博士（水産科学）東剛己

学位 論文題名ド コサヘキ サエン酸 （DHA）とりノール酸の水系での酸化機 構に関す る研究
学位論文内容の要旨
油脂は食品成分としても生体成分としても非常に重要である。特に油脂の主要成分である脂肪酸は、エネルギー源として重要なだけでなく様々な生体調節機能因子として働くことが知られている。脂肪酸は二重結合を持たない飽和脂肪酸とーつ以上の二重結合を持つ不飽和脂肪酸に分けられるが、このうちメチル基末端より数え六番目の炭素に二重結合が存在するn―6系と三番目の炭素に二重結合が存在するn―3系不飽和脂肪酸が特に重要な機能性を備えている。n−6系の脂肪酸としてはりノール酸がよく知られて茄り、リノール酸が欠乏すると皮膚の鱗片状化、成長阻害、生殖機能障害などが起こる。一方、n―3系脂肪酸であるDHAは、水産物に多く含まれ、脂質代謝改善、抗動脈硬化、抗アレルギー、血液凝 固 防 止 、 記 憶 カ や 視カ の 改 善 とい っ た 機 能性 が 知 ら れて い る 。
このように多様な生体機能を持つ不飽和脂肪酸だが、分子内に多くの不飽和結合を含むため脂質過酸化反応を受けやすいという欠点がある。酸化された脂質は食品においては戻り臭などの風味劣化の原因となり、食すと悪寒、吐き気、嘔吐、下痢などの毒性を示すことも知られている。さらに生体内では動脈硬化やガンなどの病気の原因になると考えられている。脂質過酸化反応はラジカル連鎖反応で進行し、各高度不飽和脂肪酸の二重結合と二重結合の間にあるメチレン基の水素はエネルギー的に引き抜かれやすい為、空気中ではビスアリル位の多い脂肪酸ほど酸化されやすい。実際に空気中の酸化されやすさはりノール酸 くりノ レン 酸く アラキ ドン 酸く EPAくDHAとなり、それぞれのビスアリル位数は1<2<3<4<5である。
しかし、生体内の高度不飽和脂肪酸は比較的安定である。この理由にっいては抗酸化物質の存在など様々な要因が考えられるが、生体内で脂質が水と共存して存在することも大きく関係しているとされている。実際、水溶液中に高度不飽和脂肪酸をミセルとして分散させると、先に示した空気中での結果と正反対の結果が得られている。本研究ではこのようなエマルション中の酸化の特徴を解明するため、リノール酸エチルとDHAエチルを基質に用いてエマルションを作成し、水溶性と脂溶性のラジカル発生剤を用いて酸化反応を行った。各脂肪酸エチルの酸化安定性は、複数の方法を用いて評価すると共に、エマルショ
ン中 で の 抗 酸 化 剤の 効 果 の 特 徴と そ の 機 構 解析 に っ い て も検 討 し た 。
第2章ではエマルション中でのりノール酸エチルとDHAエチルの酸化安定性に及ばす基質濃度と粒子径の影響にっいて検討した。その結果、リノール酸エチルの場合は濃度が高いほど粒子径が大きくなり、酸化安定性は向上した。DHAエチルでも濃度が高いほど粒子径は大きくなったが、酸化安定性はりノール酸とは逆に悪くなった。この理由としては
りノール酸エチルの場合、界面からのラジカル攻撃に対して酸化ダメージを受けていると考えら れるので 、粒子が細 かく表面 積が大き くなるほ どラジカ ルによる 攻撃を受けやすくな り不 安 定に な る と考 えられた 。しかしDHAは 比較的界 面では安 定な構造 をしてお り、むしろ粒 子径が大 きくなった ときに内 部の油脂 がラジカ ル連鎖反 応を起こ しやすいため酸化安定性 が悪くな ったものと 考えられ た。
第 3章 か ら第 5章 で は 、DHAエ チル と り ノー ル 酸エ チ ル のマ イ ク ロエ マ ルシ ョ ンにっ いて、水 溶性と脂 溶性ラジカルで酸化を誘発させた場合の抗酸化剤の効果にっいて検討した。
