78

浦上財団研究報告書

Vol.21（2014）＜平成 22 年度助成＞

ESR・化学分析による香辛料の加工・貯蔵履歴の解明に関する研究等々力

節子（独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構食品総合研究所）

1

難である。厚生労働省が現在通知している照射検はじめに知法には、TL 法の他、食品中の脂肪の放射線分

香辛料の多くは海外の産地から輸入されてお解生成物である 2 - アルキルシクロブタノン（以下り、その微生物学的な品質を保証のために、過熱

2-ACBs）を指標とした分析法がある。図 1 に構

水蒸気殺菌などが実施されている。また、海外で造を示す。

は、品質劣化が少ないと言う理由で、ガンマ線や

脂 質 含 量 の 多 い 種 子 由 来 の 香 辛 料 に は、

電子線などの電離放射線を使った殺菌処理が実用

2-ACBs の検出を指標とした照射履歴の検知が適化しており、米国をはじめ E U、オーストラリア、

用出来る可能性がある。また、他の原理の検知法

ニュージーランド、アジア諸国などで、放射線照としてセルロース含量の多い香辛料についてはセ

射された香辛料が流通している1)。我が国ではバルロース由来の放射線照射生成ラジカルに着目しレイショの発芽防止を目的としたガンマ線照射をて、それらについて新たな検出方法の開発を進め

除き、食品への放射線照射は許可されていない。

ることも可能と考えられる。E S R 法は測定対象

香辛料への放射線照射の拡大を要望する声もあるから特定成分の抽出を行うこと無く、繰り返し測が、その是非に関わらず香辛料への放射線照射の定が可能であり、TL 法が適用出来ない香辛料に履歴を検証し適正な流通や消費者の選択を保証す適用出来る可能性がある。

るために、科学的な検証技術が必要である。
2)

そこで、本研究では、最初にモデル油脂を照射

現在、公定法 も含めて香辛料の照射履歴の確した際の 2-ACBs の生成量を調べ、さらに食品モ

認に広く利用されている、ルミネッセンス法（熱デルとして植物種子である大豆試料を照射した際

ルミネッセンス：TL 法、および、光ルミネッセの、2-ACBs の生成と ESR スペクトルの変化につンス）は、香辛料の構成成分そのものではなく、いて検討した。続いてナツメグや唐辛子などの香微量混入する鉱物質を測定対象としている。そ辛料や植物性原料の放射線照射履歴の検出への応のため、鉱物を含まない試料については応用が困用の観点で、放射線照射によって特徴的に生じる

図1

パルミチン酸から 2-ドデシルシクロブタノン（2-dDCB）の生成

図１．パルミチン酸から２-ドデシルシクロブタノン（2-dDCB）の生成

ESR・化学分析による香辛料の加工・貯蔵履歴の解明に関する研究

792-ACB 類やラジカル生成を検討した。また、合填し、80 ℃, 150 atm の高純度二酸化炭素（純度

わせて、これまで報告されている植物性の食品に99.9990 以上）を送り、静止状態で 5 分間保持しおける、2 - アルキルシクロブタノン生成量に関すた後、流速約、2.3 m l / min で CO 2 を連続的に送る情報を取りまとめた。

液し、CO 2 120 ml 分に溶出される成分をヘキサ

2.

方

法

2.1

試

料

ン中に捕集した。この抽出物を、5 ml に濃縮し、その一部をヘキサン 10 ml でコンディショニング
したシリカゲル固相抽出カラム（1g/6 ml, Grace

モデル脂質として、4 種のトリグリセリド（ト社製）に負荷し、2 %ジエチルエーテル / ヘキサン

リミリスチン、トリパルミチン、トリオレイン、

溶液 15 ml で溶出し、5 ml ～ 15 ml 画分を回収しトリステアリン）、大豆種子（エンレイおよびフクた。これをエバポーレーターで 0.5 ml まで濃縮し、ユタカ）、香辛料としてナツメグ（インド、インド

Sulfoxide SPE カラム（3g/6 ml、SUPELCO 社）に

ネシア、スリランカ）、唐辛子（国産および中国産）

負荷し、ヘキサン溶液 14 ml で溶出し、このうちを用いた。

の 4 ml ～ 14 ml 画分を集めた。これを、減圧濃縮

2.2

ガンマ線照射トリグリセリドは、2 0 mg をバイアルビンにいしたのち、0.05μg/ml のシクロヘキシルシクロベ
キサノン 200μl に溶解して分析試料とした。

