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熟成肉の美味しさに関する研究 ― 代謝物の時空間的な解析 ―＜平成 23 年度助成＞

熟成肉の美味しさに関する研究― 代謝物の時空間的な解析 ―榎元廣文（帝京大学理工学部バイオサイエンス学科）

目

的
家畜の筋肉は死後硬直するため、熟成によって解硬させた後、食肉として出荷される。熟成は畜る。現在、質量顕微鏡法は脂質を分子種レベル（結合する脂肪酸の違い）で可視化できる唯一の解析法であり、いくつかの農林水産物の解析例も報告されている 2）。

肉を低温で一定期間貯蔵することで行われ、肉がそこで本研究では、熟成による食肉中の脂質の柔らかくなり美味しさが向上することが知られて空間的な変化を明らかにすることを目的として、いる。熟成により食肉の美味しさが向上する原因

熟成前および熟成後の豚ロース肉の質量顕微鏡法として、主要な代謝物であるタンパク質由来の呈味による解析を行った。

性のペプチドやアミノ酸の増加蓄積および、グルタミン酸共存下で相乗的に旨味を増強させる核酸由
来のイノシン酸の存在が考えられている。脂質も方法試薬類

また食肉中の主要な代謝物の一つであり、その美ス ラ イ ド ガ ラ ス（Fisherbrand Superfrost

味しさにおいて重要な成分であると思われる。こPlus microscope slides）は サ ー モ フ ィ ッ シ ャ ーのように、熟成肉の美味しさには多くの代謝物がサイエンティフィック株 式 会 社 よ り 購 入 し た。

関与していると考えられているが、熟成による肉2, 5-Dihydroxybenzoic acid（DHB）はブルカーダルの美味しさ向上において、脂質がどのような役割をトニクス株式会社より購入した。その他、有機溶媒果たしているかは、十分に明らかになっていない。などの試薬類は分析用の高品質なものを使用した。

ガスクロマトグラフ質量分析装置や高速液体ク

食肉の熟成

ロマトグラフ質量分析装置などを用いた従来の分

地元の精肉店でと畜後 3 日目の豚ロース肉を購

析法は、食肉中の代謝物の定性・定量分析には有入し、数 cm3 のブロックに切り分けた。このブロッ効であるが、抽出処理が必要なため代謝物の位置クの一部は液体窒素中で凍結後、実験に使用する情報は失われてしまう。代謝物の位置情報を解析まで - 80 ℃のフリーザーで保存した（と畜から 3することも、熟成肉の美味しさの原因となる代謝日後）。その他のブロックはフリーザーバッグに入物を明らかにする上で重要であると考えられる。

れて密封し、4 ℃の冷蔵庫中に保持して 7 日間（と質量顕微鏡法は、組織切片上を二次元に質量分畜から 10 日後）熟成させた後、液体窒素中で凍結析することで組織中の代謝物を可視化する手法でし、実験に使用するまで - 80 ℃のフリーザー中で1）ある 。抗体や染色などの処理を必要とせず、一保存した。

度の測定で複数の代謝物を可視化することがで質量顕微鏡解析

きる。また、組織切片上を多段階質量分析（MS/クライオスタット（CM1850、ライカマイクロMS）することで、代謝物を定性することもできシステムズ）を用いて凍結豚ロース肉の 10μm 厚90

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Vol.22（2015）

切片を作成した。この切片をスライドガラスに接HE 染色した。なお、Fig. 1a からピンク色の濃い着させた後、エアスプレーを用いてマトリックス方を遅筋、薄い方を速筋とした。Fig. 1b に示す溶液（50 mg/ml DHB in 70 % methanol ）を塗布ように、遅筋と速筋は同程度の濃さに染色されたした。このスライドガラスを、マトリックス支援のに対し、脂肪組織はほとんど染色されなかった。

レーザー脱離イオン化（MALDI）- 質量分析装置

また、遅筋と脂肪の間に濃く染色される部分が観（MALDI LTQ XL、サーモフィッシャーサイエ

察され、本報告書ではこの部分を濃部と呼ぶことンティフィック）にセットし、100μm ピッチ、ポとした。筋肉は速筋と遅筋の他、速筋と遅筋の中ジティブモード、質量電荷比（ m / z）450-1000 の間の性質を持つ中間型筋が存在することが知られ範囲で測定を行った。次に、専用の解析ソフトている。今後、免疫染色法などにより、濃部がど（ImageQuest、サーモフィッシャーサイエンティのような組織か調べる予定である。

フィック）を用いて、得られた m / z 値からイオン

Fig. 2 は、豚ロース肉から検出された m / z 450 -イメージを作成した。代謝物の決定は、切片上を1000 の範囲のマススペクトルである。本実験に直接多段階質量分析（MS/MS）し得られた MS/使用した DHB を用いて質量顕微鏡法により動物

