カンキツ精油の有する生体作用の生化学的解析
高知大学

受

田

農学部

浩

之

Citrus peel essential oils are natural flavoring materials of commercial importance. The peel oil from each citrus
variety not only adds much of the characteristic aroma and flavor to juice products made from that fruit but also hasa physiological activity such as antioxidative action and inhibition of carcinogen formation. In order to elucidate thepotential of citrus peel essential oils as a functional biomaterial, in the present investigation, I examined several in vitro
biochemical activities of essential oils from 13 kinds of citrus fruits. Although yuzu essential oil did not covalently
bind to human serum albumin (HSA), the presence clearly promoted the modification of glucose into HSA. The effectof the essential oil on the Maillard reaction partly resulted from the micro-environmental change around Trp-214
of HSA. The enzyme tyrosinase was significantly inhibited by some essential oils such as Eureka lemon, Lisbon andKiyookadaidai. The comparison of the composition with others suggested the involvement of sabinene, neral, geranial,neryl acetate and geranyl acetate. Interestingly, these essential oils showed the remarkable superoxide anion-scavenging
activity. The intensity of those activities showed no significant relationship with DPPH radical-scavenging activity. As
the tyrosinase involves in melanin production, the result obtained by the present investigation indicates that some citrus
peel essential oils might be applicable to the field of cosmetology.

１緒

そこで本研究では，カンキツ精油が有する新しい機能と言して，皮膚や組織の老化，並びに疾病の予防効果を系統的

カンキツ果皮の最も外側の黄橙色組織には無数の小さいに，かつ成分化学的に追求することを目的として，生体内油胞が存在しており，その中にフレーバー成分，すなわち

タンパク質，酵素並びに活性酸素を中心としたフリーラジ

精油が蓄積されている．この精油はカンキツ特有の爽快なカルに対する精油成分の作用を詳細に解析することを目的

香りの源であるが，最近では精油の有する多様な薬理学的とした．

作用，生理的・心理的効果が注目を集め，｢ アロマテラピ

２ー ｣，｢ アロマコロジー ｣ の中心的な役割を担っている１）．
しかしながら，実用面での華やかさとは対照的に，精油の２. １有する多彩な機能の発現メカニズムについてはほとんど明らかにされていない．

実

験

実験試料

実験材料として，レモン・ライム類，ブンタン類，ダイ
ダイ類，ユズ類，ミカン類などのカンキツを含む 13 品種

一方，最近，生活習慣病や老化の原因として，活性酸素や生体内メイラード反応の関与が指摘されているを用いた．各品種名，学術名，並びに略号は以下の通りで．従ある：①ユーレカレモン，Citrus limon Burm. f., cv Lisbon，って，反応性の高い活性酸素の消去作用を有する物質４），

EUR, ②トサブンタン，C. grandis Osbeck forma Tosa-

またメイラード反応の阻害活性を示す物質群

が，それ

buntan，TOS，③ナオシチ，C. taguma-sudachi Hort. Ex Y.

らの予防に有効であると期待される．これまでにカンキツ

Tanaka, NAO，④ユズ，C. junos Sieb. Ex Tanaka，YUZ，

５）

２, ３）

精油には高い抗酸化能が認められていることから ，活性⑤ケラジ，C. keraji Hort. Ex Tanaka，KER，⑥ダイダイ，

酸素に対して消去活性を示す精油成分が存在している可能C. aurantium Linn. Var. Cyathifera Y. Tanaka，DAI，⑦性は高いと考えられる．また精油成分の中には，タンパクリスボン，C. limon Burm. f., cv Lisbon，LIS，⑧キミカン，

質への高い吸着能を示す成分や，カルボニル基を有する成C. flaviculpus Hort. Ex Tanaka，KIM，⑨イーチャンレモ

７）分も含まれていることから ，皮膚や組織のタンパク質を

ン，C. wilsonii Tanaka，ICH，⑩キヨオカダイダイ，C.

