各種澱粉の理化学的 構造的性質ならびに 澱粉質食品の調理科学的性質 2012 年 菊田千景

各種澱粉の理化学的・構造的性質ならびに

澱粉質食品の調理科学的性質

2012 年

各種澱粉の理化学的・構造的性質ならびに

澱粉質食品の調理科学的性質

2012 年

1

目 次

序

論

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 3

本

論

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 7

第

1 章 各種澱粉の理 化学的 ・構造的性質

第 1 節 品 種 の 異 な る ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・7 1－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法・・・・・・・・・・・・・・・ 10 1－ 2 結 果 お よ び 考 察 ・・・・ ・・・・・・ ・・・・・ ・・ 16 第 2 節 低 温 貯 蔵 が 多 様 な 特 性 を 有 す る ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 の 理 化 学 的 ・構 造 的 性 質 に 及 ぼ す 影 響・・・・・・・・ 35 2－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 36 2－ 2 結 果 お よ び 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 38 第 3 節 ア ピ オ ス 澱 粉 の 理 化 学 的・構 造 的 性 質・・・・・・・ 55 3－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 ・・・・・・・・・・・・・・・ 56 3－ 2 結 果 お よ び 考 察 ・・・・ ・・・・・・ ・・・・・ ・・ 59 第 1 章 要 約 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 79

第

2 章 澱粉質食品の 性状に 及ぼす各種澱 粉の影響

第 1 節 衛 生 ボ ー ロ の 性 状 に 及 ぼ す 各 種 澱 粉 の 影 響・・・・・ 81 1－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 82 1－ 2 結 果 お よ び 考 察 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 86 第 2 節 衛 生 ボ ー ロ の 性 状 に 及 ぼ す 粒 径 の 異 な る ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 影 響 ・・ ・・・ ・・ ・・ ・ ・・・ ・・ ・・ ・・106

2 2－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 ・・・・・・・・・・・・・・・ 107 2－ 2 結 果 お よ び 考 察・・・・・・・・・・・・・・・・・ 108 第 3 節 落 花 生 豆 腐 の 性 状 に 及 ぼ す 各 種 澱 粉 の 影 響・・・・・127 3－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 ・・・・・・・・・・・・・・・ 128 3－ 2 結 果 お よ び 考 察・・・・・・・・・・・・・・・・・ 130 第 2 章 要 約 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 147

結

語

・・ ・・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・・・ ・ ・・・ ・・・・・ ・・149

謝

辞

・・ ・・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・・・ ・ ・・・ ・・・・・ ・・151

文

献

・・ ・・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・・・ ・ ・・・ ・・・・・ ・・152

本 論 文 に 直 接 関 係 す る 論 文

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・165

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序 論

澱 粉 は 光 合 成 に よ っ て 高 等 植 物 が つ く る 、α-D-グ ル コ ー ス の ポ リ マ ー で 、 ア ミ ロ ー ス と ア ミ ロ ペ ク チ ン の 2 種 の 成 分 か ら な る 。 存 在 状 態 に よ っ て 同 化 澱 粉 と 貯 蔵 澱 粉 が あ り 、 い ず れ の 場 合 も 水 不 溶 性 澱 粉 粒 と し て 存 在 す る 。 同 化 澱 粉 は 、 昼 間 、 葉 の 細 胞 内 小 器 官 で あ る ク ロ ロ プ ラ ス ト 内 で 二 酸 化 炭 素 と 水 か ら つ く ら れ 、 夜 間 、 光 合 成 が 止 ま る と 分 解 す る 。 貯 蔵 澱 粉 は 、 同 化 澱 粉 が 分 解 さ れ て 可 溶 性 糖 （ 主 と し て シ ョ 糖 ） と な っ て 、 植 物 体 の 各 組 織 （ 種 子 、 茎 、 根 な ど ） に 運 ば れ 、 そ れ ら の 細 胞 の ア ミ ロ プ ラ ス ト 内 で 再 び 澱 粉 の 形 に 合 成 ・ 貯 蔵 さ れ た も の で あ る 。 我 々 が 主 食 や 工 業 原 料 と し て 利 用 し て い る の は こ の 貯 蔵 澱 粉 で 、穀 類（ ト ウ モ ロ コ シ 、小 麦 、米 な ど ）、い も 類（ ジ ャ ガ イ モ 、サ ツ マ イ モ な ど ）、 根 茎 類 （ ク ズ 、 サ ゴ 、 わ ら び 、 レ ン コ ン な ど ）、 さ ら に 豆 類 （ 緑 豆 、 小 豆 、 い ん げ ん な ど ） に 分 布 し て い る 。 我 々 が 主 に 用 い て い る 澱 粉 に は 食 品 や 工 業 品 な ど 様 々 な 分 野 に お い て 2,000～ 3,000 も の 利 用 用 途 が あ る と い わ れ て い る が 、 我 が 国 で 年 間 生 産 、 供 給 さ れ て い る 主 な 澱 粉 (平 成 18 年 ) は 、輸 入 ト ウ モ ロ コ シ を 原 料 と す る コ ー ン ス タ ー チ 251.4 万 ト ン 、 国 内 産 い も を 原 料 と す る ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 20.7 万 ト ン 、 サ ツ マ イ モ 澱 粉 5.6 万 ト ン 、 輸 入 澱 粉 (タ ピ オ カ 澱 粉 な ら び に サ ゴ 澱 粉 ) 14.4 万 ト ン 、小 麦 澱 粉 2.1 万 ト ン の 合 計 294 万 ト ン で 、 こ れ ら の 8 割 以 上 が 食 料 と し て 消 費 さ れ て い る (平 成 18〜 19 年 、 農 林 水 産 省 特 産 振 興 課 調 べ ) こ と か ら 、 澱 粉 は 特 に 食 品 加 工 に お い て 欠 く こ と の で き な い 材 料 で あ る と い え る 。 我 々 が 澱 粉 を 食 料 と し て 消 費 す る 際 に は 、 澱 粉 原 料 作 物 を 調 理 、 加 工 し て 消 費 す る ケ ー ス と 、 原 料 作 物 か ら 澱 粉 を 精 製 し て 消 費 す る ケ ー ス が あ る 。 精 製 し

4 た 澱 粉 を 用 い る 場 合 に は 、 さ ら に 澱 粉 そ の も の を 利 用 す る ケ ー ス と 澱 粉 を 糖 化 、 化 学 的 、 物 理 的 に 加 工 し て 用 い る ケ ー ス が あ る 。 と こ ろ で 、 一 口 に 澱 粉 と い っ て も 、 そ の 物 理 化 学 的 性 質 は 、 植 物 の 種 類 、 栽 培 環 境 、 保 存 条 件 、 澱 粉 粒 の 形 と サ イ ズ 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 、 ア ミ ロ ペ ク チ ン の 微 細 構 造 な ど に よ っ て 異 な る 1 - 11 )_{。 し た が っ て 、 澱} 粉 原 料 作 物 そ の も の を 用 い る 場 合 1 2 - 2 1 )_{、 主 要 成 分 で あ る 澱 粉 の 性 質 が} 調 理 、 加 工 後 の 性 状 に 及 ぼ す 影 響 は 大 き い た め 、 澱 粉 の 基 礎 的 な 性 質 を 把 握 し て お く こ と が 重 要 で あ る 。 こ れ は 、 精 製 し た 澱 粉 を 加 工 食 品 の 材 料 と し て 用 い る 場 合 も 同 様 で 、食 品 の 品 質 を 左 右 す る 。た と え ば 、 保 存 性 （ 澱 粉 の 糊 化 度 、 老 化 度 、 か た さ 、 保 形 性 な ど ） や 形 状 （ 見 た 目 、 大 き さ 、 色 な ど ） の 良 い 食 品 を 作 る た め に は 、 澱 粉 の 性 質 を 把 握 し た う え で 、 そ の 他 の 材 料 や 調 理 操 作 が 澱 粉 の 性 質 に ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ し 、 そ の こ と が 食 品 の お い し さ と ど の よ う な 関 連 が あ る の か を 評 価 す る 必 要 が あ る 。 そ こ で 本 論 文 は 、澱 粉 な ら び に 澱 粉 質 食 品 の 理 化 学 的・構 造 的 解 析 、 調 理 科 学 的 評 価 お よ び 官 能 評 価 を 行 い 、 澱 粉 原 料 作 物 お よ び 澱 粉 の 普 及 、 利 用 拡 大 と 利 用 適 性 を 知 る た め の 知 見 を 得 る こ と を 目 的 と し た 。 第 1 章 で は 、 新 規 作 物 の 普 及 と 利 用 拡 大 の た め に 澱 粉 の 性 質 を 解 明 す る こ と を 主 要 目 的 と し 、 国 産 ジ ャ ガ イ モ の 供 給 拡 大 を 目 指 し て 導 入 さ れ て い る 数 種 の 新 規 品 種 の ジ ャ ガ イ モ な ら び に 新 た な 作 物 で あ る ア ピ オ ス を 実 験 材 料 と し て 、 こ れ ら か ら 単 離 し た 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 を 調 べ た 。 さ ら に 、 新 規 品 種 の ジ ャ ガ イ モ に つ い て は 、 収 穫 後 の 貯 蔵 温 度 や 貯 蔵 期 間 が 澱 粉 の 性 質 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て も 検 討 し た 。 す で に 多 く の 品 種 の ジ ャ ガ イ モ に つ い て 澱 粉 の 性 質 (リ ン 含 量 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 、 膨 潤 力 、 加 熱 攪 拌 時 の 粘 性 特 性 、 糊 化 特 性 な ど ) が 報 告

