脂質過酸化物のDough発酵促進作用とその機構

25〈
平成15年度〉

脂 質過 酸化 物のDough発 酵 促進 作用 とその機構

豊

崎

俊

幸

(香蘭女子短期大学食物栄養学科教授)

1.はた。脂質 過酸化反 応に よ り生成 される ヒ ドロペ ル

じ め に

オキ シ ドによ ってパ ン生 地の発酵 が促進 された現
リポキ シゲナ ーゼ は,1z‑4z一

ペ ン タジエ ン構

象 は,栄 養学的 に評価す る と決 して良い とは考 え

造 を有 する不 飽和脂肪 酸 あるい は脂質に分 子状酸られない が,食 品 学的立場 か らこの現象 を評価す

素 を添加 して過酸化物(以 下,ヒ ドロペ ルオキ シ

る と非 常 に好 ま しい もの であ る と考 え る。 そ こド)を 生成 させ る。 この酵 素は一 般 に食品 のOffで,本 研究 は脂質 過酸化 反応に よ り生成 された ヒ且avorの原 因を誘 発す る ことは もち ろんの こ と,ドロペル オキ シ ドに よりパ ン生地 の発酵促 進作用

様 々 な悪 影響 を引 き起 こす こ とは既 知の事 実であにつ いて詳 細に検 討 し,併 せ この現 象が どの ようるr。

さ らに ヒ ドロペ ルオ キシ ドの分解物 である様 々な二次 生成物 は,食 品分野 あるい は生化学
分 野 において もヒ ドロペ ルオキ シ ドと同様,デ メ

な機 序で誘 発 され た もの かを検討 した結果,興 味
あ る事実が 得 られ たので報 告す る。
2.実

験 方 法

る1、81。この よう に脂 質過 酸化 反応 によ り生 成 さ

2.1パ

ンの調 整

れ る様 々な過酸 化脂質 はデ メ リッ トを与 えるこ と

パ ン生地 の調整 に用い た小麦粉(強 力粉)は 市の み取 り扱 わ れて きたのが現 状で ある。 しか し,販 されて いる もの を用い た。 また,添 加 した脂 質

リ ッ トを与 え る 事 実 は古 くか ら報 告 さ れて い

古 来 よ り知 られてい る伝統 的な食 品の中 には脂質

はリノー ル酸(純 度95%以 上)を3%の過 酸化 を誘発 させ る ことで美 味 さを引 き出 してい加 した。そ の他のパ ン製造 に必要 な材料 はすべ てる食品,例 え ばソー メ ン,干 物な どがあ るこ とか

市販 され ている ものを用 いた。 リポキ シゲナー ゼら,脂 質 過酸化 反応 によ り生 成 される過酸化 脂質

は パ ン生地 調整 の 最後 に添 加 し,37℃,湿は食品分 野にお いて はメ リッ トとして作用 してい80%で の恒温 装置 内で一次 発酵 させ た。発 酵後,

る場合 もある と考 え られる。
著者 は過 酸化脂 質が もつ性 質を上 手 く利用 す る
ことに よ り,食 品の もつ性質 をメ リッ トに変 え る

割 合で添

度75‑

ガス抜 きをし,10分 のベ ンチ タイム,90分 の最終
発酵 後,200℃
2.2グ

で12分 焼成 した。

ルテ ンと リノー ル酸とのモデ ル系 の調整ことがで きる もの と考 えた。 今回 はパ ン生地 の発

一 定量の市 販 グルテ ンとリ ノー ル酸 を3%の酵 時に リポキ シゲナー ゼを添加 す ると,生 地 の発合 で混 合 した モデ ル系 を作 成 し,実 験試 料 とし

酵 が促 進 され る興 味 あ る知 見 を得 た。 この現 象た。 この試料 につ いて リポ キシゲ ナーゼ誘 発に よは,脂 質過 酸化反 応に よって生 成 される ヒ ドロペ

