（ 1 ）263

日本食品保蔵科学会誌
３
８

VOL．

会
長
編集委員長
編集委員

５

NO．

!井 陸雄
上田 悦範
石田
裕
津久井亜紀夫

副

会

長

稲熊 隆博
東尾 久雄

上田

悦範

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＞
米糠由来 α‐グルコシダーゼの精製と性状，エチルグルコシド生産性について …………………………（２６５）／内野昌孝・阿部有希子・入澤友啓
野口治子・#野克己＜研究ノート＞
品種および収穫時期の違いが長期どり栽培されたアスパラガス（Asparagus officinalis L.）の破断応力およびルチン含量ならびにそれらの収穫後変化に及ぼす影響 ………………………………（２７１）／元木 悟・北澤裕明・酒井浩晃
松島憲一・"渦康範＜研究ノート＞（英文）カルモデュリンをコードするBoCam 1 はキャベツの鋭敏な傷害応答遺伝子である ……………………（２７７）／タンマウォン マナスィカン・ヘワジュリジ（ガンガ ナマリ）イルミ
兼田朋子・中村宣貴・伊藤康博・椎名武夫
オカラを添加したソーセージの品質について ………………………………………………………………（２８５）／多田耕太郎・寺島晃也・中村 優・鈴木敏郎＜技術報告＞
処理方法がマイクロバブル生成特性およびオゾンガス溶解速度に及ぼす影響 …………………………（２９３）／中村宣貴・梅原仁美・松山成江
川崎保美・大原浩樹・松本 均
タンマウォン マナスィカン・許 晴怡・椎名武夫＜講座＞
身近な野菜・果物〜その起源から生産・消費まで（１９） …………………………………………………（３０１）
カンキツ
／吉岡照高
＜文献抄録＞ ……………………………………………………………………………………………………（３１１）＜本会記事＞ ……………………………………………………………………………………………………（３１２）＜会
告＞ ……………………………………………………………………………………………………（３１３）

264

（ 2 ）

Food Preservation Science

CONTENTS OF VOL．
３
８ NO．
５（２
０
１
２）
＜Article＞（Japanese）
Purification and Characterization of α-glucosidasefrom Rice Bran and Production of Ethyl-α-D-glucoside
UCHINO Masataka, ABE Yukiko, IRISAWA Tomohiro,
NOGUCHI Haruko and TAKANO Katsumi ………………………………………………………………（２６５）＜Research Note＞（Japanese）
Effects of Cultivar and Harvest Season on Rupture Stress and Rutin Content
and Their Changes after Harvest of Asparagus（Asparagus officinalis L.）
Cultivated Using the Long-term Harvest Production System
MOTOKI Satoru, KITAZAWA Hiroaki, SAKAI Hiroaki,
MATSUSHIMA Ken-ichi and HAMAUZU Yasunori ………………………………………………………（２７１）＜Research Note＞（English）
The Calmodulin-Encoding Gene BoCam1: A Sensitive Wound-Responsive Gene in Cabbage
THAMMAWONG Manasikan, HEWAJULIGE GANGA NAMALI Ilmi, KANETA Tomoko,
NAKAMURA Nobutaka, ITO Yasuhiro and SHIINA Takeo ……………………………………………（２７
７）
Quality of Sausages Containing ‘Okara’ Soybean Curd Residue
８
５）
TADA Kotaro, TERASHIMA Teruya, NAKAMURA Yu and SUZUKI Toshiro ………………………（２＜Technical Report＞（Japanese）
The Effect of Microbubble（MB）-treatment Conditions
on MB Characteristics and Ozone Dissolution Rate
NAKAMURA Nobutaka, UMEHARA Hitomi, MATSUYAMA Masae,
KAWASAKI Tomomi, OHARA Hiroki, MATSUMOTO Hitoshi,
THAMMAWONG Manasikan, XU Qingyi and SHIINA Takeo …………………………………………（２９３）＜Serialization Lecture＞（Japanese）
Citrus Fruits
YOSHIOKA Terutaka ………………………………………………………………………………………（３０１）（ 3 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２ 〔報

文〕

265

米糠由来 α-グルコシダーゼの精製と性状，
エチルグルコシド生産性について
内 野 昌 孝＊§・阿部有希子＊・入 澤 友 啓＊
野 口 治 子＊・! 野 克 己＊
＊ 東京農業大学応用生物科学部生物応用化学科

Purification and Characterization of α-glucosidasefrom Rice Bran and Production of Ethyl-α-D-glucoside
UCHINO Masataka＊§, ABE Yukiko＊, IRISAWA Tomohiro＊,
NOGUCHI Haruko＊ and TAKANO Katsumi＊＊ Department of Applied Biology and Chemistry, Faculty of Applied Bioscience,
Tokyo University of Agriculture, Sakuragaoka 1−1−1, Setagaya−ku, Tokyo 156−8502
In this study, α-glucosidase from rice bran was purified by chromatography and electrophoresis.
This enzyme has a molecular weight of ３
１
０ kDa and consists of ４ subunits with a molecular weightof ７
６ kDa or ３
６ kDa. The N-terminal amino acid sequence of the ７
６-kDa protein was found to be
similar to that previously reported for a rice glycosidase. However, the molecular weight of the
enzyme differed from that reported for any rice glycosidase. The enzymatic properties of this enzyme
were almost similar to those of most rice α - glucosidases. However, ２ properties, that is, the pH
activity and thermostability, were a little different from those reported for polished rice. This enzyme
was stable in ethanol up to a concentration of １
０％ ethanol. In addition, its activity in ethanol did notdecrease up to a concentration of ２
０％ ethanol. Ethyl-α-D-glucoside was optimally produced at pH４．
０
and ４
０°
C.
These results show that α-glucosidase from rice bran can be used in the production of ethyl-α-Dglucoside.
（Received Sep．
８, ２
０
１１；Accepted Apr．
１
９, ２
０
１
２）
Key words：rice bran, α−glucosidase, ethyl glucoside, purification
米糠，α-グルコシダーゼ，エチルグルコシド，精製

近年，健康に対する意識の向上から，生体調節機能にするグリコシダーゼの一種だが，一部の生物種由来のも影響を与える食品の三次機能への期待が高まり，様々なのは転移反応能力をもち，これらを利用すると転移生成製品が開発されている。機能性成分は素材中に含有され物の生産が可能となる。これにより，転移反応能力をもるほか，発酵・加工過程中で生じることが知られている。

つ α-グルコシダーゼを利用すれば，エタノールとマルト

日本酒やみりん中に含まれるエチル-α-グルコシ ドースを基質としてEGを効率よく生産することができる。

（EG）は即効性の甘味とともに遅効性の苦みを呈し，まところで，米糠の利用用途として米油がある。圧搾やた，消臭効果，味質改善効果，糖質吸収阻害効果，腸内有機溶媒による抽出により搾油し，その後の米糠粕は飼菌叢改善効果，整肌効果など，様々な機能性が確認され，料や肥料に利用される。米糠粕にはタンパク質などの栄新規甘味料として利用が期待される１）〜５）。しかし，本物養成分が残るが，その中に様々な酵素が含まれる。資源

質の工業的生産方法は未だ確立されておらず，生産コスの有効利用を考えると搾油後に有用な酵素を分離した後トが高いのが問題となっている。一方，α-グルコシダーに飼料化や肥料化が望ましい。

ゼ（EC ３．
２．
１．
２０）はマルトースの加水分解反応を触媒
＊ 〒１
５
６―８
５
０
２ 東京都世田谷区桜丘１―１―１§ Corresponding author, E-mail : muchino@nodai.ac.jp

米のグルコシダーゼに関する報告はあるものの６）〜１０）糠

266

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 4 ）

層に存在するグルコシダーゼに関する報告は少ない。

行い，その後，各試料室（２０室）より分画液試験管を回IWATA らは精米歩合を変えた米糠を調整し，各層での収した。なお，陽極液には０．
１Mリン酸溶液２５!，陰極

α-グルコシダーゼ活性は５０％までは大きな変化がないこ

液には０．
１M水酸化ナトリウム溶液２５!を用いた。

とを示している。そのため，米糠より同酵素を取得する

４．電気泳動およびN末端アミノ酸配列

１１）

分取用等電点電気泳動により得られた活性画分を濃縮のは可能と考える。
そこで，本研究では米糠よりα-グルコシダーゼを精製後，Native-PAGEに供し，CBB染色によりタンパク質し，その性状ならびにEG生産性を調べることを目的とを検出した１４），１５）。また，バンドが確認された領域を切りする。

出し，緩衝液で酵素を回収後，PNPG法にて活性確認を実験方法
１．実 験 材 料行なった。さらに，活性が確認されたバンドを切り出し，
SDS-PAGEを行った１６）。なお，ゲ ル はe-PAGEL １
２．
５％（ATTO社製）を用い，タンパク質の染色はCBBにて行

試料玄米には栃木県産コシヒカリを用いた。市販精米

った。

機にて９
０％搗精し，得られた米糠を８倍量のヘキサンでタンパク質をSDS-PAGE後のゲルから，セミドライブ

４℃にて１８時間攪拌し，脂質を抽出した。その後，濾紙ロッティング法にてPVDF膜へ転写し１７），プロテインシ（No．
２）を用いて吸引濾過し，続いて４倍量のヘキサンークエン サ ー（PPSQ２
１A SHIMADZU社 製）に てN末により洗浄した。さらに，これを風乾し，ヘキサンを完端アミノ酸配列を解析した１８）。

全に除去したものを脱脂米糠とした。

なお，今回はα-グルコシダーゼと思われる７５kDaと，
３
５

脱脂米糠５
０$に，９
０mM塩化ナトリウムを含む２０mM

kDaのタンパク質についてN末端を２０残基解析した。こ

酢酸緩衝液（pH５．
０）２
５０!を加え，ヒスコトロン（%

れらをDDBJのFASTAを用いて相同性の検索１９），２０）を行っ

日 音 医 理 科 器 械 製 作 所）に て ホ モ ゲ ナ イ ズ 後，１２時た。

間，４℃にて攪拌抽出した。その後，ガーゼにて濾過，

５．α-グルコシダーゼの各種条件での加水分解活性

遠心分離（１５，０
００rpm，２
５分，４℃）にて得られた上澄（１）活性に対するpHの影響

液に，３０％飽和濃度になるように硫酸アンモニウム（硫ン緩衝液（pH３．
０〜８．
０）を用い，酵素反応に対するpH安）を加えた後，不溶化したタンパク質を同上の条件にの影響を試験する共に各pHにて４℃，２４時間放置したて遠心分離にて除き，得られた上澄液を粗酵素とした。

後反応（pH５．
０）させ残存活性を測定した。なお，活性２．酵素活性およびタンパク質量の測定
α-グルコシダーゼ活性はPNPG（p-ニトロフェニルグ
１２）

５０mMのマックルベ

は最大活性を１００とした相対活性として求めた。
（２）活性に対する温度の影響

３０〜８０℃で酵素反応

ルコピラノシド）法にて測定した ，２０mM PNPGを含を行うと共に，pH５．
０，上記各温度にて３時間放置した

む１．
０Mマックルベン緩衝液４０"，酵素溶液２００"，純水

ものの残存活性を測定した。なお，活性は最大活性を１
０
０

を１，
３
６
０"加え，３７℃で３０分間反応させた。その後，１とした相対活性として求めた。

Mの炭酸ナトリウム４００"加え，４００!にて吸光度を測定（３）活性に対するエタノールの影響

反応液に終濃した。酵素単位は３７℃，１分間にp-ニトロフェノール１

度１
０，２
０，３
０，４
０，５
０％となるようにエタノールを加え"olを遊離する力価を１unitとした。タンパク質量はブ

活性測定を行った。また，１
０，２
０，３
０，４
０，５
０，６
０％の

ラッドフォード法にて行った１３）。

エタノール濃度にて４℃，２４時間放置した後に，透析に３．α-グルコシダーゼの精製てエタノールを除去し残存活性測定した。活性はアルコ

TOYOPEARL Butyl-６００S（東ソー社製）を担体としール無添加のものの活性を１００とし，相対活性として求た疎水クロマトグラフィー（φ２．
０#×２
６#）に調製しめた。

た粗酵素を供し，あらかじめ３０％飽和の硫安を含む２０６．α-グルコシダーゼによるEG生産性

mM酢酸緩衝液（pH５．
０）にて平衡化したカラムに酵素

EGの定量は，以下の操作にて行った。酵素力価を加液を添加後，同緩衝液を２０
０!流して洗浄し，硫安飽和

水分解活性として０．
０５U，５０mMマックルベン緩衝液，

濃度３
０，２
０，１
０，０％と順次ステップワイズ溶出（２!

マルトース濃度０．
４M，エタノール濃度２０％（v／v）と／min）を行った。溶出液を各８!，計８０本分取し，主なるよう調製し４０℃にて，４８時間反応させた。反応後沸

要活性画分を回収後，純水にて透析し，十分に硫酸アン

騰水浴中にて１０分間加熱処理し，酵素失活させ，反応後モニウムを除去した。

の溶液をプレフィルター（２０"，東ソー社製）にて処理

疎水クロマトグラフィーにて回収した活性画分を分取したものを試料とし，下記条件で測定を行った。カラ

用 等 電 点 電 気 泳 動 シ ス テ ム（Bio-Rad Laboratories社

ム；Shim-pack CLC-NH２，移動相；アセト ニ ト リ ル：

製：Rotofor）を用いて分画した。予備泳動後，純水を

水＝７
５：２
５，カ ラ ム 温 度；４０℃，流 速；１!／分，検吸引除去後，活性画分にBiolyte（pI３〜１０）を終濃度出；RID-６A（島津製作所）。

２％（v／v）になるよう加え，５０!に定容したものを同

な お，結 果 はEGの 生 成 量（mM）お よ び 転 移 率システムに供した。本泳動は２．
２５W，４℃にて５．
５時間（％）として示した。転移率は，本酵素によってマルト（ 5 ）〔報文〕 米糠 α-グルコシダーゼ

Native-PAGE
M

ースにエタノールが転移した場合，マルトース１分子からEG１分子とグルコース１分子が生成するため，分解て転移率を求めた。
転移率（％）＝EG生成量／グルコース生成量×１
０
０
pH３．
０〜８．
０（５
０mMマックルベン緩SDS-PAGE
M

232

250
150
100
75

140

50

669
440

生成物中のEG量およびグルコース量を測定し，次式に（１）最適pH267

衝液）にて反応を行い，pHとEG生産量と除関係を試験37した。
（２）最適温度

３
０〜７
０℃にて４
８時間反応し，温度と

25
20

67

EG生成量との関係を試験した。

実験結果および考察
15

１．α-グルコシダーゼの精製
粗酵素を，TOYOPEARL Butyl-６００Sを担体とした疎
水クロマトグラフィーにて精製を行った結果，硫安飽和Fig．
１ Native-PAGE and SDS-PAGE of α-Glucosidase
UCHINO et al .

濃度１
０，２
０，３
０％において，それぞれ活性ピーク（それ
ぞれ０．
０
９
２，１．
０
２
９，０．
０
６
８U）を検出した。最も高い活ことが推察された。

性を示した硫安飽和濃度２０％画分において精製度は粗酵

SDS-PAGE により得られた，７
６kDa と３
６kDa のタン素に比べて２．
４倍に上昇し，５９．
６％の活性を回収した。

パク質バンドの N 末端アミノ酸配 列 を 解 析 し，そ れ

次に，この硫安飽和濃度２０％画分を分取用IEFにより

ぞ れ１
６残 基 を 決 定 し た。７
６kDa の タ ン パ ク 質 は精製を行った結果，pH４．
５−４．
８付近に活性ピークが得

VYIPYXTSAGVVGGXXNVXV であり， ３６kDa ではられ，このうちpH４．
７の画分を分取した。この画分を精ANFNIKTKTKIGQGQXGXXXで あ っ た。こ れ ら の 配製酵素とし，その活性は０．
２１Uで，精製度は９．
０倍に上列をFASTAにて相同性検索した結果，７
６kDaは米の糖質 分 解 酵 素 群（H２KW８
２̲ORYSJ H２KW８
２）と８
０％の

昇し，１
２．
２％の活性を回収した（Table１）。
本酵素の精製は比較的簡便で回収率も十分であるため，相同性が，３
６kDaについては高い相同性を示すタンパク以後の実験遂行に十分なものであると判断した２１）〜３６）。

質が検索されなかった。この結果より米糠のα-グルコシ

２．米糠 α-グルコシダーゼの構造解析およびN末端アミダーゼ活性を有するタンパク質の本体は７６kDaであるとノ酸配列解析

考えられた。山崎らは米由来α-グルコシダーゼについて

精製酵素をNative-PAGEに供試した結果，３
１０kDa付精製を行い，４
７．
３，５
８．
０，６
４．
０，８
４．
０，９
６．
０KDaのアイ

近主要なバンドが，１
５０kDa付近に薄いバンドが検出さソザイムを得ている６）〜８）。しかし，本酵素は７６KDaであれた（Fig．
１a）。Native-PAGEにて得られた各タンパクったため，これらとは異なるアイソザイムまたは部分的質バンドを切り出し，活性の確認試験を行った結果，３１０に消化されたタンパク体と考えられる。生物全般におけkDa付近にのみ活性が確認された。このことから目的酵る グ ル コ シ ダ ー ゼ は 約２
５KDa（糸 状 菌；Chaetomium

素は３１０kDaと推察された。

thermophilum）〜３
３５KDa（ラット）と幅が広いが，そのNative-PAGEにより得られた３１
０kDa付近のタンパク

多くが５
０〜１
０
０KDaであり，本酵素も こ の 範 囲 で あ っ質バンド領域を切り出し，回収後，SDS-PAGEに供した

た３２），３３）。さらに，Nativeな状態は約３１０kDaであり，報告

結果，７６kDaと３
６kDaにタンパク質バンドが確認されたにある米由来グルコシダーゼの１０
０KDa以下とは異なっ

（Fig．
１b）
。このことから目的酵素は７６kDaと３
６kDaのサていた６）〜８）。しかし，他の生物種では複合体を形成した

ブユニットから構成されていることが考えられた。また，ものも多く報告され，最大でラットの１３００KDaとの報告

Native-PAGE,SDS-PAGEの挙動および染色濃度から，もある３３）。このことから，本酵素は報告にあった米由来

精製タンパクは４つの７６KDaのユニットおよび１つの３６グルコシダーゼとは局在性や役割が異なるものと予想さKDaから構成されるヘテロ５量体のタンパク質であるれる。

Table１ Purification of α-glucosidase
Steps

Total Protein（mg）

Activity（unit）

Specific activity（unit/mg protein）

Purification rate
（fold）

Yeald（％）

Crude Enzyme
Butyl Toyopearl
Rotofor

３
７
５．
７
９
２．
９
５．
２

４．
６
８
１．
０
０
０．
２
１

４．
５
１
０．
８
４
０．
１

１．
０
２．
４
９．
０

１
０
０．
０
５
９．
６
１
２．
２

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８ NO．
５ ２
０
１
２

３．米糠 α-グルコシダーゼの各条件下における加水分解（ 6 ）に最大値を示したことから，高いpH条件下では加水分活性について解が抑制されて，グルコース生成量が低下したためであ

米糠 α-グルコシダーゼの最適温度・pH，温度・pH安ると考えられた。最適温度は４０℃であり，その後，反応定性，エタノール存在下での活性およびエタノールに対温度上昇に伴いEG生成量は低下した。また転移率につする安定性を調べた結果をTable２に示した。最適温度

いては，どの温度においてもほとんど変化がみられず，は５０℃で，報告にある米由来グルコシダーゼと比較し温度上昇とともに加水分解活性も抑制されたと考えられ５℃低かった。また，温度安定性は５５℃まで安定であり，る。

報告にある各種グルコシダーゼの安定温度の中間に位置

芳川らは，Aspergillus由来の α-グルコシダーゼによるしていた。さらに，最適pHは４．
０と米由来同酵素の報告

EG生産の試験を行い，pH６．
０，４５℃で最大の生産量をの範囲内であったが，他の生物種と比較し，低いpHで示したことを報告している２）。このことから，由来の異あった。また，pH安定性は３．
０〜８．
０と報告の米由来酵なるグルコシダーゼを利用しても，ほぼ同じ条件で生産

素より幅広い値であった。以上より，米糠由来酵素は胚が効率よく進むものと考えられる。

乳など，他の部位に存在するグルコシダーゼとは種類の転移効率が最低でも１０％あり，１０mM以上のEG生産異なるアイソザイムであることが示唆された。なお，エが可能であるため，米糠を利用したEG生産は未利用資

タノールに対し，１０％まで安定であり，エタノールの活源の有効活用として有用なものと考える。

性に対する影響は２０％までは活性が保持されるものの，

要

以降では活性が低下する傾向が確認された。
４．米糠 α-グルコシダーゼのEG生産性について

約

エチル-α-グルコシド生産を目的に米糠由来グルコシ

米糠 α-グルコシダーゼの温度やpHによるEG生産性のダーゼの研究を進めた。Native-PAGEの結果，３
１
０kDa

結果をFig２に示した。最適pHはpH６．
０であり，pH４．
０付近に活性は確認され，このタンパク質バンドはSDS-〜６．
０で高いEG生成量を示した。これは加水分解の最適

PAGEの結果，DTT添加のみで７６kDaと３６kDaに分離し条件とほぼ同様であった。また，転移率はpH８．
０のときたことから，ジスルフィド結合により結合していると考

Table２ Characteristics of alpha-glucosidase from various organisms
Sample（Organism）

Opt.
Temp.

