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浦上財団研究報告書

Vol.30（2023）＜令和元年度助成＞

多段階水熱処理を利用した廃棄ワカメからの機能性食品原料の創製に関する研究

佐々木千鶴（徳島大学大学院 社会産業理工学研究部）

15 g/L あるいは 25 g/L となる）。装置はバイオター

1．はじめにジ・ジャパン（株）の initiator ＋（イニシエーター
ワカメは古来より我々の食卓には欠かせない食品プラス）を用いた。マイクロ波処理温度は 55、80、の 1 つである。徳島県では鳴門市を中心にワカメの100、120、140 および 160℃とし、処理時間は 20養殖産業が盛んである。食用ワカメはワカメ全体の分とした（ただし、ワカメ濃度 25 g/L の場合は、うちの葉部の部分であり、太い茎の部分や仮根と呼処理温度は 55、80、100 および 120℃とした）。マ

ばれる養殖用ロープに巻き付く部分は廃棄される。

イクロ波処理後の試料は遠心分離をし、上清に含まこれらの廃棄部分の多くは焼却処理や埋立処理されれるペプチド量を Lowry 法により定量した。また、るが、処理費用の負担などから産業廃棄物としての以下のアンジオテンシン阻害活性試験に供した。

か こん

利用価値が模索されている。そこで、本研究では、廃棄ワカメの有効利用を目的とし、水熱処理の 1 種

2.3であるマイクロ波処理を用いての低温度域と高温度ペプチドのアンジオテンシン変換酵素（ACE）阻害活性試験

域のそれぞれの処理により機能性ペプチドおよび有血管の収縮と血圧上昇に関与するアンジオテンシ価糖（フコイダン）を効率的に創製することとした。

ン変換酵素（ACE）を阻害することで、血圧上昇の抑制に繋がる。本活性の程度については、O- フタル

2．実験方法アルデヒドを用いた蛍光強度測定法により測定した。

2.1

試料

実験に用いた廃棄ワカメ試料は、徳島県北灘漁業協同組合より供与頂いた。実験に供する前に、試料

2.4

廃棄ワカメの高温度域マイクロ波処理によるフコイダンの創製に含まれる貝殻、微生物等のワカメ以外の物質を取2.2 と同反応試験管にワカメを乾燥重量 0.6 g を入り除き、ナイフで 3 cm 片程度に裁断したのち、フーれ、蒸留水を15 ml 添加し、マイクロ波照射を行った。

ドプロセッサーを用いてさらに細かく裁断した。乾

マイクロ波処理温度は 120、150、170 および 190℃

燥重量当たりのタンパク質および炭水化物含有率はとし、処理時間はそれぞれの温度について 1、10、それぞれ 11.1、58.8％であった。

30 分とした。マイクロ波処理後の試料は図 1 に示す手順にてフコイダンを創製した。マイクロ波処理

2.2

廃棄ワカメの低温度域マイクロ波処理による水熱処理の比較として、オートクレーブ処理によるペプチドの創製（AC、120℃において 1 分、10 分、30 分）によるマイクロ波装置専用の反応試験管にワカメを乾燥重量 0.3 g あるいは 0.5 g を入れ、蒸留水を 20 ml添加し、マイクロ波照射を行った（ワカメ濃度は処理も行い、同手順によりフコイダンを創製し、比較した。

多段階水熱処理を利用した廃棄ワカメからの機能性食品原料の創製に関する研究

図17

廃棄ワカメを用いたフコイダンの創製法

創製フコイダンの化学的特性分析

15 g/L の処理濃度の方が高いペプチド収率を示し創製したフコイダンの構造解析は、KBr 錠剤法にた。また、最大のペプチド収率を示したのは、140℃

よる FT-IR スペクトルを測定し、市販のワカメ由来での処理のものであり、67.8％であった。加水分解

フコイダン（Sigma-Aldrich 製）と比較した。また、法の比較対照として、プロテアーゼ酵素によるペプ

創製フコイダンに含まれる全糖量は、硫酸加水分解チドの生産も行った（図 2 下段）。酵素は、アルカラーを行ったのち、フェノール硫酸法により定量し求め

ゼ（Alc）、オリエンターゼ 22BF（22BF）およびヌた。さらに、全糖量中のフコースの含有量は、HPLCクレイシン（Nuc）を用いた。酵素による加水分解法（Aminex HPX-87H カラム、流速 1.0 ml/min、5 mMにおいても、ワカメの処理濃度は 15 g/L の方がよ硫酸水溶液）により定量した。