る発酵 現象 の実験 を行った 。

ル オキ シ ドが発酵 促進 の引 き金 として作用す る ことで,生 地 の発 酵 が促 進 され た もの と考 え られ

2.3生

割

地お よ び焼 成 パ ン中の ヒ ドロペ ルオ キ
シ ドの測 定26

浦 上財 団 研究 報 告書VoL13(2005)

生地お よび焼 成パ ン中の ヒ ドロペ ルオキ シ ドは

3.結果お よび考察

Mercierら の方法'"に 準 じて測定 した。
2.4AffinityChromatographyによるグ ルテ ン

3.1発の分 離 ・精 製
生 地 か ら の グ ル テ ン 画 分 をAffinity
Chromatographyを
2.5タ

酵 時お ける脂 質過 酸化 とそ れ に ともなう膨張 率の変 化

利用 して分離 ・精製 した。

ンパ ク質量の測 定

パ ン調整 材料 の他に3%のリノー ル酸 を添加 した後,リ ポキ シゲナーゼ を添加 した生 地 と無 添加
生地 のそ れぞれ を ミキサ ーで一 定時 間混合 した。

AffinityChromatographyによ って 分画 され た

試料 のタ ンパ ク質量 はLowry法"によっ て測定 し

その後,恒 温装 置内で90分 間一 次発酵 させ,経 時
的に ヒ ドロペ ルオキ シ ドの生成 量を測 定 した。その結果 を図1に 示 した。 リポ キシゲ ナーゼ誘 発にた。
2.6SDS一

ポ リアク リルア ミ ドケル電 気泳動

Laemmliの 方法1°bに準 じて測定 した。す なわ ち

よる脂質 過酸化 は発酵 時間の進 行 とと もに増 加 した。い っぽ う,リ ポ キシゲナ ーゼ無添 加生 地で はイオ ラ ッヒ ドロペ ル オキシ ドの生成量 はほ とん ど増加 傾向

ド社 製)を 用いて,ゲ ル濃 度の異 なる レデ ィー ゲを示 さなか った。そ の時の膨張 率の割 合 を測定 し

ルJ18mAゲ

た結果 を図2に 示 した。 リポ キ シゲナーゼ を添加

Mini‑ProteinIIEIectrophoresisCell(バルで 電気 泳動 を行 っ た。泳 動後,

クマ シー ブ リリア ン トブルーR250をした生地 の場 合,発 酵 開始か ら40分 まで は急 激 に

自動 電気泳 動装置 を膨張 したが,そ の後膨 張は急 激に低 下す る傾向がした。 また,PhastSystem全

用 いて染 色利用 した。

確認 された。 いっぽ う,リ ポキ シゲナーゼ 無添加

2.7焼の生 地 は発 酵 開始30分 で 最大 の 膨張 率 が確 認 さ

成パ ンの物性 試験

焼 成パ ンの物性 試験 はレオ メー ター を用い て測れ,そ の後,徐 々に低下傾 向が確認 され た。 また定 した。測 定項 目は硬 さ,粘 着性 お よび付着性 を
測 定 した。
2.8生

地 の膨張率 の測定

発酵 にと もなう生地 の膨張率 はメ スシ リンダーに一定量 の生地 を入れ,恒 温庫 内(温 度30℃,湿度75%)で発酵 させ,一 定時 間の膨張 率 を測 定 し

た。
2.9官

能 検査

焼成 したパ ンの官能 検査 を行った 。方法 はオー
プ ン法 を利用 し,パ ネ リス ト(女 子学 生)50名 で行った。 項 目と して は外観 の良 さ,香 りの 良さ,
味の良 さ,塩 味の良 さ,テ クスチ ャーの良 さ,硬さの良 さお よび総合 評価 を行 った。 官能検 査に 関
して は,パ ネリス トの総合評 価につ いて試 料間お
よびパ ネル 間の判定 に有意差 があ るか を二 次元配置の分 散分析 法で検 定 した 。