クロスリンクすることで老化へと導いている生体内メイラ

sp.，KIY，⑪カボス，C. sphaerocarpa Hort. Ex Tanaka，ード反応に対して，阻害効果を発揮することも期待される．

KAB，⑫ポンカン，C. reticulata Blanco，PON，⑬モチユ，

６）Biochemical Analysis of Physiological
Activity of Citrus Peel Oil
Hiroyuki Ukeda
Department of Bioresources Science,
Faculty of Agriculture, Kochi University

C. inflata Hort. ex Tanaka，MOC．実験材料は 2001 年 10月から 12 月に高知県果樹試験場，愛媛県果樹試験場，愛媛県果樹試験場岩城分場，静岡県柑橘試験場，静岡県柑橘試験場伊豆分場，鹿児島県果樹試験場，大分県柑橘試験場
津久見分場，広島県工業技術センター果樹研究所，農林水産省果樹試験場興津支場などで収穫したものを，収穫直後に入手した．

− 23 −

２. ２

カンキツ精油の調製に 1.8 mL のリン酸塩緩衝液（0.1 mM, pH6.8）を添加し，25

精油抽出法としては冷圧油（Cold-pressed oil: CPO）

℃で 10 分間インキュベートした．その後，0.1mL の試料溶液，法を用いた．これはフラベド（外果皮）の油胞中に存在す

0.1mL のチロシナーゼ溶液（mushroom 由来，Sigma 製，138る精油を，フラベドを圧搾して抽出する方法である．このunits）を添加して反応を開始させた．チロシナーゼの活性は

方法は溶媒抽出法などの他の精油抽出法と比較して，最もdopachrome の生成を 475nm の吸光度変化速度（dA/min）と天然のフレーバー組成に近い精油が得られる方法である

してモニターした．試料濃度は終濃度として 167μg/mL に

７）．まず果皮を剥皮し，果皮からアルベド（内果皮）を取なるように DMSO で希釈した．試料の代わりに DMSO のみ

り除いてフラベドのみとした．フラベドを折り曲げて圧搾を用いた際の吸光度変化速度をコントロールとした．

し，得られた粗精油を集めて飽和食塩水で塩析後，遠心分離（4000 rpm×15 min, ４℃）して油層と水層に分離した．

２. ６

メイラード反応に対するユズ精油の影響

上部油層を取り出し，無水硫酸ナトリウムを少量加えて冷0.5M リン酸塩緩衝液（pH 7.4）を用いてヒト血清アルブミ

蔵庫内（５℃）で一晩放置した．生じた沈殿及び無水硫酸

ン（HSA：Sigma 製）を 30 mg/mL に調製した．これにユズナトリウムを除去したものを精油試料とした．

精油を 0 または 10μL/mL になるように添加して 37℃で３日間インキュベートした．その後，各溶液にグルコースを 0，

２. ３

DPPH ラジカル消去活性36，300 mg/mL となるように添加してさらに 15 日間，37℃

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl（DPPH）ラジカル消去活でインキュベートした．0，3，6，9，12，15 日後，それぞれ性の測定は常法８） を一部変更して行った．すなわち精油

試料を分取して，MALDI-TOF-MS（Bruker 製 Protein-TOF

試料 10μL に 100 mM Tris-HCl 緩衝液（pH 7.4）を 900

MALDI-TOF-mass spectrometer）を用いて，各試料の分子量μL，エタノール 40μL，並びに 0.5％（w/w）Tween 20を測定した．なおマトリックスにはシナピン酸を用いた．各

水溶液 50μL を添加して十分混和した．ここにエタノー

試料の分子量はモノマー HSA の分子量分布におけるピーク

ルで調製した 0.5mM DPPH 溶液を 1 mL 添加して，暗所，の質量数として表示した．

室温にて 30 分間反応させ，DPPH ラジカルの吸収に基づ

３

く 517nm の吸光度を測定した．試料の代わりに水を添加した際に観察される吸光度をコントロールとして，試料添

３. １

結

果

生体内メイラード反応に対する影響

加による吸光度の減少を DPPH ラジカル消去能とした．

図１に示すように HSA をグルコースとインキュベート

標準物質としては水溶性ビタミン E 誘導体 Trolox を用いた．

すると，インキュベート時間，及びグルコース添加濃度の増加と共に HSA の分子量が増加した．増加した分子量か

２. ４

-

O2（スーパーオキシドアニオン）消去活性

ら考えて，36 mg/mL と 300 mg/mL のグルコース濃度に著者の開発した WST-1 アッセイ法を用いた ．本法はおいて，それぞれ 15 日間で，４分子と 22 分子のグルコ

