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浦上財団研究報告書

Vol.15（2007）〈平成18年度〉

高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法に関する研究−生姜プロテアーゼの利用−杉山寿美（県立広島大学人間文化学部）

1.

緒言

高齢者が食べやすい食品の物性については近年，多くの研究が行われている。しかし，食肉のへの作用を利用・制御した高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法を具体的に提案することを目的とした。
2.

方量および質，水分量，脂肪量などから決定される

2. 1

試

ため，これらの調理加工過程での変化を検討する

鶏もも肉は広島市内で購入した。鶏肉は厚みの必要がある。特に，結合組織中のコラーゲンは食不均一な部分を取り除き，幅７cm，長さ８cm，肉の硬さを決定する最も大きな要因である。

厚さ1.5cm程度の大きさ（約80ｇ）に成形し，重柔らかさは，筋肉組織蛋白質，結合組織蛋白質の法料

一方，生姜の食肉軟化効果は広く知られており，量の0.8％の食塩を添加，15分室温に置いた後，家庭や給食施設における実際の調理過程で搾汁や各条件下で調理したものを試料とした。鶏もも肉

すりおろしの形で加熱前の食肉に利用されておは短時間の乾式加熱が行われる部位であり低価格

り，生姜に含まれるシステインプロテアーゼの酵であることから給食施設でよく用いられること，素特性および構造は明らかとなっている１）。我々

さらに，牛肉や豚肉では軟らかい脂肪交雑部位のは，生姜搾汁（生姜プロテアーゼ）のコラーゲン選択が可能であることから，本研究では鶏もも肉に対する作用は，コラーゲン分子の三重らせん部を試料として用いた。

位に対するコラゲナーゼ作用ではなく，その両端2. 2の三重らせんを形成していないテロペプタイド部（1）加熱位への酸性条件下におけるプロテアーゼ作用であスチームコンベクションオーブン（コンボスることを報告し，生姜搾汁が加熱変性によって生ターOSP-6.10：エフ･エム･アイ）を220℃に予熱し，じたゼラチンや，筋原線維蛋白質に対してプロテ熱風モード200℃で鶏肉を中心温度が75℃に達しアーゼ作用を有することも示した２）。このようなた後１分間加熱した（加熱時間：約６分）。

生姜プロテアーゼの特性に由来して，生姜搾汁で（2）急速冷却・再加熱

食肉を処理した場合には筋原繊維蛋白質が分解さ加熱した鶏肉の一部は，ブラストチラー（エフれる一方で結合組織蛋白質が分解されず， すじ･エム･アイ）によって中心温度３℃まで急速冷却が残って食べにくい食肉が調製される。

し，７日間３℃で保存した。その後，スチームコ

本研究は，我々がこれまでに得ている蛋白質の調理条件

ンベクションオーブンで中心温度75℃，１分間加構造変化とプロテアーゼ活性の関係に関する知見熱した（加熱時間：約４分）。に基づいて，生姜プロテアーゼの結合組織蛋白質（3）温蔵高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法に関する研究

加熱した鶏肉の一部は，ラップをして専用容器

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上清に筋原線維蛋白質を得た。に入れて，庫内温度65℃，湿度80％として，電気2.5

湿温蔵庫（日立）で７時間あるいは24時間保存しSatoらの方法により，すべての試薬を４℃に冷却して抽出した６）。

た。
2. 3

結合組織蛋白質（コラーゲン）の抽出

生姜添加（1）筋線維蛋白質の除去

生姜は，皮ごとすりおろし，さらし布を用いて生および処理後の鶏肉をミンチにし，その約30生姜搾汁を調製，精製を行わずそのまま用いた。

ｇに0.1N水酸化ナトリウム溶液125mlを加えて撹

また，プロテアーゼの自己分解による酵素活性低拌，遠心分離により，筋線維蛋白質を除去した。

下を考慮して，食肉への添加直前に調製した。生抽出はSDS-PAGEでバンドが確認できなくなるま姜搾汁は食肉重量の20％添加し，食肉表面全体にで繰り返した。得られた結合組織蛋白質（コラーいきわたるようにラップで覆ったが，もみ込むゲン）をpH7.0に調整した。