図1リ

ポキシゲナーゼ添加の有無による生地の発酵時にともなう
ヒ ドロペルオキシド生成量の変化

脂 質過 酸 化物 のDough発

図2リ

酵促 進作 用 とそ の機 構

27

ポキシゲナーゼ添加の有無による生地の発酵時にともな う
生地の膨張率の変化

単位 時間 内での膨 張率 の変化 は リポ キシゲナ ーゼ

図3リ

ポキ シゲナーゼ添加の有無による生地の膨張率に及ぼすヒドロペルオキシ ド量の影響

添加 生地 に比較 して少 なか った。 これ らの現象 変化 は,脂 質過酸化 に よ り生成 された ヒ ドロペ ルオ

とともに膨張 率 も増加 傾向 を示 したが,2.5%以 上

キ シ ドが発 酵段 階で何 らかの影 響 を及ぼ して いるでの膨 張率の 割合 はほ とん ど変化 な く,む しろ減

可 能性が 高い もの と推 察 され た。

少す る傾向 を示 した。た だ,リ ポ キシゲナ ーゼ を

3.2膨

張 率 とヒ ドロペ ルオキ シ ドとの 関係

グ ルテ ン とリ ノー ル酸 とのモ デル 系 を作成 し添加 した生地 の膨張 率は無 添加生地 よ りも膨 張率が増加 傾向 を示 した。 イー ス トと生 成 され た ヒ ドて,生 成 され たヒ ドロペル オキシ ドが生地の 発酵

ロペ ルオキ シ ドとの 関係 について は詳細 に検討 しに関与 してい るものか を検討 した。 その結果 を図なか った ことか ら今 後検討 する必要 があ る。

3に 示 した。生地 の膨 張率 はヒ ドロペルオ キシ ド

次 に ヒ ドロペル オキ シ ド量の変化 につ いて検討の 濃度 に影響 され,本 実験で は ヒ ドロペル オキ シ

し,そ の結果 を図5に 示 した。 リポキ シゲナーゼ

ド濃 度30‑40mMで 膨 張 率 が最 大 に なっ た。 このを添 加 した生 地の場 合,イ ース ト添 加濃度1%で結 果か ら,生 成 され るヒ ドロペル オキ シドの濃度

最大 とな り,イ ー ス ト添加 濃度が 高 くなる とともの 高低 によ り生 地の発酵 が左 右 され る もの と推察に,生 成 される ヒ ドロペ ルオキ シ ド量 も低 下す るされた。

傾向 が観察 された。 この結 果 を図4の 結果 と照 ら

3.3発

酵 時 にお ける イー ス トお よ びグル テ ンの影 響

し合 わせ て考 察す る と,生 成 され たヒ ドロペ ルオ
キ シ ドとイース トとの問 に何 らか の関係 があ るも

生地 の発酵 は添加す る イース トによ り左右 されの と推察 されるが,詳 しいこ とは今後の課 題 としるこ とか ら,本 実験で も添加 する イース トの影響た い。 いっ ぽ う,リ ポキ シ ゲナ ーゼ 無添 加 の場につい て検討 した。図4に 示 した ように,リ ポキ合,ヒ ドロペル オキシ ドはほ とんど生成 されて い

シゲナ ーゼ を添加 した生地 と無添加 の場合 とを比ないが,図4の較 す ると,い ず れ もイース ト2.0%ま では発酵 時間

オキシ ドのみが生地 の発酵 に関与 する もので はな

結果 か ら,生 成 される ヒ ドロペ ル

28

図4リ

浦 上 財団 研究 報 告書VoLl3(2005)

