高濃度ポリフェノール含有天王寺蕪スプラウト作出のための養液条件の検討 19

高濃度ポリフェノール含有天王寺蕪スプラウト作出のための養液条件の検討
─ アミノ酸添加の影響 ─大西浩之・治京玉記
Examination of Hydroponic Culture Condition for the Development ofPolyphenol-rich Tennoji Turnip Sprouts─ Effects of Amino Acid Ingredients ─Hiroyuki OHNISHI, Tamaki JIKYO

Abstract
To explore an optimal condition for polyphenol-rich sprout of Tennoji turnip, we investigated the effectof amino acid supplementation in the culture medium of sprouts. Addition of phenylalanine, a substrateof flavonoid biosynthetic pathway, into the culture media significantly increased total polyphenol
concentration of the sprouts postharvest, as compared with the same amount of nitrate nitrogen, alithotrophic ingredient. Phenylalanine plus glutamine also promoted the polyphenol concentration. Asfor growth and yields of the sprouts, phenylalanine did not affect hypocotyl length and root length,
but it significantly reduced fresh weight of the harvests. The yield-reducing effect of phenylalanine
was abrogated by addition of glutamine or nitrate nitrogen into the media. Therefore, an addition ofphenylalanine and glutamine to the culture medium is effective to enhance the production of antioxidants.
Also, glutamine would avoid the phenylalanine-induced reduction in the growth of Tennoji turnip sprouts.

Keywords；Tennoji turnip 天王寺蕪，Sprout スプラウト，Antioxidant 抗酸化物質，
Polyphenol

ポリフェノール，Flavonoid

１．はじめにフラボノイド，Amino acid

アミノ酸

ら姿を消していたものの、その美味しさや伝カブ（蕪、学名 Brassica rapa）はアブラ統野菜の復活を目指した栽培が大阪府内で広ナ科植物で、古くは日本書紀にその記述があがり、現在では 19 品目あるなにわの伝統野り、多くの品種が国内に存在する。その中で菜の 1 つとして認定されている（1）。カブは天王寺蕪は大阪市天王寺周辺が発祥とされ、その肥大部のみならず、葉部にもβ−カロテ（1）

江戸時代から栽培されている （図 1）。収ン、アスコルビン酸、カルシウムなどの栄養穫した蕪が不揃いであることや、虫害などで素を肥大部以上に含み（2）、食用として供さ安定な収穫が難しいこともあり一時期市場かれる。天王寺蕪の利用をさらに広げていくた

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富なフラボノイドの生合成はアミノ酸であるフェニルアラニンを原材料とし、植物体内の一連の酵素反応で行われる（図 2b）。以上のことから、作物の生育には窒素が必要であることは明らかで、施肥においては無機態窒素の使用が広く行われている。一方で、無機態窒素だけでなく、アミノ酸などの有機態窒素も植物の生長に寄与することが報告されている（10）,（11）。しかし、与えられたアミノ酸など
図 1．天王寺蕪（大阪府リーフレット「なにわの伝統野菜」（1）より）の有機態窒素が作物のポリフェノール含量にどう影響するかについては報告が少ない。
本研究は、ポリフェノールを豊富に含む天王寺蕪スプラウトを作出することを目的としめに、栄養機能性を訴えていくことが有効でた。水耕栽培養液へのアミノ酸添加がスプラあると思われる。

ウトのポリフェノール含量を増加させるの活性酸素やフリーラジカルの過剰産生による酸化ストレスは、心血管疾患・糖尿病・悪性腫瘍などの生活習慣病の発症をもたらす因子である（3）。この背景から、抗酸化物質を豊富に含む食品を摂取し、生活習慣病の発症予防につなげる試みが行われている。スプラ
ウトは植物の新芽であり、アスコルビン酸やポリフェノールといった抗酸化物質を豊富に含んでいる。近年様々な植物のスプラウトが選択され（4）,（5）、市場にも現れるようになってきた。また、スプラウトに照射する光の波長や強度、栽培温度、養液成分など生育環境を改変することで抗酸化物質の産生を高める研究も行われている（6）-（9）。
植物は窒素をアンモニウムイオン（NH4+）あるいは硝酸イオン（NO3-）つまり無機態窒素の形態で吸収して同化し、アミノ酸であるグルタミンを合成する。このグルタミンをもとにしてグルタミン酸を、さらに、これに続くアミノ基転移反応によってタンパク質合成に必要な 20 種類のアミノ酸を生合成する（図 2a）。ポリフェノールはフェノール性ヒドロキシ基を複数有する分子の総称である。ポリフェノールのうち、ダイコンやカブ、ブロッコリーなどのアブラナ科植物に豊図 2．アミノ酸とフラボノイドの生合成経路a．無機態窒素からのアミノ酸生合成。b．フェニルアラニンからのフラボノイド生合成。斜体
字は各反応に関わる酵素の名称。