等の操作はしなかった。生姜搾汁添加は，加熱１（2）酸可溶性コラーゲン（ASC）の抽出時間前（10℃で保存），加熱直前，加熱後（65℃

筋線維蛋白質を除去，洗浄後の沈殿に0.01N塩で７時間あるいは24時間保存）とした。なお，酵酸溶液125mlを加え，pH3.0に調整，攪拌，遠心素活性の確認は，基質としてカゼインを用いて分離し，上清に酸可溶性コラーゲン（ASC）を３）

Ansonの方法で行い ，既報と同程度の活性であ４）ることを確認した 。
2. 4

水溶性蛋白質および筋線維蛋白質の抽出得た（抽出は3-6回繰り返した）。コラーゲン分子
は三重らせん部位と分子間・分子内に架橋が存在するテロペプタイド部位から構成されている。中（1）水溶性蛋白質の抽出性溶液中では三重らせん部位で会合して線維を形生および処理後の鶏肉をミンチにし，その約成し，酸性溶液中でコラーゲン分子の一部は分散

30ｇに0.25Mトリス塩酸緩衝液（トリスヒドロキして可溶化する。

シメチルアミノメタン12ｇ，スクロース171.82g，（3）ペプシン可溶化コラーゲン（PSC）の抽出

EDTA0.6g/2L：pH7.6）125mlを加えて４℃で撹ASC抽出後の沈殿に，0.5M酢酸溶液125mlを加拌抽出した。遠心分離（8000rpm，20分）により，えてろ過した後，0.5M酢酸溶液125mlとペプシン上清に水溶性蛋白質を得た。抽出はSDS-PAGEで（片山化学）を約30mg加え，攪拌，遠心分離し，バンドが確認できなくなるまで繰り返した（3-6

上清にペプシン可溶化コラーゲン（PSC）を得た回）。抽出した水溶性蛋白質の定量はブラッド（抽出は3-6回繰り返した）。ペプシンはコラーゲ

フォード法で行い，BSA標準溶液の検量線からンの三重らせん部位に作用せず，テロペプタイド蛋白質量を算出した。

部位および加熱変性部位のみに作用する。そのた（2）筋線維蛋白質の抽出

め，未変性のコラーゲンではテロペプタイド部位

Uylterhaegen らの方法により抽出した５）。すがペプシンにより切断され，PSCは三重させん部

なわち，水溶性蛋白質抽出後の沈殿を蒸留水で位のみで構成されている。

洗浄後，0.25Mトリス塩酸緩衝液（トリスヒドロ（4）不溶性コラーゲン（ISC）の処理

キシメチルアミノメタン６g，SDS20g，イミダASC，PSC抽出残査を不溶性コラーゲン（ISC）

ゾール0.68g，2-メルカプトメタノール10ml／1L：とし，蒸留水で洗浄後，均質化した。

pH7.0）125mlで撹拌抽出した。遠心分離により，（5）コラーゲンの定量

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Vol.15（2007）

得られたコラーゲンは塩酸加水分解（130℃，3抽出脂質の一部に，内部標準物質としてトリペン時間），コラーゲン分子に特有のアミノ酸であるタデカノイン（Sigma）を加え，５%塩酸メタノー

