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種実由来のプロテアーゼを用いた高齢者向け多機能食品の開発＜平成19年度＞

種実由来のプロテアーゼを用いた高齢者向け多機能食品の開発
朝倉富子 ・ 田村倫子 ・＊

舟木淳子

＊

（東京大学大学院農学生命科学研究科， 福岡女子大学人間環境学部）

1.

はじめになど高分子炭水化物と，卵，大豆，魚肉，ゼラチンのようなタンパク質に大別される 4 〜 9）。タンパ

高齢者が健康で豊かな生活を送るための施策が

ク質は栄養的価値が高く，高齢者の食事では不足次々に打ち出されているが，その中で特に食生活しがちである。そこで，本研究は高齢者にも摂取をどのように送るかが大きな課題の一つとなってしやすいタンパク質性食品を開発することを目的いる。高齢者は咀嚼，嚥下能力が衰えているが，とする。

長年の食経験から，嗜好性に対する要求は高いとタンパク質ゲルのモデルとしてソーセージを用考えられる。本研究では，プロテアーゼを用いてい，プロテアーゼによるユニークなテクスチャー

栄養面，嗜好面，また，生体調節能を高めるようを備えた食品の開発を目指した。物性評価には官な機能を食品同時に付与することを目的としてい能評価に加え，クリープメータを用いた破断強度る。

解析を行い，得られた応力―歪曲線を用いる新たプロテアーゼは食品加工において，重要な働きをするものが多い。凝乳酵素キモシンをはじめとな評価方法の確立も試みた。
2.

実験材料と方法によって食品に新たな風味，色，物性が付与され2. 1試る。大豆から納豆が作られるように，様々な味とポークソーセージ（鹿児島県経済農業協同組合

して多くの発酵食品では，微生物の生産する酵素料物性が変化した食品を作る例が極めて多い。また， 連合会 KB）を用いた。
植物由来のプロテアーゼも，肉の軟化に利用され

2. 2

たり，小麦のシステインプロテアーゼグリアダイ

プロテアーゼは，パパイン W-40（天野エンザンのように，小麦グルテンの分解に関与するものイム株式会社）を用いた。パパイン W-40（以下が報告されている 1）。これらの酵素群は，食品加パパイン）のプロテアーゼ活性をアンソン - 萩原工に大きな貢献をしているにも関わらず，酵素を変 法 に よ り 測 定 し た。 緩 衝 液 に は McIlvaine

用いて高齢者に好まれる味や物性を付与した食品

buffer（pH 7.0）を用いた。１分間に１ ng のチの生産を目指そうという試みは意外に少ない。

ロシンを遊離させる活性を１ユニット（U）としプロテアーゼ

食品のゲル化は食材に多彩なテクスチャーを付た。

与し，素材本来の特性を向上させるとともに，新

2. 3

たなテクスチャーを生み出す 2，3）。食品加工，調試料を，包丁を用いて 20 × 20 × 20 mm に切理では，ゲル化によって食品の可能性が広がる。

断し，パパインを脱イオン水に溶解したプロテア

ゲル状食品の素材は，でんぷん，ペクチン，寒天ーゼ溶液 1.5ml［５％食塩（財団法人塩事業セン

プロテアーゼ浸漬

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浦上財団研究報告書

Vol.17（2009）

ター）を含む］に，4℃で 96 時間浸漬した。パパ（コスモバイオ株式会社）により泳動を行った。

イン濃度は 2.5％とした。このようにして調製し泳動用緩衝液には 0.1％（w/v）SDS を含むトリたゲルを，以下パパイン浸漬タンパク質ゲルとしス‐グリシン緩衝液（pH 8.3）を用いた。マーカ

た。パパイン溶液を用いずに同様に調製したもの

ーはタンパク質分子量マーカーⅡ（テフコ株式会を対照タンパク質ゲルとした。

社）を使用した。泳動後，染色液［電気泳動用ペ2. 4ージブルー 83（CBB R‐250），第一化学薬品株

外観の観察

パパイン浸漬タンパク質ゲルおよび対照タンパ式会社］を用いて染色した。

ク質ゲルの外観を観察し，撮影を行った（SP-700，2. 7オリンパス株式会社）。

二点嗜好試験法によってパパイン浸漬タンパク

2. 5

破断強度解析による物性測定

テクスチャーの官能評価

質ゲルと対照タンパク質ゲルの硬さについて比較

クリープメータ（RHEONERII シリーズ RE233005S，株式会社山電）を用い，2.5％パパイン浸漬タンパク質ゲルおよび対照タンパク質ゲルの破断強度解析を行い応力 - 歪曲線を得た。測定は，した（柔らかい方を選んだ）。パネルは学生８名とした。
3. 結果

直径３ mm のプランジャーを用い，測定速度１3. 1mm/ 秒，歪率 99％まで行った。

pH 7.0 におけるパパインのプロテアーゼ活性2. 6SDS- ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）

