メイラード反応生成香気であるDMHFの生理作用および食肉におけるDMHFの生成要因

概要

第 1 章 緒論
食 品 の 加 熱 調 理 ・ 加 工 に お け る 重 要 な 化 学 反 応 に メ イ ラ ー ド 反応 が あ る 。 こ の 反 応 は 、 食 品 中 に 存 在 す る ア ミ ノ 酸 な ど の ア ミ ノ化 合 物 と グ ル コ ー ス な ど の カ ル ボ ニ ル 化 合 物 が 加 熱 さ れ る こ とに よ り 容 易 に 起 こ る 。 ま た 、 メ イ ラ ー ド 反 応 に よ り 様 々 な 香 気 成分 が 生 成 さ れ 、 こ れ ら は 食 品 の 嗜 好 性 に 影 響 す る 。 例 え ば 食 肉 では 、 加 熱 前 に は ほ と ん ど 香 り を 感 じ る こ と は な い が 、 加 熱 調 理 によ り 食 欲 を そ そ る 香 り が 生 成 さ れ 、 嗜 好 性 が 著 し く 向 上 す る 。 香り は 我 々 の 生 活 に 密 接 に 関 係 し 、 そ の 利 用 法 の ひ と つ と し て 生 理作 用 の 発 現 を 目 的 と し た ア ロ マ セ ラ ピ ー が 行 わ れ て き た 。 こ れ は香 気 成 分 が 自 律 神 経 系 あ る い は 遺 伝 子 発 現 に 影 響 を 及 ぼ す こ とで 生 理 作 用 を 誘 導 す る こ と を 利 用 し た も の で あ る 。 香 気 成 分 の 生理 作 用 に 関 す る 研 究 は 、 香 草 や 果 実 に 由 来 し た も の が 多 く 、 食 品由 来 の 香 気 成 分 に 着 目 し た 研 究 は 少 な い 。 メ イ ラ ー ド 反 応 に よ って も 様 々 な 香 気 成 分 が 生 成 す る が 、 そ の よ う な 香 気 の 吸入による 生 理 的 な 作 用 は 、 最 近 ま で ま っ た く 未 解 明 で あ っ た 。

当 研 究 室 で は 、 食 肉 タ ン パ ク 質 分 解 物 と 還 元 糖 の メ イ ラ ー ド 反応 生 成 香 気 中 の 2 , 5 - d i m e t h y l - 4 - h y d r o x y - 3 ( 2 H ) - f u r a n o n e ( D M H F ) が 、 自 律 神 経 系 を 介 し て 血 圧 降 下 を 誘 導 す る こ と を 見 出し た 。 メ イ ラ ー ド 反 応 で 生 成 さ れ る 代 表 的 な 香 気 成 分 の ひ と つ であ る D M H F は 、甘 く カ ラ メ ル 様 の 香 り を 呈 し 、食 品 の 嗜好性に影 響する。 自 律 神 経 系 は 、 血 圧 を 始 め と す る 生 体 パ ラ メ ー タ ー や 食欲 な ど も 制 御 す る こ と か ら 、D M H F の さ ら な る 生 理 作 用 の 発 現 に繋 が る と 予 想 し た 。 ま た 、 食 品 の 中 で も 加 熱 時 の メ イ ラ ー ド 反 応が 重 要 と な る 食 肉 で は 、 こ れ ま で 加 熱 さ れ た 牛 肉 の 香 気 中 に D M H F が 検 出 さ れ て い た も の の 、 詳 細 な 検 討 例 は な く 、 そ の 生 成に 影 響 す る 要 因 に つ い て も 不 明 で あ っ た 。食 肉 に お け る D M H F 生成要 因 の 解 明 は 、 食 肉 の 嗜 好 性 お よ び 機 能 性 の 向 上 に 寄 与 す る こと が 期 待 さ れ る 。 本 研 究 で は 、 メ イ ラ ー ド 反 応 に よ り 生 成 す る 香気成分 D M H F の 吸 入 に よ る 生 理 作 用 を 検 討 す る と と も に 、食 肉 にお け る 生 成 量 や 生 成 要 因 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し た 。