5 2 2 - 2 9 ) _{さ れ て お り 、粒 径 と 酵 素 消 化 性 に 負 の 相 関 が あ る こ と が 多 く 示 さ} れ て い る 。 し か し 、 そ の 他 の 性 質 に つ い て は 結 果 が 一 致 し て い な い 。 ま た 、本 研 究 で 用 い る 、近 年 品 種 改 良 さ れ た い く つ か の ジ ャ ガ イ モ は 、 未 だ 澱 粉 の 性 質 に 関 す る 報 告 は さ れ て い な い 。 こ れ ら の こ と か ら 、 新 品 種 の ジ ャ ガ イ モ に つ い て 、 そ の 主 要 成 分 で あ る 澱 粉 の 詳 細 な 性 質 を 明 ら か に す る こ と は 、国 内 市 場 に お け る そ れ ら 新 品 種 の 需 要 の 創 出 や 、 加 工 食 品 用 と し て の 供 給 拡 大 に 貢 献 し う る 重 要 な 情 報 提 供 と な る 。 ま た 、 最 近 新 た な 作 物 と し て 登 場 し た マ メ 科 植 物 の ア ピ オ ス は 、 栄 養 価 が 高 い 点 か ら 健 康 食 品 と し て も 注 目 さ れ 、 そ の 効 能 に つ い て 報 告 さ れ て い る 3 0 , 3 1 )_{。こ の た め 、ア ピ オ ス を 使 っ た 特 産 品 の 開 発 に 期 待 が よ せ} ら れ て い る が 、 澱 粉 に 関 す る 情 報 が 少 な く 3 2 - 3 5 )_{、 澱 粉 粒 径 や 形 状 の 観} 察 な ど 形 態 的 な 報 告 に と ど ま っ て い る 。 し た が っ て 、 ア ピ オ ス の 主 要 成 分 で あ る 澱 粉 の 構 造 的 、 物 理 化 学 的 性 質 を 把 握 す る こ と は 、 こ の 作 物 の 普 及 や 利 用 の た め の 重 要 な 情 報 と な る 。 第 2 章 で は 、 澱 粉 質 食 品 の 開 発 な ら び に 澱 粉 の 利 用 適 性 の 手 掛 か り を 得 る こ と を 主 要 目 的 と し 、 各 種 澱 粉 を 用 い て 「 衛 生 ボ ー ロ 」 と 「 落 花 生 豆 腐 」 を 調 製 し 、 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 が そ れ ら 食 品 の 物 性 、 組 織 学 的 性 質 お よ び 嗜 好 性 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 調 理 科 学 的 試 験 お よ び 官 能 評 価 を 行 い 、 お い し さ を 総 合 的 に 検 討 し た 。 衛 生 ボ ー ロ 組 織 の 膨 化 機 構 3 6 ) _{や 好 適 な 主 材 料 が ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 で あ る こ と} 3 7 ) _{は す} で に 報 告 さ れ て い る が 、 な ぜ ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 が 適 す る の か 、 ま た 軽 い 食 感 や 口 溶 け 感 の よ さ は ど の よ う に し て 成 り 立 つ の か と い う 点 を 追 究 し た 。 落 花 生 豆 腐 に つ い て は 、 サ ツ マ イ モ 澱 粉 や ク ズ 澱 粉 を 用 い た 場 合 3 8 , 3 9 ) _{の 物 理 化 学 的 性 質 や 官 能 評 価 が 示 さ れ て い る も の の 、 澱 粉 の} 性 質 と 落 花 生 豆 腐 の 性 状 な ら び に 嗜 好 性 と の 関 連 や 、 お い し く 保 存 性

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の 高 い 製 品 に 適 し た 澱 粉 性 質 に 関 す る 検 討 は さ れ て い な い 。 し た が っ

て 、 澱 粉 質 食 品 の お い し さ を 解 明 す る た め に は 、 ま ず 主 材 料 で あ る 澱

粉 の 性 質 を 把 握 し 、 そ れ ら が 食 品 の 調 理 科 学 的 性 質 や 嗜 好 性 と ど の よ

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本 論

第 1章 各 種 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質

第 1 節 品 種 の 異 な る ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 ジ ャ ガ イ モ は 、 世 界 の 多 く の 国 に お い て 主 要 な 食 糧 源 あ る い は 食 品 加 工 原 料 と な る 重 要 な 作 物 の 一 つ で あ る 。 世 界 各 国 に お け る ジ ャ ガ イ モ は 形 、 色 、 味 、 テ ク ス チ ャ ー が 異 な り 様 々 な 品 種 が あ る 。 2007 年 の 世 界 に お け る ジ ャ ガ イ モ の 生 産 数 量 は 年 間 約 32,200 万 ト ン で 、 同 年 の ジ ャ ガ イ モ の 食 糧 供 給 量 は 一 人 当 た り 31.7 kg で あ っ た 。 同 年 、 地 域 別 の 年 間 一 人 当 た り の ジ ャ ガ イ モ の 食 糧 供 給 量 は ヨ ー ロ ッ パ 91.4 kg、 ア メ リ カ 36.5 kg、 ア ジ ア 23.7 kg、 オ セ ア ニ ア 1.5 kg、 ア フ リ カ 14.0 kg で あ っ た 。日 本 に お い て は 、一 人 当 た り の ジ ャ ガ イ モ 供 給 量 は 22.6 kg と 諸 外 国 の 中 で も 比 較 的 少 な い (FAO: http://faostat.fao.org/site/368/default.aspx#ancor 、2011.5.6 取 得 )。こ れ は 、 食 文 化 の 違 い に よ る も の と 考 え ら れ る 。 多 く の ア ジ ア 諸 国 が そ う で あ る よ う に 、 日 本 の 主 食 は 米 で あ り 、 日 本 に お け る ジ ャ ガ イ モ の 需 要 が 高 く な っ て き た の は 比 較 的 最 近 の こ と で あ る 。 し か し 、 ジ ャ ガ イ モ の 自 給 率 は 中 長 期 的 に 減 少 し 続 け て お り 、平 成 21 年 で は 73%と 一 部 を 輸 入 に 頼 っ て い る 状 況 で あ る 。 ジ ャ ガ イ モ の 用 途 別 需 要 の う ち 澱 粉 用 と し て の 需 要 は 、平 成 19 年 で は 全 体 の 29%で 、澱 粉 以 外 の 用 途 別 需 要 の 内 訳 は ポ テ ト チ ッ プ や フ ラ イ ド ポ テ ト 等 の 加 工 食 品 用 37%、 青 果 用 23%、 そ の 他 11%と 、 平 成 9 年 の 用 途 別 需 要 の 内 訳 （ 澱 粉 用 39％ 、 青 果 用 29%、加 工 食 品 用 18%、そ の 他 14%） と 比 べ て 食 生 活 の 変 化 に 伴

8 い 、 加 工 食 品 用 の 需 要 が 増 加 し て い る (「 国 産 原 材 料 に よ る 加 工 ・ 業 務 用 需 要 へ の 対 応 指 針 生 産 局 」、 平 成 21 年 農 林 水 産 省 、 2011 年 10 月 19 日 取 得 、 http://www. maff.go.jp/j/seisan /suisin/kakou_gyoumu/pdf/ 090317_1.pdf)。 加 工 食 品 用 ジ ャ ガ イ モ の う ち 、 そ の 約 40%を 占 め る フ ラ イ ド ポ テ ト は 、 国 内 消 費 を 前 提 と し た 出 荷 量 （ 国 内 消 費 仕 向 量 ） の 大 部 分 が 北 米 等 か ら 輸 入 さ れ て い る こ と か ら 、 国 内 で の ジ ャ ガ イ モ 栽 培 に 、 新 し い 品 種 の ジ ャ ガ イ モ を 導 入 す る こ と な ど の 方 策 に よ り 、 自 給 率 増 加 や 国 産 ジ ャ ガ イ モ の 優 位 性 を 保 つ た め の 取 組 が な さ れ て い る 。 例 え ば 、 日 本 で 一 般 に 市 販 さ れ て い る ジ ャ ガ イ モ の 果 皮 や 肉 色 は 白 ～ 淡 黄 色 で あ る が 、 近 年 、 新 規 食 品 素 材 と し て の 新 し い 需 要 の 創 出 を 目 的 と し て 、 ア ン ト シ ア ニ ン 色 素 を 含 む 赤 ～ 紫 色 や カ ロ テ ノ イ ド 色 素 を 含 む 濃 黄 色 の ジ ャ ガ イ モ が 日 本 の 気 候 風 土 に 合 う よ う に 改 良 、 育 成 さ れ 、 種 々 の 加 工 用 途 に 適 す る 新 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 栽 培 な ら び に 販 売 が 進 め ら れ て い る 。 こ れ ら の 有 色 種 の う ち の 数 種 (ア ン デ ス レ ッ ド 、 イ ン カ の め ざ め 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル や ビ オ レ ッ タ な ど ) は す で に 広 く 販 売 さ れ て い る 。 ま た 、 多 く の フ ラ ン ス 原 産 品 種 の ジ ャ ガ イ モ も 改 良 、 販 売 さ れ て い る 。 こ れ ら の フ ラ ン ス 原 産 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 果 皮 や 果 肉 の 色 は 白 ～ 淡 黄 色 や 淡 赤 色 で あ る 。 ジ ャ ガ イ モ の 特 性 は 、 栽 培 起 源 や 栽 培 環 境 2 2 , 2 3 , 4 0 , 4 1 ) _{に 大 き く 依 存} し て お り 、 こ れ ら の 要 因 は ジ ャ ガ イ モ の 主 要 構 成 成 分 で あ る 澱 粉 の 性 質 に 影 響 を 及 ぼ す 4 2 )_{。そ れ ゆ え に 、 新 規 品 種 の ジ ャ ガ イ モ か ら 精 製 し} た 澱 粉 の 性 質 を 明 ら か に す る こ と は 、 国 内 市 場 に お け る 新 し い 食 品 材 料 と し て の ジ ャ ガ イ モ の 需 要 拡 大 、 加 工 食 品 の た め の ジ ャ ガ イ モ の 供 給 拡 大 に 貢 献 し う る 情 報 と な る と 考 え ら れ る 。 本 研 究 で 用 い る ジ ャ ガ イ モ の 品 種 の う ち 、日 本 で 一 般 的 に 消 費 さ れ て い る ダ ン シ ャ ク 以 外 に 、

9 近 年 、 生 産 量 が 増 え て い る ア ン デ ス 地 方 原 産 品 種 の ア ン デ ス レ ッ ド 、 イ ン カ の め ざ め 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 、 シ ャ ド ー ク イ ー ン や ノ ー ザ ン ル ビ ー 、 日 本 原 産 品 種 の 北 ア カ リ の 澱 粉 の 性 質 に つ い て は 、 い く ら か の 報 告 が あ る 2 2 - 2 9 )_{。 主 に 澱 粉 の 粒 径 、 リ ン 含 量 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 、} 膨 潤 力 、ラ ピ ッ ド ビ ス コ ア ナ ラ イ ザ ー (RVA) を 用 い た 加 熱 攪 拌 時 の 粘 性 特 性 、示 差 走 査 熱 量 計 (DSC) を 用 い た 糊 化 特 性 が 調 べ ら れ 、そ の 他 の 多 数 の 品 種 の ジ ャ ガ イ モ と 共 に 、 澱 粉 の 特 性 が 検 討 さ れ た 結 果 、 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 粒 径 と 酵 素 消 化 性 に は 高 い 負 の 相 関 が あ る こ と 、 澱 粉 の 物 性 に 影 響 を 与 え る 要 因 と な る 澱 粉 結 合 性 の リ ン 含 量 は 、 澱 粉 の 粒 径 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 な ら び に 酵 素 消 化 性 と 負 の 相 関 が あ り 、 澱 粉 の 膨 潤 力 な ら び に 加 熱 攪 拌 時 の 最 高 粘 度 と 正 の 相 関 が あ る こ と が 報 告 さ れ て い る 。 粒 径 と 酵 素 消 化 性 に つ い て は 、 様 々 な 研 究 者 た ち に よ る 報 告 の 下 、 多 く の 品 種 の ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 に お い て 高 い 再 現 性 が 示 さ れ て い る が 、 そ の 他 の 性 質 は 、 試 料 の 条 件 (ジ ャ ガ イ モ の 収 穫 年 度 や 場 所 な ど の 環 境 、 品 種 な ど ) に よ っ て 異 な る 傾 向 が 示 さ れ て い る 。 ま た 、 本 研 究 で 用 い る 4 種 類 の フ ラ ン ス 原 産 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 に つ い て は 、 報 告 が 見 当 た ら な い 。 そ こ で 本 節 で は 、 す で に 一 部 性 質 に つ い て 検 討 さ れ て い る 品 種 と ま だ 検 討 が み ら れ な い 数 種 の 新 し い 品 種 の ジ ャ ガ イ モ 12 品 種 に つ い て 、同 年 、同 一 環 境 下 で 栽 培 な ら び に 収 穫 し た ケ ー ス で の 澱 粉 の 形 態 特 性 (粒 径 、 形 態 観 察 )、 構 造 特 性 (結 晶 形 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 、 リ ン 含 量 ) 、 物 理 化 学 的 特 性 (糊 化 特 性 、 粘 性 特 性 )、 化 学 的 特 性 (溶 解 力 、 膨 潤 力 、 酵 素 消 化 性 ) を 知 り 、 澱 粉 の 性 質 の 互 い の 関 係 の 有 無 を 検 討 す る た め に 相 関 係 数 に よ り 分 析 し た 。

