博 士 （ 水 産 科 学 ） /ヾ ス カル

ナ ラ ヤン

学 位論文題名

Lipids oftropical andtemperate seaweed specieswit
h special refere
ncetoconjugatedfattyacidsand food applications（ 共 役脂 肪 酸の 探 索と食品 への利用 を目的と した
熱 帯 及び 温 帯 海域で の海藻脂 質に関す る研究）

学 位 論 文 内 容 の要 旨
Seaweeds are macro‑algae living in sea or brackish water. They are referred to as "benthic marme
algae" which means attached algae thatlive in the sea. They are often referred to as seaweeds or marine
macroalgae with some authors even branding them as sea vegetables. They are simple organism withunique properties. Seaweed crdtivation has become a major industry in the Asia, thereby making theregion utilizing these plants the most. Seaweeds form a part of the staple diet in Japan, Korea andChina apart from being used as delicacies in some of the westerri world. They are traditionally consumed
in the Far East countries and in Hawaiian Islands, while in the West the principal uses of seaweeds areas sources of phycocolloids, thickening and geUing agents for vanous industrial applications includinguses in foods.
Although, seaweeds have been studied for long, for production of industriaUy importantpolysaccharides like agar, carrageenan, fucoidan etc; they have notbeen looked upon as sources of lipids
as these are found in relatively small quantities. Since lipids would be wasted as a major by‑productduring the production of these phycocoUoids, it would be worthwhle to utilize them as sources ofnutritious hpids and other compounds that have profound health benefits. Comprehensive reviews areavailable on the occurrence and significance of bioactive molecules in seaweeds by various authors. In
this regard, an attempt was made in the current study to higHight the prospects of seaweed lipids assources of useful bioactive molecules that have a potential for biomedical and food applications. The
major objectives, as listed in Chapter l, of the present study, were ‑(a)To analyse different brown and red seaweeds for the occurrence of conjugated polyenoic fatty
acids and any other unusual fatty acids.

(b) To comparatively evaluate the fatty acid composition of a brown seaweed (Sargassum sp)
harvested from cold and tropical waters.
(c)