Sta.
Temp.

Opt.
pH

Sta.
pH

Ethanol
resistant

Activityin Ethanol

Rice bran
Panicum miliaceum３１）
Oryza sativa８）
Allium fistulosum７）
Vigna radiata２５）
Lentinus edodes３４）

５
０
５
０〜６
０
５
５
５
５
６
０〜６
５

〜５
５
〜４
５
〜５
０
〜４
５
〜６
５

４．
０
４．
５〜５．
０
３．
０〜５．
０
５．
０
５．
０

３．
０〜８．
０
２．
５〜８．
０
４．
０〜７．
０
３．
５〜７．
０
３．
５〜６．
５

１
０％
−
−
−
−

〜２
０％
−
−
−
−

５
０
６
０
５
２

〜４
０
〜６
５
〜４
５

５．
０
６．
０〜７．
０
５．
０

４．
０〜６．
０
６．
０〜９．
０
４．
０〜７．
３

−
−
−

−
−
−

8
20
4

10

3

4

5

6
pH

7

8

50
40

12

30
8
20
4

10

30

40

50

60

Temperature（℃）

Fig．
２ Effect of pH and temperature on productivity of α-EG
UCHINO et al .

70

Transfer rate（％）

30

Transfer rate（％）（α-EG /Glucose×100）

Production of α-EG（mM）

40
12

16

（α-EG /Glucose×100）

50

16

Production of α-EG（mM）

Sus scrofa３５）
Fagopyrum esculentum３６）

（ 7 ）文〕 米糠 α-グルコシダーゼ〔報えられた。またN末端アミノ酸配列を解析したところ，
７
６
kDaにおいては米糖質分解酵素群と１００％の相同性が得られたことから，本精製により得られた活性タンパク質はα-グルコシダーゼであることが示唆された。

１２）澱粉，糖質関連酵素実験法：中村道徳・貝沼圭二編
（１
９
８
９）
１
３）BRADFORD, M. : A rapid and sensitive method forthe

また，本酵素の諸性状において，加水分解活性では広いpH安定性と高いエタノール耐性を有していることがわかった。さらに転移活性においては，加水分解活性との最適条件の違いから，高pHで高い転移率を示した。

269

quantitation

proteinutilizingof

microgramtheprinciple

quantities
ofof

protein - dyebinding, Anal. Biochem., ７
２, ２
４
８〜２
５
４（１
９
７
６）
１
４）ORNSTEIN, L. : Disc Electrophorasis. I. bacfgroundand theory, Ann. N Y Acad. Sci. , １
２
１, ３
２
１〜３
４
９
（１
９
６
４）

文
１）岡

献

１
５）DAVIS, B.J. : Disk electrophoresis. II. Method and智・岩野君夫・布川弥太郎：清酒醸造過程におけるエチル-α-D-グルコシドの生成，農化，５
０，４
６
３
〜４
６
８（１
９
７
６）
２）岡

application to human serum proteins, Ann. N. Y.
Acad. Sci., １
２
１, ４
０
４〜４
２
７（１
９
６
４）
１
６）LAEMMLI, U. K. : Cleavage of structural protein

智：清酒中のエチル-α-D-グルコシド，日本醸造協会誌，７
２，６
３
１〜６
３
５（１
９
７
７）

s

duringtheassembly

of

the

head

of

bacteriophage T４, Nature, ２
２
７, ６
８
０〜６
８
５（１
９
７
０）

３）芳川憲司・池田潔昭・谷川弘晃・山本一也・宮本博

１７）HIRANO, H. and WATANABE, T. : Microsequencing

文・岡田茂孝：エチル-α-グルコシドの大量生産の方

of proteins electrotransferred onto immobilizing

法と食品への応用，日食工誌，４
１，８
７
８〜８
８
５（１
９
９
４）

matrices from polyacrylamide gel electrophoresis

４）TAKENAKA, F. and UCHIYAMA, H. : Effects of α-DGlucosylglycerol

on

the

in

vitro

DigestionofDisaccharides by Rat. Intestinal Enzymes, Biosci.
Biotech. Biochem., ６
５, １
４
５
８〜１
４
６
３（２
０
０
１）

Application to aninsoluble protein, Electrophoresis,
１
１, ５
７
３〜５
８
０（１
９
９
０）
１
８） EDMAN, P. :Method for Determination of the

Amino Acid Sequence in Peptides, Acta. Chemica.

５）KITAMURA, N., OTA, Y., HARATAKE, A., IKEMOTO,

Scandinavica., ４, ２
８
３〜２
８
４（１
９
５
０）

T., TANNO, O. and HORIKOSHI, T. : Effects of Ethyl-

１９）LIPMAN, D. J. and PEARSON, W. R. : Rapid and

α - D - Glucoside on Skin Barrier Disruption, Skin −sensitive protein similarity searches, Science, ２２
７,Pharmacol ., １
０, １
５
３〜１
５
８（１
９
９
７）

１
４
３
５〜１
４
４
１（１
９
８
５）

６） YAMASAKI, Y. and SUZUKI, Y. :Two forms of

２０）PEARSON, W.R. and LIPMAN, D. J. : Improved tools

alpha - glucosidase from rice seeds at the milky

for biological sequence comparison, Proc. Natl. Acad.

stage., Agric. Biol. Chem., ４
４, ７
０
７〜７
１
５（１
９
８
０）

Sci. USA, ８
５, ２
４
４
４〜２
４
４
８（１
９
８
８）

７）YAMASAKI, Y. and KONNO, H. : Three forms of２１）BERTHELOT, K. and DELMOTTE, F. M. : Purificationalpha - glucosidase from suspension - cultured riceand characterization of an alpha-glucosidase from

cells, Agric. Biol. Chem., ４
９, ３
３
８
３〜３
３
９
０（１
９
８
５）

Rhizobium sp（Robinia pseudoacacia L.）strain USDA

８）YAMASAKI, Y. and KONNO, H. : Purification and

４２
８０, Appli. Environ. Microbiol . , ６
５, ２
９
０
７〜２
９
１
１

properties of wall - bound alpha - glucosidase fromsuspension-cultured rice cells, Agric. Biol. Chem., ５
１,
３
２
３
９〜３
２
４
４（１
９
８
７）

（１
９
９
９）
２
２）BRAVO -TORRES, J. C., VILLAGOMEZ -CASTRO, J. C. ,CALVO -MENDEZ, C., FLORES -CARREON, A. and LOPEZ -９）MATSUI, H., ITO, H. and CHIBA, S. : Low molecular

ROMERO,E. :-activity alpha-glucosidase from ungerminated rice

characterisation

seed, Agric. Biol. Chem., ５
２, １
８
５
９〜１
８
６
０（１
９
８
８）

glucosidase１０） NAKAI, H. , ITO, T. , HAYASHI, M. , KAMIYA, K. ,YAMAMOTO,

T. ,MATSUBARA,

K. ,

KIM,

YM. ,

Purification
of

from

a

and

the

parasiteandcharacterization

SANO, Y. and KIMURA, A. : Multiple forms of alpha-glucosidase

from

the

glucosidase in rice seeds （ Oryza sativa L. , var

shrimp

T.

and

an

hepatopancreas

penaeus - japonicus

crustacea

alpha
of

the

decapoda,

（１
９
９
２）

ARAMAKI,

I. :
α-

２
４）EL-FAKHARANY, E. M., SEROUR, E.A., ABDELRAHMAN,

Alcohol

A. M. , HAROUN, B. M. and REDWAN, E. R. M. :Purification

andCharacterizationofGlucosidase,

a

Key

for

EnzymeofComparat. Biochem. and Physiol . , B１
０
２, ２
７
３〜 ７

Nipponbare）, Biochimie., ８
９, ４
９〜６
２（２
０
０
７）
SUZUKI,

Entamoeba

２３） CHUANG, N. N. , LIN, K. S. and YANG, B. C. :Purification

H. ,alpha -

histolytica, Int. J. Parasitol ., ３
４, ４
５
５〜４
６
２（２
０
０
４）

JINTANART, W., OKUYAMA, M., MORI, H., CHIBA, S.,

１１） IWATA,

biochemical

membrane - boundRice

Fermentation of Rice Polish., J. Biosci. Bioeng., ９５,

Purification

１
０
６〜１
０
８（２
０
０
３）

（ Camelus

andCharacterization

dromedarius ） Milk

of

Camel

Amylase,

Prep.

270

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

FEMS Microbiol. Lett., ２
３
６, １
２
３〜８（２
０
０
４）

Biochem. Biotechnol ., ３
９, １
０
５〜２
３（２
０
０
９）
２
５）GIUDICELLI, J., EMILIOZZI, R., VANNIER, C., DEBURLET,G.

andSUDAKA,P. :Prufication

by

（ 8 ）

affinity -３１） YAMASAKI, Y. , KONNO, H. and MASIMA, H. :Purification and properties of alpha - glucosidase

chromatography and characterization of a neutral

from millet seeds, Phytochem., ４
１, ７
０
３〜７
０
５（１
９
９
６）

Biochimi.

３２）GIANNESI, G. C., POLIZELI, M.L., TERENZI, H. F. and

２６）JONG -ANURAKKUN, N., BHANDARI, M. R., HONG, G.

Chaetomium thermophilum var. coprophilum thatalpha - glucosidase

from

horse

kidney,Biophysi. Acta., ６
１
２, ８
５〜９
６（１
９
８
０）

JORGE, J. A. :A novel alpha - glucosidase fromand KAWABATA, J. :alpha - glucosidase inhibitor

converts maltose into trehalose : Purification andfrom

Fitoterapia, ７
９, ４
５
６〜４
５
７

partial characterisation of the enzyme,

Chinesealoes,

Biochem., ４
１, １
７
２
９〜１
７
３
５（２
０
０
６）

（２
０
０
８）
２
７） KONISHI, Y. , KITAZATO, S. and NAKATANI, N. :Partial purification and characterization of acidand neutral alpha-glucosidases from preclimactericbanana pulp tissues, Biosci. Biotech. Biochem. , ５
６,
H. ,

３
３）REISS, U. and SACKTOR, B. : Kidney brush border
membrane maltase :purification and properties,

Arch. Biochem. Biophys., ２
０
９, ３
４
２〜３
４
８（１
９
８
１）
３
４）YAMASAKI, Y and SUZUKI, Y. : Purification andProperties of α-Glucosidase and Glucoamylase from

２
０
４
６〜２
０
５
１（１
９
９
２）
２
８） MATSUI,

ProcessYAZAWA,I.

andCHIBA,

S. :Purification and substrate-specificity of sweet cornalpha-glucosidase, Agric. Biolog. Chem., ４
５, ８
８
７〜８
９
４

Lentinus edodes（Berk．）Sing, Agric. Biol. Chem.,
４
２, ９
７
１〜９
８
０, １
９
７
８
３
５） CHIBA,S. ,SHIMOMURA,

T.

and

HIBI,

N. :

Purification and Some Properties of a Neutral α-

（１
９
８
１）
２
９）TAKESUE, Y. and TAKESUE, S. : Purification andcharacterization of alpha-glucosidase complex fromthe intestine of the frog, Rana japonica. Biochim.

Glucosidase from Pig Serum, Agric. Biol. Chem., ４
０,
１
８
０
５〜１
８
１
２（１
９
７
６）
３
６）TAKAHASHI, M. and SHIMOMURA, T. : Biochemical
α - Glucosidase

Biophys, Acta − Protein Struct. Molec. Enzym. , １
２
９６,Studies

１
５
２〜８（１
９
９
６）

（Fagopyrum esculentum M&ouml ; nch）Part II.

３０） TORRE - BOUSCOULET, M. E. , LOPEZ - ROMERO, E. ,

on

from

Buckwheat

Purification of Buckwheat α-Glucosidase and Some

C.

and

Properties on Maltose and Soluble Starch, Agric.

purification

andBiol. Chem., ３
２, ９
２
９〜９
３
９（１
９
６
８）

BALCAZAR - OROZCO,R. ,CALVO - MENDEZ,FLORES - CARREON,A. :Partialbiochemical characterization of a soluble alpha glucosidase II-like activity from Candida albicans,（平成２３年９月８日受付，平成２
４年４月１
９日受理）

（ 9 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２ 〔研究ノート〕

271

品種および収穫時期の違いが長期どり栽培されたアスパラガス（Asparagus officinalis L.）の破断応力およびルチン含量
ならびにそれらの収穫後変化に及ぼす影響
悟＊１†・北 澤 裕 明＊２§・酒 井 浩 晃＊１
松 島 憲 一＊３・" 渦 康 範＊３

元木＊１ 長野県野菜花き試験場† 現所属：明治大学農学部
独 農業・食品産業技術総合研究機構食品総合研究所＊２ !
＊３ 信州大学大学院農学研究科

Effects of Cultivar and Harvest Season on Rupture Stress and Rutin Content
and Their Changes after Harvest of Asparagus（Asparagus officinalis L.）
Cultivated Using the Long-term Harvest Production System
MOTOKI Satoru＊１†，KITAZAWA Hiroaki＊２§，SAKAI Hiroaki＊１，
MATSUSHIMA Ken-ichi＊３ and HAMAUZU Yasunori＊３
Nagano Vegetable and Ornamental Crops Experiment Station, 1066−1, Soga, Shiojiri, Nagano 399−6461＊２ National Food Research Institute, National Agriculture and Food Research Organization,2−1−12, Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305−8642＊３ Graduate School of Agriculture, Shinshu University, 8304, Minamiminowa, Kami−ina, Nagano 399−4598＊１

We investigated the effects of cultivars and harvest season on the rupture stress and rutin content
of open-cultured asparagus by using ４ cultivars that were６years old : ‘UC１
５
７,’ ‘NJ９５３,’ ‘Gijnlim,’ and‘Purple Passion.’ From the results of the rupture stress test, we found that ‘UC１
５
７’ could easily behardened during ７-day storage throughout the harvest seasons. ‘NJ９
５
３’ and ‘Gijnlim’ also showed thetendency to harden during storage in autumn. In ‘UC１
５
７,’ ‘NJ９５３,’ and ‘Gijnlim,’ rutin contents inspring were higher than those in summer or autumn. Among the cultivars, ‘Purple Passion’ had thehighest rutin content from summer to autumn. These results suggested that rupture stress and rutin
content and their changes after harvest were affected by cultivar and／or harvest season.
（Received Sep．
２
１，２
０
１
１；Accepted Mar．
１，２
０
１
２）
Key words：long−term harvest production system, rupture stress, open culture, rutin, Spear
長期どり栽培，破断応力，露地栽培，ルチン，若茎

アスパラガスは収穫後の品質低下が著しい品目とさとも収穫後の品質低下の一因として懸念される４）。これ

１）

らの収穫後における品質変化に，収穫時期や作型，天候

れ ，収穫後そのままの状態におくと，水分および糖分２）の急速な減少が起こるとされている 。また，収穫後もなどが影響を及ぼすという報告５），６）もあり，収穫後の品

３）

若茎の伸長が続くことから ，若茎基部の切り口から先質低下を防止するためには，品種や栽培条件，保存条件

端部に向けて組織の繊維質化が急速に進行し硬化すること品質変化との関係を明らかにする必要がある。

＊１
†
＊２
§
＊３

〒３
９
９―６
４
６
１ 長野県塩尻市宗賀１
０
６
６―１
〒２
１
４―８
５
７
１ 神奈川県川崎市多摩区東三田１―１―１
〒３
０
５―８
６
４
２ 茨城県つくば市観音台２―１―１
２Corresponding author, E-mail : ktz@affrc.go.jp
〒３
９
９―４
５
９
８ 長野県上伊那郡南箕輪村８
３
０
４

272

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 10 ）

筆者ら７）は，春どりされた若茎の外観とアスコルビン#，株 間３０#の１条 植 え（栽 植 密 度：２
２
２
２株・１
０a−１）

酸含量の収穫後の変化に及ぼす品種および保存温度の影とした。肥料は化成肥料を 用 い て，基 肥 と し てN : P２

響について，現在，国内で栽培されている

UC１
５
７，

O５：K２O＝２
０：２
０：２
０（%・１
０a−１）を，１年株では定植の３品種を用い前に，２年株以降は萌芽前に施用した。追肥として各年て調査し，この収穫時期における品質と収穫後の変化にガインリム ， パープルパッションと も６〜８月 の３か 月 間，半 月 ご と に そ れ ぞ れN : P２

品種間差異があることを明らかにした。また， ガイン

O５：K２O＝５：０：５（%・１０a−１）を施用した。栽培期

リム

と比較し

間中，灌水は天水のみとした。倒伏防止対策として，立て品質が低下しやすく，流通においては，厳密な低温管

茎時に培土と支柱誘引を行い，地際から５０#の高さまで理が必要である可能性を示唆した。

下枝かきを行った。その他の栽培管理は，当場の慣行１５）は， UC１
５
７ ， パープルパッション

アスパラガスの収穫後の品質変化に関しては，春どり
２）
，
７）
，
８）

されたものに関する報告が多い。しかし，国内ではに準じた。
２．収 穫 条 件

長期どり栽培が全国的に広く普及していることから，春

収穫は，２
０
０
８年５月２日〜１
６日，同年７月１８日〜２
８日

どり以外の収穫時期における品質変化について把握するおよび同年９月２９日〜１
０月１
０日に行い，元木１６）の分類に必要がある。また，品質の中でもアスパラガスの若茎硬準じ，それぞれ順に春どり，夏秋どり・盛夏期，夏秋ど８）

度やその収穫後の変化を調査した報告は少ない。伊藤

り・温度降下期とした。収穫は，午前９時に行った。供は， メリーワシントン５００Wの収穫物を，氷を詰めた

試材料は，収穫時の長さが３０#以下の若茎を，出荷規格

箱に入れて実験室に輸送し，収穫６時間後から貯蔵温度の２
５#長に調製し，L級規格（長野県規格の１茎重で１５

１，５および１
０℃で保存試験を行ったところ，若茎の硬$以上４０$未満）に揃え，無作為に選んだものとした。

度は保存温度が高く，保存期間が長くなると大きく低下

ただし， パープルパッションしたと報告している。しかし，この試験では開始直前にに比べて太く，すべての調査に供試するためのL級規格

箱内の温度が一旦１８℃になったとされており，この温度の本数が確保できなかったため，この品種での先行知見上昇が試験結果に影響を及ぼした可能性が考えられた。

のない，春どりにおける破断応力の調査および夏秋どり

また，この報告で供試された メリーワシントン５００W

におけるルチン含量の分析のみに供試した。

７）
，
９）

は，現在国内ではほとんど栽培されていない。したは，収穫物が他の品種

３．測定のタイミングと保存条件

がって，この報告をアスパラガスの収穫後における品質

既報１），２），７），１７）ではアスパラガスの保存期間は３〜５日間変化の事例として活用することは難しいと考えられた。

程度であるが，農産物の海外への輸送など１８），従来と比近年，農産物の高付加価値化の観点から，その機能性較し流通が長時間に及ぶ事例も多くなってきていること成分に対する関心が高まりつつある。アスパラガスは抗から，各測定および分析は，収穫後３時間以内（収穫直