抗 酸化 剤 とし て は 食品 に対して 利用される アスコル ビン酸（ 第3章）、 トコフェ ロール及び ト コ フ ェ ロ ー ル の 水 溶 性 類 似 物 の ト ロ ロ ッ ク ス を 使 用 し た （ 第 4， 5章 ） 。
リノー ル酸エチ ルのエマル ションで は、水溶 性のラジ カルで酸 化を引き 起こした場合ではすべ ての抗酸 化剤が効果 を示し、 脂溶性の ラジカル による酸 化に対し ては低濃度のアスコルビ ン酸以外 は抗酸化効果を示した。脂溶性のラジカルに対しては脂溶性の抗酸化剤が、水溶性 のラジカ ルに対して は水溶性 の抗酸化 剤が高い 効果を示 す傾向も みられた。一方、
DHA工チ ル の結 果 で は水 溶 性の ラ ジ カル に 対 して 水 溶性 の 抗 酸化 剤 はあ る 程 度の 抗酸化効果を 示したが 、脂溶性の ラジカル に対して はトロロ ックスが 若干効果 を示した程度でそれ以外 は効果を 示さなかっ た。特に a‑トコフェ ロールは脂溶性のラジカルに対して全く効果を示 さなかっ た。
2章 で 明 ら か に し た よ うに 、 3章 、4章、 5章 で 作 成し た エマ ル シ ョン は 、粒 子 径 が数十ナノ メーター からなるマイクロエマルションと考えられる。マイクロエマルションでは、通常の エマルシ ョンに比べ て、界面 に存在す る脂質含 量が高い 。したが って、界面での脂質の酸 化安定性 が、マイク ロエマル ション全 体の酸化 安定性に 大きく関 与する。抗酸化剤も、界 面に多く 存在しやす いトロロ ックスが 、マイク ロエマル ションで はより効果的に働くと考 えられる 。水溶性酸 化開始剤 と脂溶性 酸化開始 剤いずれ の酸化誘 導に対しても、リノ ール 酸 エチ ル と DHAエチ ルの酸化 に対して、 トロロッ クスの抗 酸化作用 は効果的 に働いたが、 これは、 本研究で用 いたエマ ルション の分散粒 子径が小 さいため 、界面での各エチルエス テルの酸 化安定性が エマルシ ョン全体 の酸化安 定性を左 右してい ることによるものと思わ れる。
一方、 リノール 酸エチルと DHAエチルを 比較した 場合、後者の方が、極性が高く、界面ヘ移行し やすい。 他方、の―トコフェロールの極性は高くなく、油滴内部に主として存在するものと 考えられ る。したが って、よ り極性の 低いりノ ール酸エ チルとは 共存しやすく、両者で内 部油滴を 構成できる 。その結 果、脂質 内部から の酸化（ 脂溶性酸 化開始剤による酸化）に 対しても 抗酸化効果 を示すこ とができ たものと考えられた。ところが、DHAエチルは極性が 高く、a− トコフェロ ールとは 共存しに くいため、a一トコフェロールとDHAエチルエ
ステル のエマル ションでは、ぱ―トコフェロールのみが主として内部油滴を形成する。このた め、 基 質(DHAエ チ ル エス テ ル） と a− ト コフ ェ ロールに 対する脂 溶性ラジ カル(AMVNラジカル ）の攻撃 は別々に行 われ、そ の抗酸化 効果はり ノール酸 と比較し て弱いものと推測できた 。なお、 アスコルビ ン酸は水 相に主と して存在 するため 、水溶性 のラジカルで酸化を引き 起こした 場合にはあ る程度の 効果が認 められる が、脂溶 性酸化開 始剤に対してはまったく その作用 が得られな かったも のと考え られた。
食品中 に高度不 飽和脂肪酸 を含む脂 質が含ま れている 場合、ミ セルの様 な希薄な溶液の場合は 少なく、 基質濃度が ある程度 高いエマ ルション の状態が 一般的で ある。こうした形態であ るならば りノール酸 のような 不飽和度 が比較的 低い脂肪 酸を多く 含む植物のエマル
シ ョン は 比較 的 安 定で あ るこ と が 本研 究 よ り伺 え た。 一 方 DHAの よ うな 不 飽 和度 の高い