れ、大豆および香辛料類はポリエチレン袋に入れ、GC-MS による分析：以下の条件等を用い 2 - デ

大気下室温（22 ～ 24℃）で、食品総合研究所のコ

シルシクロブタノン（2-DCB）, 2 -ドデシルシクロ

バルト 60 ガンマ線源（Gamma cell 220 ノーディ

ブタノン（2-dDCB）, 2 - テトラデシルシクロブタノ

オン社製）を用いて、線量率 80 Gy/min で照射しン（2-tDBC）および 2 - テトラデセニルシクロブタ

た。照射後の試料は分析に供するまで – 80 ℃で貯

ノン（2-tDeCB）を E I モードの 4 重極質量分析計

蔵した。ナツメグについては、ロットの異なるホー（QMS）で検出した。

ルナツメグを入手し、コーヒーミルで粉砕後、ポ（GC-MS 分析条件）

リエチレン袋にいれて、8 ± 2 ℃で照射した。照カラム : J ＆ W SCIENTIFIC 122-5562 DB-5MS

射後の試料は 8 ± 2 ℃で 30 週間保存した。

60 ｍ× 0.250 ｍｍ 0.25μm

2 - アルキルシクロブタノン類（2 - A C B ）の測定

GC 装置 : GC：GC-2101, MS：QP2010+ Shimadzu

トリグリセリド試料については、照射試料をヘカラム流量（ml/min）：1.00, 注入サンプル量：1μL

キサンに溶解後、ヘキサン 10 ml でコンディショ

注入モード：SPLITLESS、スプリット比：1：28.4

ニングしたシリカゲル固相抽出カラム（5g/20 ml,（カラムオーブンプログラム）

Grace 社製）に負荷し、2 %ジエチルエーテル / ヘ

55 ℃（2 min）,20 ℃/min → 175 ℃, 2 ℃/min →キサン溶液 15 ml で溶出し、5 ml ～ 15 ml 画分を

250 ℃, 10 ℃/min → 270 ℃（20 min）

回収し、これを GC-MS 試料とした。

（検出器）

2.3

インジェクション：250 ℃、インターフェース： 280 ℃

大豆とナツメグについては、10 mL の SFE 抽

MS 温度：200 ℃、モード：EI（70 eV）SIM 測定

出カートリッジに粉砕した試料 1g および 1.5g

定量イオン：m/z=98、モニターイオン：m/z=112と同量のウエットサポート（吸水剤）を良く混合

2.4

ESR によるガンマ線誘導ラジカルの測定して充填した。これを超臨界流体抽装置、SFE

試 料 は 試 料 管（ ラ ジ カ ル リ サ ー チ 株 式 会 社、1220（ISCO Co Ltd, USA）の チ ャ ン バ ー に 装

RST-5M5STD）に詰め、ESR 測定に供した。異80

浦上財団研究報告書

Vol.21（2014）

なる形状の試料の規格化を行った。測定に使用す10 kGy 照射した時の 2 - アルキルシクロブタノン

る ESR 機器の測定保証範囲が 42 mm であるため、類（2 - デシルシクロブタノン、2 -ドデシルシクロ

試料管の底から 30 mm まで試料を試料管に詰め

ブタノン、2 - テトラデシルシクロブタノン、2 - テ

た。サンプル重量は試料を入れた ESR 試料管重トラデセニルシクロブタノン）の生成量を示した。

量から風袋重量を引いて求め、全ての試料で約1 kGy の照射によって 1 mmole の前駆脂肪酸か

100 mg であった。酸素脱気を行うと ESR スペク

ら 2-ACB への変換される分子数（nmole）を生成

トルはより明確に確認できる。ESR 信号を確実に効率として表した。不飽和脂肪酸のオレイン酸か観測するため試料管内の脱酸素処理及びアルゴンら生成する 2-tDeCB の量が、飽和脂肪酸由来のガス置換を試料管に試料を詰めた直後に行い、試2-ACBs の生成量に比べてやや大きかったが、脂料管を封管した。各試料、10 本の試料管を調製し、質の種類によらずいずれも 10 – 6 オーダーであった。

実験に供した。

3.2

ESR 分光器は X-band の EMX-plus（ブルッカー

大豆試料のガンマ線照射による 2 - アルキル
シクロブタノン類の生成

バイオスピン製）を用いた。ESR の測定は主に次香辛料のモデル食品として、脂質含量の多い大のパラメータ設定により行った。Center Field；

豆種子を選択し、ガンマ線照射による 2-ACBs 類

2500 G、Sweep Width；5000 G、Frequency；の生成について検討した。実験に用いた 2 種の大9829 ～ 9834 MHz、Modulation frequency；100

豆試料の脂肪酸組成は、パルミチン酸 ; 11 ％, ス

kHz、Modulation width；10 G、Time constant；

テ ア リ ン 酸；2 ～ 3 ％, オ レ イ ン 酸；19 ～ 21 ％,0.03 s、Sweep time；4.0 min。マイクロ波強度は 0.1

リノール酸 52 ～ 56 ％, リノレン酸 6 ～ 8 ％であっ

～ 100 mWまで変化させた。測定は室温にて行った。この脂肪酸組成より 2-dDCB、2-t-DCB およた。信号解析は WIN-RAD 解析ソフト（ラジカルび 2-tDeCB が、照射により生成して検出可能とリサーチ株式会社）を用いた。g 値はマンガンマー

判断し、これらの定量を試みた。
図 2 に、非照射および照射（5, 10 kGy）大豆試

カーを用い補正して求めた。

料 の、GC-MS ク ロ マ ト グ ラ ム を 示 す。 非 照 射

3.