10 1－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 1) 材 料 澱 粉 試 料 を 精 製 す る た め の ジ ャ ガ イ モ に は 、 ア ン デ ス 地 方 原 産 品 種 の イ ン カ の め ざ め 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ レ ッ ド 、 ノ ー ザ ン ル ビ ー 、 レ ッ ド ア ン デ ス 、 シ ャ ド ー ク イ ー ン 、 フ ラ ン ス 原 産 品 種 の シ ン シ ア 、 ド ロ シ ー 、 サ ッ シ ー 、 シ ェ リ ー 、 日 本 原 産 品 種 の 北 ア カ リ 、ア メ リ カ 原 産 の ダ ン シ ャ ク の 合 計 12 種 類 を 用 い た 。諸 外 国 原 産 の 品 種 の ジ ャ ガ イ モ は 、 原 種 を 日 本 の 気 候 風 土 に 合 う よ う に 改 良 、 育 成 し た も の で あ る 。 本 研 究 で 用 い た 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ は 、 平 成 20 年 に 北 海 道 恵 庭 市 に あ る 近 畿 大 学 資 源 再 生 研 究 所 に て 栽 培 さ れ 、 同 年 10 月 に 収 穫 さ れ た も の で あ る 。 2) 澱 粉 の 精 製 方 法 剥 皮 し た ジ ャ ガ イ モ に ジ ャ ガ イ モ 重 量 の 約 3 倍 量 の イ オ ン 交 換 水 を 加 え て ミ キ サ ー (象 印 、 BM-FG08 型 ) で 磨 砕 後 、 ナ イ ロ ン ク ロ ス で 濾 し て 静 置 し た 。 上 澄 み 液 を 除 去 し た 後 、 沈 殿 し た 澱 粉 に 約 3 倍 量 の イ オ ン 交 換 水 を 加 え て 加 え て ス テ ン レ ス 製 の 篩 (150μm) を 通 し 静 置 し た 。 そ の 後 、 上 澄 み 液 の 除 去 、 イ オ ン 交 換 水 を 加 え て マ グ ネ チ ッ ク ス タ ー ラ ー で 撹 拌 、静 置 の 洗 浄 操 作 を 計 10 回 繰 り 返 し 、澱 粉 を シ ャ ー レ に 広 げ て 自 然 乾 燥 し 、 篩 (150μm) を 通 し た 。 3) 澱 粉 粒 の 粒 度 分 布 澱 粉 粒 の 粒 度 分 布 は ， 蒸 留 水 を 溶 媒 と し て レ ー ザ ー 回 折 式 粒 度 分 布 測 定 装 置 (SALD-2200、島 津 製 作 所 、京 都 ) を 用 い て 、レ ー ザ ー 回 折 ・ 散 乱 法 に て 赤 色 半 導 体 レ ー ザ ー (波 長 680 nm) で 測 定 を 行 っ た 。 粒 子 径 は 粒 子 量 (%) の 積 算 分 布 か ら 、 25%、 50%、 75%の 粒 子 径 を 示 し 、 重 量 %で 50%通 過 時 の 大 き さ を 平 均 粒 径 と し た 。

11 4) X 線 回 折 澱 粉 の X 線 回 折 に は 、 粉 末 X 線 回 折 装 置 (X-RAY DIFFRACTOMETER RINT2500 、 (株 ) リ ガ ク 、 東 京 ) を 用 い た 。 測 定 は 、 ガ ラ ス 製 ホ ル ダ ー に 澱 粉 を 充 填 し た 試 料 を 、 Cu 管 球 (CuKα＝ 1.54Å) を 用 い た 電 圧 30 kV、 電 流 26 mA、 発 散 ス リ ッ ト 1°、 散 乱 ス リ ッ ト 1°、受 光 ス リ ッ ト 0.15 nm の 条 件 で 、2θ=4～ 32°を 走 査 速 度 1°/min、 サ ン プ リ ン グ 幅 0.02°で 測 定 し た 。 5) リ ン 含 量 澱 粉 の リ ン 含 量 は 、Noda ら の 方 法 4 1 ) _{に 従 い 湿 式 灰 化 法} 4 3 ) _{に よ り 灰} 化 し た 澱 粉 を リ ン ・ バ ナ ド ・ モ リ ブ デ ン 法 4 3 ) _{に よ り 無 機 リ ン を 測 定} し 、リ ン 含 量 と し た 。つ ま り 、澱 粉 0.5 g を ケ ル ダ ー ル フ ラ ス コ に と り 、 5 mL の 硝 酸 を 加 え て 茶 色 の 煙 を 発 す る ま で 加 熱 し た 。 放 冷 後 、 60%過 塩 素 酸 3.75 mL お よ び 濃 硝 酸 3.75 mL を 加 え て 攪 拌 し 、 加 熱 し た 。 白 煙 が 生 じ た ら 放 冷 し 、精 製 水 7.5 mL を 加 え て 攪 拌 し 煮 沸 湯 浴 中 で 5 分 間 加 熱 し た 。 冷 却 後 、 精 製 水 で 25 mL に 定 容 し 灰 化 試 料 と し た 。 こ の 灰 化 試 料 2 mL に 精 製 水 3 mL を 加 え 、過 塩 素 酸 0.5 mL、2.4%過 塩 素 酸 を 含 む 0.02 M バ ナ ジ ン 酸 ア ン モ ニ ウ ム 溶 液 1.5 mL、 3.53%モ リ ブ デ ン 酸 ア ン モ ニ ウ ム 溶 液 3 mL を 加 え て 攪 拌 し た 。 室 温 で 30 分 間 放 置 後 、 420 nm に お け る 吸 光 度 を 測 定 し た 。 6) ヨ ウ 素 呈 色 澱 粉 の ヨ ウ 素 呈 色 は 鈴 木 ら の 方 法 4 4 ) _{に 従 っ た 。す な わ ち 、1 M 水 酸} 化 ナ ト リ ウ ム を 用 い て 、 一 夜 5°C 下 で ア ル カ リ 糊 化 し た 澱 粉 を 酢 酸 溶 液 で 中 和 し た 後 、澱 粉 1 mg に 相 当 す る 液 量 を 採 取 し 、0.2%ヨ ウ 素 -2％ ヨ ウ 化 カ リ ウ ム 溶 液 1 mL を 加 え 、 25 mL に 定 容 し た 。 測 定 は 1 cm 角 セ ル を 用 い て 発 色 後 30 分 以 内 の 500～ 700 nm の 間 の 吸 光 度 を 測 定 し 、

12 最 大 吸 収 波 長 (λm a x) な ら び に 680 nm に お け る 吸 光 度 ( 青 価 , Blue Value; B.V.) を 読 み 取 っ た 。求 め た B.V.を Takeda ら 4 5 ) が 報 告 し た 方 程 式 に あ て は め て 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 を 算 出 し た 。 そ の 際 、 鈴 木 ら 2 2 ) _{の 報 告 に よ る ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 か ら 単 離 し た ア ミ ロ ー ス な ら び に ア} ミ ロ ペ ク チ ン の B.V. (ア ミ ロ ー ス 1.40、 ア ミ ロ ペ ク チ ン 0.243) を 用 い て 、本 研 究 で 用 い た 12 種 類 の ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 に 換 算 し た 。 7) DSC に よ る 示 差 走 査 熱 量 測 定 測 定 は 杉 本 ら の 方 法 4 6 ) _{に 準 じ た 。つ ま り 、液 密 封 型 ア ル ミ ニ ウ ム セ} ル に 澱 粉 を 乾 燥 重 量 で 約 5 mg を 入 れ 、量 り と っ た 澱 粉 の 乾 燥 重 量 の 2 倍 量 の 精 製 水 を 添 加 し 密 閉 し た 。 同 量 の 精 製 水 の み を 入 れ て 密 閉 し た ア ル ミ ニ ウ ム セ ル を 対 照 と し 、 示 差 走 査 熱 量 計 (以 下 DSC； DSC60、 島 津 製 作 所 製 、京 都 ) を 用 い て 、5°C/分 で 40°C～ 90°C ま で 測 定 し 、得 ら れ た 吸 熱 カ ー ブ か ら Fig. 1-1 に 示 す 通 り 糊 化 開 始 温 度 (To)、 糊 化 ピ ー ク 温 度 (Tp)、糊 化 終 了 温 度 (Tc)、糊 化 熱 量 (ΔH) を 読 み 取 っ た 。す な わ ち 、 To と Tc は ベ ー ス ラ イ ン と 吸 熱 開 始 時 、 終 了 時 の 吸 熱 カ ー ブ の 最 大 傾 斜 と の 交 点 、 Tp は 吸 熱 カ ー ブ の ピ ー ク 時 の 温 度 、 ΔH は ベ ー ス ラ イ ン と 吸 熱 カ ー ブ に 囲 ま れ る 面 積 か ら 算 出 し た 。

13 Heat of gelatinization; ΔH Peak temperature; Tp Conclusion temperature; Tc Onset temperature; To En d o th erm ic h ea t fl o w

Fig. 1-1. Endotherm ic curve and characteristic values of DSC.