キサンチンオキシダーゼ（XOD）の反応で生成させた O2ースが HSA 分子に結合していることが明らかとなった．

—

一方，ユズ精油と HSA をインキュベートしても分子量の９）—を WST-1 と試料中の O2 消去物質との間で競合させる間接法である．本測定原理に基づいてマイクロプレートでの多検体測定を可能とした SOD assay kit-WST（同仁化学研究所製）を本実験では使用した．WST-1 ホルマザンの生成に基づく 440 nm の吸光度変化はマイクロプレートリーダ
ー（Immuno Mini NJ-2300，ナルジェヌンクインターナショナル製）を用いて測定した．試料の代わりに水を添加した
際の吸光度変化を Ac，試料添加での吸光度変化を As，さらに試料に由来する 440nm の吸光度の影響を除くために
XOD 溶液の代わりに緩衝液を添加した際の吸光度 Ab を測定して，阻害率 I（%）を
Ｉ =[Ac-(As-Ab)/Ac]×100で計算した．

２. ５

図１

チロシナーゼ阻害活性

Kubo らの方法に従ってチロシナーゼ阻害活性を測定した 10）．
すなわち 1mL の 2.5 mM L-DOPA（3,4-dihydroxyphenylalanine）

HSA とグルコースのメイラード反応に及ぼすユズ精油の影響

ユズ精油存在下（破線）及び無添加（実線）において，異なる濃度のグルコース（▲，△；300 mg/ml，●，○；30 mg/ml，■，□；0 mg/ml）とインキュベートした HSA の分子 変化− 24 −

カンキツ精油の有する生体作用の生化学的解析

増加傾向は認められず，ユズ精油中の化合物は HSA と共表１

各種カンキツ精油の示す DPPH ラジカル消去能，及びスーパーオキシドアニオン消去活性

有的に結合しないことが明らかとなった．ユズ精油と 15
日間インキュベートした反応液を透析後，Shaklai らの方法に従って励起波長 285nm，蛍光波長 240nm から 480 nmの範囲で蛍光スペクトルを測定した 11）．観測された極大吸収波長はネイティブ HSA と比較して約 10 nm 長波長側にシフトしており，トリプトファン残基（Trp-214）の周辺環境がユズ精油の添加により変化していることが明らかとなった．ユズ精油を添加した HSA にグルコースを添加すると，ユズ精油無添加の試料と比べて HSA 分子量の増加幅が明らかに大きくなることが観察された．しかしながらグルコースの濃度に依存した分子量の増加傾向は認められず，両条件で共に４〜５分子程度の増加であった．３日
間ユズ精油と HSA をインキュベートした反応物から，遊離のユズ精油を透析で取り除いてグルコースを添加した場
合には，分子量の増加傾向は認められなかった．

３. ２

精油の DPPH ラジカル消去能

常法に従い種々の精油について DPPH ラジカルの消去活性を測定したところ，反応液に濁りが生じ，通常の分光学的な測定が困難であることが判明した．そこで標準物質として Trolox を用いて，各精油のラジカル消去活性を目視により Trolox 等価濃度として表示した（表１）．測定に供した 13 種類の DPPH ラジカル消去活性は EUR=YUZ=
ICH>TOS=LIS=KIM>NAO=KER=KIY の順であった．

３. ３

-

精油の O2 消去活性——

WST-1 法を用いて O2 の消去活性を測定した．本法は O2による WST-1 の還元を阻害する活性として評価するもので，
WST-1 ホルマザンの生成を 440nm の吸光度変化としてモニ

図２ターする．今回用いた精油試料の中には，カロテノイドに各種カンキツ精油が示すチロシナーゼ阻害活性起因すると考えられる強い黄橙色を呈するものが含まれていた．そこで，試料の色に基づく着色の影響を差し引くために，精油のチロシナーゼ阻害活性を図２に示す．13 種類の精

各試料のブランク吸光度（Ab）を測定し，アッセイ溶液の油のうち，LIS，KIY，EUR，KER の 4 種類の精油で顕示す吸光度（As）との差を求めた．使用した 13 種類の精油