結

果

3.1

トリグリセリドのガンマ線照射による 2 - ア
ルキルシクロブタノン類の生成（コントロール）試料には、標準試料の 2-ACBsのリテンションタイム（R.T）の近傍にピークは観測されなかったが、照射試料では、2-dDCB、

表 1 に、食品に多く含まれる脂肪酸（ミリスチ

2-t-DCB お よ び 2-tDeCB の R.T. の +/ – 0.02 min

ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸）

以内に m/z ＝ 98 のピークが観測された。これらからなる純品のトリグリセリドを、室温、大気下、のピークは、2-ACBs のベースイオンである m/

表1

トリグリセリド

トリグリセリドのガンマ線照射による 2-ACBs の生成

2 - ACBs

略号

10kGy 照射の生成量＊(ng/mg lipid)

生成効率(nmole/mmole/kGy)

F1 1;,695/ 

F1 1;,695/F1 1;,695/ ƴý\J Ěnȃ|ɋ\ƷĺnĚĉǉƨwcjZJa~b~ ʄJ Szp  ʄ iO|JǚŀƞƺæŉoP_~xʄƎƸiOfcKŜfhJZnôƓſƫin ; nĺɠ

ESR・化学分析による香辛料の加工・貯蔵履歴の解明に関する研究ĴŗlxnjȆRJȀɠnǔl}ȪżȪżʆJ   4?ʇnJ ;ɠƙȥ 81\cKğ ʋ ʉ E Ȁ ǂ ł į ȶ Ȫ ż ¬  ¼   n !'  Â µ ¡  ¾ · 6 @
図2

γ線照射大豆試料（フクユタカ）の GC-MS クロマトグラム（m/z=98）

z ＝ 98 と、モニターイオンである m/z = 112 の標準偏差はいずれも 10 ％未満であった。従って、ピーク面積の比が、標準試料のそれとほほ等しく

この分析方法での 2-ACBs の定量を妥当なものと（+/ – 20％以内）、また、スキャン測定の結果か
考え、線量の異なる試料（ 1, 5, 10, 30 kGy）の、ğʌmȀɠjĎ ; nǌŦɠnɨâǤ^KȀɠjĎ nǌŦɠmoȏĳらも該当する 2-ACBs のピークであると同定さ2-ACBs 量を検討した。
lǙȀţUȡƷ[~cKZnéVnåoJįȶ
1  4? ǂł\cɮmǌŦ^}ğʌmȀɠjĎ ; nǌŦɠnɨâǤ^KȀɠjĎnǌŦɠmoȏĳ
図 3 に線量と各 2-ACBs の生成量の関係を示れた。大豆からの 2-ACBs の抽出、精製の精度Â­¦ÃɠʆF1 1 4?ʇmǚŗ^}KZ~[{mùʀÜjl}ȋȉɞɠjɨâlǙȀţUȡƷ[~cKZnéVnåoJįȶ
1  4? ǂł\cɮmǌŦ^}
す。
線i
量と
のÀ
生ź
成量
好J
な直線
を確認する目的で非照射の大豆試料に、2-dDB、Ö
X J ì ʀ ȋ ȉ ɞ 1 4?ʇmǚŗ^}KZ~[{mùʀÜjl}ȋȉɞɠjɨâ6685/ ŗ c | 4? n ǂ łǌ各
Ŧ2-ACB
^}¹
iに
șは
^良j
Â­¦ÃɠʆF1
1gを2-tDCB、2-tDeCB
0.025μg/g sample,
</

7685/Ö.
X J ì<Szp
ʀȋを
ȉɞ
6685/
ŗnǌŦāǉoJ¬¼iJ
c |0.025
4? n性が観測された。この傾きの値は、大豆ǂłiǌŦ^}¹À źi ș^jJJ
1 kGy 照射した際に生成するシクロブタノン量μgÃÁi/g
sample,0.125μg/g
sample添 nǌŦāǉoJ¬¼iJ
加 し、5回J  J
7685/
iOfcKZ~{nåoJǷĕn¡¿¿¿¢
.
<Szp
</
    7685/J（μg /g/kGy）に相当する。これをさらに前駆体の繰り返し測定の回収率を求めたところ、それǂł\cƆjstĐƝiOfcKÃÁi J  J 7685/ iOfcKZ~{nåoJǷĕn¡¿¿¿¢となる脂肪酸量と関係付け、先駆脂肪酸 1 mmole
ぞれ
77.7 ％、80.6 %および 77.2 ％であり、相対 ¬¼ǂł\cƆjstĐƝiOfcK¬¼
フクユタカ





ÃÁ
エンレイ



ÃÁ


図 3łγ
ğʌʉEȀǂ
į線照射大豆試料のȶ Ȫ ż n 2-ACBs   生成量の線量依存性; ǌ Ŧ ɠ n Ȁ（n=4)ɠ à Ķ ţ  ʆ7
2-dDCB : 2-ドデシルシクロブタノン

.
¢ğʌʉEȀǂ
2-tDCB:n2- テトラデシルシクロブタノンłįȶȪ żÀÂ­¦Ã    ; ǌ Ŧ ɠ n Ȁ ɠ à Ķ ţ  ʆ7
2-tDeCB : 2- テトラデセニルシクロブタノン
< ¢¡¾ÀÂ­¦Ã.
ÀÂ­¦Ã
</ʐ
¡¾ ÀÂ­¦Ã¤ÀÂ­¦Ã< ¡¾


</ʐ ¡¾

¤ÀÂ­¦Ã

82

浦上財団研究報告書

Vol.21（2014）

当たり 1 kGy の照射で生成するモル数で表すと、クロブタノンの存在を報告した Variyer らは 3 )、2-dDCB, 2-tDCB, および 2-tDeCB の生成効率は、