8) RVA に よ る 粘 性 特 性

澱 粉 の 加 熱 攪 拌 時 の 粘 性 特 性 は 杉 本 ら の 方 法 4 7 ) _{に 準 じ 、ラ ピ ッ ド ビ}

ス コ ア ナ ラ イ ザ ー (以 下 RVA； RVA-Super3、 Newport Scientific Pty.,

Ltd.、オ ー ス ト ラ リ ア ) を 用 い て 、精 製 水 を 溶 媒 と し て 測 定 し た (澱 粉 濃 度 は 無 水 換 算 で 4%)。温 度 プ ロ グ ラ ム は 、30°C で 1 分 間 保 持 後 、5°C /分 で 95°C ま で 昇 温 さ せ 95°C で 6 分 間 保 持 し た 後 、昇 温 速 度 と 同 一 速 度 で 50°C ま で 降 温 し 10 分 間 保 持 す る も の で 、Fig. 1-2 に 示 す 通 り 、得 ら れ た 粘 度 曲 線 か ら 粘 度 上 昇 開 始 温 度 (糊 化 開 始 温 度 )、最 高 粘 度 時 の 温 度 、 最 高 粘 度 、 最 低 粘 度 、 最 終 粘 度 、 最 高 粘 度 と 最 低 粘 度 の 差 を 表 す ブ レ ー ク ダ ウ ン 、 冷 却 後 最 高 粘 度 と 最 低 粘 度 の 差 を 表 す セ ッ ト バ ッ ク を 読 み 取 っ た 。 粘 度 上 昇 開 始 温 度 (糊 化 開 始 温 度 ) は 、 最 高 粘 度 と ベ ー ス ラ イ ン と の 差 の 5%に 相 当 す る 粘 度 が ベ ー ス ラ イ ン か ら 上 昇 し た 時 の 温 度 と し た 。

14 0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 0 10 20 30 40 T em p er atu re ( ℃ ) Vis co sity ( R VU) Time (min)

Viscosity rising temperature

Breakdown Setback

Peak viscosity

Peak viscosity temperature

Hold viscosity

Final viscosity

Fig. 1-2. Viscosity curve and c haracteristic value s of RVA.

9) 溶 解 度 な ら び に 膨 潤 度 澱 粉 粒 の 溶 解 度 は Leach ら 4 8 )_{、 貝 沼 ら} 4 9 ) _{の 方 法 に 準 じ 、 以 下 の よ} う に 行 っ た 。す な わ ち 乾 燥 重 量 で 澱 粉 250 mg を 共 栓 遠 心 管 に 量 り 、精 製 水 50 mL を 加 え た 。60°C の 恒 温 水 槽 に 入 れ 、澱 粉 が 沈 殿 し な い よ う に 遠 心 管 を シ ェ イ キ ン グ (100 rpm) と 手 で の 振 盪 を 30 分 間 行 っ た 。 3,200 rpm で 30 分 間 遠 心 分 離 し 、 上 澄 み 液 を 50 mL メ ス フ ラ ス コ に と り 精 製 水 で 定 容 し た 。こ の 溶 液 の 全 糖 量 を フ ェ ノ ー ル 硫 酸 法 5 0 ) _{に よ り} 測 定 し 、可 溶 化 し た 澱 粉 量 を 求 め 全 体 に 対 す る パ ー セ ン テ ー ジ で 表 し 、 溶 解 度 と し た 。膨 潤 度 は 、沈 殿 部 分 の 重 量 を 測 定 し 、1 g の 澱 粉 が 吸 収 し た 水 の 重 量 を 算 出 し た 。 70℃ に つ い て も 同 様 に 測 定 し た 。

15 10) パ ン ク レ ア チ ン に よ る 消 化 性 パ ン ク レ ア チ ン に よ る 澱 粉 粒 の 消 化 性 は 、 Fuwa et al.5 1 ) _{の 方 法 に 準} じ た 。す な わ ち 、乾 燥 重 量 で 50 mg の 澱 粉 を 0.02 M リ ン 酸 緩 衝 液 (pH 7.2) 0.5 m L で 懸 濁 し 、 パ ン ク レ ア チ ン (動 物 性 パ ン ク レ ア チ ン 由 来 、 ア ミ ラ ー ゼ 活 性；2,800U/g 以 上 、天 野 エ ン ザ イ ム 株 式 会 社 、名 古 屋 ) 溶 液 (3%パ ン ク レ ア チ ン 溶 液：0.03 M 塩 化 ナ ト リ ウ ム：0.03 M 酢 酸 カ ル シ ウ ム =2:2:1) 1 mL を 加 え た 。 37℃ 、 85 rpm で シ ェ イ キ ン グ し な が ら 反 応 さ せ た 。 3、 24、 48 時 間 の 反 応 後 、 反 応 溶 液 の 全 糖 量 を フ ェ ノ ー ル 硫 酸 法 5 0 ) _{に よ り 測 定 し た 。} 11) 走 査 電 子 顕 微 鏡 ( FE-SEM) に よ る 澱 粉 粒 の 観 察 精 製 澱 粉 な ら び に パ ン ク レ ア チ ン に よ る 消 化 実 験 を 行 っ た 澱 粉 の 残 渣 に つ い て 、 超 高 分 解 能 電 界 放 出 型 走 査 電 子 顕 微 鏡 ( 以 下 FE-SEM; S-4800 形 、 (株 ) 日 立 製 作 所 、 東 京 ) を 用 い て 観 察 を 行 っ た 。 試 料 は 、 試 料 台 に 両 面 テ ー プ を 貼 り 付 け 、 そ の 上 に 澱 粉 粒 を 振 り か け て 固 定 し た 。 こ れ ら を オ ス ミ ウ ム コ ー タ ー (HPC-30 形 ホ ロ ー カ ー ソ ー ド CVD、 (株 ) 真 空 デ バ イ ス 、 水 戸 ) に よ り 膜 厚 10 nm の オ ス ミ ウ ム を 蒸 着 し た 後 、 FE-SEM を 用 い て 、 加 速 電 圧 2.0 kV、 電 流 10μA で 測 定 し た 。 12) 統 計 解 析 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 (平 均 粒 径 、 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 、 糊 化 特 性 、 粘 性 特 性 、 溶 解 度 、 膨 潤 度 、 消 化 性 ) の 関 係 の 有 無 を 検 討 す る た め に 、 Pearson の 積 率 相 関 分 析 を 行 い 、 有 意 性 の 検 定 を 無 相 関 検 定 に よ り 行 っ た 。

16 1－ 2 結 果 お よ び 考 察 1) 平 均 粒 径 な ら び に X 線 回 折 Fig. 1-3 に 粒 度 分 布 の 測 定 結 果 を 示 す 。平 均 粒 径 は 、イ ン カ の め ざ め 澱 粉 (30.7 μm) が 最 も 小 さ く 、 シ ャ ド ー ク イ ー ン 澱 粉 (39.3 μm) が 最 も 大 き か っ た 。 ジ ャ ガ キ ッ ズ レ ッ ド 澱 粉 は 分 布 の 幅 が 最 も 広 く 、 ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 は 最 も 狭 か っ た 。 Fig. 1-4 に X 線 回 折 図 を 示 す 。 ど の 澱 粉 も 地 下 茎 澱 粉 特 有 の B 図 形 を 示 し た 。 2) リ ン 含 量 お よ び 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 リ ン 含 量 、λm a x、 B.V. な ら び に 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 の 結 果 を Table1-1 に 示 す 。 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 中 の リ ン 酸 基 は 、 ア ミ ロ ペ ク チ ン の グ ル コ ー ス 残 基 に 直 接 エ ス テ ル 結 合 し て お り 、 ほ ぼ 2:1 の 割 合 で グ ル コ ー ス 残 基 の 6 位 と 3 位 に 存 在 し 、 他 の 植 物 種 由 来 の 澱 粉 と 比 べ て 極 め て 多 量 に 含 ま れ て い る 。 澱 粉 の 糊 化 温 度 や 糊 の 粘 性 に 影 響 を 及 ぼ す こ と か ら 、 澱 粉 の 構 造 や 物 性 を 解 明 す る た め の 主 要 な 要 因 の 一 つ と 言 わ れ て い る 。 本 節 で 用 い た 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 の リ ン 含 量 は 、シ ェ リ ー 澱 粉 の 614 μg/g 澱 粉 (乾 燥 重 量 ) か ら 北 ア カ リ 澱 粉 の 833 μg/g 澱 粉 (乾 燥 重 量 ) で あ っ た 。 フ ラ ン ス 原 産 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 は 、 シ ェ リ ー 澱 粉 の 614 μg/g 澱 粉 (乾 燥 重 量 ) か ら サ ッ シ ー 澱 粉 の 688 μg/g 澱 粉 (乾 燥 重 量 ) と 本 研 究 で 用 い た 品 種 の 中 で は リ ン 含 量 が 低 か っ た が 、 す で に 報 告 さ れ て い る 延 べ 57 品 種 の 国 産 ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 の リ ン 含 量 (400～ 1,100 μg/g 澱 粉 ) 2 3 , 2 4 , 5 2 ) と 同 程 度 で あ っ た 。

17 6 7 8 10 20 30 40 50 60 Inkanomezame Jaga Kids Purple Jaga Kids Red Northern Ruby Red Andes Shadow Queen Cynthia Dorothy Sassy Sherry Kita-akari Irish Cobbler Granular size (μm） 30.7 35.8 35.8 35.0 34.2 35.7 33.7 34.9 37.9 37.3 33.3 39.3

Fig. 1-3. Particle size distrib utio n of starches prep ared from twelve potato cultivars.

The granular size was measured at 25%, 50% and 75% on the frequency distribution of granular size. The 50% on the frequency distribution of granul ar size represents the average granular size. ■, 25% granul ar size; ●, 50% granul ar size; ♦, 75% granular size. The results are expressed as mean values of four times analyses. Error bars of some data are smaller than symbol size.

18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30 2θ (°) 2θ (°) Int e ns it y Int e ns it y Inkanomezame Jaga Kids Red Jaga Kids Purple Northern Ruby Red Andes Shadow Queen Cynthia Dorothy Sassy Sherry Kita-akari Irish Cobbler

Fig. 1-4. X-ray diffraction patterns of starches prepared from twelve potato cultivars .

Experiments were performed in triplicate.