ヒドロキシプロリン量をWossener法で測定した７）。

ル（東京化成）を用いてメチル化を行った。脂得られたヒドロキシプロリン量は10倍し，コラー肪酸メチルエステルはガスクロマトグラフィー

ゲン量とした。

（GC-2010，島津）で分析した。カラムはキャピ

2. 6

SDS−電気泳動（SDS-PAGE）

ラリーカラムDB-WAX（60m×Φ0.253mm，J&WSDS-PAGE（10％ゲル）は，Laemmliの方法にしたがって行った８）。
2. 7

Scientiﬁc，USA），温度設定は170℃から230℃（昇温速度７℃/min）とした。トリグリセリド量と剪断強度の測定して算出された脂肪酸量は調理前重量100g当た

剪断強度の測定はレオメーターEZ-Test（島津）りに換算した。

で行った。アダプターは噛み切りやすさを把握す

2. 9

るために，クサビ形ではなく，かみそりの替え刃同様に調製した試料について，識別試験を５点を装着させた。剪断は線維に垂直方向で行い，鶏評点法で行った。パネルは管理栄養士課程の女子肉（ ３mm× ３mm×15mm） を，10mm/minで大学生25名とした。統計処理はTukey-Kramerの測定，最大荷重を剪断強度とした。

多重比較によって行った。

2. 8

脂質の抽出と脂肪酸分析

官能検査

3.

結果および考察

Dyer法で行った ９）。0.001%BHT含有クロロホル3. 1

加熱による重量変化

ム・メタノール混液（１：２）を抽出に用いた。

図１に示したとおり，加熱によって重量は約

抽出した脂質は1.8%塩化ナトリウム溶液で洗浄し70％となり，その後の温蔵で60%，再加熱50%にた後，クロロホルムに溶解して，分析まで−80℃減少した。この減少は，後述の脂肪量の減少がそで保存した。脂質中の脂肪酸量の測定は，既報とれほど大きくないことから，水分量の減少が大き同様にガスクロマトグラフィーによって行った４）。

な要因であると考えられる。また，生姜搾汁添加

生および処理後の鶏肉をミンチにし，Bligh &図１

調理による重量変化

高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法に関する研究による重量減少は認められなかったが，生姜搾汁19

ターンは示していない）。の水分によって，鶏肉由来の水分減少が補われた

3. 3のかもしれない。

筋原繊維蛋白質のSDS-PAGEパターンを図３

3. 2

水溶性蛋白質筋原繊維蛋白質に示した。生肉では，ミオシン（20.5kd），アク水溶性蛋白質量（加熱前の鶏肉100gあたり）

チン（4.5kd）のバンドが，はっきりと認められ，を図２に示した。
水溶性蛋白質量は加熱によって，加熱肉では，水溶性画分が凝固移行してきたと著しく減少した。また，その後の温蔵，再加熱に思われる生で確認されなかったバンドが認められよっても減少したままであった。これは加熱によた。しかし，温蔵，再加熱によってSDS-PAGEパ

り水溶性蛋白質が凝固，不溶化したためと考えらターンに変化は生じなかった。生姜搾汁を添加しれる。生姜搾汁を添加した場合は，添加していなたものでは，ミオシン，アクチンなどのバンドがい場合と比較してわずかに増加し，SDS-PAGEで添加していないものと比較して薄くなっており，も低分子量のバンドが認められた（SDS-PAGEパ

筋原繊維蛋白質がプロテアーゼの作用を受けてい図２

水溶性蛋白質の変化

図３ 筋原線維蛋白質のSDS-PAGEパターン（＋生姜搾汁添加あり）

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Vol.15（2007）

ることが示唆されたが，SDS-PAGEパターンに変考えられた。

化は認められず，作用を受けた場合かなり低分子（2）ペプシン可溶化コラーゲン（PSC）化すると考えられた。

図５にPSCのSDS-PAGEパターンを示した。未3. 4結合組織蛋白質変性のPSCはテロペプタイド部位を有しない三重（1）酸可溶性コラーゲン（ASC）らせん部位のみから構成される。生肉から抽出し

図４にASCのSDS-PAGEパターンを示した。生たPSCでは，β鎖，α1，α2鎖がはっきりと認め肉では，β鎖，α1，α2鎖がはっきりと認められられたが，加熱処理さらに生姜搾汁を添加した