多価不 飽和脂肪 酸の酸化安 定性を図 るために は抗酸化 剤を添加 すること はもちろんである

が、界面での特徴的な酸化安定性を十分生かすことも必要であると考えられた。これらの結果はDHAエチル、リノール酸エチルなど機能性脂肪酸の食品エマルション中での酸化挙動について有益な情報を与えていると考えられた。食品や生体など複合的な状態での高度不飽和脂質の酸化・抗酸化挙動に関して完全に解明されているとは言えないが、本研究はこの分野において大きく寄与できるものと考えられた。

学位 論文審査の要旨
主査 教授 宮 下和夫
副査 教授 板 橋 豊
副査 准教授 細川雅史

学 位 論 文 題 名ド コ サ ヘ キ サ エ ン 酸 （ DHA）と り ノ ール 酸 の 水 系で の酸 化機構に 関する研 究
リ ノ ー ル 酸 や ア ラ キ ド ン 酸 な ど の n− 6高 度 不 飽 和 脂 肪 酸 系 と り ノ レ ン 酸 、EPA、 DHAな ど の n― 3系 不 飽 和 脂 肪 酸 は 、 ヒ ト に と っ て 必 須 な 生 理 機 能 を 有 する 。し かし 、こ れら の高度不飽和脂肪酸は、分子内に多くの不飽和結合を含む ため 脂質 過酸 化反 応を受けやすく、酸化によりその生体機能は消失する。
脂 質過 酸化 反応 はラ ジカル連鎖反応で進行し、各高度不飽和脂肪酸の二重結合 と二 重結 合の 間に あるメチレン基の水素はエネルギー的に引き抜かれやすい 為、 空気 中で はビ スアリル位の多い脂肪酸ほど酸化されやすい。したがって 、 二 重 結 合 を 6個 有 す る DHAは 極 め て 酸 化 さ れ や す い と さ れ て い る 。 し かし 、 生 体 内 の DHAは 比 較 的 安 定 で あ り 、 こ の 理 由 に つ い て は 抗 酸 化 物 質 の 存
在 など 様々 な要 因が 考えられるが、生体内で脂質が水と共存して存在すること も大 きく 関係 して いるとされている。実際、水溶液中に高度不飽和脂肪酸を ミセ ルと して 分散 させると、先に示した空気中での結果と正反対の結果が得 られ てい る。 本研 究ではこのようなエマルション中の酸化の特徴を解明す
る た め 、 リ ノ ー ル 酸 エ チ ル と DHAエ チ ル を 基 質 に 用 い て エ マ ル シ ョ ン を 作 成
し 、水 溶性 と脂 溶性 のラジカル発生剤を用いて酸化反応を行った。各脂肪酸
エ チル の酸 化安 定性 は、複数の方法を用いて評価すると共に、エマルション中 での 抗酸 化剤 の効 果の特徴とその機構解析についても検討した。本研究で得 られ た成 果は 以下 の通 りで ある。
1． エ マ ル シ ョ ン 中 で の り ノ ー ル 酸 エ チ ル と DHAエ チ ル の 酸 化 安 定 性 に 及 ばす 基質 濃度 と粒 子径 の影響にっいて検討したところ、リノール酸エチルの場
合 は濃 度が 高い ほど 粒子径が大きくなり、酸化安定性は向上することを明らか に し た 。 一 方 、 DHAエ チ ル で も 濃 度 が 高 い ほ ど 粒 子 径 は 大 き く な っ た が 、酸 化 安 定性 はり ノー ル酸と は逆 に悪 くな るこ とを 見出 した 。こ の理 由と して 、 リ ノー ル酸 エチ ルの場 合、 界面 から のラ ジカ ル攻 撃に 対し て脆 弱な ため 、粒 子が 細か く表 面積が大きくなるほどラジカルによる攻撃を受けやすくぬ り 不 安 定 に な る が 、 DHAは 比 較 的 界 面 で は 安 定 で あ り 、 む し ろ 粒 子 径 が 大
き くな った とき に内 部の油脂がラジカル連鎖反応を起こしやすいため酸化安定 性が 悪く なる こと を明 らか にし た。

