tetraploid ginger, volatile compound, pungent compound
ショウガ，二倍体ショウガ，四倍体ショウガ，香気成分，辛味成分

Ginger （ Zingiber officinale Roscoe, ２n =２２） is atetraploid

monocotyledonous herbaceous plant belonging to thefertility

family Zingiberaceae. It is an important commercial

substantially larger than the diploids in both plant

species, and has been used as a source of spice andandmedicine in Africa, Asia, and America since ancient

information about the secondary metabolites in thetimes１），２）. The rhizomes of ginger contain both therhizomes of tetraploid ginger. As part of the searchcharacteristic flavor and pungency of the spice. The

for natural food and medicine sources, the present

volatile compounds of ginger have been found to

study investigated the secondary metabolites, i. e.

possess various pharmacological properties, including

volatile and pungent compounds, of tetraploid ginger.

antioxidant,

anti-inflammatory,

andgingerandandhomologous

shogaols,

series

of

which
each

of

a

containing

However,pollen

tends

grow

to

there

is

little１．Plant materialsa

The Koganenosato ginger strain was used in thisphenolic group. Additional studies have identified

experiment. The tetraploid ginger was derived fromginger’s

the diploid ginger by in vitro colchicine treatment

antioxidation,

aldols,consistsize９）〜１１）.

andenhanced

Materials and Methods

activities３）〜５）. What gives ginger its pungency are
gingerols

germinability,

rhizomeantimicrobial

demonstrates

antiulcer,

andantiallergic

effects６）〜８）. On the other hand, ADANIYA et al .
succeeded in inducing tetraploid ginger （２n =４４）
using

in

vitro

colchicine

９）
〜１
１）

techniques

.

This

§ Corresponding author, E-mail : nishikw@naruto-u.ac.jp

and

the

chromosome

numberwaschecked９）〜１
１）

according to the methods of ADANIYA et al.

.

66

Food Preservation Science

２．Quantitative determination of volatile compounds
by GC and GC-MS

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 14 ）

Zingiber officinale Roscoe（the tetraploid ginger rhizomes）（３
７４. ７g, dry weight）!
!

The fresh rhizomes were washed to remove any

１００％ CH２Cl２（４
０
０ ×４）
１
０
０％ MeOH（４００ ×４）soil, peeled, and sliced. The sliced rhizomes were

Extract
Sephadex LH-２０（H２O→MeOH→CHCl３）

grated with a food cutter and filtered with gauze.

! ） was extracted with １! of n-

The slurry （９hexane with stirring at ３,０００rpm for １
５min. Afterthe extract（hexane fraction）was filtered and dried

Fr.１ Fr.２ Fr.３

over anhydrous sodium sulfate, the solvent was

Preparative C１
８１
２
５Å（H２O→MeOH→CHCl３）

removed by rotary vacuum evaporator at ４
０℃１２），１３）.
The each sample was subjected to GC （Shimadzu
GC-１
４A, FID ） analysis ;column :Sephadex LH-２
０
（H２O→MeOH→CHCl３）

DB-１ capillary" i.d.×３０m, ０２. ５! film thickness, J &$column（０２.５W Folsom. CA, USA）, carrier gas : nitrogen at a

!

Fr.４

Sephadex LH-２０（MeOH→CHCl３）

$

１
（１
９
６５
. ）

２
（３
２２
. ）

Fig．
１ Isolation of １ and ２ from tetrapoid ginger rhizomes

flow rate of １.８ /min, column temperature : ５
０℃（２min ）→３℃ / min →２３０℃ （１０min ）, injector anddetector temp. : ２
５０℃. GC-MS was carried out on a
Shimadzu GC-１
７A coupled with a Shimadzu QP-５０００under the same GC conditions１４）. Identification of thevolatilecompounds

was

based

on

GC

relative

O OH

MeO

HO

HO
［６］
-gingerol（１）MeO

compounds, and computer matching of the massHOzingerone（３）spectra against a library of spectra built up fromcompounds,

bycomparisonoffragmentation patterns of the mass spectra withlikely authentic compounds１４）.

［６］-dehydroparadol（２）Oretention index （ RI ）, co-injection with authentic

authentic

O

MeO

Fig ．
２ Chemical structures of the ginger compounds
tested in this study

３．Extraction and isolation of pungent compounds
The lyophilized rhizomes （３７.４
７g ） of tetraploid
gingerwere

mashedandextracted

at

room

extracted with EtOH-H２O（１ : １）for １
６ h at room!

! ×４） and MeOH

temperature. After filtration through a filter（０２.２ ,temperature with CH２Cl２ （４００Millipore, USA ）, each extract was subjected to

（４
０
０ ×４）
（Fig. １）. The extract, after concentration

HPLC analysis１９）. The HPLC analytical conditions

under reduced pressure, was subjected to Sephadex

were as follows ; column : TSK-gel ODS ８
０Ts（４６
.

LH-２
０（４５
.

i.d. x ２
５０ ）, mobile phase : MeOH-H２O（９:１, in ４０

eluted by H２O increasing amount of MeOH andmin）, flow rate : ０.４ /min, column temperature :!

# i.d.×２３#）column chromatography and

"

"

!

then by CHCl３ to afford four fractions（Frs. １-４）
. Fr.

４０℃, detection : ２８０nm, Rt（min）: ［６］-gingerol（１）３ was applied on Preparative C１
８１
２
５Å（H２O-MeOH ;（８.７９） and ［６］-dehydroparadol （２）（９.４６）, and

１ : ０→０ : １ and MeOH-CHCl３ ; １ : ０→０ : １） andzingerone（３）（７５. ５）. Zingerone（３） was purchased

Sephadex LH-２
０（H２O-MeOH ; １:０→０:１ and MeOH-

from Sigma-Aldrich Co., Ltd. Analytical HPLC was

CHCl３ ; １ : ０→０ : １） column chromatography toperformed

produce Compound １（１９６.５ ）. Fr. ４ was purified

photodiode array UV-VIS detector （ Gulliver, Jasco,

by Sephadex LH-２０（ MeOH-CHCl３ ; １ : ０→０ : １）

Japan）.

$

column chromatography to give Compound ２（３
２.２

on

the

instrument

equipped

witha$ ）. Compounds １ and ２ were identified as ［６］-Results and Discussion

gingerol and ［６］-dehydroparadol, respectively, by

The total peak area of the gas chromatograph of１comparison of the spectroscopic data （ H- and

１
３

C-

diploid and tetraploid gingers was almost the same.

NMR）with those in the references１５）〜１８）（Fig. ２）.

The aroma of ginger is characteristic, and many

４．Quantitative determination of pungent compounds

volatileby HPLC$

compoundssuch

sesquiterpenoids have beenas

terpenoids

identified

in

and

various

The lyophilized rhizomes（approximately ２０ ）of

samples of ginger１３），２０）. In this experiment, seventeen

both diploid and tetraploid ginger were mashed andvolatile compounds were positively identified in both（ 15 ）

diploid〔Research Note〕 Secondary Metabolites of Gingers

andtetraploid

gingers（Table １）.

67

this study, the ‘citrus-like’ odor compounds geranial

Monoterpenoids found included fivemonoterpene

and neral were also detected（a total citral content ;hydrocarbons （ α-pinene,

myrcene,β-

３.９〜４.４％）, but none of the samples exhibited aoxygenated‘citrus-like’ aroma. It seemed that geranial and neral

camphene,pinene, and terpinolene ） andseven

monoterpenes （ linalool, citronellal, borneol, decanal,

wereneral, geranial, and geranyl acetate）. Sesquiterpenoids

differences in the storage and cultivation of the

includedthreesesquiterpene

hydrocarbons （ α-present

rhizomes.

in

lower

Linalool （ aconcentrations
floral

and

due

rosy

to

odor ）,

zingiberene, α-farnesene, and β-bisabolene） and two

camphene （ a camphoraceous odor ）, and geranyl

oxygenated sesquiterpenes （nerolidol and farnesol）.

acetate （ aA number of volatile compounds identified from therhizomes） were also identified１２），１３）. In both gingers,

diploid and tetraploid gingers were nearly the samethe content of geranial was higher than that ofas those of the most recent reports１２），１３），２１）. As cangeranyl acetate, probably due to the oxidation of

be seen in Table １, the total peak area（５４〜５９％）ginger rhizomes during storage. A comparison ofof sesquiterpenoids was greater than that（ca. ２
１％）

the volatile compounds of the two gingers showedof monoterpenoids. This result corresponded withfew

the results of CONNEL and JORDAN１２）. In both diploid

content

uniquequantitativeofcompounddifferences,borneol,

in

fresh

specificallydecanal,andgingerinthefarnesol.

and tetraploid gingers, the major compounds were

Furthermore, no difference in volatile flavors wasthree sesquiterpene hydrocarbons. In particular, thesensed through direct odor or taste observations.

peak area of α-zingiberene, which has an odor

Therefore, it was considered that the composition ofunique to ginger, was the most pervasive （３２〜volatile compounds in diploid and tetraploid gingers

３
４％）
.