To assess the efficacy of seaweed extracts for their anticancerous potential; and,(d) To evaluate the fatty acid, amino acid, fucoxanthin and fucosterol contents in seaweed
incorporated food products with emphasis on fucoxanthin stab:ility.
Chapter 2 reviews the available literature on the composition, functionahty and potential
applications of seaweed lipids. The chapter emphasizes the importance of seaweed lipids as
biofunctional materials and their possible recovery and application methods.
Chapter 3 is on the occurrence of conjugated fatty acids in some of the Indian red seaweeds. Threespecies of red marine macro algae (Rhodophyta) from the Indian Ocean were analysed for the occurrence of conjugatedpolyenes. The composition of different lipid classes in these seaweeds along with their fatty acid composition has also
been reported. Analysis of lipid classes of these seaweeds revealed that both Acanthophora spicifera (Ceramiales,Rhodophyta) and two species of Gracilaria, viz. G. edulis and G. folifera (Gracilariales, Rhodophyta) were rich in一 67ーglycolipids followed by neutral‑ and phospholipids. The fatty acid composition of these seaweeds revealed C16:0 as thepredominant fatty acid in all three species. However, A. spicifera had significantly higher amounts of eicosapentaenoicacid (EPA) and arachidonic acid (AA) as compared to negligible amount of these fatty acids in both species of Gracilaria.
The red seaweed Acanthophora spicifera contained conjugated eicosapentaenoic acid'(CEPA) and conjugatedarachidonic acid (CAA) in all lipid classes except glycolipids. One interesting observation was that though both speciesof seaweeds viz., Acanthophora and Gracilaria were from the same geographical sampling site, the former showed
occurrence of conjugated polyenes while the latter did not. We hypothesize.that Acanthophora may be harboring
enzymes, similar to that of those reported in Ptilota sp from the northern hemisphere, that could aid in isomerisation of
the normal EPA/AA to CEPA/CAA. Relatively higher amount of EPA and AA in this seaweed may aid in this.
Chapter 4 0f the work comparatively evaluates lipid composition and profile of three brown seaweed species ofgenus Sargassum. Three different species of broxvn algae of genus Sargassum (Fucales, Phaeophyta), collected fromtemperate and tropical waters, were analysed for their lipid class and fatty acid composition. Two species‑Umitorano(Sargassum thztnbergii) and Fushi sujimoku (S. confusum) ‑ harvested fi‑om the Nortbwest Pacific Ocean off Usujiri,
Hokkaido, Japan and one species.(S. marginatznn) harvested from the Arabian Sea (Indian Ocean) off Goa, west coastof India, formed the materials of the study. In all the seaweeds glycolipids formed the major lipid class followed byneuffal lipids and phospholipids. Palmitic acid (C16:0) was found to be the predominant fatty acid among all the three
species with Sa,gassum marginatum recording the highest quantity. However, the species of Sargasswn harvested fromthe cold waters of NE Pacific Ocean were found to contain more of polyunsaturated fatty acids (PUFAs; > 50% of total
faffy acids) as compared to the higher content of saturated fatty acids (about 53% of total fatty acids) in the seaweed
harvested from the tropical waters of the Indian Ocean. However, the degree of unsaturation (DU) and mean chain
length (MCL) of PUFAs were not significantly different (p>0.05) aunong the cold water species. A non‑methyleneinterrupted (NMI) fatty acid, eluting just before 20:2 n‑6, was found to be a characteristic feature of Sargasszun andcould well be used as a taxonomic marker for seaweeds of the genus SargasszLm. The higher PUFA content in .S.
thunbergii and S. confusum make them potential sources in the preparation of PUFA‑rich nutraceutical and/orfimctional‑food formulations.
Chapter 5 details the preliminary work done witbregards to t
he anticancerous activityof li
pid extractsof Indianbrown seaweed S. marginatu,n. An effort was made to screen the growth inhibitiory/cytotoxic activity of lipid extracts
on the human pro‑melocytic leukemia (HL‑60) cells. Phospholipids (PL) were found to be the most effective comparedto the other lipid classes in terms of cytotoxic activity. PL exhibited cytotoxic activity at concentrations aslow as20
yg/ml. PL were found to be higher in poly unsaturated fatty acids (PUFA) among all the lipid classes analysed. Thisstudy indicated the possibility of seaweeds as potential sources of anticancer substances.
Chapter 6 compares the fatty acid compositions of brown seaweeds harvested from tropical andtemperate waters. Lipid class and fatty acid composition were determined in Padina tetrastomatica (atropical seaweed) harvested from the Arabian Sea (Indian Ocean) off Goa, west coast of India andDesmerestia ligulata (commonly called as urushigusa, a cold water seaweed) harvested from theNorthwest Pacific Ocean off Usujiri, Hokkaido, Japan. Glycolipids formed the major lipid class followedby neutral‑ and phospholipids. Palmitic acid (C16:0) was found to be the predominant fatty acid, withsaturated fatty acids contributing to the major portion of the total fatty acids in case of tropical species.
However, among the unsaturated fatty acids poly unsaturated fatty acids (PUFAs) formed the major
portions and were highest in phospholipids (PL). The degree of unsaturation (DU) and mean chain length(MCL) of PUFAs are also presented.
Chapter 7 is on the influence of edible seaweeds (Wakame) in food products (pasta). Wakame, anedible Japanese seaweed and pasta as the food product Wakame ( Undaria pinnatifida) is edible seaweedrich in fucoxanthin; while, pasta is an important dish from nutritional and gastronomic point of view.
Pasta was prepared with wakame as an ingredient at different levels. In‑vitro antioxidant properties,
total phenolic content, fatty acid composition, fucoxanthin and fucosterol contents formed the major
bio‑functional characteristics analysed. Pasta with 10% wakame was acceptable sensorily. The total
phenolic content varied between 0.10 and 0.94 mg gallic acid equivalents (GAE)/g, while total
antioxidant activity varied from 0.16 t0 2.14 mg ascorbic acid equivalents (AAE)/g, among different
samples. 2,2‑diphenyl‑l‑picrylhydrazyl (DPPH) and superoxide radical scavenging activities of sensorily
acceptable pasta were 7.71 and 4.56 %, respectively. The sensorily acceptable pasta had a mild seaweed
flavor with taste similar to control pasta, as assessed by panehsts. The ratio of n‑3 to n‑6 fatty acid inseaweed‑incorporated pasta was l:3.4 as compared t0 1:15.2 in the control. Heat process involved in― 68 ‑