19 ヨ ウ 素 呈 色 は 澱 粉 分 子 が ヨ ウ 素 分 子 と 複 合 体 を 形 成 し て 呈 色 す る た め 、 鎖 長 の 短 い ア ミ ロ ー ス が 多 け れ ば ア ミ ロ ー ス 含 量 は 低 く 、 鎖 長 の 長 い ア ミ ロ ぺ ク チ ン の 枝 が 多 け れ ば ア ミ ロ ー ス 含 量 は 高 く 評 価 さ れ る 。 こ の こ と か ら 、 ヨ ウ 素 呈 色 に よ る B.V.は 厳 密 に は 正 確 な ア ミ ロ ー ス 含 量 を 示 す と は 言 え な い た め 、 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 と さ れ 、 そ の 簡 便 性 か ら ア ミ ロ ー ス 含 量 の 指 標 の 1 つ と さ れ て い る 。 B.V.よ り 算 出 さ れ た 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 は 、 シ ェ リ ー 澱 粉 が 最 も 高 く (23.5%)、 ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 が 最 も 低 か っ た (16.4%)。 本 節 に お け る 数 種 の ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の λm a xは B.V.と 反 比 例 の 関 係 が み ら れ た (Table 1-1)。つ ま り 、 他 の 澱 粉 と 比 べ て ， ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 や レ ッ ド ア ン デ ス 澱 粉 は 低 い 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 と 長 波 長 の λm a x、 シ ェ リ ー 澱 粉 や 北 ア カ リ 澱 粉 は 高 い 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 と 短 波 長 の λm a xを も つ こ と が わ か っ た 。 こ れ は 、λm a x や B.V.は ア ミ ロ ー ス と ア ミ ロ ペ ク チ ン の 鎖 状 構 造 に 影 響 を 受 け る こ と を 意 味 す る 。 ア ミ ロ ー ス と ア ミ ロ ペ ク チ ン の 構 造 を 明 ら か に す る た め に は 、 酵 素 ク ロ マ ト 法 5 3 , 5 4 ) _{を 用 い た ア ミ ロ} ー ス 含 量 の 評 価 に よ り さ ら な る 検 討 を 行 う 必 要 が あ る 。 3) DSC に よ る 糊 化 特 性 な ら び に RVA に よ る 粘 性 特 性 Table 1-2 に DSC に よ る 糊 化 特 性 の 測 定 結 果 を 示 す 。 To、 Tp、 Tc の そ れ ぞ れ の 最 大 値 と 最 小 値 の 差 は 3～ 4°C で あ っ た 。ジ ャ ガ キ ッ ズ レ ッ ド 澱 粉 、 シ ャ ド ー ク イ ー ン 澱 粉 な ら び に サ ッ シ ー 澱 粉 は 他 の 品 種 の 澱 粉 と 比 べ る と わ ず か に 低 い 糊 化 温 度 で あ っ た が 、イ ン カ の め ざ め 澱 粉 、 レ ッ ド ア ン デ ス 澱 粉 、シ ン シ ア 澱 粉 な ら び に 北 ア カ リ 澱 粉 は 12 品 種 の 澱 粉 の 中 で は 糊 化 温 度 が 比 較 的 高 か っ た 。ΔH は シ ャ ド ー ク イ ー ン 澱 粉 (12.0 J/g) が 最 も 低 く ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 (14.8 J/g) が 最 も 高 か っ た 。こ の こ と は シ ャ ド ー ク イ ー ン 澱 粉 の 糊 化 し や す さ を 示 唆 し て い る 。

20

Table 1-1. Phosphorus content, iodine absorptio n spectra and amylose content of starches prep ared from twelve potato cultivars.

a )

Data are expressed as mea n values  standard deviation (n=3–5). b )

Data are mean values in d uplicate ex periments .

Phosphorus content a) max

b) _{Blue value} b) Amylose

content b) (g/g Starch) (nm) (O.D. at 680 nm) (%)

Inkanomezame 80110.8 595 0.46 18.9

Jaga Kids Purple 67912.9 589 0.49 21.2

Jaga Kids Red 731 6.3 588 0.49 21.0

Northern Ruby 76210.2 596 0.43 16.4 Red Andes 708 7.9 597 0.45 18.2 Shadow Queen 79512.0 588 0.47 19.3 Cynthia 65814.5 585 0.48 20.7 Dorothy 62911.7 590 0.46 19.1 Sassy 68813.6 587 0.46 19.1 Sherry 61420.6 584 0.52 23.5 Kita-akari 83314.6 583 0.51 23.4 Irish Cobbler 73723.9 581 0.47 19.7

21

Table 1-2. Therm al properties by D SC of starches prepared from twelve potato cultivars.

To, onset temperature; Tp, peak temperature; Tc, conclusio n temperature, ΔH, heat of gelatinizatio n. Data are m ean values in duplicate experiments.

Starch source

To Tp Tc ΔH

（C） （C） （C） （J/g）

Inkanomezame 63.6 66.8 73.3 13.2

Jaga Kids Purple 61.6 64.9 70.9 14.3

Jaga Kids Red 61.1 64.3 69.7 14.1

Northern Ruby 61.4 64.7 71.1 14.8 Red Andes 63.0 66.2 72.8 14.6 Shadow Queen 61.0 64.3 70.2 12.0 Cynthia 62.2 65.4 72.7 14.0 Dorothy 61.1 64.3 71.3 13.2 Sassy 60.9 63.7 69.3 14.2 Sherry 62.2 65.2 70.9 14.3 Kita-akari 63.9 66.8 72.5 13.5 Irish Cobbler 62.1 64.8 70.1 14.2

22 Table 1-3 に RVA に よ る 粘 性 特 性 (糊 化 開 始 温 度 、最 高 粘 度 時 の 温 度 、 最 高 粘 度 、 ブ レ ー ク ダ ウ ン 、 セ ッ ト バ ッ ク ) を 示 す 。 糊 化 開 始 温 度 は サ ッ シ ー 澱 粉 の 66.0℃ か ら 北 ア カ リ 澱 粉 の 69.1℃ で 、そ の 差 は 3.1℃ と 比 較 的 小 さ か っ た 。最 高 粘 度 時 の 温 度 は 12 品 種 間 の 差 が 非 常 に 大 き く 、 サ ッ シ ー 澱 粉 の 77.8℃ か ら ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 の 95.0℃ で あ っ た 。 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 に 加 え て 、 シ ェ リ ー 澱 粉 や 北 ア カ リ 澱 粉 の 最 高 粘 度 時 の 温 度 も 他 の 品 種 の 澱 粉 と 比 べ て 高 か っ た 。 こ れ ら の 3 品 種 の 澱 粉 は ア ミ ロ ー ス 含 量 が 高 く (Table 1-1)、 こ の こ と が 澱 粉 粒 の 膨 潤 を 阻 み 粘 度 上 昇 を 妨 げ た た め ピ ー ク 粘 度 時 の 温 度 が 高 く な っ た も の と 推 察 さ れ る 。同 様 の 有 意 な 相 関 が 、国 産 の 96 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 に お い て 報 告 さ れ て い る 2 3 )_{。最 高 粘 度 は シ ン シ ア 澱 粉 の 96 RVU} か ら サ ッ シ ー 澱 粉 の 241 RVU で あ っ た 。加 熱 攪 拌 時 の 澱 粉 粒 の 崩 壊 を 意 味 す る ブ レ ー ク ダ ウ ン も サ ッ シ ー 澱 粉 が 最 も 高 く (132 RVU)、 シ ェ リ ー 澱 粉 は 最 も 低 く (34 RVU)、 次 い で シ ン シ ア 澱 粉 (40 RVU) の 順 と な り 、 最 大 値 と 最 小 値 の 差 が 大 き か っ た 。 Table1-4 に 、 本 節 で 用 い た 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 の 相 関 の 有 無 を ま と め た 。 平 均 粒 径 と 粘 性 値 に 有 意 な 相 関 は 見 ら れ な か っ た 。分 級 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 を 用 い た 検 討 5 5 ) _{で は 、加 熱 攪} 拌 時 の 粘 性 特 性 は 澱 粉 粒 径 に 強 く 影 響 を 受 け 、 粒 径 が 大 き い ほ ど 有 意 に 最 高 粘 度 と ブ レ ー ク ダ ウ ン が 高 く な っ た こ と が 報 告 さ れ て い る 。 一 方 本 節 で は 、 平 均 粒 径 と 糊 化 開 始 温 度 に 有 意 な 負 の 相 関 が 見 ら れ た (Table1-4、p<0.01)。さ ら に 、Tp も ま た 平 均 粒 径 と 有 意 な 負 の 相 関 が み ら れ た (Table1-4、 p<0.01)。 以 上 の こ と か ら 、 本 研 究 で 用 い た 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 は 、 粒 径 が 糊 化 温 度 に 強 い 影 響 力 を 持 っ て い た と い え る 。

23

Table 1-3. Pasting properties by RV A of starches prepared from twelve potato cultivars.

(℃) (℃) (RVU) (RVU) (RVU)

Inkanomezame 68.7 82.8 168 87 15

Jaga Kids Purple 68.2 95.0 158 55 20

Jaga Kids Red 68.0 87.6 210 110 21

Northern Ruby 66.6 81.2 175 96 16 Red Andes 68.7 89.1 163 75 18 Shadow Queen 66.1 78.1 148 81 16 Cynthia 67.4 80.2 96 40 11 Dorothy 66.4 79.3 177 98 15 Sassy 66.0 77.8 241 132 18 Sherry 68.1 90.9 103 34 16 Kita-akari 69.1 90.9 206 97 21 Irish Cobbler 66.7 78.0 201 112 17 Viscosity rising temperature

Peak viscosity Breakdown Setback Peak viscosity

temperature

24

Table 1-4. Correlation matrix of several physicochem ical and structural param eters of starches prepared from twelve potato cultivars.

1 Average granular size 1 2 Amylose content -0.12 2 3 T p -0.85** 0.24 3 4 Pasting temperature -0.75** 0.49 0.84** 4 5 Peak viscosity 0.26 -0.22 -0.23 -0.17 5 6 Breakdown 0.31 -0.39 -0.32 -0.38 0.95** 6 7 Setback 0.16 0.30 0.00 0.36 0.61* 0.38 7 8 Swelling power (70℃) 0.39 -0.62* -0.49 -0.78** 0.42 0.64* -0.35 8 9 Solubility (70℃) 0.21 0.04 -0.11 -0.19 -0.70* -0.59* -0.50 -0.13 9 10 Digestibility (24hours) 0.44 -0.55 -0.66* -0.85** 0.28 0.46 -0.35 0.81** -0.06 10

