（ 1 ）1

日本食品保蔵科学会誌
３
８

VOL．

会
長
編集委員長
編集委員

１

NO．

高井 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＞
リボン型製剤を用いたMA包装用段ボール箱内１-MCP処理がニホンナシおよびリンゴの日持ち性に及ぼす影響…………………………………………………………（３）／羽山裕子・樫村芳記・阪本大輔・中村ゆり
水産物の熱物性値の測定と推算モデルの選定…………………………………………………………………（１１）／村松良樹・坂口栄一郎・折笠貴寛
永島俊夫・田川彰男
無洗米副産物を用いたLactobacillus brevis IFO１２００５によるγ-アミノ酪酸の生産 …………………………（１９）／大友理宣・保苅美佳・押部明徳
畠 恵司・戸枝一喜＜報文＞（英文）
モンゴル伝統薬草類の抗酸化性評価／キンロバイの抗酸化性 ………………………………………………（２５）／鳥居恭好・清水敬介・竹永章生＜研究ノート＞（英文）
キュウリ果実の低温による電解質漏出増大に対する高温とコンディショニング処理の効果……………（３１）／アフリナ アクター・山崎雅哉・加藤雅也
高木敏彦・山脇和樹＜総説＞
米飯の食味形成に及ぼす澱粉および細胞壁分解酵素作用に関する研究……………………………………（３５）
／辻井良政
＜講
座＞
身近な野菜・果物〜その起源から生産・消費まで（１５）……………………………………………………（４１）
キウイフルーツ（!）
／矢野昌充
＜情
報＞
食と農の資料館めぐり（６）大森 海苔のふるさと館 ………………………………………………………………………………………（４７）／小山文大＜文献抄録＞………………………………………………………………………………………………………（５１）＜本会記事＞………………………………………………………………………………………………………（５２）＜会
告＞………………………………………………………………………………………………………（５３）

2

（ 2 ）

Food Preservation Science

CONTENTS OF VOL．
３
８ NO．
１（２
０
１
２）
＜Article＞（Japanese）
Effects of Treating Apples and Japanese Pears with a Ribbon-based
Formulation of １-MCP in a Corrugated Cardboard Box for MA Packaging
HAYAMA Hiroko, KASHIMURA Yoshiki, SAKAMOTO Daisuke and NAKAMURA Yuri ………………（３）Measurement of Thermophysical Properties and Selection of Prediction Model for Selected Seafood
MURAMATSU Yoshiki, SAKAGUCHI Eiichiro, ORIKASA Takahiro,
NAGASHIMA Toshio and TAGAWA Akiko ………………………………………………………………（１１）
Production of γ-Aminobutyric Acid from the By-productof Non-wash Rice by using Lactobacillus brevis IFO１２００５
OHTOMO Masanobu, HOKARI Mika, OSHIBE Akinori,
HATA Keishi and TOEDA Kazuki ………………………………………………………………………（１９）＜Article＞（English）
Antioxidant Activities of Mongolian Medical Plants : Pentaphylloides fruticosa
as a Traditional Source of Natural Antioxidants
TORII Yasuyoshi, SHIMIZU Keisuke and TAKENAGA Fumio …………………………………………（２５）＜Research Note＞（English）
Effect of Heat and Conditioning Treatments on Chilling-induced Increasein Electrolyte Leakage of Cucumber FruitAFRINA Akter, YAMASAKI Masaya, KATO Masaya,
TAKAGI Toshihiko and YAMAWAKI Kazuki ……………………………………………………………（３１）＜Review＞（English）
Effect of Starch and Cell Wall Degradation Endospermous Enzymes
on the Palatability of Cooked Rice
TSUJII Yoshimasa……………………………………………………………………………………………（３５）＜Serialization Lecture＞（Japanese）
Kiwifruit（Part!）
YANO Masamichi ……………………………………………………………………………………………（４１）＜Information＞（Japanese）
Omori Nori Museum
KOYAMA Fumihiro …………………………………………………………………………………………（４７）（ 3 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２ 〔報

文〕

3

リボン型製剤を用いたMA包装用段ボール箱内１-MCP処理がニホンナシおよびリンゴの日持ち性に及ぼす影響
羽 山 裕 子＊§・樫 村 芳 記＊†・阪 本 大 輔＊・中 村 ゆ り＊
＊ 農業・食品産業技術総合研究機構果樹研究所† 現所属：農林水産省農林水産技術会議事務局

Effects of Treating Apples and Japanese Pears with a Ribbon-based
Formulation of １-MCP in a Corrugated Cardboard Box for MA Packaging
HAYAMA Hiroko＊§，KASHIMURA Yoshiki＊†，SAKAMOTO Daisuke＊ and NAKAMURA Yuri＊＊ National Institute of Fruit Tree Science, NARO, 2−1 Fujimoto, Tsukuba Ibaraki

305−8605

The effects of treating apples ‘Orin’ and Japanese pears ‘Kosui’ with １-methylcyclopropene （１MCP）constituted from a ribbon-like formulation were investigated. The １-MCP was applied to the fruitin a corrugated cardboard box like those used for MA packaging（hereafter ‘MA-box’）. Since theribbon-like formulation generates １-MCP by absorbing water from the air, it is more practical than thecommonly used powder formulations for small containers such as MA-boxes（the latter formulationmust be dissolved in water before use）. However, １-MCP is generated at a much slower rate fromthe ribbon-like formulation, taking６hours for all １-MCP to be liberated. At ３．
２hours, the １-MCP
concentration in the MA-boxes peaked at ６
６％ of the maximum concentration achieved in the air-tightcontainer. The period of time during which the concentration was more than ５
０％ of that achieved in
the air-tight container was estimated to be less than ４hours. The effectiveness of the ribbon - likeformulation of １-MCP at maintaining the quality of ‘Kosui’ pears in an MA-box was almost equivalent
to that of the standard １-MCP treatment in a gas-tight container ; the changes in flesh firmness,ground color, and pH of the fruit juice were extremely reduced during storage. For ‘Orin’ apples,
treatment with the ribbon- like formulation in an MA - box was also effective for maintaining fruit
quality during ５ months of cold storage, although it was relatively less effective than treating theapples in a gas-tight container. Overall, treating apples and Japanese pears in an MA-box with aribbon-like formulation of １-MCP is thought to be a very useful and convenient method for preserving
fruit quality.
（Received Jun. ２０, ２０
１１；Accepted Sep. ２
９, ２
０
１
１）
Key words：Ethylene, fruit quality, shelf−life, storage
エチレン，果実品質，日持ち，貯蔵

近 年 開 発 さ れ た エ チ レ ン 作 用 阻 害 剤１-

６）
，
７）
８）
，
９）
，カ キ（Diospyros kaki Thunb.）
において
Nakai）

methylcyclopropene（１-MCP）１）は，リ ン ゴ（Malus

顕著な品質保持効果が認められており，２０１０年に農薬登domestica Borh.）などエチレンで老化が促進される様々録が取得された。

な果実において，収穫果実に処理すると貯蔵中における

１-MCPは，常温・常圧において気体のため，実際の処

果肉軟化や酸含量の低下，地色の黄化（クロロフィルの理 に は，本 物 質 をα−シ ク ロ デ キ ス ト リ ン（α-分解），やけ症などの発生を顕著に抑制し，日持ち性を

cyclodextrin）に包摂させた粉末状の製剤（商品名スマ向上させる２）ことから，実用化に向けて多くの研究が進ートフレッシュ）が用いられる２）。本製剤を用いて１-MCP

められ，すでに米国，カナダ等では普及が進んでいる。

を処理する際は，果実を気密性の高い貯蔵庫等に密封し，日本においても，リンゴ３）〜５），ニホンナシ（Pyrus pyrifolia

庫内で本製剤を水に溶解させることにより１-MCPを発生

＊ 〒３
０
５―８
６
０
５ 茨城県つくば市藤本２―１§ Corresponding author, E-mail : hhiroko@affrc.go.jp
† 〒１
０
０―８
９
５
０ 東京都千代田区霞ヶ関１―２―１

4日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 4 ）

させ，１
２〜２
４時間程度暴露する。したがって，本製剤を貼りによって封かんした。封かんした段ボール箱は２５℃利用するためには，１日の処理対象となる果実全量を１２で保管し，経時的に箱内部の空気を抜き取り１-MCP濃度〜２４時間密閉処理するための施設が必要となる。

を測定した。

このような状況を踏まえ，筆者らは，処理設備の確保

３．ニホンナシ 幸水 における１-MCPの品質保持効果が困難な個人出荷等の小規模な経営体で本製剤を利用す

２．
（２）で用いたものと同規格のMA包装用段ボーることを想定し，簡易で機動的 な 処 理 方 法 と し て，ル箱３箱を用いた。各段ボール箱について，下面をOPP

Modified Atomosphere（MA）包装用として市販され製粘着テープを用いてI貼りで閉じ，収穫当日のニホンているガス透過性の低い段ボール箱を用いた処理（MAナシ

段ボール箱処理）を検討し，通常の処理とほぼ同等の鮮の壁面に規格上２０．
７"の１-MCPを発生するリボン型製剤

度保持効果が得られることを明らかにした１０）。しかしな（規格上想定される１-MCP濃度が１"・#−１となる量）

幸水

果実１
６果（５"相当）を詰めた後，箱内部

がら，本処理方法では，製剤を水に溶解させて発生させを貼り付けた。その後，上面をI貼りにより封かんし，た１-MCPを処理容器である段ボール箱内に規定量封入す２
５℃で５日間貯蔵した後，粘着テープによる上面のシーる必要があり，実用的な技術とは言い難い。そこで，本ル部をカッターナイフで切り，開封した（リボン型製剤研究では，新たに開発された大気中の水分を吸収するこ

MA段ボール箱処理）。なお，開封直前に段ボール箱内とで１-MCPを発生するリボン型の１-MCP製剤を用いたの空気を抜き取り，エチレンおよび二酸化炭素の濃度をMA段ボール箱処理について検討した。本処理では，製測定した。エチレン濃度は，活性アルミナカラムおよび剤からの１-MCP発生に必要な水分が果実からの蒸散によFIDを装着したガスクロマトグラフ（GC−１
４A，島津製って供給されるため，MA段ボール箱に果実を封かんす

作所）を用いて，二酸化炭素濃度は，Porapak Qカラムる際に製剤を同封するだけで１-MCPを処理することがでおよび熱伝導度検出器（TCD）を装着したガスクロマ

き，農家等でも容易に実施可能なものと期待される。

トグラフ（GC−１
４A，島津製作所）により測定した。
開封後も果実は同段ボール箱内に入れたまま２
５℃で貯蔵

実験方法

した。また，対照として，通常の１-MCP処理方法に準じ，
プラスチック製の気密性容器（内容積：２０#）内におい１．実 験 材 料
実験には，茨城県内のニホンナシ生産農家の圃場から収穫したニホンナシ

幸水および岩手県内のリンゴ生

産農家の圃場から収穫したリンゴ

王林の果実を用いて，リボン型製剤または粉末型製剤（SmartFreshTM，
ローム・アンド・ハース・ジャパン）を用い，１"・#−１の１-MCPを１
６時間暴露処理した区（リボン型製剤気密性た。

容器処理，粉末型製剤気密性容器処理）を設けた。リボ

２．リボン型製剤を封入した気密性容器およびMA包装

ン型製剤気密性容器処理および粉末型製剤気密性容器処用段ボール箱における内部１-MCP濃度の変化（１）気密性容器内における濃度変化

理の果実は１-MCP処理終了後，無処理果実は収穫後に，

内容積２
０#の

プラスチック製気密性容器を用い，規格上５２"を発生すそれぞれ通常のニホンナシ出荷用段ボール箱に入れ，
２
５℃で貯蔵した。

るリボン型製剤（SmartFreshTMStrips，ローム・アンド

収穫５日後，１
０日後，および１
４日後に各処理区から８・ハース・ジャパン）を内部に貼り付け（想定される１-果をランダムに取り出し，ていあ部の地色をニホンナシ

MCP濃度：２．
６"・#−１），容器内を加湿するために水５００

地色用カラーチャート（富士平工業）により評価した。

!を入れたアルミトレイ（２
７
０!×２
０
５!×３
０!）を入れカ ラ ー チ ャ ー ト 値 は，４aを４，４bを４．
５，５aを５，て密封した。密封した容器は２５℃の室内に放置し，経時５bを５．
５としてそれぞれ数値化し，解析に用いた。さ

的に容器内部の空気を抜き取り１-MCP濃度を測定した。

らに，果実の赤道部の切断面における果肉硬度を直径８１-MCP濃 度 は，樫 村 ら１０）と 同 様 に，CP-Pora BOND Q!の円柱形プローブを装着した硬度計（FT０１１，富士平（Varian. Inc.）カラム，および検出器として水素炎イオ工業）により測定するとともに，切断面の対向する２カン化検出器（FID）を装着したガスクロマトグラフ（GC所から切り出した果肉から搾汁した果汁について，Brix
を 糖 度 計（PR-１００α，ア タ ゴ）で，pHをpHメ ー タ ー−１
４A，島津製作所）を用いて測定した。
（２）MA包装用段ボール箱内における濃度変化

MA（Twin-pH, HORIBA）によりそれぞれ測定した。収穫

包装用段ボール箱は，樫村ら１０）と同様にT-CA（日本ト当日にも同様の調査を行った。

ーカンパッケージ）
（内寸：４
６
０!×３
０
０!×１
５
０!，内容

４．リンゴ

王林

における１-MCPの品質保持効果

積：２０．
７#）を用いた。厚さ０．
９!のOPP製粘着テープ２．
（２）で用いたものと同規格のMA包装用段ボー（日 東 電 工）を 用 い て 下 面 をI貼 り で 閉 じ た 後，２．

ル箱１２箱を用いた。各段ボール箱について，下面をOPP（１）と同様に箱内部の１-MCP濃度が２．
６"・#−１となる製粘着テープを用いてI貼りで閉じ，収穫翌日のリンゴ

ように，規格上５３．
８"の１-MCPを発生するリボン型製剤

王林を箱の内面に貼り付けるとともに，水５００!を入れたア

面をI貼りにより封かんし（MA段ボール箱単独処理），

ルミトレイを入れ，OPP製粘着テープを用いて上面をI

残りの６箱は，箱内部の壁面に２
０．
７"の１-MCPを発生す

果実１４果（５"相当）を詰めた後，６箱は，上（ 5 ）〔報文〕 １-MCPの段ボール箱内処理

5るリボン型製剤（規格上想定される１-MCP濃度が１!・

内の１-MCP濃度は箱により若干変動したが，傾向は同じ" となる量）を貼り付けた後に上面をI貼りにより封であった。

かんした（リボン型製剤MA段ボール箱処理）。両処理

２．ニホンナシ 幸水 における１-MCPの品質保持効果−１

区の段ボール箱はすべて，２２℃で１日間保管し，引き続

リボン型製剤MA段ボール箱処理の開封時（収穫５日

き２℃で３か月間貯蔵した後に開封した。なお，開封直後）における箱内のエチレンおよび二酸化炭素の濃度は，前に段ボール箱内の空気を抜き取り，エチレンおよび二それぞれ０．
２
７!・"−１および２．
５２％であった（Table１）。

酸化炭素の濃度を測定した。開封後も果実は同段ボール

なお，本処理において，果肉障害の発生は認められなか

箱内に入れたまま２℃で貯蔵した。また，対照として，った。

プラスチック製の気密性容器（内容積：２０"）内におい各処理が貯蔵中の果実品質に及ぼす影響をTable２に−１て，粉末型製剤を用い，１!・" の１-MCPを１６時間暴示した。収穫５日後では，各処理とも収穫時に比べてや露処理した区（粉末型製剤気密性容器処理）を設けた。

や果肉硬度が低下し，何れの処理も無処理との間に有意

粉末型製剤気密性容器処理および無処理の果実は，通常な差は認められなかった。果汁のBrixおよびpHについのリンゴ出荷用段ボール箱に入れて２℃で貯蔵した。

ても処理による差は認められなかった。一方，地色は，何れの１-MCP処理でも，カラーチャート値が無処理より収穫３か月後，および５か月後に各処理区から１
２果をランダムに取り出し，果皮色をリンゴ

王林

も低く，黄化が抑制された。特に，粉末型製剤を用いた用カラーチャート（富士平工業）により評価した。さらに，果実

気密性容器処理で抑制効果が高かった。収穫１０日後では，の赤道部の切断面における果肉硬度を直径１１!の円柱形処理方法にかかわらず１-MCP処理により，果肉硬度の低プローブを装着した硬度計（FT３２７，富士平工業）によ

下，果汁pHの上昇，地色の黄化が顕著に抑制され，そり測定した。また，果肉から搾汁した果汁について，Brixの程度に処理方法による違いは認められなかった。収穫を糖度計（PR-１
００α，アタゴ）で測定するとと も に，

１
４日後においても収穫１
０日後と同様に，果汁pHの上昇

０．
１N NaOH溶液を用いてpH８．
１まで滴定することにより滴定酸度を求めた。収穫翌日にも同様の調査を行った。

１．リボン型製剤を封入した気密性容器およびMA包装
用段ボール箱における内部１-MCP濃度の推移

1-MCP conc. (%)

100

実験結果

MA-boxAir-tight container

50

リボン型製剤を封入した気密性容器内の１-MCP濃度は，密閉開始から時間の経過とともに上昇し，密閉開始２．
５
時間後には規格上想定される最高濃度（２．
６!・"−１）0の７５％，４時間後には９６％，６時間後には１００％となった（Fig．
１）。一方，リボン型製剤をMA包装用段ボール
箱に封入した場合，箱内の１-MCP濃度は，封かん後時間の経過とともに上昇し，３．
２時間後には規格上想定される最高濃度（２．
６!・"−１）の６６％に達したが，その後低下し，６時間後には４４％，８時間後には３０％となった（Fig．
１）
。なお，本実験を繰り返し実施したところ，箱

0

5

10
15
Time after sealing (h)Y axis is the percentage ofachieved in the air-tight container.