exhibited a similar compositional pattern.
GingerFurthermore, CONNEL and JORDAN reported thatrhizomes

also

containsuch

pungent

freshly cut rhizomes possessed a ‘citrus-like’ aroma,

substances as gingerols and shogaols７）. Since there

and identified compounds producing this ‘citrus-like’

have been few reports concerning the pungent

１２）
odor as geranial（citral a ）and neral（citral b ）. In

compounds found in the rhizomesoftetraploid

ginger, the pungent compounds in the rhizomes oftetraploid
Table １ Composition of volatile compounds from diploidand tetraploid ginger rhizomes（peak area, ％）Compounds
α-Pinene
Camphene
Myrceneβ-Pinene
Terpinolene
Linalool
Citronellal
Borneol
DecanalNeral
Geranial
Geranyl acetate
α-Zingiberene
α-Farnesene
β-Bisabolene
Nerolidol
FarnesolRt（min）

Diploid（ ７３. ５） １３. ４±０１. ０a（ ７７. ５） ５７. ４±０３. ８a（ ９４. ０） ０６. ０±００. ４a（１
０７. ８） ６４. ９±０６
. ４a
（１
３５
. ５）
tr
（１
３９
. ７） ００. ７±００
. １a
（１
５９
. ８）
tr
（１
６３
. ９） ０５. ４±００. ６a（１
８３. ９） ０８. １±０２. ０b（１
９７. １） ０２. ６±００. ５a（２
１１. ０） ４１. ７±０４. １a（２
６５. ８） ０８. ７±０１. ９a（３
２０. ３） ３４４. ０±０８. ６a（３２５. ８） １
１７. ７±０５. １a（３
３３. ８） １２５. ７±０２. ６a（３４３. ９） ０３. ３±００. ４a（４
０８. ２） ０１. ４±００. １b

Tetraploid１２. ８±００. ７a４９. ６±０２. ９a０５. １±００. ３a７２. ７±１４. ０a
tr００. ６±００. １a
tr０１. ５±００. ３b１９. ５±０１. ７a０２. ６±００. ６a３６. ７±０４. ９a０９. ０±０２. ８a
３
１７. １±１４. ２a１０５. ９±０４. ２a１
１３. ４±０６. ２a０４. ２±００. ２a０２. ０±００. ２a

tr : peak area less than ００.０５％（almost undetected）.
Each value is the mean±SE for ５ samples.
Values in the the table not showing different superscript
letters are significantly different at p ＜０.０
５ by Student’s t test by using the statistical analysis system.

gingerwere

investigated

here.

As

illustrated （ Fig. １）, the extracts of the rhizomes
were applied to Sephadex LH-２
０ and Preparative
C１
８ columns

to

give

rise

to

two

compounds.

Compounds １ and ２ were identified as ［６］-gingerol
and［６］-dehydroparadol, respectively, by comparison
with reference compounds１５）〜１８）（Fig. ２）. The main
pungent compound,［６］-gingerol （１）, was contained
in

both

diploidandtetraploid

Dehydroparadol（２）, structurally

gingers. ［６］-relatedtothegingerols and the shogaols, was also isolated andidentified in the tetraploid ginger for the first time.
As the natural pungency of ginger is known tobederivedfrom

mixturesofgingerols,

weinvestigated the relative contributions of compounds
１, ２ and the related paradol, zingerone（３）（ Fig. ２）,
in the rhizomes of diploid and tetraploid gingers.
Among the three compounds examined,［６］-gingerol（１） was the major compound in both diploid andtetraploid gingers（diploid, ０７. ４％ DW ; tetraploid, ０.
６
４％ DW）（Table ２）. ［６］-Dehydroparadol （２） was
detected at a scant ００. ７〜００. ９％ DW, and zingerone（３） was hardly detected. This result is consistent
with the report that zingerone（３）is not a natural

68

Food Preservation Science

Table ２ Concentrations of pungent compounds extracted
from diploid and tetraploid ginger rhizomes（％ as dry
weight of the ginger）
Compounds

Diploid［６］-Gingerol［６］-Dehydroparadol
Zingerone０７. ４±００.７
００. ７±００
.１
tr

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 16 ）

Physiol. Pharmacol ., ５
７, ５
１〜６
２（２
０
１
３）
４）FRIEDMAN, M., HENIKA, P. R. and MANDRELL, R. E.
: Bactericidal activities of plant essential oils andTetraploid

some

０６
. ４±００.３００. ９±００.１trCampylobacter

of

their

isolated

jejuni,constituents

Escherichia

coli,

againstListeria

monocytogenes, and Salmonella enterica. J. Food Prot.,
６
５, １
５
４
５〜１
５
６
０（２
０
０
２）
５）MARTINS, A. P., SALGUEIRO, L., GON ALVES, M. J.,

tr : peak area less than ００.０５％（almost undetected）.
Each value is the mean±SE for ５ samples.

DA CUNHA, A. P., VILA, R., CA IGUERAL, S., MAZZONI,
V. , TOMI, F. and CASANOVA, J.

:

Essential oil

composition and antimicrobial activity of threecompoundofgingerrhizomesbutanartifact

derived from gingerols. The content of pungent
compounds in diploid ginger was not significantly

Zingiberaceae from S. Tom e Pr ncipe. Planta Med.,
６
７, ５
８
０〜５
８
４（２
０
０
１）
６）KIKUZAKI, H. and NAKATANI, N. :Antioxidantdifferent from that in tetraploid ginger. In direct

effects of some ginger constituents. J. Food Sci., ５
８,taste and scent observations, we did not sense any

１
４
０
７〜１
４
１
０（１
９
９
３）

difference in pungency.

７）YAMAHARA, J. , HATAKEYAMA, S. , TANIGUCHI, K. ,In this study, the volatile and pungent compounds

KAWAMURA, M. and YOSHIKAWA, M.

:

Stomachicfrom rhizomes of tetraploid ginger were investigatedprinciples in ginger. II. Pungent and anti-ulcer

for the first time. In a review article, DHAWAN andeffects of low polar constituents isolated fromLAVANIA showed that the productivity of secondary

ginger, the dried rhizoma of Zingiber officinale

metabolites was enhanced in many cases of induced

Roscoepolyploids２２）. However, our results indicated that thestereostructure of a new diarylheptanoid. Yakugaku

secondary metabolites in the rhizomes of tetraploid

cultivatedinTaiwan.

Theabsolute

Zasshi, １
１
２, ６
４
５〜６
５
５（１
９
９
２）

diploid８）YAMAHARA, J. , MATSUDA, H. , YAMAGUCHI, S. ,gingers, presenting only some minor quantitative

SHIMODA, H. , MURAKAMI, N. and YOSHIKAWA, M. :differences.

Pharmacological study on ginger processing. I.

gingers

were

quite

The

similarinducedtothosetetraploidofgingerhas

several advantages over diploid ginger, such as

Antiallergicenhanced pollen fertility, germinability and size９）〜１１）.

gingerols and shogaols. Natural Medicines, ４
９, ７
６〜

In terms of supplementing human diets with thesesecondary metabolites, the rhizomes of tetraploid
gingershouldbeuseful

for

the

field

of

activity

andcardiotonic

of

８
３（１
９
９
５）
９）ADANIYA, S. and SHIRAI, D. : In vitro inductionof tetraploid ginger （ Zingiber officinale Roscoe ）pharmaceutics, as well as foods. Further studies are

and its pollen

required regarding the secondary metabolites of

Hortic., ８
８, ２
７
７〜２
８
７（２
０
０
１）

tetraploid ginger.

actionfertility

andgerminability.

Sci.

１０）ADANIYA, S. : Optimal pollination environmentof tetraploid ginger （ Zingiber officinale Roscoe ）Acknowledgement

This study was supported byevaluated by in vitro pollen germination

andpollen tube growth in styles. Sci. Hortic., ９
０, ２
１
９〜

a subsidy from the Urakami Foundation.

２
２
６（２
０
０
１）
References

１１）OKADA, M. and MATSUMOTO, M. : Induction of

１）ZARATE, R. and YEOMAN, M. M. : Studies of thecellular

localization

of

the

phenolic

pungent

principle of ginger, Zingiber officinale Roscoe. New
Phytol ., １
２
６, ２
９
５〜３
０
０（１
９
９
４）

tetraploid ginger by tissue culture technique. Bull.
Kochi Agric. Res. Ctr., ２, ３
７〜４
０（１
９
９
３）
１
２）CONNELL, D. W. and JORDAN, R. A. : Compositionand distinctive volatile flavour characteristics of２）COE, F. G. and ANDERSON, G. J. : Ethnobotany

the essential oil from Australian-grown gingerof the Garifuna of Eastern Nicaragua. Econ. Bot.,（Zingiber officinale ）. J. Sci. Fd Agric., ２
２, ９
３〜９
５

５
０, ７
１〜１
０
７（１
９
９
６）

（１
９
７
１）
:

１
３）NISHIMURA, O. : Identification of the characteristic

Antioxidant, anti-inflammatory and antinociceptive

odorants in fresh rhizomes of ginger （ Zingiber

activities of essential oil from ginger. Indian J.

officinale Roscoe ） using aroma extract dilution３）JEENA,

K. ,

LIJU,

V.

B.

and

KUTTAN,R.

（ 17 ）

〔Research Note〕 Secondary Metabolites of Gingers

analysis

andmodified

multidimensional

gas

69

２
１）SUGA, T. and SAKAMURA, F.