るが，加熱肉ではα鎖の下に分解物の濃いバンド

PSCでは，β鎖，α鎖のバンドは非常に薄く，濃が認められ，コラーゲンがβ鎖，α鎖として高分い分解物のバンドが認められた。このコラーゲン子量のまま存在していると同時に，分解も生じての分解が，生姜プロテアーゼによるものであればいることが認められた。温蔵７時間後では，β鎖，ASC画分あるいは水溶性画分として除去されるα鎖のバンドは薄くなり，温蔵24時間，再加熱でため，この分解はペプシンの作用によるものであはβ鎖，α鎖が認められなかった。このことは，るといえる。すなわち，コラーゲンのテロペプタ乾式加熱においても，温蔵，再加熱によって，変イド部位が切断され三重らせん部位がきりだされ性（ゼラチン化），分解（低分子化）が進行してると同時に，その三重らせん部位にペプシンが作いることを示している。生姜搾汁を添加した場用し，低分子化していることを示している。ペプ

合，加熱前に添加したものでは，β鎖，α鎖のバシンは未変性の三重らせん部位には作用できなンドが認められるものの，温蔵７時間では，認めいことから，加熱肉のPSCの構造が，三重らせんられなかった。生姜プロテアーゼは，コラーゲンがほどけた，あるいは，低分子化した部位が架橋のテロペプタイド部位にのみ作用すること（β鎖でつながった不均一な構造であることを示していからα鎖へ変化させる），コラーゲンが変性したる。

ゼラチンに対して速やかに作用することから，こ（3）不溶性コラーゲン（ISC）

こで認められたα鎖の分解は，加熱，温蔵によっ

図６にISCのSDS-PAGEパターンを示した。未てほどけたα鎖にプロテアーゼが作用した結果と変性のISCは架橋により密な構造をしている。加

図４

酸可溶性コラーゲン（ASC）のSDS-PAGEパターン（＋生姜搾汁添加あり）

高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法に関する研究

図５

21

ペプシン可溶化コラーゲン（PSC）のSDS-PAGEパターン（＋生姜搾汁添加あり）

図６

不溶性コラーゲン（ISC）のSDS-PAGEパターン（＋生姜搾汁添加あり）

熱肉では生肉に比較してISCのバンドが濃くなっる。温蔵時に生姜搾汁を添加した場合，バンドはているが，加熱により架橋が形成されるとは考ほとんど認められない。生姜プロテアーゼは密なえられず，このISC量の増加はコラーゲンの加熱構造である未変性のISCには作用できないことか収縮により，ペプシンが作用できない密な構造にら，このISC量の減少は，加熱前添加では酵素失なったものと考えられる。また，温蔵では加熱肉活前の加熱過程で，加熱後添加では温蔵過程で変よりも，バンドが薄くなっており，これは構造の性部位に選択的に，プロテアーゼが作用した結果弛緩に伴いペプシンが作用しPSC等へ移行したとと考えられる。

考えられる。また，加熱，温蔵，再加熱ではバン（4）コラーゲンおよびコラーゲン関連ペプチドドが不鮮明である。これらのことから，加熱肉の量

ISCにはペプシンが作用できない密な部位に，加ヒドロキシプロリン（Hyp）量から算出したコ熱変性した部位が共存していると考えられる。生ラーゲンおよびコラーゲン関連ペプチド量を図７

姜搾汁を加熱前に添加した場合，ISCのバンドはに示した。加熱変性・低分子化によって，SDS-薄くなっており，また，バンドが鮮明に現れていPAGEでは検出されない数1000kd程度の低分子量22

浦上財団研究報告書

Vol.15（2007）のペプチドの存在を確認するために行った。加として残存していた。なお，生姜プロテアーゼは熱によるコラーゲン関連ペプチドの減少はわずか60-70℃の比較的高温でも活性が維持されることであり，再加熱による減少もわずかであった。こをこれまでに確認している。

