博士（水産科学）桑原浩一
学位論 文題名

クエン酸ナトリウムの多機能性を利用したスルメイカ外套膜筋肉の高度利用に関する研究
学位論文内容の要旨
長崎県では定置網で漁獲されるイカ同士の噛み合いによって傷が付き，鮮魚としての価値が低くなったスルメイカの高鮮度を利用した製品開発が求められている。その外観の影響を受けない利用として，ねり製品化がある。しかし，魚肉で確立されているねり製品製造方法をそのまま用いてスルメイカ筋肉から加熱ゲルを調製しようとしても、うまくいかないことが知られている。この原因は、魚肉には含まれないエンド型の金属プロテアーゼがスルメイカ肉に存在し，それが加熱中にミオシン分子を特異的に、分子中央付近（HMM/LMM)で分解するためであるといわれている。さらに，ねり製品製造では避けられないNaCl添加による筋肉の溶解により、さらに分解が促進されることもしられている。このプロテアー
ゼは、キレート剤であるEDTAなどを加えることで，容易に阻害できる。しかし，EDTAはねり製品に添加することは許可されていない。そこで、本研究では，食品に使用可能な食品添加物の中から，金属キレート作用を期待できる数種の有機酸 塩（ク エン 酸Na， コハ ク酸Na，酒石酸Na，グルコン酸Na)に着目し，スルメイカ肉の自己消化を抑制するかどうかを検討した。
第1章において，用いたすべての有機酸塩は程度の差はあるが，いずれもイカ肉の自己消化を抑制することを明らかにした。強さの順序はキレート作用の強さの順序と一致した。中でも，3価のカルボン酸であるクエン酸Naが，強く阻害した。また，クエン酸Naはイカ肉に内在する比較的低温で活性が認められる金属プロテアーゼに加え，比較的高温（35℃）で活性が検出されるセリンプロテアー
ゼ も同時 に阻 害する こと を見出 した 。この 阻害 機構は 解明 できな かった。
第2章において，いずれの有機酸塩も塩として作用し，筋肉タンパク質を溶解させることを見出した。特にクエン酸Naの溶解作用は大きく，溶解に必要な濃度 は ，NaCI
よ り も低 く ，自 己 消化 の阻害 に必要な濃 度（0.
1‑0.25M)で 十分であっ た 。ま た ，ク エ ン酸 Naはイ カ と同 様 に魚 類 筋原 繊 維も 同 じ濃 度 で溶解した 。
こ の 現 象 に は ， 3価 の 酸 の 塩 で あ る ク エ ン 酸 Naの イ オン 強 度が ， NaClに比 べ 5倍 大 きい こ とが 関 与し て いる と 推 察し た 。そ の 溶解 作 用は Na
CIとの 和として作用 するこ とも明らか にした。ま た，クエン 酸Na添加で筋 原繊維が溶 解されても ，自 己消化 は抑制され たままであ った。さら に，NaClで筋原 繊維が溶解 されてもスル メイカ 肉の自己消 化を抑制し たので，筋 肉タンパク 質の状態に よらずイカ の自己 消化を阻害 できる優れ た添加物で あると判断 した。
第 3章 で は ， ク エ ン 酸 N
aが ，ス ル メ イカ の 自己 消 化を 抑 制す る と同 時 に， 筋原 繊維を 溶解するこ とが知られ たので，ス ルメイカか らN
aClを添カロ しない肉糊を 調製し ，それを加 熱して得ら れた加熱ゲ ルの物性， ゲル中のミ オシン分解 につい て 検討 し た。 通 常の NaCl肉 糊で は ，加 熱 中に ミ オシ ン の 分解 が確 認され，低い 破 断強 度 しか 示 さな い 加熱 ゲ ル しか 形 成し な かっ た 。一 方 ，ク エン酸Naで肉糊 を作る と，ミオシ ンの分解が 抑制され， それに対応 するように 加熱ゲルの 破断
強 度 は 大 き く 増 大 し ， 最 大 で 約 680 gwを 示 し ， そ の 効 果は NaCl肉 糊に EDTAを加 えた場 合よりも高 かった。ま た，魚肉の ねり製品製 造では，ゲ ル物性を向 上させ る方法 として，高 温加熱の前 に比較的低 温で予備加 熱する「坐 り」と呼ば れる工 程が導入さ れている。この予備加熱中に，魚肉に内在するCa2
゛を要求するT
Gaseの 作用に より，ミオ シンが架橋 重合するこ とがしなや かなグルを 形成させる ために 必 須で あ ると ぃ われ て いる 。 し かし ， クエ ン 酸Na添加 で 自己 消 化の抑制さ れた イ カ肉 糊 では ， キレ ー ト作 用 の ため内在性 TGaseの活性 が阻害され ，ミオシンの 架橋は認め られなかっ た。そこで ，食品添加 物として認可されているCa2
゛要求性 を 示さ な い放 線 菌由 来 のTGase（ MTGase)を加 え て ミオ シ ンの 架橋 反応を進行さ せ，そ の結果とし ての「坐り 」効果を発 現させよう とした。最 適条件を決 定す