プロテアーゼ活性は，5.22 × 105U/g であった。
3. 2

パパイン浸漬タンパク質ゲルの外観

パパイン浸漬タンパク質ゲルのタンパク質分解

パパイン浸漬タンパク質ゲルの外観は，対照タを Laemmli10） の方法により SDS‐PAGE を行いンパク質ゲルと比較してゲルの角がやや丸みを帯観察した。泳動用試料は，パパイン浸漬タンパク

びているが，対照タンパク質ゲル同様の形状であ質ゲル 0.9 g に脱イオン水を加えてホモジナイザった。また，色も両者で差異はなかった（図 1）。

ー（バイオミキサー，株式会社日本精機製作所）

3. 3で均質化後 50 ml にし，150 nl を測定に用いた。

パパイン浸漬タンパク質ゲルおよび対照タンパ

サンプル緩衝液（4.3％ SDS，30％グリセロール，ク質ゲルについて，クリープメータによる破断強10％２ - メルカプトエタノール，0.01％ブロモフ

度解析で得られた応力 - 歪曲線を比較した（図２）。

ェノールブルーを含む 125 mM トリスアミノメ

対照タンパク質ゲル（パパイン未処理）では，タン）を 150 nl 加えた後，3 分間煮沸した。調歪率 15％付近で最初の破断点が見られ，その後，製した試料を 10 〜 20％ポリアクリルアミドゲル

何回も破断を繰り返す波型の応力―歪曲線を示し

図１

パパイン浸漬タンパク質ゲルの物性測定

パパイン浸漬タンパク質ゲルの外観

種実由来のプロテアーゼを用いた高齢者向け多機能食品の開発

図２

3

パパイン浸漬タンパク質ゲルの応力−歪曲線た。すなわち，未処理のソーセージは，不均一な硬さ物性を示すことが，応力―歪曲線から示され

3. 4

パパイン浸漬タンパク質ゲルのテクスチ
ャーの官能評価

パパイン浸漬タンパク質ゲルと対照タンパク質た。
一方，パパイン処理をしたタンパク質ゲルは，ゲルでは，パネル８人全員がパパイン浸漬タンパ対照タンパク質ゲルとは明らかに異なり，明瞭なク質ゲルの方が柔らかいと回答した（表 1）。危

破断点を示さない応力―歪曲線を示した。すなわ

険率１％でパパイン浸漬タンパク質ゲルの方が柔ち，延性流動を示し，クリームチーズ様の物性をらかいと判断できた。クリープメータによる物性持つことが示された。

測定結果を支持する結果となった。
表１

パパイン浸漬タンパク質ゲルの柔らかさについての官能評価（柔らかいと回答した人数）

柔らかさ＊＊対照タンパク質ゲル

パパイン浸漬タンパク質ゲル

08（＊＊１％の危険率で有意差あり）

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浦上財団研究報告書

Vol.17（2009）

低分子化が生じると苦味を有するペプチドが出現し，食品に苦味を与える。たとえば，ヨーグルトにプロテアーゼ活性の強いフルーツを加えると苦味が増すように，プロテアーゼを作用させる場合には，注意が必要である。今回パパインによってソーセージを構成する肉タンパク質は低分子にまで分解されたが，苦味は出現せず，物性のみを改変することができた。プロテアーゼによって低分子化されたペプチドは，もとの肉タンパク質よりも消化性が高いことが予想される。 我々は，以前，
豆腐に Aspergillus saitoi のプロテアーゼ製剤であ
図３

3. 5

パパイン浸漬タンパク質ゲルのタンパク質分解るモルシンを作用させたところ，豆腐をクリームパパイン浸漬タンパク質ゲルのタンパクチーズ様の物性に変化させることに成功した。モ

質分解

ルシンには，b ―グルコシダーゼ活性があること

パパイン浸漬タンパク質ゲルと対照タンパク質から，豆腐中の配糖体型イソフラボンは糖が切りゲルのタンパク質の変化を SDS-PAGE により観出されて，より生理活性の高いアグリコンが増加察した（図 3）。

した。モルシン処理によって，豆腐の物性を改変

パパイン未処理のソーセージは，ミオシンヘビーチェイン（MHC）やアクチンなどが，明瞭なするだけでなく，生理機能を高めることにも成功している 11）。

バンドとなって現れるが，パパイン処理したタンプロテアーゼ処理は，物性のみならず，栄養的パク質ゲルではこれらの主要タンパク質は分解を特性を改変する可能性を有することが示唆された。