pasta preparation and cooking did not destroy fucoxanthin. Microstructure studies revealed theenhanced interaction between starch gramdes and protein matrix in pasta containing seaweeds up to20%.
The brown seaweeds had a ba
lancedfattyacidcomposi
tion especially with referenceto n‑3/n‑6 F
A ratiopointing
to their usefulness as sources of PUFA. Overall, these seaweeds have considerable quantities of functional lipids
making them suitable candidates for recovery of beneficial phyto‑nutraceuticals. Fucoxanthin being a valuable
carotenoid, pasta products can be used for popularizing seaweed consumption in p
opulations that does nottraditi
onallyconsume seaweed in their diets. Technologies to effectively recover total lipids ffom these seaweeds and methods toutilize recovered biofunctional materials in food, pharamaceutical and biomedical applications need to be resea
rchedfurther.

ー 69 ‑

学位 論文審査の要旨
主査
副査
副査

教授 宮下和 夫
教授 板橋 豊准教授 細川雅史

学位論文題名Lipids oftropic
alandtemper
ateseaweedspecies
with special reference to conJugatedfattyaCidSandfoodappliCationS（共役脂肪酸の探索と食品への利用を目的とした熱帯 及び 温帯海 域での海藻脂質に関する研究）

海藻は加工食品の重要な素材として広く活用されてきた。国連食糧農業機
関の統計によれば、1995年度の海藻類の生産量は680万トン程度であったが、2004年度になると約1400万トンに達した。これは、海藻から得られる粘性多糖類の需要が高くなったためと予想される。また、日本を始めアジア各国では、海藻を食材として古くから利用してきた。海藻中の栄養成分としては多糖類が最も多く、っいで、タンパク質、脂質、無機塩類たどが含まれている。海藻タンパク質には必須アミノ酸が多く、その栄養価は、他の良質栓陸上植物タンパク質にひけをとらない。また、海藻脂質には、アラキドン酸やエイコサペンタエン酸(EPA)などの高度不飽和脂肪酸も多く含まれている。しかし、海藻に含まれる多糖類の食物繊維としての働きや、一部の粘性多糖類（フコイダン）の免疫能向上作用と抗腫瘍活性などの報告はあるものの、陸上植物中に含まれるファイトケミカルに相当する栄養機能成分や脂質にっいての知見は少なかった。こうしたなか、海藻カロテノイド、フコキサンチンの独特な機能性が示され、海藻脂質の成分の詳細と栄養機能性、さらには、その食品への活用が望まれている。本研究では、温帯海域と熱帯海域から得られる海藻の化学的性質とその機能性食品への応用にっいて以下の成果を得た。
1．インド洋沿岸で採取した紅藻Rh
odophytaに属する3種の海藻(Aca ロ壬カ〇．p
カ〇 f・aざpjcj
fをf．・a；6シ・acj丿arjaed
むJゴs；Ef 〇Ijf