る た め ， ク エ ン 酸 Naに よ っ て 調 製 し た ス ル メ イ カ 肉 糊に 種 々濃 度 のMTG
aseを添 加し， 反応温度， 反応時間を 変えて予備 加熱を行い ，高温加熱 後に最終的 に得ら れた二段加 熱ゲルのゲ ル物性，ミ オシンの多 量化反応を追跡した。その結果，1
unit/gとい う 比較 的 少量 の 酵素 を 用い，比 較的低温の 35℃で2時 間反応させ ること が最適 予備加熱条 件であるこ とが分かっ た。この「 坐り」（二 段加熱処理 ）によ り，スルメ イカ肉加熱ゲルの物性はさらに向上した。これらの結果から，M
TGaseを 導入するこ とで，「坐り」工程を含むねり製品も生産することが可能となった。

第4章 で は， イ カ肉 か らの ねり 製品製造を 手軽にする ため，冷凍 すり身のよ う
な 貯蔵性の高 い中間素材 がイカ肉か ら生産でき るかの検討 を行った。 そのため，
イ カ 筋 肉の 貯 蔵性 に 対す る クエ ン 酸Naの効 果 を ，イ カ 肉ミ オシン の変性に対 する ク エ ン酸 Naの 抑 制作 用 から 検 討し た 。ま た ， クエ ン 酸Naをスルメイ カばかりで なく魚肉に も応用する ことを想定 し，魚類ミ オシンの変 性に及ばす 影響も検討し た。スルメ イカ肉の筋 原繊維，ミ オシンは魚 類と異なり，Ca2゛により安定化を受 ける特徴が あり，クエ ン酸Naを加え ることによ り，Ca2+による 安定化を失 わせる ことが予想 された。ま ず，そのよ うな性質を 示さない魚 類（コイ） 筋原繊維を用 い て 検討 し た。 そ の結 果 ，ク エ ン酸 Na
は こ れ まで 報 告さ れた化 合物の中で 最も 大 き な抑 制 作用 を 有す る とさ れ るグ ル タミ ン 酸Naに 匹敵 する強 い変性抑制 作用 を示し，ソ ルビトール よりも強く 熱変性を抑 制すること を見出した 。強い変性
抑 制作用はイ カに対して も同様に認 められ，Ca2゛による安定化が失われても，強い 安 定 化作 用 が認 め られ た 。第2章の結果 から，強い 塩として作 用するクエ ン酸
Naは ，NaCl． や K
C1のよ う に筋 原繊維中の アクチンを 選択的に変 性させるこ とも
考 え ら れ た 。 し か し ， 5M NaClに 相 当 す る イ オ ン 強 度 を 示 す 1Mク エ ン 酸 Naを添 加しても， アクチンの 変性は全く 検出されな かった。さ らに，驚い たことに，ク エ ン 酸Naは， 高 濃度 の N
aClによ る アク チ ン変 性 を完 全 に阻 止すること を見出し た。ソルビ トールはア クチンの塩 変性を全く 抑制しなか ったので， クエン酸Na
固 有の優れた 変性抑制作 用であるこ とが分かっ た。また， 無機イオン である硫酸イ オンはミオ シンの熱変 性を強く抑 制するが， 凍結変性を 全く抑制し ないことが知 ら れ てい る 。し か し， ク エン 酸 N
aは 強い 塩 と して 作 用を 有しな がら，ソル ビ
ト ー ル より も 強く 凍 結変 性 を抑 制 し， グ ルタ ミ ン酸 Naと同 等の強 い凍結変性 抑制 作用を示す ことを明ら かにした。
以 上の 結 果か ら ，ク エ ン酸 Naはス ル メイ カ ねり 製 品製 造 にかかわる 複数の優れ た機能を有 する化合物 であると結 論された。 これまで懸 案であった イカ肉の自己 消化の問題 を完全に解 決したばか りではなく ，自己消化 という問題 を抱えていな い魚肉の場 合も，筋原繊維の溶解，変性抑制作用という機能を使用することで，新 たな加工品 の開発が可 能になると 考えられた 。

学位論文審査の要旨
主 査 教 授 今 野 久 仁 彦
副 査 教 授 川 合 祐
史副 査 敦 授 佐 伯 宏
樹学 位 論 文 題 名クエン酸ナトリウムの多機能性を利用した
スルメイカ外套膜筋肉の高度利用に関する研究
長崎県では定置網で漁獲されるイカ同士の噛み合いによって傷が付き，鮮魚としての価値が低くなったスルメイカの高鮮度を利用した製品開発が求められている。その外観の影響を受けない利用として，ねり製品化がある。しかし，イカ筋肉にはエンド型の金属プロテアーゼが存在し，それが加熱中にミオシン分子を分解するため物性の高い熱ゲル化物が生成さ れない。 このプロ テアーゼは、EDT
Aで容易に阻害できるが，ねり製品に添加することは許可されていなぃ。そこで、本研究では，幅広い食品に使用可能な食品添加物の中から，金属キレート作用を有する有機酸塩に着目し，数種の有機酸塩（クエン酸Na，グルコン酸 Na，コハク 酸Na，酒 石酸Na)が，ス ルメイカ 肉の自己消化を抑制するかどうかを検討した。