受け，低分子化していた。

これらは，他のタンパク質ゲルにも広く応用する

4. 考

察ことが可能であり，今後，高齢者だけではなく，新しい食感を有する食品の開発にも応用できる。

パパインを用いて，ソーセージを軟らかく嚥下しやすいゲルに改良することに成功した。4℃，

謝

96 時間，パパイン溶液に浸漬することによって本研究に対し多大なご支援を賜りました財団法

ブロック状のソーセージは，外観を変えることな人浦上食品・食文化振興財団に厚くお礼申し上げ

く，滑らかなクリームチーズ様の物性を示すようます。

辞になった。パパイン処理したソーセージでは，外側は噛み切る必要のない程度（歯がなくても食べ文られる程度）の柔らかさになっていたが，内部に

１） Kiyosaki, T., Matsumoto, I., Asakura, T., Funaki J.,

やや硬さの残る部分があった。内部まで均一な軟Kuroda M., Misaka T., Arai S. and Abe, K. Gliadain, a

らかさのゲルにするためには，酵素濃度やブロックの大きさ等を工夫する必要がある。
一般にプロテアーゼをタンパク質に作用させて献gibberellins-inducible cysteine proteinase occurring in
germinating seeds of wheat, Triticum aestivum L.,
specifically digests gliadin and is regulated by intrinsic
cystatins, FEBS J. 274, 1908-1917（2007）.

種実由来のプロテアーゼを用いた高齢者向け多機能食品の開発
２） 西成勝好，食品の物性におけるハイドロゲルに関する研究，日本食品科学工学会誌，52，385-390（2005）．
３） 高橋智子，中川令恵，道脇幸博，川野亜紀，鈴木美紀，
和田佳子，大越ひろ，食べ易い食肉のテクスチャー特性と咀嚼運動，日本家政学会誌，55，3-12（2004）．

5８） Kubota, S., Tamura, Y., Morioka, K. and Itoh, Y.,
Variable pressure-scanning electron microscopic
observation of walleye pollack surimi gel, J. Food. Sci., 68,307-311（2003）.
９） Dawson, P. L., Sheldon, B. W. and Ball, H. R. Jr., Effect４） 川野亜紀 , 高橋智子 , 大越ひろ , 寒天ゼリーを用いたモ

of washing and adding spray-dried egg white toデル食塊のテクスチャー特性と官能評価，日本家政学会

mechanically deboned chicken meat on the quality of誌，56，711-717（2005）．

cooked gels, Poultry Sci., 69, 307-312（1990）.

５） Hermansson, A. M. and Buchheim, W., Characterization

10） Laemmlei, U. K., Cleavage of structural proteins duringof protein gels by scanning and transmission electron

the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature,microscopy, J. Colloid Interface Sci., 81, 519-530（1981）.

227, 680-685（1970）.

６） Croguennec, T., Nau, F. and Brule, G., Inﬂuence of pH

11） Nishinokaki, M., Asakura, T., Watanabe, T., Kunizaki,

and salts on egg white gelation, J. Food. Sci., 67, 608-614,

E., Matsumoto, M., Eto, W., Tamura, T., Minami, M., Obata,（2002）.

A., Abe, A., and Funaki, J., Application of an Aspergillus７） Montero, P., Marti de castro, M. A., Solas, M. T., andsaitoi Protease Preperation to Soybean Curd to Modify Its

Gomez-guillen, M. C., Textural and microstructural

Functional and Rheological Properties, Biosci. Biotechnol.

changes in frozen stored sardine mince gels, J. Food. Sci.,

Biochem. 72, 587-590（2008）

64, 838-842,（1997）.

6URAKAMI FOUNDATION MEMOIRS

Vol.17（2009）

Application of plant proteinases to production of multi-functional food forelderly persons
Tomiko Asakura, Tomoko Tamura and ＊Junko Funaki（Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo and＊Fukuoka Women s University）

Proteinases play key roles in food processing. In fermented foods, many proteinases
produced by microorganisms are involved in changing the flavor, taste, and rheologicalproperty of foods. Some plant proteinases are used in food processing, as well. Though theproteinases give rise to a great possibility to improve food qualities, few reports areavailable yet improving the property of food proteins. In this study, we tried to produce afood for elderly persons, which was given a new texture by a plant proteinase. Recently, as
the number of elderly persons increases in Japan, easy-to-swallow foods are needed forelderly persons suffering from swallowing disorder. Gelation will give a smooth texture tofoods and change the nutritional quality of raw food materials.
In this study, we modiﬁed sausage gels by papain treatment. They were soaked in apapain solution at 4℃ for 96 hours. Papain-treated gel was analyzed for rheological property
and protein characterization. The appearance of papain-treated gel was almost the same asthat of non-treated gel with the corners of a sample cube broken down a little. The strainstress relation curve of non-treated gel showed a waveform morphology revealing several
maximum peaks. This pattern of strain-stress curve showed the heterogeneous hardness ofthe gel. A rupture was clearly detected at the limiting point of elasticity deformation. On
the other hand, papain-treated gel did not show any indisputable rupture point, though it
exhibited a ductile ﬂow. These results suggested that papain-treated gel was smoother intexture than the control, indicating a similar consistency of the samples to that of cream
cheese which is characterized by a ductile ﬂow with no distinct rupture point. By a paircomparison test, it was showed that a papain-treated sample was signiﬁcantly softer thanthe control (p<0.01). The proteins of papain-treated gel were digested into low molecularpeptides having no bitter taste.
We thus succeeded in modifying nutritional and functional properties of sausage gelsby using papain. These results will bring about practical uses in producing some new foods
for elderly persons.