:

Essential oil

chromatography-mass spectroscopy. J. Agric. Foodconstituents of ginger rhizomes ―In vivo and in vitro

Chem., ４
３, ２
９
４
１〜２
９
４
５（１
９
９
５）

propagated ginger rhizomes―. Koryo, １
５
６, ６
５〜７
３

１
４）MITIKU, S. B. , SAWAMURA, M. , ITOH, T. and
UKEDA, H.

:

Volatile components of peel cold-

（１
９
８
７）
２
２）DHAWAN, O. P. and LAVANIA, U. C. : Enhancing

pressed oils of two cultivars of sweet orange

the（ Citrus

induced polyploidy : a review. Euphytica, ８７, ８１〜

sinensis （ L. ） Osbeck ） from

Ethiopia.

Flavour Fragr. J., １
５, ２
４
０〜２
４
４（２
０
０
０）
１
５）AGARWAL,KHAMBAY,

M. ,B.

WALIA,

P.

:

S. ,

growthS.

fromZingibersecondary

metabolites

二倍体および四倍体ショウガの二次代謝成分

officinale

Roscoe（ginger） rhizomes. Pest Manag. Sci., ５
７, ２
８
９〜３
０
０

西川和孝＊１・石丸幹二＊２・藤岡稔大＊３

（２
０
０
１）

後藤昌弘＊４・今堀義洋＊５・田中章江＊６１６）SURH, Y. J. and LEE, S. S. : Enzymatic reductionof xenobiotic α,β-unsaturated ketones :
of

allyl

alcoholdehydroparadol.

metabolites
Res.

from

Commun.

formation

shogaol
Chem.

＊１

and

＊２
＊３

caspase-３

chemopreventive ［６］-paradol

activation
andbystructurally

related compounds in KB cells. Cancer Letters, １
７
７,
４
１〜４
７（２
０
０
２）

福岡大学薬学部

（〒８
１
４―０
１
８
０ 福岡県福岡市城南区七隈８―１
９―１）

SURH, Y. J., LEE, J. M., LEE, S. S., YOON, J. H., JOO,
S. Y., CHA, I. H. and YOOK, J. I. : Induction of

佐賀大学農学部

（〒８
４
０―８
５
０
２ 佐賀県佐賀市本庄１）Pharmacol ., ８
４, ５
３〜６
１（１
９
９
４）

and

鳴門教育大学学校教育学部

（〒７
７
２―８
５
０
２ 徳島県鳴門市鳴門町高島字中島７
４
８）Pathol.

１７）KEUM, Y. S., KIM, J., LEE, K. H., PARK, K. K. ,apoptosis

via

and

inhibition,

antifeedant and antifungal activity of compounds
isolated/derived

of

８
９（１
９
９
６）

DHINGRA,

Insectproductivity＊４

神戸女子大学家政学部

（〒６
５
４―８
５
８
５ 兵庫県神戸市須磨区東須磨青山２―１）＊５大阪府立大学大学院生命環境科学研究科

（〒５
９
９―８
５
３
１ 大阪府堺市中区学園町１―１）＊６

徳島大学プロジェクトマネージメントオフィス

（〒７
７
０―８
５
０
６ 徳島県徳島市南常三島２―１）１８）LOCKSLEY, H. D., RAINEY, D. K. and ROHAN, T. A.
:

Improved

二倍体および四倍体ショウガの二次代謝成分である香

synthesis of the paradols （ alkyl ４-hydoroxy-３-

Pungent

compounds.

Part

I.

An

気成分と辛味成分の分析を行った。四倍体ショウガはコ

methoxyphenethyl ketones）and an assessment of

ルヒチン処理によって作出したものを用いた。GCおよ

their pungency. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, ３
００
１

びGC-MS分析によって，二倍体および四倍体ショウガ

〜３
０
０
６（１
９
７
２）

の香気成分組成は，ほとんど差異がないことが明らかと

１
９）PATAR, A., NISHIKAWA, K., TANAKA, N., ISHIMARU,
K. and MAEDA, H.

:

Antibacterial activities ofなった。また，四倍体ショウガ根茎から辛味成分を単離・精製し，化学的構造解析を行った結果，［６］-gingerolおextracts and constituents in the complex of tea

よび［６］-dehydroparadolと同定することができた。HPLC

catechins and soybean protein. Jpn. J. Food Chem.,

分析によって，［６］-gingerolおよび［６］-dehydroparadol

１
０, １
６
１〜１
６
４（２
０
０
３）

ともに二倍体および四倍体ショウガ間で含量に有為な差２０）SASIDHARAN, I., VENUGOPAL, V. V. and MENON, A.
N.

:

Essential oil composition of two uniqueginger （Zingiber officinale Roscoe ） cultivars from
Sikkim. Nat. Prod. Res., ２
６, １
７
５
９〜１
７
６
４（２
０
１
２）

は認められなかった。そのため，栽培上の利点や大型化による商品性の向上を示す四倍体ショウガは，二倍体シ
ョウガのよい代替え物になる可能性を示すことができた。
（平成２
５年９月１
８日受付，平成２
６年２月１
７日受理）

（ 19 ）

Food Preservation Science

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４ 〔Technical Report〕

71

Changes in Vitamin C Content of Different Parts
of Broccoli（Brassica oleracea var. italica）After Cooking
NAKASHIMA Nana＊§, HIRATA Saki＊, SHIRATSUCHI Hideki＊,
KITANO Naoko＊ and MATSUZOE Naotaka＊＊ Prefectural University of Kumamoto, 3−1−100 Tsukide, Higashi-ku, Kumamoto-shi, Kumamoto862−8502

Broccoli（Brassica oleracea var. italica ）has a high vitamin C （VC） content, which can be reduced
during the cooking process. We therefore compared two methods, vacuum cooking and boiling, withrespect to changes in VC content. We cut the broccoli, and divided it into ４ edible parts : the florets,
branches, and inner and outer parts of the stalk. Thereafter, we applied the two cooking methods tothe prepared broccoli samples, and analyzed the VC content using the post - column derivatization
method. Samples were analyzed for total VC content/１
００g fresh weight. For raw samples, the VC
content was greatest in the branches, followed by the inner stalk, florets, and outer stalk. Significantly
more VC remained after vacuum cooking than boiling in all ４ parts based on the reduced VC content
eluted out under vacuum cooking（p＜００. １）. T he sterilization process before vacuum-sealed packaging
reduced the VC content in florets, whereas sterilization of the other ３ parts （branches, inner stalk,and outer stalk）showed minimal reduction of VC content（p ＜００. ５）. W e concluded that the major
factors maintaining VC content during vacuum cooking are control of the outflow of VC in thecooking water and deactivation of enzyme decomposition of VC by sterilization.
（Received Aug. ２１, ２０
１３；Accepted Jan. ３
０, ２
０
１
４）
Key words：broccoli, stalk, vacuum cooking, sterilization, vitamin C
ブロッコリー，茎，真空調理法，表面殺菌，ビタミンC

Broccoli（Brassica olencea var. italica ）is a bright-

for immediate re - heating as needed ; hence, it isgreen colored vegetable belonging to the Cruciferae

hygienic, preserves the food, and is suitable for pre-familyprepared cooking.

andoriginates

from

the

eastern

Mediterranean area. It is high in vitamins and

MIKAEL９） studied the maintenance of vitamins andminerals, and in particular, contains high levels of

sensory evaluation after cooking of broccoli, and１）

vitamin C （VC）, carotene, calcium, and iron . The

showed that both functional and color characteristics

stalk of the broccoli, which also contains abundant

were better maintained by vacuum cooking than by

nutrients, can be eaten as well as the florets, thus

boiling, but the results of this study were not２）vegetables

conclusive. Thus, in this study we observed thenutrient

effects of vacuum cooking on broccoli VC, andcomposition depending on the cooking procedurecompared vacuum cooking and boiling for each

used, such as washing, cutting, boiling, exposure to

edible section of the broccoli head.

reducing

kitchenwaste .

changes,often

detrimentally,

Cooking３）〜５）air, heating, and others.

theStudiesoncooking

Materials and methods

methods have shown that the method influences
nutritive values and functional ingredients of food

１．Materials

items differently６）. For example, vacuum cooking has

Broccoli heads grown in Kumamoto prefecture

the nutrient

were purchased in October and December of ２
０
１
２.

loss is lower, and less seasoning is necessary７）.

They were cut and divided into ４ parts : florets,

Additionally, vacuum cooking allows food items tobranches, inside section of the stalk, and outside

retain more water, resulting in softened food items

section of the stalk （Fig.１）. Florets were cut into

７）
，
８）

.

１
０〜１
３g units, and branches prepared through the

Refrigerating the products of vacuum cooking allows

same procedure. The inside section of the stalk wasseveral merits compared to boiling :without becoming mushy through boil - collapse§ Corresponding autodor, E-mail : nana-na@pu-kumamoto.ac.jp

72

Food Preservation Science

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 20 ）

SamplePreparation

0ｃｍ

Sterilization

Florets

95℃×0.5min

Vacuum-packed

Branch
1.75ｃｍ6ｃｍ
Stalk（inside）

Heating(boiling)

95℃×3min

14ｃｍ
Stalk（outside）

WeighedFig．
１ Schematic representation of procedure used forsampling

Determining of VitaminC
Fig．
２ Thermal processing（boiling and vacuum cooking）: boiling: vacuum cooking

hollowed out in units of ５g with a cork borer, andthe remainder of the stalk labeled as the outside
section. Samples from ４〜８ different broccoli heads
were used to eliminate the influence of individual

then placed in a vacuum-sealed package containing

differences. A flow chart describing this study is

１/３ of its weight in water.

shown in Fig.２.