酸化作用を有する機能性成分に富み１０），１１），その代表的な後）および７日間保存後とした。収穫した若茎は，漆

１
０）
，
１
２）

ものはルチンである。これまで，若茎に含まれるルチンの大半が，若茎頭部に存在することが知られている
１
０）崎１９）および元木ら２０）の報告を参考に，新聞紙に包み，１０℃，
湿度９５％の暗黒条件下で，穂先を上にして立てた状態でが ，品種や収穫時期による変動については不明な点が

保存した。

多い。

４．破断応力の測定

以上より本研究では，アスパラガスの収穫後の品質や若茎の部位別（切断面から２#ごとに０〜１０#）の破成分の変化を明らかにするために，長期どり栽培された，断応力は，カッターナイフ替刃（特大H，オルファ株式

国内で生産されている４品種の若茎を用いて品種および会社。刃厚：０．
７"，刃幅：１
８"）による切断時の最大収穫時期の違いが部位別の破断応力と機能性成分の一つ

応力として測定した。破断応力の測定には，引張圧縮試であるルチンの含量の収穫後の変化に及ぼす影響を調査

験機（SV-５０型，今田製作所）を用いた。替刃はシリコした。

ン栓で挟み，これをプランジャーとして試験機に取り付けた。プランジャーの送り速度は４０"・min−１とした。

実験方法

品種，収穫時期ごとに３〜５本の若茎について測定した。
５．ルチンの定量および分析方法

１．供試材料および栽培条件
供試材料は，旧長野県野菜花き試験場（長野県長野

ルチン抽出操作は若茎をフリーザー（−４０℃）で凍結市）の場内圃場で露地長期どり栽培された６年株の若茎保存し凍結させたまま実施した。若茎に含まれるルチンを用いた。供試品種は，国内における作付状況と育成地の大半は頭部に集中して存在していることから１０），この９）を考慮し ， UC１
５
７ （サカタのタネ）
， NJ９
５
３ （パイ

部位を調査対象とした。抽出液は若茎頭部から５$の試

オニアエコサイエンス）， ガインリム （パイオニアエ

料を採取し，水５!およびメタノール４０!を加え，乳鉢

１
３）
，
１
４）

ムラサキア

と乳棒ですり潰した後，ろ紙（No．
５A，アドバンテッ

パープルパッション （サカタのタネ）ク）でろ過し，さらにメンブレンフィルター（孔径０．
４５の４品種とした。栽植様式は，畝幅１５０#，ベッド幅８０!，アドバンテック）で再ろ過し，メタノールで５０!にコサイエンス）および４倍体品種である
スパラガスの（ 11 ）

〔研究ノート〕 アスパラガスの収穫後品質定容し得た。この抽出液を２０"採取し，HPLCシステム

273

が，春どりでは，基部から２#と４#の部位において，（ポ ン プ：２
０AB，検 出 器：SPD-６A，島 津 製 作 所）に

UC１
５
７ と

注入した。HPLCの分析条件は，流速：１．
０!・min−１，

みられ， UC１
５７ が高い値を示した。夏秋どり・盛夏

パープルパッション

カラム温度４０℃，カラム：CAPCELL PAK C１
８（４．
６
０

期では，いずれの部位においても，品種間差は認められ

×２００"，バイオクロマト）とし，移動相は，酢酸：ア

なかった。夏秋どり・温度降下期における基部から２#
UC１
５
７ と

との間に有意差がセトニトリル：水＝５：２
４：７１とした。検出波長は３
５
４

の部位では

!とした。ルチンの純品（和光純薬工業）を用いて検量がみられ， UC１
５７ が高い値を示した。

ガインリムとの間に有意差線を作成し，ピーク面積からルチン含量を算出した。品（２）７日間保存後

種，収穫時期ごとに３本の若茎について測定し，これらにおいても収穫直後に比べて大きくなる傾向がみられたを反復とした。

（表１）
。 NJ９
５
３ と

ガインリム

では，夏秋 ど り・

温度降下期において，収穫直後と７日間保存後との間に実験結果有意差が認められた。 パープルパッション

１．品種および収穫時期の違いが収穫後の部位別破断応では，調査を行った夏秋どり・盛夏期および温度降下期のいずれ力に及ぼす影響（１）収穫直後

UC１
５
７ はいずれの収穫時期においても保存後の変化は認められなかった。
２．品種および収穫時期の違いが収穫後のルチン含量に品種ごとにみると， UC１５７ の基部（切断面）から２#と４#の部位における破断応力は，及ぼす影響

春どりで５．
４〜７．
５N，夏秋どり・盛夏期で６．
４〜７．
６N，

（１）収穫直後

夏秋どり・温度降下期で１４．
８および９．
６Nであり，夏秋

ルチン含量が最も高く，品種間に差は認められなかったいずれの品種も春どりの収穫直後のどり・温度降下期で高い値を示した（表１）
。 NJ９
５
３

（表２）
。一方，夏秋どり・盛夏期および温度降下期におでは，切断面から８#の部位で収穫時期による差が認めける収穫直後のルチン含量は， パープルパッション

られ，春どりと夏秋どり・盛夏期で３．
７N，夏秋どり・がそれぞれ６２．
９$・１
０
０g−１FWおよび６
８．
９$・１
０
０g−１FW

温度降下期で５．
９Nであり，夏秋どり・温度降下期で高であり，他のグリーンアスパラガス用３品種の同時期のい値を示した。一方， ガインリム

ルチン含量のそれぞれ２
１．
２$・１
０
０g−１FW〜３
３．
８$・１
０
０

パッション

および

パープル

では収穫時期による変化はみられなかった。

収穫時期ごとに品種間差をみる と， UC１
５
７ ， NJ
９５
３ ， ガインリム

g−１FWおよび２
５．
７$・１
００g−１FW〜４
５．
６$・１
００g−１FWに比べて大きい値を示した。
（２）７日間保存後の間に有意な差はみられなかった

UC１
５
７ の夏秋どり・温度降

表１ 収穫時期がアスパラガスにおける部位別の破断応力とその収穫後の変化に及ぼす影響
基部（切断面）からの位置および破断応力（N）
品 種 作型・収穫時期

２#

４#

収穫直後 ７日後z

６#

収穫直後 ７日後

y

７．
５b
７．
６b

＊＊x

１０．
８
１３．
３ ＊＊

夏秋どり・温度降下期 １４．
８a
春どり
夏秋どり・盛夏期
夏秋どり・温度降下期

収穫直後 ７日後

５．
４b
６．
４b

＊＊

８．
３
１１．
３ ＊＊

２１．
６ ＊＊

９．
６a

６．
５a
８．
４a
９．
７a

９．
２ NS
９．
６ NS
２１．
９ ＊＊

ガインリム 春どり
夏秋どり・盛夏期
夏秋どり・温度降下期

６．
９a
６．
７a
８．
７a

パープル 春どり
パッション 夏秋どり・盛夏期
夏秋どり・温度降下期

５．
２
５．
８
−w
NSv

UC１５７

NJ９５３

z

春どり
夏秋どり・盛夏期

１
０#

８#
収穫直後 ７日後

収穫直後 ７日後

４．
４b
５．
６ab

＊＊

＊

７．
５
１０．
４ ＊＊

３．
９a
４．
３a

８．
１
８．
６ ＊＊

４．
０a
３．
９a

９．
２ NS
７．
０ ＊＊

１５．
６ ＊＊

７．
４a

１４．
８ ＊＊

６．
２a

１１．
０ ＊＊

４．
０a

１０．
７ ＊＊

４．
２a
６．
１a
７．
４a

６．
３ NS
７．
５ NS
１８．
５ ＊＊

４．
０a
５．
５a
７．
１a

４．
０ NS
４．
７ NS
１５．
９ ＊＊

３．
７b
３．
７b
５．
９a

４．
１ NS
４．
０ NS
１３．
３ ＊＊

３．
４a
３．
０a
４．
３a

３．
４ NS
３．
８ NS
１１．
５ ＊＊

８．
２ NS
６．
２ NS
２０．
７ ＊＊

４．
８a
５．
７a
６．
６a

６．
６ NS
６．
１ NS
１７．
１ ＊＊

４．
７a
４．
９a
５．
６a

５．
０ NS
５．
２ NS
１２．
４ ＊＊

４．
２a
３．
４a
５．
１a

４．
３ NS
４．
５ NS
１１．
４ ＊＊

４．
２a
３．
０a
３．
７a

４．
７ NS
３．
４ NS
８．
４ ＊＊

４．
６ NS
６．
４ NS
− −

４．
１
５．
６
−
NS

３．
８ NS
５．
７ NS
− −

３．
６
４．
２
−
NS

３．
５ NS
６．
０ NS
− −

３．
７
４．
３
−
NS

３．
７ NS
５．
０ NS
− −

３．
２
３．
２
−
NS

３．
１ NS
４．
３ NS
− −

保存温度は１０℃。

y

同一品種内の比較において，異なるアルファベット間にはTukey-HSD testにより５％水準で有意差あり（n＝３〜５）。

x

同一の品種および収穫時期における収穫直後と７日後との比較において，t-testにより５％（＊）または１％（＊＊）水準で有意差ありまたはなし（NS）
（n＝３
〜５）
。

w
v

調査せず。

t-testにより５％水準で有意差なし（n＝３〜５）
（NS）
。

274

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 12 ）

表２ 収穫時期がアスパラガスのルチン含量とその収穫後の変化に及ぼす影響
ルチン含量（mg・１００g−１FW）
品 種

作型・収穫時期
収穫直後

７日後z

春どり
夏秋どり・盛夏期
夏秋どり・温度降下期

１
１
７．
２ay
２
１．
２c
４
５．
６b

１
０
３．
３
２
５．
８
３
５．
６

NSx
NS

春どり
夏秋どり・盛夏期

１
３
６．
４a
３
３．
８b

１
０
６．
４
２
６．
３

＊＊

夏秋どり・温度降下期

４
０．
４b

３
５．
２

＊

ガインリム

春どり
夏秋どり・盛夏期
夏秋どり・温度降下期

１
２
３．
３a
３
０．
５b
２
５．
７b

１
２
２．
６
２
８．
４
２
４．
３

NS
NS
NS

パープル
パッション

春どり
夏秋どり・盛夏期
夏秋どり・温度降下期

−w
６
２．
９
６
８．
６

−
５
０．
５
３
７．
６

−

UC１
５
７

NJ９
５
３

＊＊

＊

＊
＊＊

z

保存温度は１０℃。
同一品種内の比較において，異なるアルファベット間にはTukey-HSD testにより５％水準で有意差あり（n＝３）
。
x
同一の品種および収穫時期における収穫直後と７日後との比較において，t-testにより１％（＊＊）または５％（＊）水準で有意差あり，またはなし（NS）（n＝３）
。
w
調査せず。
v
t-testにより１％（＊＊）または５％（＊）水準で有意差あり（n＝３）
。
y下期， NJ９５３ のすべての収穫時期， パープルパッシ
ョンの夏秋どり・盛夏期および温度降下期でルチン含のそれと比較し，小さかったものと推察された。
７日間保存後の破断応力をみると

UC１
５７ のみが，

量が収穫直後に比べて減少したが， UC１
５
７ の春どりいずれの収穫時期においても大きくなる傾向を示し，前と夏秋どり・盛夏期と報２２）で述べた，収穫後の若茎の伸長進行程度の品種間差

ガインリムのすべての収穫時

期では，有意差は認められなかった（表２）。

考が現れたものといえる。一方，夏秋期・温度降下期においては，いずれのグリーンアスパラガス用品種も７日後

察に破断応力が大きくなる傾向を示し，収穫後の若茎の硬本研究では，露地長期どり栽培された６年株の国内で化程度は収穫時期の影響を受けることが明らかとなった。

生産されている４品種を用い，収穫直後と１０℃７日間保この要因については，今後の検討を要するものと考えら

存後の破断応力を測定した。収穫直後と７日間保存後のれた。

破断応力には品種間差および収穫時期間差が認められ，

なお，岡部ら１７）は，アスパラガスの若茎基部を熱収縮

春 ど り お よ び 夏 秋 ど り・温 度 降 下 期 に お い て， UC

フィルム，あるいは蜜蝋により覆うことにより，切断面

１
５７ の基部に近い部分で他の品種に比べて破断応力がからの水分減少を抑制できることを報告している。若茎大きくなる傾向がみられた。また，ムラサキアスパラガ

硬化の要因には繊維質化の進行などの要因があり４），水

ス用品種であるは，グリーンア

分減少のみに支配されるわけではないものの，基部に近スパラガス用品種と比較し，「筋っぽく」ならないのがい部分での硬化が著しい品種や収穫時期においては，こ特徴とされている１４）。本研究においても，収穫時期にかのような対策が有効であると思われる。

パープルパッションの基部における破断

ルチン含量は，いずれの品種においても春どりが夏秋

UC１５７ に比べて小さい値を示し，先の報告をどり・盛夏期に比べて高い値を示した。アスパラガスのかわらず， パープルパッション
応力は支持する結果であった。筆者らは，収穫前における１日

ルチン含量およびその季節変動に関する報告は少ないが，あたりの若茎の伸長量は，頭部に近いほど大きく，基部

板森ら５）は，作型および収穫時期ごとのアスコルビン酸

では小さいことを明らかにしている２１）。また，春どりに含量を比較し，いずれも露地普通栽培の春どりが最も高おける若茎の伸長速度をとく，次いでハウス半促成長期どり栽培の春どり，ハウスで比較した場合， UC１
５
７ のほうが小さいことを報告

半促成長期どり栽培の夏秋どりの順となることを報告し

UC１
５
７ と

ガインリム

２
２）

している 。したがって，伸長量が小さい基部では硬化ている。本研究における収穫時期の違いによるルチン含が進行しやすいと考えられた。また，収穫時期を通して量の変動はアスコルビン酸含量の変化と類似した傾向で収穫前の推移しているものと考えられた。

UC１
５７ における基部の伸長量は，他の品種

（ 13 ）

〔研究ノート〕 アスパラガスの収穫後品質

アスパラガスの内容成分含量が，春どりと比べて夏秋

275

１）一丸禎樹・犬塚和男：アスパラガスの鮮度保持に関どりで小さくなる一因として，気温との関係が考えられする研究，長崎総農林試報，３
２，１〜１
４（２
０
０
６）

た。若茎の１日当たりの伸長量は気温が高いほど大きく

２）八鍬利郎：アスパラガス，地域資源活用食品加工総なり２３），若茎の生長が旺盛な夏秋どり・盛夏期には，１日に１０!以上伸長することから３），夏秋どりでは若茎の

覧

第１
０巻

素材編，農文協，pp．
１
９〜３
２（２
０
０
０）

３）前田智雄：アスパラガスの成分と鮮度保持（元木

伸長量と比べて内容成分の生成量が著しく小さくなって

悟・井上勝広・前田智雄編著：アスパラガスの高品質いる可能性が考えられる。これと関連し，夏秋どり・温多収技術），農文協，pp．
１
８
９〜１
９
９（２
０
０
８）

度降下期において

ガインリムのルチン含量がUC

４）牛流清志：葉菜類その他の真空冷却（大久保増太郎

１５７ と比較し有意に少なかった理由は， ガインリム

編 著：野 菜 の 鮮 度 保 持）
，養 賢 堂，pp．
１
２
７〜１
３
５

が北海道をはじめとした寒冷地での栽培に適した品種で

（１
９
８
８）

７）
，
９）
，
１
６）

あり

，夏秋どり・温度降下期における若茎の伸長

量が

UC１
５
７ と比較し大きかったことに関連していると推察された。本研究では，春どりのョン

パープルパッシのルチン含量を分析することができな か っ た
２４）が，５年株を用いたMAEDA et al . および８年株を用いた甲村・渡邊１３）のいずれの報告においても，春どりされた

パープルパッションのルチン含量は， UC１
５７５）板森敏宣・地子

立・植野玲一郎・中野雅章・目黒孝司：ハウス立茎および露地普通栽培におけるグリー
ンアスパラガス若茎のBrix値とアスコルビン酸含量，
北海道立農試集報，９
８，５
１〜５
４（２
０
０
６）
６）田村

晃・篠田光江：アスパラガス長期どり栽培収

穫物における糖と遊離アミノ酸含量の推移，東北農業
研究，５
６，２
１
９〜２
２
０（２
０
０
３）

に比べて高いことが報告されている。このように株の年

７）KITAZAWA, H., MOTOKI, S., MAEDA, T., ISHIKAWA,

生の違いに関わらず，同一の傾向が得られていることか

Y., HAMAUZU, Y., MATSUSHIMA, K., SAKAI, H., SHIINA,

ら，本研究で対象とした６年株においても， UC１
５
７

T.

より高かったものと推察される。さらに，今回明らかとtemperature on the post harvest quality of three

なった夏秋どりにおける測定結果を考慮すれば， パー

asparagus cultivars harvested in spring, J. Japan.