そ の 濃 度 を 2-DCB ; 2.67μg /g, 2-dDCB ; 0.58μフクユタカで、1.5, 1.1, 2.2 nmole、エンレイで 1.7,

g /g としており、今回の未照射品の分析結果とは

1.2, 2.4 nmole であった。これらの値は、純品のト

大きく異なっていた。

リグリセリドを照射した時とほぼ同様であった。

照射により生成した、2-DCB および 2-dDCB

ナツメグ試料のガンマ線照射による 2 - アル
キルシクロブタノン類の生成の 8 ～ 10 ℃での貯蔵による濃度変化を追跡する

ガンマ線照射によって、5 種類のロットの異なしたが、30 週後も検出が可能であった。従って、

るナツメグ中に生成した 2-DCB および 2-dDCB

照射ナツメグの検知指標として、2-DCB およびの濃度（照射後 1 日）を 表 2 に示す。ロットによ

2-dDCB が有用と考えた。なお、本研究では、脂り濃度差があるが、すべてのロットで、2-DCB,

質含量の高い香辛料として、唐辛子の 2-ACBSs

2-dDCB の生成が確認できた。両化合物の生成量の検出も試みたが、夾雑ピークが除けず検出にはの違いは、もともと含有される脂肪酸含量の違い

成功しなかった。

3.3と、これらの 2-ACBs は貯蔵期間に応じて減少に起因すると考えられた。また、すべての非照射

本研究に用いたナツメグ試料（A）についての脂試料で検出下限を上回る 2-ACB の生成は確認さ

肪酸含量の分析結果から、先駆脂肪酸 1 mmole よれなかった。この結果は、天然のナツメグ中にシり 1 kGy の照射で生成する 2-ACBs の量を見積も

表2

試料ロット

2 - DCB2 - dDCB（μg/g ナツメグ）（μg/g ナツメグ）

A（スリランカ）
B（インドネシア）
C（インドネシア）
D（インドネシア）
E（インド）*mean±

ると、2-DCB が 1.3 nmole、2-dDCB が 3.8 nmole

5kGy 照射ナツメグ試料中の 2ACBs 濃度

SD

1.52±0.18*
1.37±0.16
2.14±0.17
2.19±0.12
1.26±0.10

0.21±0.02
0.31±0.02
0.33±0.01
0.33±0.01
0.55±0.04

n=4
表3

であった。
3.4

植物性試料における放射線照射時 2 -A C B sの生成量

表 3 に、既報と本研究における植物種子等を放射線照射した際に生成する 2-ACBs の量（モル数）を、脂肪酸 1 mmole, 1 kGy あたりとしてまとめた。

植物性食品の照射による 2- アルキルシクロブタノン類の生成効率

nmole/mmole
食品
ヘーゼルナッツ
カカオ豆
アボカド

照射条件

2-DCB

2-dDCB

2-tDCB

2-tDeCB

文献

6-8℃
好気

‒
‒
‒

2.44
6.14
1.7

2.74
12.21
‒

1.8
0.71
1.0

Horvatovich
4)
2002

‒

1.1

1.0

‒

Ndiaye1999

‒
‒
‒
‒

2.2
4.6
0.9
3.7

1.5
4.2
0.6
3.2

‒
‒
‒
‒

‒

2.6

3.0

マンゴ（種子）ブラックメロン（種子）レッドメロン（種子）カボチャ（種子）ヒマワリ（種子）

室温
好気

ゴマ

脂肪酸 /kGy
備考

Sin 20066)

0.7

Lee 2008

7)

5)

推定値 *

推定値 **

カシューナッツ

8℃

大気

‒

1.3

1.3

1.7

Chen

2012a

8)

ナツメグ

8℃

大気

1.3

3.8

‒

‒

Chen

2012b

9)

大豆（フクユタカ）
大豆（エンレイ）

20℃大気
20℃大気

‒
‒

1.5
1.7

1.1
1.2

2.2
2.4

- ：測定せず* 10 kGy 照射の 2-ACBs 生成量（μg/g lipid）,脂質含量, 脂肪酸組成の報告値に、脂質の 90％が脂肪酸との仮定で算出** 4 kGy 照射の 2-ACBs 生成量（μg/g lipid）,脂質含量, 脂肪酸組成の報告値に、脂質の 95％が脂肪酸との仮定で算出

ESR・化学分析による香辛料の加工・貯蔵履歴の解明に関する研究

3.5

大豆試料のガンマ線照射による ES R スペク
トルの変化

83

リーラジカル由来の P 1 信号の強度が増大したが、信号構成は変化しなかった。一方、大豆の皮では、

図 43.5
に非照射の大豆の皮と実のESR
kGyįȶȪżnÃµȀǂ スペクトルł m z } ESR5 ±以上の線量で、有機フリーラジカル由来の¡ÀnĬă

を示した。いずれの部位においても、g＝ 2.00信号の両サイドに、
照射セルロース由来の新たな ğ 4 mɶǂłnįȶnǗjĻn
ESRの±¡ÀǤ\cK
P_~nɝÛmSPhxJ