For vacuum sealing, a vacuum packaging machine

２．Sample preparationFor

samples（ME１
００B１; CHUBU Corp. Ltd.）was used with SX
treatment （ raw

２
０-B films （Asahi-Kasei Packs Corp. Ltd. ）, where

samples ）, VC was measured immediately on thethe degree of vacuum was ９９.６％ and ３mmHg.

day

Packaged samples were then boiled under the same

samples

without
were

heat

prepared.

Sampleswererefrigerated in centrifuge tubes at −８０℃. The day

conditions

before measurements, １０samples from both vacuum cooking and boiling! of ２％ metaphosphoric

acid

was

added,

andsamplesthawedinaasabove.

Cooking

and

solid

were refrigerated in centrifuge tubes at −８０℃

refrigerator at ４℃.

before VC analysis.

３．Cooking processes

４．Ascorbic acid assay（１）Boiling conditions

water

The temperature in the

For the following procedures, the temperature

cooking room was kept at １
０℃ or less. Water（１０×

was maintained at ０〜４℃. Samples of ３ types asbroccoli weight）was added to a stainless steel pot（１
８

inside section, and outside section） were prepared" × ７ "）and boiled over a high flame. The

raw samples and from ４ sections （ florets, branch,broccoli sample was then placed in the pot andfor vacuum cooking and boiling. The weight of eachheated for ３ minutes

electromagnetic

sample was adjusted to ５g per experiment, and thecooker ［IC-D１
０B （W）; Sanyo, Ltd.］. The cooker

following procedure repeated ８ times. Two types of

using

an

!
! ）. Samples were homogenized with

was used as it automatically controlled conditions

metaphosphoric acid were prepared : ４％（５ ）andsuch as time and temperature. As soon as the

２％ （１
０

broccoli was boiled, it was removed and placed on

metaphosphoric acid for ３
０ seconds at ２０,５００ rpm.

filter paper （No. ２） to remove surface water. The

The homogenate was then centrifuged at １
０,０
００weight of both the boiled broccoli and the cooking

rpm for １
５ minutes at ４℃. For each sample, １water was then measured. The temperature wassupernatant was removed and homogenized with ４! ofmaintained at ９５℃ throughout heating for precise! of ２％ metaphosphoric acid, which was then usedcomparison of results between experiments.

for further analysis. For determination of VC, post-（２）Vacuum cooking conditions

The temperaturecolumn derivatization following previously describedin the cooking room was kept at １
０℃ or less. For

methods was used１０）. HPLC analysis was performed

surface pasteurization, broccoli was placed in waterusing a SHIMADZU LC-１
０A Liquid Chromatograph

at ９
５℃ for ３
０ seconds for sterilization. Broccoli waswith a Shim-pack SCR-１
０
２H column （３
０
０ ×８

! !;

（ 21 ）

〔Technical Report〕 Changes in Vitamin C of Cooking Broccoli

Shimadzu, Ltd.）at ４
０℃. The mobile phase consisted!

compared using the following equation ７）:of acidified distilled water with a flow rate of １０
.
/

!

73

Ratio of solid weight （ ％ ）=１００−［（ weight ofmin and a sample injection volume of １
０µ . Samples

sample before heating / weight of sample after

were detected at ３
００nm and expressed as total VC/

heating）
×１
０
０］

１
０
０g fresh weight（fr. wt）.
５．Statistical analysis

The word “ratio” denotes the result of the above

To compare VC levels in the ４ sections, １-way

equation. The results of the ratio analysis

areanalysis of variance was used （ ANOVA, Tukey’s

shown in Fig.３. For both vacuum cooking andmethod ; p <０.０５）to test for significant differences.

boiling, several changes were observed in solid

The data from the ２ cooking procedures were

weight from the excess heat. For ３ parts （florets,

determined by univariate analysis of variance （ t -inside section, and outside section）, variations in thetest ; p <００. ５）. IBM SPSS for Windows, Version １
８０.

ratio after vacuum cooking were significantly lower（SPSS Inc.）was used for statistical analysis.

than after boiling（p <００. ５）. The ratio of the florets
increased for both boiling and vacuum

Results and Discussion

cooking

while the ratio was decreased in the other ３ parts,

In this study, we compared vacuum cooking andwhich may be due to differences in the surface

boiling with respect to VC in ４ different edible

area of florets, which consists of bud crowns. The

parts of a broccoli head.

ratio of the other ３ parts increased, possibly due

１． Comparison of the solid weight of heatedtosampledehydration,

as

raw

foods

generally

samples

contain water in the cell walls. In this study,

As the sample weights were different between

heating of the samples may have caused expansion

boiling and vacuum cooking, the two weights wereof the cells, resulting in cell wall breakage and

0.5

3

0

15

15

10

10

5

5

**

Ratio of solid weight（%）

0

0

0

− 5

−5

−10

−10
Florets

−20

−25

0

0.5

3

0

15

15

10

10

5

5
0
− 5

−10
−15

0.5

time（min）
3

**

0
− 5

*

Ratio of solid weight（%）

Branch

−20

−25

−25

time（min）
3

−15

−15

−20

0.5

−10
−15

Stalk（inside）−20

Stalk（outside）

−25
Fig．
３ Ratio of solid weight（％）

Values represent means ±SDs（n=７−８）. Ratio of solid weight（％）= １００−｛（weight ofsample before heating/weight of sample after heating）×１
００｝.
: boiling ;: vacuum cooking＊
values are significantly different based on the Student’s t-test（＊p<００. ５, ＊＊p<００
. １）
.

74

Food Preservation Science

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 22 ）

dehydration. In support of this hypothesis, the plantused in previous studies３）.

became soft after heating. ALESSANDRINI１１） identified

３．VC content of broccoli sections, cooking water,

pectin loss as a reason for this softening, as pectinand sterilizationwall

Changes in VC content in the ４ sections after

adjoining the cell wall ; thus, cohesion may be lostheating is shown in Fig.５. For each part, the VC

upon cell wall breakage.

level in samples prepared by vacuum cooking was

２．VC content of raw broccoli

significantly greater than that in samples prepared

comprises

thelamellaandprimarycell

Fig.４ indicates the VC level in raw broccoli. VC

by boiling （ p <０.０５）. In Fig.６, the VC levels inlevels in the branches were ２ times greater thancooking water from vacuum cooking and boiling arethat in the florets and outside section （ p <０.０１）.

compared. In all sections, the amount of VC eluted

Most reports on broccoli focus on the florets, whilefrom vacuum cooking were significantly less thanreports on other parts are rare. In our study, we

those from boiling（p <００. １）, indicating that vacuum

divided broccoli into ４ sections as described abovecooking retained significantly more VC than boiling,

and assayed VC contents for each part via post -and that the VC of cooked broccoli was eluted intocolumn derivatization. The VC content was highest

the cooking water and not decomposed by heating.

in the branches, followed by the inside section,

We know two reports１４），１５） that claim there areflorets, and outside section, confirming results shown

primary

by KUROSU３）.

!

functional ingredients. Namely, they are decomposition

Food

and

The VC of raw broccoli inflorescence is １
２
０ /
１
０
０g,

according totheStandard Tables

of

１
２）

three

process

reducing

thevolumeofby heating, elution into cooking water by boiling,
decompositionbyactionof

enzyme.

It

is

Composition in Japan Fifth Revised and Enlarged Edition .

referred in these reports that decrease of

Inflorescence corresponds to both the florets andvolume with decomposition by heating is quite small

branches in our study, where the average VC wascompared to the other two processes. Our data

１
０
１２
.
/１
０
０g fr. wt., a difference of ２０ /１
００g fromsupport the above results, implying the usefulness

previously published results. KUROSU３） measured VC

of vacuum cooking with respect to controlling VCof broccoli divided into several parts, and reported! /１００g ±９.３! . VC

outflow into cooking water. Significant decreases inthat the content was １
１１

the VC content were seen with the inside andvariability may be due to differences in breed

outside section of the stalk, likely influenced by therather than seasonal differences, as implied in a

cutting surface area. The inside and outside of the

!

!

１
３）

the

previous report . Thus, the breed of broccoli used

stalk were separated by cylindrical hollowing out ofin this study may have differed from the breed

the stalk. Thus, there was a major difference invulnerability to outflow between the inflorescence
sections and the stalk. Cutting of vegetables causes

Vitamin C content(mg/100g fr.wt)

160

integral damage, and nutrients such as vitamins and
b

140
120
100

minerals may be eluted into the cooking water
upon boiling of the vegetables. Furthermore, such

ab

a

a

80

damage

can

lead

to

chemicalchangesinthevegetable due to contact of its components withvarious enzymes１６）.