プルパッション

Soc. Hort. Sci., ８
０, ７
６〜８
１（２
０
１
１）

のルチン含量が高い傾向は異なる収穫

andKYUTOKU,

Y. :Effectsofstorage

時期においても維持される可能性が高いと考えられるが，

８）伊藤和彦：青果物の鮮度保持に関する研究，第１報

これらの点については，その他の品種との比較を含め，

グリーンアスパラガスの短期包装貯蔵，北海道大学農学部邦文紀要，１
５，７〜１
８（１
９
８
６）

今後の検討を要する。
以上より，アスパラガスにおいて収穫時期や品種によ９）元木悟：品種を選び，その特性を活かす（元木り，収穫直後の破断応力およびルチン含量，ならびにそ悟・井上勝広・前田智雄編著：アスパラガスの高品質

れらの収穫後の変化程度が異なることが明らかとなった。

多収技術），農文協，pp．
３
９〜５
６（２
０
０
８）

現在，アスパラガスの収穫直後の調製や流通段階において，品種や収穫時期，ならびに若茎基部の硬化程度を考慮した対策は行われていないが，今後は今回明らかとなった知見を基に，収穫時期や品種に対応した鮮度保持方法を確立する必要があるものと考えられた。

要１０）前田智雄：アスパラガスの成分と鮮度保持（元木悟・井上勝広・前田智雄編著：アスパラガスの高品質
多収技術），農文協，pp．
１
８
９〜１
９
９（２
０
０
８）
１
１）元木

悟・前田智雄・宮野幸一郎・小竹優人・吉田清志・五味文誠・芹澤啓明・北澤裕明・坂崎孝志・酒井浩晃・中村憲太郎・袖山栄次：アスパラガスの栽培

約法の違いが若茎の形状および機能性成分に及ぼす影響，

露地長期どり栽培された６年株のアスパラガス４品種

園学研，１
０（別２）
，２
１
６（２
０
１
１）

を用いて，品種および収穫時期がアスパラガスの部位別

１２）津志田藤二郎・鈴木雅弘・黒木柾吉：各種野菜類のの破断応力およびルチン含量，ならびにそれらの収穫後

抗酸化性の評価および数種の抗酸化成分の同定，日食の変化に及ぼす影響を調査した。 UC１
５
７ は他の３品

工誌，４
１，６
１
１〜６
１
８（１
９
９
４）

種と比較し，収穫後の硬化が進行しやすかった。夏秋どり・温度下降期においては， NJ９
５
３ および
リム

ガイン

においても収穫後の硬化が認められた。ルチン含量は，春どりにおいて最も高く，夏秋どりでは，大幅に減少した。また，品種間の比較では，夏秋どりにおけるパープルパッションのルチン含量は他の３品種より有意に高かった。以上より，アスパラガスの破断応力およびルチン含量とその収穫後の変化は，品種や収穫時期により異なることが明らかとなった。
文献１３）甲村浩之・渡邊弥生：紫アスパラガス
ッション

パープルパ

の全期立茎栽培における生育・収量特性と食 味・ポ リ フ ェ ノ ー ル 含 量 評 価，近 中 四 農 業 研
究，６，５
０〜５
６（２
０
０
５）
１
４）元木

悟：ムラサキアスパラガスの栽培，農業技術体系野菜編８（２）タマネギ・アスパラガス，農文協，
pp．
基２
９
９〜３
０
６（２
０
１
１）
１
５）元木

悟・上杉壽和・小澤智美・小松和彦・塚田元

尚：アスパラガス長期どり栽培における立茎方法および 立 茎 数 が 収 量 に 及 ぼ す 影 響，長 野 野 菜 花 き 試

276

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

報，１
２，１
９〜２
９（２
０
０
４）
１
６）元木

パラガス新品目

悟：アスパラガスの作業便利帳，農文協，

生食用ホワイトアスパラガスの特性，園学雑，７
３（別１）
，３
１
３（２
０
０
４）
２
２） MOTOKI, S. , MATSUNAGA, K. , MAEDA, T. and

pp．
１
５
５（２
０
０
３）
１
７）岡部和広・大木（ 14 ）

淳・工藤郁也：アスパラガス収穫

KUTSUZAWA, T. : Selection of Asparagus Cultivars

物の切り口を中心とした品質低下防止技術，東北農業

for Cold Areas of Japan, Acta Hortic., ７
７
６, ３
５
７〜

研究，６
０，２
０
７〜２
０
８（２
０
０
７）

３
６
６（２
０
０
８）

１
８） ISHIKAWA, Y. , KITAZAWA, H. and SHIINA, T. :Vibration

andvegetablestransport

shock

analysis― Cherry

fruit

and

（２）タ マ ネ ギ・ア ス パ ラ ガ ス，農 文 協，pp．
４
３〜４
７

from

（２
０
１
０）

of

１
９）漆崎末夫：農産物の鮮度保持，筑波書房，pp．
１
９
０
（１
９
８
８）

２
４）MAEDA, T., KAKUTA, H., SONODA, T., MOTOKI, S.,
UENO,

R. ,

SUZUKI,T.

andOOSAWA,K. :Antioxidation capacities of extracts from green,
悟・川畑朋崇・!渦康範・松島憲一・酒井浩

晃・北澤裕明・前田智雄・重盛

勲：収穫時期，品種および保存方法の違いがアスパラガスの品質に及ぼす影響，園学研，９（別１）
，１
７
４（２
０
１
０）
２
１）元木

悟：若 茎 の 収 穫，農 業 技 術 体 系 野 菜 編８transport

Yamagata to Taipei―, JARQ , ４
３, １
２
９〜１
３
５（２
０
０
９）

２
０）元木

２
３）元 木

polyphenol concentration, HortScience, ４
０, １
２
２
１〜
１
２
２
４（２
０
０
５）
（平成２
３年９月２
１日受付，平成２
４年３月１日受理）

悟・鈴木尚俊・宮下和久・塚田元尚・前田智雄・矢崎明美・小澤智美・小松和彦・金子

purple, and white asparagus spears related to博：アス（ 15 ）

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２ 〔Research Note〕

277

The Calmodulin-Encoding Gene BoCam1:
A Sensitive Wound-Responsive Gene in Cabbage
THAMMAWONG Manasikan＊, HEWAJULIGE GANGA NAMALI Ilmi＊, KANETA Tomoko＊,
NAKAMURA Nobutaka＊, ITO Yasuhiro＊ and SHIINA Takeo＊§＊ National Food Research Institute, National Agriculture and Food Research Organization,2−1−12, Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305−8642

Given that calmodulin （ CaM ）, phospholipase D （ PLD ）, and １- aminocyclopropane -１- carboxylate（ACC）synthase（ACS）play important roles in plant stress response, we investigated the expressionof CaM-encoding genes, BoCam1 and BoCam2, PLD-encoding genes, BoPLD1 and BoPLD2, and ACSencoding gene, BoACS2, in wounded cabbage（Brassica oleracea var. Capitata L.）leaf disk obtained fromthe first layer of the head using a cork borer. Normalized with the internal standard, quantitative real-time PCR revealed that wounding treatment significantly elevated BoCam1 levels, with the highest
level occurring ６
０ min after treatment（６.４ fold）. Although BoCam2 expression levels were low, asignificant increase was also detected at ６
０ min（１.６ fold）. For PLD-encoding genes, the expression
level of BoPLD1 was only １.５-fold greater １
２
０ min after treatment. The expression of BoPLD2 also
remained low, and no clear differences were observed among treatments during the investigation.
Additionally, the expression level of BoACS2 decreased at １
５ min to ３
０ min and then its level rose
again to １６. -fold at １
２
０ min after treatment. However, the expression level of BoACS2 remained low
during the investigation. Overall, BoCam1 is likely a wound-responsive gene that is induced to highexpression levels after encountering stress. Moreover, because of its high sensitivity to the wounding
stress, BoCam1 should be taken into consideration in further study of postharvest mechanical stress as
it may be associated with the signaling cascade and cellular stress response in cabbage.
（Received Sep. ２
１, ２
０
１
１；Accepted Apr. １
２, ２
０
１
２）
Key words：1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase （ACS)-encoding gene, cabbage, calmodulin （ CaM ) encoding gene, mechanical stress, phospholipase D （PLD)-encoding gene, wound-responsive gene
ACC合成酵素（ACS）コード遺伝子，カルモデュリン（CaM）コード遺伝子，キャベツ，傷害
応答遺伝子，フォスフォリパーゼ D（PLD）コード遺伝子，物理ストレス

In plant cells,
perceivedbytransientchangesbioticandreceptors,intheabiotic

resultingincytosolicsignalsaremultiple CaM isoforms in a single plant species

rapid

and

have also been reported to be induced by particular

calcium

stress signals. For example, in tobacco, expression of

free

concentration（Ca２＋）. Ca２＋ sensing protein is capable
２＋

NpCaM-1

responded

to

wind

and

cold

shock

calcium -stimulation, but NpCaM-2 was not induced by thesemodulated protein calmodulin （ CaM ）, an acidic

stresses６）. Additionally, MBCaM-1 mRNA of mungprotein that harbors four elongation factor （ EF ）-bean exhibited a transient increase in response tohand motifs and that is present in all eukaryotes.

touch stimulus, while MBCaM-2 expression showed aof binding to free Ca

such

as

the

２＋

Ca - bound calmodulin interacts and regulates theactivity of a number of proteins involved in avarietyofcellularenvironmental

processes

stimuli,that

includingrespond
abiotic

toandsmall increase as compared to MBCaM-1７）.
Phospholipase D（PLD; EC ３.１４
. ４. ）belongs to alipolytic

enzymesubclass,

whichhydrolyzes

phospholipids to phosphatidic acid（PA）, a plant lipid

mechanical stresses１）〜５）. The increased expression of

secondcalmodulin genes in response to mechanical stimuli

minutes）of PA level has been detected in response（wound, touch, wind, cold）has been described forto stresses including wounding, pathogen attack, and６）〜９）many plant species. Different expression of the§ Corresponding author, E-mail : shiina@affrc.go.jp

messenger.

The

rapid

increase （within

ethylene. Moreover, PLD has been proposed to278

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 16 ）

contribute to PA production during stress responses,

investigated２０），２８），２９）. Moreover, touch stimulus, insect

and the activation of PLD results in elevated levels

feeding, and pathogen attack have been shown toof PA. PLD gene transcription and protein activity

induce changes in gene expression of cabbage andareBrassica species３０）〜３２）. Nevertheless, the biochemical

also

known

to

increase

upon

exposure

to

１
０）
〜１
３）

various stresses
have been. In plants, multiple PLD genes

identified

andencodeisoforms

withdistinct regulatory and catalytic properties. Fiveandmolecular

mechanisms

thatgoverncellular

responses to the postharvest mechanical stress incabbage remain unknown.

classes: alpha, beta, gamma, delta and zeta of PLD

Taken together, Cam genes and PLD genes are

genes have been described in Arabidopsis thaliana

important in signal transduction cascades and stressand two PLD genes were isolated from Craterostigma

response

plantagineum.

isoforms

oleracea species, CaM - encoding genes （ Cam 1 and（CpPLD-1 and CpPLD-2 ）in the stress response wasCam2）and PLD-encoding genes（PLD1 and PLD2 ）The

involvement

of

PLD

１
４）
，
１
５）

also discussed in C. plantagineum. Furthermore,metabolism

have been

in

plant

cells.

Brassica

In

described３３）. However,previously

themost plant PLD classes have been shown to harbor

expression of these genes in response to mechanicalan N-terminal calcium-dependent lipid-binding domain

stresses has not been yet clarified including in

and

Ca２＋

requirefor

activity.

Althoughthecabbage.

Furthermore,changes

in

ACS

gene

２＋

relationship remains unclear, the increases in Ca

expression of cabbage following wound stress haveand Ca２＋ - bound CaM in response to stimuli may

not been well - studied. Thus, in this study, weplay

investigated the expression of CaM-encoding genes

positive

roles

in

the

stressresponsebyregulating PLD or PA signaling１６）〜１８）.
Horticulturalcommodities,

BoCam1 and BoCam2, PLD-encoding genes BoPLD1

including

fruitsandand BoPLD2 and ACS-encoding gene BoACS2, which

vegetables, are exposed to various stresses during

areharvesting and postharvest handling. Some of thesemechanisms and subsequent quality deterioration ofstresses, such as wounds and mechanical injuries,

cabbage. The cabbage samples were subjected tooccur throughout

mechanical wound stress, and gene expression was

the

fresh

produce

distribution

chain. The responses of fresh produce to mechanicallikelyinvolved

thestressresponse

analyzed within ５min to ２h after stress treatment.

stress can be detrimental, leading to physiological

Materials and Methods

disorders and quality deterioration１９）〜２１）. Changes inquality of harvested fruits and vegetables may alsoin

１. Plant materials and treatmentsisThe ‘ Harukei ３
０
５- Gou’ cabbage heads （ Brassica

enhanced by a number of stresses. Wound stressoleracea var. Capitata L. ） were obtained from a

has been reported to induce ethylene synthesis andsupermarket less than １ km from the laboratory of

be

ACS

affectedbyethylene

expression

inproduction

which

produce２２）〜２５）.

fresh

The

the

National

Food

Research

Institute,

Tsukuba,abundance of BoACS1 transcripts has been foundIbaraki, Japan on February ６, ２
０１
１. The cabbages

along the stem（in the first layer, the inner layer ofwere carefully transported to the laboratory in a

stem, and the basal portion of curds）of harvested

cardboard box. Upon arrival, cabbages were selectedbroccoli, whereas the predominant accumulation of

based on shape and size uniformity and the lack of

BoACS2 transcripts was detected distinctly in the

wound

２
６）

symptoms.

first layer（wounded, cut surface）of the stem . Thus,

incubatedthe BoACS2２０℃）for ６h.

gene

might

be

involved

instressresponse of harvested fresh produce, particularly in

at

The

room

selected

cabbagesweretemperature （approximately

A cork borer（φ ２cm）was used to wound thethecabbages by punching the first layer of the head

ethylene effects on quality deterioration process,leaf pack on the side opposite the core （ the cut

Chen et al. also demonstrated the implication ofend）. The cabbage leaf disks were sampled at ０, ５,ethylene

１
５, ３
０, ６
０ and １
２
０ min

the

woundedarea.

Moreover,accordingtoand １- aminocyclopropane -１- carboxylate

synthase（ACS ）gene expression during senescence２
７）treatment.

The

leaf

disks

after
at

the
０

woundingmin

wereof Brassica oleracea var. Italica . In cabbage, theimmediately frozen in liquid nitrogen. The other leaf

effects of wounding / cutting on volatile compounds

disks were placed on filter paper soaked withand the influence ofthedistilled water（２０℃）to avoid dehydration until thepreviously

sampling time. The collected samples were stored at

crackingofleaf

mechanicallayershavestressbeenon

〔Research Note〕 Expression of BoCam1（ 17 ）

in Wounded Cabbage

279

Table１ Primer sequences used in the polymerase chain reaction（PCR）and quantitative real-time PCR analyses
Gene name

Accession no.

Forward primer

Reverse primer

BoGAPDH
BoCam1
BoCam2
BoPLD1
BoPLD2BoACS2

EF１
２
３
０
５
５
AJ４
２
７
３
３
７
AJ４
２
７
３
３
８
AF０
９
０
４
４
５
AF０
９
０
４
４
４
AB０
８
６
３
５
３

５ GTCATCTCTGCACCAAGCAAAG３５ AAGGATGGTGACGGTTGCA３５ GGGCAAAACCCGACAGAA３５ GAGCTTCTCTCTAATCACGGATCAG３
５ TTGAGGCGGATCGAAACTG３５ TGCTTCCCACGCCGTACT３５ CTCATGCTCATTGACACCAACA３５ AGAGACCTCATCACGGTTCCA３
５ CCGTCAGCGTCAACTTCGTT３５ CGGTGGTCAGAGGGAGGAA３５ AGGCACTCCAGGGAACTTAGC３５ AACCCCAGTTCGCCATTTTA３−８
０℃ after liquid nitrogen freezing. The experimentwasreplicated

four

times

using

four

distinct

３. Data analysis
An analysis of variance for a randomized design,

cabbage heads.

with time periods after the wounding treatment as

２. Gene expression analysis

factors, was performed using SPSS（SPSS, Chicago,

Total RNA from each sample was extracted andIL）. Tukey’s multiple-range test was used to test

purified using an RNeasy Plus Mini Kit （ Qiagen,for a significant difference at a ９５％ confidence level

Hilden, Germany）. Briefly, frozen sample was groundfor each variable.

under liquid nitrogen with a pre-chilled mortar and

Results and Discussion

pestle. Ground sample was lysed and homogenized
in a highly

denaturingcontaining buffer.

guanidine - isothiocyanate -

Then,

the

lysatewaspassedFruitsstressandwhenvegetables
incurringexperience
physicalmechanicalforcesduringthrough a gDNA eliminator spin column（Qiagen）topostharvest handling. The physiological changes andremove genomic DNA. Ethanol was added to thetheflow - throughsubjected to postharvest mechanical stress havetoprovideappropriate

bindingdeteriorationinqualityofstudied１９），２１），３４）.

fresh

produceconditions for RNA. The sample was then applied

been

to an RNeasy spin column （ Qiagen ）, where totalmechanisms

RNA binds to the membrane and contaminants

response in fresh produce, however, remain elusive.

were washed away with wash buffer. High-quality

To

RNA was then eluted in RNase - free water. Afterdemonstration ofquantifying

thespectrophotometricextensively

our

that

governknowledge,

our

early

the

The

molecular

mechanicalstressresults

show

the

first

response

event

of

gene

RNA

concentration

using

expression following mechanical wound stress inanalysis,complementaryDNAcabbage.

（cDNA）was synthesized from total RNA using a

The expression of CaM - encoding genes, BoCam1

PrimeScriptTM II first cDNA strand synthesis kit

and BoCam2, PLD - encoding genes, BoPLD1（Takara Biotech, Shiga, Japan）. The cDNA served

BoPLD2, and ACS - encoding gene, BoACS2, wereas a template for polymerase chain reaction（PCR）

detected in wounded cabbage leaf disks. The relativeand quantitative real-time PCR（qRT-PCR）. Sets ofexpression

primers for target genes, BoCam1, BoCam2, BoPLD1,

BoPLD2, and BoACS2 normalized against an internal

BoPLD2, and BoACS 2 were designed using Primer

standard are shown in Fig. １, ２ and ３. BoCam1

Express software（Applied Biosystems, Foster City,

gene expression levels are transient in wounded

CA, USA）（Table １）. The qRT-PCR analyses were

cabbage. The expression of BoCam1 decreased at ５

performed using Power SYBR Green PCR mastermin but increased at １
５ min after the cabbage wasmix and a ７
３００ real - time PCR system （ Applied

wounded. At ３
０ and ６０ min, BoCam1 exhibited ４.６-

Biosystems） according

and ６.４- fold increases in expression, respectively.

to

the

manufacturer’s

levelsinstructions. The thermal cycling conditions were

After １
２
０ min,

of

BoCam 1,

however,baseline（Fig. １A）. Although BoCam2 levels exhibited

levels of target gene expression were normalized toa significant change（１６. fold）in expression at ６
０ min,

DNA

levelsofaninternal

standard

２ - fold

BoCam 1expression

input

a

of

９
５℃ for １
０ min, and ４
０ cycles of ９５℃ for １
０ s and

BoGAPDH gene３２）.

to

level

BoPLD1,

６０℃ for １ min, followed by a dissociation step. The
thedecreased

theBoCam 2,

and

level

above

the expression did not significantly increase after
１
２
０ min after wounding（Fig. １B, P ＜０.０５）. These
results indicate that BoCam1 and BoCam2 respond

280

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

10.0

10.0
（A）
Relative Expression

Relative Expression

（A）
d

7.5
c

5.0
2.5

ab

a

0

5

b

ab

0.0

7.5
5.0
2.5

a

a

a

a

a

0

5

15

30

60

a

ab

abc

bc

5

15

30

60

b

0.0
15

30

60

120

10.0

120

10.0
Relative Expression（B）

Relative Expression（ 18 ）

7.5
5.0
2.5

a

a

ab

ab

b

0

5

15

30

60

ab

0.0

（B）
7.5
5.0
2.5

abc

c

0.0
120

0

minutes after treatment

120

minutes after treatment

Fig．
１ Expression levels of BoCam1 （A）
and BoCam2 （ B ） normalized against
BoGAPDH in wounded cabbage based on
quantitative real-time PCR analysis

Fig．
２ Expression levels of BoPLD1 （A）
and BoPLD2 （ B ） normalized against
BoGAPDH in wounded cabbage basedon quantitative real-time PCR analysis

to the wound stress in cabbage, as their expression

single plant species are probably established forlevels were correlated with the time after stressdifferent signal transduction cascades. Subsequently,

induction. The large increase in BoCam1 expression

different

after stress suggests that BoCam1 is a sensitive

metabolism and physiological changes in response towound - responsive

stress.

gene

incabbage.

The

rapid

isoforms

could

be

involvedinspecific

expression of CaM - encoding genes in this study

In response to stress in plant cells, PLD may

indicates that the wound stress may enhance CaM

break down membrane lipids and thus degrade theproduction

stress - induced

membrane. Elevated expression of PLD - encoding

modulation of gene expression often reflects thegenes along with increased PLD activity would

functionresult in a loss of cell membrane integrity and ainofcells,

thewhereascorresponding

gene

product

insignaling. Moreover, CaM may mediate a rise in２＋

cytosolic Ca

loss

of

cell

viability１１）〜１４） .

After

the

wounding

in response to the wounding stimulus.

treatment, we observed a slight oscillation in the

According to its rapid and transient expression of

expression of PLD - encoding genes in all cabbage

BoCam 1, CaM gene expression may be associatedsamples.