Gas concentration in MA-box‘Orin’ Applez

Ethylene（!・"−１）CO２（％）

０．
２
７±０．
０
１y

２．
５
２±０．
０
６

x

MA-box

１．
３
５±０．
１
３

０．
３
９±０．
０
５

MA-box＋１−MCP

０．
４
７±０．
１
２

０．
２
４±０．
０
２

Gas concentration was measured at５days after treatment
Means±SE（n＝３）
xGas concentration was measured at３months after treatment
y

25

Fig．
１ Changes in １-MCP concentrations with a ribbonlike formulation of １-MCP in a corrugated cardboard
box prepared for MA packaging（MA-box）（●）or an
air-tight container（○）

Table１ Gas concentrations in the corrugated cardboard boxes preparedfor MA packaging（MA-box）treated with１―MCP at breaking the seal

‘Kosui’ Japanese pearsz
MA-box＋１−MCP

20maximum

concentration

6

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 6 ）

Table２ Effects of １-methlycyclopropene（１-MCP）treatment using a corrugated cardboard box prepared for MA
packaging（MA-box）with the ribbon-like formulation on the quality of ‘Kosui’ Japanese pears
Treatment method
Storageduration at ２
５℃

Treatment
container

１-MCP
generator

Before treatment
y

５days

Untreated

Groundcolor

Flesh firmness
（N）

Brix

pH

２．
１

２
６．
１

１
３．
６

５．
２
４

z

v

MA-boxx
Gas-tight containerw
Gas-tight container−
RibbonRibbonPowder

４．
４c
３．
４b
２．
９ ab
２．
３a

２
３．
９
２
３．
４
２
３．
９
２
２．
７

１
３．
１
１
２．
８
１
３．
１
１
３．
１

５．
２
６
５．
３
１
５．
２
６
５．
３
０

１
０days

Untreated
MA-boxGas-tight container
Gas-tight container−
RibbonRibbonPowder

５．
０b
３．
３a
３．
０a
３．
０a

１
８．
９a
２
２．
４b
２
４．
６b
２
２．
９b

１
３．
０
１
２．
２
１
３．
４
１
２．
５

５．
４
０b
５．
１
９a
５．
２
３a
５．
２
３a

１
４days

Untreated
MA-boxGas-tight container
Gas-tight container−
RibbonRibbonPowder

５．
７b
４．
４a
４．
４a
４．
５a

１
６．
１a
１
９．
６b
２
３．
１c
２
１．
３ bc

１
２．
９ ab
１
２．
２a
１
３．
１b
１
３．
３b

５．
６
６b
５．
０
６a
４．
９
８a
５．
０
９a

z

The ground color of the calyx end was rated using a scale from１（green）to６（yellow）．
Fruit were stored in a conventional corrugated cardboard box.
x
Fruit were stored in a MA-box following treatment with ribbon-like formulation of １―MCP（SmartFreshTMStrips）in a sealed MA-box for５days at ２５℃．
w
Fruit were stored in a conventional corrugated cardboard box following treatment with １-MCP constituted from a ribbon-likeformulation（SmartFreshTMStrips）or powder formulation（SmartFreshTM）in a gas-tight container for １
６h at ２５℃．
v
Numbers followed by the same letter within a column are not significantly different at P〈０．
０５by Tukey-Kramer test（n＝８）．
yおよび地色の黄化は，１-MCP処理により抑制され，そのった。また，貯蔵中における果実の減量歩合は，粉末型程度に処理方法による違いは認められなかった。一方，

製剤気密性容器処理でも抑制されたが，MA段ボール箱

果肉硬度低下の抑制効果については，リボン型製剤MA単独処理およびリボン型製剤MA段ボール箱処理により段ボール箱処理とリボン型製剤密閉容器処理との間に有顕著に抑制された。果汁のBrixは，粉末型製剤気密性容意差が認められ，前者の果肉硬度が後者のそれよりも低器処理でのみ有意に高かった。貯蔵５か月後においては，かった。果汁のBrixは，リボン型製剤MA段ボール箱処

果皮色にリボン型製剤MA段ボール箱処理による抑制効

理で，リボン型製剤および粉末型製剤を用いた気密性容果は認められなかったが，果肉硬度低下および果実の減器処理に比べて有意に低かった。

量歩合は３か月後とほぼ同様の傾向が認められた。滴定

３．リンゴ

酸度の低下は，処理方法にかかわらず，１-MCP処理によ王林における１-MCPの品質保持効果

MA段ボール箱開封時（貯蔵３か月後）における箱内り抑制された。また，無処理およびMA段ボール単独処のエチレンおよび二酸化炭素濃度は，１-MCP製剤を封入

理では貯蔵やけが発生し，特にMA段ボール箱単独処理した箱で顕著に低かった（Table１）。MA段ボール箱単で発生が多かった。

独処理，リボン型製剤MA段ボール箱処理ともに果肉障害の発生は認められなかった。
各処理が貯蔵中の果実品質に及ぼす影響をTable３に考察

一般的に使用されている粉末型の１-MCP製剤は，水に示した。貯蔵３か月後では，リボン型製剤MA段ボール

溶解後２
０〜３
０分間ですべての１-MCPを放出するとされて箱処理で無処理に比べて果皮の黄化が抑制された。果肉

いるが２），筆者らの試験では溶解後２〜３分以内という硬度の低下は，処理方法にかかわらず１-MCP処理により極めて短時間ですべての１-MCPを放出した（未発表）。

抑制されたが，その効果の程度には違いが認められ，リ

一方，本研究で用いたリボン型の１-MCP製剤の１-MCP

ボン型製剤MA段ボール箱処理の効果は，粉末型製剤気放出は，粉末型製剤に比べ著しく緩慢であり，含有する

密性容器処理に比べて劣った。滴定酸度の低下は，粉末

すべての１-MCPを発生するまでの所要時間は６時間であ型製剤気密性容器処理により抑制されたが，リボン型製った。このような特性は，リボン型製剤が時間をかけて剤MA段ボール箱処理は，無処理との間に有意差はなか

大気中の水分を吸収することによるものと考えられる。

（ 7 ）〔報文〕 １-MCPの段ボール箱内処理

7

Table３ Effets of １-methylcyclopropene（１-MCP）treatment using a corrugated cardboard box prepeared by MA
packaging（MA-box）with the ribbon-like formulation of １-MCP on the quality of ‘Orin’ apples
Treatment method
Storageduration at２℃

Treatment
container

１-MCP
generator

Beforetreatment
３months

Untreatedwv

MA-boxMA-boxGas-tight
containeru
５months

Untreated
MA-boxMA-boxGas-tight
containerFleshfirmnessSkincolorz

Brix

（N）

３．
６

Titratable
acidity
（g・
１
０
０!−１
as malic acid）

６
６．
９

１
３．
７

Weightloss（％）

Storage scald
Ratingy

Percentagex
（％）

０．
２
８
１

−

５．
８ bt

５
０．
１a

１
４．
５a

０．
２
０
７a

３．
７c

−
Ribbon

５．
３ ab
５．
０a

４
７．
０a
５
６．
６b

１
４．
５a
１
４．
５a

０．
２
０
６a
０．
２
３
２ ab

０．
９a
０．
８a

Powder

５．
２ ab

６
４．
０c

１
５．
２b

０．
２
４
６b

３．
１b

−
−
Ribbon

５．
９ ab
６．
２b
５．
２ ab

４
４．
７a
４
３．
８a
５
７．
３b

１
４．
８b
１
４．
６ ab
１
４．
２a

０．
１
８
５a
０．
１
６
２a
０．
２
３
０b

５．
９c
１．
２a
１．
１a

１．
３
２．
３
０

Powder

４．
９a

６
３．
０c

１
５．
０b

０．
２
４
１b

４．
８b

０

５
８．
３
９
１．
７

z

Skin color was rated using a scale from１（green）to７（yellow）．
Storage scald was rated using a scale from０（none）to３（severe）．
x
Percentage of the fruit that storage scald appeared.
w
Fruit were stored in a conventional corrugated cardboard box at２℃ follwing１day at ２２℃．
v
Fruit were stored in a MA-box following treatment with or without ribbon-like formulation of １-MCP（SmartFreshTM Strips）ina sealed MA-box for３months at２℃ following１day at ２
２℃．
u
Fruit were stored in a conventional corrugated cardboard box following treatment with powder formulation of １ ― MCP（SmartFreshTM）in a gas-tight container for １６h at ２２℃．
t
For each storage duration, numbers followed by the same letter within a column are not significantly different at P〈０．
０５by
Tukey-Kramer test（n＝１２）
yまた，今回供試したMA包装用段ボール箱は，一般的なのリボン型製剤MA段ボール箱処理における暴露条件で，段ボール箱に比べればガス透過性が低いものの，１-MCP

ほぼ最大に近い処理効果が得られる可能性が考えられる。

１０）を全く透過させないものではない 。このため，本段ボ

本品種については，粉末型製剤を用いた気密施設内でのール箱内でリボン型製剤を用いて１-MCPを放出させた場

処理においても，処理濃度が０．
５"・!−１でも１"・!−１合，１-MCPが製剤から徐々に放出されたことに加え，放と同等の効果が得られること，さらに，処理濃度１"・出された１-MCPの一部が箱外に透過したため，箱内の１-!−１では４時間処理で１６時間処理と同等の効果が得られMCP濃度は最大でも目標とする濃度の６〜７割程度にることが報告されている７）。一方，リンゴ

留まり，目標濃度の５０％以上の濃度を保持できた時間もけるMA段ボール箱内での１-MCP処理の効果は，粉末型４時間に満たなかったものと考えられる。また，１-MCP

製剤を用いた前報１０）においても，気密性容器内におけるは果実に吸着されることから１１），実際の処理時における処理効果を下回っている。前報１０）では処理開始時の１-

箱 内 の１-MCP濃 度 は，果 実 を 入 れ ず に 実 施 し た 試 験

MCP濃度を高くしても処理効果が高まらなかったこと（Fig．
１）における値よりもさらに低かったものと予想さから，１-MCP濃度が原因とは考えにくいが，リンゴれる。しかしながら，ニホンナシ 幸水 に対する１-MCP

林の処理効果は，リボン型製剤を用い，MA段ボール箱内は，密閉容器内処理の効果に及ばない可能性がある。

王林

にお

王

では，MA段ボール箱内における１-MCP処理の効果で処理しても，果肉硬度低下の抑制程度はやや劣るもの

本研究では，果実を出荷箱内で１-MCP処理した後に，の，気密性容器を用いた処理とほぼ同等の高い鮮度保持

そのまま流通・販売することを想定し，果実をリボン型効果が得られた（Table２）。同様に，リンゴ

製剤とともに封かん後そのまま開封せずに放置した。そ王林

においても，リボン型製剤MA段ボール箱処理の効果は，の結果，２５℃で５日間放置したニホンナシ

粉末型製剤気密性容器処理に比べて若干劣ったものの，

ボール箱内には，果実が生成したエチレンや二酸化炭素

果肉硬度や滴定酸度の低下，貯蔵やけの発生が顕著に抑が高濃度で蓄積していた（Table１）。１-MCP処理され制されるなど高い鮮度保持効果が得られた（Table３）。

た果実は，周囲にエチレンが存在しても老化が促進され

１-MCPの処理効果は，１-MCPの濃度および暴露時間にることはないが，高濃度の二酸化炭素に長時間曝される

２）

よって左右されるが ，ニホンナシ

幸水

では，今回

幸水

の段

と果肉褐変などの炭酸ガス障害が発生する可能性がある。

8

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

本研究では炭酸ガスに起因すると考えられる障害の発生（ 8 ）methylcyclopropene（１-MCP）を処理した場合の 鮮 度は認められなかったが，果実の呼吸量は，収穫時の熟度保持効果について検討した。リボン型の１-MCP製剤は，や貯蔵温度などの影響を受けることから，実用化にあた

水に溶解させて１-MCPを発生させる粉末型の製剤に比べってはさらに詳細な検討が必要である。リンゴて１-MCPの発生速度が遅く，規定量の１-MCPを発生す

王林においても，１-MCP処理の有無にかかわらずMA包装用るまでの所要時間は６時間であった。また，MA包装用

段ボール箱内で３か月間の貯蔵することにより箱内に二段ボール箱内でリボン型製剤を用いて１-MCPを発生させ酸化炭素が蓄積したが，その濃度はCA貯蔵等で用いらた場合，箱内の１-MCPの濃度は最大でも規定量の６
６％で

１
２）

れる炭酸ガス濃度（２％） 以下に留まっており，ニホあり，規定量の５０％以上の濃度を保持した時間は４時間

ンナシに満たないものと推測された。一方，ニホンナシ

幸水と同様，炭酸ガス障害の発生は認められなかった。なお，果実のエチレン生成や呼吸は１-MCP処
２）

水

やリンゴ

王林

幸

に対する１-MCPの処理効果は，リ理によって抑制されることから ，リボン型製剤MA段

ボン型製剤を用いてMA包装用段ボール箱内で処理してボール箱処理におけるエチレンおよび炭酸ガスの濃度はも，果肉硬度の低下，地色の黄化，pHの上昇が顕著に

MA段ボール箱単独処理よりも低かったものと考えられ抑制され，粉末型製剤を用いて気密性容器内で処理したる。

場合とほぼ同等の高い鮮度保持効果が得られた。本方法

貯蔵中におけるリンゴ果実の減量歩合は，MA包装用を用いれば，処理庫等の設備がなくても簡便に１-MCP処

段ボール箱内で貯蔵することにより顕著に減少した。

理できることから，個人出荷等の小規模な経営体におい

MA包装用段ボール箱は，水蒸気の透過性も低いため，ても利用しやすいより実用的な処理方法として期待でき

通常の出荷用段ボール箱に比べて箱内部の湿度が高く，る。

その結果蒸散が抑制されたものと考えられる。なお，MA
文

包装用段ボール箱による減量歩合の抑制効果は，貯蔵３か月後に一度開封した後も持続しており，テープによる

献１ ） SISLER, E. C. and SEREK, M. :Inhibitors of

封かんの有無にかかわらずMA包装用段ボール箱内で貯

ethylene responses in plants at the receptor level :蔵することにより蒸散が抑制されたものと考えられる。

recent developments, Physiol. Plant., １
０
０, ５
７
７〜５
８
２

一方，粉末型製剤気密性容器処理と無処理を比較すると，

（１
９
９
７）

両処理区の果実ともに通常の出荷用段ボール箱で貯蔵し２ ） BLANKENSHIP,

S.

M.

and

DOLE,

J.

M. :

１-

a review, Postharvest Biol.

たが，減量歩合は 前 者 が 後 者 よ り 少 な く，既 存 の 報

Methylcyclopropene :告１３），１４）と同様，１-MCP処理により果実の蒸散が抑制されTechnol ., ２
８, １〜２５（２００３）３）艾乃吐拉・木合塔尓・壽松木章・小森貞男：１-メチたものと考えられる。
なお，今回の研究では，箱内部のガス組成を品質保持

ルシクロプロペン（１-MCP）処理がリンゴ３品種の貯に適した条件にするという観点からは貯蔵温度を設定し蔵性に及ぼす影響，園学研，４，４
３
９〜４
４
３（２
０
０
５）

なかったため，果肉硬度や酸含量の低下抑制等，MA包４）TATSUKI, M., ENDO, A. and OKAWA, H. : Influence

装用段ボール箱自体による品質保持効果は認められなか

of time from harvest to １-MCP treatment onった。また，１-MCP処理しなかった果実では，MA包装

apple fruit quality and expression of genes for

用段ボール箱で貯蔵することにより，通常の出荷用段ボ

ethylenebiosynthesis

enzymesandethylene

ール箱での貯蔵に比べて貯蔵やけの発生が多かった。貯

receptors, Postharvest Biol. Technol . , ４
３, ２
８〜３
５

蔵やけの発生には，エチレンが深く関与している１５）こと

（２
０
０
７）

から，MA段ボール箱内に蓄積したエチレンがやけ症の５）樫村芳記・羽山裕子・阪本大輔：収穫から処理までの日数および保管温度がリンゴ発生を助長した可能性が考えられる。
本研究の結果，ニホンナシ

幸水

やリンゴ

王林

では，果実をリボン型の１-MCP製剤とともにMA包装用

ふじにおける１-メ

チルシクロプロペンの品質保持効果に及ぼす影響，園
学研，９，３
６
１〜３
６
６（２
０
１
０）

段ボール箱に入れ，粘着テープを用いてI貼りで封かん

６）ITAI, A. and TANAHASHI, T. : Inhibition of sucrose

することにより，高い鮮度保持効果を得られることが明loss during cold storage in Japanese pear（Pyrus

らかとなった。本手法は，これまでに報告した粉末型製

pyrifolia Nakai）by１-MCP, Postharvest Biol. Technol .,剤を用いた方法１０）に比べて実用性が高いより簡便な方法

４
８, ３
５
５〜３
６
３（２
０
０
８）

であることから，消費者への直接販売等における利用が

７）島田智人：植物調節剤１-MCP剤によるニホンナシ
幸水 の日持ち性向上効果，雑草とその防除，４０，７３期待できる。

要

〜７
７（２
０
０
３）

約

８）HARIMA, S., NAKANO, R., YAMAUCHI, S., KITANO, Y.,を用い，リボン

YAMAMOTO,

Y. ,型 製 剤 を 用 い てMA包 装 用 段 ボ ー ル 箱 内 で１-

Extendingshelf - life

ニホンナシ

幸水

やリンゴ

王林

INABA,
of

A.

and

KUBO,

astringent

Y.

:persimmon（ 9 ）〔報文〕 １-MCPの段ボール箱内処理（Diospyros kaki Thunb.）fruit by １-MCP, Postharvest
Biol. Technol ., ２
９, ３
１
８〜３
２
３（２
０
０
３）

9

貯蔵の現状と問題点―，日食保蔵学第５６回大会講演要旨集，５〜８（２００７）９）倉 橋 孝 夫・松 本 敏 一・板 村 裕 之：１-

１３） AKBUDAK, B. , OZER, M. H. , ERTURK, U. andmethylcyclopropene（１-MCP）処理 と エ チ レ ン 吸 着

CAVUSOGLU, S. : Response of １-methylcyclopropene

剤処理が収穫時期の異なるカキ

treatend “Granny Smith ” apple fruit to air and西条

果実のドライ

アイス脱渋後の軟化と日持ち性に及ぼす影響，園学雑，

concrolled atmosphere storage conditions, J. Food

７
４，６
３〜６
７（２
０
０
５）

Quality, ３
２, １
８〜３
３（２
０
０
９）

１
０）樫村芳記・羽山裕子・阪本大輔・中村ゆり：MA包

１４）WEIS, S. A. and BRAMLAGE, W. J. : １-MCP : How

装用段ボール箱を利用したニホンナシおよびリンゴのuseful can it be on New England apples ? Fruit

１-メチルシクロプロペン処理，日食保蔵誌，３６，１
６５

Notes, ６
７, ５〜９（２
０
０
２）

〜１
７
１（２
０
１
０）
１
１ ） NANTHACHAI,

１５）DU, Z. and BRAMLAGE, W. J. : Roles of ethylene in
N. ,RATANACHINAKORN,

B. ,KOSITTRAKUN, M. and BEAUDRY, R. M. : Absorptionof １-MCP

by

fresh

produce,Postharvest

Biol.

Technol ., ４
３, ２
９
１〜２
９
７（２
０
０
７）
１
２）工藤亜義：CA貯蔵の現状と今後の展開―りんごCA

the development of superficial scald in ’Cortland’apples, J. Amer. Soc. Hort. Sci. , １
１
９, ５
１
６〜５
２
３
（１
９
９
４）
（平成２
３年６月２
０日受付，平成２
３年９月２
９日受理）

（ 11 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２ 〔報

文〕

11

水産物の熱物性値の測定と推算モデルの選定
村 松 良 樹＊１§・坂口栄一郎＊２・折 笠 貴 寛＊３
永 島 俊 夫＊１・田 川 彰 男＊４＊１ 東京農業大学生物産業学部食品香粧学科＊２ 東京農業大学地域環境科学部生産環境工学科＊３ 宮城大学食産業学部環境システム学科＊４ 千葉大学大学院園芸学研究科

Measurement of Thermophysical Properties and Selectionof Prediction Model for Selected Seafood
MURAMATSU Yoshiki＊１§，SAKAGUCHI Eiichiro＊２，ORIKASA Takahiro＊３，
NAGASHIMA Toshio＊１ and TAGAWA Akio＊４
Department of Food and Cosmetic Science, Faculty of Bioindustry, Tokyo University of Agriculture,
196, Yasaka, Abashiri−shi, Hokkaido 099−2493＊２ Department of Bioproduction and Environment Engineering, Faculty of Regional Environment Science,
Tokyo University of Agriculture, 1−1−1, Sakuraoka, Setagaya−ku, Tokyo 156−8502＊３ Department of Environmental Sciences, School of Food, Agricultural and Environmental Sciences,
Miyagi University, 2−2−1 Hatadate, Taihaku−ku, Sendai−shi, Miyagi 982−0215＊４ Graduate School of Horticulture, Chiba University, 648, Matsudo, Matsudo−shi Chiba 271−8510＊１

The thermophysical properties（thermal conductivity, thermal diffusivity, and specific heat）of salmon,
skipjack, and scallop were determined at seven different temperatures between５°C and ５
０°C. The
transient heat flow probe method was used for the simultaneous estimation of the thermophysicalproperties of samples of these fish. The effects of temperature on the thermophysical properties of thesamples were investigated. The thermal conductivity and thermal diffusivity of the samples increased
with the temperature. The specific heat of the samples was almost equal in the range ofmeasurement temperatures. The observed values of the thermal conductivity of the samples werecompared with the values calculated from three typical structural models for thermal conductivity, i.e.,the series, parallel, and random models. The most suitable prediction model for the samples was theparallel model. The observed values of the thermal diffusivity for the samples agreed well with thevalues calculated from Martens's equation. An additive relationship exists between the specific heat of
the sample, the composition, and the specific heat of each component.
（Received Jul. ４, ２０
１
１；Accepted Sep. ２
９, ２
０
１
１）
Key words：thermal conductivity, thermal diffusivity, specific heat, probe method, seafood
熱伝導率，熱拡散率，比熱，プローブ法，水産物

食品の熱物性値は，それらの加工処理装置・設備の設

すべての食品に関する熱物性値の実験データを得ること

計や合理的操作方法を検討するために必要である。これは極めて難しい。そのため，簡便に，しかも精度よく食まで様々な食品の熱物性値が測定・報告されており，こ品の熱物性値を予測・推算できる手法や予測モデルがあれらは熱物性ハンドブック１）などのいくつかの書籍２）〜４）にれば，実用上便利である。