25 4) 膨 潤 度 な ら び に 溶 解 度 膨 潤 度 な ら び に 溶 解 度 の 結 果 を Table1-5 に 示 す 。 60℃ で の 膨 潤 度 は 品 種 間 の 差 が 小 さ か っ た が 、 70℃ で は 最 大 値 と 最 小 値 の 差 が 非 常 に 大 き か っ た 。 溶 解 度 は 低 く て 品 種 間 の 差 が 小 さ く 、 70℃ で は 8.6% (北 ア カ リ 澱 粉 ) か ら 14.5% (シ ャ ド ー ク イ ー ン 澱 粉 ) で あ っ た 。 Lii5 6 ) _{ら は 、米 澱 粉 の 膨 潤 な ら び に 溶 解 に つ い て 以 下 の よ う に 説 明 し} て い る 。す な わ ち 、加 熱 中 の 澱 粉 の 水 和 (溶 解 ) や 膨 潤 は 、非 結 晶 質 ・ 結 晶 質 領 域 を 含 む 澱 粉 鎖 間 の 相 互 作 用 の 大 き さ を 反 映 す る 。 さ ら に 、 ア ミ ロ ー ス と ア ミ ロ ペ ク チ ン の 比 率 や そ れ ら の 分 子 量 分 布 が 澱 粉 鎖 間 の 相 互 作 用 の 度 合 い に 影 響 を 及 ぼ し 、 膨 潤 度 や 溶 解 度 の 違 い に つ な が る と 説 明 し た 。こ の こ と は 、米 の 澱 粉 (モ チ 種 と 普 通 種 57) _{な ら び に 高} ア ミ ロ ー ス 種 と 原 産 品 種 58)_{)、ト ウ モ ロ コ シ 澱 粉 (普 通 種 、sugary 種 、} モ チ 種 59)_{)、 小 麦 粉 (普 通 種 、 モ チ 種} 60)_{)、 ラ イ 麦 と 小 麦 (原 品 種 と モ} チ 種 61)_{) を 用 い た 研 究 で も 報 告 さ れ て お り 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 は 膨 潤 度} と 有 意 な 負 の 相 関 が あ り 、 澱 粉 が 膨 潤 す る 際 に ア ミ ロ ペ ク チ ン は 澱 粉 粒 の 水 の 吸 収 な ら び に 膨 潤 に 寄 与 し 、 ア ミ ロ ー ス や ア ミ ロ ー ス 結 合 性 脂 質 は そ れ ら を 遅 延 さ せ る と 述 べ て い る 。 こ れ ら の 既 知 の 報 告 で は 、 澱 粉 の 膨 潤 は ア ミ ロ ー ス 含 量 や ア ミ ロ ー ス 、 ア ミ ロ ペ ク チ ン の 構 成 比 率 な ら び に 鎖 長 分 布 と い っ た 澱 粉 の 構 造 的 特 性 に 加 え て 、 ア ミ ロ ー ス 結 合 性 の 脂 質 の 存 在 に よ っ て も 影 響 を 受 け る こ と が 報 告 さ れ て い る 。 し か し Karim4 2 ) _{ら が 北 海 道 産 の 6 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 を 用 い て 行} っ た 研 究 で は 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 と 膨 潤 力 の 相 関 は 示 さ れ て い な い 。 本 研 究 で は 、12 品 種 の 澱 粉 の 70℃ で の 膨 潤 度 は 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 と 有 意 な 負 の 相 関 が あ っ た こ と か ら (Table 1-4、 p<0.05)、ア ミ ロ ー ス に よ る 澱 粉 粒 膨 潤 の 阻 害 が 示 唆 さ れ た 。さ ら に 70ºC で の 膨 潤 度 は 、RVA

26 測 定 の 糊 化 開 始 温 度 と 有 意 な 負 の 相 関 (Table 1-4、 p<0.01)、 RVA 測 定 の ブ レ ー ク ダ ウ ン と 有 意 な 正 の 相 関 (Table 1-4、p<0.05) が あ っ た 。ま た 、70℃ で の 溶 解 度 は RVA 測 定 の 最 高 粘 度 な ら び に ブ レ ー ク ダ ウ ン と 有 意 な 負 の 相 関 が あ っ た (Table 1-4、 そ れ ぞ れ p<0.05)。 こ れ ら の こ と か ら 、本 研 究 で 用 い た 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 は 、膨 潤 力 が 高 い ほ ど 糊 化 し や す く て 加 熱 攪 拌 時 に 粒 が 崩 壊 し や す く 、 溶 解 し や す い ほ ど 加 熱 攪 拌 に よ る 粘 性 上 昇 が 起 こ り に く い 傾 向 が あ る こ と が 明 ら か と な っ た 。 5) パ ン ク レ ア チ ン に よ る 消 化 性 と 分 解 残 渣 の FE-SEM に よ る 観 察 パ ン ク レ ア チ ン に よ る 消 化 性 を Fig. 1-5 に 示 す 。 48 時 間 の 反 応 後 の 分 解 率 は 、ジ ャ ガ キ ッ ズ レ ッ ド 澱 粉 の 12.4%か ら シ ン シ ア 澱 粉 の 25.3% で あ っ た 。 ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 、 北 ア カ リ 澱 粉 な ら び に ダ ン シ ャ ク 澱 粉 は 、 シ ン シ ア 澱 粉 に 次 い で 高 い 分 解 率 を 示 し た 。 ア ミ ラ ー ゼ に よ る 澱 粉 の 消 化 性 は 粒 径 2 5 , 6 2 - 6 6 )_{、ア ミ ロ ー ス 含 量} 6 7 , 6 8 )_、 リ ン 含 量 6 7 , 6 9 ) _{や 糊 化 特 性} 6 5 , 6 7 ) _{な ど の 様 々 な 要 因 と 相 関 が あ る こ と が} 報 告 さ れ て い る 。 消 化 性 と 粒 径 に 関 す る 報 告 で は 、 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 は 粒 径 が 小 さ い ほ ど 大 粒 よ り も 早 く 消 化 さ れ る こ と が 報 告 さ れ て い る 8 , 2 5 , 6 2 , 6 6 )_{。こ れ は 、} 小 粒 澱 粉 の 単 位 重 量 あ た り の 表 面 積 は 、 澱 粉 の 粒 径 が 小 さ い ほ ど 広 い た め 、 ア ミ ラ ー ゼ が 澱 粉 粒 に ア タ ッ ク (接 触 ) し や す く な り 早 く 分 解 さ れ る 6 2 , 6 6 ) _{こ と に よ る 。 こ の こ と は 、 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 以 外 の 異 な る} 植 物 種 由 来 の 澱 粉 1 , 6 3 - 6 5 , 7 0 , 7 1 ) _{に つ い て も 同 様 の 結 果 が 示 さ れ て い る 。} 本 研 究 で は 、 ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 、 シ ン シ ア 澱 粉 な ら び に 北 ア カ リ 澱 粉 粒 は 、 粒 度 分 布 測 定 に お け る 積 算 分 布 で の 75%時 の 粒 径 が 比 較 的 小 さ い こ と か ら 、 そ の 他 の 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 よ り も 大 粒 が 少 な い

27

Table 1-5. Swelling power and solubility of starches prepared from twelve potato cultivars.

Data are mean values in duplicate experiments . Starch

Swelling power Solubility (%)

60℃ 70℃ 60℃ 70℃

Inkanomezame 3.9 62.6 0.4 11.6 Jaga Kids Purple 4.5 42.6 0.4 10.9 Jaga Kids Red 4.2 53.0 0.5 9.3 Northern Ruby 4.6 71.8 1.0 10.2 Red Andes 3.6 53.5 0.5 10.7 Shadow Queen 6.9 66.3 1.0 14.5 Cynthia 3.2 53.9 0.6 11.5 Dorothy 9.1 79.5 0.7 10.5 Sassy 6.6 78.0 0.6 10.2 Sherry 3.5 47.9 0.6 13.6 Kita-akari 3.5 45.1 0.3 8.6 Irish Cobbler 5.6 87.2 0.3 9.3

28 こ と が 予 測 で き 、 そ の た め に 消 化 性 が 高 く な っ た の で は な い か と 考 え ら れ る 。 消 化 性 と 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 に つ い て は 、 ノ ー ザ ン ル ビ ー 澱 粉 と ダ ン シ ャ ク 澱 粉 は 、 比 較 的 低 い 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 (そ れ ぞ れ 16.4%、19.7%)と 高 い 消 化 性 を 、こ れ と は 反 対 に ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ レ ッ ド 澱 粉 な ら び に シ ェ リ ー 澱 粉 は 、 比 較 的 高 い 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 (21.0～ 23.5%)と 低 い 消 化 性 を 持 ち 、植 物 種 の 異 な る 様 々 な 澱 粉 に つ い て 報 告 さ れ た 傾 向 と 同 様 で あ っ た 6 3 , 6 7 )_{。有 意} な 関 係 で は な い が 、 平 均 粒 径 が 比 較 的 小 さ い イ ン カ の め ざ め 澱 粉 や 北 ア カ リ 澱 粉 は リ ン 含 量 が 高 か っ た 。 消 化 性 と リ ン 含 量 に つ い て は 、 本 研 究 で は 有 意 な 関 係 が み ら れ な か っ た が 、 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 結 合 性 の リ ン と ア ミ ラ ー ゼ 作 用 に 関 す る 検 討 6 9 ) _{で は 、リ ン は グ ル コ ー ス の 3 位 と} 6 位 の 炭 素 に 結 合 し 、 ア ミ ロ ペ ク チ ン 分 子 に 局 在 す る が ア ミ ロ ー ス 分 子 に は ほ と ん ど 存 在 し な い こ と 、 ほ と ん ど が ア ミ ロ ペ ク チ ン 分 子 の B 鎖 (B 鎖 88%、 A 鎖 12%) に 、 大 部 分 が 外 部 鎖 (外 部 鎖 70%、 内 部 鎖 30%) に 結 合 す る こ と が 示 さ れ て お り 、ア ミ ロ ペ ク チ ン 分 子 の リ ン 酸 結 合 部 位 付 近 は ア ミ ラ ー ゼ に よ っ て 分 解 を 受 け や す い 7 2 ) _{が 、リ ン 酸 結 合} し た グ ル コ ー ス 残 基 が 関 与 す る グ ル コ シ ド 結 合 は ア ミ ラ ー ゼ の 作 用 を 受 け な い 7 3 ) _{た め 、 澱 粉 は リ ン を 含 む オ リ ゴ 糖 と し て 分 解 さ れ る} 7 2 ) _と 考 え ら れ て い る 。リ ン 含 量 の 異 な る ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 を 用 い た 実 験 2 6 ) _で は 、 リ ン 含 量 と 分 解 率 (耐 熱 性 α-ア ミ ラ ー ゼ 分 解 後 お よ び グ ル コ ア ミ ラ ー ゼ 分 解 後 ) と の 間 に 有 意 な 負 の 相 関 性 が 報 告 さ れ て い る が 、 26 品 種 の ジ ャ ガ イ モ を 用 い た 検 討 2 5 ) _{で は 、澱 粉 の リ ン 含 量 と 分 解 性 に は 有} 意 な 相 関 は 示 さ れ て い な い 。 し た が っ て 、 澱 粉 結 合 性 の リ ン の 含 量 と 澱 粉 の 分 解 率 と の 関 係 は 、 絶 対 的 な も の と は 言 い 切 れ な い と 考 え ら れ

29 0 5 10 15 20 25 30 Irish Cobbler Kita-akari Sherry Sassy Dorothy Cynthia Shadow Queen Red Andes Northern Ruby Jaga Kids Red Jaga Kids Purple Inkanomezame

% degradation

Fig. 1-5. Time courses for digestion by pancreatin of starches prepared from twelve potato cultivars.

Reaction duration: ■, 3 hours; ■, 24 hours; □, 48 hours. Data are mean values in duplicate experiments .