Asignificant

increasein

BoPLD1

with the signaling cascade that further induces theexpression was detected at １
２
０ min after treatment

actions of calmodulin and calmodulin-related target（１.５ fold ）（ Fig. ２A, P ＜０.０５）. The decreased

proteins,

enzymeexpression level of BoPLD2 was detected at ５ minactivity１），２），８）. These cascades may also consequently

after treatment, and it seemed to increase from １５

defensive

metabolism,

and

of

min with the highest level at １２０ min（Fig. ２B）.

cabbage. In addition, the differential expression of

However, the expression of BoPLD2 also remained

BoCam 1 and BoCam 2 in response to the wound

low during the investigation. In this study, BoPLD1

stressCaM

and BoPLD2 do not appear immediately to respond２＋

to wound stress. In contrast, it is possible that the- binding CaM in signal transduction pathway andexpression of BoPLD1 and BoPLD2 may be induced

stress response, modulation of CaM gene expression

after １
２
０ min post-wound stress.

influence the changes in postharvest

may

be

６）
，
７）
，
９）
，
３
５）
，
３
６）

isoforms

due

to

their

qualitydifferent. Considering the importance of Casuggests that different sets of CaM isoforms in a

Ethylene synthesis and ACS-encoding gene have

〔Research Note〕 Expression of BoCam1（ 19 ）

Relative Expression

10.0

in Wounded Cabbage

281

stress-related gene expression at the single-cell level
and the evaluation of the expression characteristics

7.5

of BoCam1 during storage and distribution practices
of

5.0
2.5

cabbagewill

contributetoelucidating

thebiochemical and molecular mechanisms underlying
b

ab

acd

cd

stress response in cabbage.

ac

d

0.0
0

Acknowledgements

5
15
30
60 120minutes after treatment

Theauthors

thank

the

“Research and development projects for applicationin promoting new policy of Agriculture, Forestry

Fig．
３ Expression
levelsof
BoACS2
normalized against BoGAPDH in woundedcabbage based on quantitative real - time
PCR analysis

and Fisheries ” No. ２
２
０
１
４（ funded by MAFF ） for
financial support.
References
１）RANTY, B., ALDON, D. and GALAUD, J-P. : Plant

been reported to be induced by wound stress２２）〜２６），３７）.

calmodulins

andcalmodulin-related

proteins:

Induction of ethylene synthesis and expression ofMultifaceted

relaystosignals,

ACS

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

by

wound

stress

might

also

enhancedecodecalcium

fresh２）SNEDDEN, W. A. and FROMM, H. : Calmodulin,

produce. Nevertheless, previous studies demonstrated

calmodulin-related proteins and plant responses tothat the occurrence of high production of ethylene

the environment, Trends Plant Sci. , ３, ２
９
９〜３
０
４

senescence

resultsinandqualitynegative

deterioration

feedback

on

of

the

system -１

（１
９
９
８）

developmental pathway, and it consequently reduces

３ ） ZIELINSKI, R. E. : Calmodulin and calmodulin -the Le-ACS1A and Le-ACS6 expression in tomato３８），３９）.

binding proteins in plants, Annu. Rev. Plant Physiol.

From our results, the expression level of BoACS2 in

Plant Mol. Biol ., ４
９, ６
９
７〜７
２
５（１
９
９
８）

wounded cabbage leaf disks decreased at １
５ min to４）POOVAIAH, B. W. and REDDY, A. S. N. : Calcium

３０ min and then its level rose again to １.６-fold atand signal transduction in plants, CRC Crit. Rev.

１
２
０ min after treatment （ Fig. ３）. However, theexpression

level

of

BoACS2wasrelatively

low

Plant Sci., １
２, １
８
５〜２
１
１（１
９
９
３）
５）TREWAVAS, A. J. and KNIGHT, M. R. : Mechanicalduring the investigation. Similar to those of PLD -signaling, calcium and plant form, Plant Mol. Biol .,encoding genes, BoACS2 in cabbage seems not to be

２
６, １
３
２
９〜１
３
４
１（１
９
９
４）

immediately induced by the wounding treatment

６）van der LUIT, A. H. , OLIVARI, C. , HALEY, A. ,and the expression of BoACS2 may be increased

KNIGHT, M. R. and TREWAVAS, A. J.

after １
２
０ min of treatment. In addition, although thecalcium signaling pathways regulate calmodulin

production of ethylene was not monitored in thisgene expression in tobacco, Plant Physiol ., １
２
１, ７
０
５

study, the decreased level of BoACS2 expression

〜７
１
４（１
９
９
９）

might

possiblybe

regulatedbythenegative

feedback regulation of ethylene pathway.

:

Distinct７）BOTELLA, J. R. and ARTECA, R. N. : Differential
expression of two calmodulin genes in response tophysical and chemical stimuli, Plant Mol. Biol ., ２
４,Conclusion

７
５
７〜７
６
６（１
９
９
４）

Applying a mechanical wounding stimulus clearly８）BERGEY, D. R. and RYAN, C. A. : Wound- andaffected the expression of calmodulin-encoding genes

systemin-inducible calmodulin gene expression inin cabbage. The predominant increases in BoCam 1

tomato leaves, Plant Mol. Biol . , ４
０, ８
１
５〜８
２
３

expression levels were observed at ３
０ and ６
０ min

（１
９
９
９）

after treatment. These results indicate that the９）PHEAN-O-PAS, S., PUNTEERANURAK, P. and BUABOOCHA,

expression of BoCam1 is highly induced in response

T. : Calcium signaling - mediated and differential

to wound stress and BoCam1 may serve as a rapid

induction of calmodulin gene expression by stresswound-responsive
signalingcascadegene,

associating

with

the

in Oryza sativa L., J. Biochem. Mol. Biol ., ３
８, ４
３
２〜

and

cellular

response

of

４
３
９（２
０
０
５）

mechanical stress in cabbage. Further study of

１０）WANG, X. : Regulatory functions of phospholipase

282

D

and

phophatidic

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

in

ACC oxidase, phenylalanine ammonia - lyase, and

acid

plant

growth,（ 20 ）

development and stress responses, Plant Physiol . ,peroxidase

１
３
９, ５
６
６〜５
７
３（２
０
０
５）

Cucurbita maxima, Plant Cell Physiol ., ４
１, ４
４
０〜４
４
７

１
１）MUNNIK, T., IRVINE, R. F. and MUSGRAVE, A. :Phospholipid signaling in plants, Biochim. Biophys.
Acta, １
３
８
９, ２
２
２〜２
７
２（１
９
９
８）
and

linoleic

phospholipase
phospholipids

:

acids

D-mediatedinwoundedIncrease in freeassociatedwithhydrolysis

ofcastorbean

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

:

woundedmesocarp

tissue

of

（２
０
０
０）
２
３）SALTVEIT, M. E. : Effect of ethylene on qualityof fresh fruits and vegetables, Postharvest Biol.

１２） RYU, S. B. and WANG, X.
linolenicinTechnol ., １
５, ２
７
９〜２
９
２（１
９
９
９）
２
４） WANG, K. L. - C. , LI, H. and ECKER, J. R.
Ethylene

Biosynthesis

andSignaling:

Networks,

Plant Cell , １
４, S１
３
１〜S１
５
１（２
０
０
２）
２
５）ZHENG, Q.-L., NAKATSUKA, A. and ITAMURA, H. :Phospholipase activity during

Involvement of negative feedback regulation in
ethylenesynthesis

in‘Saijo’plant growth and development and in response towound-induced

environmental stress, Trends Plant Sci., ３, ４
１
９〜４
２
６

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

（１
９
９
８）
１
４）WANG, X. : Multiple forms of phospholipase D in

２６）KATO, M., KAMO, T., WANG, R., NISHIKAWA, F.,

plants: the gene family, catalytic and regulatory

HYODO, H., IKOMA, Y., SUGIURA, M. and YANO, M. :properties, and cellular functions, Prog. Lipid Res.,

Wound-induced ethylene synthesis in stem tissue

３
９, １
０
９〜１
４
９（２
０
０
０）

of harvested broccoli and its effect on senescence

１５）FRANK, W., MUNNIK, T., KERKMANN, K., SALAMINI,
F. and BARTELS, D.

:

Water deficit

triggers

andethylenesynthesisinbroccoli

florets,

Postharvest Biol. Technol ., ２
４, ６
９〜７
８（２
０
０
２）

phospholipase D activity in the resurrection plant

２７）CHEN, Y.-T., CHEN, L.-F. O. and SHAW, J. - F. :Craterostigma plantagineum, Plant Cell , １
２, １
１
１〜１
２
４

Senescence-associated genes in harvested broccoli
florets, Plant Sci., １
７
５, １
３
７〜１
４
４（２
０
０
８）

（２
０
０
０）
１
６）BARGMANN, B. O. and MUNNIK, T. : The role of２８）CHIN, H. W. and LINDSAY, R. C. : Volatile sulfur

phospholipase D in plant stress responses, Curr.

compounds

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

different cabbage cultivars, J. Food Sci., ５
８, ８
３
５〜

１
７） YANG, T. and POOVAIAH, B. W.
calmodulin - mediatedsignal:networkCalcium /inplants,Trends Plant Sci., ８, ５
０
５〜５
１
２（２
０
０
３）

in

disrupted

tissues

of

８
４
１（１
９
９
３）
２
９）HEREDIA, J. B. and CISNEROS -ZEVALLOS, L. : The
effects

１８）YANG, W. Q., LAI, Y., LI, M. N., XU, W. Y. andformedofjasmonate

exogenousonthe

ethyleneandmethylaccumulationofphenolic

XUE, Y. B. : A novel C２- domain phospholipid -antioxidants in selected whole and wounded freshbinding protein, OsPBP１, is required for pollen

produce, Food Chem., １
１
５, １
５
０
０〜１
５
０
８（２
０
０
９）

fertility in rice, Molec. Plant., １, ７
７
０〜７
８
５（２
０
０
８）
１
９） BERARDINELLI,A. ,DONATI,

V. ,GIUNCHI,

A. ,３０）BROEKGAARDEN, C., POELMAN, E. H., STEENHUIS, G.,
VOORRIPS, R. E. , DICKE, M. and

VOSMAN,B. :GUARNIERI, A. and RAGNI, L. : Damage to pears

Genotypic variation in genome - wide transcription

caused by simulated transport, J. Food Eng. , ６
６,

profiles

２
１
９〜２
２
６（２
０
０
５）

oleracea-Pieris rapae interactions, BMC Genomics, ８,２０） HOLT, J. E. and SCHOORL, D.

:

Cracking andenergy dissipation in cabbages, J. Text. Stud ., １
４, ９
９
〜１
１
１（１
９
８
３）

inducedbyinsectfeeding:

Brassica

２
３
９（２
０
０
７）
３
１）OH, S.-A., KWAK, J. M., KWUN, I. C. and NAM, H.
G. : Rapid and transient induction of calmodulin-

２１）ZHOU, R., SU, S., YAN, L. and LI, Y. : Effect oftransport vibration levels on mechanical damage

encoding gene（ s ） of Brassica napus by a touch
stimulus, Plant Cell Rep., １
５, ５
８
６〜５
９
０（１
９
９
６）

and physiological responses of Huanghua pears

３２）ZHENG, S. J., van DIJK, J., BRUINSMA, M. and DICKE,（Pyrus pyrifolia Nakai, cv. Huanghua）, Postharvest

M. : Sensitivity and speed of induced defense of

Biol. Technol ., ４
６, ２
０〜２
８（２
０
０
７）

cabbage（Brassica oleracea L.）: Dynamics of BoLOX

２２）KATO, M., HAYAKAWA, Y., HYODO, H., IKOMA, Y.
and

YANO,

M.

:

Wound - induced

ethylenesynthesis and expression and formation of １ aminocyclopropane-1-carboxylate（ACC）synthase,expression patterns during insect and pathogen
attack, Mol. Plant Microbe Interact., ２
０, １
３
３
２〜１
３
４
５
（２
０
０
７）
３
３）GenBank Databases, National add space Center

〔Research Note〕 Expression of BoCam1（ 21 ）

for Biotechnology Information,（Consult web pagefor further information ; BoGAPDH : 〈http : //www.
ncbi. nlm. nih. gov / nuccore / EF１
２３０
５５.１〉, BoCam 1 :〈http : //www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/AJ４
２
７
３
３
７.１〉,

in Wounded Cabbage

カルモデュリンをコードする
BoCam1 はキャベツの鋭敏な傷害応答遺伝子である

BoCam2 : 〈http : //www. ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/AJ

タンマウォン マナスィカン＊

４
２
７
３
３
８.１〉, BoPLD1 〈: http : //www.ncbi.nlm.nih.gov/

ヘワジュリジ（ガンガ ナマリ）イルミ＊

nuccore/AF０
９
０
４
４
５１
. 〉, BoPLD2 : 〈http : //www.ncbi.

兼田朋子＊・中村宣貴＊

nlm.nih.gov/nuccore/AF０
９
０
４
４
４１
. 〉, BoACS2 : 〈http : //伊藤康博＊・椎名武夫＊

www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/２
１
３
８
８
７
６
８〉
）

＊

３
４）MONTERO, C. R. S., SCHWARZ, L. L., dos SANTOS, L.

283

農研機構食品総合研究所

（〒３
０
５―８
６
４
２ 茨城県つくば市観音台２―１―１
２）C., ANDREAZZA, C. S., KECHINSKI, C. P. and BENDER,
R. J. : Postharvest mechanical damage affects fruit

結球キャベツにおけるストレス応答の一端の解明を

quality of ‘Montenegrina’ and ‘Rainha’ tangerines,

目指して，結球最外葉からコルクボーラーで切り出し

Pesq. agropec. bras., ４
４, １
６
３
６〜１
６
４
０（２
０
０
９）

たディスク試料について処理後１
２０分まで継続的に，

３５） DELUMEAU,

M. - C. ,植物のストレス応答において重要な役割を担っているカ

MONTRICHARD, F. and LAVAL-MARTIN, D. L. : Effects

ルモデュリン（Calmodulin : CaM）
，フォスフォリパー

of short-term NaCl stress on calmodulin transcript

ゼ D （ Phospholipase D : PLD ）， ACC 合成酵素 （１-levelsaminocyclopropane-１-carboxylate synthase : ACS）を

and

O. ,

MORERE - LE

PAVEN,

calmodulin-dependent

activity in two

speciesofNADtomato,kinase

Plant

Cell

Environ., ２
３, ３
２
９〜３
３
６（２
０
０
０）

コードするBoCam1，BoCam2，BoPLD1，BoPLD2，BoACS2の各遺伝子の発現解析を行った。リアルタイム定量PCR

３６）YAMAKAWA, H., MITSUHARA, I., ITO, N., SEO, S.,による解析の結果，キャベツのBoCam1の発現レベルは，

KAMADA, H. and OHASHI, Y. : Transcriptionally and

切断処理によって著しく増大し，処理６
０分後には処理前

post-transcriptionallyに対して６４. 倍に達した。また，BoCam2 の発現レベルは，

regulated

response

of １３

calmodulin genes to tobacco mosaic virus-induced

増大程度は大きくはないものの，処理６
０分後には処理前

cell death and wounding in tobacco plant, Eur. J.

の１６. 倍となった。一方，PLDをコードするBoPLD1の発

Biochem., ２
６
８, ３
９
１
６〜３
９
２
９（２
０
０
１）

現レベルは，処理前に比べて１
２
０分後に１５. 倍に増大した。

３７）TATSUKI, M. and MORI, H. : Rapid and transient
expressionof １- aminocyclopropane-1-carboxylate

synthase isogenes by touch and wound stimuli in

また，BoLPD2 の発現レベルは，実験期間中ほぼ一定の状態を維持し，処理後の経過時間による差はみられなかった。他方，ACSをコードするBoACS2 の発現レベルは，tomato, Plant Cell Physiol ., ４
０, ７
０
９〜７
１
５（１
９
９
９）

処理後１
５，３
０分後に一旦低下した後に増大し，１２０分後

３８） BARRY, C. S. , IMMACULADA LLOP - TOUS, M. andには処理前の１６. 倍に達したものの，実験期間を通して

GRIERSON,

D. :

The

regulationof１-

大きな増大を示さなかった。以上の結果を総合的すると，aminocyclopropane-１-carboxylic acid synthase gene

BoCam1 は，調査したストレス関連遺伝子の中で切断損

expression during the transition from system-１ to

傷によるストレスに応答して，発現レベルを最も大きく

system -２ ethylene

synthesisintomato,Plant

Physiol ., １
２
３, ９
７
９〜９
８
６（２
０
０
０）

BoCam1 は，切断損傷に対して極めて鋭敏に応答するこ

３９）NAKATSUKA, A., MURACHI, S., OKUNISHI, H., SHIOMI,
S. ,NAKANO,

R. ,

KUBO,

Differential

expression

regulation

of

Y.

and

and

internal

ethylene

後のさまざまな細胞応答に影響を与えることから，収穫

feedback

後のキャベツの物理ストレスに関する研究において重要A.

1-aminocyclopropane-1-carboxylate
receptor

genes

in

tomatofruit

during development and ripening, Plant Physiol . ,
１
１
８, １
２
９
５〜１
３
０
５（１
９
９
８）

とに加えて，ストレス応答のシグナル伝達および，その:INABA,

synthase, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase,
and

増大させる遺伝子であることが明らかとなった。さらに，な遺伝子であることが明らかになった。
（平成２
３年９月２
１日受付，平成２
４年４月１
２日受理）

（ 23 ）

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２ 〔Research Note〕

285

Quality of Sausages Containing ‘Okara’
Soybean Curd Residue
TADA Kotaro＊１§, TERASHIMA Teruya＊２, NAKAMURA Yu＊１ and SUZUKI Toshiro＊１＊１ Department of Agriculture, Tokyo University of Agriculture, 1737, Funako, Atsugi, Kanagawa 243−0034＊２ Toyama Prefectual Food Research Institute, 360, Yoshioka, Toyama 939−8153

Okara is a byproduct of soy milk production. In order to utilize okara and to develop meatproducts containing dietary fiber, we prepared sausages containing ５, １
０, １
５, and ２
０％ of okara by
substituting cured lean meat with okara（water content, ７６％）and compared their quality. Moisture anddietary fiber content, pH, and L＊ and b＊ values were increased, while content of protein and lipid anda＊ value were decreased, in line with an increase in the okara content of the sausage. Addition of ５％
okara to sausage sufficiently improved the yield. However, the addition of excessive okara disturbed
the gel network structure of the meat protein, and the texture（hardness, springiness, cohesiveness,and chewiness）was significantly impaired in sausages containing !１
５％ okara. Sensory evaluation ofsausages containing ５％ or １
０％ okara was comparable with that of sausages without okara. Ourfindings show that the addition of okara can supplement sausages with dietary fiber and improvetheir water holding capacity and that an okara content of １
０％ is appropriate for making good qualitysausages.
（Received Dec. ７, ２０１１；Accepted Feb. １６, ２
０
１
２）
Key words：sausage, okara, dietary fiber, texture, sensory evaluation
ソーセージ，オカラ，食物繊維，テクスチャー，官能評価

Soybean curd residue, okara（also known as soy

falls far short of the recommended dietary fiberpulp）, is a byproduct of soy milk production and isintake specified by the World Health Organizationhigh in dietary fiber. It is known to have beneficial

１２）（２５g/day/person）. Thus, possib le health problems

physiological functions in areas such as suppressing
１）

２）

owing to low dietary fiber intake are of concern.

２，３）hypertension , increasing plasma lipids and obesity ,In this study, we aimed to find a new utilizationand exerting prebiotic３） and antihyperglycemic effects４）.

for okara and to develop a novel processed meat

The volume of okara generated is １
０％ larger than

product containing dietary fiber. Thus, we prepared

the volume of the raw material, soybeans５）. However,sausages containing various amounts of okara andbecause of its high water content and perishable

evaluatedfeature, only a small proportion of okara is used forappropriate amount of okara as an additive.

the production of livestock feed６），７） and cookies７）,aburdenontheenvironment６）〜８）.

Manufacturing of Tofu in Japan, also a soymilk

qualities,

therebyrevealingtheMaterials and Methods

while the majority is discarded as waste. This isconsequently

their

１．Materials
Okara,

recovered

immediately

after

soymilk

product, is strong and generates a considerable

filtering and stored frozen was obtained from aamount of okara, and the common disposal of okara

Tofu manufacture in Toyama, Japan. Frozen okara

by incineration９） is costly.

was thawed before use. Lean pork meat （ biceps

Meanwhile, the adaptation of the western lifestyle
in

Japan

has

led

to

an

increaseinmeat

consumption and a decrease in grain and vegetableconsumption１０） .

femoris muscle ）and back fat were obtained fromCENTRAL FOODS Co., Ltd（Tokyo, Japan）.
２．Dry curingcontain

Lean pork meat was chopped into ５cm cubes.

dietary fiber, the dietary fiber intake in Japan has

Salt, sugar, potassium nitrate, sodium nitrite, sodium

Because

meat

does

not
１
１）

declined to approximately １
５g / day / person , which§ Corresponding author, E-mail : k３tada@nodai.ac.jp

ascorbate, and sodium tripolyphosphate were added

286

Food Preservation Science
Table １ Recipe for dry curing
Ingredient（％）（ 24 ）

content in sausage meat. Thus, salt was added tothe okara-containing sausage formulations to adjust

Quantity

Lean pork
Salt
Sugar
Potassium nitrate
Sodium nitrite
Sodium ascorbate
Sodium tripolyphosphate

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

the salt content to ２０. ％ in the final sausage meat.