みゴ．a）は、c03系の機能性高度不飽和脂肪酸（PUFA）としてEPAを、の6系の機能性PUFAとしてアラキドン酸を相当量含むが、その含量は種によって異なることを明らかにした。特に、A叩jc
ゴた瑚はEPAとアラキドン酸を多く含むことを見出した。さらに、A叩jc
ゴ馴旨質中には共役型のアラキドン酸（CAA）とEPA（CEPA）を含むことも明らかにした。このことより、イc釦舶咄…には共役 異性化酵素 の存在が 示された 。また、 その脂質組成を分析したところ、糖脂 質 が 主要 な 脂 質で あ り、 っ いで り ン脂 質 が多 い こと が 分か っ た。
2． 温 帯 海 域 と 熱 帯 海 域 から 採 取し た 褐 藻Sarg鉛 脚 3種 の脂 質 組 成と 脂 肪酸組 成 に つい て 検 討し た 。す べて の褐藻に おいて主 要な脂質は 糖脂質で あり、っい で、中性 脂質、リ ン脂質の 順とをっ た。これらの脂質中の脂肪酸組
成に っ い て分 析 し たと こ ろ、 温帯 海域の褐 藻中には PUFAが50％以上含 まれているの に対し、 熱帯域で 採取した 場合には 、主詮脂肪酸は飽和型のパルミチン酸 であるこ とを明ら かにした 。また、 馳倍鯔 mは非メチレ ンインタ ーラプテッ ド型不飽 和脂肪酸 を含むこ とも明ら かにした。非メチレンインター
ラプ テ ッ ド型 不 飽 和脂 肪 酸は 他の 海藻には 含まれて おらず、こ の脂肪酸 は馳 曙 甜 s甜 腕 に 特 有 の 脂 肪 酸 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。
3．イ ンド沿岸 で採取し たSargss脚嬲曙 fロaぬ硼旨 質のガン 細胞（ヒト 大腸ガン 細胞）に 対する増 殖抑制効 果を検討 したところ、同海藻脂質中のりン脂質に強い細胞増殖抑制効果のあることを見出した。ぬ珊sざ伽嬲瑠｜々aと伽リン脂 質には高 度不飽和 脂肪酸が 多量に含 まれており、こうした脂肪酸組成がその生理活性と深く関わっていることも明らかにした。
4.熱 帯 域 で 採 取 さ れ た 褐 藻 (Padinaぬ trastoma tica)と 温帯 域 で 採取 され た 褐藻 (Desmerestia ligulata)の脂 肪酸組成 にっいて 検討した 。両褐藻
共、 主要な脂 質は糖脂 質であり 、っいで 中性脂質、リン脂質の順となった。
これ らの海藻 において も熱帯性 の褐藻で は、パルミチン酸などの飽和脂肪酸が 多 いの に 対 し、 温 帯期 の 海藻 中の脂肪 酸は不飽 和度の高い ものが多 かった。
5.褐 藻 の 機 能 性 食 品 へ の 活 用 を 検 討 す る た め 、 ワ カ メ 粉 末（ 5― 30％ ）を含 む パ スタ を 試 作し た 。そ の 結 果、ワ カメ粉末は 20％まで添 加しても パスタの食 品科学的 性状に影 響を与え ないこと 、ワカメ粉末中に含まれる機能性脂質（ フコキサ ンチンと フコステ ロール） の含量は加工中並びに調理中に減少しな いこと、 パスタ抽 出物には 高い抗酸 化作用が認められ、これはワカメ粉末中 に含まれ るポリフ ェノール に由来す ることを明らかにした。また、
パス タ 脂 質は 、 ワ カメ 粉 末10％ 添加 により その脂肪酸 組成が変 化した。 すなわち、小麦粉中ではn−6系高度不飽和脂肪酸とn―3系高度不飽和脂肪酸の比率が1：15.2で あったの に対し、ワカメ粉末添加により、ワカメ粉末脂質中に含まれるEPAや18：4n‑3の影響により同比率が1：3．4に変化した。WHOによるn―6/n−3比は1：4以下とされており、ワカメ粉末添加によルパスタの栄養効果が向上することを明らかにした。
以上 の成果は 、温帯域 と熱帯域 での海藻 の脂肪酸組成の違いを明らかにすると 共に、栄 養学的に 重要な知 見を与え た。また 、海藻の機能性食品等への活用 にも大き く寄与す るものと 判断でき た。よっ て審査員一同は本研究の申請 者 が博 士 （ 水産 科 学） の 学 位を 授与さ れる資格の あるもの と判定し た。