取りまとめられている。食品の種類は多岐にわたるため，
＊１
§
＊２
＊３
＊４

５）
水産物の熱物性値に関して，前田と田中（１
９
８
７）
，

〒０
９
９―２
４
９
３ 北海道網走市八坂１９６Corresponding author, E-mail : y-murama@bioindustry.nodai.ac.jp
〒１
５
６―８
５
０
２ 東京都世田谷区桜丘１―１―１
〒９
８
２―０
２
１
５ 宮城県仙台市太白区旗立２丁目２―１
〒２
７
１―８
５
１
０ 千葉県松戸市松戸６
４
８

12

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

６）
７）
（１
９
８
８）
，および田中ら（１９８９）
は，平行平板法により実験方法

マグロの熱伝導率を測定している。エビやホタテ貝柱，
イカ，タコ，カツオ，カキむき身の熱伝導率は非定常プ

１．試

８）
〜１
２）

ローブ法により測定（ 12 ）

料

さ れ て い る。KUMBHARら

試料は，量販店で購入したサケ，カツオ，およびホタ

１
３）
（１
９
８
１）
は，Nixの方法により１２種類の水産物の熱伝導

テ貝柱の３種類である。試料の水分は加熱乾燥式水分計

率と熱拡散率を測定し，これらの熱物性値と温度の関係（A&D，MX-５０）を用いて測定した。この際，１辺の長を 調 べ て い る。ま た，DSCを 用 い てKARUNAKARら

さが１!程度の立方体に成形した試料を約５#用い，加（１９９８） ， ZHANG ら （２００１） ， HU と MALLIKARJUWAN

熱温度１６０℃で，試料の質量減少量が１分間で０．
０
５#以

１
２）
（２
０
０
５）
は，エビやカツオ，カキのむき身の比熱を求め下になったとき平衡状態に達したとみなして，このときている。最近では，常圧および高圧下におけるサケの熱の値を試料水分とした。その結果，試料の湿量基準含水

９）

１
１）

１
４）

伝導率がZHUら（２００８） により報告されているが，ほか

率（以下，水分と記す）の測定値は，それぞれ７３．
８％の農産物や食品に比べて，水産物の熱物性値，特に熱拡

（サケ）
，６
９．
６％（カツオ），７
７．
０％（ホタテ貝柱）とな

散率に関するデータの蓄積量や同一試料の同一条件下にり，食品成分表１７）の値とほぼ一致した。これらのことか

おいて複数の熱物性値を測定した例は少ない。また，貯ら本研究では，試料水分の測定結果を基に食品成分表１７）

蔵や調理過程を想定して，温度を変化させて水産物の熱から算出した試料の成分組成を熱物性値の解析に用いる

伝 導 率 や 熱 拡 散 率 を 測 定 し た 例 は，KARUNAKARらことにした。このようにして算出した試料の成分組成を

９）

１
２）

（１
９
９
８） ，HU とMALLIKARJUWAN （２００５） ，KUMBHAR ら

Table１に示す。

１
３）
（１
９
８
１）
による報告がみられる程度である。ましてやサ

試料部位の違いが熱物性値に及ぼす影響を，サケの切ケやカツオ，ホタテ貝柱の熱伝導率や熱拡散率を，数段り身を用いて調べた。その際，３枚におろしたサケの切階の温度条件下で測定した例はほとんどない。

り身の背側と腹側から，それぞれ幅３!×厚さ２!×長食品の熱物性値は，温度ばかりでなく，成分組成や構１５）

さ１７!程度の大きさに切り出した試料を測定に用いた。

造にも依存する 。そのため，これらを加味した形の熱

その結果，１０℃において，サケの熱伝導率は，背側では物性値予測モデルを求めておけば，実用上より便利にな

０．
４９９W／m・℃，腹側では０．
４９８W／m・℃となった。まると考えられる。しかし，これまでの水産物の熱物性値

た，１０℃におけるサケの熱拡散率は，背側と腹側双方とに関する研究では，その熱物性値を，温度や水分の関数

も１．
１
４×１
０−７"／sとなった。このように切り身の部位がとして表している例はいくつかあるが，成分組成や構造異なっても試料の熱物性値はほぼ同じ値であった。

との関係も加味した形のモデルで整理した例は極めて少

２．プローブ法による熱物性値の測定方法ない。

非定常プローブ法は試料中に入れたプローブの温度変これらのことから本研究では，５〜５０℃の温度範囲に化を測定し，この温度変化のデータを用いて試料の熱物

おいて，３種類の水産物（サケ，カツオ，ホタテ貝柱）性値を求める方法である。本研究では，非定常プローブの３種類の熱物性値（熱伝導率，熱拡散率，比熱）を同法により試料の熱物性値を５，１
０，１
５，２
０，３
０，４
０，５
０℃

一条件下で測定した。熱物性値の測定には，筆者らが提の７段階の温度条件下で測定した。水産物の貯蔵や調理

案した非定常プローブ法による熱物性値の同時推算方

・加工過程を考慮すると，より低温度領域および高温度

１６）法 を採用した。得られたデータを基に試料の熱物性値領域での測定が必要となるが，本研究では使用した測定と温度との関係を調べるとともに，試料の熱物性値を精装置の性能や測定精度の都合上，調理の前処理段階まで度よく推算できる予測モデルを把握したので報告する。

の温度領域において試料の熱物性値を測定することにしTable１ Amount（mass fraction and volume fraction）of each component for each sample
Content, %SampleMoisture

Protein

Fat

Carbohydrate

Fiber

Ash

Mass fraction
Volume fraction
Skipjack

７
３．
８
７
８．
１

２
１．
１
１
６．
９

３．
９
４．
５

０．
１
０．
１

０．
０
０．
０

１．
１
０．
５

Mass fraction
Volume fraction

６
９．
６
７
５．
５

２
８．
２
２
３．
１

０．
６
０．
７

０．
１
０．
１

０．
０
０．
０

１．
５
０．
７

Mass fraction

７
７．
０

１
７．
０

０．
１

４．
６

０．
０

１．
３

Volume fraction

８
２．
５

１
３．
７

０．
１

３．
１

０．
０

０．
６

SalmonScallop（ 13 ）

〔報文〕 水産物の熱物性値

た。熱物性測定の際，サケおよびカツオに関しては，幅３"×厚さ２"×長さ１７"程度の大きさに成形した試料

13

プローブの単位時間あたりの発熱量（W）
．%：
抵抗１
３．
９
（%）
．*：プローブの外半径０．
０
０
０
５
（m）
．

を用いた。これらの試料については，プローブは，幅３式（１）のパラメータ!，"の値は，加熱経過時間３０"×厚さ２"の断面の中央に，試料の筋繊維方向に対し〜１８０秒におけるプローブ温度変化のデータを式（１）て垂直になるように挿入した。供試したホタテ貝柱の大にあてはめて決定した。次にパラメータ!，"の値，補'の値を用いて，式（２）正係数$'，#，（３）から試 料

きさおよび形状は直径３"×高さ２．
５"程度の円柱状でように重ねて直径３"×高さ１２．
５"にした。ホタテ貝柱の熱伝導率，熱拡散率をそれぞれ算定した。本研究では，'の 値 は，そ れ ぞ れ８．
補 正 係 数$'，#
６
７
３，０．
２
８
７
８で，

の熱物性測定の際には，プローブは，直径３"の断面の

"
$
!##"
$
*#)
'
(
$%#
!
$
(W
)%)#$'%###%#$'%!
!
!
!
!

中央に，筋繊維に対して平行になるように挿入した。

／mであった。試料の比熱は，式（２），（３）から算定あった。熱物性測定の際には，これを５つ円柱状になる

本研究で用いた測定装置および測定方法は文献１
６）と同様である。すなわち，プローブと試料が熱的平衡に達した後，プローブ内の加熱線に電流を流し，このときのプローブ内熱電対の示す熱起電力変化（プローブの温度

した熱伝導率，熱拡散率の値，および密度の値を次の熱拡散率の定義式に代入することにより得た。
(%)………………………………………（４）
"
!
!
!
'
"
,

変化）をアンプで増幅してデータロガーに記録した。本(：試料の熱拡散率（#／s）．)：試料の熱伝導率研究では，設定温度に制御した水に試料を浸漬して試料（W／m・℃）．,：試料の密度（%／$）．'：試料

温度を制御した。この際，試料の水分変化を防ぐために，の比熱（kJ／%・℃）．

試料を厚さ０．
０
１!の食品包装用ラップフィルム（原材

なお，式（４）において，試料密度の値は，Table１

料：ポリ塩化ビニリデン）で包み，さらにその上を厚さに示した各試料の成分組成と各温度における各成分の密０．
０１!のビニール袋（原材料：ポリエチレン）で包んだ。

度の文献値１９）を用いて次式１９）から算出した。

試料および試料中に挿入したプローブを設定温度と平衡化させるために要した時間は１．
５〜２．
０時間であった。本
研究ではアンプの精度や予備実験の結果からプローブの,%"………………………………………（５）
# &(#
,(
(

温度上昇が２℃程度になるように加熱線に流れる電流を,：試料の密度（%／$）．,(：各成分の密度（%／１
３０mA，通電時間を３分間とした。プローブの温度変$）．&(：各成分の質量分率（−）．

化は１秒間隔で３分間測定した。
１
６）
，
１
８）

３．熱物性値の推算方法

測定データであるプローブ温度の経時変化を測定条件ごとに以下の式（１）１６），１８）に最小二乗法を適用してあて
はめ，パラメータ!,"の値を決定した。
,
-+
$+%!$
"" ……………………………………（１）

計算に用いた食品構成成分の密度の文献値１９）をTable２に示した。

実験結果および考察
１．プローブ温度の経時変化と熱物性値の同時推算
測定データであるプローブ温度の経時変化を測定条件$+：+秒後におけるプローブの温度差（℃）．+：

ごとに式（１）に最小二乗法を適用してあてはめ，パラ

加熱経過時間（s）．!：定数（℃）．"：定数（℃）．

メータ!，"の値を決定するとともに測定値と式（１）式（１）は，プローブの温度変化と時間の関係を表しとの適合性を調べた。この際，加熱経過時間３
０〜１
８
０秒

た式で，ある一定の時間を経過すると，プローブの温度-+）の間に直線関係
差（$+）と加熱経過時間の対数（,におけるプローブ温度の測定データを式（１）にあてはが成り立ち，その直線の勾配が!，切片が"であること

いずれの測定条件に関しても，プローブの温度変化と時を示している。ここで，パラメータ!，"は，それぞれ間の関係は式（１）で精度よく表されることがわかった。

１
６）
，
１
８）

めた。その結果，加熱経過時間３０〜１
８０秒においては，。

測定結果の一例として５℃においてサケの熱物性値を測)#$'!%………………………………………（２）%*)

定した際のプローブ温度変化の測定値と式（１）による))#$' %%(&(&- # "!#- # "!#
"%
'%
'…（３）
!,
!,
%
%
*
*
*)
*)

定値，実線は，加熱経過時間３０〜１
８０秒における測定データを式（１）にあてはめて得られた計算値である。

/.!'
/.!!
&
(
(
#
&
'
"
&
&: &%+
!
%+
%!
& '
& !
'
（−）
．'：

Fig．
１に示した試料および条件において，式（１）によオ イ ラ ー 定 数０．
５
７
７
２
（−）
．(：試 料 の 熱 拡 散 率．)：試料の熱伝導率（W／m・℃）
．!：定
（#／s）

る計算値と測定値との平均平方誤差RMSE２０）（以下，平'：数（℃）．"：定 数（℃）．#：電 流０．
１
３（A）
．#
'
補正係数０．
２８
７８（℃）．$ ：補正係数８．
６
７
３（１／

係 数 をR２と 記 す）の 値 は，そ れ ぞ れ１．
１
６
１×１
０−３

以下のように定義される

m）．)：プローブの単位時間単位長さあたりの発#$'%###%#$'.)：
熱量２．
０
３
７
（W／m）．)%)-

計算値との比較をFig．
１に示す。図中の記号（○）は測均平方誤差をRMSEと記す），決定係数R２（以下，決定
（℃）
，０．
９
９
９（−）以上となった。Fig．
１に示していない
ほかの試料および条件に関してもこれと同様に，RMSE
の値は１．
１×１
０−３（℃）程度，R２の値は０．
９９９（−）以上14

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 14 ）

Table ２ Thermal property models for intrinsic thermal conductivity, density, andspecific heat of major components of foods（CHOI and OKOS，１
９
８
６）
Thermalproperty

Major
component

Intrinsic thermal Water＊
Protein＊conductivity
Fat＊（W／m・℃）
Carbohydrate＊
Ash＊
Water＊
Protein＊
Fat＊
Carbohydrate＊

Density（"／!）

Ash＊Specific heat（kJ／"・℃）

Water＊＊
Protein＊
Fat＊
Carbohydrate＊＊

AshGroup models
temperature function(!$'#"!!'%#("!*#"!!"""!
('#&#"!!$%!'!
"* $&!
!"!$("()#"!!'%#())"#"! ""!
"*&)#"! %!#!
") $"!
((%*#"!!(%#)!("#"!!"!#!
('!%#"!!%%!"!
"'$"!
!"
!$
$$"##"!!'%#!"%"#"! ""!
$)(%#"! %!%!
"& $#!
!"!$*!'*#"!!'%#*#*'##"! ""!
%!""#"! %!#!
"( $$!
(&(%#"!!$%#*(")#"!#"$!
"%$*#"!!$%!$!
#* $*!
$!"$#**#"!!&!
")%!#"! %#) $"!
#&&*#"!#!%!
"(&(#"!!"%#'$*!
&**"#"!$!$!
"!%'#"!!"%#& $"!
$%#$)#"!!#!
)!'$#"!!"%#( $#!
%($"#"!!'%#"('#!*!
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$"#*#"!!'%#!!)#""!
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*'#&#"!!$%!&!
&
!
& $"
!$
')"(#"!!'%#*!*#'""!
))*'#"! %!$!
&
!
( $"

＊

for the temperature range−４０ to １
５０°C
for the temperature range０ to １
５
０°C

＊＊

Temperature diﬀerence
（℃）

1.6

２．熱 伝 導 率
試料の熱伝導率は式（２）から得た。その結果，サケMeasured value
Calc.

1.4
1.2

およびカツオの熱伝導率は，５〜５０℃において０．
４８〜
０．
５５W／m・℃，ホタテ貝柱の熱伝導率は，５〜５
０℃に

1.0

お い て０．
４
９〜０．
５
７W／m・℃と な っ た。MURAKAMI

0.8

８）
（１
９
９
４）
は，非定常プローブ法により生のホタテ貝柱や0.6

加熱調理したホタテ貝柱の熱伝導率を室温（２４〜２８℃）で測定し，生のホタテ貝柱の熱伝導率は０．
５
４〜０．
５
７W／

0.4

m・℃であると報告している。また，文献１
１）において，

0.2

温度２４℃における生のカツオの熱伝導率は０．
５
６〜０．
５
７W

0.0
0

10

100
Time（s）

1,000／m・℃であることが示されている。これらの文献値および文献１）〜４）において示されているサケなどの水

Fig．
１ Comparison of the observed temperature changesof the probe with the results calculated from equation（１）for salmon at a temperature of ５℃

産物の熱伝導率の文献値と測定値を比較した結果，同様

The solid line shows the values calculated from equation（１）.

測定方法の妥当性が確認できた。

の条件下では，本研究で得られた試料の熱伝導率の値は文献値と同程度の値となり，本研究で採用した熱物性値
水産物をはじめ食品の熱伝導率は，温度の関数であり，一般に凍結点以上の温度領域では温度が高いほど大きくとなり，加熱経過時間３０〜１
８０秒におけるプローブの温１３）なる。KUMBHARら（１
９
８
１）
は，１
２種類の水産物の熱伝度変化の測定値と式（１）による計算値はよく一致した。

導率を測定し，これらの熱伝導率と温度の関係を調べ，

１６）

これより既報 に従い，式（１）におけるパラメータ!,"の値と補正係数$&，#&の値を用いて試料の熱物性値

凍結点以上では，熱伝導率は，温度の増加とともに大きを決定した。

１
２）
HUとMALLIKARJUWAN（２
０
０
５）
は，０〜５
０℃におけるカ

くなり，温度の一次式で表されることを報告している。

本研究では，各条件において，熱物性測定は５回繰り

キむき身の熱伝導率を温度の二次関数で表している。ま返した。式（２）〜（４）からそれぞれ算出した熱伝導

９）た，KARUNAKARら（１９９８）
はエビの熱伝導率と温度，率，熱拡散率，比熱の値の５回の測定データの平均値と水分との関係を求めている。本研究においても試料の熱各測定データとの誤差範囲はいずれも±３％以下となり，伝導率と温度の関係を調べた。カツオの熱伝導率と温度各条件における測定データの平均値を測定値とした。

の関係をFig．
２に示す。Fig．
２中の記号（△）は熱伝導率

Thermal conductivity（W/m・℃）（ 15 ）〔報文〕 水産物の熱物性値

15

１
２）
報告のうち，HUとMALLIKARJUWAN（２
０
０
５）
は，カキむ

0.55
0.54

Skipjack
Eq. 6

0.53

Eq. 8

き身の熱伝導率の推算に並列モデルの適用が可能である
９）ことを示している。KARUNAKARら（１
９
９
８）
は，エビの

熱伝導率の推算に並列モデルを利用して い る。ま た
１０）
RAHMANとDRISCOLL（１９９１）
は，イカ，エビ，タコの熱

0.52

伝導率の測定 値 を 直 列 モ デ ル，並 列 モ デ ル，お よ び

0.51

Randomモデルによる熱伝導率の推算値と比較し，試料0.50ごとに最適な伝熱モデルを把握している。

0.49

本研究では，直列モデル１５）（式（７）），並列モデル１５）

0.48

（式（８）
）
，およ びRandomモ デ ル２１）（式（９）
）の 計３
0

40
20
Temperature（℃）

種類の伝熱モデルに関して検討を行った。試料を構成す

60

るすべての成分が，直列モデルでは熱流に対して直角，

Fig ．２ Comparison between the measured thermal
conductivity and the values calculated from equations（６）and（８）for skipjack

並列モデルでは平行に配置され，Randomモデルでは各The solid and broken lines show the values calculated fromequations（６）and（８）, respectively.