１
０
０．
０
０
２．
５
０
０．
５
０
０．
０
２
０．
０
１
０．
１
０
０．
２
０

４．Filling of sausage casings and cooking
The sausage meat was uniformly filled into vinyl
casings（diameter, ２５mm）and incubated in a water
bath at ７
５℃ for ３
０min. Cooked sausages wereimmediately cooled under running water and thenrefrigerated at ５℃ for １
２h.
５．Composition analysis
The amount of moisture, protein, fat, dietary fiber,

according to a recipe（Table １）and blended with theand ash was measured as follows : moisture ;

meat

heat

cubes

TAKEUCHI

using
Food

a

meat

mixer （ MS - ２０ ;MachineryLtd. ,

dryingmethodundernormalthepressure１３） ,１
４）Kanagawa,

protein ; the Kjeldahl method , fat ; the chloroform-

Japan）for １
０ min. The mixture was stored for three

１５）
methanol extraction method （ for okara ）, or thedays at ５℃ to produce cured meat.

１
６）
Soxhlet extraction method（for sausages）. d ietary

３. Preparation of sausage meatfiber ; the modified Prosky method１７）, and ash ; theCured meat and pork back fat were minced withdirect ashing method１８）.

a meat chopper using a grinder plate with holes of

６．pH measurement

５ mm diameter （ OMC -２
２B, OHMICHI Co. , Ltd. ,Okara and sausages were each suspended in

Gunma, Japan）and mixed with okara, iced water,

distilled water of nine times their weight, and theand spices according to five formulations（Table ２）.

resultantThemeasurement using a pH meter （ F -５
２ ; HORIBA

minced - meat

mixturewas

furtherfinelysuspensions

were

chopped with a silent cutter（OMF-７８０, OHMICHILtd., Kyoto, Japan）.

Co., Ltd.）and mixed well to produce sausage patties.

７．Color measurement

meat,

back

fat,

and

okara

was

uniform

spectrophotometer （ CM -３
５
０
０d ;

partially

Sensing Inc., Osaka, Japan）
.

with

okara

to

producepHcross - sections of sausages were measured with a（１５％）across the five preparations. Lean meat was
substitutedtoL＊a＊b＊ color space values of okara samples and

The weight percent of back fat to the total sum of
cured

subjectedaKonicaMinolta

８．Measurement of water holding capacity

sausage meat with an okara weight percent of ５, １
０,
１
５, and ２
０％ , and in turn, four sausage meatThewater - holding

capacity

of

okara

was

samples, namely, the ５, １
０, １
５, and ２
０％ okara

measured according to the method recommended bysausage samples, respectively. Sausage meat without

the Japanese Agricultural Standards１９）. Briefly, ６ gokara served as a control. Substitution of curedof thawed okara was immersed in ２
０ g of water inmeat with okara resulted in a decrease in salt

a ５０! plastic centrifuge tube, allowed to absorb

Table ２ Formulations for sausages with and without added Okara
Rate of okara（％）
Ingredient
Cured meat
Pork back-fat
Okara
Water（ice）
Onion
MSG１
White pepper
Black pepper
Mace
Salt
１

０（Control）

５

１
０

１
５

２
０

８
５．
０
１
５．
０
−
２
５．
０
１．
５
０．
１
０．
２
０．
１
０．
１
０．
５
０

８
０．
０
１
５．
０
５．
０
２
５．
０
１．
５
０．
１
０．
２
０．
１
０．
１
０．
６
５

７
５．
０
１
５．
０
１
０．
０
２
５．
０
１．
５
０．
１
０．
２
０．
１
０．
１
０．
７
５

７
０．
０
１
５．
０
１
５．
０
２
５．
０
１．
５
０．
１
０．
２
０．
１
０．
１
０．
９
０

６
５．
０
１
５．
０
２
０．
０
２
５．
０
１．
５
０．
１
０．
２
０．
１
０．
１
１．
０
０

: Monosodium glutamate

（ 25 ）

〔Research Note〕 Quality of Sausages Containing Okara

287

water for ２
０ min at room temperature, and thenTable ３ Chemical and physical properties of okara

centrifuged at １,０００×g for ５ min. After removal

Moisture（％）

７
６．
０
１±０．
６
９

of the supernatant, the pellet was weighted. The

Protein（％）
Fat（％）

６．
７
７±０．
３
２
２．
２
５±０．
２
２

１
（２
８．
２
０±０．
６
９）
１
（９．
３
５±０．
６
３）

Ash（％）
Insoluble fiber（％）
Soluble fiber（％）

０．
９
３±０．
１
３
８．
０
１±０．
４
４
２．
０
３±０．
０
７

１
（３．
８
７±０．
４
４）
１
（３
３．
３
７±０．
９
９）
１
（８．
４
７±０．
１
２）

pH
Colors L＊
a＊
b＊
WHC２

６．
７
２±０．
０
１
８
４．
３
２±０．
２
０
１．
２
５±０．
０
３
１
８．
８
７±０．
０
６
１
１．
８
３±０．
５
５

water holding capacity was obtained by dividing theweight of the pellet by the dry weight of the okara
sample.
９．Observation of sausage cross sections
Cross sections of sausages were observed under amicroscope（Tabletop Microscope TM-１０００; Hitachi
High - Technologies

CO. ,Tokyo,

Japan ） andbyexamining images taken by a digital camera（Digital
Camera GR DIGITAL III ; Ricoh Co., Ltd., Tokyo,
Japan）.

Values are expressed as mean ± standard deviation（n＝６）: Dry Matter
２: Water holding capacity
１

１
０．Yield measurement
Refrigerated

sausages

in

their

casings

werereturned to room temperature and centrifuged athigh in protein （ approx. ７％ ） and dietary fiber

１０,０
０×g for ５min. The casings were remov ed after（approx. １０％）. On the dry weight basis, the meancentrifugation. T he skinless sausages were placed

content of protein, fat, ash, and dietary fiber wason a sieve with a mesh size of ５mm to remove

approximately ２８, ９, ４, and ４２％, respectively, which

separated fluid. The yield was obtained by dividing

is comparable to that of １
９〜３
８, ８〜２３, ３〜５, andthe weight of the sausage after removal of fluid by

３
２〜５
８％ ,

respectively,

reportedinprevious

１）
，
４）
，
６）
，
７）
，
２
０）
，
２
４）

the weight of the sausage before removal of fluid.

studies

The weight of the casing was then subtracted fromin the present study has standard properties.

the sausage weight.

The okara suspension was close to neutral（pH ６.

１
１．Texture measurement

７２）. The color of okara was a pale yellowish-white

Sausages were returned to room temperature andcut

into ２５mm - thickslicesfortextureprofileanalysis（TPA）using an Instron Universal Testing
Machine （ Model ５
５
４
３;
Kanagawa,. This suggests that the okara used

Instron Japan Co. , Ltd. ,Japan ）. Briefly,

theslicedsausagesamples were compressed twice with disk plungers

with L＊, a＊, and b＊ values of ８４３
. ２, １２. ５, and １
８８. ７,
respectively.
The water holding capacity was １
１.８
３, indicatingthat the okara was able to absorb approximately １０times its dry weight in water. This high water
holding

capacityisconsistent

with（diameter, ７５mm）at the compression speed of ５０reported results

mm / min, to reduce the height of the sausage

high content of dietary fiber in okara２１）.

sample by ５０％ . Resulting pressed samples were

２．Compositions of sausage samples

subjected to measurement of hardness, springiness,previously

２
１）
，
２
２）
，
２
４）
〜２
６）

, probably owing to theCompositions of sausage samples are shown incohesiveness, and chewiness.

Table ４ .

１
２．Sensory evaluation

increased and protein and fat decreased as the

Moisturecontent

anddietaryfiber

Appearance, flavor, texture, juiciness, taste, andamount of okara was increased. The １０, １５, andoverall impression of sausages cooked at ７
０℃ for ２０２０％ okara sausage samples contained significantly

min were judged by ２
３ volunteers（１１ men and １
２

more moisture and significantly less fat than thewomen ; age range, １
５-５
５ years）using a seven-point

control sample（p ＜０.０５）. Okara content-dependent

scale （１, very bad ; ２, bad ; ３, fairly bad ; ４,differences in the content of protein and dietary

average ; ５, fairly good ; ６, good ; ７, very good）.

fiber were significant between any two samples（p＜００. ５）. On the other hand, there was no significant

Results and Discussion
１．Composition, pH, color,

and

water

difference in the ash content among samples. The
holding

capacity of okara

content of moisture, protein, fat, and ash in the leanpork meat was ７
１８
. ,２
１８
. , ５１. , and １０. ％, respectively,

Table ３ shows the composition, pH, color andindicating that the lean pork meat contained lesswater holding capacity of okara. Okara contained amoisture and more protein and fat than okara. The

large amount of moisture（approx. ７６％）, and was

differences in the composition of sausage samples

288

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 26 ）

Table ４ Composition of sausages formulated with okara
Rate of okara（％）
０（Control）

５

１０

１
５

２
０

Moisture（％）
Protein（％）

a

６
８．
０
３±０．
９
３
１
４．
９
９±０．
４
３a

ab

６
８．
７
５±０．
９
４
１
４．
２
０±０．
４
３b

b

６
９．
０
９±０．
６
２
１
３．
５
９±０．
２
７c

b

６
９．
３
９±０．
６
０
１
３．
０
０±０．
２
６d

６
９．
４
１±０．
７
２b
１
２．
５
３±０．
３
０e

Fat（％）
Ash（％）

１
２．
９
２±０．
３
７a
２．
８
２±０．
０
８a

１
２．
６
２±０．
３
８ab
２．
８
０±０．
０
８a

１
２．
４
７±０．
２
５b
２．
７
７±０．
０
６a

１
２．
３
４±０．
２
４b
２．
７
８±０．
０
５a

１
２．
３
２±０．
２
９b
２．
７
８±０．
０
７a

−
−

０．
３
３±０．
０
１d
０．
０
９±０．
０
０d

０．
６
４±０．
０
１c
０．
１
６±０．
０
０c

０．
９
６±０．
０
２b
０．
２
４±０．
０
０b

１．
２
８±０．
０
３a
０．
３
２±０．
０
１a

Insoluble fiber（％）
Soluble fiber（％）

All values are expressed as mean ± standard deviation（n＝６）
Values with different superscripts within a row are significantly different（p＜０．
０５）

can likely be attributed to the different substitution

revealed smooth gel formation by meat protein in

rates of lean meat with okara.

the control sample, while a unique bee nest - like

３．Morphology of sausage samples

structure of okara fiber２７） was present in the okara-

The external appearance of sausage sample crosscontaining samples. The bee nest - like structuressections is shown in Fig.１, and the microstructures

were scattered, which disturbed the smooth gel

in sausage samples are shown in Fig.２. The control

structure of the meat protein. In particular, the bee

and the ５％ and １
０％ okara sausage samples werenest - like structures became prominent enough toalmost externally identical and showed a smoothpresent a coarse appearance with large voids in the

cross section and a clear outline. On the other hand,

２０％ okara sausage sample.

the sausage outline was slightly disturbed in the

４．pH, color, and yield of sausage samples

１
５％ okara sausage sample and badly disturbed inTable ５ shows pH, color parameters, and yield of

the ２
０％ okara sausage sample. The surface of thesausage samples. The pH of the control samples

cross section was visibly rough and uneven, andwas ６.３
６ and increased as the amount of added

many okara granules were scattered across theokara increased, reaching a pH of ６.４
８ in the ２０％surface in the ２
０％ sample. Microstructure analysis

okara sausage sample. The pH of the control and

Fig．
１ Sectional images of sausages formulated with okara
A : Control ; B：５％ Okara ; C：１０％ Okara ;D：１
５％ Okara ; E：２
０％ Okara

（ 27 ）

〔Research Note〕 Quality of Sausages Containing Okara

289

Fig．
２ Tissue morphology of sausages formulated with okara
A : Control ; B：１０％ Okara ; C：２０％ Okara
Black bar indicate１mm

Table ５ pH, color parameters, and yield rate of sausages formulated with okara
Rate of okara（％）
０（Control）
pH
Color L＊a＊b＊
Yield rate（％）

５

d

６．
３
６±０．
０
０
６
９．
３
９±０．
２
４d
８．
５
３±０．
２
６a
８．
８
７±０．
２
９d
９
６．
８
５±０．
７
５b

１
０

１
５

２
０

d

６．
３
７±０．
０
２

c

６．
４
１±０．
０
１

b

６．
４
３±０．
０
２

６．
４
８±０．
０
１a

c

c

b

７
１．
４
１±０．
５
２a
５．
９
９±０．
３
０d
１
０．
７
６±０．
２
９a
９
８．
７
７±０．
４
９a

６
９．
９
５±０．
３
３
７．
６
４±０．
５
０b
９．
１
８±０．
２
４c
９
８．
３
７±０．
２
９a

７
０．
２
９±０．
５
１
６．
９
９±０．
２
６c
９．
５
６±０．
２
３b
９
８．
６
２±０．
３
９a

７
０．
６
８±０．
２
２
６．
８
７±０．
３
３c
１
０．
０
３±０．
３
９a
９
８．
７
３±０．
３
３a

All values are expressed as mean ± standard deviation（n＝６）
Values with different superscripts within a row are significantly different（p＜０．
０５）

that of the ５％ okara sausage sample were notcontrol sample by the naked eye, despite theirsignificantly different, but both of the pH values

significantly

different

spectrophotometry

results

were significantly different from the pH of the １０,

compared with the control results（p ＜００. ５）. On the

１
５, and ２
０％ okara samples（p＜００. ５）. The pH of theother hand, okara-rich areas were prominent in the１
５％ okara sausage sample was significantly higher

１
５ and ２０％ okara sausage samples, and thesethan that of the １
０％ okara sausage sample, whilesamplessignificantly lower than the pH of the ２
０％ okara

control sample with the naked eye.

wereclearly

distinguishable

from

the

sausage sample（p＜００. ５）. The cured meat contained

The yield of the control sample was ９
６.８
５％ ,

ascorbic acid and thus its pH was lower in theindicating a small loss of drip. The drip loss wascontrol sample（６.３６）than in okara（６.７２）. It wasalmost absent in the ５％ okara sausage sample,

considered that the addition of okara skewed theand its yield was significantly higher（９８３. ７％）than

pH to a higher value.

the yield of the control sample（p＜００. ５）. The yield

L＊ and b＊ increased while a＊ decreased as thewas further slightly improved as the okara content

okara content increased in the sausage sample,

increased, but the differences in the yields among

because the yellowish white area containing okara

the four okara-containing sausage samples were notincreased while the red area containing lean meatsignificant. These results suggested that an okara

decreased. However, the color of the sausage sample

content of ５％ is sufficient to increase yield. As

was not a pure subtractive mixture of the colors ofshown in Table ３, okara has a high water holding

lean pork meat and okara. The color of the areas

capacity, suggesting that a drip was adsorbed byother than the scattered okara - rich areas in thethe okara fiber structure, resulting in prevention ofokara-containing sausage samples was similar to that

drip loss, an in turn, in high yields of the sausagesof the control sample. Scattered okara - rich areas

supplemented with okara.

okara

Okara content - dependent changes in pH, color,sausage samples. Thus, these two okara - containing

and yield of the sausage samples were similar tosamples were not distinguishable in color from thethose of beef patty samples supplemented with

were not noticeable in the ５ and １
０％

290

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

okara shown by SADETTIN et al ２２），２４）.

（ 28 ）

impairment.
６．Sensory evaluation

５．Texture of sausage samples
sausages

The results of sensory evaluation are shown incontaining okara. Hardness and chewiness values

Table ７. Scores on the ７-point sensory scale were

were not significantly different between the control

not significantly different among the control and theandTable ６ shows

texturechangesin

were

５％ and １
０％ okara sausage samples, and all threesignificantly reduced（p＜００. ５）in the １０％, １５％, andsamples showed a mean scores of !５ for all

２
０％ okara sausage samples in an okara content -sensory parameters. On the other hand, when thedependent manner. Only the ２
０％ okara sausage

okara content exceeded １
５％ , texture, taste, andsample showed significantly lower springiness thanoverall impression scores were significantly reduced

the ５％

okara

sausagesamplebut

the control sample （p ＜０.０５）. The cohesivenessas the okara content increased（p＜００. ５）. The meanvalues of the control and the ５％ and １
０％ okara

overall impression scores of the １
５ and ２０％ okarasausage samples were not significantly different. On

sausage samples were ３.３
９ and ２.０
９, respectively,

the other hand, the cohesiveness of the １
５％ okara

both of which were markedly lower than ４, thesausage sample was significantly lower than that of“ average ” score. Texture scores on the sensory

the sausage samples containing less okara （p ＜

scale

００
. ５）but significantly higher than that of the ２０％Overall impression scores were similar to texture

okara sausage samples（ p＜００
. ５）
. TPA measurements

scores, suggesting that texture is the main factor

tended to decrease with a decrease in meat content,

influencing the overall sensory characteristic of thesuggesting that the gel network structure of theokara - containing sausages prepared in this study.

２
８）

appearedtocorrelate

with

TPA

results.

was quantitatively decreased and

The mean flavor and juiciness scores of all sausage

also more severely disturbed by the okara fiber

samples were ＞５ and not significantly different,

structure as the okara

suggesting that good flavor andmeat protein

content

increased.

Suchjuicinesswere

structural changes were most prominent, and allretained in okara - containing sausage samples. The

TPA measures were markedly reduced in the ２０％okara used in this study was almost unscented and

okara

thus

sausagesample,indicating

structural

did

not

appeartointerfere

with

Table ６ Texture profile analysis of sausages formulated with okara
Rate of okara（％）
０（Control）

５

１０

１
５

２
０

Hardness（N）
Springiness（mm）
Cohesiveness

a

２
７．
３
２± ０．
９
３
９．
５
４± ０．
２
１a
０．
８
０± ０．
０
３a

a

２
６．
４
０± １．
６
４
９．
５
４± ０．
１
７a
０．
７
９± ０．
０
２a

b

２
３．
３
６± ２．
０
６
９．
４
４± ０．
１
９a
０．
７
９± ０．
０
３a

c

２
０．
８
８± １．
８
８
９．
３
６± ０．
１
４a
０．
７
１± ０．
０
１b

１
０．
９
３±０．
８
３d
８．
５
６±０．
１
１b
０．
５
０±０．
０
２c

Chewiness（N）

２
０
８．
１
６±２
０．
０
５a

１
９
８．
８
０±１
７．
１
３a

１
７
３．
４
５±１
９．
８
６b

１
３
８．
６
９±１
２．
３
６c

４
７．
０
６±３．
９
４d

All values are expressed as mean ± standard deviation（n＝６）
Values with different superscripts within a row are significantly different（p＜０．
０５）

Table ７ Sensory evaluation of sausages formulated with okara
Rate of okara（％）
０（Control）
Appearance
FlavorTextureJuiciness
Taste
Overall

a

５．
３
０±１．
５
２
５．
２
２±１．
４
１a
５．
３
９±１．
２
３a
５．
５
７±１．
２
０a
５．
３
０±１．
１
５a
５．
３
５±１．
０
７a

５

１０
a

５．
５
２±１．
４
４
５．
２
６±１．
３
９a
５．
４
８±１．
４
４a
５．
６
１±１．
２
７a
５．
５
２±１．
１
６a
５．
４
３±１．
１
２a

１
５
a

５．
３
５±１．
５
６
５．
３
５±１．
３
４a
５．
２
２±１．
４
４a
５．
６
１±１．
２
３a
５．
３
５±１．
４
０a
５．
２
２±１．
３
８a

２
０
b

３．
９
６±１．
５
５
５．
３
０±１．
３
６a
３．
２
６±１．
１
０b
５．
４
３±１．
３
４a
３．
８
３±１．
３
７b
３．
３
９±１．
１
６b

All values are expressed as mean ± standard deviation（n＝２３）
Values with different superscripts within a row are significantly different（p＜０．
０５）

３．
０
４±１．
５
２c
５．
３
０±１．
３
３a
２．
０
９±１．
０
４c
５．
３
９±１．
２
７a
２．
７
０± １
１
８c
２．
０
９±０．
８
５c

the

（ 29 ）

〔Research Note〕 Quality of Sausages Containing Okara

characteristic flavor of the sausage. In addition, it
was considered that the drip absorbed in the okara
structureinsausagesampleswassufficiently

released upon mastication.

protein isolate., J. Dairying Foods Home Sci., １
２, １
３
２
〜１
３
６（１
９
９
３）
６）RINALDI, V.E.A., NG, P.K.W. and BENNINK, M.R. :Effects

Taken together, this study demonstrated that the

291

of

extrusionondietary

fiber

and

isoflavone contents of wheat extrudates enriched

addition of okara to sausage meat suppresses dripwith wet okara., Cereal Chem., ７
７, ２
３
７〜２
４
０（２
０
０
０）

loss and improves yield. However, excessive okara

７）XIE, M., HUFF, H., HSIEH, F. and MUSTAPHA, A. :in sausage meat, or insufficiency of lean pork meat,

Puffing of okara / rice blends using a rice cake

weakens the gel network structure of the meatmachine., J. Food Sci., ７
３, E３
４
１〜E３
４
８（２
０
０
８）

protein and consequently impairs sausage texture.

