植 物 の香 りとそ の化 学構 造

近 畿 大 農 総 研 報6:115〜118(1998>

Bull.

Compr. Agr. Sci.

Univ. 6 : 115-118 (1998)

植 物 の香 りとそ の化 学構 造

沢 辺 昭 義*

岡本

Plant Odours and their Chemical Structures

Akiyoshi SAWABE* and Tadashi OKAMOTO* *

Synopsis

Essential oils obtained from leaves, trunks, stalks, roots, and natural resins of plants, are the source of characteristic odours and consisted of terpenes, aromatic alcohols, aldehydes, ketones, esters, and so on.

These compounds are present in cells of plant tissues and are mostly stored as glycosides. As occasion demands, these are discharged as odour in the atmosphere by the function of enzymes. In this manuscript, we have briefly reviewed some studies on odours, focussing on the plant odours and their chemical structures.

1.は じ め に

植 物 の 香 り の 言 葉 に 花 の に お い を連 想 す る 人 が 多 い か も しれ な い が,植 物 香 気 の 多 くは 葉 や 幹,茎,根,天 然 樹 脂 な どか ら得 ら れ る 揮 発 性 の 油,す な わ ち 精 油(essentialoil)と 呼 ば れ る 物 質 が そ の 源 で あ る 。 精 油 は 一 般 に 水 よ り軽 く,テ ル ペ ン 類 ま た は 芳 香 族 の ア ル コ ー ル,ア ル デ ヒ ドお よ び ケ ト ン,そ し て 各 種 の エ ス テ ル な ど が 主 な 成 分 で あ る12)。 こ れ ら の 化 合 物 は,植 物 の 組 織 細 胞 中 に 配 糖 体 鋤 と し て 貯 蔵 さ れ て お り,特 定 条 件 下 で 酵 素 の 働 き に よ っ て,空 気 中 に 香 り と して 放 出 さ れ る 。 亀 岡 著Dの"エ ッ セ ン シ ャ ル オ イ ル の 化 学"

の 一 節 に 「精 油 化 学 は,化 学,農 芸 化 学,薬 学 と い う 三 つ の 大 き な 山 の 麓 の 谷 間 を 地 道 に 歩 ん で い る 学 問 で あ り,三 つ の 山 の 合 流 し た 尾 根 を 頂 上 を め ざ し て 登 っ て い る 華 や か な も の で は な い 。 精 油 は,そ の 谷 間 を 流 れ て い る 清 ら か な 水 の よ う な も の で あ る 。」 と 記 し て い る 。 地 道 な 学 問 で は あ る が,一 部 の 企 業 で は,企 業 の 命 運 を か け て,香 りの 化 学 構 造 や 調 合 技 術 を シ ー ク レ ッ トに して 製 品 を売 り も

の に して い る こ と か ら 見 て,と て も繊 細 な 学 問 と言 う こ と もで き る で あ ろ う 。本 小 文 で は, 植 物 の 香 り に つ い て 概 説 し,分 析 法 な ら び に

用 途 に つ い て 簡 単 に 紹 介 す る 。

2.香 り の 概 説

に お い は,生 活 に 深 く と け 込 ん で い る 。 人 類 だ け で な く,動 物 や 植 物,し い て は 地 球 環 境 に ま で 影 響 を 及 ぼ す 重 要 な 物 質 で あ る 。 最

近,芳 香 療 法(ア ロ マ テ ラ ピ ー,

aromatherapy)に 対 す る 関 心 が 高 ま り,芳 香 性 物 質 を用 い た 病 気 の 治 療 法 が 注 目 さ れ る よ

う に な り,精 油 の 存 在 価 値 が 新 た な 面 か ら 見 直 さ れ て い る 。 ま た,森 林 浴 に よ る フ ィ ト ン チ ッ ド(phytoncide)の 作 用 も 大 気 中 の 揮 発 性 物 質(精 油)に よ る と 考 え ら れ 脚 光 を 浴 び て い る 。 フ ィ ト ン チ ッ ド と い う 言 葉 は,旧 ソ 連 の トー キ ン8)が,植 物 は 体 か ら い ろ い ろ な 化 学 物 質 を 出 し 自 分 の 体 を 細 菌 や 外 敵 か ら 守 っ て い る と考 え,使 っ た の が 始 ま りで あ る 。

フ ィ ト ン と は 「植 物 」,チ ッ ドは 「殺 す 」 を 意 味 す る 。 森 や 林 の 植 物 は テ ル ペ ン 類,ア ル

*近 畿大学 農学 総合研究所'I

nstitute for Comprehensive Agricultural Sciences, Kinki University, Nara 631-8505, Japan) 纏 近畿大学農学 部 農芸化 学科 ・農学総 合研 究所

(Department of Agricultural Chemisty, Faculty of Agriculture, and Institute for Comprehensive Agricultural Sciences, Kinki University, Nara 631-8505, Japan)

116 近 畿 大 学 農 学 部 総 合 研 究 所 報 告 第6号(1998)

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(一)‑menthol(1)

isomenthol(2}

Fig.1.Structuresofmenthols.