率の値を代入して試料の熱伝導率を算出し，測定データ

成分が無秩序に分布しているとしたモデルである。これ
らの３種類の伝熱モデルに，各成分の体積分率と熱伝導と各モデルとの適合性を調べた。
直列モデル１５）："'!
#!
…………………………………………（７）# ' #'の測定値である。図から温度が高くなるにつれて熱伝導率は大きくなる傾向があり，この間に一次の関係がある

並列モデル１５）：ことが伺える。ここに示していないほかの試料についても，これと同様の傾向が得られた。このことから本研究##! "'#' …………………………………………（８）'では，各試料の熱伝導率の測定データを，最小二乗法をRandomモデル２１）：

適用して次式にあてはめた。
###!!!$! ………………………………………
（６）"###+"+ "#*"* "#&&"#%"% "#)") ……………………（９）#：試料の熱伝導率（W／m・℃）．!：温度（℃）．
#!：定数（W／m・℃２）!：定数（W／m・℃）．$．

式（７）〜（９）における各成分の熱伝導率は文献
１
９）

Fig．
２中の実線は式（６）による計算値で，図からわ

値 を用いた。各成分の質量分率，密度の値１９）から算出

かるように測定値と計算値はよく一致している。Fig．
２

した各試料の各成分の体積分率をTable１に示す。各試に示していないサケおよびホタテ貝柱に関しても測定デ料の各成分の体積分率"'は式（１０）から算出した１９）。

ータと式（６）による計算値はよく一致した。このよう"'#に，試料の熱伝導率と温度の関係は式（６）で表される"'!
$'………………………………………（１
０）
! "(!
$(
(

ことがわかった。各試料の式（６）におけるパラメータ，#：試料の熱伝導率（W／m・℃）．#%：炭水化物

式（６）による計算値と測定値とのRMSEおよびR２の値
をTable３に示す。

の 熱 伝 導 率（W／m・℃）．#&：脂 質 の 熱 伝 導 率

熱伝導率は，温度や成分組成ばかりでなく，各成分の（W／m・℃）．#'：各 成 分 の 熱 伝 導 率（W/m・

空間配置にも依存する１５）。そのため，成分組成や空間配℃）．#)：灰分の熱伝導率（W／m・℃）．#*：タ

置・構造を対応させた形で熱伝導率のモデル化を図ってンパク質の熱伝導率（W／m・℃）．#+：水の熱伝

おけば，実用上より便利になると考えられる。しかし，
このような形で水産物の熱伝導率のモデル化を検討した

導率（W／m・℃）．$',$(：各成分の密度（"／!）．
"%：炭水化物の体積分率（−）．"&：脂質の体積

研究例は少ない。水産物の熱伝導率のモデル化に関する分率（−）．"'：各成分 の 体 積 分 率（−）．")：

Table３ Values of the parameters, root mean squared error（RMSE），and
coefficient of determination（R２）obtained from equation（６）for each sample
Equation
６

Salmon#!（W／m・℃）$!（W／m・℃）
RMSE（W／m・℃）
R２

Skipjack
−３

１．
３
３
０×１
０
４．
８
２
２×１
０−１
０．
０
０
１
５
０．
９
９
４
８

−３

１．
１
７
９×１
０
４．
８
１
６×１
０−１
０．
０
０
２
２
０．
９
８
５
５

Scallop
１．
３
９
０×１
０−３
４．
９
０
６×１
０−１
０．
０
０
２
７
０．
９
８
４
２

16

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 16 ）

灰分の体積分率（−）．!'：タンパク質の体積分

ラやサバの熱拡散率２），４）は１．
０×１
０−７〜１．
６×１
０−７!／sで，率（−）．!(：水 の 体 積 分 率（−）．"%，"&：各

これらの値と本研究で得られた試料の熱拡散率を比較す

成分の質量分率（−）．

ると両者は同程度の値が得られており，本研究の手法で１９）計算に用い た 食 品 構 成 成 分 の 熱 伝 導 率 の 文 献 値 を得られた試料の熱拡散率は適当な値と考えられる。
Fig．
３にホタテ貝柱の熱拡散率と温度の関係を示す。

Table２に示した。
式（７）〜（９）による熱伝導率の推算値と測定値と図から試料の熱拡散率は温度が高くなるにつれて大きくのRMSEおよび百分率誤差RE（以下，百分率誤差をREなる傾向があることが伺える。Fig．
３中の実線は熱拡散と記す）の値をTable４に示す。Table４からわかるよ率の測定データを次式にあてはめて得られた計算値であ

うに，すべての試料に関して，式（７）〜（９）のなかる。
""#!!!$! ………………………………………
（１
１）

で，式（８）におけるRMSEの値，REの値は最も小さ"：試 料 の 熱 拡 散 率（!／s）．!：温 度（℃）．
#!：定数（!／s・℃）!：定数（!／s）．$．

く，式（８）と測定データとの適合性が最も高かった。
一例として式（８）から算出したカツオの熱伝導率の値をFig．
２中に破線で示した。このように，試料の熱伝導

Fig．
３に示したように式（１１）による熱拡散率の計算

率の推算には，試料を構成する各成分が熱流に対して平値と測定値はほぼ一致した。Fig３．
に示していないサケ，行に配置されたモデルである並列モデル（式（８））がおよびカツオについても同様の結果が得られた。このよ

最も適していることがわかった。

うに，試料の熱拡散率と温度の関係は式（１１）で近似す３．熱 拡 散 率ることができた。最小二乗法により決定された式（１１）

式（３）より推算した試料の熱拡散率は１．
１×１
０−７〜
１．
４×１
０−７!／sとなり，同じ条件では試料ごとに著しい差はなかった。また，凍結点以上の温度領域におけるタのパラメータの値，RMSEおよびR２の値をTable５に示す。
食品の熱拡散率は，温度ばかりでなく，水分の関数でTable４ Values of the root mean squared error（RMSE）and relative error（RE）
obtained from equations（７），（８），and（９）for each sample
Equation

SalmonSkipjack

Scallop

RMSE（W／m・℃）
RE（％）

０．
０
９
４
４
１
７〜２
０

０．
０
９
８
２
１
６〜２
２

０．
０
６
５
９
１
０〜１
４

Parallel model
８

RMSE（W／m・℃）
RE（％）

０．
０
０
５
７
０〜２

０．
０
０
２
４
０〜１

０．
０
１
５
５
１〜４

Random model
９

RMSE（W／m・℃）
RE（％）

０．
０
３
７
２
６〜８

０．
０
４
２
９
６〜１
０

０．
０
１
８
２
２〜５

Thermal diﬀusivity（×10−7 m2/s）

Series model
７

1.40
ScallopEq. 11

1.35

Eq. 12

1.30
1.25
1.20
1.15

0

20

40

60

Temperature（℃）
Fig ．３ Comparison between the measured thermal
diffusivity and the values calculated from equations（１１）and（１２）for scallop
The solid and broken lines show the values calculated fromequations（１１）and（１２）, respectively.

（ 17 ）

〔報文〕 水産物の熱物性値

17Table５ Values of the parameters, root mean squared error（RMSE）, andcoefficient of determination（R２）obtained from equation（１１）for each sample
Equation
１
１

Salmon##（#／s・℃）$#（#／s）
RMSE（#／s）
R２

Skipjack
−１
０

２．
０
３
３×１
０

−７

１．
２
２
４×１
０
８．
３
２
３×１
０−１０
０．
９
２
２
０

もあり，熱拡散率と温度，水分との関係を示す以下の式が提案されている。
Martensの式２２）：
!
!
!
#
)!
(
$
!!' ……（１
!
!
&
(
$
'
$
"+ "!
!
#$%
!
#"
% "#
&
&
２）
Dickersonの式４）：
!
)
)#"
!!'&
!
)
)#"
!!'"%
"+…………（１
#+ !!
!
#$!
!
３）

Scallop

−１
０

３．
８
６
１×１
０−１０

−７

１．
１
８
６×１
０−７
１．
４
５
２×１
０−９
０．
９
４
２
４

３．
７
４
０×１
０

１．
１
５
８×１
０
１．
１
９
０×１
０−９
０．
９
５
８
０

．"%：炭水化 物 の 質 量 分 率（−）．
（kJ／$・℃）"&：脂質の質量分率（−）．"'：各成分の質量分率（−）．"(：灰分の質量分率（−）．")：タン
パク質の質量分率（−）．"*：無脂固形分の質量
分率（−）．"+：水の質量分率（−）．
本研究では，式（１４）〜（１７）から試料の比熱を推算#：試料の熱拡散率（#／s）．#+：水の熱拡散率

し，測定データと比較した。式（１４）から試料比熱を算（#／s）．!：温度（℃）．"+：水の質量分率（−）． 出する際，各試料の成分組成（質量分率）"'の値はTable
式（１
２）
，
（１
３）から試料の熱拡散率を算出し，測定デ

１９）１の値を，また，各成分の比熱%'は文献値 を用いた。

ータと比較した。その結果，すべての試料において，測計算に用いた各成分の比熱の文献値１９）をTable２に示し定データと各式による推算値とのRMSEの値，REの値た。その結果，式（１４）による比熱の推算値は測定値よ

は，式（１２）ではRMSE＝２．
０×１
０ 〜２．
３×１
０ #／s，RE

り５％程度低い値が得られ，試料の比熱は式（１
４）から

−９

−９

−９

−９

＝０〜４％，式（１３）ではRMSE＝２．
９×１
０ 〜４．
０×１
０

#／s，RE＝０〜６％となった。測定データとの適合性推定可能であることが示された。
このように，プローブ温度の経時変化のデータを基に，は 両 式 と も 良 好 で あ っ た が，式（１２）の 適 合 性 が 式

式（１）〜（３）から同一条件における熱伝導率，熱拡（１３）より高いという結果が得られた。Fig．
３中の破線は散率の値を推算し，さらにこの結果と式（４）を用いて式（１２）による推算値で，両者はほぼ一致している。こ

比熱の値も，同時に且つ容易に求めることができた。これはサケやカツオに関しても同様であった。このようにれより試料の熱伝導率は並列モデル（式（８）），熱拡散

試料の熱拡散率は水分や温度の関数として表された

率はMartensの式（式（１２）），また比熱は加成性モデル

Martensの式（式（１２））により十分精度よく推算でき（式（１４））により十分精度よく推算できた。今後は，よることがわかった。

り低温域ならびに高温域で熱物性値を測定し，水産物の４．比

貯蔵・流通・加工・調理などのプロセスで用いられる広熱式（４）から得た試料比熱の測定値は３．
７〜４．
０kJ／$
・℃となり，各試料の比熱にはほとんど差はなかった。

範な温度領域において適用可能な熱物性値推算モデルを構築したいと考える。

また，測定を行った温度範囲では，試料比熱は温度に関

要係なく，ほぼ一定の値が得られた。
比熱は加成性の成り立つ熱物性値で１５），CHOIとOKOS
１
９）

約

非定常プローブ法により水産物（サケ，カツオ，ホタ（１９８６） は，比熱の加成性を加味した次式を提案していテ貝柱）の３種類の熱物性値を５〜５０℃の温度範囲で測る。

定した。その結果，以下の知見を得た。

%$! "'%（１
４）' …………………………………………
'! 試料の熱伝導率は，次の並列モデルによる熱伝導率の推算値とよく一致した。

式（１４）のほかに，以下のような食品の成分組成との関係を考慮した比熱に関する実験式が提案されている。
Siebelの式４）：
)
$
("$
$
%
*
%$!
"+ ………………………………（１
!
!
５）
４）

Charmの式 ：
#
&
'
"
)
(
!
*
$
"*"%
"+ …………………（１
%$#
"&""
!
!
!
６）
HeldmanとSinghの式２３）：
&
%
*
'
(
&
)
$
(
"
)
(
%
#
%
")""
"&"!
"( "%
"+
%$"
"%""
!
!
!
!
!
………………………………………………………（１７）%：試料の比熱（kJ／$・℃）．%'：各成分の比熱$$! "'$''$：試料の熱伝導率（W／m・℃）．$'：各成分の熱 伝 導 率（W／m・℃）．"'：各 成 分 の 体 積 分 率（−）．
" 試料の熱拡散率は，次のMartensの式により推算できることがわかった。
!
!
&
(
$
'
$
!
!
!
#
)!
(
$
!!'
"+ "!
#$%
!
!
#"
% "#
&
&
#：試 料 の 熱 拡 散 率（#／s）．!：温 度（℃）．
"+：水の質量分率（−）．

18

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

" 試料比熱の測定値は，次式による比熱の推算値と（ 18 ）

Int. J. Food Prop., ４, ８
１〜９
０（２
０
０
１）
１
２） HU, X. and MALLIKARJUNAN, P. : Thermal and

ほぼ一致した。

dielectric properties of shucked oysters, LWT Food"!! !#"##

Sci. Technol., ３
８, ４
８
９〜４
９
４（２
０
０
５）

"：試料の比熱（kJ／#・℃）．"#：各成分の比熱

１３）KUMBHAR, B. K., AGARWAL, R. S. and DAS, K. :Thermal properties of fresh and frozen fish, Int. J.

（kJ／#・℃）．!#：各成分の質量分率（−）．
上記!〜"のモデルは，成分組成がわかれば熱物性値を推算することが可能であるため，熱計算や加工装置設計，操作法の選定の際に有用となる。

Refrig., ４, １
４
３〜１
４
６（１
９
８
１）
１
４）ZHU, S., MARCOTTE, M., RAMASWAMY, H., SHAO, Y.
and LE - BAIL, A. : Evaluation and comparison ofthermal conductivity of food materials at high文pressure, Food Bioprod. Process, ８
６, １
４
７〜１
５
３
（２
０
０
８）

献

１）日本熱物性学会編：熱物性ハンドブック（養賢堂，１５）矢野俊正：食品工学の基礎（光琳，東京）
，pp．
１
９
５
〜２
４
４（１
９
９
２）

東京）
，pp．
４
３
９〜４
７
６（１
９
９
０）

６）村松良樹・坂口栄一郎・永島俊夫・田川彰男：非定２）大下誠一：食品加熱の科学（渋川祥子編，朝倉書店， １
常プローブ法による食品の熱物性値の新規同時推算法，

東京）
，pp．
５
８〜７
３（１
９
９
６）
３）SARAVACOS, G. D. and MAROULIS, Z. B. : Thermal
conductivity and diffusivity of foods, In Transport
properties of foods （ Marcel Dekker Inc. , New

日食保蔵誌，３
４，１
１〜１
８（２
０
０
８）
１
７）香川芳子監修：五訂増補食品成分表２００６（女子栄養大学出版部，東京）
，pp．
１
４
７〜１
８
７（２
０
０
５）
１
８）村松良樹：食品の熱物性値の新規同時推算法と予測

York）
, pp．
２
６
９〜３
５
８（２
０
０
１）
４）SINGH, R. P. : Heating and cooling processes forfoods, In HELDMAN, D. R. and LUND D. B. （Eds.）,
Handbook of food engineering （ Marcel Dekker
Inc., New York）, pp.２
４
７〜２
７
６（１
９
９
２）

モ デ ル に 関 す る 研 究，日 食 保 蔵 誌，３
６，１
３
５〜１
４
２
（２
０
１
０）
１
９）CHOI, Y. and OKOS, M. R. : Effects of temperatureand composition on the thermal properties of５）前田明美・竹中はる子：生鮮食品の熱定数の測定―
魚肉について―，Thermophys Prop., ８, ６
１〜６
４
（１
９
８
７）

foods,In“ Foodengineering

andprocess

applications Vol．
１Transport phenomena”（Elsevier６）前田明美・竹中はる子：食品の熱物性―魚肉・家禽

Applied Science Publishers）, pp.９
９〜１
０
１（１
９
８
６）

肉 の 熱 定 数 の 測 定―，Thermophys Prop., ９, ６
１〜６４２０） MURAMATSU, Y. , TAGAWA, A. and KASAI, T. :

（１
９
８
８）

Effective thermal conductivity of rice flour and７）田中明美・根岸勝雄・竹中はる子：食品の熱物性，

whole and skim milk powder, J. Food Sci., ７
０, ２
７
９

Thermophys Prop., １
０, １
６
３〜１
６
６（１
９
８
９）

〜２
８
７（２
０
０
５）

８ ） MURAKAMI, E. G. : Thermal processing affects

２１） WOODSIDE, W. and MESSMER, J. H. : Thermal

properties of commercial shrimp and scallops, J.

conductivity of porous media. I Unconsolidated

Food Sci., ５
９, ２
３
７〜２
４
１（１
９
９
４）

sands, J. Applied Physics, ３
２, １
６
８
８〜１
６
９
９（１
９
６
１）

９）KARUNAKAR, B., MISHRA, S. K. and BANDYOPADHYAY,
S. : Specific

heat

and

thermalconductivityofshrimp meat, J. Food Eng., ３
７，３
４
５〜３
５
１（１
９
９
８）
１
０） RAHMAN, M. S. and DRISCOLL, R. H. : Thermal
conductivity of seafoods :calamari, octopus andking prawn, Food Australia, ４
３, ３
５
６〜３
６
０（１
９
９
１）
１
１）
ZHANG, J., FARKAS, B. E. and HALE, S. A. : Thermal
properties of skipjack tuna（Katsuwonus pelamis）
，

２
２）林

弘通：食品物 理 学（養 賢 堂，東 京）
，pp．
８
４〜

１
２
５（１
９
８
９）
２
３ ） HELDMAN,

D.

R. : Prediction

model

for

thermophysical properties of foods, In IRUDAYARAJ,
J. （ Eds. ）, Food processing operations modeling（Marcel Dekker Inc., New York）, pp.１〜２
３（２
０
０
１）
（平成２
３年７月４日受付，平成２
３年９月２
９日受理）

（ 19 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２ 〔報

文〕

19

無洗米副産物を用いたLactobacillus brevis IFO１
２
０
０
５による
γ-アミノ酪酸の生産
大 友 理 宣＊１・保 苅 美 佳＊２・押 部 明 徳＊３
畠
恵 司＊２・戸 枝 一 喜＊４§
＊１ 秋田銘醸（株）＊２ 秋田県総合食品研究センター＊３ 東北農業研究センター＊４ 東京農業大学生物産業学部食品香粧学科

Production of γ-Aminobutyric Acid from the By-productof Non-wash Rice by using Lactobacillus brevis IFO１
２００
５
OHTOMO Masanobu＊１，HOKARI Mika＊２，OSHIBE Akinori＊３，
HATA Keishi＊２ and TOEDA Kazuki＊４§＊１ Akitameijou Co., Ltd., 4−23 Daikumachi, Yuzawa, Akita 012−0814＊２ Akita Research Institute of Food & Brewing (ARIF), 4−26 Sanuki, Arayamachi, Akita 010−1623＊３ National Agricultural Research Center for Tohoku Region,
4 Akahira, Shimo−kuriyagawa, Morioka, Iwate 020−0198＊４ Department of Food and Cosmetic Science, Faculty of Bioindustry, Tokyo University of Agriculture,
196 Yasaka, Abashiri, Hokkaido 099−2493
The efficiency of a technique for the production of γ-aminobutyric acid（GABA）by using Lactobacillus
brevis IFO１
２
０
０
５ and the by-product of non-wash rice（NWRB）was evaluated. The rate of conversionof monosodium glutamate（MSG）to GABA by the IFO１
２
０
０
５ strain using NWRB（NWRB : water＝１：
３）was low（２６％）. Enzyme processing of NWRB（enzyme-processed NWRB）when NWRB was the solesource of nutrition was very effective for GABA production. When the MSG of ２
４％ for NWRB wasadded to enzyme-processed NWRB medium（NWRB : water＝１：８）, all the MSG was converted to２００
５ strain. GABA at a concentration of １
６．
１mg／g was obtained with
GABA（１
３．
８mg／g）by the IFO１
a conversion rate of ９
７％ by using a ３
０-! jar fermentor containing ２
０kg of enzyme-processed NWRB
medium.
（Received Jul. ２０, ２０
１
１；Accepted Oct. １
３, ２
０
１
１）
Key words：γ-aminobutyric acid (GABA), non-w ash rice, Lactobacillus brevis IFO12005
γ-アミノ酪酸，無洗米，Lactobacillus brevis IFO１
２
００５

無洗米は米を洗わないで炊飯できる利便性のほか，洗糠を使用して糠を取り除くBran Grind製法で製造され米による排水汚染の制御などの面から消費が急速に拡大たものである。無洗米の製造工程で１−２％の糠を主体している。現在，市場に出回っている無洗米としてはSJとした副産物が副生する。無洗米副産物の一部は肥料等

１）

２）

３）

無洗米 ，TWR無洗米 ，BG無洗米 などがある。SJ無に利用されているが，低利用な副産物である。利用研究

洗米は，普通精米に水を加えて精米同士をこすりあわせとしては無洗米副産物の反すう動物に対する飼料特性４）て糠を除去し，その後乾燥し，製造したものである。TWRの報告があるが，研究例は少ない。無洗米副産物には糖

無洗米は加熱したタピオカデンプンを使用して糠を取り

質，タンパク質，繊維などの栄養成分が多く含まれてい除くことによって製造されたものである。BG無洗米はるため発酵原料として有望であるが，現状は十分に活用

＊１
＊２
＊３
＊４
§

〒０
１
２―０
８
１
４ 秋田県湯沢市大工町４―２
３
〒０
１
０―１
６
２
３ 秋田県秋田市新屋町字砂奴寄４―２
６
〒０
２
０―０
１
９
８ 岩手県盛岡市下厨川字赤平４
〒０
９
９―２
４
９
３ 北海道網走市八坂１９６Corresponding author, E-mail : k３toeda@bioindustry.nodai.ac.jp

20

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 20 ）

４．菌数の測定されていない。
５）

一方，γ-アミノ酪酸（GABA）は血圧降下作用 ，精乳酸菌は乳酸菌数測定用培地（BCP加プレートカウン

神安定作用６），急性腎不全に対する防護効果７）をもつこと

トアガール，日水製薬製）を用いて３０℃で３日間培養し，が知られている。GABA生産については米胚芽，茶や微菌数測定した。

生物などの内在グルタミン酸脱炭酸酵素８）を利用して

５．乳酸菌培養

９）
，
１
０）

。乳酸

GABA生産乳酸菌としてはIFO１
２
００５が赤糠を用いる菌によるGABA富化食品素材１１）〜１５）が報告されているが，ことによりMSGからGABAを高生産１４）することを確認し