ポキシゲナーゼ添加の有無による生地の膨張率に及ぼすイース ト量の影響

図5リ

ポキシゲナーゼ添加の有無 による生地中に生成されるヒド
ロペルオキシド箪:に及ぼすイースト量の影響

図6リ

ポキシゲナーゼ添加の有無による生地の膨張率 に及ぼす グ
ルテン含有 最の影響

い と考 え られ るこ とか ら,生 成 され る ヒ ドロペ ル
オキ シ ドはお そ らくイース トの発酵機 構 に相 乗的に関与 してい る もの と推察 される。
次に グルテ ン含有量 の差が 生地の発 酵 に関与 している ものか を検討 した。 その結果 を図6に 示 した。 グル テ ン含有 量40%かり,60%濃ら生 地 の膨 張 が 始 ま

度 のグ ルテ ン含有 量で膨張 率 は最 大 となった。 その後,徐 々に膨張 率は減 少す る傾 向 を示 した。 リポ キ シゲ ナー ゼ を添加 した生 地 の場
合,60%の

グルテ ン含 有量で 膨張率 は約35%で あるが,リ ポキ シゲナ ーゼ無添 加の場合15%で あ っ
たこ とか ら,ヒ ドロペ ルオ キシ ドの存 在の有 無が膨 張率 に影響 を及ぼ してい る もの と推 察 された。
この ことは生成 され たヒ ドロペル オキシ ドが 発酵
促 進的 に作 用 してい る もの と考え られる。
3.4グ

ルテ ンとヒ ドロペル オキシ ドとの関係

生地 の発酵 にヒ ドロペル オキシ ドが促進 的に関時 に生成 された ヒ ドロペ ルオキ シ ドが グルテ ンに与 す る こ とで,結 果 と して生 地 の膨張 率 が増 加

対 して どの よ うな効 果 を有 して いるのか を検討 す

し,こ の現 象が 生地 を焼 成 した場合 に結果 と してる た め に,発 酵 終 了 後 に グ ル テ ン をAmity

プラス に作 用 した ものと考 えられ る。 生地 の発酵

Chromatographyを利用 して分 離・精製 を行い,最脂 質過 酸化 物 のDough発

図7リ

酵 促 進作 用 とそ の機構

29

ポキシゲナーゼ添加の有無による発酵生地から分離 ・精製した グルテンの分了量 の変化

終的 にグ ルテ ン画 分を得 た。そ れ らの グルテ ン画した。 粘着性 につい ては,ヒ ドロペ ルオキ シ ド量分 についてSDS一 ゲル電 気泳動 を行い,発 酵段 階の増加 と ともに高 くなった。 また,付 着性 についで のグル テ ンとヒ ドロペ ルオ キシ ドとの関係 につて も粘 着性 と同様 な結 果が得 られた。 官能検 査のい て検討 した結果 を図7に 示 した。 リポキ シゲナ

結果,外 観の 良さ,香 りの 良さお よびテ クスチ ャー ゼ無添 加 生地 の場 合,発 酵時 間100分 間での グーの 良さにつ いて,脂 質過酸 化 を誘発 させ たパ ン

ル テ ンの分 子量 はほ とん ど変化 は確認 され なかっに高 い有 意差(p<0.01)がた。 い っぽ う,リ ポ キ シゲ ナ ーゼ 添加 生地 の 場

価で も脂質過酸 化 を誘発 させ たパ ンに高い有 意差合,発 酵 とと もに グ ルテ ンの 分子 量 に変 化が 現

(p<0.05)がれ,発 酵 と ともにグル テ ンの高 分子化 が確認 され3.6ヒた。 この現 象は生 成 された ヒ ドロペ ルオキ シ ドが確認 され た。総 合評

確認 され た(Datanotshown)。

ドロペル オキ シ ドに よる発酵促 進 の作
用機序

グルテ ンに作用す る ことで,変 性 を誘 発 して いる

これまで に得 られた様 々な実験結 果を総合 的 に可能 性が考 え られる。 図4お よび図5の 結果 と照解析 し,ヒ ドロペ ルオキ シ ドに よる発酵促 進の作らし合わせ て考察 す ると,リ ポキ シゲナーゼ 添加

