水府葉たばこの香気成分に関する研究
1 9 8 2
高 木 義 和
目 次
緒 言
第 Ⅰ章 水 府 葉 たば この 微量 香気 成 分
Ⅰ･1 実 験 材料 お よび方法 ･
Ⅰ･1･1 水 府 葉 たば こ
Ⅰ･1･2 水府 葉 たば こ香気 成 分 の 抽 出
い 1･3 水府 葉 たば こ より水 蒸気 蒸 留 中 性 画分 の調 製 ‑ ‑ l l
Ⅰ･1･4 水 蒸気 蒸 留 中性 画 分 の分 画 お よび各 区 分 の官 能 特 性
Ⅰ･1･5 機 器分 析
Ⅰ･2 実験 結果 と考 察
Ⅰ･2･1 水 蒸気 蒸留 中性 画分 の構 成 成 分
15 16 19 23 i･2･1･l Fraction‑1‑ 10の 内容 成 分 ･･‑ ‑ ‑ ･･‑･･‑ 23
Ⅰ･2･1･2 Fraction‑11の 内 容成 分
Ⅰ･2･2 水 蒸気 蒸留 中 性 画 分 の構 成 成 分 の ま とめ ･‑ ･‑ ‑･‑ 26
第 Ⅰ章 水府 葉 たば この新規 を香気 成 分 .･･･････････‑ ･････‑･･･････‑･･36
Ⅱ･l Fraction‑11よ り単 離 ･同定 した新規 を香 気 成 分 ･･････ 36
Ⅰ･1･1 1,4‑Epoxy‑2,101dihydroxy‑7‑
isopropy1‑4‑methyl‑5E‑undecenes (49,50)の構 造
Ⅱ･1･2 8,9‑Dehydrotheaspirone(56)の構 造 ‑‑･････43
Ⅰ･1･3 8,9‑Dihydr0‑8,9‑dihydromegastig‑
matrienones (51,52)の 構 造 ‑‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑‑‑ 45
Ⅱ･1･4 (3S,5R, 6S, 9E)‑5,6‑
Dihydro‑3‑hydroxy‑5,6‑epoxy‑
β‑ionol(与る)の構造 ‑ ･･
II･1･5 3‑Hydroxyactinidol(55)の構造 ･･‑･･･････････52
n･1･6 5,61Dihydr0‑5α‑hydroxy‑3β,6β‑
epoxy‑β‑ionol (54)の構造 ･･･････････‑‑･‑･､‑ 54
8･2 Fraction‑11以 外の区分 よb 単離 ･同定 した新 規
な香気成分 ‑‑ ‑‑‑‑‑‑‑‑･‑‑･･‑‑･･‑･‑‑‑‑‑‑ 58
Ⅱ･2･l Cembrene (5日 の単離 と同定
Ⅱ･2･2 Phytuberol (68)お よび 2,3‑Dihydro 2‑methoxyphytuberols(69,70)の単離
と同定‑ ･･････‑ ･･･‑･･･.･･･････････････‑‑･････････.･･‑‑･･･60
I.2.3 そ の 他 の新 規 な化 合 物 (47,60,61,28)の
Ⅱ･3 生業 よ b単 離 ･同 定 した新 規 を脂 肪 族 ア ル デ ヒ ド
(106,105,104)
皿･4 実 験 の 部 ‑ ‑‑･‑ ‑･‑ ‑･
Ⅱ･4･1 化 合 物 49,50 ‑‑‑
Ⅰ･4･2 化 合 物 56
II･4･3 化 合 物 51,52
‡･4･4 化 合/物 55 廿･4･5 化 合 物 55
Ⅱ･4･6 化 合 物 54
Ⅱ･4･7 化 合 物 51
甘･4･8 化 合 物 68,69,70
63 64 64 67 68
･‑‑‑････‑‑‑･･‑ 69 72 73 74 75
n･4･9 化 合 物 47,60,61,28･･‑ ･････････‑ ‑ ････････76
第Ⅲ章 水 府葉 た ば こ香 気 の生 成 過 程 の解 析
Ⅲ･1 実 験材 料 お よび方 法
Ⅲ･1･1 水府 葉 た ば この栽 培 と乾 燥
Ⅲ･1･2 水 蒸気蒸留中性画分の分析 ‑･‑･‑･‑‑‑‑‑‑‑･‑79
Ⅲ･2 実験結果と考察 ･･･l 83