高濃度ポリフェノール含有天王寺蕪スプラウト作出のための養液条件の検討 21か、窒素同化されてはじめて合成されるグル

ンテナ 1 つで栽培したスプラウトを 1 セット

タミンと、フラボノイド生合成経路の基質物とし、各養液群につき 6 セットずつ用意して質であるフェニルアラニンを用いて検討し総ポリフェノール含量を測定した（n = 6）。

た。

収穫したスプラウトの地上部を細切し、0.5%の塩酸を含むメタノール溶液を加えてホモジ２．実験方法ナイズした。これを 3000 rpm，10 分間遠心

2.1．天王寺蕪スプラウトの栽培して得た上清を試料とした。試料にフォーリ

天王寺蕪の種子（赤松種苗、大阪）を使ン試薬（フェノール試薬、キシダ化学、大阪）用した。0.8 g の種子をスプラウト作製用のを添加し 3 分後、10% 炭酸ナトリウム溶液と小コンテナ（「おうちでベジ」、10.2 × 14 ×

混合し 60 分経過後に 700 nm の吸光度を測

6.2 cm、 グ リ ー ン フ ィ ー ル ド プ ロ ジ ェ ク

定した。ケルセチン（富士フイルム和光純薬、ト、熊本）に播種し、市販の植栽ボックス大阪）を標準とした検量線を作成し、試料中（「インテリジェント水耕野菜屋内植栽ボッの総ポリフェノール濃度（以下「総ポリフェクス」、白色 LED 光源、50 × 35 × 27 cm、ノール含量」と呼ぶ）を算出した。総ポリフェLAZHKG 社、中国）内で水耕栽培した。栽

ノール含量は単位新鮮重量あたりの数値と培は室温で 7 日間行った。種子をまず遮光下して求め、ケルセチン当量（mg quercetinで 24 時間イオン交換水に漬けた。次に、下equivalent/g fresh weight：mg QE/g fw）

記に示す養液を使用して遮光下で 5 日間栽培で示した。

した。さらに 24 時間、LED 光源下で栽培し2.4．統計解析て緑化スプラウトを得た。養液は窒素源とし測定値は平均値±標準誤差で示した。統計て L−グルタミン、L−フ ェニルアラニン、硝解 析 は StatView ver.5（SAS Institute, Inc.,酸ナトリウムおよびそれらを組み合わせたもノースカロライナ、アメリカ）を使用し、一のを使用し、それぞれの養液は窒素濃度が 5元配置分散分析後に Tukey-Kramer 法で多mM になるように調製した（組み合わせの重比較を行った。p ＜ 0.05 を有意差ありとし場合は各 2.5 mM ずつで混合）。また対照とた（図 3 〜 6 において、異なるアルファベッしてイオン交換水を用意した。すべての養液ト間には有意差あり）。

は HCl あるいは NaOH で pH を 5.5 に調整し３．結果た。
2.2．スプラウトの胚軸長 ･ 根長および新鮮重量の測定
収穫したスプラウトから 20 個体を無作為

3.1．天王寺蕪スプラウトの生長に及ぼすアミノ酸添加の影響（1）胚軸長に抽出し、デジタルノギス（コーナン商事、栽培7日後のスプラウトの胚軸長大阪）で胚軸長（子葉から幼根までの長さ）（Hypocotyl length）を図 3 に示した。対照および根長（幼根の長さ）を測定した。また、であるイオン交換水（H2O）群と比較して、電子天秤を用いてそれぞれの重量を計測し新フェニルアラニン（Phe）群以外は胚軸長が鮮重量とした。

長い傾向にあったが、どの群間にも有意な差2.3．総ポリフェノール含量の測定はなかった。

総ポリフェノールの定量は、松本らの方法（8） を参考にして、フォーリン ･ チオカル
ト法による比色定量で行った。収穫後、小コ（2）根長栽培 7 日後の根長（Root length）を図 4 に