6Ɛ
gʒ2.00 nƋƟ¬¿Å¾ÀǏƒnäč
有機フリーラジカル由来の信号P 1 が観測された。 P信号を確認したが、セルロースの含有量の少ない
1 UȡƷ[~cKanËçmJŎőn
ȀäčUȡƷ[~cUJZ~oµÃÃǏƒnäčjȆR{~JǗz|xĻiƃǝm
その両側に、
幅広の 6 本線信号が観測されたが、こ子実ではサイドピークは観測されなかった。
ȡƷ[~cK[{mJğʎmǂłȪżnʓʕʔ±¡ÀǤ^KǗmSPhoJg=
れはマンガン由来の信号と考えられ、皮よりも実
3.6 照射および粉砕によって唐辛子に生成する
10）
4.0 Ö Ɋ m J ɡさらに、
ǏƒjȆ{ ~ } ä č U ȡ Ʒ [ ~ラジカルcKÃµȀǂł\cjZJįȶ
図R
5 に照射試料ので明瞭に観測された。
nĻioƋƟ¬¿Å¾ÀǏƒn= P
1 äčnŖœUĪį\cUJ
図 6 に 粉 末 唐 辛 子 の äčƜŦoĬă\lガ ン マ 線 照 射 10 日 後 の
ESR スペクトルを示す。皮においては、g
4.0TfcKÆſJįȶnǗioJ5kGy
ØÇnȀɠiJƋƟ¬¿Å¾ÀǏƒnäč
ESR スペクトルを示す。広域の磁場掃引を行った付近に、鉄由来と考えられる信号が観測された。
nË¢mJǂłÀÂÅǏƒnžcläčǢȮ\cUJÀÂÅnđƋɠ
左側のスペクトルでは、g 値が約 2.00 に強く鋭い
ガンマ線照射したところ、大豆の実では有機フnŅlPĵĻio¢«ÅoȡƷ[~lTfcK

大豆の皮（skin）
有機フリーラジカル由来
Mn 2+ 由来Fe 3+ 由来

大豆の実（karnel）
有機フリーラジカル由来
Mn 2+ 由来į ȶ n Ǘ S z p ESR
Ļ nスペクトル
ESR  ±  ¡ À
ğ 4 ɶ ǂ
図 4ł非照射大豆の皮および実の

図5

照射により大豆種皮に生成するラジカル

図５	
  照射により大豆種皮に生成するラジカルğ 5 ǂłmz|įȶǩǗmǌŦ^}¾ÀZ~{n±¡ÀoĐÆÅÀiŵT~hS|JƋƟ¬¿Å¾ÀǏƒjȆR
{~} P 1 äčnŖœoJÃµȀǂłmz|Īį\cKğ 6 nČço P 1 äčnƛɊS 1 ćp S 2 n
浦上財団研究報告書 Vol.21（2014）
1 äčnË¢m
84 ènŭį±¡ÀiJǂłȪżmSPhoJP¢«ÅUȡƷ[~cK

粉末唐辛子のガンマ線照射によるスペクトルの変化
6 ĵnÃµȀǂłmz}±¡ÀnĬăğ ʏ  ǳ Ə Ę図ɇ   1 本線 P1 信号が、その近傍に
Mn イオン由来と考の検知が可能と判断された。
Zn¢«ÅoJ1
T{ 30ʖGy uin^rhnǂłȪżiȡƷ[~Jaえられる
6 本線信号、g 値が約 2.2kGyの銅イオンに照射により強度が変わる P 信号について、よ1nŖœoȀɠmàĶ\hįVWlfcKș 4 mĎȀɠn±¡ÀiȡƷ\c¢
り詳細解析を行うため、マイクロ波強度を変化さ由来すると考えられるブロードな信号、g 値が約«Ån g åǤ^Kせてその信号の飽和挙動を観測した。図 7 に非照
4.0 の鉄イオン由来と推察される信号を観測した。

 ǂłmz|ŖœUĬ} P 1 äčmgPhJz|ȭǹȢƓȖQcwJµ

射及び照射唐辛子試料の P 1 信号の逐次飽和挙動
これらのスペクトルは同一スケールで描かれておœĬă[`hanäčnɾĔŰĂȡƷ\cKğ
7 mɶǂłćpǂłĘɇĵȀ ǂ ł \ c Ę ɇ ĵ n S1 S z p S2 « Å  n g å       ș 4  Ã µ
信を示す。
り、有機フリーラジカル由来と考えられるP
1
線量 (kGy) P 1 äčnɏƠɾĔŰĂǤ^K
1
5
10
30
号の強度は、ガンマ線照射により増大した。図 6S12.01982.01802.02082.0208の右側は P 1 信号の極近傍の拡大スペクトルで、
S2
1.98101.98151.98151.9811
照射試料においては、P 1 信号の両サイドに S 1 及び S 2 のサイドピークが観測された。
 S 1 «Åo g = 2.02JS 2 «Åo g = 1.98 ÖɊjl|JZ~oJĮWnƘǄţɼĕ
11)
このサイドピークは、1kGy から 30 kGy までの
KZnŹłȀǂłmSPhħē[~hP}ÀÂÅǏƒn¾ÀjȆR{~c
すべての照射試料で観測され、その強度は線量にnǅɥǖl¾Àůƞj\h 1 kGy ǂłnȪżiOfhxJanņƣnƙǞUċ
依存して大きくなった。
Ȋj÷Ž[~cK 表 4 に各線量のスペクトルで観測したサイドピークの g 値を示す。
表4