Ⅲ･2･1 水 蒸気 蒸 留 中性 画 分 の ス テ ージ間 の 変化 ･.･‑ ･･････‑･83
Ⅲ･2･2 主 成 分 分 析に よる103種 の ピ ‑クの変 動 の 解析 ‑ ‑ ‑‑‑‑･‑‑
Ⅲ･2･3 水府 葉 たば こ香 気 の発 現 第 Ⅳ章 ま とめ ‑‑ i‑‑‑ ‑ ‑･‑‑‑‑‑ ･
謝 辞
引 用 文 献 ･･‑‑････････
略 請 秦
CD Circular dichroism CW Continuous wave
EI Electron impact ionization FI Field ioni2:ation
BID Hydrogen flame ionization detector FT Fourier transform
GC Gas chromatography 工R Infrared
LIS Lanthanide‑induced shift MS Mass spectrometry
NMR Nuclear magnetic resonance 13C‑NMR 13C/Magnetic resonance
lH‑NMR Proton magnetic resonance TCD Thermal conductivity detector UV Ultraviolet
lV
拷 Eコ
たば こは 酒 , 茶 お よび コ ー ヒ ー と な らぶ 代 表 的 を噂 好 品 で, コ ロ ン ブス の 新大 陸 発 見 を 契 機 に欧 州 に 紹 介 さ れ , や が て世 界 に普 及 した. この魅 力 的 を植 物 に 多 くの研 究 者 が 興 味 を 抱 き, たば こに 関 す る種 々 の研 究 が行 覆 われ て き た｡ た とえ ば ,Chemical Abstractsに お い て 索 引 見 出し語 であ る｢TO BAC C O｣を キ ー ワ ー ドに持 つ 文 献 は 1967年 以 後 12,000
101‑ 104)
件 余bが 収 録 され て い る｡
た ば こ成 分 の 中 で最 も大 き な生 理 作 用 を 持 つ の は nicotineで, 末 梢 自 律 神経 系 の 神経 節 に作 用 し興 奮 を 伝 え る｡ そ の 生理 作 用 はacetylcholine の場 合 と異 を り脱 分 極 の状 態 が 持 続 す る た め , 初 期 興 奮 次 い で抑 制 とい う
105)
二 相 性 の 効 果 で ある ことが知 られ てい る｡ しか した ば この 魅 力 が nicotine を らば か み た ば こ (Chewing tobaeeo)と して 直 接 摂 取 す れ ば よ く, 契煙 す る必 要 は をい｡ 従 っ て, た ばこに よb得 られ る満 足感 はnicotineの 生 理 作用 と と もに, 契 煙 の 際 に感 じる た ば こ の香Dと味 に深 くか か わ って い
る｡ 特 に低 ニ コチ ン, 低 ク ール のい わ ゆ る軽 い 製 品 た ば この増 加 に伴 っ て, この香 興 味 の果 す 役 割 は 一 層 重 要に在 っ て い る｡
近 年 , 製 品 た ばこに は 香 興 味 の 多様 性 が 要 求 され て き て い る｡ ま た低 ク ール 製 品 を 目的 と して無 機 成 分 を 主 体 とす る た ば こ原 料 を ど, 種 々の新 し
106‑ 10･8)
い 人 工 の 素 材 の 開 発 が 進 め られ ておD,そ れ らに香 興 味 を付 与 す る技術 が 試 行 さ れ て い る｡ さ らに劣 質 夜業 た ば この香 契味 を改 善 す る効 果 的 を手 法 も望 まれ て い る｡ これ ら香 興味 に関 す る諸 問 題 を解 決 す る こ とは 現 在 の
た ば こ産 業 に と って 重 要 を研 究 課 題 で あ る｡
1) 2,3)