3）および標準品の組織を解析すると、この m / z 範囲には主に脂質MS/MS スペクトルと比較して行った。また、連に由来するピークが検出されることが知られてい続切片をヘマトキシリン – エオシン（HE）染色し、る。本実験でも、脂質に相当すると予想される多質量顕微鏡解析によって作成された各代謝物の画数のピークが検出された。

MS スペクトル を、 既 報 文 献像と比較した。

次に、これらのピークの脂質分子種を決めるため、豚ロース肉切片上を直接、MS/MS した。

結果と考察

Fig. 3 は、検出された脂質の代表的な MS/MS ス脂質の定性ペクトルである。Fig. 3a の m / z 796.5 の MS/MSと畜後 3 日目の豚ロース肉（Fig. 1a）から、遅筋、スペクトルでは、m / z 値がプレカーサーイオンか速筋、脂肪の各組織を含む長方形で囲んだ部分をら−59 の m / z 737.5 および−183 の m / z 613.5 が数個切り出した。この切り出した部分の一部を検出された。これはそれぞれ、コリンおよびホ7 日間（と畜後 10 日目）熟成させた後、と畜後 3スホコリンの質量数に一致すること、およびプレ日目および 10 日目の豚ロース肉の切片を作成し、カーサーイオンの m / z 値が偶数であることから、




Fig. 1 実験に使用した豚ロース肉（a）デジタルカメラ画像。四角の枠内を試料とした。
（b）連続切片の HE 染色画像。



熟成肉の美味しさに関する研究 ― 代謝物の時空間的な解析 ―m / z 796.5 はホスファチジルコリン（PC）で、か
つ、筋肉中に含まれる一般的な脂肪酸組成から、PC（16 : 0/18 : 2）の K 付 加 体 と し た。ま た、Fig.

 の MS/MS スペクトル で も、m / z
3b の m / z 741.5


値がプレカーサーイオンから−59の m / z 682.4 お91

741.5 は SM（d18 : 1/16 : 0）の K 付 加 体 と し た。
ま た、Fig. 3c の m / z 496.3 の MS/MS スペクトルでは、ホスホコリンの H 付加体に一致する m / z
184.1 のプロダクトイオンが検出されたこと、プレカーサーイオンの質量数が偶数であること、およ m / z 558.3 が 検 出 さ れ、 そ れ ぞ れ
よ び −183 のび引用文献 3）から、m / z 496.3 はリゾホスファチコリンおよびホスホコリンの質量数に一致するこジルコリン（LPC）（16 : 0）の H 付加体とした。なと、および m / z 値が奇数であることからスフィン

お、m / z 860 以上で奇数のピークはトリアシルグリ

ゴミエリン（SM）で、さらに引用文献 3）から、m / z

セロール（TAG）とし、含有する脂肪酸の炭素数と










Fig. 2 豚ロース肉切片のマススペクトル





Fig. 3 豚ロース肉切片上の MS/MS（a）m/z 796.5 の MS/MS スペクトル。
（b）m/z 741.5 の MS/MS スペクトル。
（c）m/z 496.3 の MS/MS スペクトル。



6



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不飽和度の和を示した。こうして、イオン強度のPC では、どの分子種も 3 日間と 10 日間で各組織上高い順に決定されたピークの中で 28 個を Table 1の色の濃さに変化はほとんど見られなかったが、に 示 し た。m / z 758.5、780.5、796.5 は そ れ ぞ れLPC（16 : 0）の各付加体、および LPC（18 : 2）の HPC（16 : 0/18 : 2）の H、Na、K 付加体、m / z 760.5、付加体では、速筋において 3 日間のものより 10 日782.5、798.5 は そ れ ぞ れ PC（16 : 0/18 : 1）の H、間のものの方が色が濃くなっていた。LPC は、Na、K 付加体、m / z 786.5、808.5、824.5 はそれぞれPC に結合している 2 個の脂肪酸のうちの 1 個がPC（18 : 0/18 : 2）の H、Na、K 付 加 体、m / z 806.5、外れた構造をしている。このことから、熟成の 3

822.5 はそれぞれ PC（18 : 1/18 : 2）の Na、K 付加日目から 10 日目にかけて、他の組織と比較して体、m / z 804.5、820.5 はそれぞれ PC（18 : 1/18 : 3）速筋でより PC の分解が進行し、LPC が増加蓄積の Na、K 付加体、m / z 810.5、832.5、848.5 はそれしていることが示唆された。かつ、速筋においてぞ れ PC（18 : 0/20 : 4）の H、Na、K 付 加 体、m / z