GABAを富化した食品素材が報告されている

無洗米副産物を発酵原料としGABAを富化させる研究報ているため，IFO１２
００５を実験に供した。なお，IFO １
２
０
０
５

告はない。

は醗酵研究所から入手したものを用いた。現在，当該株

筆者ら１４）は米糠を唯一の栄養源とした酵素処理米糠培

はNBRC１２０
０５として入手可能である。保存にはMRS培

地 を 用 い，乳 酸 菌Lactobacillus brevis IFO１
２
０
０
５に よ り地（Difco製）を用いた。前培養培地は，１％MSGを含グルタミン酸からGABAを１．
４％（w／w）生産できるこ

むGY液体培地〔グルコース２％，酵母エキス１％（酵とを報告した。本報では，無洗米副産物を唯一の栄養素

味，武田キリン食品製）〕を用い，３０℃，２日間回転振とした培地を調製し，IFO１
２
０
０
５を用 い た 発 酵 に よ る

とう培養（２００rpm）した。

GABA含有組成物の生産を目的とした。無洗米副産物の培 養 液 は９０％乳 酸 に てpH４．
５に 調 整 後，加 圧 滅 菌

前処理法および培養条件を検討した結果，グルタミン酸

（１
２
１℃，１
５分）し，前培養液を培地に対し５％（v／w）

からGABAへの高い変換効率を保持し，GABA濃度が接種後，３０℃で所定時間回転振とう培養（２００rpm）し１
６．
１!／"のGABA含有組成物の生産法を開発したのでた。経時的にGABA，グルタミン酸濃度を測定した。

報告する。

６．酵素処理NWRBの調製
NWRB２
５
０"，水７
５
０!［加 水 割 合３倍（NWRBに 対

実験方法

して）
］の混合液を９０％乳酸にてpH４．
５に調整し，市販

１．実 験 試 料

酵素剤の液化アミラーゼ酵素剤YA（天野製薬製），蛋

試料は大潟村カントリーエレベータ公社において，BG
３）白分解酵素剤デナプシン１０P（ナガセケムテック製），

無洗米機（東洋精米機製作所製）による製造工程で副生

繊維分解酵素剤ペクチナーゼナガセ（ナガセケムテック

す る 無 洗 米 副 産 物（by-product of non-wash rice :製）をNWRB重量に対してそれぞれを１／１，
０
０
０加え，

NWRB, Table１）を用いた。グルタミン酸モノナトリ

攪拌しながら酵素処理した。酵素処理は，４
０℃（６
０分）

ウム・一水和の特級（MSG，和光純薬工業製）を用い

→４
０〜５
５℃（３
０分）→５
５℃（６
０分）→５
５〜１
０
０℃（６
０

た。

分）→１
０
０℃（１
０分）→１
０
０〜４
０℃（５
０分）の条件で実施

２．アミノ酸分析

した。本法により得られた酵素処理液を酵素処理NWRB

試料液１．
０gに４
０％トリクロロ酢酸０．
２５mLを添加後，とした。

遠心分離（２，
９００×"，１０分）により除タンパクした。

７．酵素処理NWRBによるGABAの調製得られた上澄液中のアミノ酸をアミノ酸自動分析機JLC-（１）NWRBおよび酵素処理NWRBによるGABA生産

３００（日本電子製）を用いて分析した。

NWRB５"，水１
５!の 混 合 液 お よ び 酵 素 処 理NWRBMSGからGABAへの変換率（％）は生成したGABA（NWRB５g相 当 量）２０gを 加 圧 滅 菌（１
２
１℃，１
５分）し

モル濃度を添加MSGモル濃度で除して算出した。

た。それぞれの混合溶液に別途滅菌したMSGを加え，３．糖

グルタミン酸の終濃度は１．
５９％（w／w）とした。

分析

NWRBの酵素処理により生成される単糖・オリゴ糖（２）酵素処理NWRBによるGABA生産における加水のおよび培養液中の残存する糖はDX-５００（ダイオネクス

影響製）高 性 能 陰 イ オ ン 交 換 ク ロ マ ト グ ラ フ（HPAEC-NWRBと 水 の 比 は，１：４，１：６，１：８に 設 定 しPAD）を用いて分析した１６）。

た。酵 素 処 理NWRB６０"（NWRBと し て２０"）に，そ

酵素処理NWRBの最適濃度を調べるために，れぞれ水を１５!（１：４），４
５!（１：６）および７５!
（１：８）加えた。１：４，１：６，１：８の各試験区
Table１ Composition of NWRB
Component

００"）Content（"／１Moisture
Crude perotein
Crude fat
Carbohydrates
Crude ash
Dietary fiber

１
０．
０
１
５．
９
１
４．
１
５
１．
２
８．
８
１．
９

のグルタミン酸終濃度は１．
５５，１．
１２および０．
６８％（w／w）とした。
（３）酵素処理NWRBによるGABA高生産条件の検討
酵 素 処 理NWRB８"（NWRB２"含 有）を 水８!で 加水（NWRB：水＝１：７）し た も の に，MSGをNWRB
重量に 対 し て８，１
６，２
４，３
２，４
０％（w／w）に 相 当 す
る量を添加した。各試験区のグルタミン酸終濃度はそれ
ぞ れ０．
７
１，１．
４
０，２．
１
０，２．
８
０，３．
５
１％（w／w）と し た。

（ 21 ）〔報文〕 無洗米副産物からのGABA生産

８．GABA含有組成物の３０!ジャー生産試験

21

素剤はプロテアーゼも含まれていることから増加したア

３
０#ジャー培養装置MSJ-N２型（丸菱バイオエンジ

ミノ酸も栄養源になったものと考えられる。しかし，酵製）にpH４．
５に調整した酵素 処 理NWRB（NWRBと し

素処理NWRB中のグルタミン酸は０．
０１!／"以下であり，て２．
５kg）を加熱滅 菌（１２１℃，１５分）し た。別 途 滅 菌

MSG添加量に比べ無視できる濃度と考えられる。

し たMSGを 加 え，グ ル タ ミ ン 酸 終 濃 度 は２．
３６％（w／２．GABA生産における酵素処理NWRBの加水割合の影w）とした。なお，NWRBと水の比は，１：７とした。

響

培養は３
０℃，２
０
０rpmで行った。

培養に伴うMSGからGABAへの変換率をFig．
１に示した。試験区１：４（NWRB：水）の培養１日目ではGABA

実験結果および考察が１．
７!／"生成し，変 換 率１９．
３％（w／w）と 低 い 値 と

１．NWRBおよび酵素処理NWRBによるGABA生産なったが，試験区１：６および１：８では，GABAがそ

NWRBおよび酵素処理NWRBを用い，IFO１
２
０
０
５によ

れぞれ５．
７，４．
７!／"生成し，９５％以上の高い変換率でる 培 養４日 後 のGABAの 生 成 量 をTable２に 示 し た。

あった。試験区１：４での低いGABA生産の原因として

NWRBで はGABA生 成 濃 度（変 換 率）は２．
８!／"は菌の生育不良が考えられる。IFO１
２
０
０
５によるGABA（２５．
７％）であり，未変換のグルタミン酸が１
４．
８!／"で

の高生産には１
０８cfu／!以上の菌体量が必要であることあったが，酵素処理NWRBを用いた場合，培養４日目がわかっている１４）。本試験では生菌数は測定していないで１
０．
８!／"（９８．
７％）のGABAが生産された。NWRB

が，加水割合が低い場合，糖濃度が高すぎるためにグルでのGABAの低い生産性の原因として栄養源の不足が考コースによるカタボライト制御による菌の生育の遅れがえられる。Table３に酵素処理NWRBの培地中の糖組成原因として考えられる。

および培養４日後の培養液中の糖組成を示した。NWRB

３．酵素処理NWRBによるGABA高生産条件の検討には糖として，イソマルトースのみが８．
７!／"含まれてNWRB重量に対し８〜４０％（w／w）のMSGを添加しいたが，酵素処理することによりグルコース，イソマル

た試験区の培養５日後のGABA生成結果をFig．
２に示し

トース，マルトースおよびマルトトリオースが２．
３〜

た。８，１
６，２
４％の各試験区のGABA濃度と変換率はそ

１３．
６!／"に増加した。これはNWRB中の澱粉が酵素処れ理により生成したものと考えられる。赤糠の酵素処理に

（９
７．
３％）
，１
３．
８!／"（１００％）で あ り，MSG添 加 濃 度よりグルコース，マルトースの増加１４）が認められているに伴いGABA濃度も増加した。しかし，３
２％区，４
０％区

ぞ

れ４．
４mg／g（変換率：１００％），８．
９!／"が，酵素処理NWRBにも同様に認められた。培養４日のGABA濃 度（変 換 率）は そ れ ぞ れ１
５．
６!／"

後にはグルコースが完全に消費され，マルトースも著し

（８
４．
２％）
，１
８．
５!／"（８０．
７％）で あ り，GABAの 濃 度く消費された。以上のことから酵素処理により生成したグルコース，マルトースが乳酸菌の栄養源となった結果，れる。赤糠のプロテアーゼ処理により，総遊離アミノ酸
１
４）

量が２倍に増加することを認めている 。今回，酵素処
理NWRB中のアミノ酸は測定していないが，用いた酵
Table２ Effect of enzyme processing of NWRB!／"

Enzymeprocessing
−
＋

Glu

GABA

１
４．
８
０．
２

２．
８
１
０．
８

GABA
convertion
rate（％）
２
５．
７
９
８．
７

Glutamic acid and IFO１
２
０
０
５were added to NWRB enzyme
processed NWRB liquid mixture and cultivated for４d at３０℃.

Table３ Sugar-composition in medium of enzyme-processed
NWRB
!／"

Cuturetime（d）

GlucoseIsomaltose

MaltoseMaltotriose

０
４

２．
３
０

１
０．
５
８．
２

１
２．
６
１．
６

１
３．
６
１
１．
８

16
Amino acid concentration (mg/g)

菌体増殖が起こり，GABAが高生産されたものと考えら

14
12
10
8
6
4
2
0
0

1
2
Culture time (d)3Fig．
１ Effect of ratio of NWRB and water in enzymeprocessed NWRB medium on production of GABA
The enzyme-processed NWRB medium was cultivated for ４ d
at ３
０℃ with addition of glutamic acid and IFO１
２０
０
５ to alter
hydration rate.
Symbols for GABA：GABA concentration：NWRB：water＝
１：４（―▲―），NWRB：water＝１：６（―●―），NWRB：
water＝１：８（―■―）；symbols for glutamic acid：NWRB：
water＝１：４ （―△―），NWRB：water＝１：６（―○―），
NWRB：water＝１：８（―□―）

100

20

80

15

60

10

40

5

20

0

0
8

16

24

32

40

MSG (%) based on NWRB
Fig ．
２ Effect of MSG concentration on production of
GABA using enzyme-processed NWRB medium
An ８％ to ４
０％ of MSG based on NWRB and IFO１
２
００
５
were added to the enzyme - processed NWRB, which wascultivated for ５ d at ３０℃.
Symbols for GABA conversion rate；（―●―），GABA（■），
Glutamic acid（□）（ 22 ）

25

2.2E+0920

1.8E+0915

1.4E+0910

1.0E+0956.0E+08

0

0

10

20

30

40

Cell growth (cfu/㎖)

25

Amino acid concentration (mg/g)

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

GABA convertion rate (%)

Amino acid concetration (mg/㎖)

22

2.0E+08

Culture time (hr)Fig ．
３ Production of GABA from enzyme - processed
NWRB medium using ３
０-% jar fermentor
The enzyme-processed NWRB medium was cultivated at ２００rpm at ３０℃ for ４
０ h.
Symbols for GABA（―●―），glutamic acid（―○―），
cell growth of IFO １２００
５（―△―）が高くなったが未変換のMSGも増加した。２
４％添加区

素処理赤糠の培養液では，固液分離しないで，そのまま

で は 添 加 し たMSGす べ て が 変 換 さ れ，１
３．
８"／#の

乾燥することにより家畜およびペットフード用に利用で

１
３）

GABAが生成した。早川ら はIFO１２００５を用い たGYP

きることから，酵素処理NWRBの培養液も同様に飼料培地により，１％のMSGからGABAが５．
１６"／#生成しなどに利用可能と思われる。

１
４）たことを確認している。また，筆者ら もIFO１
２
０
０
５を

今回，実験材料としたBG無洗米製造時のNWRBは，用いた酵素処理赤糠により，１
４．
１"／#のGABAの生成

平均粒径は２９!と非常に細かいことから，固形分を含むを報告した。以上のことから，GABA生産において酵素

もろみおよび濾過残渣を微粉砕することなく食品に利用

処理NWRBはGYP培地より優れており，酵素処理赤糠可能である。また，SJR方式およびNTWP方式を用いたと同程度以上のGABA生産性があることがわかった。

無洗米製造時に発生する無洗米副産物もNWRBと成分

４．GABA含有組成物の３０!ジャー生産試験

組成が似ていると考えられるため，本法によるGABA生

３０%ジャー培養装置を使用し，NWRB２．
５$スケールのGABA生産（３５℃，４０時間）についてFig．
３に示した。
MSGからGABA変換率は，培養２０時間で５１％に達し，

産が可能と思われる。

要

約

GABAの濃度も８．
４９"／#となり，培養４
０時間には添加Lactobacillus brevis IFO１
２
０
０
５お よ び 無 洗 米 副 産 物

したMSGはすべてGABAに変換され，生産濃度として（NWRB）を用いてγ-アミノ酪酸（GABA）の効率的な

１６．
１"／#に達した。IFO１２００５の菌体増殖においても，生産法を検討した。NWRBを唯一の炭素源としてIFO

培養２
４時間まで急激に増殖し，４０時間後には最大菌体数１２００５を用いた乳酸発酵によるグルタミン酸（MSG）か

２×１
０９cfu／!に達した。本結果からジャー培養では酵らのGABA生成量（変換率）は２．
８"／#（２５．
７％）と低素処理赤糠を超えるGABA生産性があることがわかった。

かった。そこで，NWRB［加水割合３倍（NWRBに対

１
５）

上野ら はLactobatillus sp. L１
３を用いてGYP培 地 のpHして）］を酵素処理することで，IFO１
２
００５の発酵に必要を５に制御することにより，グルタミン酸からGABAをな栄養素である（少糖，アミノ酸）を増量した酵素処理

６．
７％生産できることを報告した。本実験では，pH制御

NWRBを開発した。酵素処理NWRBを用いたIFO１
２
０
０
５

を行っていないため，pH制御を含むジャー培養の条件によるGABA生成量（変換率）は１０．
８"／#（９８．
７％）を最適化することにより，GABA高生産性が期待できる。

と著しく改善されたが，培養は４日間を要した．酵素処

得られた液体および固形分を含む濾過残渣のGABA含理NWRBの加水割合を無洗米粕重量の４倍から６〜８

有濃度および重量は，それぞれ液体１
６．
３"／#，１８．
３$倍に増加させることで，GABA変換率９１％以上で培養期

および濾過残渣２０．
６"／#，２．
６
８$であった。以上の結間が１日に短縮された。さらに，７倍加水した酵素処理

果から，本法を用いることによりGABA含有組成物とし

NWRBにおけるさらなるGABA高生産性を検討した。

て液体および濾過残渣（固体）の生産が可能と判断され，結果，NWRB重量に対しMSG（w／w）を８〜２
４％添加

食品副産物のNWRBを用いて廃棄物を 出 す こ と な く

区では，GABA変換率は９７％以上であり，２
４％区ではGABA生産が可能となった。また，GABAを含有した酵

GABAが１３．
８"／#生産された。３０%ジャー培養装置に

（ 23 ）〔報文〕 無洗米副産物からのGABA生産

23

よる酵素処理NWRB２
０#スケールの培養により９７％の８）UENO, Y., HAYAKAWA, K., TAKAHASHI, S. and ODA,

GABA変換率で１
６．
１!／"のGABA含有組成物を製造す

K., Purification and characterization of glutamate

ることができた。

decarboxylase from Lactobacillus brevis IFO１
２
０
０
５，
Biosci. Biotech. Biochem., ６
１, １
１
６
８〜１
１
７
１（１
９
９
７）

謝

辞

本研究は農林水産省委託プロジェクト「農林水９）津志田籐二郎・村井敏信・大森正司・岡本順子：γ-産バイオリサイクル研究」（平成１７〜１
８年度）の助成に

アミノ酪酸を蓄積させた茶の製造とその特徴の分析，より行われたものである。

農化，６
１，１
８
３〜１
８
７（１
９
８
８）
１
０）SAIKUSA, T., HORINO, T. and MORI, Y.: Distribution

文献of free amino acid in the rice kernel and kernel

１）柴田恒彦・河野征弘：我が社の無洗米設備，その開fractions and the effect of water soaking on the

発と普及，―スーパージフライス設備―，ジャパンフ

distribution, J. Agric. Food Chem., ４
２, １
１
２
２〜１
１
２
５

ードサイエンス，３
７
（８）
，３
９〜４
３（１
９
９
８）

（１
９
９
４）

２）金本繁晴・柴田恒彦：無洗米―新しい無洗米化処理装置（NTWP）の開発―，日本食生活学会誌，１３，１１） KONO,I.

andHIMENO,

K. : Changesinγ-

aminobutyric acid content during beni-koji making,
Biosci. Biotech. Biochem., ６
４, ６
１
７〜６
１
９（２
０
０
０）

２〜９（２
０
０
２）
３）雑賀慶二：米のとぎ汁公害とBG無洗米の開発，ジ１２）YOKOYAMA, S., HIRAMATSU, J. and HAYAKAWA, K. :ャパンフードサイエンス，３
７
（８）
，３
３〜３
８（１
９
９
８）

Production of γ-aminobutyric acid from alcohol４）永西修・川島知之：無洗米製造副産物の第一胃内消化特性と栄養価，Grassl. Sci., ４
９, ４
７
１〜４
７
６（２
０
０
３）
５ ） STANTON, H. C. : Mode of action of gamma
aminobutyric acid on the cardiovascular system,
Arch.Int.Pharmacodyn., １
４
３, １
９
５〜２
０
４（１
９
６
３）

distillery lees by Lactobacillus brevis IFO１
２
０
０
５, J.
Biosci. and Bioeng., ９
３, ９
５〜９
７（２
０
０
２）
１
３）早川

潔・上野義栄・河村眞也・谷口良三・小田耕平：乳酸菌によるγ-アミノ酪酸の生産，生物工学，７
５，
２
３
９〜２
４
４（１
９
９
７）

６）岡田忠司・杉下朋子・村上太郎・村井弘道・三枝貴

１４）大友理宣・木村貴一・渡辺誠衛・戸枝一喜：米糠を励・高用いたLactobacillus brevis IFO１２
００５によるγ-アミノ酪

橋丈夫：γ-アミノ酪酸蓄積脱脂コメ胚芽の経口投与に酸含有組成物の生産，生物工学，８
４，４
７
９〜４
８
３（２
０
０
６）

代・堀野俊郎・小野田明彦・梶本修身・高橋

おける更年期障害及び初老期精神障害に対する効果，
日食工誌，４
７，５
９
６〜６
０
３（２
０
０
０）

１
５）上野義栄・平賀和三・森義冶・小田耕平：漬物からγ-アミノ酪酸（GABA）高生産性乳酸菌の分離と応

７）KIM, H. Y., YOKOZAWA, T., NAKAGAWA, T. and用，生物工学，８
５，１
０
９〜１
１
４（２
０
０
７）

gamma -

１６）渡辺隆幸・保苅美佳・戸枝一喜・伊藤英晃：秋田味

aminobutyric acid against glycerol - induced acute

噌のイソマルトースとグルコースの比率，味噌の科学

renal failure in rats, Food & Chem. Toxicolo., ４
２,

と技術，５
６，２
９
１〜２
９
４（２
０
０
８）

SASAKI,

S. : Protective

２
０
０
９〜２
０
１
４（２
０
０
４）

effect

of

（平成２
３年７月２
０日受付，平成２
３年１
０月１
３日受理）

（ 25 ）

Food Preservation Science VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２ 〔Article〕

25

Antioxidant Activities of Mongolian Medical Plants :Pentaphylloides fruticosa as a Traditional Sourceof Natural Antioxidants
TORII Yasuyoshi＊１§，SHIMIZU Keisuke＊２ and TAKENAGA Fumio＊１＊１ College of Bioresource Sciences, Nihon University, 1866 Kameino, Fujisawa−shi, Kanagawa 252−0880＊２ Japan Pet and Animal College, 3−17−17 Akatsuka−Shinmachi, Itabashi, Tokyo 175−0093

A recent increase in lifestyle-related diseases has drawn attention to the disease -preventing andhealth-promoting effects of traditional foods. Although the standard Mongolian meal is based on animalderived foods, lifestyle - related diseases in Mongolia are uncommon. The present study examined
Mongolian medical plants naturally growing on steppes as a source of antioxidants. A total of ２０
samples were collected, and methanol extracts of these plants were tested for antioxidant activity. A
rosaceous plant, Pentaphylloides fruticosa（Mongolian name, Borolzgono ; Japanese name, Kinro-Bai）, had
the highest antioxidant effect in the １, １-diphenyl-２-picryl-hydrazyl radical scavenging assay and theferric rhodanate method and had the highest polyphenolic content. In Mongolia, tea made from P.
fruticosa has been used to treat liver diseases, in which inflammation plays an important
pathophysiological role. The polyphenolic components, as well as compounds such as ursolic acid, may
have anti-inflammatory and cell-regulatory properties that contribute to liver protection.
（Received Jul. ７, ２０１１；Accepted Oct. ２
０, ２
０
１
１）
Key words：mongolian medical plants, antioxidant, Pentaphylloides fruticosa, borolzgono
モンゴル薬草，抗酸化性，キンロバイ

A recent increase in lifestyle-related diseases hasderived foods, including mutton and cow ‘ s anddrawn attention to the disease-preventing and healthhorse’s milk. Nevertheless, lifestyle - related diseases- promotingineffectsoftraditional

foods.