用機 序をス キーム1に 示 した。 グルテ ン形 成に はに よ り誘発 され たヒ ドロペ ルオキ シ ドが グルテ ン

グリアジ ンとグル テ リンによ り網 目構造 をとる こ

を変性 させ る ことで,グ ル テンの ネッ トワークがとで 形成 される。 この際,ヒ ドロペル オキシ ド存

強化 され,そ の結 果生 地の膨張 が増加 した もの と在下 では グルテ ンとの架橋 を とるこ とで分 子そ の

推 察 され る。
3.5物

もの が巨大化 する。 その結 果,生 地の発酵 時 に生

性試 験 と官 能検査成 される炭酸 ガス を多 く取 り込 むこ とで膨 張が促

発酵,膨 潤 させ た生 地を焼 成 したもの につ いて進 される もの と考 え られ る。 この現 象が最 終的 に様 々 な物 性試 験 を試 み た。本 実験 で はパ ンの堅

生地 を焼成 する際 にメ リッ トとして働 き,テ クス

さ,粘 着性 お よび付 着性 につい て測定 した(Dataチ ャーを良 くす るもの と考 え られる。い っぽ う,

notshown)。

パ ンの堅 さにつ いては,ヒ ドロペル

脂質 過酸化 がほ とん ど誘発 され ない場合,未 酸化

オキ シ ド量 の増加 とともに柔 らか くなる傾 向を示

リノール酸 はグル テ ンとの相互作 用が な く,そ の30

浦上 財 団研 究報 告書VoLl3(2005)

スキーム1脂質過酸化物による発酵促進の作用機序

結果 として グルテ ンとの架橋 が形成 されず,焼 成謝したパ ンの テクスチ ャーが悪 くな るもの と推 察 さ

本研究 の遂行 に当た り,多 大 な るご援 助 を賜 り

れる。
4.ま

辞

ました浦 上食品 ・食文化 振興財 団な らびに 関係者とめ

今回 の研究 で明 らか となった ことは,少 な くとも生地 の発酵 を行 う場 合,脂 質過酸 化 を誘 発 させる ことで発酵状 態の よい生地 を作 り出す ことが できる ことであ る。脂 質過酸化 の誘発 につ いては,
今回 は リポ キ シゲ ナー ゼ誘 発 を利用 して行 っ たが,他 の方法 で脂質過 酸化 を誘発 させる ことで も各 位に対 し心 よ りお礼 申 し上 げます。

文献1)Ames,B.M.,Shigena.K.,Hagen,T.M.,Oxidants,
antioxidantsandthedegenerativediseasesofaging.Proc.
Natl.Acad.Sci..90.7915‑792?(1993).
2)Gardnaer.H.W.,Lipoxygenaseasaversatilebiocatalyst.
JAOCS..73.1347(1996).
3)Grosch.≪'.,Reactionsofhydroperoxides‑productsof
lowmolecuIarweight,AしltoxidationofUnsaturatedLipids

同 じような現 象が起 こる もの と考 えられ る。いずれに して もこの現象 はパ ン製 造にお ける メリ ッ トと して考 え られる ことがで き,パ ン製造 においては有効 な手段 と して 利用 で き る もの と考 え られ

(H.W.‑SChan,ed.).AcademicPress↓ondon.(1987).
4)Pokorny.J..HandbookofFoodPreservation,antioxidant
inFoodPreservation.MarcelDkkerInc..NewYork.(1999).
5)Shewfelt,R.L.,DelRosario.B..a..Theroleoflipid
peroxidationinstoragedisordersoffreshfruitsand

る。 また,焼 成 した パ ンの美 味 しさについ ては,
今回の物性 試験 結果 を もとにさ らに詳細 に検 討する必要が あ る。

vegetables.HortSci.,35,575‑579(2000).
6)Mercier,M.,Gelinas,P.,Effectoflipidoxidationon
doughbleaching.CerealChem..78.36‑38(2001).
7)Toyosaki.T,Sakane.Y.,AntioxidanteffectofNaCIon