2. DHAエ チ ルと り ノ ール 酸 エチ ル の マイ ク ロエ マ ル ショ ンにっい て、水溶性と脂 溶性ラジカ ルで酸化 を誘発さ せた場合 の抗酸化 剤の効果 にっいて検討した。 なお、抗酸 化剤とし ては食品 に対して 利用され るアスコ ルビン酸、トコ フェ ロ ール 及 ぴ トコ フ ェロ ー ル の水 溶 性類 似 物 のト ロロ ックスを 使用した。そ の結果、リ ノール酸 エチルの エマルシ ョンでは 、水溶性 のラジカルで酸化を 引き起こし た場合で はすべて の抗酸化 剤が効果 を示し、 脂溶性のラジカルに よる酸化に 対しては 低濃度の アスコル ビン酸以 外は抗酸 化効果を示すことを 見出した。 脂溶性の ラジカル に対して は脂溶性 の抗酸化 剤が、水溶性のラジ カルに対し ては水溶 性の抗酸 化剤が高 い効果を 示す傾向 も明らかにした 。一 方 、DHAエ チ ルの 結 果では水 溶性のラ ジカルに 対して水 溶性の抗 酸化剤 はあ る 程度 の 抗 酸化 効 果を 示 し たが 、 脂溶 性 の ラジ カル に対して はトロロ ック ス が若 干 効 果を 示 した 程 度 でそ れ 以外 は 効 果を 示さ ないこと を示した。
3.本研 究 で 作成 し たエ マ ル ショ ン は 、粒 子径 が数十ナ ノメータ ーからな る
マ イ クロ エ マ ルシ ョ ンで あ る 。マ イ クロ エ マルショ ンでは、 通常のエ マルショ ンに比べ て、界面 に存在す る脂質含 量が高い 。したがって、界面での脂質の 酸化安定 性が、マ イクロエ マルショ ン全体の 酸化安定性に大きく関与する。 本研究に より、界 面に多く 存在しや すいトロ ロックスが、マイクロエマ
ル シ ョ ン で は よ り 、 効 果 的 に 働 く こ と が 明 らか にさ れ た。
4.リ ノ ール 酸 エチ ル と DHAエ チ ル を比 較 した 場 合 、後 者 の方 が 、 極性 が 高く 、 界 面ヘ 移 行 しや すい。 他方、a― トコフェ ロールの 極性は高 くなく、油滴 内部に主 として存 在する。 したがっ て、の― トコフェロ ールはより極性の低 いりノー ル酸エチ ルとは共 存しやす く、両者 で内部油滴 を構成できる。その 結果、脂 質内部か らの酸化 （脂溶性 酸化開始 剤による酸 化）に対しても抗酸 化 効 果を 示 す こと ができ たと考え られた。 ところが 、DHAエチル は極性が高く、Q―トコフェローノレとは共存しにくいため、の―トコフェローノレとDHAエ チルエス テルのエ マルショ ンでは、 の―トコ フェロール のみが主として内部 油 滴 を形 成 す る。 こ のた め 、 基質 (DHAエ チル エ ステル） とのート コフェロ ー ル に対 す る 脂溶 性ラジ カル(AMVNラジ カル）の 攻撃は別 々に行わ れ、その 抗酸化効 果はりノ ール酸と 比較して 弱いこと が本研究に より明らかにされた。
以 上、 本 研 究に より、 水産物中 に多く含 まれる機 能性脂肪 酸であるDHAの水 系での特 徴的な安 定性と抗 酸化剤の 作用機構に っいて、 論理的な説明が可能 と な った 。 これ らの 結果はDHAエ チル、リ ノール酸 エチルな ど機能性脂 肪酸 の食品エ マルショ ン中での 酸化挙動 にっいて有 益な情報 を与えていると考え られた。 食品や生 体など複 合的な状 態での高度 不飽和脂 質の酸化・抗酸化挙 動に関し て完全に 解明され ていると は言えない が、本研 究はこの分野におい て大きく 寄与でき るものと いえる。 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。