第1章において，用いたすべての有機酸塩は程度の差はあるが，いずれもイカ肉の自己消化を抑制することを明らかにした。強さの順序はキレート作用の強さの順序と一致した。
中でも，3価のカルボン酸であるクエン酸Naが，強く阻害した。その理由はこれらのキレート作用であることを確認した。また，イカ肉に内在する比較的低温で活性が認められる金属プロテアーゼに加え，比較的高温(35℃）で活性が検出されるセリンプロテアーゼもクエン 酸Naは同時 に抑制 することを見出した。このプロテアーゼはEDTAにより阻害されなかった。この阻害機構は解明できなかった。
第2章において，いずれの有機酸塩も筋肉タンパク質を溶解させることを見出した。特に溶 解 に 必要 な ク エ ン酸 Na濃度 は ， NaClより も 低く ，自己 消化の阻 害に必 要な濃度(0.1‑0.25M)で十分であった。また，イカと同様に魚肉筋原繊維も同じ濃度で溶解した。
この理 由として ，3価 の酸の 塩である クエン 酸Naのイオ ン強度 が，NaClに比 ぺ5倍大きいためであろうと推察した。その溶解作用はNaClとの和として作用することも明らかにした。ま た，クエ ン酸Naは 自らの強い溶解作用あるいはNaClなどの添加により，筋原繊維が溶解した状態においても自己消化を抑制した。すなわち，クエン酸Na
は筋原繊維の状態に関わ らず，ス ルメイカ 肉の自 己消化を 抑制で きる優れ た添加 物である と判断し た。
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第3章では，スルメイカからNaClを添加しない 肉糊を調製し，それを加熱して得られた加熱ゲルの物性，ゲ ル中のミオシン分解にっいて検討した。クエン酸Naで肉糊を作るとミオシンの分解が抑制され，得られた加熱ゲルの破断強度は著しく増大した。しかし，Ca2＋を除いているので， ゲル物性を向上させる方法として，魚肉のねり製品製造で用いられている「坐り」効果は認められなかった。これを克服するため，Ca2゛要求性を示さない放線菌 由 来 の TGase (MTGase)を 加 え た と こ ろ 「 坐 り 」 効 果 が 発 現 さ れ た 。
第4章では，冷凍すり身のような中間素材がク エン酸Naを用いて製造することができるか検討した。すなわ ち，イカミオシンの変性に対するクエン酸Naの抑制作用を変性抑制作
用がよく知られてい る糖類，アミノ酸と比較した。また，クエン酸Naをスルメイカばかりでなく魚肉にも応用 することを想定し，魚類ミオシンの変性に及ぼす影響も検討した。ス
ルメイカの筋原繊維，ミオシンは魚類のそれらと異なり，Ca2゛により安定化を受ける特徴があり，クエン酸Naを加えることはCa2゛による安定化も失わせることが予想された。先に，そのような性質を示 さない魚類筋原繊維で検討したところ，クエン酸Naはソルビトールよりも強く熱変性を抑 制し，これまで報告された化合物の中で最も大きな抑制作用を有するとされるグルタミン 酸Naに匹敵する強い変性抑制作用を示すことを実証した。また，第2章 の結 果か ら，強い塩として作用するク エン酸Naは，NaClやKC1のよ うに筋原繊維中のアクチンを選択的に 変性させることも考えられた。しかし，5MNa
Clに相当するイオン強度 を示 す1Mクエ ン酸 Naを 添加 して も， アクチンの変性は全く検出さ れなかった。さらに，クエン酸Naは， 高濃度のNaClによるアクチン変性を完全に阻止することを見出した。
一方，ソルビトール はアクチンの塩変性を全く抑制しなかったので，クエン酸Na固有の優れた変性抑制作用で あった。強い塩として作用するクエン酸Naではあるが，加熱変性ばかりでなく凍結変性も 抑制し，その作用はソルビトールよりも強く，グルタミン酸Naと同等であった。
以上の結果を総合 すると，クエン酸Naはスルメイカねり製品製造にかかわる複数の優れた機能を有する化合 物であると結論された。これを使用することで，自己消化の問題があるイカばかりではな く，自己消化を抑制する必要のない魚肉の場合も，筋原繊維の溶解，変性抑制作用という 作用を利用することで，新たな，加工品の開発が可能となると考えられた。これらの研究 成果は、すり身の国際的評価指標に関して重要な知見を与えるものである。それゆえ、審 査員一同は申請者が博士（水産科学）の学位を授与される資格があるものと判定した。

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