香 興 味 成 分vc関 す る初 期 の研 究 はThomas (1899),Shumk (1929),
4)
Pjatnitsky(1935)らによ り葉 たば こ の 精 油 成 分 の研 究 と して 開始 さ 5,6) れ た が , 数 種 の低 級 脂 肪 酸 が 見 出 さ れ た に とど ま っ た. そ の 後Sabetayら (1948)が アル ジ ェ リア産 葉 たば こ よ りβ‑methylvaleric acidを 単
47)
離 し,これ が 葉 たば この 香 興味 成 分 と して 報告 さ れ た 最 初 の化 合 物 で あ る｡
Rowland76･10)(1956, 1957) は鎖 状 イ ソ プ レン骨 格 か ら なる炭 素 数 4 5の solanesolと炭 素 数 2 0の neophytadieneを 報 告 し た｡ そ れ らは
7‑10) 11‑13)
黄 色 種 葉 た ば この主 要 を 構 成 成 分 で あ D , 香 興 味成分 であ っ た｡ 大西 ら (1958)は 葉 た ば この香 興 味 に 関 す る成 分 を研 究 し, 6 1種 の化 合物 を 単 離 , 構 造 を 決 定 した｡
14)
1960年 代 の 初期 に は 約 380種 の化 合 物 が 見 出 され , 特 に重 要 な二 種 の化 合 物 が 報告 さ れ た. 1種 はGil｡si5･1(6)1961)が トル コ菓 たば こか
48) ら得 たα‑,β‑1evantenolideで ある｡ これ は の ちにColledgeら に よ り報 告 さ れ た abien｡lを は じめ とす る̲ 群 の ラ ブ ダ ノ イ2L,Pb51i 初 の発 見 で
17)
あ っ た｡ も う1種 の重 要 夜化 合 物 はRobertsら (1962)に よb バ ーレー
･≒=
種 葉 たば こ か ら見 出 さ れ た ,特 異を 14員 環 構 造 を 看 す るα‑,β‑2,7, ll‑thunbergatrien‑4,6‑diolであ る. この化 合 物 は 生薬に お い て含
48,87,88) 21)
量 が1‑ 3 帝(乾 物 重 )に 達 し,表 面 に 密生 して い る毛 筆 よ り分 泌 され る こ とが報 告 され た｡ この関 連 化 合物 は サ ンバ ー ガノ イ ドと総 称 され , 現在 ま
45,52)
でに 3 0種 以 上 が 見 出 され て い る｡ そ の後 ,香 気 成 分 と して 炭 素 数 13の
1㊥
テ ル ペ ノ イ ドケ トン で卒 るsolanone が 明 らか に 覆 って きたo 炭 素 数 は イ 2q)
ソ プ レソ 則VEあ て は ま らない が ,福 澄 ら (1967)は そ の イ ソ プ ロ ピル 基 が サ ンバ ーガ ノイ ドと同 じ(S配 置 であ る ことを確 認 した こ とか ら･solanone はサ ンバ ーガ ノ イ ドの酸 化 分解 物 と 考 え られ た｡ これ らの化 合 物 は60種
45,5か 近 く報 告 さ れ て い る｡
22)
1968年 ま で に 1000種 を 上 回 る化 合物 が 明 らか に 覆 り,こ の頃 か ら分 析 機 器 の 進 歩 を 背 景 に , 微 量 香 気 成 分 の研 究 が 始 ま っ た./金 子 ら (1968 )
23)
は マ ニ ラ棄 た ば こ よ りdihydroaetinidiolide (2 ppm )お よび tetra‑ 24)
hydroaetinidiolide (trace )を単 離 し た｡ こ れ らは葉 た ば こ 香 気 成 分 に特 徴 的 を カ ロチ ノ イ ド関 連 化 合 物 であ る｡ そ の 関連 化 合 物 と して,3‑
25) 32)
hydroxy‑p‑damascone,megastigmatrienon2eT)a,β‑damascone,