れは加熱変性・低分子化による水溶化が少ないこ3. 5とを示している。一方，温蔵，生姜搾汁添加に鶏肉の剪断強度を図８に示した。加熱中の肉のより著しい減少が認められた。ISC量は，加熱に硬さは筋原線維蛋白質の凝固・収縮による硬化より増加し，再加熱によっても減少しないが，温と，コラーゲンの変性・低分子化による軟化の蔵，生姜搾汁添加で著しく減少していた。前述兼ね合いで決定される。そのため，剪断強度の低のSDS-PAGEでは，温蔵時に生姜搾汁を添加した

下はISC量の低下ほど大きいものではないが，温場合にコラーゲンのバンドはほとんど認められ蔵により，また，生姜搾汁添加により剪断強度がなかったが，Hypの定量結果からは添加していな低下していることが示された。特に，加熱後（温いものの1/2量程度が検出されており，ペプチド蔵前）に生姜搾汁を添加した場合の減少は著しい

図７

剪断強度

コラーゲンおよびコラーゲン関連ペプチド量（＋生姜搾汁添加あり）

図８

剪断強度

高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法に関する研究23ものだった。加熱前に生姜搾汁を添加した場合は少は認められなかった。我々は，フライパンで焼ISC量が減少していたにも関わらず（図７），剪

いた鶏肉生姜搾汁（10%，30%）に一晩浸漬した

断強度に差が認められなかった要因は，生姜プロ

鶏肉をフライパンで加熱調理した場合，脂肪量がテアーゼがISCのゼラチン化した部分に作用し，有意な減少ではないものの約90%となることを報

ISCの強固な構造部分は維持されたためと考えら

告し，結合組織の脆弱化が脂肪量に影響を及ぼすれる。

ことを示している ４）。本研究は,オーブン加熱で3. 6

脂肪量あり,鶏肉をゆり動かすことなく加熱調理を行っ

脂肪量は加熱により約80%に減少し，温蔵，再加熱したものでもさらに減少した（図９）。これは，たために，溶出した脂肪が表面に付着したのかもしれない。

コラーゲンがゼラチン化することによって結合組

3. 7

織が弱化し，結合組織に沈着した脂肪が溶出した

温蔵時に生姜搾汁を添加した場合，コラーゲンためと考えられた。生姜搾汁を添加した場合，加の分解および剪断強度の低下が認められたため官

熱前，加熱後（温蔵前）のいずれでも脂肪量の減能評価を行った（図10）。なお，本研究では微生

図９

脂肪量

図10 官能検査

官能検査

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Vol.15（2007）

物試験を行っていないため，官能検査は衛生的観とが示唆された。また，加熱後の温蔵により，総点から温蔵時間を２時間とした。その結果，加熱コラーゲン量は減少しゼラチン化が進行してい後に添加した場合，有意にほぐれやすく，かみきた。生姜搾汁の添加によって，コラーゲン量，特りやすくなり，歯ごたえが低下していた。外見上にISC量が減少した。この減少は，温蔵時に生姜に差は認められず，物性に明らかな差が認められ搾汁を添加した場合に著しいものだった。
これは，たことから，高齢者向きの調理方法として有効で加熱，温蔵により不均一な構造となったISCの加あると考えられる。なお,生姜搾汁を鶏肉重量の熱変性部位に，生姜搾汁が作用したためと考えら20%添加しているが，特有の刺激臭は感じられなれた。レオメーターによって測定した剪断強度は，かった。

コラーゲン量の減少に比例していた。さらに，官4.