著な阻害活性が認められた．

が示したコントロールに対する阻害活性を表 1 に示した．な４—

おこの表において，阻害率が高い程，O2 の消去能が強いこ

考察とを示す．消去能は精油の種類に依存して大きな差が認めら

生体内メイラード反応は糖尿病合併症の原因であるばかれた．特に KIY，LIS，KAB，KER で消去能は強く，次にりでなく，アルツハイマー病や動脈硬化症を含めて，様々

KIM，EUR，TOS，NAO，DAI にも活性が認められた．カ

な生活習慣病や老化の原因であることが知られている．精—2ロテノイド含量と関連があると推測される Ab の値と O 消

油成分にはシトラールをはじめ生体内メイラード反応に関去能との間には相関は認められず，精油中のカロテノイド以与するグルコースと同様に，カルボニル基を有する化合物

外の成分が活性に寄与していることが示唆された．

が多数存在していることから，生体内メイラード反応に対して影響を与える可能性が高いと考えられた．さらにタン３. ４

精油のチロシナーゼ阻害活性

パク質のアミノ基に直接作用して，そのタンパク質の機能

Kubo らの方法に従い，DOPA からの dopachrome の生を変化させる可能性もあると予想された．そこで本研究で成をモニターすることでチロシナーゼの阻害を調べた．各はまず，HSA をモデルタンパク質に選び，グルコースと− 25 −

のメイラード反応を分子量変化でモニターすることによsabineneneral（citral B）

geranial（citral A）

り，精油の生体内メイラード反応に対する影響を調べた．

CHO

図１に示したように，ユズ精油は HSA に対するグルコースの修飾を加速させることが明らかとなった．反応の機CHO構については今後の検討課題であるが，蛍光スペクトルによると，ユズ精油の添加が HSA の Trp-214 周辺の構造を変化させていることから，精油の HSA への吸着がその立体構造を変化させ，グルコースに対する反応性に影響を与

neryl acetate

geranyl acetate

えたと推察された．透析によって遊離のユズ精油を除去した際には無添加の HSA と差が認められなかったことから，

O

精油成分の HSA に対する作用は可逆的な吸着によるもの

O

O

O

と推測される．
結果的にユズ精油はメイラード反応の予防効果を示さなかったが，タンパク質の立体構造を変化させ，メイラード

図３

反応の進行に影響を与えることが明らかとなった．今後他の精油と様々なタンパク質との相互作用を詳細に調べるこいる，などいくつかの可能性が考えられる．
—とで，メイラード反応の阻害作用を示す精油を開発することも可能であると考える．

チロシナーゼ阻害に関与する精油成分

一方，DPPH ラジカルの消去活性と O2 消去活性，チロシナーゼ阻害活性との間には明確な関連は認められなかっ

次に，精油成分のタンパク質に対する直接的な影響を調た．これまでに Choi らが同様にカンキツ精油の DPPH ラ

べるために，モデルタンパク質として酵素チロシナーゼをジカル消去能について報告しているが８），成分的には特に用いて，その触媒作用に対する精油の影響を調べた．顕著

geraniol，terpinolene，γ-terpinene の寄与が大きいとしな阻害活性が認められた LIS，EUR，KIY は他の精油にている．これらの関与成分は明らかにチロシナーゼの阻害比べて sabinene，neral，geranial，neryl acetate，geranylとは異なる物質であり，O2— の消去に関与している物質とacetate を多く含有している（図３）．このうち neral とも異なるものと推察される．

geranial はすでにチロシナーゼのアミノ基とシッフ塩基を形成することでチロシナーゼを阻害することが報告されて以上の結果，カンキツ精油はタンパク質，酵素に共有的いるが，今回これらの成分を多く含むカンキツ精油においに，あるいは可逆的に吸着して，それらの分子の生化学的ても，チロシナーゼの阻害活性が認められることが初めてな機能を変化させ得ることが明らかとなった．さらに活性明らかとなった．チロシナーゼはメラニン色素の生成に関酸素やフリーラジカルの反応性を消去する作用も持ち合わ与していることから，その阻害活性を示すカンキツ精油がせており，それらの関与成分がお互いに異なる可能性も示

メラニンの生成を抑制する可能性もあり今後の実用的な利唆された．従って，複雑な多成分共存系であるカンキツ精用が期待される．

油は複数の生化学的な作用を備えている，言い換えれば多メイラード反応と並んで，老化や生活習慣病の大きな要様な機能性スペクトルを示す素材であることが示された．

因として活性酸素をはじめとするフリーラジカルの関与が得られた成果の中で，チロシナーゼの阻害活性は美白効指摘されている．そこで本研究では，カンキツ精油が有すにつながることから，その実用的な利用に向けて今後詳細——