※葉 たば こ は貯 蔵 ･熟 成 後 の 乾 焦 した た ば こ葉 を意 味 す る｡
‑ 2‑
32) 45,5g)
そ してβ‑damaseenoneを どを初 め･8 0余 種 が 明 らか と 覆 っ て きた｡
18) 33,34) 38‑41)
Robertsら (1972),Demoleら (1972),藤 森 ら (1976) は /i‑ レ 一種 菓 た ば この 揮 発 性 成 分 の検 索 を行 を い , そ れ ぞ れ 105種 ,
46‑47)
2 15種 ,8 8種 の 化 合 物 を 同 定 した｡ 中 馬 ら (1977)は トル コ葉 たば この 酸 性 部 か ら93種 の 化 合 物 を 同 定 した. 現 在 ま でに GC‑Ms寄
45,52)
に よ り9 00種 を 上 回 る微 量 香 気 成 分 が 同 定 さ れ て い る｡ この よ うな一 連 の研 究 を通 し て , i)炭 素 数 9‑ 13の カ ロチ ノ イ ド分 解 物 , ii)2種 の ジ テル ペ ノ イ ド (サ ンバ ーガ ノ イ ドと ラ ブ ダ ノ イ ド )お よび そ の分解 物 が 香 興 味に対 して 密接 に 関 連 して Vlる こ とが わか って き た｡
さ らに たば こ種 に よる ジ テル ペ ノイ ドの生 産 性 の違 い が 明 らか に さ れ て 49)
きた｡ す を わち , 黄 色 種 とバ ー レ ー種 菓 たば こは サ ンバ ーガ ノ イ ドの み を 15,70) 25)
生 産 し, オ 1)エ ソ ト種 と葉巻 種 葉 たば こは サ ンバ rガ ノ イ ドと ラ ブダ ノ イ ドを 生 産 す る こ とが 明 らか と な っ た｡
日本vcお け る在 来 種 葉 たば こ は /i‑ レ 一種 葉 た ば こ と同 じ空 気 乾 燥 タイ プ の葉 たば こ で あ る｡ 在来 種 葉 た ば この 中 で も第 1在 来 種 は 香 料 の添 加 を Lで充 分 を香 気 を 発 現 し, ｢き ざみ た もずこ｣ と し て 製 品 化 され て い た よ う に , たば こ産 業 上他 に 類 を み ない す ぐれ た性 質 を 看 して い た｡ しか し,棄 たば こ と して , そ の 生 産 性 が 低 い た め にす でに耕 作 は 中 止 さ れ , 従 って , そ の香 気 に 関 す る化 学 的 解 析 は な され て い なか っ た. そ こ で著 者 は ,第 1 在 来 種 葉 た ば この 中 で も香 気 の豊 か 夜 水 府 葉 た ば こを選 び , 香 気 成 分 に 関 す る化 学 的 を研 究 を 試 み た｡
葉 た ば こ香 気 は 多数 の 香 気 成 分 の 微 妙 を量 的 /:ラ ンスによ りは じめ て発 現 し, しか も輿 煙 の 際 の熱 分 解 も これ に 関 与 す る｡ この よ うにたば この香 気 発 現 に は複 雑 を過 程 が 存 在 す るた め , 現在 ま での香 気 成 分 に 関 す る知 見 を もっ て して も, 葉 たば こ香 気 を完 全 に再 現 す る に は至 っ て い な い｡ そ こ で本 研 究 では , 水 府 葉 た ば こ香 気 が水 蒸 気 蒸 留 中 性 画 分 と して 得 られ る こ とを 官 能 検 査によ り確 認 し. I)水 蒸気 蒸 留 中性 画 分 を 構 成 す る微量 香 気
成 分 の単 離 と同 定 ,Ⅱ )水 府 葉 たば こ の特 徴 的 香 気 を発 現 す る化 合物 の解 顔 , Ⅲ )水府 葉 たば こ香 気 の生 成 過 程 の 解析 を 行 を レ㍉ 水府 葉 たば こ香 気 発 現 に 関 す る総 合 的 を知 見 を得 る こ とを 目的 とした.