コ ー ル類,ア ル デ ヒ ド類 な どの 化 学 物 質 を空 気 中 に 出 して い る が,特 定 の病 気 を治 す と い う概 念 は な い 。 しか し,細 菌 類 を殺 し た り, 繁 殖 を抑 え た りす る 効 果 の た め に,森 の 空 気 は都 会 の 空 気 よ り も病 原 菌 が 少 な い と考 え ら れ て い る 。 した が っ て,森 林 浴 をす る と植 物 の 出 す 化 学 物 質 に よ る殺 菌 効 果 と 同 時 に,香 気 成 分 に よ る心 の 安 ら ぎが 得 られ,気 分 が 爽 や か に な る9)。

2.1香 料 の は じ ま り

5000年 前,人 類 が 神 に生 け賛 を捧 げ る際 に, そ の 異 様 な 臭 い を消 す た め,松 や 杉 な ど の芳 香 を発 す る植 物 と一 緒 に 焚 い た とい わ れ て お り,こ の 香 ば しい にお い が 植 物 性 香 料 の 始 ま りと して 生 活 に取 り入 れ られ て きた 。 古 代 エ ジ プ トや イ ン ド,日 本 で も,仏 教 の 伝 来 以 来, 宗 教 儀 式 そ の 他 に 多 くの香(薫 香)を 用 い た

よ うで あ る。 そ の 後,香 料 は神 へ の捧 げ物 と して の 風 習 か ら,衣 服 に香 を た き こ ん だ り, 身 体 に芳 香 を つ け る た め の 香 水 と して,文 化 が 進 む に つ れ さ らに 一 般 化 し,使 用 量 も増 加 した 。 また,香 料 は 人 の 食 生 活 の 中 に も取 り 入 れ ら れ る よ う に な った 。 例 え ば,香 りの 良 い 葉 ゆな どで 肉 や 魚 を包 む と腐 敗 し に く く な る と同 時 に食 べ や す くな る 。 こ の よ う な利 用 法 を さ ら に 進 め る と香 辛 料 の 利 用 に つ な が り,防 臭 効 果 や 防 腐 効 果 の両 方 の 点 で料 理 に 多 用 され る よ うに な っ た 。 一般 に香 辛 料 の 多

neomenthol(3)neoisomenthol(4)

くは,植 物 の 種 子,花,つ ぼ み,果 実,茎, 葉,根,樹 皮 な どを 乾 燥 した もの で,そ れ ぞ れ 特 有 の 刺 激 性 の あ る 香 気 と風 味 を示 す 。 香 辛 料 に 含 ま れ る こ の刺 激 成 分 は,殺 菌 力 が あ る こ とか ら食 品 を 保 存 す る の に も 役 立 つ 。 ま た,香 料 や 刺 激 成 分 の 中 に は抗 酸 化 作 用 を 有 す る もの もあ り,食 品 の酸 化 抑 制 剤 と して も機 能 して い る こ とが 最 近 わ か っ て き た9)。

2・21に お い と化 学 構 造1}

一 般 に に お い と化 学 構 造 を 系 統 づ け る こ と は で き な い 。 化 学 構 造 の 類 似 した も の が 著 し く異 な る に お い を 示 す も の も あ れ ば,逆 に 化 学 構 造 が 異 な っ て い て も 同 じ系 統 の に お い を 示 す も の も あ る 。 ま た,立 体 異 性 体 で は,に お い が 異 な る 場 合 も あ る 。 例 え ば,メ ン トー ル 類 は,ア ル キ ル 基 と水 酸 基 の 方 向 に よ っ て 香 気 が 異 な る12)(Fig.1)。(一)一 メ ン ト ー ル(1) は す っ き り し た 清 涼 感 を 示 す ハ ッ カ様 で あ る の に 対 し,イ ソ メ ン トー ル(2)は や や 甘 い 木 様 を 示 し,ネ オ メ ン トー ル(3)お よ び ネ オ イ ソ メ ン トー ル(4)は カ ビ臭 を 示 す 。 な お,(+)体 は い ず れ も清 涼 感 が 弱 い 。 ま た 光 学 異 性 体 の 差 に つ い て,Friedmanら13)は,光 学 活 性 の カ ル ボ ン か ら(+)一,(一)一リ モ ネ ン(5)