脂質過酸化物のDough発酵促進作川とその機構
theaqueoussolution,emulsifiedandenzymiclipid
peroxidation.Bull,Soc.SeaWaterSci.Jpn.,56,10‑16(2002).
8)Toyosaki,T,Koketsu.M..Oxidativestabilityofsilky

Proteinmeasurementwiththephenolreagent.J.Biol.
Chem..193.263‑275(1951).
10)Laemmli.U.K..Cleavageofstructuralproteinsduring

fowleggs.Comparisonwithheneggs.J.Agric.FoodChem..

theassemblyoftheheadofbacteriophageT4.Nature,227.

52.1328‑1330(2004).

680‑685(1979).

9)Lowly,O.H.,Rosebrough,N.J.,Farr,A.L.,Randall,R.J.,

31

32

URAKAMIFOUNDATIONMEMOIRSVolユ3(2005)

ReactionoftheFermentationonDoughwithLipidPeroxidesandIts
Mechanism

ToshiyukiToyosaki(DepartmentofFoodsandNutrition,KoranWomen'sJuniorCollege)

Lipoxgenase(linoleate:oxygenoxydoreductase,EC1.13.11.12)iswidelydistributedin
plantsandanimals,andcatalyzesthedioxygenationofthecis,cis‑1.4‑penta‑dimestructurein
fattyacids(eglinoleicandlinolenicacids)andfattyacidestersbymolecularoxygen.This
enzymehasnegativeandpositiveeffectsonthequalityofproductsfromplantandanimals
origins.Thelipoxygenase‑mediatedreactioncontributestotheformationofoff‑flavoranddecreasesinnutritionalvalueoffood.
Bytheway,Lipidperoxidegivesademeritinafoodfieldandabiochemistryfield.
However,lipidperoxideisconsideredthatitmaygiveamerit.Forexample,therearesomen
andadriedfoods.Innutritionalscience,itisademerit.However,infoodstudy,itisamerit.
Theauthorcheckedthephenomenoninwhichthefermentationofdoughwaspromotedbyhydroperoxidegeneratedbyinductionoflipoxygenase.Theobjectofthecurrentstudywas
toinvestigatereactionofthefermentationondoughwithlipidperoxidesanditsmechanism.
Theresultsobtainedwereasfollows;thefermentationofdoughwaspromotedby
lipoxygenaseaddition.Theconcentrationofhydroperoxidemadetherateofexpansionthe
maximumby30‑40mM.Therateofexpansionwasmadeintothemaximumat1%ofconcentrationofyeastatthedoughwithlipidperoxies.Therateofexpansionbecamethemaximuma60%ofglutencontentsatthedoughwithlipidperoxides.Lipidperoxidesina
fermentationstagedenaturedgluten.Therateofexpansionbecamehighbecausegluten
denatured.Therheologicalpropertiesandorganolepticevaluationweremeasured.
Fermentationofdoughwithlipidperoxidesshowedhardlychangeinhardnessandadhesion.
Incontrast,thefermntationofdoughwithoutlipidperoxidesincreaseddrasticallyahardness
ofthebreadanddecreasedanadhesionofthebread(datanotshown).Organoleptic
evaluationwereshowedhighofomprehensiveevaluationonthefermentationofdoughwith
lipidperoxides(datanotshown).
Mechanismoffermentationofdoughwithlipidperoxideswasdiscussed.Glutenisformed
ofgliadinandglutelin.Glutenweredenaturatdbyhydoroperoxide,whichglutenmolecule
growslarge.Fermentationispromotedbythisphenomenon.
Havingbeenclarifiedbythisresearchisthatthefermentationofclothwaspromotedbyhydroerpoxie.Ithinkthatthisphenomenonismadeasforabigcontributiontoafoodfield.