８）VAN DER RIET W.B., WIGHT A.W., CILLIERS J.J.L.

Sensory evaluation results showed that the １
０％

and DATEL J. M. : Food chemical investigation ofokara sausage sample, but not the １
５％ and ２０％

tofu and its byproduct okara., Food Chem., ３
４, １
９
３

okara sausage samples, was acceptable, indicating

〜２
０
２（１
９
８
９）

that the addition of okara （ !１０％ ） to the final９）OHNO, A., ANO, T. and SHODA. M. : Production ofprotein/fat mixture is appropriate. The dietary fiber

the antifungal peptide antibiotic, iturin by Bacillus

content in the １０％ okara sausage sample was ０８. ％,subtiliswhich means that one sausage（approx. ２０!）madeaccording to the same recipe provides a little less

NB２
２ in

solid

state

fermentation. ,J.

Ferment. Bioeng., ７
５, ２
３〜２
７（１
９
９
３）
１
０）Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries

than ０.２g of dietary fiber. The increase in dietary

Japan : FY ２
０
０
９

fiber

Agriculture and Rural Areas in Japan, p.１０（２０１０）

intakebyconsumption

of

this

okara -

supplemented sausage is low ; however, our findings

Annual１１）HARASHIMA, E. , TSUJI, K. ,Reporton

NAKAGAWA

Food,
Y.

and

suggest that processed meat products supplemented

URATA, G. : Time - series analysis between dietarywith okara can serve as a source of dietary fiber.

fiber intake and prevalence of diabetes mellitus in

In addition, this study suggests that the large

Japanese people., J. Home Economic. Japan, ４
５, １
０
７
９

amount of moisture contained in okara can possibly

〜１
０
８
７（１
９
９
４）

be utilized by using frozen okara as a partial

１２）Worid Health Organization : Diet, nutrition andalternative to iced water to reduce the frictional h

the prevention of chronic diseases. In Report of aeat generated

joint

duringthemincing,mixing,and

WHO / FAO

Expertconsultation.

WHO

technical Report Series, ９
１
６（２
０
０
３）

blending stages of the sausage making process.

１３）SUGAHARA, T. and MAEKAWA, A. : Handbook ofReferences

foods analysis（Kenpakusha Co.,Ltd.）
, p.１
９（２
０
０
０）

１）O’ TOOLE, D.K. : Characteristics and use of okara,

１４）SUGAHARA, T. and MAEKAWA, A. : Handbook of

the soybean residue from soy milk production. J.

foods analysis（Kenpakusha Co.,Ltd.）
, p.２
４（２
０
０
０）

Agric. Food Chem., ４
７, ３
６
３〜３
７
１（１
９
９
９）

１
５）SUGAHARA, T.

and

MAEKAWA, A. : Handbookof２）MATSUMOTO, K., WATANABE, Y. and YOKOYAMA,

foods analysis（Kenpakusha Co.,Ltd.）
, p.５
９（２
０
０
０）

S. : Okara, soybean residue, prevents obesity in a１６）SUGAHARA, T. and MAEKAWA, A. : Handbook of

diet-induced murine obesitymodel., Biosci. Biotechnol.
Biochem., ７
１, ７
２
０〜７
２
７（２
０
０
７）

foods analysis（Kenpakusha Co.,Ltd.）
, p.５
７（２
０
０
０）
１
７）SUGAHARA, T. and MAEKAWA, A. : Handbook of３）ANTONIO, J.E.S., MARIA, D. T. , IRENE, E. M. andfoods analysis（Kenpakusha Co.,Ltd.）
, p.１
３
５（２
０
０
０）

PILAR, R. : Health - promoting effects of a dietary１８）SUGAHARA, T. and MAEKAWA, A. : Handbook offiber concentrate from the soybean byproductfoods analysis（Kenpakusha Co.,Ltd.）
, p.１
５
２（２
０
０
０）

okara in rats., J. Agric. Food Chem., ５
６, ７
４
９
５〜７
５
０
１

１
９）Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries

（２
０
０
８）

Japan : Japanese Agricultural Standard（http : //www.

４）AHMED, L.A., HASSAN, D.R. and HEMEDA, H.M. :maff.go.jp/j/kokuji̲tuti/kokuji/k０
０
０
１
０
２
４.html）

Anti - Hyperglycemic Effects of Okara, Corn Hull
and

Their

CombinationinAlloxan２０）MA, C.Y., LIU, W.S., KWOK, K.C. and KWOK, F. :Induced

Isolation and characterization of proteins from

Diabetic Rats., World Applied Sci. J ., ９, １
１
３
９〜１
１
４
７

soymilk residue（okara）., Food Research Int., ２
９, ７
９
９

（２
０
１
０）

〜８
０
５（１
９
９
７）

５）KHARE, S.K., JHA, K. and GANDHI, A.P. : Physicochemical

andfunctional

properties

of

okara

２
１） SUREL, O. and COUPLET, B. : Influence of thedehydration process on active compounds of okara

292

Food Preservation Scienceduring its fractionation., J. Sci. Food Agric., ８
５, １
３
４
３
〜１
３
４
９（２
０
０
５）
２
２）SADETTIN, T., HASAN, T. and INCI, S. : Utilization

VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 30 ）

オカラを添加したソーセージの品質についてof wet okara in low - fat beef patties. , J. Muscle

多田耕太郎＊１・寺島晃也＊２

Foods, １
８, ２
２
６〜２
３
５（２
０
０
７）

中村

２
３）ARACELI, R.C., MA, J.V.S. and INMACULADA, M.A. :Soybean

seeds

and

its

by - product

okara

as

sources of dietary fibre. Measurement by AOAC
and Englyst methods., Food Chem. １
０
８, １
０
９
９〜１
１
０
５

＊１

優＊１・鈴木敏郎＊１

東京農業大学農学部畜産学科

（〒２
４
３―０
０
３
４ 神奈川県厚木市船子１
７
３
７）
＊２

富山県食品研究所

（〒９
３
９―８
１
５
３ 富山県富山市吉岡３
６
０）

（２
０
０
８）
２
４）SADETTIN, T., HASAN, T. and INCI, S. : Characteristics

豆乳生産時の副産物であるオカラの有効利用と食物繊

of beef patties using okara powder. , J. Muscle

維を含んだ新規な肉製品の開発を図るため，オカラ（水Foods, ２
０, ８
９〜１
０
０（２
０
０
９）

分７
６％）
を塩漬肉と置換することで５，１
０，１
５および２
０％

２
５）MATEOS, A.I., MATEOS, P.C. and RUPEREZ, P. : High

添加したソーセージを製造し，その品質を検討した。そhydrostatic pressure improves the functionality ofの結果，オカラ添加量の増加に伴いソーセージの水分，

dietary fibre in okara by-product from soybean.,

食物繊維，pH, L＊値およびb＊値は増加し，タンパク質，Innovative Food Sci. Emerging Tech. , １
１, ４
４
５〜４
５
０

脂質およびa＊値は減少した。歩留まりはオカラを５％添

（２
０
１
０）

加することでドリップの流出が抑制され向上した。過度

２６）VISHWANATHAN, K.H., GOVINDARAJU, K., SINGH, V.

なオカラ添加は肉タンパク質が形成するゲルネットワー

and SUBRAMANIAN, R. : Production of okara and soy

ク構造を粗くし，テクスチャー（かたさ，弾力性，凝集protein concentrates using membrane technology.,

性および咀嚼性）は１
５％以上のオカラ添加で著しく低下

J. Food Sci., ７
６, E１
５
８〜E１
６
４（２
０
１
１）

した。オカラを５および１
０％添加したソーセージはオカ

２７）KUAN, Y. H. and LIONG, M. T. : Chemical and

ラ無添加のものと同等の官能評価を得た。本結果から，

agrowaste

オカラを添加することで食物繊維を含有し，保水性が高fibrous materials and residues., J. Agric. Food Chem.,

いソーセージ製造の可能性が示され，オカラの添加量は

５
６, ９
２
５
２〜９
２
５
７（２
０
０
８）

１
０％程度が適当であることが明らかになった。

physicochemical

characterizationof２８）FIDEL, T. : Handbook of meat processing（WILEY-BLACKWELL）, pp. １
２
７〜１
３
３（２
０
１
０）

（平成２
３年１
２月７日受付，平成２
４年２月１
６日受理）

（ 31 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２ 〔技術報告〕

293

処理方法がマイクロバブル生成特性
およびオゾンガス溶解速度に及ぼす影響
中 村 宣 貴＊１・梅 原 仁 美＊１・松 山 成 江＊１
川 崎 保 美＊２・大 原 浩 樹＊２・松 本
均＊３
タンマウォン マナスィカン＊１・許晴 怡＊１・椎 名 武 夫＊１§
＊１ 独立行政法人農業食品産業技術総合研究機構食品総合研究所＊２ ㈱明治食機能科学研究所＊３ ㈱明治海外菓子事業部

The Effect of Microbubble（MB）-treatment Conditions
on MB Characteristics and Ozone Dissolution Rate
NAKAMURA Nobutaka＊１，UMEHARA Hitomi＊１，MATSUYAMA Masae＊１，
KAWASAKI Tomomi＊２，OHARA Hiroki＊２，MATSUMOTO Hitoshi＊３，
THAMMAWONG Manasikan＊１，XU Qingyi＊１ and SHIINA Takeo＊１§＊１

National Food Research Institute, NARO, 2−1−12, Kannondai, Tsukuba−shi, Ibaraki 305−8642＊２ Meiji Co., Ltd., 540 Narita, Odawara-shi, Kanagawa 250−0862＊３ Meiji Co., Ltd., 1−2−10 Shinsuna., Koto-ku, Tokyo 136−8908

The effect of microbubble（MB）-generation and treatment conditions on the characteristics of MB
and MB containing water was evaluated. For MB generation, a MB generator based on thepressurizing dissolution method（operated at ０〜０．
５MPa）was used, and the high discharge pressure
likely resulted in small bubbles and highly turbid（which indicates the MB density）MB containing
water. The most effective discharge pressure for the preparation of ozonized water was ０．
２ MPa.
However, this pressure was different from the optimal pressure for MB generation. The MB treatment（mechanical agitation）increased the ozone dissolution rate. Moreover, the ozone dissolution rate andequilibrium concentration of dissolved ozone varied with the addition of particular substances. For
example, when NaCl or a surfactant（L-１５０A）were added, the ozone dissolution rate and equilibrium
concentration of dissolved ozone were higher and lower, respectively, than the rate and concentrationof control condition（RO water）. Moreover, the addition of citric acid resulted in an ozone dissolution
rate and equilibrium concentration of dissolved ozone that were similar to and higher than,respectively, the rate and concentration of control. Finally, considering the results for the dischargepressure and ozone dissolution rate, it can be concluded that the MB-generation method and MBtreatment conditions should be selected in strict accordance with the intended use of MBs.
（Reeceived Aug．
３，２
０
１
１；Accepted Feb．
２
０，２
０
１
２）
Key words：Micro bubble, Mechanical agitation, pressurizing dissolution, dissolved ozone concentration
マイクロバブル，機械攪拌，加圧溶解，溶存オゾン濃度

近年，マイクロもしくはナノメートルオーダーの気泡長促進作用，物性変化など多岐にわたる効果が期待されがもつ特異な機能が注目されている。食品分野においてている１）〜３）。筆者らのグループでは，界面活性剤を用いは，水環境の改善，対象物の洗浄・殺菌，生理活性・成たマイクロバブル（以下，MB）水について，発生方法

＊１
§
＊２
＊３

〒３
０
５―８
６
４
２ 茨城県つくば市観音台２―１―１
２Corresponding author, E-mail : shiina@affrc.go.jp
〒２
５
０―０
８
６
２ 神奈川県小田原市成田５
４
０
〒１
３
６―８
９
０
８ 東京都江東区新砂１―２―１
０294日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 32 ）の違いがMBの特性に及ぼす影響４），塩の添加によるMB

断することでMBが生じる４）。本研究の装置構成では，の物性の向上５），大豆油由来の新規界面活性剤を用いて加圧溶解式では大容量，機械撹拌式では小容量のMB処作製したMBの特性６）について報告してきた。

理が可能であるため，処理水の容量を，前者では４０"，
後者では１"とした。

MBは，通常の気泡と比較して，浮上速度が小さい

加圧溶解式のMB作製装置（㈱ニクニ製，マイクロバ（ストークスの式で表される）ため水中に長時間滞在する。また，MBは，内圧が高い（ヤングラプラスの式で

ブルジェネレータ，MBG２
０ND０
７ZE１CG００５）は，混合表される）ためにガスの溶解速度が大きい（ヘンリーのノズル部，ポンプ部，溶解タンク，分離タンク，ボール

法則により示される）。これらの理由により，MB処理

弁，圧力計，ガス流量計，制御板等で構成されているはガスを効果的に溶解させるのに有効であるとされてい

（Fig．
１）
。基本的な運転条件は，流量１７．
６"・min−１，吸る７）。MBを用いた水中への気体の溶解の効率化につい

込 圧 力−０．
０２２MPa（大 気 圧 基 準）
，吐 出 圧 力０．
４MPaては，酸素 ，オゾン について検討されており，いずれ（大気圧基準），ガス流量０．
４"・min−１（大気圧基準）との研究においてもMB処理によりガス溶解が効率化できして，実験内容により各項目を調整した。そして，本装ると報告されている。しかし，MB水を実際の洗浄や水置に大気もしくはオゾン含有ガスを導入しながら外部に

環境改善に用いる際には，様々な物質が浮遊・溶解した設けた容器内の液体を循環させることで，MB処理を行

溶液を対象とすることが想定されるが，溶質の存在が

った。

８）

９）

MB処理を利用したガスの溶解に及ぼす影響については

機械撹拌式でのMB処理には，ホモジナイザ（マイク十分な検討がなされていない。

ロテック・ニチオン社製，ヒスコトロン：ドライブユニ

本研究では，MBもしくはMB水を利用した洗浄の基

ットNS-５
１，ジェネレーターシャフトNS-２
０CG，回転数

礎的な知見を得ることを目的として，青果物の洗浄にお

１
０，
０
０
０rpm，処理可能量５−２０００!）を用いた。そして，

いて利用が検討されているオゾンガスを用いたMB１）〜３）

散気管（東京光信理化学製作所製，円筒型ガス噴射管，に着目し，MB処理によるオゾンガスの溶解特性につい直径２５!×長さ２０!）を用いてガスを液中に導入（ガスて検討を行った。まず，加圧溶解式のMB作製装置を用いて，様々な環境下で作製したMBの粒度分布について

Microbubble generator

調査を行った。加えて，オゾン含有ガスを用いたMB処理によるオゾン水の作製に対して，溶質（NaCl，クエ

Excess gas
release valve

Gas ﬂowmeter

ン酸および界面活性剤）が及ぼす影響ついて検討した。

Pump

示す。MB水の作製方法がオゾンガスの溶解特性に及ぼCirculation tank

１．MB水の作製
Table１に，本研究で用いた装置の呼称および詳細をSeparation tank

Dissolving tank

材料および方法

Pressure
meter

Pressureadjusting valve

す影響について検討を行うため，２種類の方法（加圧溶解式，機械撹拌式）を用いた。加圧溶解式では，加圧タンク中で気体を水中に溶解し，急激に大気圧まで減圧することで過飽和となった気体がMBとして放出される７）。
機械撹拌式では，高速回転する刃が導入された気泡を剪Fig．
１ Schematic of the microbubble - generator system（based on pressurizing dissolution method）used in thisstudy

Table１ Equipment used for MB treatment or ozonization in this study
Method（title in this paper）

Manufacturer

Model

Volume（l）MBtreatment

Ozone dissolution
test

Pressurizing
dissolution method（加圧溶解式）Nikuni Co., Ltd.

Microbubble generator :
MBG２
０ND０
７ZE１CG０
０
５

４
０

○

○

Mechanicalagitation method（機械撹拌式）

Microtech Nition Co.,Ltd.