を 合 成 し,前 者 は オ レ ン ジ 油 の 香 気 を 示 す が, 後 者 は 石 油 臭 い 化 学 薬 品 臭 を 示 す こ と を 報 告 し て い る(Fig.2)。 幾 何 異 性 体 で は,青 葉 ア ル コ ー ル な ど の 新 鮮 な グ リ ー ン香 気 成 分 に つ

沢 辺 ・岡 本:植 物 の 香 り とそ の化 学 構 造 117

＼

★

(+)一,(一)‑limonene(5)

Fig.2.Structureoflimonene.

い て 広 く研 究 が 行 わ れ て い る 。 一般 に 天 然 の グ リ ー ン 香 気 成 分 に は シ ス 体 が 多 く,香 気 も シ ス 体 の 方 が トラ ン ス 体 よ り も 優 れ て い る 。

し か し,バ ラ の に お い の ゲ ラ ニ オ ー ル や ス ミ レ香 気 の ヨ ノ ン な ど の よ う に トラ ン ス 体 の 方 が 優 れ た も の も あ る 。 例 え ば,第 一 級 の ヘ キ セ ノ ー ル 類 の 異 性 体[(2Z)一,(2E)一,(3Z)一,3(E )一,(4z)一,(4E)一,5一ヘ キ セ ノ ー ル(Fig.3)1で は, シ ス 体 と トラ ン ス 体 に 顕 著 な 差 が あ る 。 シ ス 体 は 鋭 い グ リ ー ン香 気 で 好 ま れ,ト ラ ン ス 体 は 脂 肪 臭 を 帯 び て い る と 報 告 さ れ て い る14・。 香 気 が 最 も 良 い の は 青 葉 ア ル コ ー ル と 呼 ば れ る シ ス ー3一ヘ キ セ ノ ー ル でli.i6),植物 に 広 く存 在 す る 。 な お,シ ス 体 と ト ラ ン ス 体 の 香 気 差 は4一 ヘ キ セ ノ ー ル が 最 大 で あ り,2一 ヘ キ セ ノ ー ル は 最 小 で あ る と報 告 さ れ て い る。

し た が っ て,植 物 な ど か ら 精 油 を 集 め る こ と は 困 難 で あ る こ と が 多 い 。 集 め た 精 油 を ガ ス ク ロ マ トグ ラ フ ィ ー(GC)な ら び にGC/M S(GCとMS(質 量 分 析 計)を 直 結 し た 分 析 計)で 分 析 し,含 ま れ て い る 化 合 物 を 明 確 に す る 。 以 下 に 最 も一 般 的 に 精 油 を 集 め る 方 法 を い くつ か 掲 げ る 。

(1)水 蒸 気 蒸 留 法

最 も 簡 便 な 方 法 で,水 蒸 気 に よ っ て 精 油 を 得 る 。 こ の 方 法 は,熱 に よ っ て に お い 成 分 が 変 質 し な い も の に 適 用 さ れ る 。

(2)抽 出 法

熱 に よ っ て に お い が 変 質 す る 成 分 を 含 む も の に は,こ の 抽 出 法 が 適 用 さ れ る 。

a.揮 発 性 溶 媒 に よ る 抽 出

一 般 に 花 精 油 の 抽 出 に 用 い ら れ る

。 溶 媒 に は 石 油 工 一 テ ル,ペ ン タ ン,ヘ キ サ ン,エ ー テ ル,ジ ク ロ ロ メ タ ン,四 塩 化 炭 素,メ タ ノ ー ル,エ タ ノ ー ル な ど が 用 い ら れ る 。

b.超 臨 界 抽 出

工 業 的 に 用 い ら れ て い る 方 法 で,特 に 溶 媒 抽 出 な ど で に お い が 変 質 す る 場 合 に 用 い ら れ る 。 ま た,ヘ ッ ドス ペ ー ス の 成 分(揮 発 性 の 高 い 成 分 で 分 子 量 が 小 さ い も の)に 有 効 で あ る 。

(3)圧 搾 法

こ の 方 法 は,オ レ ン ジ な ど の 柑 橘 類 果 皮 か ら 精 油 を 得 る の に 用 い ら れ る 。

3香 料 化 合 物 の分 析

に お い の 成 分 は,酸 や 熱 に よ っ て変 質 す る 。

4香 料 の 分 類 ・用 途

香 料 の 分 類 に は 天 然 香 料(精 油)と 単 体 香

CH20H

一 ▽

(2Z)‑hexenol (3Z)‑hexeno[ (42)‑hexenol

＼  へ!＼CH

、。H¥CH、 。H‑CH,・HいCH、 ・H

(2E)‑hexenoE (3E)‑hexenoi (4E)‑hexenol ^5‑hexenol

Fig.3.Structuresofhexenols.