The

Mongolia

are

less

common

than

in

other

be

populations with a high consumption of animal -evaluated, especially since the Western lifestyle isderived foods. Although the major dietary sources

gaining popularity worldwide. Many studies haveof antioxidants are typically vegetables and fruits,suggested

theprotective

effects

thatoftraditional

traditional

foods

foods

have

must

protective

consumptionofvegetables

andfruitsineffects against a variety of lifestyle-related diseases,

Mongolia is low. Therefore, the consumption of the

including cancer, diabetes,

medical plants that grow on the Mongolian steppe

cardiovasculardisease,and atherosclerosis１）. Our recent work has focused

may

on

Mongolian

discovering

andevaluating

thefunctional

contribute

to

the

population.

overallhealthNomadslikelyoftheobtaincomponents of traditional foods that reduce diseasenutritional factors that are

occurrence and progression ; these components arederivedtherefore

andHowever, research on the chemical and functional

candidatesforchemoprevention

foods

from

medicaldeficientinanimal -plantsandherbs.

functional

components of Mongolian medical plants remains

components are being investigated for antioxidant

scare. In the present study, we examined whether

and enzyme inhibitory properties. Many such factors

Mongolian medical plants growing on steppes are awere previously thought to be non- nutritional andsource of antioxidants.

chemotherapy.

Inthus unimportant ;
been

found

to

particular,thesehowever, they have recently

havevarioushealth - promoting

activities.
The staple Mongolian diet is based on animal § Corresponding author, E-mail : torii@brs.nihon-u.ac.jp

Materials and Methods
１．Chemicals
１, １-Diphenyl-２-picryl-hydrazyl（DPPH）was obtained

26

Food Preservation Science

VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 26 ）

from Sigma-Aldrich（St. Louis, MO, USA）. All other

Mongolia under the instruction of the local nomadic

chemicals

population.

Amongpurchased from WAKO Chemical Co.（Japan）.

antioxidant

activity （ Table １ and２．Mongolian plant materials

indicated in Table １, some of these plants have

were

of

analytical

grade

and

were

these

plants,１０ showed
Fig ．１）.

As

A total of ２
０ plant varieties were collected inbeen used for medicinal purposes. The remaining

August ２００
４ in the Khentii Aimag prefecture ofplants showed very weak or no antioxidant activity

Table １ Mongolian medical plants with antioxidant activity
No.

Mongolian names

Scientific names

Subjects

１（Gishuun）

Rumex acetosa２a aa（Azargana）

Cirsium dipsacolepis Compositae（Asteraceae）
Pentaphylloides
Rosacceae
fruticosa
Allium altaicum
Liliaceae
Sanguisorba
Rosacceae
officianalis
Libanotis
Umbelliferae
buchtormensis（Apiaceae）
Lomatogonium
Gentianaceae
rotatum
Artemisia austriaca Compositae（Asteraceae）
Artemisia sp.
Compositae（Asteraceae）
Obliguus inonofus
Poliporales３   （Borolzgono）

４５a （Mangir）
θθ（Söd öws）

６

 （Gonbd）

７
８

a aa a θ  （Tsagaan
Ba Khökh Degd）
 （Agi）

９aa（Tsarwan）

１
０ a a（Tsaga＊）

Polygonaceae

Japanese namesof related plants
Suiba
Mori-azami
Kinnro-bai

Function／usage
Starter for Tarag（yogurt）
production
EdibleChive or Negi
Waremokou

Liver diseases（hepatitis andothers）
EdibleGastric medicine

Ibuki-bouhuu

Spice, cold and flu

Hime-sennburi

Pneumonia

Niga-yomogi

ShampooTakane-yomogi

Cough, throat ache, asthma

Kabanoanatake

Immunity activation, cancer
prevention, exhaustion＊：“Tsaga” is originally Russian name of the mushroom, and also used in Mongolia.

No．
１ 

No．
６  

No．
２  

No．
７  
 

θ

No．
３

  

No．
８ 

No．
４

 

No．
５ θθNo．
９ 

No．
１
０ a aFig．
１ Mongolian medical plant extracts with antioxidant activity（sample nos. １-１
０）
Identification and characterization of each plant listed in Table １.

（ 27 ）

〔Article〕 Antioxidant Activities of Mongolian Medical Plants

27

and are not listed. Although close relatives of mostvariousof the collected plants can be found in Japan orcomponents

China, they do not have a similar traditional usage.

suppress the lipid peroxidation. In the present study,

Approximately １
００ g of each dried, ground plantmaterial was soaked in １#of methanol for ５ dayssome

lifestyle - related

of

in

the

food

diseases.

scavenge

samples

Antioxidant

ROS

displayed

and

thus

markedlyhighantioxidant properties. Other samples, in contrast,

and mixed every ２
４ h by gentle inversion of thedisplayed weak or no antioxidant properties （ data

bottles.

not shown）.

The

Whatmanfinal

filterextracts

paper

were

filtratedwith

No ．１（ Whatman

Ltd. ,

Among the samples tested, sample no. ３, aconcentrated under vacuum on a rotary evaporator（ Mongolian

at ４
０℃ to

the

Kinro-Bai），had the strongest antioxidant properties

extracted components. Working solutions（５!／!）ofin the DPPH radical scavenging assay（Table ２）andtheconcentrations

of

named

fruticosa

rosaceousmeasureplant

Pentaphylloides

England）. An aliquot of the filtrated extracts werename,Borolzgono ;Japanesename,the extracts were prepared in methanol and stored

the ferric rhodanate method （ Fig ．
２）. The waterat ４℃ until use.

extracts of the plants were similarly effective as the

３． Assaysforpolyphenoliccontents

andmethanolextracts.

Afterpartialpurificationofantioxidant activities

sample no. ３, the antioxidant activity was found in

Water and methanol extracts were prepared fromthe water - soluble fraction and then in the ethyl -dried plant samples by extraction with a ５-foldacetate fraction after stepwise fractionation（data notvolumeofsolvent

and

were

used

in

furthershown）. The extract of sample no. ３ contained aexperiments. The polyphenol concentration of eachhigherextract was determined with the Folin-Denis methodthan extracts of other samples, and １
１．
３％ of theusing

total polyphonic compounds were recovered in thegallicacidandepicatechinasstandard

polyphenolic compounds２），３）.
Antioxidant

activities

were

method ）inthiocyanate,andsubstrates.

Antioxidant

which

of

polyphenolic

components

ethyl-acetate fraction.
assessedbyferriclinoleic

chloride,

acid

were

Hot-water extracts of P. fruticosa have been usedtheperoxide value（also known as the ferric rhodanate
４），
５）

concentrationasa

traditional

medicine

for

liver

diseasesinpotassium

Mongolia. P. fruticosa is used for herbal tea in

used

as

Europe and also used as a remedy for fever andalso

gastric problems in China traditionally. In Japan, ameasured by the DPPH-radical scavenging assay６）.

plant closely related to P. fruticosa grows as an

Working

alpinesolutionsofactivities
the

test

were
extracts

were

plant

but

is

not

utilizedformedicinal

prepared in methanol. A １-１
０
０ µg ／ ! solution of

purposes. Antioxidant effect of P. fruticosa has notascorbic acid was used as standard. A ０．
００２％

been examined and reported

DPPH solution was prepared in methanol, and １!

studies７）. The aqueous extract of P. fruticosa hasinformerrelatedof the DPPH solution was mixed with １! of thesample solution or standard solution. The solution
mixtures were kept in the dark for ３０ min ; then,the optical density was measured at ５１
７ nm using aspectrophotometer （ UV - mini １０
４０， Shimazu

Table２ Polyphenol contents and DPPH radical scavenging
activity of Mongolian medical plants extracts（sample
nos. １―１
０）

Co. ,Japan ）. Methanol （ １ ! ） mixed with the DPPH
solution（１!）was used as a blank. The optical

Relative polyphenolNo.

density was recorded, and percentage inhibition was
calculated as :DPPH scavenging activity（％）＝［（A−B）
１００％］／A
where A is the optical density of the blank, and B
is the optical density of the sample.

Results and Discussion
Reactive
peroxidation

oxygenof

species （ ROS ） -induced

biomolecules,

such

as

lipids,contributes to the development and progression of

１
２
３
４
５
６
７
８
９
１
０

Polyphenol content DPPH radical
scavenging
content inin plant body
extracts（µg／!） （!／", wet weight） activity（％）
１
４．
３
９
８．
１
８
６
１．
２
３
１
２．
０
９
３
２．
３
５
２
４．
９
４
１
７．
６
１
２
５．
１
４
１
８．
７
９
２
１．
９
２

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

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

No.8

0.519

0.5

0.487

0.6

0.527

0.3

0.7

0.6

0.549

0.529

0.412

0.6 0.537 0.580

0.559

0.5 0.455

0.4
0.279

0.3

0.5

0.434

0.4

0.346

0.295

0.319

0.3

0.293

0.8

0.7

0.661

0.5

0.469

0.4

0.3

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

1

0

0.001 0.01

No.6

1

0

0.578
0.548

0.7 0.658 0.635 0.614

0.7

0.6

0.6
0.516

0.5

0.4

0.4

0.361
0.307

0

0.1

1

0.651

0.622

0.598

0.7 0.650
0.600 0.625

0.7

0.6

0.6

0.329

0.1

0

0.001 0.01

0.1

1

0

0

0.001 0.01

0.1

1

0

0

0.001 0.01

0.1

1

0.354

~

0.2

0.1

~

0.2

0.1

~

0.2

0.1

~

0.2

1

0.591

0.4

0.1

0.1

0.614

0.455

0.362

0.2

0.001 0.01

0.623

0.5

0.473

0.4

0.3

0

1

No.10

0.5

0.414

0.4

0

0.1

0.8

0.3

0

0.001 0.01

No.9

0.3

0

0.310

0

0.8

0.5
0.339

0

0.001 0.01

0.3

~

0.3

1

0.8

~

0.7

0.1

No.8

0.8

0.6 0.532

0.001 0.01

No.7

0.8

0.5

0.1

0

~

0.001 0.01

0

~

0

0

0.326

~

0.1

~

0.2

~

0.2

~

0.2

~

0.2

0

0.574

0.4

0.3

0.2

~

Absorbance (Optical density)

0.4

0.8

0.7

0.6 0.567

~

0.521

~

0.5

0.7
0.505 0.494

No.5

No.6

0.8

~

0.7
0.6

No.7

0.8

（ 28 ）

~

No.1
0.8

VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

~

Food Preservation Science

~

28

0

0.001 0.01

0.1

1

Added sample volume (㎖)Fig．
２ Inhibitory effects of Mongolian medical plant extracts（sample nos. １-１０）on lipid
peroxidation. Oxidative degradation of free linoleic acid was detected by the ferricrhodanate assay

been reported to have a protective effect against

biomolecules including nucleic acids, resulting

chronicratperoxidation. An accumulation of peroxidized lipids

model８）. Many liver disorders, such as hepatitis andcan induce atherosclerosis and other cardiovascularhepatoma, are related to chronic inflammation anddiseases. Oxidative damage to genomic DNA can

excessive ROS formed by toxic chemicals, alcohol,

cause cancer and other diseases.

toxic

hepatitisinanexperimental

ininAntioxidants are chemical agents that suppress

medical plants may be used to treat inflammatory

peroxidation. As such, they play an indispensable

liver disorders. P. fruticosa is also rich in ursolic acid,role in homeostasis and health maintenance. Manya tri-terpene commonly found in herbs, which can

traditional foods and medical plants are used inregulate hepatic lipid metabolism via activation ofJapan and other areas for longevity ; recently, some

and

viral

infection.

Therefore,

antioxidants

９）PPAR-γ . Recently, ursolic acid was also reported tohave

have anti-tumor effects１０）. However, ursolic acid isactivities. For example, there is a wide variety ofnotantioxidantapolyphenolic

compound

and

has

weak

been

shown
foods

to
and

have
plantsstronginantioxidant

thesouthernantioxidant activity. Therefore, we speculate that P.

Japanese islands, the Okinawa islands, where thefruticosa

antioxidant

indigenous population is known for its longevity.

polyphenolic compounds aside from ursolic acid. We

The consumption of antioxidants contained in the

are

and

traditional Okinawan meal may promote Okinawan

contains

currently

highpursuing

levelstheofpurification

identification of the active components in P. fruticosa

longevity. However, in recent years, the Okinawan

and will perform further functional evaluations in alifespan has declined ; this may be due to a shift

cell culture system.

towards a Western lifestyle after a long occupation

Presently, antioxidation is considered an importantby United States and recent urbanization. Indeed,feature of foods. ROS are highly reactive oxygen -obesityrelated molecules. A small, but significant, portion ofincreasing in Okinawa, and the average lifespan has

and

other

lifestyle - relateddiseasesareoxygen molecules in the body is converted to ROS

declined each year. The situation in Okinawa may

via enzymatic or non-enzymatic reactions. Most ROS

foreshadow similar crises in Japan and other Asianis rapidly scavenged and detoxified. However, excess

countries, including Mongolia. Therefore, it is critical

ROS

goes

to investigate the health benefits of traditional foods.

unscavenged and can have severe consequences. In

The longevity and health of the Japanese andparticular, ROS rapidly attacks lipids and other

Okinawan populations are likely due to their large

production

leads

to

ROS

that

（ 29 ）

〔Article〕 Antioxidant Activities of Mongolian Medical Plants

variety of foods. In contrast, there is a smaller29

We hypothesize that the factors underlying thevariety of foods in Mongolia. For hundreds of years,“ Mongolian Paradox ” are the use of fermentation

the Mongolian people have had a nomadic lifestyle.

and medical plants. Fermentation is used for milk

The staple foods of the Mongolian nomads arestorage and hygiene. Fermentation of milk withmeats and dairy products. Their only common plant-

Lactobacterium and other microorganisms, such asderived foods are wheat breads or noodles and tea.

yeasts, increases the nutritional value of milk by

Although consumption of vegetables and fruits is

inducing

increasing in Mongolia, it remains lower than thatmicroorganisms ;of Japan and the United States. Many epidemiologic

production of probiotics and prebiotics that enhancestudies

immunity.

have

demonstrated

that

excessive

consumption of animal-derived foods contributes totheproductionofvitaminsbyfermentation also results in the

The Mongolian people have utilized medical plants

diseases,

as a natural gift, “Medicine Box on Green”. Under

including cardiovascular diseases. The increase in

the Munkhtengel （ The Eternal Sky, an object oflifestyle-related disease in Japan, Okinawa, and otherworship in the Mongolian culture ）, “ Mongoliananincreased

risk

of

lifestyle - related

increased

Paradox ” is ongoing and supports the Mongolian

consumption of animal-derived foods. However, data

people’s health. The present study on Mongolian

from the Mongolian government and the WHO１１）

traditional medicine may benefit the health of notindicate that those diseases are less common in

only the Mongolia people, but also those around theMongolia than expected. While the morbidity rate ofworld.

countries

may

be

a

resultofancoronary disease in Mongolia is almost equal to thatof the United States, the morbidity rate of diabetes

Acknowledgement

is approximately １／５ that of Japan and the United

HisayukiStates. In the United States, which has a highRelationship Supporting Association “ALLIANCE”）

prevalence of lifestyle -related diseases and obesity,andthe government has enacted acooperation in sampling the plant samples. We also

national

project

The authors deeply thank Mr.

Tanaka （ Japan ／ Mongolia

Mr.

Bold （ Mongolian

Cultural

Nomad ） for

their

Purevdorj （ Mongolia

named “Healthy People ２０００” in order to reduce thethankoccurrence of these diseases. It is surprising that

University of Science and Technology, School of

the Mongolian population, which consumes mostly

Food Scienceand Biotechnology ） for many helpful

meat and dairy products, should have a low rate ofsuggestions.

Dr.

Dambadarjaa

lifestyle-related disease. This phenomenon is termed
the “ Mongolian Paradox ” , which is based on the

References

famous French paradox. French people consumed１）OHIGASHI, H., OSAWA, T., TERAO, J., WATANABE, S.

many animal-derived fats but have a lower rate ofand YOSHIKAWA, T. eds. : Food Factors for Cancer

cardiovascular than other European populations. It is

Prevention （Springer-Verlag）, pp.３
９〜４
６（１
９
９
７）

now

thoughtthattheFrenchpopulationisprotected due to a high consumption of red wine,

２）VINSON, J. A., HAO, Y., SU, X. and ZUBIK, L. :PhenolAntioxidant

Quantity

andQualityinwhich contains antioxidants, such as anthocyanidine

Foods : Vegetables, J. Agri. Food Chem., ４
６, ３
６
３
０〜

pigments

３
６
３
４（１
９
９
８）

from

hypothesize

that

Mongolian

foods

red

grapes.

factors

Therefore,

found

in

we

traditional

３）VINSON, J. A., SU, X., ZUBIK, L. and BOSE, P. :lifestyle - related

PhenolThe use of traditional medicines and medical

（２
０
０
１）

help

prevent

Antioxidant

Quantity

andQualityinFoods : Fruits, J. Agric. Food Chem., ４
９, ５
３
１
５〜５
３
２
１

diseases.
plants in Asia has ３ important origins : Ayul Veda
from India, Chinese medicine, and Tibetan medicine.

４ ） KOCH, R. B. , STERN, B. and FERRARI, C. G. :Linoleic

acid

and

trilinoleinassubstrates

for

Mongolian medicine has been influenced by thesesoybean lipoxidase, Arch. Biochem. Biophys., ７
８, １
６
５

practices,

especially

by

and

〜１
７
９（１
９
５
８）

Tibetan

Buddhism.

Nevertheless,medicinal

５ ） NAGASHIMA,

TibetanmedicinetheM. ,FUKUDA,

Y.

and

ITO,

R. :

usage of Mongolian plants has a long tradition that

Antioxidative lignans from industrial wastewaterisin cleaning of black sesame seed, Nippon Shokuhinn

uniquetothe

Mongolian

conditions, and nomadic lifestyles.

climate,geologicalKagaku Kougaku Kaishi, ４
６
（６）
,３
８
２〜３
８
８（１
９
９
９）

30

Food Preservation Science６ ） NORUMA, T. , KIKUCHI, M. and KAWAKAMI, Y. :Proton-donative antioxidant activity of fucoxanthinwith １１, -diphenyl-２-picrylhydrazyl（DPPH）, Biochem.
７）MYAGMAR, B. E. and ANIYA, Y. : Free radical
actionof

medicinal

herbs

from

Mongolia, Phytomedicine., ３, ２
２
１〜２
２
９（２
０
０
０）
M.