ガンマ線照射した唐辛子の S1 および S 2 ピークの g 値

線量（kGy）

1

5

10

30

S1

2.01982.01802.02082.0208S2

1.98101.9815ğ 7  Ã µ Ȁ ǂ ł図ò7 ǋガンマ線照射処理した粉末唐辛子試料の\ c ǳ Ə Ę ɇ ĵ Ȫ ż n P1 Pä1 信号強度のčŖœnµÂƬ
1.9815 1.9811
ĶţS 1 ピークは g = 2.02、S 2 ピークは g = 1.98 付近

マイクロ波強度依存性

非照射と照射（1 kGy、3 kGy）試料のいずれも、となり、これは、多くの植物性食品の放射線照射 ɶǂłjǂłʆ1PkGyJ3kGy)ȪżnP_~xJP 1 äčnŖœoµÂƬŖ
1 信号の強度はマイクロ波強度とともに増大し、xmĪį\JO}µÂƬŖœØɫoäčŖœUƵŅ\hP}KZnŖœU
あるマイクロ波強度以降は信号強度が減少していにおいて報告されているセルロース由来のラジカ(ɩå)ǎP}Zjmz| ESRäčŖœĆľmȴȱ^}}Ɔn P 1 äčŖœる。この強度が飽和する時の（閾値）
P 1 信号強度ルと考えられた 11 )。この特長的なラジカルを指iVJucJɩåÊR}µÂƬŖœȩá^}ZjiJP 1 äčmĽÊ^標として 1 kGy 照射の試料であっても、その履歴を用いることにより ESR 信号強度を厳密に議論ÀǩmgPhȆĿ^}ZjUiV}KǂłɠUĪ^mŜPȡƷ[~} P 1 äčoĪį\cKucJɩåÊR}µÂƬŖœoJǂłȪżU 1 kGy Szp

jxm 11 mW iO}nmŀ\JɶǂłȪżio 16 mW jŉǔUȮw{~JǂŃ[~h P 1 äčmĽÊ^}ƋƟ¬¿Å¾ÀoJǂłùmȡƷ[~}xnj85

ESR・化学分析による香辛料の加工・貯蔵履歴の解明に関する研究することができ、また、閾値を与えるマイクロ波

少することは、照射により新たなラジカルが生成強度を評価することで、P 1 信号に寄与するラジ

され、ラジカル間の距離が短くなり、相互作用がカル種について考察することができる。照射量が強くなったことを示していると考えられる。

増すに従い観測される P 1 信号の強度は増大した。

表5

照射唐辛子の P 1 ピークの緩和時間

また、閾値を与えるマイクロ波強度は、照射試料が 1 kGy および 3 kGy ともに 11 mW であるのに

非照射
1kGy
3kGy

対し、非照射試料では 16 mW と差異が認められ、照射で誘導されて P 1 信号に寄与する有機フリー

3
4
7

120
100
70

る非照射唐辛子試料の ESR スペクトルを示した。

なる可能性が示唆された。
表 5 に Lund ら

T 2 (ns)

図 8 に、上述の唐辛子とは来歴や部位の異なラジカルは、照射前に観測されるものと質的に異12 )

T 1 (ms)の解析ソフトを用いて、算出

それぞれのスペクトルに観測されるピークは、前した P 1 ピークの緩和時間（T 1、T 2 ）を示した。食

述の非照射試料と同様の構成で、g = 2.00 の有機品中に含有する成分が異なると、算出される緩和フリーラジカル（ P 1 信号）の他、Mn イオン、鉄、

時間が異なる。本実験では非照射試料に対して照銅イオンに由来するラジカルと考えられるピークが観測され、照射試料に観測されるサイドピーク
射試料では T 1 は照射量が増すに従い増大し、T 2{~}KT 2 oÉŀɳĵn«ÃɧnǚÒÝǎĈƄ\hP}KǂłɠmŢ]h T 2 UƵは減少した。T 1 、T 2 の変化から照射により多種は検出されなかった。P 1 信号はいずれの試料にŅ^}ZjoJǂłmz|žcl¾ÀUǌŦ[~J¾ÀɧnɁɱUǟWl|J
多様なラジカルが生成したことを示された。Tも認められたが、その強度は種子と種皮、粉末試
1ǚÒÝǎUŖWlfcZjǤ\hP}jȆR{~}K
はスピンと軌道の相互作用により化学結合に沿っ料の間で大きく異なり、唐辛子の部位による成分
 ğ 8 mJÇɌnĘɇĵjoƒƣyɝÛnǔl}ɶǂłĘɇĵȪżn
ESR ±¡À
てエネルギーが流れてエネルギーを失う過程に依の違いや、粉末化する際の機械的なストレスと酸Ǥ\cKa~b~n±¡ÀmȡƷ[~}«ÅoJùɌnɶǂłȪżjĐƝn
存している。照射によりT 1 が増大したという事
素への暴露などが、この有機ラジカルの生成に関ÃJɡJɣÃmƜŦiJg = 2.00 nƋƟ¬¿Å¾ÀʆP
1 äčʇnÕJMn
は、放射線で化学結合が切断されてラジカルが生与していることが示唆された。
Ǐƒ^}¾ÀjȆR{~}«ÅUȡƷ[~JǂłȪżmȡƷ[~}¢«Åoƙó[~lTfcKP 1 äčoP_~nȪżmxȮw{~cUJanŖœoǩĵj
成した後、エネルギーが流れていく経路の一部がそこで、加熱（殺菌）、粉末化およびガンマ線ǩǗJǳƏȪżnɧiįVWǔl|JĘɇĵnɝÛmz}ŦônəPyJǳƏă^}遮断されたためエネルギーの流れが遅くなったた
照射など異なる前処理をした唐辛子の各試料の飽ɮnƟƗǖl¡ÁjɞǸqnƇɴlkUJZnƋƟ¾ÀnǌŦmɨÊ\hP
めと考えられる。T和挙動から求めた P 1 信号強度の最高値を算出し、2 は不対電子のスピン間の相}ZjUǤė[~cK
互作用を反映している。照射量に応じてT 2 が減図8