本 論 文 の 概 要 は 以 下 の よ うであ る｡
第 1章 水 府 葉 た ば この 香 気 成 分 の抽 出法 に つ い て検 討 した と ころ, メ タ ノ ール 抽 出物 のエ ーテル 可 溶 水 蒸 気 蒸 留 中性 画 分 が 水 府 葉 たば この香 気 を 発 現 す る こ とが わ か った｡ そ こ で,水 府 葉 たば こ 3 0 0晦 よ り抽 出 した水 蒸 気 蒸 留 中性 画分 を シ T)カ ゲル カ ラ ムに よ りFraction‑ 1‑ 11に分 画 し た と ころ, 水 府 葉 たば こ の特 徴 的 香 気 はFraction‑ 11に存 在 した｡
Fraction‑ 11を は じめ と して , 各 区 分 の 構 成成 分 を検 討 し, そ の結 果 , カ ロチ ノ イ ド分解 物 3 6種 , サ ンバ ーガ ノイ ド関 連 化 合 物 2 5種 , テル ペ ノ イ ド2 1種 ,芳 香 族 化 合 物 ･脂 肪 酸 エス テ ル 夜 ど16種 , 合 計98種 の 化 合 物 の存 在 を確 認 ･同定 した｡
第 Ⅰ章 この研 究vcよっ て 明 らかにした19種 の新規 を化 合 物 の単 離 と構 造 決 定 につい てのべる｡ 水 府 葉 た ば この特 徴 的 香 気 が存 在 したFraction‑ll か ら8種 の 化 合 物 を 単 離 した が, 中 で もカロチノイ ド分解 物 である 5,6‑
dihydr0‑5α‑hydroxy‑3β,6β‑epoxy‑β‑ionolが 水 府 葉 た ば こ の 特 有 の 香気に強 くか か わ ってい た｡ 他 の 区 分 か らは , cembreneお
よびphytuberolを 含 む8種 の化 合 物 を単 離 した｡ そ の他 に生 薬 か ら3種 の脂 肪族 アル デ ヒ ドを単 離 した｡
第 Ⅲ章 水 府 葉 た ば こ香 気 は ,空 気 乾 燥 ,貯 蔵 ･熟 成期 間 中 に生成 す る.
そ こ で, この期 間 中 の 水 蒸気 蒸 留 中性 画 分 の変 動 を , キ ャ ピ ラ リーガ ス ク ロマ トグ ラ ムによる ピ ーク の変 動 と して検 討 し た. ピ ーク変 動 の傾 向 を , 主 成 分 分 析 お よび ク ラス タ ー分 析 を用 い て解 析 し, 水府 葉 たば こ香 気 の 生 成 につ い て統計 的 を考 察 を行 覆 っ た｡ そ の 結 果 ,水府 葉 たば こ香 気 の主要
‑ 4‑
部 は ,空 気 乾 燥 ,貯 蔵 ･熟成 中 に変 動 が 少 な く量 的 に多 い サ ンバ ーガ ノ イ ドな どを 主体 とし, そ れ に貯 蔵 ･熟成 中に増加 す る カ ロチ ノ イ ド分解物 が 加 わ って 成立 して い た｡ さ らに,脂 肪族 アル デ ヒ ドを どが 除 か れ てバ ラ ン ス の とれ た水府 葉 たば こ香 気 が 成立 す る と結論 さ れ た｡
第 Ⅰ章 水府葉たばこの微量香気成分
18,33,41)
棄 た ば こ 香 気 成 分に 関 す る 研 究 は バ ー レ ー種 , 黄 色 種 ,49)オ リエ ソ
47) 23)
ト種 ,葉 巻 種 を どに つ いて 報告 され て い るO 各 栽培 品種 はそ れ ぞれ特 徴 的 な香 気 を 看 し てお り,す でに のべ た よ うに,9 00種 を 上 回 る微 量香 気 成