S.

and

モンゴル伝統薬草類の抗酸化性評価／
キンロバイの抗酸化性

RAVILOVA,Y.

＊１

日本大学生物資源科学部食品生命学科

（〒２
５
２―０
８
８
０ 神奈川県藤沢市亀井野１
８
６
６）
＊２

８）KOLPAKOV, M. A., GREK, O. R., BASHKIROVA, Y. V.,
LYUBARSKII,（ 30 ）

鳥居恭好＊１・清水敬介＊２・竹永章生＊１

Mol. Biol. Int., ４
２, ３
６
１〜３
７
０（１
９
９
７）
scavenging

VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

日本ペット＆アニマル専門学校

（〒１
７
５―０
０
９
３ 東京都板橋区赤塚新町３―１
７―１
７）

R. :

Hepatoprotective Properties of Aqueous Extract

世界各地の伝統食品の機能性，特に健康増進・疾病予from P. fruticosa during Chronic Toxic Hepatitis,

防効果は，生活習慣病の増加に伴い近年重視されている。

Bull. Exp. Biol. Med ., １
３
１
（５）
,４
７
０〜４
７
２（２
０
０
１）

種々の生活習慣病に活性酸素種による脂質など生体分子

９）JIA, Y., BHUIYAN, M. J., JUN, H. J., LEE , J. H.,の過酸化反応が深くかかわっているとされる。モンゴル

HOANG, M. H., LEE, H. J., KIM, N., LEE, D., HWANG,

産薬用植物は長い伝統と独特の背景を有し注目に値する。

K. Y., HWANG, B. Y., CHOI, D. W. and LEE, S. J. :モンゴル遊牧民の伝統的主食は畜肉と乳製品である。動

Ursolic acid is a PPAR-γ agonist that regulates

物性食品の過剰摂取は生活習慣病のリスク因子であるが，hepatic lipid metabolism, Bioorg. Med. Chem. Lett.,

モンゴルにおける冠状動脈性心臓病・糖尿病罹患率は食

２
１（１
９）
,５
８
７
６〜８
０（２
０
１
１）

習慣から推定されるより低い。私たちはこの 現 象 を１０）KUTTAN, G., PRATHEESHKUMAR, P., MANU, K. A. and
KUTTAN, R. : Inhibition of tumor progression by
naturally occurring terpenoids, Pharm. Biol . , ４
９
（１
０）
,９
９
５〜１
０
０
７（２
０
１
１）
１
１）National statistical office of Mongolia : Mongolian
Statistical Yearbook ２
０
１
０,（２
０
１
１）
.

「French Paradox」に準え「Mongolian Paradox」と位置づけ，検討を進めている。
遊牧民の指導のもと，薬用植物試料２０数種をモンゴル国ヘンティ県で採集し試料とした。全草より水およびメ
タノール抽出物を得，ポリフェノール定量，抗酸化活性評価を行った。
本研究で用いた試料のうち，数種に極めて強い抗酸化活性を見いだした。このうち最も強い抗酸化活性とポリフェノール含量を示したバラ科キジムシロ属の多年草
Pentaphylloides fruticosa（モ ン ゴ ル 名：Borolzgono，和名：キンロバイ）は，全草を煎じて肝臓の薬として用いられている。肝炎や肝がんなど肝臓病の多くはその前駆病変として慢性の炎症を伴うことが知られ，強い抗酸化性をもつ薬草が肝臓病の治療に用いられてきたことは作
用機作の面から興味深い。
（平成２３年７月７日受付，平成２
３年１
０月２
０日受理）

（ 31 ）

Food Preservation Science VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２ 〔Research Note〕

31

Effect of Heat and Conditioning Treatments
on Chilling-induced Increasein Electrolyte Leakage of Cucumber FruitAFRINA Akter＊１，YAMASAKI Masaya＊２，KATO Masaya＊２，
TAKAGI Toshihiko＊２ and YAMAWAKI Kazuki＊１§＊１ The United Graduate School of Agricultural Science, Gifu University, Yanagido, Gifu 501−1193＊２ Faculty of Agriculture, Shizuoka University, Ohya, Suruga−ku, Shizuoka 422−8529

The efficacy of water heat and conditioning treatments to improve chilling tolerance in cucumber
fruits was determined based on electrolyte leakage from flesh sections. Water heat treatment at ４０〜
５
０℃ for １
５〜６
０ min significantly retarded the chilling-induced increase in electrolyte leakage（CIEL）of
cucumber fruit stored at １℃. Conditioning treatments ranging from １
０℃ to ４０℃ for cucumber fruit
showed little effect on retarding the CIEL, and lower temperatures of １
０℃〜１
５℃ required longer
durations.
（Received Jul. ２
８, ２０
１
１；Accepted Oct. ５, ２
０
１
１）
Key words：cucumber fruit, chilling sensitivity, electrolyte leakage, heat treatment, conditioning treatment
キュウリ果実，低温感受性，電解質漏出，熱処理，コンディショニング処理

The cucumber （ Cucumis sativus L. ） is a widely

Materials and Methods

cultivated plant of the gourd family Cucurbitaceae,
members of which are known to be warm-season

Cucumber（Cucumis sativus L.）fruit were obtained

horticultural crops. It is evident that exposure tofrom a local market in Shizuoka city, Japan. For

abiotic stress, such as heat shock before chilling,water heat treatment, fruit were submerged inincreases

chilling - sensitive

water at ４
０℃（３
０, ６
０ min）, ４５℃（３０ min）, or ５
０℃

chilling
２）

１）

plants . HIROSE

toleranceinreported that pre-storage warming（１
５ min）, and for conditioning treatment fruit werefor ２
４ h at ３
６℃ to ４０℃ （ but not lower thanwrapped in a ０．
０
３ mm polyethylene film bag and

３０℃）considerably reduced chilling injury and the

kept in an incubator at various temperatures（６,respiratory rate of cucumber fruits during storage

８, １
０, １
５, ２
０, ２
５, ３
０, ３
５, ４
０, and ４５℃）for various

at ５℃.

durations（１, ２, ３, or ６ days）, prior to storage at

Low temperature conditioning（６ or ８℃）for ３

１℃ for １
４ days. After water heat treatment at〜５ days prior to ０℃ storage reduced external

４５℃ for ３
０ min, samples were kept at ２
０℃ for ０

chilling injury of avocado３）, ５℃ for ６ days beforeh（immediately chilled in a slurry of ice and water）,

０℃ storage for up to ５
４ days reduced postharvest

１, ６, and ２
４ h, and then stored at １℃ to check４）

chilling injury in loquat

and １
０ or ２０℃ for ５〜１
５

days

shelf

extended

the

life

eggplant５） .

ofDevelopment of chilling injury in cucumber fruits is
related to increased electrolyte leakage６），７）.

sensitivity

treatmentsofcucumbertoreduce

fruit

was

the

the

effect

of

water

heat

treatments

continued or not at room temperature.
Electrolyte leakage was determined by measuring
the electrolytes that leaked from fresh tissue into

In this report, the efficacy of water heat andconditioning

whetherchilling

assessedbymeasuring electrolyte leakage.

deionized water. Sections of １．
５! thickness were
excised transversely from the center of the fruit,
including the epidermis but excluding the placenta.
These sections were rinsed with ７
５! deionizedwater for １
０ s. Ten pieces of these sections wereplaced§ Corresponding author, E-mail : abkyama@ipc.shizuoka.ac.jp

in ７
５!

deionized

water

at ２
０℃ .

The

32

Food Preservation Scienceelectronic

conductivityofmeasured ３ times :

this

water

immediately

was

after

then

placing

VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

（ 32 ）

treatment at ４５℃ for ３
０ min was found to be themosteffectiveinretarding

CIEL,

which

was

sections in deionized water, after ３ h, and after

significantly different between treatment samples.

autoclaving.

The

In

order

to

determine

the

total

control

sampleshowedgreater

electrolyte

electrolyte conductivity of sections, the sections andleakage than heat - treated samples, indicating that

deionized water were autoclaved at １２
０℃ for ２０

water heat treatment was an effective preservation

min and then cooled to ２
０℃.

technique before chilling.

All experiments in this study had ５ replicates.

Electrolyte leakage of cucumber fruit heated at

Tukey’s HSD test was used for comparison of

４
５℃ for ３
０ min followed by holding at ２
０℃ wasdifferences between groups. Means and standard

assessed after １
４ days of storage at １℃ . It waserror were calculated from the data. The level offound that treatment at ４５℃ for ３
０ min （２０℃ , ０significance was p＜０．
０５.

h ） was significantly （ p ＜０．
０５） more effective inretarding CIEL than other treatments（２０℃ for １, ６,

Results
１． Electrolyte

leakageor ２４ h）, which showed CIEL similar to initial raw

from

fresh

sectionsofcucumber fruits

samples（Fig．
３）. However, under the same condition（２０℃）, electrolyte leakage increased over time ; forleakage

from

fresh

example, electrolyte leakage had increased at ２
４hstoredat １℃

wasof treatment and a similar increasing pattern wasassessed（Fig．
１）. Samples stored for １
４ days showedobserved at ４８ h of treatment（ data not shown ）.

significantly（p＜０．
０５）increased electrolyte leakage,

The rate of electrolyte leakage was markedly higharound ８-fold higher than ０-day samples and ３-foldin the control, indicating that water heat treatment

higher than ７-day samples. From these data, it isbefore chilling was effective to retard CIEL.

clear that fresh cucumber fruit release a higher

３．Effect of conditioning treatment before chilling

The

rate

of

electrolyte

sections of cucumber

fruit

rate of electrolytes for １
４ days at １℃ , whichon electrolyte leakage from cucumber fruitmight be due to internal tissue damage without

In

the

conditioning
leakagetreatments,from

control

the
fruit

rate

of

pitting.

electrolyte

２．Effect of water heat treatments before chilling

during storage at １℃ for １
４ days as compared toincreasedon electrolyte leakage from cucumber fruits

the initial samples（Fig．
４）. Cucumber fruits treated

Water heat treatment before cold storage offrom ６ to ２
０℃ showed higher electrolyte leakage

various fruits is a well - known method of food

relative to control samples. A longer period （ ６preservation. Before chilling at １℃ for １
４ days,days）of conditioning treatment at １
０, １
２, or １５℃various temperatures were applied to cucumber

resulted in greater retardation of CIEL than did a

fruits for water heat treatment ;shorter period（３ days）of conditioning treatment.

cucumber fruit

were marinated in hot water at ４
０℃（３
０, ６
０ min）,
１℃（Fig．
２）. Among these water heat treatments,

Electrolyte leakage（％）

50
40
30
20

70

a

60
50

b

40

b

30
20

c

c

10
0

10
0

Electrolyte leakage
（％）

４
５℃（３
０ min）and ５０℃（１５ min）before storage at

Control

40℃30min 40℃1hour 45℃30min 50℃15min
Tretment

0d

7d
Days at 1℃

14d

Fig．
１ Change in electrolyte leakage from fresh sectionsof cucumber fruit stored at １℃

Fig ．
２ Effect of water heat treatment on electrolyte
leakage from fresh sections of cucumber fruit stored
at １℃ for １
４ daysEach bar represents mean±SE, n＝５.
Different letters indicate significant difference,（p＜０．
０５）

（ 33 ）

〔Research Note〕 Heat and Conditioning to Cucumber Fruit

45℃30min＋20℃（24h）
45℃30min＋20℃（6h）
45℃30min＋20℃（1h）
45℃30min＋20℃（0h）cell is inversely related to the retention capability ofTreatmentbthe cell membrane. The cell membrane permits thebcrelease of more ions when membrane permeabilitybc

is increased by damage and other environmental
factors８）.

bc

Water

Control

treatment

at ４
５℃

for ３
０ min

CIEL among all the water heat treatments. Thesecresults indicate that the application of water heat

10

0

heat

（Fig．
２）was found to be most effective in retardinga

Initial

33

20

30

40

50

Electrolyte leakage（％）

treatment before chilling makes the tissue moreresistant to the physiological damage that occurs
chilling.

al .１０） have

et

Fig ．
３ Effect of water heat treatment on electrolyte
leakage from fresh sections of cucumber fruit stored
at １℃ for １
４ daysduringMCDONALD

Each bar represents mean±SE, n＝５.
Different letters indicate significant difference,（p＜０．
０５）

the positive effect of heat treatment to retard CIEL

also

reported that CIEL was retarded upon water heat
treatment of tomato fruit before chilling. In general,incold - stored

horticultural

products

iswellTreatment

９）ij

45℃1day
40℃1day
35℃1day
30℃1day
25℃3days
25℃1day
20℃3days
20℃2days
20℃1day
15℃6days
15℃3days
12℃6days
12℃3days
10℃6days
10℃3days
8℃6days
8℃3days
6℃6days
6℃3days
Control
Initialdocumented and reported . The salient causes ofghihisuch a protective effect are thought to be the

fghi
fghi
fghi
fghi
fghi
defg
ghi
efgh
fghi

consequences

0

10

the

induction,

synthesis,

andheat - shock proteins, other cellular components areassociated with cell permeability and

abcd
bcde

cdef

electrolyte

leakage in pre - heat - shocked cold - stored cucumber

abc

bcde
j

of

accumulation of heat-shock proteins１１）. In addition to

fruit.
Conditioning treatment（Fig．
４）of cucumber fruit

a
ab

at １
０ to １５℃ for a longer period（６ days）was foundbcde

to be less effective in retarding CIEL than ashorter period（３ days）. A similar conditioning effect

20
30
40
50
60
Electrolyte leakage（％）

70

80

Fig ．
４ Effect of conditioning treatment on electrolyte
leakage from fresh sections of cucumber fruit stored
at １℃ for １
４ daysEach bar represents mean±SE, n＝５.
Different letters indicate significant difference,（p＜０．
０５）

has been demonstrated in eggplant fruit５）. The
lower retardation of CIEL with a longer period of
conditioning might be due to cold shock before
storage, which might be a factor in changing thepermeability

statusofcellwalls.

The

irregular

increase in electrolyte leakage with treatment at １
０
to １
５℃ for a shorter period could be due to theexcessive damage of cellular components. Electrolyte

Treatment at ２５〜４
０℃ showed a slight tendency toleakage with conditioning treatment at ４５℃ wasretard CIEL but was not significantly different, andsimilar to water heat treatment, which might be

１ day of conditioning treatment at ４
５℃ showedduesignificantly retarded CIEL, similar to that seen

permeability.

with water heat treatment.

Discussion

to

the

reduceddamagetomembraneThis study reports a greater protective action of
water

heat

and

conditioning

treatments

againstchilling injury in the cold storage of horticultural

In the present study, control cucumber fruit

products ;（Fig．
１）showed a higher rate of electrolyte leakage

superiority

during long-time storage, an observation supported

treatments are still unclear and require further

by similar previous findings with cucumber８） andstudy. Pre-storage treatment with either water heat９）

however, the core mechanisms of the
of

water

heat

and

conditioning

tomato . It is well known that each cell is aor conditioning treatment was effective to minimize

reservoir of electrolytes that is protected by the cellelectrolyte

membrane, and the amount of ion release by the

cucumber.

leakageandchilling

sensitivity

in

34

Food Preservation Science

References

kineticsofchilling - induced

ion

leakagefrom

Physiol.

tomato pericarp discs, Postharvest Biol. Technol ., ３
６,

Effects of pre and interposed１０）MCDONALD, R. E., MCCOLLUM, T. G. and BALDWIN,

subsequentchilling

sensitivity,

８
７〜９
２（２
０
０
５）

Plant., ８
２, ５
２
９〜５
３
６（１
９
９
１）
２ ） HIROSE, T. :（ 34 ）

９）SALTVEIT, M. E. : Influence of heat shocks on the１ ） SALTVEIT, M. E. : Prior temperature exposure
affects

VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

warming on chilling injury, respiratory rate andE. A. :

membrane permeability of cucumber fruits during

influences

Temperature of water heat treatments
tomatofruit

qualityfollowing

low -cold storage, J. Jap. Soc. Hortic. Sci., ５
３, ４
５
９〜４
６
６

temperature storage, Postharvest Biol. Technol ., １
６,

（１
９
８
５）

１
４
７〜１
５
５（１
９
９
９）

３ ） WOOLF, A. B. , COX, K. A. , WHITE, A. and
FERGUSON, I. B. :Low temperature conditioning

１１）LAFUENTE, M. T., BELVER, A., GUYE, M. G. and
SALTVEIT,

M.

E. :

Effecton‘Hass’ avocados, Postharvest Biol. Technol ., ２
８, １
１
３〜

cotyledons :Possible role of abscisics acid and

１
２
２（２
０
０
３）

heat shock proteins, Plant Physiol . , ９
５, ４
４
３〜４
４
９

external

chilling

injury４）CAI, C., XU, C. J., SHAN, L. L., LI, X., ZHOU, C. H.,

injurytemperature

conditioning

reducechillingofoftreatmentsofcucumber

（１
９
９
１）

ZHANG, W. S., FERGUSON, I. and CHEN, K. S. : Low
temperature

conditioning

reducespostharvest

chilling injury in loquat fruit, Postharvest Biol. andTechnol ., ４
１, ２
５
２〜２
５
９（２
０
０
６）
５ ） ABE, K. and CHACHIN, K. :Chilling injury in

キュウリ果実の低温による電解質漏出増大に対する高温とコンディショニング処理の効果
アフリナ アクター＊１・山崎雅哉＊２・加藤雅也＊２
高木敏彦＊２・山脇和樹＊２

eggplant fruits. VII. Influence of conditioning on
the occurrence of chilling injury and the changesof surface structure of eggplant fruits, J. Jpn. Soc.