Homogenizer : Hiscotron
Shaft : NS-２
０CG

１

○

○
（in conjunction with
air diffusion method）

Air diffusion
method（散気管式）

Koshin Rikagaku
Seisakusho Co. Ltd,

Ceramic filter :Type-B, φ２
０×１
５

１

−

○

（ 33 ）

〔技術報告〕 マイクロバブルによるオゾン溶解

295

流量０．
４"・min−１）しながら機械的に撹拌することでウムで滴定し，滴定量からオゾン濃度を算出した。

MB処理を行った。

６．実 験 条 件

いずれの試験区も水にはRO水（ミリポア社製，Elix（１）MBの粒度分布・濁度特性評価

加圧溶解式に１０）を用い，水温を２５℃に調整して実験を行った（以下おける吐出圧力，溶質の種類が作製されるMBの特性に同様）。

及ぼす影響を明らかにするために，運転開始から５min

２．MBの粒度分布測定

経過時点における粒度分布および濁度について検討を行

MBの粒度分布測定には，レーザ回折式粒度分布測定った。なお，機械撹拌式のMB水は，界面活性剤を用い装置（㈱島津製作所製，SALD２０００）を用いた。循環型

た試験区（L-１
５０A区）以外では気泡密度が低く，粒度のセルを用い，セルの出口側からMB水をペリスタルテ

分布を測定することはできなかったため，粒度分布およィックポンプ（ヤマト科学㈱製，７５２４-４０）で引いて循

び濁度の測定は行わなかった。吐出圧力は０〜０．
５MPa

環させ，粒度分布を測定した。また，粒度分布測定時のとして，RO水，０．
８５％のNaCl溶液，pH３のクエン酸溶

屈折率は１．
００-０．
０１iとし，流量は０．
４"・min−１とした。

液および０．
０１％の界面活性剤，L-１
５０A（ショ糖ラウリ

流量が粒度分布測定に及ぼす影響についてン酸エステル３
８％を含有，第一工業製薬（株）製）溶液

は，０．
１，０．
２，０．
４および０．
８"・min−１について事前にについて検討を行った。なお，吐出圧力は，本実験条件検討を行い，安定的な測定が可能である０．
４"・min をにおいて装置からの漏れなどを生じず，安定的に動作す選択した。なお，流量が小さいと，測定結果にばらつきる圧力として０．
５MPaを上限とした。NaCl濃度は，青果が多く，平均粒径が若干大きくなる傾向がみられた（デ物洗浄時に浸透圧による影響が小さいと考えられる生理ータ省略）。これは，送液に時間がかかることで配管中

食塩水と同等の濃度（０．
８５％）として，pHは，オゾン

−１

６）
，
１
０）
，
１
１）

の気泡の粒径およびその分布が変化することが原因と推察された。

１４）分解が抑制される強酸性域（pH３）としてそれぞれ条件を設定した。界面活性剤L-１５０A濃度は，予備実験のまた，光学顕微鏡による観察も行い，レーザ回折式粒結果から，過剰なフォームを形成しない濃度 と し て度分布測定装置の測定結果と比較した。光学顕微鏡観察

０．
０１％を選択した。

は，デジタルマイクロスコープ（㈱キーエンス製，VHX（２）オゾンを用いたMB処理条件が作製されるオゾン
水特性に及ぼす影響-９００）を用いて，外部容器からスポイトで採取したサンMB処理の方法の違いがオ

プルをスライドガラスに乗せ，カバーガラスを被せて行ゾン水作製に及ぼす影響を明らかにするため，オゾン含った。

有ガスを用いたMB処理条件が，溶存オゾン濃度に及ぼ

３．濁 度 測 定

す影響について検討を行った。まず，機械撹拌式およびMBは，作製条件によって気泡の数密度（以下，気泡加圧溶解式のそれぞれの標準的な運転条件において，溶密度）が異なると考えられる。そこで，溶液の濁度を測

液の種類が処理後のオゾン濃度に及ぼす影響について評定し，気泡密度の指標とした。測定には，濁度チェッカ

価した。溶液には，前述の（１）と同様に，RO水，０．
８５％ー（オプテックス（株）製，TC-３０００）を用いた。本装のNaCl溶液，pH３のクエン酸溶液および０．
０１％のL-１５０

置は，センサ表面にワイパー機能を備えており，気泡のA溶液を用いた。処理時間は，機械撹拌式で３minおよセンサ表面への付着が測定に及ぼす影響を低減できる。

び２
０min，加圧溶解式で６０minとした。機械撹拌式につ４．オゾン含有ガスの作製

いては，機械撹拌式に用いたものと同じ散気管によるバ

オゾン含有ガスの作製には，無声放電式のオゾンガス

ブリング処理区（以下，散気管区）と比較検討した。加発生装置（㈱荏原製作所製，OZSD-３０００A）を用いた。

圧溶解式については，RO水を対象に，吐出圧力（０〜

なお，本装置によるオゾン生成時に窒素が混入すると，

０．
５MPa）と処理後の溶存オゾン濃度との関係を調査しNOxの発生が懸念される１２）ため，本研究では，オゾン含た。

有ガスの材料として酸素の純ガスを用いた。また，オゾ

さらに，加圧溶解式のMB処理において，作製される

ン含有ガスは，ガス流量０．
４"・min−１，オゾン濃度約５％

気泡が，加圧下で過剰に溶存したガスのみによるものか（発生装置の出力最大時の濃度）とした。なお，オゾン

どうかを確認するため，ガスを供給せずに装置を運転し，ガス発生装置と散気管および加圧溶解式MB作製装置とその時の濁度および溶存酸素濃度の変動を調査した。

の接続には，漏れの発生による誤差要因の排除と実験時の安全確保のため，耐オゾン性の高いポリテトラフルオ

結果および考察
１．MBの粒度分布・濁度測定

ロエチレン製のチューブを用いた。
５．溶存オゾン濃度の測定

Table２に，レーザ回折式粒度分布測定装置により測１
３）

溶存オゾン濃度の測定には，ヨウ素滴定法 を用いた。

定した加圧溶解式のMB水の平均気泡径，および濁度の過剰なヨウ化カリウムと測定対象の溶液２００!を反応さ測定結果を示す。吐出圧力０〜０．
５MPaにおけるRO水のせた後，酸化生成物からヨウ素を遊離させるために，pHMB処理区では，測定された平均粒径は３
０〜６
０!程度で

４以下に調整した。そして，０．
１規定のチオ硫酸ナトリ

あり，吐出圧力が大きいほど平均粒径が小さく，濁度が296

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

（ 34 ）

Table２ Effect of discharge pressure and dissolved substances（NaCl, citric acid, and L-１
５０
A on the average bubble diameter and turbidity after ５ min of MB treatment（pressurizing dissolution method）at ２
５℃

Dissolved substance

Dischargepressure（MPa）

Average diameter
（µm）

０
０．
１
０．
２
０．
３
０．
４
０．
５

７
４．
２±９．
５
５
８．
６±３．
０
６
４．
３±１．
６
６
０．
０±２．
３
４
５．
８±２．
６
５
３．
６±１．
４

９
６．
７± １
１．
５
８
６
１．
７± ４
０．
１
１，
３
１
３．
３± ２
０．
８
１，
４
８
８．
３± ５
４．
８
１，
９
６
５．
０±１
７
３．
０
２，
７
１
１．
７±１
９
１．
１

０．
４

５
５．
８±３．
６
６
０．
８±２．
８
０．
４±０．
１＊＊

７
８
５．
３± ２
４．
２
６
０
０．
４± ４
１．
５
＞３，
０
０
０

RO water

NaCl（０．
８
５％）Citric acid（pH：３）
L-１
５
０A（０．
０
１％）

Turbidity（NTU＊）＊

Nephelometric Turbidity Units. Indicator for MB concentration in this study.
This value is considered an error caused by light scattering due to high turbidity.
Each value is mean±S.D.（N＝３）.

高くなる傾向がみられた。また，光学顕微鏡による観察においても，同様の傾向が確認された。
一方，０．
４MPaにおけるNaCl，クエン酸区の粒度分布
は，RO水区と同等であったが，濁度は非常に小さい値を示した。この濁度の測定結果は，目視による判断と同様であった。また，NaClおよびクエン酸区の気泡密度は小さく，光学顕微鏡を用いての観察は困難であった。
界面活性剤存在下では，塩の添加により気泡の安定性は向上すると報告されているが５），界面活性剤のない条件

Dissolved ozone concentration（mg・l−1）

＊＊

15

10

0
RO water

数十µm程度の気泡が多数観察された。このとき，濁度の測定値は検出限界以上であり，測定セル内の気泡密度が大きすぎたため多重散乱を起こし，測定に悪影響を及ぼしたものと推察された。MBの測定においては，気泡の密度や測定機器の利用方法などに留意する必要がある。
２．MB処理によるオゾン水の作製（１）溶質の影響

Fig．
２に，オゾン含有ガスを用いた散気管式のバブリング処理，もしくは機械撹拌式のMB処理により作製されたオゾン水の溶存オゾン濃度を示す（処理液量１!，処理時間３minおよび２０min）。処
理時間３minでは，溶存オゾン濃度は機械撹拌式のMB
処理区において散気管処理区より高かったが，処理時間
２０minでは，処理方法の違いによる明確な差はみられな
かった。また，溶存オゾン濃度は，処理時間１０minと２０minとの間には顕著な差はみられず，処理時間１
０min未

Dissolved ozone concentration（mg・l−1）

粒径の測定値は１µm以下であったが，光学顕微鏡ではA（3min）5では，塩添加による気泡の安定化効果が得られないものと推察される。また，０．
４MPaにおけるL-１
５
０A区の平均Bubbling
Mechanicalagitation

NaCl Citric acid L-150A（0.85%） （pH: 3） （0.01%）

30
25

Bubbling
Mechanicalagitation

B（20min）

20
15
10
5
0
RO water

NaCl Citric acid L-150A（0.85%）（pH: 3） （0.01%）

Fig．
２ Effect of dissolved substances（NaCl, citric acid,and L-１
５０A）on dissolved ozone concentration during
MB treatment（mechanical agitation）using ozone gas
Each solution（１!）is ozonized at ２
５℃ with ５％ ozone gas（０．
４! -min−１） by bubbling or bubbling accompanied bymechanical agitation（１０，
００
０rpm）
.
Each value is mean±S.D.（N＝３）.

満で平衡濃度に達していたと思われる。以上の結果より，
本実験条件においては，MB処理はオゾンの効率的な溶影響について検討を行った。平衡オゾン濃度は，機械撹解に寄与するが，平衡濃度には影響しないことが示され

拌式によるMB処理（処理液量１!，処理時間２
０min）

た。

では，クエン酸，L-１
５０A区＞RO水区，NaCl区であった

次いで，溶質の種類が溶存オゾンの平衡濃度に及ぼす（Fig．
２）が，加圧溶解式（処理液量４０!，処理 時 間６０

（ 35 ）

〔技術報告〕 マイクロバブルによるオゾン溶解297min）では，クエン酸区＞RO水区≧L-１
５
０A区＞NaCl区

いて論じた報告はみられないが，オゾンが界面活性剤とであった（Fig．
３）。

反応することにより，経時的に溶存オゾン濃度が低下しところで，溶存オゾン濃度変動は，オゾンガスの溶解たものと推察される。すなわち，水溶液をMB処理すると水中におけるオゾンの分解により説明できる。そこで，ことで作製されるオゾン水の平衡濃度は，溶質の添加に水中におけるオゾン分解に関する知見を得るために，各よる溶解速度および分解速度の変化に影響を受けたもの

水溶液を用いてオゾン水を作製し，オゾン含有ガス供給と考えられる。NaClおよびL-１
５０A水溶液の溶存オゾン

停止後の溶液中のオゾン濃度変動を調査した。その結果，平衡濃度は，単位水量あたりのオゾン含有ガス供給量がオゾン供給停止から３０min後のオゾン残留割合は，RO

相対的に大きい場合は，溶質の添加によるオゾン溶解速水，NaCl，クエン酸，L-１
５０Aの各試験区においてそれ度向上により高くなり，逆に，単位水量あたりのオゾン

ぞれ５
７，２
４，８
５，４
１％であり（Fig．
４），溶質の存在によ含有ガス供給量が相対的に小さい場合は，溶質の添加にりオゾン分解速度が異なることが認められた。オゾンは，

よるオゾン分解速度増大により低くなったと考えられる。

共存塩のイオン強度の上昇によりオゾン自己分解の反応

クエン酸水溶液については，オゾンガスの溶解速度はRO

１５）

速度定数が上昇すること ，pHの低下により分解速度

水と同等であるが，pHの低下による分解速度低下によが低下すること１４）が知られており，本研究の結果はこれ

り，結果として平衡オゾン濃度が高くなると結論づけらと符合する。界面活性剤添加によるオゾン分解特性につれた。

結果を，Fig．
５に示す。MB密度が高い条件である吐出圧力０．
４および０．
５MPaより，０．
２MPaにおいて溶存オゾ20ン濃度が高かった。ヘンリーの法則から，オゾン溶解タ
15

ンク中の溶存オゾン濃度は，タンク内が高圧であるほど高くなると考えられ，本研究の結果は一見矛盾する。

10

ここで，Fig．
６に，加圧溶解型のMB装置を，吐出圧力０および０．
４MPaの条件下において，気体を供給せず

5に運転したときの，濁度および溶存酸素濃度の変化を測
0
RO water

NaCl
Citric acid L-150A（0.85%） （pH: 3） （0.01%）

Fig．
３ Effect of dissolved substances （ NaCl, citricacid, and L-１
５０A）on dissolved ozone concentration
during MB treatment （ pressurizing dissolution
method）using ozone gas
Each solution（４０L）is ozonized for ６
０ min at ２
５℃ with５％ ozone gas（０．
４L-min−１）by using MB equipment.
Each value is mean±S.D.（N＝３）.

1.2

Relative concentration ofdissolved ozone（−）

加圧溶解式のMB処理において，吐出圧力が溶存オゾン濃度に及ぼす影響を検討した

25

RO water

1.0

NaCl（0.85%）
Citric acid（pH: 3）

0.8

L-150A（0.01%）

0.6
0.4
0.2
0.0

定した結果を示す。０．
４MPaの条件下において，濁度の一時的な上昇および溶存酸素濃度の低下が観察された。
この現象のメカニズムは明らかでないが，金属精錬法における，金属品質に悪影響を及ぼすガス（水素など）の除去方法が参考となる。この方法は，溶鋼中に気泡化した不活性ガスを導入し，溶存する有害ガスを気泡内に取込み，系外に排出するというプロセスである１６）。気体供
給なしの０．
４MPaにおいて観察された溶存酸素濃度の低Dissolved ozone concentration（mg・l−1）

Dissolved ozone concentration（mg・l−1）（２）吐出圧力の影響

25
20
15
10
5
0
0

0.2

0.4

0.5

Discharge pressure（MPa）

0

50

100

150

200

Time （min）
Fig．
４ Changes in dissolved ozone concentration fordifferent solutions at ２
５℃ after ozonation with ５％
ozone gas（０．
４!-min−１）
The values are average of measured value（N＝３）.

Fig ．
５ Effect of discharge pressure on dissolved
ozone
concentration
duringMBtreatment（pressurizing dissolution method）using ozone gas
Each solution（４０L）is ozonized for ６
０ min at ２５℃ with
５％ ozone gas（０．
４!-min−１）by using MB equipment.
Each value is mean±S.D.（N＝３）.

298

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
５ ２
０
１
２

Turbidity （NTU）

1,000

要

600

マイクロバブル（以下，MB）の食品産業への応用に
条件と作製されるMB水の物性との関係およびオゾンガ

200

スのMB処理により作製されるオゾン水の特性について検討を行った。
0

5

10

15
20
Time（min）

25! 加圧溶解式のMB作製装置では，吐出圧力０〜０．
５30

MPaの範囲において，吐出圧力が高いほど気泡密12度の指標である濁度が高く，平均粒径の小さいMB

Discharge pressure 0.4 MPa
Discharge pressure 0 MPa

10

水が作製される傾向がみられた。また，MB水の濁

8

度は，NaClおよびクエン酸の添加により顕著に低6

下し，L-１５０A（界面活性剤）の添加により顕著に−1（mg・l ）

約

必要な基礎的な知見を得ることを目的として，MB処理

4000

Dissolved oxygen concentration

定である。

Discharge pressure: 0.4 MPa
Discharge pressure: 0 MPa

800（ 36 ）

増大した。

4" 機械撹拌式のMB処理を行うことで，オゾン溶解20効率が向上した。また，RO水と比較して，NaCl区
およびL-１
５
０A区では，オゾン溶解効率は高いが平
0

5

10

15

20

25

30

衡濃度は低く，クエン酸区では，オゾン溶解効率はTime（min）

同程度であるが平衡濃度は高いことが確認された。

Fig ．
６ Effect of discharge pressure on dissolved
oxygen concentration at ２
５℃ during MB treatment（pressurizing dissolution method）when no gas was
supplied during measurements# 加圧溶解式のMB装置を用いて，吐出圧力が溶存
オゾン濃度に及ぼす影響について検討した結果，溶存オゾン濃度は，MB作製に最適な０．
４MPaではなく，０．
２MPaで最も高くなった。この現象は，MBThe values are average of measured value（N＝３）.

作製に最適な条件下では，溶存オゾンの一部が気泡内に取り込まれ，系外に排出されるためと推察した。

下も同様に，吐出時の減圧によりMB化される過程で，発生した気泡中に溶存ガスが取り込まれた結果であると謝

辞

本研究は，農林水産省委託プロジェクト研究推察される。加圧溶解式によるオゾン水作製においても， 「食品素材のナノスケール加工及び評価技術の開発」に最適なMB作製条件と溶存オゾン濃度を高める条件が一より実施されたものである。

致しない原因は，MB発生時に溶存オゾンの一部が気泡
文

内に取り込まれるためであると推察される。
なお，吐出圧力が高い条件においては，ポンプ部における温度上昇により溶存ガス濃度が低下することも考えられるが，検討した結果，ポンプ前後における温度差は０．
３４$程度であり，オゾン濃度変動に及ぼす影響は小さいと考えられる。
以上の結果より，MB処理の条件により，粒度分布，気泡密度，ガスの溶解量は異なることが明らかとなった。
MB技術を実用化する際には，利用目的に合致したMB

献１）中村宣貴・椎名武夫：殺菌・洗浄，マイクロバブル
・ナノバブルの最新技術（シーエムシー出版，東京）
，
pp．
１
９
７〜２
０
３（２
０
０
７）
２）許

晴怡・中村宣貴・椎名武夫：マイクロ・ナノバ

ブル水の製造と利用，フードナノテクノロジー（シーエムシー出版，東京）
，pp．
１
５
０〜１
５
７（２
０
０
９）
３）許

晴怡・中村宣貴・椎名武夫：マイクロ・ナノバ

ブルの食品産業への応用，食品と開発，４
５，７〜９

作製方法および条件を用いることが重要である。また，

（２
０
１
０）

過去の研究において，加圧溶解式のMB処理による水中

４）XU ，Q., NAKAJIMA, M., ICHIKSWA, S., NAKAMURA,

へのガス供給効果について，気体の供給量の影響が大き

N. and SHIINA, T.

く，吐出圧力の影響は小さい８），９）と報告されている。しmicrobubble generation by mechanical agitation:

A comparative study ofかし，本実験の結果から，加圧溶解式のMB発生装置を

and sonication, Innov. Food Sci. Emerg., ９, ４
８
９〜４
９
４

用いて溶存ガス濃度を制御する際には，供給ガス流量に

（２
０
０
８）

加えて吐出圧力も制御因子に加える必要があることが明

５）XU, Q., NAKAJIMA, M., ICHIKSWA, S., NAKAMURA, N.,

らかとなった。今後，MB処理により作製されたMB水ROY, P., OKADOME, H. and SHIINA, T. : Effects of

および高濃度にガスが溶存する溶液を利用した，生鮮青

surfactant

果物を含む食品の品質管理技術開発について検討する予

bubble formation and stabilization, J.Colloid Interf.

andelectrolyte

concentrationson

（ 37 ）

〔技術報告〕 マイクロバブルによるオゾン溶解

Sci., ３
３
２, ２
０
８〜２
１
４（２
０
０
９）

299

〜１
７
９
７（２
０
０
９）

６ ） XU, Q. , LIU, Z. , NAKAJIMA, M. , ICHIKSWA, S. ,１１）SEBBA, F. : Foams and Biliquid Foams, Aphrons

NAKAMURA, N., ROY, P., OKADOME, H. and SHIINA,（John. Wiley & Sons, New York）, p．
３
２（１
９
８
７）

oil - based

１２）宮崎泰至・佐藤孝紀・伊藤秀範：パルス放電による

biosurfactant and evaluation of its ability to form

水中の難分解性化学物質分解，電気学会論文誌A（基T. :Characterizationofasoybeanmicrobubbles, Bioresour. Technol . , １
０
１, ３
７
１
１〜３
７
１
７
７）高橋正好：微細気泡の最新技術（株式会社エヌ・ティー・エス，東京）
，pp．
３〜１
２（２
０
０
６）
８）李

礎・材料・共通部門誌）
，１
２
８，１
７
２〜１
７
８（２
０
０
８）
１
３）杉光英俊：オゾン滴定法，オゾンハンドブック（日

（２
０
１
０）

攀：水処理におけるマイクロバブルの基礎研

本オゾン協会，東京）
，pp．
１
３
７〜１
３
９（２
０
０
４）
１
４） SOTELO, J. L. , BELTRAN, J. , BENITEZ, F. J. and
BELTRAN - HEREDIA, J. :Ozone Decomposition in

究，マイクロバブル・ナノバブルの最新技術（シーエ

Water : Kinetic Study, Ind. Eng. Chem. Res., ２
６, ３
９

ムシー出版，東京）
，pp．
１
２
６〜１
３
２（２
０
０
７）

〜４
３（１
９
８
７）

９）山田哲史・吉見裕子・寺田隆史・大野健一・南川久

１５）SOTELO, J. L., BELTRAN, F., J., BENITEZ, F., J. and

人：加圧溶解法により発生したマイクロバブルの水中

BELTRAN-HEREDIA, J. : Henry’s law constant for theへの酸素供給効果に関する研究，混流相，２
１，８
４〜９
０

ozone - water system, Wat. Res. , ２
３, １
２
３
９〜１
２
４
６

（２
０
０
７）

（１
９
８
９）

１
０）米本幸弘・功刀賛彰：マルチスケール混相流体方程式に基づく微細気泡の合一・反発挙動に関する基礎的研究，日本機械学会論文集（B編）
，７
５（７
５
７）
，１
７
９
０

１
６）常川雅功：精練用フラックスによるアルミニウム溶
湯処理技術，軽金属，５
４，７
５〜８
１（２
０
０
４）
（平成２
３年８月３日受付，平成２４年２月２０日受理）