より多くの遊離脂肪酸が増加蓄積していると予測

812.5、834.5、850.6 は そ れ ぞ れ PC（18 : 0/20 : 3）

された。なお、各 PC の速筋の画像が 3 日目と 10の H、Na、K 付加体、m / z 725.5、741.5 はそれぞれ日目でほとんど差が認められなかったのは、画像SM（ d18 : 1/16 : 0）の Na、K 付 加 体、m / z 496.3、で認識できるほど減少していなかったためである

518.3、534.3 はそれぞれ LPC（16 : 0）の H、Na、K 付

Table 1 決定された脂質分子種加体、m / z 520.3 は LPC（18 : 2）の H 付加体、m/ zm/z付加体

921.7 は TAG（54 : 4）の H 付 加 体、m / z 923.7 は796.5
782.5
798.5
780.5
824.5
808.5
806.5
758.5
822.5
820.5
741.5
810.5
786.5
804.5
760.5
921.7
923.7
848.6
725.5
832.5
850.6
834.5
812.5
520.3
534.3
496.3
919.7
518.3

[M+K] +
[M+Na] +[M+K] +
[M+Na] +[M+K] +
[M+Na] +[M+Na] +[M+H] +
[M+K] +
[M+K] +
[M+K] +
[M+H] +
[M+H] +
[M+Na] +[M+H] +
[M+H] +
[M+H] +
[M+K] +
[M+Na] +[M+K] +
[M+K] +
[M+Na] +[M+H] +[M+H] +[M+K] +[M+H] +[M+H] +[M+Na] +TAG（54 : 3）の H 付加体、m / z 919.7 は TAG（54 : 5）の H 付加体とした。このように、7 種の PC、2 種の LPC、1 種の SM、3 種の TAG が決まり、1 種のPC、LPC、SM から、H、Na、K の中の一つ、二つ、あるいは三つの付加体が検出されるのに対し、TAG は H 付加体のみ検出された。
脂質の可視化
次に、熟成による脂質の変化を調べるため、解析ソフトを用いて Table 1 にある脂質分子種のイオンイメージを作成した。Fig. 4 は縦軸に脂質の種類を、横軸に付加体の種類を示している。HE 染色画像（Fig. 4o）と比較したところ、PC については、PC（16 : 0/18 : 2）、PC（16 : 0/18 : 1）、PC（18 : 1/18 : 3）、PC（18 : 1/18 : 2）の ど の 付 加 体 も 脂 肪 組 織 上 には ほ と ん ど 検 出 さ れ な か っ た の に 対 し、PC
（18 : 0/18 : 2）、PC（18 : 0/20 : 4）、PC（18 : 0/20 : 3）は、3 つのいずれかの付加体が全ての組織上に検出された。また、LPC については、LPC（16 : 0）の各付加体が脂肪以外の組織に検出され、LPC（18 : 2）の H 付加体が速筋と遅筋に検出された。

分子種1）

PC（16 : 0/18 : 2）
PC（16 : 0/18 : 1）
PC（16 : 0/18 : 1）
PC（16 : 0/18 : 2）
PC（18 : 0/18 : 2）
PC（18 : 0/18 : 2）
PC（18 : 1/18 : 2）
PC（16 : 0/18 : 2）
PC（18 : 1/18 : 2）
PC（18 : 1/18 : 3）SM（d18 : 1/16 : 0）
PC（18 : 0/20 : 4）
PC（18 : 0/18 : 2）
PC（18 : 1/18 : 3）
PC（16 : 0/18 : 2）
TAG（54 : 4）
TAG（54 : 3）
PC（18 : 0/20 : 4）SM（d18 : 1/16 : 0）
PC（18 : 0/20 : 4）
PC（18 : 0/20 : 3）
PC（18 : 0/2 0 :3）
PC（18 : 0/2 0 :3）
LPC（18 : 2）
LPC（16 : 0）
LPC（16 : 0）
TAG（54 : 5）
LPC（16 : 0）

相対強度（%）
100.0
76.3
68.7
67.2
31.329.0
24.4
22.1
21.4
21.4
18.3
16.8
16.0
16.0
15.3
14.1
13.0
13.0
12.2
10.7
9.9
9.2
9.2
9.2
8.8
8.8
8.06.11）PC は phosphatidylcholine、LPC lysophosphatidylcholine、SM は sphingomyelin、TAG は triacylglycerol の略語。

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熟成肉の美味しさに関する研究 ― 代謝物の時空間的な解析 ―00!"#$%&'(

100100Fig. 4 脂質のイオンイメージ
縦軸に脂質分子種、横軸に各付加体を示す。
（a）–（ g ）は PC、（ h ）–（ i ）は LPC 、（ j ）は SM、（ k ）–（ m ）は TAG の各分子種。
（n）は測定した切片の CCD 画像。
（o）は連続切片の H E 染色 画像。と思われる。その他、SM（ d18 : 1/16 : 0）の Na お謝