＊１

岐阜大学大学院連合農学研究科

（〒５
０
１―１
１
９
３ 岐阜県岐阜市柳戸１―１）＊２

Hortic. Sci., ５
４, ２
４
７〜２
５
６（１
９
８
５）
６）CABRERA, R. M. and SALVEIT, M. E. : Physiological

静岡大学農学部

（〒４
２
２―８
５
２
９ 静岡県静岡市駿河区大谷８３６）response to chilling temperatures of intermittently
warmed cucumber fruit, J. Amer. Soc. Hort. Sci. ,ィショニング処理の効果を果肉組織切片の電解質漏出量

１
１
５, ２
５
６〜２
６
１（１
９
９
０）
７）SALTVEIT, M. E. : The rate of ion leakage fromchilling - sensitive

tissue

キュウリ果実の低温耐性を向上させる熱およびコンデ

does

not

immediately

を測定することで調べた。熱水処理（４
０〜５
０℃，１
５〜６
０
分）は，キュウリ果実を１℃貯蔵したときにみられる低increase upon exposure to chilling temperatures,

温誘導の電解質漏出量の増大（CIEL）を顕著に抑えた。

Postharvest Biol. Technol ., ２
６, ２
９
５〜３
０
４（２
０
０
２）

１
０〜４
０℃の範囲でコンディショニング処理をキュウリ果

８）EAKS, I. L. and MORRIS, L. L. : Respiration of
cucumberfruitsassociatedwithphysiologicalinjury at chilling temperature, Plant Physiol . , ３
１,
３
０
８〜３
１
４（１
９
５
６）

実に施しても，CIELを抑える効果がみられたが，１０〜
１５℃の低い処理温度ではより長い日数を必要とした。
（平成２
３年７月２
８日受付，平成２３年１０月５日受理）（ 35 ）

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２ 〔総

説〕

35

米飯の食味形成に及ぼす澱粉および細胞壁分解酵素作用に関する研究
平成２３年度日本食品保蔵科学会奨励賞

辻 井 良 政＊§＊ アルファー食品㈱Effect of Starch and Cell Wall Degradation Endospermous Enzymes
on the Palatability of Cooked Rice
TSUJII Yoshimasa＊§＊１

Alpha Foods Co., Ltd., Kitaaraki 645, Taisya−cho Izumo−city, Shimane Prefecture699−0722

Key words：rice, enzyme, taste, cell wall, structure
米，酵素，食味，細胞壁，構造

食品素材は加熱や混合などの物理作用によって，そのスチャーが炊飯によって形成されるにもかかわらず，従成分の性状や組織構造が変化する。この変化によって多来の米飯食味に関する研究は，精白米の主成分である澱

様な調理食品や加工食品が生み出され，また，変化の程粉の組成や粘度および糊化特性との関連性から食味評価

度によってテクスチャーや食感が異なる。米飯では，を論ずることに主眼が置かれてきた。このため，米飯評「炊飯」すなわち精白米を「煮る」「焼く」「蒸す」の３価の基盤となる食味が形成される機序については，十分

つの加熱工程によって，その「おいしさ」が生み出されな検証が行われていない。

る。米飯の食味は，粘り，硬さ，こし，甘み，香りおよ

筆者らは，米飯の食味が炊飯によって形成されること，び外観などで評価されるが，米飯は淡白なため，硬さお米の品種だけでなく生産地・気候・栽培・貯蔵・炊飯な

よび粘りなどのテクスチャーが大きな影響を与える１）〜３）。

どの様々な条件よって同食味の評価が影響されることに米飯の食味評価およびテクスチャーと精白米の理化学着目した。すなわち，米飯の食味形成要因が炊飯中に作的成分分析との関係について数多くの研究がなされ，ア

用し，その要因は気候・栽培・貯蔵等の条件によって発

ミロースおよびタンパク質含量の少ない米が，良食味な

現・存在量が変動すると推論し一連の研究を行い，米飯米飯になる米と判断されてきた。竹生ら（１
９
８
５年）は米

形成に対し米胚乳酵素の作用が大きな要因であることを飯の食味と精白米の理化学的性状の関係を解析し，精白見い出した。食味や炊飯過程中で影響を及ぼす酵素作用

米のアミロースおよびタンパク質含量，米粉の粘度特性に関する視点からの報告は少ない。本研究では，特に米値，炊飯液のヨウ素呈色度による米飯の食味判定式を提飯テクスチャーに影響すると考えられる炊飯中の澱粉分４）案した 。さらに，竹生らの食味判定式を基に近赤外分

解酵素および細胞壁分解酵素の作用について検討を進め析法を用いた食味計が開発された。

てきた。本総説は，本学会を中心に報告してきた細胞壁

精白米の理化学的性状ならびに米飯の食味評価は，米の品種，生産地，気候，栽培条件，収穫後の貯蔵および炊飯プログラムなど様々な要因によって変動することが知られている。一方，近年コシヒカリおよび同近縁種が分解酵素に関する一連の研究成果を取りまとめたものである。

１．精白米と米飯の細胞壁の比較について５）米の生産の８割以上を占め，精白米の理化学的性状が均精白米と米飯より粗細胞壁を調製し，ペクチン，ヘミ質化したため従来の食味判定の精度が低下している。こセルロースAおよびB，セルロースに分画し走査型電子のように米飯の食味に対し多くの要因が関わっているこ

顕微鏡にて観察した結果（図１），精白米のペクチン画とが，米飯の食味評価をより複雑化させている。また，分は繊維状組織が規則正しく密集した構造を形成してい米飯の食味評価の大きな要因である粘りや硬さなどテクたが，米飯ではこの構造が大きく崩壊していた。精白米

＊ 〒６
９
９―０
７
２
２ 島根県出雲市大社町北荒木６４５§ E-mail : tsujii-y@alpha-come.co.jp

36

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２
ペクチン画分

ヘミセルロースA画分（ 36 ）

ヘミセルロースB画分

セルロース画分

精
白
米

米
飯

×１，
０
０
０

３
０µm

図１ 精白米と米飯の細胞壁多糖画分の観察５）50であったが，米飯では大きく崩壊し繊維状構造物が観察40された。精白米のセルロース画分はヘミセルロース画分
若干の変化が観察できたが大きな変化は確認されなかっ30

ペクチン画分
精白米
米飯
ヨウ素吸収最大波長

20

した。
（図２）
。ヘミセルロースAおよびB画分共に主要

ヘミセルロースA画分

10 4

40

な多糖成分である分子量２００万以上のピークが低分子量20化し，ヘミセルロースAのほうがBよりも低分子化した。

0

10 2
0

さらに炊飯過程における各画分の分解の様相を知るた

スは４．
１から３
６．
９％と増加し，D―キシロース，D―マンノ
ース，L―アラビノース，L―ラムノースおよびD―リボースもその割合も増加が確認された。ペクチン画分は主鎖を

60

10 4

40
10 2

20
0

構成するガラクチュロン酸量が最も変化し，ペクチンは炊飯中に主鎖が分解されることが確認できた。ヘミセル

10 6

5

10
15
20
25
フラクションナンバー

M.W.

から１
９．
７％と大きく減少した（表１）。逆にD―グルコー

μg/㎖

ン画分の主要構成糖であるD―ガラクチュロン酸が６３．
７

ヘミセルロースB画分

80

め，構成糖について解析を行った。炊飯によってペクチ

10 6

60
M.W.

ークが消失し，分子量１万以下の分解物のピークを確認

μg/㎖

ため，ゲルろ過クロマトグラフィー後の各画分の比較の結果，ペクチン画分は米飯では精白米で存在した主要ピ

0

0
80

炊飯による各細胞壁多糖の分解を分子量的に検討する

10 4
10 2

10

た。

10 6

M.W.

と同様に板状構造であり，米飯においても表面の状態にμg/㎖のヘミセルロースAおよびB画分はそれぞれ板状の構造

0

図２ 精白米と米飯の細胞壁多糖画分の分子量分布比較５）

ロースAおよびB画分では，側鎖の構成糖であるD―グル
コースおよびD―ガラクトースが減少し，さらにB画分の主鎖の構成糖であるD―キシロースは１２．
９％およびL―アラ

ルロースの側鎖の分解に作用する考えられるβ―ガラク

ビノースは４．
２％と増加した。ヘミセルロース画分はペトシダーゼについて，米飯テクスチャーとの関係を検討

クチンと異なり炊飯中に主鎖のアラビノキシランではな

した。

く，側鎖が分解作用を受けることが示唆され，電子顕微

PGはポリガラクチュロン酸のα１―４結合を切断し，鏡観察においてペクチンより構造の崩壊が少ないことの果実の軟化や成熟等に関与することから，種々の報告が理由と考えられた。

ある７），８）。しかし，イネ根の報告はあるが９），胚乳中PG

２．酵素活性量と米飯テクスチャーの関係について６）の報告はなく炊飯中の作用や食味との関連性に関する報告もない。そこで，短，中および長粒種の異なる９品種を用いて，PG活性量，米飯テクスチャーおよび細胞間

米胚乳細胞壁のペクチンの主鎖に作用すると考えられの結着物質であるペクチン含量の比較を行った６）。そのるポリガラクチュロナーゼ（以下，PG），およびヘミセ

結果，各サンプルのPG活性量は３５〜２３U／g（精白米）

（ 37 ）

〔総説〕 米飯食味に関わる米胚乳酵素作用37

表１ 精白米と米飯の細胞壁多糖画分の構成糖の比較５）
ペクチン画分

ヘミセルロースA画分

ヘミセルロースB画分

精白米

米 飯

精白米

米 飯

精白米

米 飯

６
３．
７
０±１
９．
６
８．
４
９± ０．
７
４

１
９．
７
１± ８．
３
０
５．
９
３± ０．
２
５

０．
６
９±１．
１
８
４
７．
６
９±４．
１
７

１．
８
４±１．
６
０
４
９．
７
９±４．
４
５

１．
３
５±１．
２
７
３
９．
４
５±４．
８
２

１．
２
３±１．
８
８
５
１．
４
０±６．
２
１

１
１．
９
９± ０．
５
９
４．
０
８± ０．
０
２

６．
０
１± ０．
１
８
３
６．
９
１±１
０．
９

３
０．
３
８±２．
０
１
１
８．
３
３±９．
４
７

３
４．
４
６±０．
４
５
６．
８
９±５．
３
１

２
２．
６
１±３．
５
１
２
０．
０
４±５．
４
４

２
６．
３
７±７．
６
２
１
１．
０
７±７．
２
８

８．
１
９± ０．
７
６
０．
７
０± ０．
３
６

４．
９
４± １．
０
３
１．
０
９± ０．
３
６

２．
１
４±１．
８
１
０．
５
０±０．
４
０

２．
４
０±０．
２
７
０．
６
６±０．
０
６

６．
２
０±０．
５
０
４．
６
６±２．
８
１

３．
７
７±１．
０
０
０．
６
６±０．
２
０

D―グルクロン酸

１．
１
４± ０．
５
４
０．
５
９± ０．
３
８

２．
３
９± ３．
２
７
０．
８
４± １．
１
２

０．
０
３±０．
０
２
０．
２
５±０．
３
９

０．
３
６±０．
０
５
３．
１
１±０．
６
７

０．
７
５±０．
５
５
０．
９
４±１．
３
１

０．
６
８±０．
１
７
３．
８
６±０．
５
３

D―リボース

１．
１
２± ０．
２
０

２
２．
１
７± ５．
２
０

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

D―ガラクチュロン酸
D―キシロース
L―アラビノースD―グルコース
D―ガラクトース
D―マンノース
L―ラムノース

N＝３
A.V.±S.D.
サンプル＝コシヒカリ

N.D.=Not Detected

割合（％）：
「％」＝各糖量（!ol／g）／各糖量の総和（!ol／g）×１００

表２ 各試料米のポリガラクチュロナーゼ活性量と米飯テクスチャーとの関係６）
ポリガラクチュ
ロナーゼ活性

硬 さ

付着性

ペクチン分解率（×１
０−３Unit/g）（×１
０２N/m）（×１
０３J/m３）（％）

コシヒカリ
あきたこまち
ひとめぼれ
ササニシキ

３
５．
２
３
０．
８
３
０．
７
２
９．
１

２．
１
０
２．
４
０
３．
３
１
３．
６
８

２
４．
０
０
２
０．
９
４
１
７．
３
７
１
６．
４
３

４
０．
７
３
９．
２
４
０．
１
３
８．
２

M２
０
２
中国米２
９
４
カルローズ
L２
０
５
T. W. R.

２
７．
９
２
３．
５
２
３．
２
２
７．
０
２
３．
４

４．
０
１
４．
２
９
４．
５
１
４．
６
０
４．
９
８

１
４．
１
４
１
０．
０
１
１
０．
２
８
０．
９
６
０．
８
４

３
８．
５
３
９．
２
３
５．
１
３
３．
４
３
３．
３

相関係数
ポリガラクチュ
ロナーゼ活性
ペクチン分解率

１．
０
０
０

−０．
９
０
８＊＊

０．
７
９
６＊

０．
６
７
７＊

０．
６
７
７＊

−０．
８
０
０＊＊

０．
９
０
１＊＊

１．
０
０
０

試料米

＊＊…p＜０．
０
１ ＊…p＜０．
０５であり，短粒種のジャポニカ米で高い傾向を示した（表に負の相関（r＝−０．
５４
７ p＜０．
０１）が得られた（図３）。

２）。米胚乳ペクチンは炊飯中に４
０．
７〜３
３．
３％減少し，

炊飯過程での米粒内で米胚乳PGおよびGalはそれぞれペクチン分解率は米飯の硬さ（r＝−０．
８００，p＜０．
０５）６０℃および８０℃まで活性が残存し（図４），炊飯の昇温との間に負の相関が，PG活性量（r＝０．
６
７１，p＜０．
０５）

過程においてこれらの酵素が米胚乳細胞壁多糖に作用しとの間に正の相関を示した。

食味を形成する要因として機能していることを明らかに

一方，β―ガラクトシダーゼ（以下，Gal）は，果実成

した。

１
０）
，
１
１）

熟中に活性量が４〜５倍上昇し，トマトの成熟過程

においてはその作用によって細胞壁多糖が分解され，ガラクトース量が顕著に増加することが明らかにされてい３．細胞壁多糖分解酵素の精製と性状解析についてる１２）。イネ培養細胞より精製されたGalの報告はあるが１３），炊飯中に作用することが明らかになった米胚乳中PG

米胚乳中のGalについての報告はない。そこで，米胚乳とGalについて精製と性状解析を行った。まず，米胚乳

Gal活性量と米飯テスクチャーの関係について検討した。

PGに関して各種クロマトグラフィーによる精製の結果，「低コストで品質の良い加工・業務用農産物の安定供給

６
７kDaのPG―１（pI５．
４３）お よ びPG―２（pI４．
９５）の２技術の開発４系（稲）」のプロジェクトにおいて，様々

つのアイソザイムが存在していることを初めて確認しな形質をもつ新形質米８
２品種について検討した結果，米）た１４（図５）。MALDI-TOFMSによる質量分析から得ら

胚乳Gal活性量と米飯表面の硬さ（１粒測定法）との間

れ た ペ プ チ ド の 質 量 デ ー タ とThe Rice Annotation

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

米飯表面の物性値（×101dyn/㎝2）

38

10,000（ 38 ）

r=−0.547， <0.01

9,000
8,000
7,000
6,000
5,000
70

90

110

130

150

170

β-galactosidase活性量（U/g）
図３ β―ガラクトシダーゼ活性量と米飯テクスチャーの相関

4

ポリガラクチュロナーゼ

3

2

1

U/g

12

Not Detected

×10-3U/g

β-ガラクトシダーゼ

16

8

4

0

0
20℃

40℃

60℃

80℃

20℃

40℃

60℃

80℃

図４ 炊飯中の米粒内在酵素の残存活性量の変化

Project Databaseのペプチド情報を比較した結果，イネ

１
０
３
０
４
５）と高い相同性を示した（図６）（データ未発表）。

中で推定されているPG（Os０
７g０
２
４
５
２
０
０）と高い相同性

これは，イネの培養細胞より精製されたGalと同じ分子を示した。両者とも得られた配列情報が同じあることか量であった１３）。また，ほかに２つの活性画分を確認して

ら，翻訳語の修飾に何らかの違いがあると推察している。

いることから，米胚乳中に少なくとも３種のアイソザイ

ま た，Rice Expression Profile Database（RiceXPro）

ムの存在が示唆された（データ未発表）。精製した主要の情報により，イネのすべての部位で発現していること

な米胚乳Galは，RiceXProの情報により子房での発現量を確認した。これは，この酵素が細胞壁構築および分解が最も多く，イネのすべての部位で発現し，胚乳では開の際に必須な酵素であると考えられた。胚乳では開花後

花後１４日目くらいまで発現していることから，胚乳中に１０日目くらいまで発現しており，残存する米胚乳PGが残存する本Galが炊飯中で作用することが推察される。

炊飯中に作用していると推察される。

精製した米胚乳Galは，米胚乳より抽出したヘミセル

精製した米胚乳PGは特異的にペクチンに作用したが，ロースを特異的に分解した（図６）。炊飯によるヘミセ

ほかの細胞壁構成多糖を分解しなかった（図５）。また，ルロースの構成糖の変化と合わせて考えると，炊飯中にエステル化率０％のペクチンを主にエキソ的に，同２３〜

米胚乳Galがヘミセルロースの側鎖を切断し同構造の崩

６７％のペクチンを主にエンド的に分解し，同９０％のペク壊をもたらしていると考えられる。

チンに対して作用しないことを確認した（データ未発表）。米胚乳ペクチンのエステル化率は約２５％であることから（データ未発表），米胚乳PGはエンド的に作用し，炊飯過程で高分子量ペクチンの大きな減少に関与していることが推察された。

４．米胚乳細胞壁多糖分解酵素活性量の品種，
生産地などによる変動について
米胚乳の酵素活性量は品種をはじめ生産地や気候など
により変動することが考えられる。そこで，産地の異な米胚乳Galはアフィニティークロマトグラフィーによるコシヒカリおよび同近縁種５品種（あきたこまち，ひる精製とN末端のアミノ酸シークエンスの解析結果，約

とめぼれ，はえぬき，ヒノヒカリおよびきらら３
９７）の

４
０kDaのタンパク質がイネ中で推定されているGal（AK４３種を試料として，胚乳中の酵素活性量の変動について

（ 39 ）

〔総説〕 米飯食味に関わる米胚乳酵素作用

39

エステル化率の異なるペクチンおよび細胞壁多糖に対する作用性

SDS-PAGE

0
PG1

PG2

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0%
23%

250
Degree of150
100

esteriﬁcation

（kDa）

M

30%
40%
52%

75

65%
90%

N.D.

cellulose

N.D.

xyloglucan

N.D.

xylan

N.D.

mannanN.D.

β-1,3-glucan

N.D.

50

25

N.D. = Not
detected

分解糖量（μmol/基質mg）
図５ 精製した米胚乳ポリガラクチュロナーゼについて１４）細胞壁多糖に対する作用性
SDS-PAGE
（kDa）
250
150
100
75
50
37

25
20

M

0

0.01

0.02

0.03

0.04

Pectin N.D.
Hemicellulose
Cellulose N.D.
Galactan
Lactose
Xylan

N.D.

MannanN.D.

β-1,3-glucan

N.D.

N.D. = Not detected
分解糖量（μmol/基質mg）

図６ 精製した米胚乳β―ガラクトシダーゼについて検討した。酵素活性量の測定は，簡便，迅速，高感度お酵素活性量を軸とした品種特性を明らかにできたことは

よび基質特異性を向上させるため，合成基質を用いてβ非常に興味深い。これまで単独の酵素活性量の比較では，―グルカナーゼ，αおよびβ―ガラクトシダーゼ，α―マン

品種間での様相の違いを得ることが困難であった。炊飯

ノシダーゼおよびβ―キシラナーゼの５種の細胞壁多糖中の酵素作用は複合的な作用であり，本手法はそれを反分解酵素活性量（U／g）を測定し，その結果を多変量解映できる一つの手段であると言える。さらに，この分布析に供した。

エリアの位置により，品種内特性の要因である地域，気その一つの結果として，主成分分析による細胞壁多糖

候および貯蔵などほかの要因を含めた食味解析の手法と分解酵素活性量の様相は，品種特異的にまとまった位置なる可能性を見い出せると考えている。さらに，澱粉分づけを示した（図７）。このように多変量解析によって，解酵素などの系統の異なる酵素活性量を加えることによ40

日本食品保蔵科学会誌 VOL．
３
８ NO．
１ ２
０
１
２

4

（ 40 ）

結果，良食味品種同士の比較が困難になり，これまでのFactor2

評価系では米飯食味判断が困難になり，新しい評価系が2必要となっている。

0素」を中心に酵素の作用性による米飯食味の影響につい本研究は，これまでとは異なる視点で「米胚乳中の酵て検討した。本編では，細胞壁分解酵素を中心に話を進−2−4め，炊飯過程での細胞壁への影響およびその活性量と米−10

飯テクスチャーの相関を明らかにし，米飯食味に影響を：はえぬき：あきたこまち：ひとめぼれ：きらら397：
ヒノヒカリ：コシヒカリ−50Factor1

もたらすことを確認した。さらに酵素活性量を用いた分析により，近縁種，同産地，良食味米などの判別や解析
510

図７ コシヒカリ近縁種の細胞壁多糖分解酵素活性量の様相に有効な手段として活用できる可能性を見い出した。また，酵素活性量は，鮮度の低下や栽培状況などによって変動することから，米の品質の判断にも応用できると考えている。今後は，育種や食味評価の際の新たな指標マり，精度が向上するものと考えられる。これに関しては，ーカーや食味評価法の確立および米粉等の加工適性への現在研究を進めており今後報告する予定である。食味と指標にも「米胚乳酵素活性量の解析」が応用できるようの関係については，今回の解析法を軸とした食味に影響に目指していきたい。

力のある酵素作用と食味要因の解析を行い，食味評価手法等に応用できるように進めていく予定である。

ま と め
私たちは，これまで米飯食味マーカーとして，澱粉の謝辞

このたびの平成２３年度日本食品保蔵科学会奨励賞の受賞に際して，ご高配を賜りました学会関係者の皆様に謹んでお礼を申し上げます。本研究の遂行にあた
り終始ご指導を賜りました東京農業大学

応用生物科学

アミロース含量やタンパク質含量など精白米の成分含量

部生物応用科学科・!野克己教授に厚く御礼と感謝を申を中心に米飯食味の評価判断として利用してきた。しかし上げます。また，これまでの研究には東京農業大学応し，「コシヒカリ」が良食味米として高く評価されたこ

用生物科学部生物応用化学科食料資源理化学研究室の多とにより，米飯食味の基準，評価が大きく変貌した。コ

くの卒業生にご協力いただきました。深甚の謝意に申し

シヒカリを中心に食味評価が進展し，育種に関してもコ上げます。

シヒカリから交配された品種が数多く作出された。その