結果を 図 9 に示した。有機ラジカル由来の P 1 信

加熱殺菌（ 非照射 ）唐辛子の ESR スペクトル      ğ 8 ý ǃ Ƥ ȓ (ɶ ǂ ł )Ę ɇ ĵ n ESR  ±  ¡ À
上から種子、皮、粉末試料         ÇT{ǩĵJǗJǳƏȪż

a Z i J ý ǃ ʆ Ƥ ȓ ʇJ ǳ Ə ă S z p  Ã µ Ȁ ǂ ł l k ǔ l } ù ò ǋ  \ c Ę ɇ ĵ

86

浦上財団研究報告書

号は種で大きく、皮で小さいことが試料 A と試
料 B、試料 C と試料 D の信号強度の関係から示

Vol.21（2014）

4．ま と めされた。この強度の違いは、種に含有される油脂

超臨界流体抽出（SFE）とスルフォキシド固相が皮に比べて多いことに由来すると考えた。加熱

抽出カラムを用いた効率的な試料精製をおこなう処理された市販唐辛子の P 1 信号強度は非加熱のことで、大豆やナツメグからの 2-ACBs の検出が市販唐辛子と比較して変化が少ないため、加熱処可能になった。ガンマ線照射による 2-ACBSs の理は唐辛子のラジカル生成への関与が大きくない

生成量は、線量と先駆体となる脂肪酸含量に依存と考えた。一方、粉末化処理された市販唐辛子のし、これら植物性食品での 2-ACBs は、前駆脂肪P 1 信号強度は 14 ～ 18 であった。処理前の値は 0

酸 1 ミリモル 1 kGy の照射で数ナノモルが生成し、～ 8 であり、両者を比較すると非常に大きな違い

純粋なトリグリセリドと同程度の、10 – 6 ～ 10 – 5が認められた。食品の粉末化は衝撃が大きく、酸のオーダーの生成効率であった。また、ナツメグ

素への暴露以外にも成分へ様々な影響が与えられ中の 2-dDCB および 2-DCB は、照射後の貯蔵中る。そのため、唐辛子の粉末化処理では、多量のに漸減したが、30 週後も検出することができた。

ラジカルが生成され、E S R により強い信号とし唐辛子の ESR スペクトルでは鋭い 1 本線が観測て観測されたと考えた。ガンマ線照射した試料でされた。g 値は約 2.0 であったことから有機フリー

は、線量に応じた P 1 信号強度の増加が観測されラジカルすなわちカーボンラジカル由来と考えた。ただし、P 1 信号の生成には、粉砕などの加た。この試料に殺菌線量のガンマ線（数 kGy のレ

工処理の寄与も大きいため、非照射のコントローベル）を照射すると、他の植物試料の場合と同様

ル試料との比較によらず、P 1 信号強度に基準（閾に吸収線量に依存してラジカル量の増加による信値）を設けて、照射の有無を検知することは困難

号強度の増大が認められた。さらに、粉末化処理である。よって、照射検知の目的では、サイドピー

によっても、g 値が約 2.0 の 1 本線の ESR 信号のクの有無を判断の基準とすることが望ましいと結増大が観測され、この原因は、粉末化による酸素論された。

暴露によるものと考えられた。唐辛子の 1 kGy 以
上の照射で、セルロース由来とされる、有機フリー

Peak intensity (Peak height/Amp. Gain)

30

25

20

15

10

5

nd *

0
A

B

C

D

E
Sample

図9F

試料名 形状

原産国

加工地

加工処理法

試料 A

種

日本

日本

天日干し

試料 B

皮

日本

日本

天日干し

試料 C

種

中国

日本

天日干し, 加熱殺菌

試料 D

皮

中国

日本

天日干し, 加熱殺菌

試料 E

粉

中国

日本

天日干し, 加熱殺菌

試料 F

粉

中国

日本

天日干し, 加熱殺菌

F
F
(1kGy) (3kGy)

異なる加工処理をした唐辛子の P1 信号強度（ 閾値 ）*nd：P1 信号不検出。

ESR・化学分析による香辛料の加工・貯蔵履歴の解明に関する研究

ラジカルの両側のサイド信号が観測されたが、これは加熱や粉砕処理では観測されなかった。
以上のことから、ナツメグに対して 2-ACBs の検出、唐辛子に対して ESR によるサイドピークの検出を指標に、殺菌線量の放射線照射の履歴の検知が可能と結論した。
謝