45,52)
分 が 明 らか に され て い る. 著者 は水 府 葉 たば この抽 出物 , お よび 抽 出物 の 画 分 に つ い て官 能 検 査 を行 ない , メ タノ ール 抽 出物 の エ チ ル エ ーテル 可溶 中性 部 を水 蒸 気 蒸 留 して 得 られ た,水 蒸気 蒸 留 中 性 画 分 が水府 葉 たば こ香 気 を 発 現 す る こ とを 見 出 した｡そ こで この 画 分 を シ リ カ ゲ ル カ ラ ム で Fractionll‑11に分 画 し,その構 成 成 分 を明 らかに した｡水府 葉 たば この 特 徴 的香気 をFraction‑11に認 め たの で, 本 区 分にお け る合 着量0.01
ppm以 上 の 化合 物 す べ てに つ い てそ の構 造 を 明 らか に した｡
I･1 実験材 料 および方法 I･1･1 水 府 葉 たば こ
タバ コはSolanaceae(ナス科 )Nicotianaに 属 す る植物 であ る.
Nicotiana属6 6種 の 内 ,栽 培 種 のほ とん どは N.tabacun で , ほ かに N.r払Stica が あ る. N.tabacun は n‑ 24の異 質 倍 数 体 を もち, n‑
12の野 性 種N.syZvestris(a)×N.tonentosifor仇is(早)の 交雑 固定 に よ
63)
る と考 え られ て い る｡N.tabac払n の栽 培 品 種 は1000を 越 え る と い わ れ る｡
葉 たば こ収 穫後 の乾 燥 方法 に よ り次 の 4グル ープに分 類 され る｡す をわ ち ,
1)空 気 乾 燥 (air‑Cured) 葉 た ば こ, 2)日干 乾 燥 (sun‑Cured)葉 た ば こ, 3)加 熱 乾燥 (flue‑cured)葉 た ば こ, 4)発 酵 (fem ented)葉 た ば こ であ る (表 Ⅰ‑ 1 )0
‑ 6‑
表 Ⅰ‑1 栽 培 葉 た ば この分 類
空 気 乾 燥
日 干 乾 燥 加 熱 乾 燥
発 酵
在 来種 棄 たば こ バ ー レ ー種 葉 た ば こ オ リエ ン ト種 葉 たば こ 黄 色 種 葉 たば こ 葉 巻種 葉 たば こ
在 来 種 は 収穫 後 , パ イ プ‑ ク ス の 中 で原 則 として 自然条 件 下 で空気 乾 燥 す る｡ タバ コ葉 は 1枚 ず つ 縄 に編 み 込 む (葉 編 み )場 合 と,幹 の ま ま 乾 燥 す る (幹 干 し )場 合 が あ る｡ 乾 燥 処 理 は 製 茶 の 場 合 と 同様 に内 容 成 分 の 良化 を 目的 と し てお り, 内容 成 分 の変 化 を伴 っ て ゆ るや か に脱 水 を行 を う｡ 収 穫 した クノミコ葉 を まず 黄 変 させ, さ らに除 々に脱 水 を続 け る｡
褐 色 に 在 る ま で乾 燥 を続 け 中骨 (葉 主 肢 )の 乾 燥 を も って終 了 す る. これ らの処 理 過 程 は 普 通 の 乾 燥 (drying)と区別 して キ ユア リン グ (Curing ) と呼 ば れ る｡在 来 種 葉 たば こは播 種 よ り収 穫 ま で約'4ケ月 , 収 穫 か ら乾 燥 終 了 ま で約 2ケ月 を要 す る｡ 乾 燥 終 了 後 約2年 間 の 貯蔵 ･熟成 期 間 を経 て, 原 料 葉 たば こ として 使 用 され る｡