60

VC contents eluted from vacuum cooking were40

significantly less in all sections than those withboiling（p<００. １）. Based on this result, we can infer

200that heating does not cause VC decomposition, andFlorets

BranchStalk(inside) Stalk(outside)

Broccoli parts
Fig．
４ Vitamin C content of divided parts of raw
broccoli
Values represent means ± SDs（n=８）.
a, b ; values with different letters are significantly
different by Tukey’s test（p<００. １）.

that vacuum cooking greatly reduces the outflow of
VC into cooking water. We have reported a similar
result with potatoes１７）, and our results coincide witha previous report１８）. In the previous report by ABE１８）,
theystatedthat

branching

did

not

changechlorophyll content in broccoli, though it reduced
VC content and hypothesized that VC content was

〔Technical Report〕 Changes in Vitamin C of Cooking Broccoli

160

*

**

140

*

120

**

100
80
60
40
20
0

Florets

BranchVitamin C content(mg/100g fr.wt)

Vitamin C content(mg/100g fr.wt)（ 23 ）

60
50

**
**

40

10
Florets

reduced due to both heating decomposition andoutflow of VC into water. Since VC is water-soluble,
VC elutes more easily than other vitamins, which
implies that vacuum cooking is an ideal method toprevent VC elution.
The effect of sterilization before vacuum sealing,
described in ３-２, is demonstrated in Figs.６ and ７. In
Fig.７, a comparison of VC levels in the ４ parts isshown, resulting in ２ significant observations （p <０.
beforevacuumsealing

reduced the VC content of florets （ Fig.６）, andsecond,

for

the

other

three

Stalk(inside) Stalk(outside)broccoli

sections

examined, sterilization controlled the reduction in
the VC content.
Unfortunately, we could not verify changes inmaterials that may influence VC content in thisFig．
６ Vitamin C content of cooking water
Values represent means ± SDs（n=４）.
□ : boiling ; ■ : vacuum cooking＊
values are significantly different by the Student’s t-test（＊＊p
<００
. １）
.

Vitamin C content(mg/100g fr.wt)

Values represent means ±SDs（n=７−８）.
□ : boiling ; ■ : vacuum cooking＊
values are significantly different by the Student’s t-test（＊p<. １）.
００. ５, ＊＊p<００

sterilization

BranchBroccoli parts

Fig．
５ Vitamin C content of divided parts of broccoli
after heatingFirst,**

20

Broccoli parts

０
５）.

**

30

0

Stalk(inside) Stalk(outside)

75

160

**

**

140

**

120

*

100
80
60
40
20
0

Florets

BranchStalk(inside)

Stalk(outside)

Broccoli parts
Fig．
７ Vitamin C content of divided parts of broccoli
after vacuum cooking
Each value is the means ± SD（n＝８）.
□ : non-sterilization ; ■ : sterilization＊
values are significantly different by the Student’s t-test（＊p<００. ５, ＊＊p<００. １）.

article or whether changes in water content may
affect VC content. However, we concluded thatfactors

influencing

VC

content

duringvacuumcooking were : controlling elution of VC into thecooking water, and deactivation of enzymes that
decomposebysterilization.

We

Broccoli contains a large amount of VC, and ２

investigatedcooking methods were compared to determine theirchanges in VC content for the ４ sections, focusing

effects on the VC content. We compared vacuum

particularly on the stalk （inside and outside）. The

cooking and boiling after dividing the broccoli headbroccoli stalk is often thought to be non-important,

into ４ edible sections :and there are few articles on stalk - specific VC

section of stalk, and outside section of stalk. The ２

content. We therefore examined VC content in thismethods were then applied to the prepared broccoli

study in the different sections for effective VC

using post-column derivatization.

usage.

VC

Conclusions

florets, branches, inside

Results were expressed as total VC /１
００g fresh

76

Food Preservation Science

VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 24 ）

weight. For raw samples, the VC content wasprocessing,steaming

andboilingonvitamingreatest in branches, followed by the inside section,

retention and sensory quality in broccoli florets,Zflorets, and outside. Significantly, more VC remained

Lebsesm Unters Forsch, １
９
７, ３
７
５〜３
８
０（１
９
９
３）

after vacuum cooking than boiling in all ４ parts due

１０）OBA, K., WATANABE, A., KAIMOTO, H., TOMOTO, A.

to significantly less elution of VC during vacuumand MORIYAMA, M. : Comparative Study on thecooking （ p <０.０１）. These results suggest that

Vitaminvacuum cooking effectively reduces VC elution from

Vegetables at Mealtime, Nippon Shokuhin Kagaku

all ４ sections of broccoli. W e conclude that factors

Kougaku Kaishi, ５
８, ４
９
９〜５
０
４（２
０
１
１）

C

Content

of

Fresh

and

Cookedinfluencing VC content at vacuum cooking included

１１）ALESSANDRINI, L., ROMANI, S., ROCCULI, P., SJOHOLM,

controlling elution of VC into the cooking water,

I. and DALLA, R. M. : Effect of steam cooking on

and deactivation of enzymes that decompose VC by

the residual enzymatic activity of potatoes cv.

sterilization..

Agria, J. Sci. Food Agric., ９
１, ２
１
４
０〜２
１
４
５（２
０
１
１）
１
２）KAGAWA,
References

１）ZHANG, D. and HAMAUZU, Y. : Phenolics, ascorbic
acid,

carotenoids

and

Y.

:

Standard

Tablesof

Food

Composition in Japan Fifth Revised and Enlarged

antioxidant

activityof

Edition （Kagawa Education Institute of Nutrition,
Tokyo）, pp.８
０〜８
１（２
０
０
９）

broccoli and their changes during conventional

１３）IKEDA, H., FUJISE, T., MIYAGI, K. and IBARAKI, T.

and microwave cooking, Food Chem. , ８
８, ５
０
３〜５
０
９

: Effects of Harvest Season on Respiration Rate,

（２
０
０
４）

Chemical Composition and Quality

２）DAY,G.

L. ,SHOREC,R.

E. ,BLOTB,W.

J. ,MCLAUGHLINB, J. K., AUSTIND, D. F., GREENBERGE, R.

Broccoli （ Brassica

oleracea

L.

Stability

italica ）,

of

Food

preservation science, ３
４, ３〜９（２００８）

S. , LIFFE, J. M. , MARTINF, S. P. , SARKARF, S. ,１４）TAKENAKA, M. , NAKAYAMA, K. , ISOBE, S. and

SCHOENBERGG, J. B. and FRAUMENI, J. F. : Dietary

MURATA, M. : Changes in caffeic acid derivatives

factors and second primary cancers : a follow-up

in sweet potato （ Ipomoea

ofcooking and processing, Biosci. Biotechnol. Biochem.,

oral

and

pharyngeal

cancerpatients,

Nutr.

Cancer, ２
１, ２
２
３〜２
３
２（１
９
９
４）

batatasL. ） during

７
０, １
７
２〜１
７
７（２
０
０
６）

３）KUROSU, Y. , JUJISAWA, M. and OGAWA, S.

:

１５）TAKENAKA, M., SAOTOME, I., NAKAYAMA, K. andAnalysis of Vitamin C Content in Each Part of

ISOBE, S. : Changes in Phenolic Compounds during

Broccoli, Journal of human environmental engineering,

Heating a Potato, Nippon Shokuhin Kagaku Kougaku

８, ８
４〜８
９（２
０
０
６）

Kaishi,, ５
６, １
７
１〜１
７
６（２
０
０
９）

４）KAWAKAMI, A., SASAKI, H. and SUGAWARA, T. :１６）NIWA, Y., MORIYAMA, M. and OBA, K. : Change in

Cooking loss of minerals in “Kizami Diet” -In casetheof vegetables - , Journal for the integrated study ofMaterials after Vacuum Cooking, Japan Society of

dietary habits, １
７, １
４
１〜１
４
９（２
０
０
６）

Cookery Science, ４
０, ２
５
７〜２
６
５（２
０
０
７）

５）OBA, K. : Enzymatic Studies on the ChemicalContentof１７）NAKASHIMA, N. ,Antioxidants

HAMADA,

T. ,

in

Plant

MATSUZOE,

Food

N. ,

Changes of Food Materials in Cookery Science,

KITANO, N. and SHIRATSUCHI, H. : Effect of vacuum

Japan society of home economics, ５
３, ８
６
９〜８
７
６

cooking on the vitamin C and texture of potatoes,

（２
０
０
２）

Journal of the Japanese Society of Taste Tecnology, １
１,６ ） YUAN, G. , SUN, B. , YUAN, J. and WANG, Q.

:

２
９〜３
４（２
０
１
２）

Effect of different cooking methods on helth -１８）ABE, K., KAETSU, K. and ACHIWA, N. : Effects ofpromoting compounds of broccoli, J. of Zhejiang

Cutting and Blanching on the Chlorophyll andUniversity Science B , １
０, ５
８
０〜５
８
８（２
０
０
９）

Ascorbic Acid Contents in Some Vegetables, Food

７）TAMURA, A., SASAKI, M., KINOSHITA, I. and SUZUKI,
K.

: Effect of Vacuum Packaging on the Boil -collapse of Potatoes, The Japan Society of Cookery
Science, ３
９, ２
９
６〜３
０
１（２
０
０
６）
８）OHIDE, K., SATO, R. and KONNO, A. : Sensory
Attributes

byVacuumCookingof

Potatoes,

Journal of Shokei Gakuin College, ５
７, １〜６（２００９）９）PETERSEN,

M.

A.