30 る 。リ ン 含 量 と 粒 径 に つ い て の 検 討 5 5 ) _{で 、分 級 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 場 合 、} 大 粒 子 (約 42 μm) よ り も 小 粒 子 (約 22 μm) 、微 粒 子 (約 14 μm) と 粒 径 が 小 さ い ほ ど 有 意 に 高 リ ン 含 量 で あ り 、 微 粒 子 澱 粉 粒 は 大 粒 子 澱 粉 粒 と 比 べ て 1.5 倍 の リ ン を 含 有 し た と 報 告 さ れ て お り 、 小 粒 澱 粉 が 低 い 消 化 性 を 示 す こ と を 支 持 す る 結 果 で あ る と 述 べ ら れ て い る が 、 こ の 点 に 関 し て は 、 研 究 例 数 を 増 や し て さ ら に 検 討 す る 必 要 が あ る 。 消 化 性 と 糊 化 特 性 に 関 し て は 、 米 澱 粉 の 消 化 性 と 光 学 的 に 測 定 し た 糊 化 開 始 温 度 は 負 の 相 関 が あ る こ と が 観 察 さ れ て い る 6 7 )_{。さ ら に Noda} ら 6 5 ) _{は 、 30 品 種 の サ ツ マ イ モ 由 来 の 澱 粉 の 消 化 性 に 対 し て 、 DSC 測} 定 に お け る To は 関 与 し な い が 、 ΔH は 影 響 力 を 持 つ こ と を 見 出 し た 。 彼 ら は 、 サ ツ マ イ モ 澱 粉 は 結 晶 構 造 の 含 有 率 が 高 い ほ ど ア ミ ラ ー ゼ に よ る 消 化 性 が 低 い こ と を 提 唱 し て い る 。 本 研 究 で 用 い た ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 で も 同 様 の 結 果 が 得 ら れ 、 ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 消 化 性 は 澱 粉 の 糊 化 温 度 (DSC 測 定 に よ る To な ら び に RVA 測 定 に よ る 糊 化 開 始 温 度 ) と 有 意 な 負 の 相 関 (Table 1-4 、 p<0.05 と p<0.01) が み ら れ 、 膨 潤 度 (70℃ ) と は 有 意 な 正 の 相 関 (Table 1-4、 p<0.01) が み ら れ た 。 Fig. 1-6 に 生 澱 粉 粒 と そ れ ら の 酵 素 分 解 残 渣 の FE-SEM 観 察 図 を 示 す 。 12 品 種 の ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 は 、生 澱 粉 の 形 状 や 分 解 の 様 式 に お い て 品 種 差 は み ら れ な か っ た 。 ジ ャ ガ イ モ の 生 澱 粉 は 、 一 般 的 に 滑 ら か な 表 面 と 特 有 の 形 状 を 持 つ (Fig. 1-6 (a))。 48 時 間 の 消 化 反 応 後 の 澱 粉 粒 に は 表 面 の 浸 食 が み れ ら れ 、 小 粒 に お い て 特 に そ の 影 響 が 強 か っ た (Fig. 1-6 (b))。 パ ン ク レ ア チ ン に よ っ て ア タ ッ ク を 受 け た 澱 粉 粒 は 、 粒 表 面 に く っ き り と し た し わ 状 の 窪 み の あ る 粗 い 状 態 に な る 。 こ れ ら の し わ が さ ら に 大 き く な り 融 合 し て 、 深 い 溝 状 の 浸 食 に な る と 考 え ら れ る (Fig. 1-6 (c)、(f))。こ う し た 溝 に 囲 ま れ た 領 域 は 、さ ら に 深 く 掘 り 下 げ

31 る よ う に 浸 食 さ れ て い た (Fig. 1-6 (d)、 (h)、 (i))。 澱 粉 粒 内 部 へ と 浸 食 が 進 み で き た 穴 に は 、 同 心 円 状 に 幾 重 に も 重 な る 段 丘 状 の 構 造 が 観 察 さ れ た (Fig. 1-6 (g)、 (h)、 (h)-4、 (i)-5、 (j)、 (j)-6)。 こ れ ら の 層 状 構 造 は 、 Gallant ら 7 4 ) _{が 提 唱 し た 結 晶 性 ハ ー ド シ ェ ル と 準 結 晶 性 ソ フ ト シ} ェ ル が 交 互 に 積 み 重 な っ て 成 す 層 状 構 造 と 似 て い る 。 さ ら に 、 高 倍 率 で の 観 察 で は 一 部 球 状 の 凹 凸 を 持 つ 構 造 が み ら れ た (Fig. 1-6 (c)-1、 (d)-2、 (e)-3、 (h)-4)。 こ れ ら も ま た 、 Gallant7 4 ) ら の 報 告 に よ る α-ア ミ ラ ー ゼ に よ っ て 消 化 さ れ た ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 粒 残 渣 の ブ ロ ッ ク レ ッ ト 構 造 に 類 似 し て い た 。

32

(a)

(b)

(d)-2

(d)

(e)-3

(e)

3

2

(c)-1

(c)

1

10 μm

1 μm

1 μm

500 nm

5 μm

1 μm

50 μm

50 μm

33

4-10ｆ

(i)-5

(i)

(h)-4

(h)

4

5

(j)

(j)-6

6

(g)

(f)

10 μm 3 μm 10 μm 10 μm 1 μm 5 μm 10 μm 2 μm

34

Fig. 1-6. Scanning electron micrographs of raw potato starch granules and the ir digested residue by pancreatin for 48 hours.

Magnification and % degrad atio n: (a), Irish Cobbler (raw starch), ×1 ,000; (b), Inkanomezame, ×1 ,100, 15.0%; (c), Northern Rub y, ×10,000, 20.4%; (c) -1, enlarged view of (c), Northern Ruby, ×50,000; (d), Cynthi a, ×30,000, 25.3%; (d)-2, enlarged view of (d), Cynthia, ×100,000; (e), Kita -akari, ×5 ,000, 21.9%; (e)-3, enlarged view of (e), Kita -akari, ×50,000; (f), Jaga Kids Red, ×6 ,000, 12.4%; (g), Northern R uby, ×5 ,000, 20.4%; (h), Jaga Kids Red, ×5 ,000, 12.4%; (h)-4, enlarged view of (h), Jaga Kids Red, ×50,000; (i), Jaga Kids Red, ×5 ,000, 12.4%; (i)-5, enlarged view of (i), Jaga K ids Red, ×20,000; (j), Sherry, ×5 ,000, 15.3%; (j)-6, enlarged view of (j), Sherry,×15,000.

35 第 2 節 低 温 貯 蔵 が 多 様 な 特 性 を 有 す る ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 に 及 ぼ す 影 響 青 森 県 に あ る 黄 金 崎 農 場 で は 、 世 界 各 国 か ら 集 め て き た 様 々 な ジ ャ ガ イ モ を 日 本 の 気 候 風 土 に 合 う よ う に 栽 培 し て お り 、 テ イ ス テ ィ ン グ ポ テ ト (tasting potato) と 称 し て 、そ の 中 か ら 味 、果 皮 色 、 果 肉 色 、形 な ど の 異 な る 数 種 類 を 厳 選 し 組 み 合 わ せ て 販 売 し て い る 。こ の 販 売 は 、 市 場 で 珍 し い ジ ャ ガ イ モ の 中 か ら 自 分 の お 気 に 入 り の 品 種 を 見 つ け て も ら い 、 多 様 化 す る 消 費 者 の 嗜 好 に 対 応 す る こ と を 目 的 と し て い る 。 さ ら に 、 異 な る 品 種 の ジ ャ ガ イ モ を 様 々 に 使 い 分 け る こ と で 、 調 理 性 の 幅 が 広 が り 、 そ の こ と で 国 産 ジ ャ ガ イ モ の 需 要 、 供 給 が 拡 大 す る こ と も 期 待 さ れ て い る 。 と こ ろ で 、 一 般 に ジ ャ ガ イ モ は 収 穫 後 販 売 ま で の 期 間 、 低 温 下 で 貯 蔵 さ れ る た め 、 消 費 者 が ジ ャ ガ イ モ を 購 入 す る 際 に は 収 穫 後 あ る 程 度 の 期 間 が 経 過 し た 状 態 で あ る と 考 え ら れ る 。 ジ ャ ガ イ モ の 主 要 成 分 で あ り 調 理 性 に 大 き く 影 響 を 及 ぼ す 澱 粉 は 、 粒 径 が 大 き く 、 リ ン 含 量 が 高 く 、 糊 化 開 始 温 度 が 低 い が 、 こ れ ら の 性 質 は 収 穫 年 度 や 時 期 、 貯 蔵 温 度 や 期 間 、 品 種 の 違 い な ど の 要 因 に 影 響 を 受 け る こ と が 報 告 さ れ て い る 5 , 6 , 8 , 1 0 , 11 , 7 5 )_{。 し た が っ て 、 新 し い 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 消 費 を 拡} 大 す る た め に も 、 実 際 に 調 理 加 工 さ れ る 際 の 澱 粉 の 状 態 を 把 握 す る こ と が 必 要 で あ る 。 低 温 貯 蔵 し た ジ ャ ガ イ モ か ら 単 離 し た 澱 粉 に つ い て は 、国 産 品 種 3 種 類 の ジ ャ ガ イ モ を 5ºC で 6 ヶ 月 間 貯 蔵 し た 場 合 6 ) _や 5 品 種 を 4ºC で 約 4 ヶ 月 間 貯 蔵 し た 場 合 11 ) の 澱 粉 の 理 化 学 的 性 質 が 報 告 さ れ て い る 。 そ の う ち の 1 品 種 は イ ン カ の め ざ め と い う 有 色 種 の ジ ャ ガ イ モ で 、 本 研 究 で も 用 い る 新 規 品 種 の ジ ャ ガ イ モ で あ っ た 。 そ れ

36 ら に よ る と 、 平 均 粒 径 と リ ン 含 量 は 減 少 傾 向 、 ア ミ ロ ー ス 含 量 の 指 標 と さ れ る 青 価 は 増 加 傾 向 が 示 さ れ た 。 そ こ で 本 節 で は 、 イ ン カ の め ざ め を 含 め 低 温 貯 蔵 に よ る 影 響 が ま だ 検 討 さ れ て い な い 新 規 品 種 の ジ ャ ガ イ モ に つ い て 、 同 年 、 同 一 環 境 下 で 栽 培 な ら び に 収 穫 さ れ た 塊 茎 を 低 温 貯 蔵 し た 場 合 、 澱 粉 の 理 化 学 的 ・ 構 造 的 性 質 が ど の よ う な 影 響 を 受 け る か を 検 討 し た 。 2－ 1 試 料 お よ び 実 験 方 法 1) 材 料 テ イ ス テ ィ ン グ ポ テ ト は 、5 月 に 播 種 、定 植 さ れ て 9 月 の 収 穫 以 降 翌 年 の 4 月 ま で 販 売 さ れ て お り 、 そ の 間 は 2℃ の 低 温 下 で 貯 蔵 さ れ て い る 。 本 研 究 で は 、 2004 年 9 月 に 収 穫 さ れ た 10 品 種 の テ イ ス テ ィ ン グ ポ テ ト を 2℃ で 2 ヶ 月 間 、7 ヶ 月 間 貯 蔵 し た 後 、澱 粉 を 単 離 し 試 料 と し た 。 用 い た ジ ャ ガ イ モ は 、 ア ン デ ス 地 方 原 産 品 種 の ア ン デ ス レ ッ ド 、 イ ン カ の め ざ め 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 、 ビ オ レ ッ タ と 長 崎 県 の 民 間 育 種 家 に よ り 育 成 さ れ た 日 本 原 産 品 種 の タ ワ ラ ム ラ サ キ 、 デ ス ト ロ イ ヤ ー 、 十 勝 こ が ね 、 ヨ ー デ ル と フ ラ ン ス 原 産 品 種 の シ ェ リ ー 、 シ ン シ ア の 合 計 10 種 類 で あ る 。 2) 澱 粉 の 精 製 方 法 第 1 節 1-1、 2) に 準 じ た 。 3) 澱 粉 粒 の 粒 度 分 布 澱 粉 粒 の 平 均 粒 径 は 、 ヘ キ サ メ タ リ ン 酸 ナ ト リ ウ ム 溶 液 を 溶 媒 と し て レ ー ザ ー 回 折 式 粒 度 分 布 測 定 装 置 (SALD-3100、 島 津 製 作 所 、 京 都 ) を 用 い て 、 第 1 節 1-1、 3) に 準 じ て 測 定 し た 。