118 近 畿 大 学 農 学 部 総 合 研 究 所 報 告 第6号(1998)

料 が あ る 。 天 然 香 料 は植 物 性 香 料(フ レー バ ー を含 む)と 動 物 性 香 料 に分 け ら れ,一 方, 単 体 香 料 は 単 離 香 料 と合 成 香 料 に 分 け られ る 。 こ れ ら を調 合 す る こ と に よ り生 活 に あ っ た用 途 に使 用 され る 。 単 体 香 料 は単 独 で は個 性 の あ る に お い に な ら な い こ と か ら 一 般 に は,そ れ ぞ れ を調 合 して種 々 の用 途 に使 用 さ れ て い る。 そ の用 途 に は,香 粧 品 香 料,食 品 香 料(タ バ コ を含 む),医 薬 香 料,農 薬 香 料, 家 庭 用 香 料,環 境 ・衛 生 用 香 料,飼 料 用 香 料, 工 業 用 香 料,保 安 用 香 料 な ど に分 け られ る。

お わ り に

植 物 は,そ れ ぞ れ に特 徴 あ る香 気 を発 散 し て い る が,そ の 香 りの元 とな る主 な もの は 精 油 成 分 で あ り,構 成 成 分 の相 違 が 香 気 の 違 い に 反 映 され る 。1精 油 の 中 に100種 以 上 もの 化 合 物 が 存 在 す る こ と も あ る 。 しか し,ほ と ん ど の精 油 に は,そ の 香 りや味 を主 導 す る1 な い し数 種 の 主 成 分 が あ り,多 くの 副 成 分 も

また微 妙 に そ の香 りや 味 に 関係 して い る 。 こ れ まで 生 活 を豊 か にす る た め に香 粧 品 香 料 や 食 品 香 料 な どが 研 究 さ れ て きた が,香 料(フ

レー バ ー)の 研 究 も これ ま で の 域 を 脱 し て, 食 品 な ど に新 しい 機 能 η)を持 た せ る 方 向 に 興 味 あ る研 究 の展 開 が期 待 され る 。

引 用 文 献

1)亀 岡 弘:"エ ッ セ ン シ ヤ ル オ イ ル の 化 学",裳 華 労(1990).

2)湖 上 国 雄:"香 料 の 物 質 工 学",地 人 書 負官(1995).

3}Y.Matsubara,A.Sawabe,Y.Iizuka,andK.

Okamoto:J.Jpn.OilChem.Soc.,37, 13(1988).

4)沢 辺 昭 義,松 原 義 治,飯 塚 義 富:農 化,

62,1475(1988).

5)Y.Matsubara,A.Sawabe,H.Iba,andY.

Iizuka:Agric.Biol.Chem.,54,555{1990).

6)沢 辺 昭 義,小 畑 貴 央,森 田 全 律,峯 松

敏 江,山 下 那 都 樹,松 原 義 治:農 化,

70,37(1996).

7}T.Obata,A.Sawabe,M.Morita,N.

Yamashita,andY.Matsubara:J.Jpn.Qil Chem.Soc.,4fi,139(1997).

8)BP.ト ー キ ン:"植 物 の 不 思 議 な 力=

フ ィ ト ン チ ッ ド",神 山 恵 三 訳,講 談 社.

9)津 波 古 充 朝,小 山 淳 子,上 地 真 一:化

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10)松 原 義 治,森 田 全 律,勝 井 顕,沢 辺

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11)吉 田 利 男,鶴 田 治 樹:化 学 総 説,学 会

出 版 セ ン タ ー,14,pp169(1976).

12)HornsteinandR.Teranishi:Chem.Eng.

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13}L.FriedmanandJ.G.Miller:Sience,172, 1044(1971).

14)P.Z.Bedaukian:J.Agr.Fc)od(,hey肌,19, 1111(1971}.

15)P.Z.Bedaukian:Am.Perfum.Cosmet., 78,31(19b3}.

16)畑 中 顕 和:"み ど り の 香 り 一 青 葉 ア ル コ ー ル の 秘 密 一",中 央 公 倫 社(1988).

17)印 藤 元 一:FoodsFoodlngredientsJ.Jpn., 168,46(1996).