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図 3．スプラウトの胚軸長（n ＝ 20）

図 5．スプラウトの新鮮重量（n ＝ 20）

図 4．スプラウトの根長（n ＝ 20）

図 6．スプラウト中の総ポリフェノール含量
（n ＝ 6）示した。H2O 群（14.4 ± 0.73 mm）と比較し示 し た。H2O 群（19.69 ± 0.91 mg） と 比 較て、グルタミン（Gln）群（29.2 ± 1.96 mm）


して、NO3- 群（23.66 ± 0.97 mg）で有意にで有意に根長が大きかった。グルタミンに大きかった。また Phe 群（14.31 ± 0.89 mg）

フェニルアラニンを加えた（Gln+Phe）群でで有意に小さかった。Gln+Phe 群では、H2Oは H2O 群との差は認められなかった。この群と比較して新鮮重量に有意な差は認められ-

ほ か、 硝 酸 ナ ト リ ウ ム（NO3 ） 群（11.6 ±0.49 mm）で H2O 群よりも根長がやや短い傾向があったが、有意な差はなかった。
（3）新鮮重量なかった。
3.2．天 王寺蕪スプラウトの総ポリフェノール含量に及ぼすアミノ酸添加の影響

栽培 7 日後における、個体当たりの胚軸

栽培 7 日後における、単位新鮮重量あた部分の新鮮重量（Fresh weight）を図 5 にりの総ポリフェノール含量を図 6 に示した。

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Phe 群および Gln+Phe 群において、H2O 群ている（13）-（15）。報告の中で、フェニルアラニと比較して有意に総ポリフェノール含量が高ンのようなアミノ酸生合成経路の末端で生成かった（H2O：1.57 ± 0.02、Phe：1.98 ± 0.16、するアミノ酸は代謝利用がされにくく、植物Gln+Phe：2.05 ± 0.09 mg QE/g fw）。一方体内に蓄積するため作物の生育が阻害される-で NO3 +Phe 群 で は、H2O 群 と の 差 は 認 めと述べられている（15）。またグルタミンは無られなかった。

機態窒素が同化されてはじめて生じるアミノ酸であり、植物内で効率的に利用されるため、４．考察作物の生育を促進すると推測されている（15）。

天王寺蕪の機能性を高め、付加価値を向上

本研究では、フェニルアラニンを含む養液にさせる方法の一つとして、抗酸化物質を多くグルタミンも添加することで、フェニルア含むスプラウトの作出を検討した。養液にラニン単独で認められるスプラウトの生育抑フェニルアラニンを添加して栽培すること制を軽減し、対照群と同程度の収穫量を得る

で、総ポリフェノール濃度が高い天王寺蕪スことができた。一方で、フェニルアラニンにプラウトを得ることができた。本研究では、無機態窒素を添加した NO3-+Phe 群では、生フラボノイド生合成の基質物質を増加させる育抑制が見られないがポリフェノール含量のことでフラボノイド量の増加を期待したが、増加も認められなかった。NO3- が制限されこのほかにも、フラボノイド生合成経路に関るといった、植物体にストレスがかかるようわる酵素の発現を高めることが有効と考えらな状況では、ストレス耐性の一つとしてフラれる。フラボノイドなどの抗酸化物質の産生ボノイド産生が高まる可能性が報告されていは日光による傷害に対する植物の防御反応のる（16）,（17）。このことから、無機態窒素が添加一つと言え、生合成経路の酵素であるフラボされた条件では、植物体のストレスが少なく、ノイド合成酵素（FLS）の発現は光によってフラボノイドの産生増強が認められなかった

増加することが知られている

（12）。また、ポリフェノール産生に及ぼす光の波長や強度についても検討がなされている

（6）,（7）のかもしれない。
二甁ら（18） はイネを用いた研究において、。本研究

グルタミンは窒素同化に光合成産物を必要との結果と併せて、照射光についても最適化をしないことから、特に地下部の発達に有利で図ることで、ポリフェノールを高濃度に含有はないかと述べている。彼らはグルタミンのする天王寺蕪スプラウトを開発することがで同位体のトレーサー実験などから、グルタミきると予想される。

ンがアミノ酸として根に直接吸収されるこフェニルアラニンが天王寺蕪の総ポリフェと、細胞分裂がさかんな根端組織に局在してノール含量を増加させたことから、このアミいること、グルタミンは地下部においてそのノ酸が抗酸化物質含量を増やすための有機肥90% 近くがタンパク質合成に利用されるこ料として有用である可能性が示唆された。しと、またグルタミンは代謝を受け、窒素がアかし、フェニルアラニンの添加によって胚軸ミノ基転移で使用されたのちは TCA サイク長や根長への大きな影響はなかったものの、ルを経由して二酸化炭素となっていることを天王寺蕪スプラウトの新鮮重量が抑制され示している（18）。本研究でも、NO3- 群やフェた。有機態窒素としてアミノ酸を養液に利用