要能検査の結果は，温蔵時に生姜搾汁を添加した食約

肉が，ほぐれやすく，かみきりやすい食肉である

生姜プロテアーゼは，筋原線維蛋白質やコラーことを示した。

ゲンが加熱変性したゼラチンに対して作用する。

これらのことから，加熱後に温蔵工程を組み込

一方，コラーゲンに対しては，テロペプタイド部

むことによって結合組織蛋白質の構造変化をおこ位へ酸性条件下でのみ作用し，三重らせん部位へし，さらにプロテアーゼを作用させることで，噛は作用しない。そのため，生姜搾汁で食肉を処理み切りやすい食肉を調製することが可能であるこ

した場合，筋原繊維蛋白質が分解される一方で結とが明らかとなった。

合組織蛋白質が分解されず， すじが残った食肉となる。食肉の硬さを決定する最も大きな要因はコラーゲンであることから，本研究では調理工
程と生姜プロテアーゼのコラーゲンに対する作用を把握し，高齢者が食べやすい食肉の調理加工方法を検討することを目的とした。
その結果，以下のことが明らかとなった。加熱過程によって総コラーゲン量は減少するが，不溶性コラーゲン（ISC）量が増加した。不溶性コラー

文献１）Ohtsuki, K. et.al.（1995）Biochem.Biophys.Acta. 1243,181-184
２）Sugiyama, S. et.al.（2005）J. Nutr. Sci. Vitamiol.

51,27-33
３）Anson, ML.（1939）J. Gen Physiol. 22, 79-89
４）杉山寿美ら（2005）日本家政学会誌 , 56, 607-615
５）Uytterhaegen, K. et.al.（1994）J. Anim. Sci. 72, 1209-1223
６）Sato, K.（1988）Comp Biochem Physiol. 90B, 155-158
７）Woesnner, JF.（1961）Arch biochem Biophys. 93, 440-447

ゲンのSDS-PAGEパターンから，加熱により収縮

８）Laemmli, UK．
（1970）Nature, 227, 680

したコラーゲン繊維には三重らせんがほどけた部

９）Bligh, EG．and Dyer, WJ．（1959）Can. J. Biochem.

位や低分子化した部位が架橋でつながっているこPhysiol., 37, 911-917

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Study of cooking methods to make meat easier to eat for the elderly

Study of cooking methods to make meat easier to eat for the elderly- Tenderization of meat with ginger protease Sumi Sugiyama（Department of Health Science, Prefectural University of Hiroshima）

Ginger protease acts on myoﬁbrils and gelatin, which is generated by the thermal
denaturation of collagen. The action of this protease on collagen occurs only in the telopeptide
region under acidic conditions, and not in the triple-helical region. Therefore, when meat istreated with ginger juice, myoﬁbril proteins are degrade, but connective tissue proteins arenot, resulting in meat with residual ﬁbers. The major factor determining the toughness ofmeat is collagen. In this study, we evaluated cooking methods to make meat easier to eat
for the elderly, based on cooking procedures and the action of ginger protease on collagen.
As a result, the following ﬁndings were obtained: The total amount of collagen in themeat samples decreased with heating, but the amount of insoluble collagen（ISC）increased.
The SDS-PAGE pattern of ISC in the meat samples suggested that sites with a loosened
triple-helical structure and depolymerized regions were cross-linked in collagen shrunken byheating. Maintaining the hotness of the cooked meat samples by heating decreased the total
amount of collagen, and increased gelatinization. The amount of collagen, ISC in particular,
was decreased by the addition of ginger juice, which was signiﬁcant when ginger juice
was added to the cooked meat samples of which the hotness was maintained. This wasprobably because ginger juice acted on thermally denatured regions of ISC with irregularstructures caused by heating and maintaining the hotness. The shear force measured using
a rheometer was proportional to the decrease in the amount of collagen. Furthermore,sensory evaluation indicated that the ginger juice-added meat samples whose hotness wasmaintained were unstiffened, and could be easily chewed.
These results indicate that connective tissue proteins in meat were structurally alteredby maintaining the heat after cooking, and meat could be made easier to chew by theapplication of protease.