る O 2 と DPPH ラジカルに対する消去能を測定した．
O2 の消な検討を進めていく予定である．

去活性は KER，LIS，KIY に特に強いことが明らかとなった．注目すべきはこれらが同時にチロシナーゼ阻害活性

謝を示している点である．チロシナーゼは DOPA の酸化で—

O2 を生成することが報告されているが，dopachrome の生成—
2に O は関与していないことから，カンキツ精油が有す

12）

辞本研究をするに当たりご支援をいただきました㈶コスメ
トロジー研究振興財団，並びにご指導頂きました高知大学
農学部・沢村正義教授に感謝申し上げます．

—

る O2 の消去活性により，見掛け上チロシナーゼ阻害活性が認められたとは考え難い．従って，現時点ではチロシ（文献）

ナーゼ阻害に関与していると推察される sabinene，neral，

１） 井上重治：香りの抗菌作用—アロマテラピーへの応

geranial，neryl acetate，geranyl acetate などの成分が同——用，化学と生物，39，475-481，2001．

時に O2 の消去能を有する，あるいは他の成分で O2 の消去

２） 受 田 浩 之： 酵 素 ス ー パ ー オ キ シ ド ジ ス ム タ ー ゼ

活性を有する物質が偶然それらのカンキツ精油に含まれて(SOD) の活性測定法，Dojin News，96，1-6，2000．

− 26 −

カンキツ精油の有する生体作用の生化学的解析

Technol. Res., 7, 45-49, 2001.

３） Ukeda, H., Hasegawa, Y., Ishii, T. and Sawamura, M.:
Inactivation of Cu,Zn-superoxide dismutase by intermediates

８） Choi, H.-S., Song, H.S., Ukeda, H. and Sawamura,of Maillard reaction and glycolytic pathway and some sugars,

M.: Radical-scavenging activities of citrus essential oils

Biosci. Biotechnol. Biochem., 61, 2039-2042, 1997.

and their components: detection using 1,1-diphenyl-2-４） 森山洋憲，片山泰幸，中林錦一，受田浩之，沢村正義：

picrylhydrazyl, J. Agric. Food Chem., 48, 4156-4161, 2000.

高知県産茶および青 物の有するスーパーオキシドアニ

９） Ukeda, H., Kawana, D., Maeda, S. and Sawamura,M.: Spectrophotometric assay for superoxide dismutase

オン消去能の測定，食科工，49，679-682, 2002.
５） Ukeda, H., Hasegawa, Y., Harada, Y. and Sawamura,based on the reduction of highly water-soluble

M.: Effect of carnosine and related compounds on thetetrazolium salts by xanthine-xanthine oxidase, Biosci.

inactivation of human Cu,Zn-superoxide dismutase by

Biotechnol. Biochem., 63, 485-488, 1999.

modification of fructose and glycolaldehyde, Biosci.

10） Kubo. I. And Kinst-Hori, I.: Tyrosinase inhibitory
activity of the olive oil flavor compounds, J. Agric. Food

Biotechnol. Biochem., 66, 36-43, 2002.

Chem., 47, 4574-4578, 1999.

６） S o n g , H . - S . , U k e d a , H . a n d S a w a m u r a , M . :Antioxidative activities of Citrus peel essential oils and11） Shaklai, N., Garlick, R.I. and Bunn, H.F.: Nonenzymatictheir components against linoleic acid oxidation, Foodglycosylation of human serum albumin alters its conformationand function, J. Biol. Chem., 25, 3812-3817, 1984.

Sci. Technol. Res., 7, 50-56, 2001.
７） Sawamura, M., Song, H.-S., Sagawa, K. and Ukeda,

12） Koga, S., Nakano, M. and Tero-Kubota, S.: Generation

H.: Characteristic aroma components of Tosa-buntanof superoxide during the enzymatic action of tyrosinase,(Citrus grandis Osbeck forma Tosa) fruit, Food Sci.

Arch. Biochem. Biophys., 292, 570-575, 1992.

− 27 −