ニルアラニン群と比較して、グルタミン群でするとき、フェニルアラニンやバリンなどのスプラウトの根の発達が著しいという結果がアミノ酸は生育を阻害し、グルタミンやアス得られた。イネ科植物とは異なるが、アブラパラギン酸は生育を促進することが報告されナ科植物である天王寺蕪においても養液から

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吸収されたグルタミンが根組織の発達に寄与析を行うことで、天王寺蕪スプラウトの機能することが推察される。このほか、グルタミ性の詳細とその改良方法を明らかにすること

ンとフェニルアラニンを組み合わせて栽培しができると考えられる。これらは今後の課題

たスプラウトでは、グルタミン単独のようなであるが、今回の検討の結果、天王寺蕪の総根の生育促進は見られなかった。フェニルア

ポリフェノール含量を、フェニルアラニンとラニン単独で有意な根の生長阻害は認められグルタミンの養液への添加で高めることがでていないものの、新鮮重量は減少した。二甁きた。本研究は、機能性スプラウトの開発にらの報告有用な知見を与え、伝統野菜である天王寺蕪

（18）のように、フェニルアラニンが何らかの生育阻害作用を示した可能性があの生産振興につながるものと考えられる。

る。
天王寺蕪は「天王寺浮き蕪」とも言われるように、可食部が地上に浮くように育つ。山
（19）

５．まとめ
ポリフェノールを高濃度に含む天王寺蕪ス

は、天王寺蕪の地上胚軸部を遮光してプラウトを開発することを目的として、その栽培すると、遮光された部分は肥大せず、そ養液条件の探索を、とくにフラボノイド生合の上の胚軸部が肥大することを観察してい成の原料であるアミノ酸に着目して行った。

る。このことから山崎は、天王寺蕪の可食部フェニルアラニンの養液への添加によっの肥大には胚軸の地上部が関係しているではて、スプラウト胚軸部中の総ポリフェノールないかと推察している（19）。本研究では、ポ含量が有意に増加した。同じ窒素源である硝リフェノール含量は地上部で測定している。

酸態窒素の添加では、総ポリフェノール量の今回のようにフェニルアラニンを用いて施肥増加は認められなかった。

崎

すると、土壌栽培した天王寺蕪の肥大可食部スプラウトの生育に関しては、フェニルアにおいてもポリフェノール含量が高まるかもラニンの添加によって新鮮重量に有意な減少しれない。ただし、本研究は水耕栽培によるが認められた。この生育抑制効果は、養液に実験であり土壌栽培とは異なること、また作グルタミンを追加することで阻止された。

物の生育段階でもアミノ酸の必要性が異なる以上から、フェニルアラニンおよびグルタと考えられることから、天王寺蕪の土壌栽培ミンを添加して栽培することによって、ポリでのアミノ酸の肥料効果についてはさらなるフェノール含量の高い天王寺スプラウトを効検討が必要である。

率的に栽培することができると考えられた。

野菜や果実において、ポリフェノール含量と抗酸化性は良く相関するものの必ずしも一（20） （21）,

致しないとされている。このことから、

６．参考文献（1）リーフレット「なにわの伝統野菜」につ天王寺蕪スプラウトの抗酸化活性に関して、

いて，大阪府．2021 年 12 月 7 日閲覧．

DPPH ラジカル消去能の測定といった他の指URL：https://www.pref.osaka.lg.jp/

標についても解析をしていく必要がある。ま（2）日本食品標準成分表 2020 年版（八訂）．

た、養液中のアミノ酸が植物体に直接吸収さ（3）Pisoschi AM., and Pop A. The role of

れ、それがポリフェノールに代謝されるかど

antioxidants in the chemistry of oxidative

うかについては、無菌的な栽培をもって議論

stress: A review. Eur. J. Med. Chem., Vol.97,

しなければならない。このほか、スプラウト

55-74（2015）.

内で産生されたポリフェノールがどのような（4）間瀬民生・垣見友子・筒井三貴，市販ス

物質なのか、クロマトグラフィーを用いた分

プラウト類の抗酸化性を中心とした食材

高濃度ポリフェノール含有天王寺蕪スプラウト作出のための養液条件の検討 25

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