第 2 章 D M H F の 吸 入 が 生 体 パ ラ メ ー タ ー に 及 ぼ す 影 響
当 研 究 室 の 先 行 研 究 で は 、 ア ミ ノ 化 合 物 と し て ア ミ ノ 酸 と ペ プチ ド が 存 在 す る 複 雑 系 モ デ ル で 生 理 作 用 の 検 討 が 行 わ れ た た め 、本 研 究 で は ア ミ ノ 酸 と 還 元 糖 か ら 調 製 し た 単 純 モ デ ル 系 を 採 用し た 。 ま ず 、 メ イ ラ ー ド 反 応 生 成 香 気 の 吸 入 が 生 体 パ ラ メ ー タ ー（ 血 圧 、 心 拍 、 酸 化 ス ト レ ス ） に 及 ぼ す 影 響 を 検 討 し た 。 ア ミ ノ酸（グリシン、ア ルギニン、リ ジン ）と還元糖（グル コース）を 加熱して 得 ら れ た メ イ ラ ー ド 反 応 生 成 香 気 を W i s t a r 系ラットに 曝 露 し た 。 そ の 結 果 、 グ リ シ ン と ア ル ギ ニ ン か ら 生 成 さ れ た メ イラ ー ド 反 応 香 気 は 、 香 気 の 曝 露 直 後 か ら 血 圧 ま た は 心 拍 の低下が 認 め ら れ た 。ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー / 質 量 分 析 に よ り 、試 料 中 の主 要 な 香 気 成 分 の 同 定 を 試 み た 。 そ の 結 果 、 主 要 成 分 と し て D M H F が 同 定 さ れ た 。D M H F は単一成分のみの 曝露で も有意な血 圧 お よ び 心 拍 の 低 下 を 誘 導 し 、 血 漿 に お け る 酸 化 ス ト レ ス レ ベ ルを低下させ ること も 明 ら か と な っ た 。 以 上 の 結 果 よ り 、 メ イ ラ ード 反 応 生 成 香 気 中 の D M H F の 吸 入 は 、自 律 神 経 系 に 作 用 し 、血 圧を 始 め と し た 生 体 パ ラ メ ー タ ー を 変 化 さ せ る こ と が 明 ら か と なった（ Yo k o y a m a e t a l . , S c i . R e p . , 2 0 2 0 ）。

第 3 章 D M H F の 吸 入 が 食 欲 お よ び 脳 内 遺 伝 子 発 現 に 及 ぼ す 影 響
食 品 の 香 り は 食 欲 に 大 き く 影 響 し 、 嗜 好 性 に も 直 接 的 に 関 与 す る 。 ま た 、 食 欲 は 自 律 神 経 系 の 支 配 を 受 け る こ と か ら 、 D M H F の 吸 入 が 食 欲 に 対 し て も 影 響 す る と 予 想 し た 。そ こ で 、W i s t a r 系ラ ットに D M H F を定期的（ 15 分 3 日 / 週 ） に 曝 露 し 、 6 週 間 の 採 食 量 お よ び 体 重 の 変 化 を 測 定 し た 。 そ の 結 果 、 D M H F の吸入はラッ ト の 採 食 量 を 増 加 さ せ る こ と が 明 ら か と な っ た 。 こ れ は 、 吸 入 に よ り 副 交 感 神 経 活 動 が 促 進 さ れ る こ と に 起 因 し た も の で あ る と 考 え ら れ る 。続 い て 、こ れ ま で に 得 ら れ た D M H F 吸入に よる生理 作 用 と 遺 伝 子 発 現 の 関 連 を 解 明 す る た め 、D N A マ イ ク ロ ア レ イ 法 に よ る 脳 内 遺 伝 子 発 現 の 網 羅 的 解 析 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、 D M H F 吸 入 に よ り 発 現 が 上 昇 し た 180 遺 伝 子 に は 、神 経 伝 達 物 質 や 食 欲 の 調 節 を 行 う 遺 伝 子 が 存 在 す る こ と が 判 明 し た 。 以 上 の 結 果 よ り 、 D M H F の 吸 入 は 、 食 欲 を 促 進 さ せ 、 生 理 作 用 の 発 現 に 遺 伝 子 発 現 の 変 化 も 大 き く 関 連 す る こ と が 明 ら か と な っ た（ Yo k o y a m a e t a l . ,J . F o o d S c i . , 2 0 2 0 ）。