辞よび K 付加体は、脂肪以外の組織に検出され、特に本研究の遂行にあたり、貴重な研究助成を賜り濃部に強く検出された。また、TAG は脂肪組織ました（公財）浦上食品・食文化振興財団およびそのみに検出された。なお、これら SM および TAGの関係者の皆さまに心より感謝致します。貴財団の画像の 3 日目と 10 日目での差はほとんど認めの益々のご発展をお祈り申し上げます。

られなかったことから、熟成の 3 日間から 10 日間における含量の変化は小さいことが示唆された。

文

まとめ

1) Cornett DS, Reyzer ML, Chaurand P, Caprioli RM. MALDI
imaging mass spectrometry: molesular snapshots ofbiochemical systems. Nat Methods. 2007; 4 (10): 828-33.

これらの結果から、速筋部の PC の減少、LPCおよび遊離脂肪酸の増加蓄積が、熟成における豚ロース肉の美味しさの向上において、何らかの役割を果たしていると推測された。今後、より多くの代謝物を解析するため、マトリックスの種類や塗布法などの前処理、および MALDI - IMS 測定条件などの検討を行う予定である。

77献2) Zaima N, Hayasaka T, Goto-Inoue N, Setou M. Matrixassisted laser desorption / ionization imaging massspectrometry. Int J Mol Sci. 2010; 11(12): 5040-55.
3) Enomoto H, Sugiura Y, Setou M, Zaima N. Visualizationof phosphatidylcholine, lysophosphatidylcholine andsphingomyelin in mouse tongue body by matrix-assisted
laser desorption/ionization imaging mass spectrometry. Anal
Bioanal Chem. 2011; 400 (7):1913-21.

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Vol.22（2015）

Changes in the spatiotemporal distribution oflipid metabolites during meat aging
Hirofumi Enomoto
Department of Biosciences, Faculty of Science and Engineering
Teikyo University
Background and aim: Protein or nucleic acid degradation products such as aminoacids or inosinic acid play an important role in improving the meat taste during aging.
Lipids, which are most abundant metabolites in meat, may also play an important rolein the aging-associated improvement in the meat taste. Conventional methods for lipid
analysis such as liquid chromatography-mass spectrometry (MS) require extraction
from homogenized meat, which results in a loss of spatial information. Spatial analysesof lipids also could reveal information on their role in improving the meat taste during
aging. Imaging MS (IMS) using matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)
is a powerful tool for visualizing the tissue distribution of various metabolites. IMS canseparate multiple metabolites based on their mass-to-charge ratio (m/z), and visualize thetissue distribution of each metabolite. Furthermore, multistage MS provides information
about the structure of the visualized metabolites. In particular, IMS is the sole analyticalmethod for visualizing lipids at the molecular species level. We conducted a spatial analysisof the lipids in pork after 3 or 10 days of aging using MALDI-IMS to investigate the effectof aging on the lipid distribution.
Results and discussion: Pork sections containing the 3 major tissues (slow- and fasttwitch muscles, and adipose tissues) were prepared. A fourth tissue, which was darker thanmuscle or adipose tissue, was observed by hematoxylin and eosin staining. Characteristic
mass spectra were detected at m/z 450 – 1000, and seven phosphatidylcholine (PC), twolysophosphaticylcholine (LPC), one sphingomyelin (SM), and three triacylglycerol (TAG)
species were identified, and their ion images constructed. PC, LPC, and SM species weredetected as H, Na, or K adducts, while TAG species were only detected as H adducts. The
PC species, PC(16:0/18:2), (16:0/18:1), (18:1/18:3), and (18:1/18:2) were detected in themuscle or dark tissue, while PC(18:0/18:2), (18:0/20:4), and (18:0/18:3) were detected
in all 4 tissues. Both LPC species, LPC(16:0) and (18:2) were detected in the muscle
and adipose tissues. There was almost no change in the PC species image intensities inall 4 tissues when comparing sections aged for 3 or 10 days. However, the LPC species
image intensity in the fast-twitch muscle was higher at 10 days compared to that at 3 days.
These results suggest that during aging, PC species degradation followed by LPC species
production is faster in the fast muscle compared to the other tissues examined. In addition,
the fatty acid content may be increased in the fast-twitch muscle compared to other tissues
during aging. SM species were observed in all tissues except for adipose tissues, while
TAG species were only observed in adipose tissues. Interestingly, SM species were stronglyobserved in the dark tissues. These lipid species were almost unchanged in all 4 tissues
when comparing sections aged for 3 or 10 days.
Conclusion: The decrease in PC species and the increase of LPC species and fatty
acids in fast muscle may play an important role in improving the pork taste during aging.