:

Influence

of

sous

vide

Preser. Sci., ３
９, ２
０
７〜２
１
２（２
０
１
３）

（ 25 ）

〔Technical Report〕 Changes in Vitamin C of Cooking Broccoli

真空調理におけるブロッコリーの
部位別ビタミンC含有量の変化＊

中嶋名菜 ・平田＊＊咲 ・白土英樹＊

77

量の１０倍の沸騰水中（ゆで水）で約９
５℃で３分間加熱した（ゆで加熱）。真空調理法は試料と試料重量の１／３に相当する水をフィルムに入れ真空包装し，通常調理法と同様に加熱した。VCの定量はHPLCポストカラム誘導

北野直子＊・松添直隆＊

体法を用いた。未調理のブロッコリーのVC含量は，花熊本県立大学環境共生学部

茎，茎の内側，花蕾，茎の外側の順で高かった。調理後

（〒８
６
２―８
５
０
２ 熊本県熊本市東区月出３―１―１
００）のVC含量は真空調理法が通常調理法（ゆで加熱）に比
べすべての部位で有意に高値を示した（p＜０．
０
５）
。VC

野菜の栄養成分は，洗浄・切断・ゆで・加熱などの調のゆで水への溶出量は真空調理法では通常調理法（ゆで理操作段階で損失することが知られている。特に，水溶加熱）に比べてすべての部位で有意に少なかった（p＜性であるビタミンC（以下，VC）は，ゆで水に溶け出

０．
０１）。真空調理の表面殺菌の有無によるVC含量は，花す た め 注 意 が 必 要 で あ る。ブ ロ ッ コ リ ー（Brassica

蕾以外のすべての部位で表面殺菌有りのほうが有意に高oleracea var. italica）はVCが豊富で栄養的に優秀な食値を示した（p＜０．
０５）
。以上のことから，真空調理法材である。本研究ではブロッコリーの可食部（花蕾，花による各試料のVC量は通常調理法（ゆで加熱）に比べ

茎，茎の内側，茎の外側）のVC含有量，ならびに調理て高く，優位性が示された。

操作によるVC残存量を調査した。通常調理法は試料重

（平成２
５年８月２
１日受付，平成２
６年１月３
０日受理）

（ 27 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４ 〔総

説〕

79

青果物の輸送時における衝撃ストレス応答解析に関する生理学的研究
平成２５年度日本食品保蔵科学会奨励賞

タンマウォン マナスィカン＊§＊ 農研機構食品総合研究所

Postharvest Physiological Study on the Stress Response Mechanismof Fresh Produce during Transportation
THAMMAWONG Manasikan＊§＊

National Food Research Institute, NARO, 2−1−12, Kannondai, Tsukuba, Ibaraki

305−8642

Key words：fresh produce, impact stress, response mechanism, gene expression
青果物，衝撃，ストレス応答，遺伝子発現

１．は じ め にいる１）〜 ５）。生育中の植物においては，細菌やウイルス，
真菌などの生物的脅威に対する防御手段である全身獲得

収穫，調製，選別，包装，荷役，輸送，保管・貯蔵な抵抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）が植物

どにおいて発生する圧迫，静荷重，振動，衝撃などは，体全体のストレス耐性を高める重要な働きをもっている。

青果物に物理的ストレスを与え，損傷を生じさせる。易すなわち，ある部位に生じた生物的ストレスが，植物体損傷性の青果物は，これらの物理的ストレスを受けると全体の生物的ストレスへの耐性を高める働きがある。

外部（表層）や内部に傷害が生じるとともに，生理的お一方，モデル植物等による研究から，環境ストレス，

よび化学的にも大きく影響を受け，代謝変動や品質変化

病害，傷害への応答は，それぞれアブシジン酸（ABA），をきたす。損傷を生じない作業，包装，輸送などの条件

サリチル酸（SA），ジャスモン酸（JA）によって制御解明，ならびに，損傷耐性品種の開発などのためには，されていること，また，それらが互いに拮抗的に作用す

収穫時および収穫後の流通過程で生じる物理的ストレスることが明らかにされている。例えば，植物において・損傷と，その品質への影響を定量化する必要がある。

SARと，温度・乾燥・塩分などの物理的ストレスに対加えて，物理的ストレス・切断傷害を受けた青果物では，する抵抗性とが拮抗関係にあることが知られている。すさまざまな生理的・化学的変化が生じ，栄養・機能性成

なわち，傷害を受けると，病害および環境ストレスに対分や嗜好特性を変化させることから，その影響を最小化する耐性が低下すると考えられる６）。

するための保存手法の開発が不可欠である。

３．収穫後青果物における

２．植物の環境ストレス

環境ストレス応答と品質変化

環境ストレスは，植物の生育，発達，生産性に悪影響

収穫後青果物においては，SARに基づく微生物侵襲を与える外的因子である。環境ストレスには，生物的な耐性などストレス応答が品質保持の観点からポジティブ

ものと非生物的なものがある。移動能力をもたない植物に作用する場合もあるが，ネガティブに作用する場合も

は，さまざまな環境条件下に柔軟に対応する機構，すなある。つまり，収穫後の青果物では，傷害が生じた部分

わち，高温，乾燥，接触，荷重，昆虫，病原菌などのスだけではなく，離れた部分でのストレス応答を引き起こ

トレスによる阻害を最小限に抑えるために，各ストレス

し，結果として，全体の品質低下を招くことも考えられに応じたシグナルを出し，代謝反応，遺伝子発現などをる（図１）。すなわち，収穫後の青果物が傷害を受ける

その状況に合わせて変動させる生理的適応能力をもってと，傷害により誘導される品質低下（Wound-induced

＊ 〒３
０
８―８
６
４
２ 茨城県つくば市観音台２―１―１
２§ E-mail : manasika@affrc.go.jp

80

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 28 ）

MechanicalStress
ACS
PLD
SA
LOX

PLD
ACS

傷害

LOX

PAL
APX

PA
PA
Ca2+

品 質 低下ET

Membrane
Degradation
PLD

Ca2+

Ca2+
Ion
channels

ROS
production

Ca2+

Detoxiﬁcation &Loss of Vitamins

APX
ROS

ACS
図１ 収穫後の青果物における傷害により誘導される品質低下（Wound-induced Local/Systemic Deterioration, WLSD）

SAMS

JA

LOX

Hormones

CaM
DNA

NucleusmRNA

Defense Mechanism(Gene Expression)

Ethylene Synthesis

Local/Systemic Deterioration, WLSD）が 生 じ る こ と

α- Linolenic
acid
PA

PAL

APX

PAL

PLD

Proteins &Enzymes

Quality Deteriorationof Fresh Produceが懸念される。

図２ 物流過程における青果物の物理ストレス応答と品質変化

このように，物理ストレスは，青果物において直接の損傷のみならず，ストレスに起因するその後の品質変化にも影響を及ぼすと考えられることから，その応答解析
は品質保持技術の開発において重要である。

４．青果物の衝撃ストレス応答に関する生理学的研究価した。ここでは，カルシウム結合性たんぱく質の１つであるカルモジュリンのアイソフォームのうちのBoCam
1，およびホスホリパーゼDのアイソフォームの１つであるBoPLD2 の発現解析結果を図３Bに示す。傷害部位

青果物のバルク物流技術の開発の一環として，バルクにおいてストレス応答遺伝子の発現変化がみられるとと輸送を想定した落下衝撃がトマトとキャベツのストレス

もに，直接傷害を受けていない部位においても，ストレ応答および品質変化に及ぼす影響について検討した。バス応答遺伝子の発現変化がみられた。また，遺伝子発現

ルクコンテナ物流においては，温度，湿度，ガス組成のレベルは，ストレスの種類，遺伝子の種類，経過時間に変動などに加えて，振動，衝撃，傷の発生などがストレ

１９）
依存して変動した（図３B）。

ス要因となる。

（２）微小落下によるトマト

桃太郎のストレス応答

モデル植物を用いた研究から，これらのストレス因子

エチレンは，ストレス応答にかかわる植物ホルモンでが発生した場合，細胞膜のレセプターにおいてストレス

あり，トマトにおいてはエチレンの前駆体である１―アが認識され，化学的，生化学的ネットワークに状態変化

ミノシクロプロパン―１―カルボン酸（ACC）の合成反応を生じることが知られている。すなわち，カルシウムイ

がエチレン生成の律速段階であることが知られている。

オン（Ca２＋）の急増，カルモジュリンなどのカルシウム

そこで，緑熟トマトについて，落下衝撃ストレス（高さ結合性たんぱく質の活性化，活性酸素等のラジカルの発５生，核内遺伝子の発現変動，たんぱく質・酵素の生成な酵素（ACS）遺伝子の発現との関係を詳細に調査した。

どが連鎖的に発生する７）〜１６）。それらの変動に伴って，結

そ の 結 果，Le-ACS1A，Le-ACS2，Le-ACS4，Le-ACS6 の果として青果物の品質低下が進行することになる（図４つのアイソフォームのうち Le-ACS2が落下ストレスに２）。

大きく関与していることを明らかにした。また，Le-ACS（１）傷害によるキャベツのストレス応答の遺伝子発現

2の発現が，落下部位からの果実表面上の距離にほぼ反変動!から赤道部をコンクリート床へ落下）と，ACC合成

２０）
比例することも明らかにした（図４）。

キャベツについて，コルクボーラーを用いて傷害処理

衝撃を含む物理的ストレスは，園芸農産物の生理・生を施した際のストレス応答を，数種遺伝子の発現解析に物的特性を変化させ，その結果，食味，外観品質などにより検討した１７）〜１８）。また，図３Aのように，キャベツ最!のコルクボーラーで切り出したサンプルを乾燥を防いで保存し，さらに，１!のコルクボーラーで大きな影響を及ぼす。そこで，微小落下衝撃が緑熟トマ