り高いペプチド収率を与えることがわかった。また、

2.5

加水分解反応時間は長い方がペプチド収率は高い傾

3．結果と考察向が見られ、最大のペプチド収率は Nuc で 6 時間加水分解した場合であり、51.5％であった。以上の結

廃棄ワカメの低温度域マイクロ波処理

果から、マイクロ波処理を用いたペプチド生産法にによるペプチドの創製とその機能性おいては、短時間（20 分）で効率的に高いペプチ

図 2（上段）にワカメの処理濃度 15 g/L およびド収率を得ることが可能であることがわかり、また、

25 g/L でマイクロ波処理して得られたワカメに含ま処理の際の濃度は 25 g/L よりも低い 15 g/L の濃度れるタンパク質当たりのペプチド収率を示す。ワカでの処理が適していることが明らかとなった。

3.1

メ処理濃度 15 g/L と 25 g/L の共通処理温度である

次に、ワカメから得られたペプチドの機能性とし55、80、100、120℃のいずれの温度においてもて、血圧上昇抑制作用の指標である ACE 阻害活性に8

浦上財団研究報告書

図2Vol.30（2023）

マイクロ波処理（上段）および酵素加水分解法（下段）によるワカメタンパク質当たりのペプチド生産率（％）

ついて検討した。図 3 に各々のマイクロ波処理条件られるペプチドの活性が高いことがわかった（IC50にて得られたペプチドの ACE 阻害活性を示し、比較値は 0.23 g/L）。15 g/L のワカメ濃度で処理した場対照である酵素加水分解法では、ワカメ濃度 15 g/L

合では、80℃と140℃にて処理した場合の活性が高における各々の酵素により得られたペプチドの ACEいことがわかり、それぞれの IC50 値は 0.22 g/L お阻害活性について示した。評価は IC50 値（50％の阻よび 0.18 g/L であった。マイクロ波処理温度による害が起こる際の濃度、値が低い方が活性が高い）をIC50 値結果の高低については、今後さらに実験数を用いて行った。

増やしてその要因を追求していきたい。以上の結果

25 g/L のワカメ処理濃度では 80℃で処理して得

図3から、マイクロ波処理で得られたペプチドは ACE 阻

マイクロ波処理（左図 2 つ）および酵素加水分解法（右図）により得られるペプチドの ACE 阻害活性（IC50）

9多段階水熱処理を利用した廃棄ワカメからの機能性食品原料の創製に関する研究

害活性を有することが示唆された。一方、酵素加水化物当たりのフコイダン収率を示す。マイクロ波処分解法（ワカメ濃度 15 g/L）で得られたペプチドの理温度 120℃、150℃では処理時間が長いほど（30ACE 阻害活性の IC50 値は、いずれの酵素においても分）収率が増大した。しかし、170℃と190℃では、0.2 g/L 程度であることがわかった。

処理時間は 1 分で高い収率を示し、14.2％および16.6％であった。一方で、120℃での AC 水熱処理

廃棄ワカメの高温域マイクロ波処理にでは、処理時間 30 分においても収率は 9.1％であっよるフコイダンの創製とその化学的特性た。この結果から、ワカメからフコイダンを創製す