辞
本研究を実施するに当たり、多大な研究助成を賜りました（公財）浦上食品 ･ 食文化振興財団並びに関係者の各位に心より御礼を申し上げます。
文献1) Kume, T., Furuta, M., Todoriki, S., Uenoyama, N.,
Kobayashi, Y., Status of Food Irradiation in the World,
Radiat. Phys. Chem, 78, 222-226 (2009)2) 食安発第 0706001 号（最終改正平成 24 年 9 月 10 日）「放射線照射された食品の検知法について」
3) Variyar PS, Chatterjee S, Sajilata MG, Singhal RS, Sharma
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Chem. Dec 24 ; 56 (24) : 11817-23 (2008).
4) Marchioni, E et al. Determination of 2-alkylcyclobutanones
in irradiated Food. In “Etude toxicologique transfrontalière
destinée à évaluer le risque encouru lors de la consommationd’aliments gras ionizes. (2002).” p.46.

875) Ndiaye, B.et.al.;. 2-alkylcyclobutanones as markers forirradiated foodstuffs. II. The CEN (European Committee forStandardization) method: field of application and limit ofutilization. Radiat. Phys. Chem.. 55 (4), 437-445 (1999).
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chromatography-mass spectrometry. J. Agric. Food Chem..
54 (19), 7159-7166 (2006).
7) Lee, J.E. e t al . Characteristic hydrocarbo ns and2-alkylcyclobutanones for detecting gamma -irradiatedsesame seeds after steaming, roasting, and oil extraction. J.
Agric. Food Chem.. 56 (21), 10391-10395 (2008).
8) Chen, S., Tsutsumi, T., Takatsuki,S. Matsuda, R., Kameya,
H., Saito, K., Furuta, M., Todoriki, S., Identificationof 2-Alkylcyclobutanones in cashew nut (Anacardium
occidentale), 食品照射 47 巻 pp.19-28（2012）.
9) Chen, S., Tsutsumi, T., Takatsuki, S., Matsuda, R.,
Kameya, H., Saito, K., Furuta, M., Nakajima, M., Todoriki,
S., Identification of 2-Alkylcyclobutanones in Nutmeg(Myristica fragrans) Food Chemistry 134 (1) 359-365(2012).
10) 亀谷宏美 , 鵜飼光子 国内の市販唐辛子と放射線処理唐辛子のESR によるラジカル解析, Radioisotopes, 60 (4), 173180 (2011).
11) Kameya, H., Ukai, M., Shimoyama, Y., An ESR study ofradiation induced radicals in glucose polymers, Radit. Phys.
Chem., 84, 232-234 (2013).
12) Lund, A., Relaxation time determination from continuouswave microwave saturation of EPR spectra, Rad. Res. 172,753-760 (2009).

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浦上財団研究報告書

Vol.21（2014）

Chemical and ESR analyses for the detection ofprocessing history of spices
Setsuko Todoriki
National Food Research Institute, NARO
Irradiation of fat-containing food generates a family of molecules, namely
2-alkylcyclobutanones (2-ACBs). These compounds contain the same number of carbons (n)as their fatty acid precursors, and an alkyl chain of (n-4) carbons, branched at ring position
2. These molecules have been found exclusively in irradiated fat-containing food, and arethus considered as unique markers for food irradiation.
In the present study, 2-ACBs were extracted from 2 varieties of soybean (Glycinemax) and nutmeg (Myristica fragrans) using supercritical fluid extraction (SFE) andpurified with solid-phase extraction (SPE) column. 2-dodecylcyclobutanone (2-dDCB),
2-tetradecylcyclobutanone (2-tDCB) and 2-tetradecenylcyclobutanone (2-tDeCB) weredetected in irradiated soybeans at 1 kGy or greater, both 2-decylcyclobutanone (2-DCB)
and 2-dDCB were successfully detected and identified in the irradiated nutmeg at 5 kGy or
greater. However, neither was present in the non-irradiated samples. Moreover, although theconcentrations of 2-DCB and 2-dDCB in irradiated were significantly reduced, a positive
identification was obtained in irradiated nutmeg even after 30 weeks of storage. Radiation
production yields of these 2-ACBs were 1.1 – 3.8 nmole/ mmole precursor fatty acids, sameorder as model lipid triglycerides.
ESR analysis of gamma ray irradiated and being treated with different processing
red pepper was studied. All the red peppers were commercial available expect irradiatedone. Processing treatment of red pepper was sun drying, mechanical processing (heatingsterilization and powdering treatment). All the samples were weighted and analyzed. The
ESR spectrum of the red pepper is composed of a singlet at g = 2.00. This signal was
originated from organic free radical. It is suggested the effect of heating treatment on theradical formation is not so large and powdering treatment will promote the radical formationof red pepper. ESR singlet signal of the irradiated red pepper showed the large signal
intensity and the dose-dependence. The singlet signal intensity of irradiated powder sample
showed the almost same value as compared with that of the powder sample with heating
treatment. We concluded that the radical formation of the red pepper is mainly depended on
the powdering treatment and irradiation. Two peaks g = 1.98 and 2.02 at both sides of thesinglet peak were observed in irradiated red peper at 1 kGy or greater, which are specific forradiation treatment and useful for the detection.