外葉から２トの呼吸速度，エチレン生成速度に及ぼす影響についてくりぬいた中心部とその周辺部に分けて遺伝子発現解析

よる呼吸速度，エチレン生成速度の変化の影響を排除すを行い，受傷部とその周辺部におけるストレス応答を評るため，収穫直後のエチレン生成速度から，熟度を詳細検討した。初めに，実験途中でのクライマクテリックに

（ 29 ）

〔総説〕 青果物の衝撃応答解析

81(A)
Cork borer (ø2cm)(ø2cm)

Cork borer (ø1cm)
0, 5, 15, 30, 60, 120,
180, 240, 300min

Sample-1= ø2cm
(with hole)

Put on the filter Time periods after
wounding treatment
paper soakedwith H 2O

Sample-1
Sample -2

Frozen in Liq. N2(store at - 80˚C)& Gene expression analysis

Sample-2= ø1cm
(from Sample -1)

(B)
15.0
Sample - 1
Sample - 2

12.0

Relative Expression

Relative Expression

15.0

9.0
6.0
3.0
0.0

0

Sample -1
Sample -2

12.0
9.0
6.0
3.0
0.0

5 15 30 60 120 180 240 300
Time after treatment (min)0

5 15 30 60 120 180 240 300
Time after treatment (min)

図３ キャベツの傷害ストレス応答の遺伝子発現解析（A）キャベツ最外葉から２㎝のコルクボーラーで切り出したサンプルを乾燥を防いで保存し，さらに，１㎝のコルクボーラーでくりぬいた中心部とその周辺部に分けて遺伝子発現解析を実施。
（B）コルクボーラーを用いて傷害処理（図３A）を施した際のストレス応答の遺伝子発現変動。

Evenly Dropped (ED)
(10 times)

Locally Dropped (LD)1 point (1, 3, or 10 times)

Cut line
Accumulation level (-)

c

H=5 cmConcrete ﬂoor

C
Pc

b
b

a
Ip

a

a

a

P
C
P
untreated ED

Pb

b

Pa

Pb

Pc
LD

Ip

C

Pa
図４ 落下ストレス（高さ５㎝からの赤道部をコンクリート床へ落下）とトマトのACC
合成酵素遺伝子（Le-ACS2）の発現との関係

・正確に評価することを試みた。その結果，収穫直後の"／h以下であれば，４８時

エチレン生成速度は顕著に上昇した。興味深いことに，

エチレン生成速度が８．
２nmol／

エチレン生成速度は１回のみの落下によっても上昇し，間の実験中にクライマクテリックライズに至らず，緑熟

その程度は，呼吸速度のそれと比べて大きかった。さら状態が維持されることが明らかになった。

に，落下処理前にエチレン作用阻害剤である１―MCPを

このスクリーニング手法により，実験期間中に緑熟状!の高さ処理した場合であっても，呼吸速度とエチレン生成速度からコンクリート床へ１，３，１
０回落下処理した。この

これらの結果と，落下処理した果実において目視によ

ごく小さな落下衝撃にもかかわらず，トマトの呼吸速度，

る損傷が確認されなかったことから，エチレン生成は，態が維持されることが確認されたトマトを，５の上昇は抑えられなかった。

82

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 30 ）

ついて検討した。

落下処理によるトマトの生理的変化を最も顕著に示す指標であると考えられた。したがって，エチレン生成速度

キャベツのバルクハンドリング時の衝撃を想定して，は，トマト果実における物理的ストレスの発生を敏感に平面剛性体（コン テ ナ 底 面 を 模 擬）へ の 落 下 高 さ を検出する重要な指標として位置づけられる。加えて，収

１
０，２
０，４
０，８
０ （図６A）としたときの呼吸速度の経

穫時のエチレン生成速度は，トマトに関して化学的，物

時変化を図６Bに示した。呼吸速度は，落下直後に落下

理的な処理が代謝や品質に及ぼす影響を解明する研究に高さに応じて増大した後，１日後にはコントロールと差おいて，正確で均一な熟度の果実を選択するための有効がないレベルに低下していることが分かる。また，糖含な指標であると考えられた。

量は，３日後まで落下処理による大きな変動は認められ!

!

さらに，同じ落下処理に伴うトマトの呼吸速度およびないものの，貯蔵６日後に落下高さが４０ でコントロー

エチレン生成速度の変化について解析し，１〜１０回の範ルと比べて含量低下が有意であることがわかる（図６

囲で落下回数が多いほど変化程度が大きいことを明らか

２
２）
C）
。

２
１）

にした（図５） 。

一方，CA環境を含めた適切な環境の維持によりスト（３）落下衝撃がキャベツの生理的・化学的特性およびレスの軽減と品質劣化の抑制が可能であるかどうかにつ!

!

いて検討を行った２２）。平面への落下高さが２
０ と８
０ を

遺伝子発現に及ぼす影響!

収穫後のキャベツにおいて，落下処理が処理直後の呼比較すると，８０ で呼吸速度の上昇が顕著であり，落下

吸速度の上昇と，保存中の糖含量の減少に及ぼす影響に高さを２０ 程度以内に抑える必要があることがわかった

!

1.6

10.0
(B)

(A)
Relative value ( - )Relative value ( - )

１０回
1.4
３回
1.2
１回

1.0

１０回

7.5
5.0

３回

2.5
１回

0.8

0.0
0

15

30

45

0

15

Time (h)Time (h)3045

図５ 落下処理がトマトの呼吸速度（A）およびエチレン生成速度（B）の変化に及ぼす影響

Cut end(A)

Cabbage head
80 cm

40 cm
20 cm

10 cm

100

35
(B)

80
Cont.
20cm

60

80cm
10cm

40cm

40
20
0
0

1
2
3
4
5
6
Day (s) after dropping treatment(C)
Total sugar (mg·g -1 FW)

Respiration rate (mg CO2・Kg -1・h-1）

Concrete floor

a
a
a
ab

30

b

25
Control
20 cm

80 cm
10 cm

40 cm

20
0

1

2

3

4

5

Day (s) after dropping treatment

図６ 落下処理後の保蔵キャベツの呼吸速度，糖含量変化（A）落下処理条件，（B）呼吸速度変化，（C）糖含量変化

6（ 31 ）

〔総説〕 青果物の衝撃応答解析

83の変化を測定した結果を示す（図９）。コルクへの落下（図７A）。同じ落下処理を施した試料を，CAガス環境
下に保蔵した時の呼吸速度変化から，CA環境下では落で生じる傷が原因となり，ストレス応答遺伝子BoAPX

下ストレスによる呼吸速度の上昇が大幅に抑制されるこ２の発現レベルが増大した。なお，落下高さが５

２
２）

!であ

っても発現レベルが増大したことから，傷害を引き起ことがわかった（図７B） 。
次に，コンテナに先に入ったキャベツの切り口に後かしやすい落下を防止することの重要性と，遺伝子発現解ら入ったキャベツの頂部が当たる状態を再現するために，

析による低レベルストレスの高感度評価の可能性が示さ切り口を模擬した円柱形コルク（周囲にはゲル状の保冷れた。

剤を配置）へ落下処理（図８A）した。落下処理キャベ

５．お わ り にツからサンプリングした試料（図８B）を用いて，数種

以上のように，モデル植物におけるストレス応答研究

生じる過酸化水素の還元作用を示すアスコルビン酸ペルによる最近の知見を活用し，遺伝子発現解析手法，ガス

オキシダーゼのアイソフォームであるBoAPX ２につい代謝解析手法等を駆使して，振動，落下などの物理ストて，コルクによる受傷部とその周囲における発現レベル

レスによる青果物の生理変化への影響を迅速に評価する

80

CO2 production rate ( mg・kg -1・h -1 )CO2 production rate ( mg・kg -1・h -1 )遺伝子の発現解析を行った２３），２４）。ここでは，ストレスで

(A)
80 cm

60

Air-Cont.
Air-80 cm
Air-20 cm

40
20
0

0

25

50

75

100

125

150

80
(B)

60

CA-Cont.
CA-80 cm
CA-20 cm

80 cm

40
20
0
0

25

50

75

100

Time after storage (h)Time after storage (h)図７ 平面落下処理後のキャベツの呼吸速度変化（A）大気下，（B）CAガス環境下(A)
Cardboard box

Cut endCabbage
40 cm head

20 cm
5 cm
Cork (static),
ø=2cm, H=0.5 cm

10 cm
Concrete floor

Cushion(Flexible Gel Pack- 保冷剤)

(B)(B) Wound - surrounding area (ø 1 cm)(A)Wounded area
(ø2 cm, caused by dropping against cork)
Distance from the wound edge (4 cm)
A = ø 2 cm, 1 disk, 1 replication, from 1 headB = ø 1 cm, 4 disks, 1 replication, from 1 head
図８ 落下高さがキャベツの衝撃応答に及ぼす影響の解析方法（A）落下処理の方法（コルクと保冷剤により下段キャベツをモデル化）（B）落下処理による受傷部写真（左）とサンプリング方法（右）84

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
４
０ NO．
２ ２
０
１
４

（ 32 ）

Relative Expression

20.0（A）受傷部
15.0
10.0
5.0
D0
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6

0.0
落下
高さ

5cm
5cm

Control
Control

10cm
10cm

20cm
20cm

40cm
40cm

7.5

（B）周囲（受傷部から5.5 cm）

5.0
2.5
0.0

落下
高さ

D0
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6
0m
15m
30m
1h
3h
6h
D1
D3
D6

Relative Expression

10.0

5cm
5cm

Control
Control

10cm
10cm

20cm
20cm

40cm
40cm

図９ 落下処理によるキャベツの受傷部とその周囲におけるBoAPX2の発現レベルの経時変化

Harvesting, Handling,
Packing
Storage & Transportation

Shock,Vibration,
Compression

物理的損傷
EthyleneEﬀectiveness???