図 4 にワカメを処理して得られるワカメ含有炭水るためには、マイクロ波処理は 170 ～ 190℃におい

3.2

図4

表1

種々のマイクロ波処理およびオートクレーブ処理条件にて得られたワカメ含有炭水化物当たりのフコイダン収率（％）

本研究で創製したフコイダンの全糖量およびフコース含有率

全糖量（%）、生産フコイダン当たり
ACMW

120℃

120℃

150℃

170℃

190℃

1分

12.0

－*

12.2

10.2

12.7

10 分

9.6

11.3

13.1

14.3

10.1

30 分

14.6

10.7

9.1

12.94.4

市販フコイダン19.0

フコース含有率（%）、生産フコイダンの全糖量当たり
ACMW

120℃

120℃

150℃

170℃

190℃1分

43.6－*

72.7

70.3

47.1

10 分

96.2

63.9

48.1

38.3

n.d.

30 分

41.9

60.1

74.3

42.6

n.d.

*：収量が少ないため未測定

市販フコイダン

97.2

10

浦上財団研究報告書て 1 分程度の短時間処理が有効であることがわかっ

Vol.30（2023）

4．まとめた。次に、高いフコイダン収率が得られた条件で得たフコイダンの FT-IR スペクトルを市販のワカメ由マイクロ波水熱処理の低温度域、高温度域におけ来フコイダンと比較した。市販フコイダンと同様に、るそれぞれの処理により、廃棄ワカメから有用化学

840 cm お よ び 1250 cm に 硫 酸 基 由 来 の 吸 収、物質を効率的に創製できる可能性が示唆された。

-1-1

また、3400 cm 付近に水酸基由来の吸収があるこ-1とから、生産物はフコイダンであることが確認でき謝辞た。さらに、創製したフコイダンの化学的特性を調本研究に対し、多大の御助成を下さいました公益べるために、フコイダン中の全糖量およびその糖中財団法人 浦上食品・食文化振興財団および関係者ののフコースの含有率を調査した（表 1）。それぞれに皆様に厚く御礼申し上げます。貴財団の益々のご発

ついて、温度依存的な傾向は見られず、全糖量とフ展を祈念致します。

コース含有率双方において、市販のワカメ由来フコイダンの値と比較すると低い結果となった。本研究で創製したフコイダンをさらに精製し、再度値を検討する必要がある。

Microwave assisted step-by-step process for the production of functional
food materials from waste brown seaweed (Undaria pinnatifida)

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Microwave assisted step-by-step process for the production of functional
food materials from waste brown seaweed (Undaria pinnatifida )Chizuru SASAKIDivision of Bioscience and Bioindustry, Graduate School of Technology,
Industrial and Social Sciences, Tokushima University
Due to the trend toward greater health-consciousness, consumption of brownseaweed, Wakame (Undaria pinnatifida ) has increased progressively in themarket in Japan. However, almost all by-products, such as the thick stem andrhizoid are dumped back into the o cean or incinerated after pro cessing.
Therefore, in order to facilitate the effective use of these by-products, valuable
chemicals such as functional peptides and polysaccharides were produced fromthe by-products, using microwave hydrothermal treatment (MW).
In the lower temperature (55-160°C) treatment with MW, functional peptides
were extracted. The extract ion concentrat ions of 15g/L and 25g/L wereexamined. The highest peptide yield based on the protein in the brown seaweed
was 67.8%, at a treatment temperature of 140°C and an extraction concentrationof 15g/L. Moreover, angiotensin converting enzyme inhibition activity wasobserved for the peptides through MW treatment, with an IC 50 value of 0.18g/L.
Based on these results, MW treatment at a lower temperature could be an efficientmethod for the production of functional peptides from waste brown seaweed.
In the higher temperature (120-190°C) treatment with MW, the valuable
polysaccharide, fucoidan was extracted. The highest fucoidan yield based on
the carbohydrate in the brown seaweed was 16.6%, at a treatment temperatureof 190°C and 1 min of treatment time. The FT-IR spectrum of the produced
fucoidan was similar to that of standard fucoidan from Undaria pinnatifida .
Furthermore, the total sugar content in the produced fucoidan, as well as thefucose content in the total sugar were also examined.