37 粒 子 径 は 粒 子 量 (%) の 積 算 分 布 か ら 、 10%、 50%、 90%の 粒 子 径 を 示 し 、 50%の 粒 子 径 を 平 均 粒 径 と し た 。 4) X 線 回 折 第 1 節 1-1、 4) に 準 じ て 測 定 し た 。 5) RVA に よ る 粘 性 特 性 加 熱 攪 拌 時 の 粘 性 特 性 は 第 1 節 1-1、8) に 準 じ て 測 定 し た 。全 量 25 mL に 対 し 澱 粉 濃 度 を 無 水 換 算 で 7%と し て 供 試 し た 。 得 ら れ た 粘 度 曲 線 か ら 、 粘 度 上 昇 開 始 温 度 (糊 化 開 始 温 度 )、 最 高 粘 度 、 ブ レ ー ク ダ ウ ン 、 セ ッ ト バ ッ ク な ら び に 最 終 粘 度 を 読 み 取 っ た 。 6) DSC に よ る 示 差 走 査 熱 量 測 定 糊 化 特 性 の 測 定 は 第 1 節 1-1、 7) に 準 じ 、 液 密 封 型 ア ル ミ ニ ウ ム セ ル を 用 い て 示 差 走 査 熱 量 計 (以 下 DSC；DSC8240、Rigaku、東 京 ) に よ り 測 定 し た 。 7) リ ン 含 量 第 1 節 1-1、 5) に 準 じ て 測 定 し た 。 8) ヨ ウ 素 呈 色 第 1 節 1-1、 6) に 準 じ て 測 定 し 、 B.V.を 測 定 し 、 見 か け の ア ミ ロ ー ス 含 量 を 算 出 し た 。 9) 溶 解 度 な ら び に 膨 潤 度 第 1 節 1-1、 9) に 準 じ て 、 60℃ 、 70℃ 、 80℃ で 測 定 し た 。 10) パ ン ク レ ア チ ン に よ る 消 化 性 第 1 節 1-1、 10) に 準 じ て 測 定 し た 。 11) FE-SEM に よ る 澱 粉 粒 の 観 察 パ ン ク レ ア チ ン に よ る 消 化 実 験 を 行 っ た 澱 粉 の 残 渣 の 観 察 は 、 第 1 節 1-1、11) に 準 じ 、膜 厚 10 nm の オ ス ミ ウ ム を 蒸 着 し た 後 観 察 し た 。

38 な お 、 シ ェ リ ー 澱 粉 な ら び に シ ン シ ア 澱 粉 は 、 澱 粉 の 収 量 が 少 な か っ た た め 、 リ ン 含 量 、 青 価 な ら び に 膨 潤 度 、 溶 解 度 を 測 定 す る こ と が で き な か っ た 。 2－ 2 結 果 お よ び 考 察 1) 粒 度 分 布 Fig. 1-7 に 2℃ で 2 ヶ 月 お よ び 7 ヶ 月 間 貯 蔵 し た テ イ ス テ ィ ン グ ポ テ ト よ り 単 離 し た 澱 粉 試 料 の 粒 度 分 布 の 測 定 結 果 を 示 す 。 平 均 粒 径 は 2 ヶ 月 貯 蔵 で 34.9～ 44.9 μm、 7 ヶ 月 貯 蔵 で 34.9～ 43.3 μm で あ っ た 。 低 温 下 で の 貯 蔵 期 間 の 延 長 に よ り 、 イ ン カ の め ざ め 澱 粉 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 、 シ ン シ ア 澱 粉 ， デ ス ト ロ イ ヤ ー 澱 粉 、 十 勝 こ が ね 澱 粉 な ら び に ビ オ レ ッ タ 澱 粉 は 平 均 粒 径 が 減 少 し た 。 反 対 に ア ン デ ス レ ッ ド 澱 粉 、 シ ェ リ ー 澱 粉 、 タ ワ ラ ム ラ サ キ 澱 粉 お よ び ヨ ー デ ル 澱 粉 は 平 均 粒 径 が 増 加 し た 。 低 温 貯 蔵 に よ る 平 均 粒 径 の 変 化 に つ い て は 、 4 品 種 の ジ ャ ガ イ モ を 4℃ で 約 8 ヶ 月 間 貯 蔵 し た 場 合 、 澱 粉 の 糖 化 反 応 に よ り 平 均 粒 径 が 減 少 す る こ と が 報 告 さ れ て い る 11 )_{。ジ ャ ガ イ モ と は 植} 物 種 の 異 な る カ ボ チ ャ の 場 合 、5℃ で 2 ヶ 月 間 貯 蔵 す る と 、澱 粉 の 平 均 粒 径 が わ ず か に 大 き く な っ た こ と 9 ) _{が 報 告 さ れ て お り 、貯 蔵 中 の 澱 粉} の 分 解 に 大 粒 よ り も 小 粒 の 方 が 早 く 使 わ れ た こ と が 一 因 で あ る と 述 べ ら れ て い る 。 本 研 究 で 用 い た 品 種 の ジ ャ ガ イ モ の 澱 粉 に お い て は 、 両 者 の ケ ー ス が み ら れ た が 、 ど の 澱 粉 も 大 粒 子 径 の 大 幅 な 縮 小 と 全 体 的 な 小 粒 化 に よ り 、 シ ェ リ ー 澱 粉 を 除 く ど の 澱 粉 粒 も 分 布 幅 が 狭 く な っ た 。 品 種 に よ っ て 澱 粉 の 小 粒 か ら 大 粒 ま で の 分 解 の 程 度 が 異 な り 、 相 対 的 に 粒 径 が 減 少 し た 結 果 、 本 研 究 で は 平 均 粒 径 の 変 化 に 違 い が み ら れ た の で は な い か と 考 え ら れ る 。 シ ェ リ ー 澱 粉 の 分 布 幅 が 広 く な っ た

39 0 40 80 120 A (2M) I (2M) S (2M) J (2M) C (2M) Ta (2M) D (2M) To (2M) V (2M) Y (2M) granular size (μm) A (2M) (7M) I (2M) (7M) S (2M) (7M) J (2M) (7M) C (2M) (7M) Ta (2M) (7M) D (2M) (7M) To (2M) (7M) V (2M) (7M) Y (2M) (7M) granular size Granular size (μm)

Fig. 1-7. Particle size distribution of starches prepared from tasting potatoes stored for 2 months and 7 months at 2 ℃ .

A, Andes Red; I, Inkanomezame; S, Sherry; J, Jaga Kids P urple; C, C ynthia; Ta, Tawara Murasaki; D, Destroyer; To, Tokachi Kogane; V, Violetta; Y, Yodel.

■, 10% granular size; ●, 50% granular size; ◆, 90% granular size.

Solid lines indicate results of starches prepared from tasting potatoes stored for 2 months. Dashed lines indicate results of starches prepared fr om tasting potatoes stored for 7 months. Data are mean values in duplicate measurements.

40 こ と に つ い て は 、 測 定 試 料 重 量 %で 90%以 上 の 粒 子 径 が 他 の 品 種 の 澱 粉 よ り も 大 粒 が 多 い 場 合 、 こ の よ う な ケ ー ス に な る 可 能 性 が 考 え ら れ る 。 い ず れ の 試 料 に つ い て も 、 結 果 の 再 現 性 を 検 討 す る 必 要 が あ る 。 2) X 線 回 折 Fig. 1-8 に 2℃ で 2 ヶ 月 お よ び 7 ヶ 月 間 貯 蔵 し た テ イ ス テ ィ ン グ ポ テ ト よ り 単 離 し た 澱 粉 試 料 の X 線 回 折 図 を 示 す 。い ず れ の 試 料 も ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 特 有 の B 図 形 を 示 し 、 低 温 下 で の 貯 蔵 期 間 の 延 長 に よ る 結 晶 構 造 の 変 化 は 見 ら れ な か っ た 。 3) RVA に よ る 粘 性 特 性 RVA を 用 い て 粘 性 特 性 を 測 定 し た 結 果 を Table 1-6 に 示 す 。低 温 下 で の 貯 蔵 期 間 の 延 長 に よ り イ ン カ の め ざ め 澱 粉 、 デ ス ト ロ イ ヤ ー 澱 粉 、 ビ オ レ ッ タ 澱 粉 お よ び ヨ ー デ ル 澱 粉 の 最 高 粘 度 と ブ レ ー ク ダ ウ ン は 減 少 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 は 微 減 に 留 ま り 、 そ の 他 の 品 種 で は 増 加 し た 。 澱 粉 ゲ ル の 老 化 の 指 標 と さ れ る セ ッ ト バ ッ ク は 、 わ ず か な 変 化 に 留 ま っ た 。 糊 化 開 始 温 度 は 、 シ ェ リ ー 澱 粉 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 、 シ ン シ ア 澱 粉 、 ヨ ー デ ル 澱 粉 が 低 下 し た 。 Sabiniano ら 6 )_{は 、} 5℃ で 6 ヶ 月 間 貯 蔵 し た 3 品 種 の ジ ャ ガ イ モ か ら 単 離 し た 澱 粉 の ブ ラ ベ ン ダ ー ア ミ ロ グ ラ フ ィ ー に よ る 最 高 粘 度 お よ び ブ レ ー ク ダ ウ ン は 、 収 穫 直 後 の も の よ り 低 い こ と 、 ま た 糊 化 開 始 温 度 は 貯 蔵 の 影 響 を ほ と ん ど 受 け な い こ と を 報 告 し て い る が 、 本 研 究 に お い て は 、 低 温 下 で の 貯 蔵 が ジ ャ ガ イ モ 澱 粉 の 粘 性 特 性 に 及 ぼ す 影 響 は 様 々 で あ っ た 。 4) DSC に よ る 糊 化 特 性 DSC に よ る 糊 化 特 性 の 結 果 を Fig. 1-9 に 示 す 。 低 温 下 で の 5 ヶ 月 間 の 貯 蔵 期 間 の 延 長 に よ り シ ェ リ ー 澱 粉 、 ジ ャ ガ キ ッ ズ パ ー プ ル 澱 粉 、 シ ン シ ア 澱 粉 お よ び タ ワ ラ ム ラ サ キ 澱 粉 の To 、 Tp 、 Tc は 低 下 し 、