エチレン介在細胞代謝
DNA＋MA 包装

mRNA

遺伝子発現

物理的損傷・
品質劣化の軽減

WLSD

Systems Biology
Perspective

生理変化
成分変化
タンパク質
（酵素）

品質変化（劣化）（外観，食味･香りの劣化，老化，微生物増殖）

図１
０ MA包装が振動等の物理的ストレスによる品質変動を抑制する効果に関するシステム生物学的研究

手法の開発，および開発手法によるストレスの限界条件

２）WALLEY, J. W. , COUGHLAN, S. , HUDSON, M. E. ,の解明に取り組み，品質上の問題を生じることのないコ

COVINGTON, M. F., KASPI, R., BANU, G., HARMER, S.

ンテナ形状，品質変動を最小化するためのハンドリング

L., and DEHESH, K. : Mechanical stress induces

条件（積載条件，輸送振動条件）等を解明した。

biotic and abiotic stress responses via a novel cis-

現在，JSPS外国人特別研究員制度により，青果物の

element, PLoS Genetics, ３（１
０）
, e１
７
２（２
０
０
７）

品質保持技術の開発を目的として，MA包装が振動等の３）ZHOU, R., SU, S., YAN, L. and LI, Y. : Effect of

物理的ストレスによる品質変動を抑制する効果について，

transport vibration levels on mechanical damage

特にエチレンを介した代謝変動に着目した，システム生and physiological responses of Huanghua pears

物学的研究を推進している（図１０）。

（Pyrus pyrifolia Nakai, cv. Huanghua）, Postharvest
Biol. Technol ., ４
６, ２
０〜２
８（２
０
０
７）

文
１）BRAAM, J.

:

献

In touch :４）PORAT, R., PAVONCELLO, D., BEN -HAYYIM, G., andplant responses to

LURIE,

S. :

A

heat

treatment

inducedthemechanical stimuli, New Phytologist, １
６
５, ３
７
３〜３
８
９

expression of a Na+ /H+antiport gene （cNHX1 ） in

（２
０
０
５）

citrus fruit, Plant Sci., １
６
２, ９
５
７〜９
６
３（２
０
０
２）

（ 33 ）

〔総説〕 青果物の衝撃応答解析

５）PASTUGLIA, M., ROBY, D., DUMAS, C., and COCK, J.

85

NAKAMURA, N. , ITO, Y. , and SHIINA, T.

:

The

M. : Rapid lnduction by Wounding and Bacterial

calmodulin - encoding gene BoCam １ ： A sensitive

Infection of an S

wound - responsive gene in cabbage, J. Jap. Food

Gene Family Receptor - like

Kinase Gene in Brassica oleracea, The Plant Cell , ９,
４
９〜６
０（１
９
９
７）

Preserv. Sci., ３
８（５）
,２
７
７〜２
８
３（２
０
１
２）
１
８） THAMMAWONG, M. , KANETA, T. , UMEHARA, H. ,６）RIKEN R ESEARCH：植物のストレス抵抗性にみ

NAKAMURA,

N. ,

ITO,

Y. ,

and

SHIINA,T.

:

ら れ る 競 い 合 い，（Consult web page for further

Expression of physical wound stress - responsive

information ; http : //www.rikenresearch.riken. jp/

genes in Arabidopsis thaliana and cabbage（Brassica

jpn/research/５５５５）oleracea var. capitata L.）, ISHS Acta Horticulturae,

７）KIM, M. C., CHUNG, W. S., YUN, D. -J., and CHO, M.

９
８
９, ７
３〜７
８（２
０
１
３）

J. : Calcium and calmodulin-mediated regulation

１９）THAMMAWONG, M., KANETA, T., SOGA, A., YOSHIDA,

of gene expression in plants, Molecular Plant, ２

M., NAKAMURA, N. and SHIINA, T. : Analysis of

（１）
,１
３〜２
１
（２
０
０
９）

stress - relating

８）GALON, Y., FINKLER, A., and FROMM, H. : Calcium

cabbage : mechanical stress simulation under bulk

-regulated transcription in plants, Molecular Plant,

container distribution, Proceeding of the６
１st Annual

３（４）
,６
５
３〜６
６
９（２
０
１
０）

Meeting９）RANTY, B., ALDON, D. and GALAUD, J-P. : Plant
calmodulins

andcalmodulin - related

Multifaceted

relaystodecodeproteins :calciumsignals,

Plant Signal. Behav., １, ９
６〜１
０
４（２
０
０
６）

of

gene

the

expression

Japanese

in

Association

woundedof

FoodPreservation Scientist, ６
６（２
０
１
２）
２
０） USUDA, H. , NEI, D. , ITO, Y. , NAKAMURA, N. ,ISHIKAWA, Y., UMEHARA, H., ROY, P., OKADOME, H.,
THAMMAWONG, M., KITAGAWA, M., SATAKE, T., and

１０）SNEDDEN, W. A. and FROMM, H. : Calmodulin,

SHIINA, T.

:

Effectofdroppingon

Le-ACS 2

mechanicallystressedcalmodulin-related proteins and plant responses toaccumulation around thethe environment, Trends Plant Sci. , ３, ２
９
９〜３
０
４

site of the tomato fruit, J. Amer. Soc. Hort. Sci., １
３
３

（１
９
９
８）

（５）
,７
１
７〜７
２
２（２
０
０
８）

１
１）WANG, K. L. - C. , LI, H. and ECKER, J. R.
Ethylene

Biosynthesis

andSignaling:

２１）THAMMAWONG, M., USUDA, H., N EI, D., UMEHARA,

Networks,

H., NAKAMURA, N., ROY, P., SATAKE, T., and SHIINA,

Plant Cell , １
４, S１
３
１〜S１
５
１（２
０
０
２）

T. :

１
２）
WANG, X. : Regulatory functions of phospholipase
Dandphosphatidic

acid

in

plant

growth,development and stress responses, Plant Physiol ．,
１
３
９, ５
６
６〜５
７
３（２
０
０
５）

Ethylene

indicator

forproduction

rate :

determiningtheA

sensitive

occurrenceofmechanical stress in tomato fruits, J. Jap. Food
Preserv. Sci., ３
８（３）
,１
５
９〜１
６
７（２
０
１
２）
２
２）THAMMAWONG, M., KANETA, T., SOGA, A., YOSHIDA,

１３）MUNNIK, T., IRVINE, R. F. and MUSGRAVE, A. :M., NAKAMURA, N. and SHIINA, T. : Influence ofPhospholipid signaling in plants, Biochim. Biophys.

impact stress on the postharvest physiological andActa, １
３
８
９, ２
２
２〜２
７
２（１
９
９
８）

chemical properties of cabbage heads, J. Jap. Food

１４） RYU, S. B. and WANG, X. :linolenic

andlinoleic

phospholipase
phospholipids

acids

D-mediatedinwoundedIncrease in freeassociatedwithhydrolysis
castorbean

ofSOGA, A. , KANETA, T. , NAKAMURA, N. , ITO, Y. ,leaves,NAKANO, K. , and SHIINA, T. : Changes in gene

Biochem. Biophys. Acta, １
３
９
３, １
９
３〜２
０
２（１
９
９
８）
１
５） CHAPMAN, D.

:

Preserv. Sci., ３
７（６）
,２
７
３〜２
８
２（２
０
１
１）
２
３） THAMMAWONG, M. , UMEHARA, H. , YOSHIDA, M. ,Phospholipase activity during

plant growth and development and in response toenvironmental stress, Trends Plant Sci., ３, ４
１
９〜４
２
６
（１
９
９
８）
１
６）BARGMANN, B. O. and MUNNIK, T. : The role ofexpression of harvested cabbage in response tomechanical wound stress, ISHS Acta Horticulturae,
１
０
０
５, １
１
７〜１
２
３（２
０
１
３）
２
４）SHIINA, T., UMEHARA, H., YOSHIDA, M., SOGA, A.,
NAKAMURA,

N. ,

ITO,

Y. ,

NAKANO,

K. ,and

THAMMAWONG,

M.

:

phospholipase D in plant stress responses, Curr.

cabbagetodifferent

Opin. Plant Biol ., ９, ５
１
５〜５
２
２（２
０
０
６）

mechanical impact stress, ISHS Acta Horticulturae,

１７）THAMMAWONG, M., HEWAJULEGE, G.N.I., KANETA, T.,

head（under review）

Responsemechanisms

strengthlevelsofof