第 4 章 食 肉 の 加 熱 に よ り 生 成 す る D M H F の検出
食 肉 を 加 熱 し た 際 に 生 成 す る 香 気 中 に お け る D M H F の 研 究 に着 手 す る に あ た り 、ま ず 、食 肉 の 種 類 に 関 わ ら ず D M H F が検出さ れ る か を 検 討 し た 。 市 販 の 黒 毛 和 牛 、 豪 州 産 牛 、 豚 、 鶏 の モ モ 肉を 230 ℃で 2 分 間 加 熱 し 、 生 成 香 気 成 分 を ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ ィー / 質 量 分 析 装 置 で 分 析 し た 。そ の 結 果 、す べ て の 食 肉 加 熱 香 気 中に D M H F が 検 出 さ れ 、加 熱 香 気 全 体 へ 寄 与 す る 成 分 で あ る こ と も判 明 し た 。ま た 、加 熱 さ れ た 食 肉 中 に 含 有 さ れ る D M H F を定量し た と こ ろ 、畜 種 や 部 位 に よ り そ の 生 成 量 が 異 な っ て い た 。さ ら に 、 D M H F 生 成 は 熟 成 期 間 に 伴 っ て 変 化 す る こ と 、飼 養 条 件 が 異 な る 牛 肉 に お い て も 違 い が み ら れ る こ と も 明 ら か に な っ た 。 食 肉 中 に お け る メ イ ラ ー ド 反 応 基 質 （ 遊 離 ア ミ ノ 酸 お よ び グ ル コ ー ス 含 量 ）を 測 定 し た と こ ろ 、特 に グ ル コ ー ス 含 量 が D M H F 生 成 に 大 き く 影 響 す る こ と が 示 唆 さ れ た 。 第 2 、 3 章 で 示 し た よ う に D M H F は吸 入 に よ り 様 々 な 生 理 作 用 を 発 現 す る こ と か ら 、 加 熱 さ れ た 食 肉 に お い て 、 D M H F の 制御 は 嗜 好 性 向 上 お よ び 機 能 性 付 与 に 繋 が る 。以 上 よ り 、 食 肉 加 熱 時 の D M H F 生 成 は 、 諸 条 件 に よ っ て 変 動 し 、そ の 変 動 は 肉 中 の グ ル コ ー ス な ど の 影 響 を 受 け る こ と が 明 ら か に な っ た （ 横 山 ら , 東 北 畜 産 学 会 報 , 2 0 2 0 ）。

第 5 章 総括
本研究では、 メ イ ラ ー ド 反 応 生 成 香 気 で あ る D M H F の 吸 入 が 、自 律 神 経 系 お よ び 遺 伝 子 発 現 に 作 用 し 、 血 圧 な ど の 生 体 パ ラ メ ータ ー や 食 欲 が 変 化 す る こ と を 見 出 し た 。 さ ら に 、 こ れ ま で 報 告 例に 乏 し か っ た 食 肉 の 加 熱 香 気 に お け る D M H F 生成量が 、諸条件 によ り 異 な る と い う 知 見 を 得 た 。 こ れ ら の 成 果 は 、 食 肉 を 始 め と した メ イ ラ ー ド 反 応 を 利 用 す る 食 品 に お い て 、 香 気 成 分 で あ る D M H F に 注 目 す る こ と に よ り 、嗜 好 性 と 機 能 性 の 両 者 を 向 上 さ せる こ と が 期 待 さ れ る 。

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