在 来 種 葉 たば こは 17世 紀 の 初 頭にポル トガル 船によ り, 種 子 で我 国に もた らされ た. 同 世 紀後 半には, 日本 各 地 に伝 播 した葉 たば こが各 地 方に 特 有 の栽培 種 を形 成 し, そ の結 果 日本 各 地 に銘 菓 産 地 が確 立 した.在来 種 は 使 用 目的によ り第 1‑第 5在 来 種 に 分 類 され る (表 Ⅰ‑ 2). をか で も, 水府 葉 , 指宿 葉 , 出水 葉 ,国 分葉 ,丸 薬 とい っ た第 1在 来 種 が代 表 的 を も の で, き ざみ たば この香 興 味 の中 核 と覆 る原 料 と して使 用 され て きた｡ き ざみ た ば こは葉 たば この み で充 分 な香 気 を発 現 し, 紙巻 たば この よ うな香 料 の添 加処 理 は され て い 夜か っ た. 第 1在 来 種 は そ れ ぞ れ す ぐれ た香気 を 発 現 したが , 生産 性 が極 め て低 か っ た た め1957年 より栽 培 を 中止 す る
こ とに 覆 り, 現 在 そ の保 管 量 も次第に少 な く覆 っ て い る. 最 後 の製 品 き ざ
表 Ⅰ‑2 在 来 種 葉 た ば こ
種 類 主 を 産 地
第 1在 来 種 水 府 薬
指 宿 業
出 水 菜
園 分 乗
丸 葉
垂 水 菜
第 2在来 種 備 中 菓
松 川 葉
茨 城 鹿 児 島 鹿 児 島 鹿 児 島 鹿 児 島 鹿 児 島 岡 山 福 島
第 3在 来 種 阿 波 葉 徳 島 ･香 川 ･愛 媛
だ る ま 葉 栃 木
遠 州 葉 静 岡
第 4在 来 線 南 部 葉 岩 手
第 5在 来 種 白 遠 州 葉 長 野 ･新 潟 白 だ る ま 葉 全 国
み た ば こで あ る ｢きき ょ う｣の 製 造 も1979年vc打 ち切 られ た. 本 研 究 では 1975年 の 時 点 で入 手 可 能 であ っ た ものにつ い て 官 能 検 査 を 行 な い 最 も香 気 に富 む もの と して水 府 葉 たば こ を選 び本 研 究 を行 覆 った｡
水 府 菓 たば こは ,現 在 の茨 城 県 久慈 郡 水 府 村 を 中 心 とす る地 方 で栽 培 さ れ て き た 品種 で慶 長 年 間 (1592‑16151にそ の起 源 を発 す る｡ 水 戸 藩 にお い て 品種 お よび栽 培 法 に改 良 が加 え られ て作 り上 げ られ た ,特 有 の空 気 乾 県 菓 たば こ様 香 気 を看 す る栽培 種 で,皇 室 献 上用 の御 料 たば こに も使 用 さ れ た｡ 1968年 ま で葉 たば こを1枚 ず つ元 の葉 の形 に の は した ｢の
･し葉｣で生 産 され て い たが, 1970年 に耕 作 が 中止 され た｡ 本研 究 では 1968年 産 で保存 状 態 の 良か っ た本 葉 優 等300kgを使 用 したo
‑ 8‑
Io1･2 水 府 葉 た ば こ 香 気 成 分 の抽 出
水 府 葉 たば この 香 気 成 分 の 効果 的抽 出法 を検 討 す るた め 極 性 の異 な る5 種 類 の溶 媒 , ≠‑‑ キ サ ン, エ チル エ ー テ ル , イ ソ プ ロ ピル エ ーテル , ク
ロ ロホ ル ム , メ タノ ール を選 び , 抽 出 試験 を行 な っ た｡ 水 府 葉 たば こ刻 み 10 0gを 各 溶 媒500mlで3回 , 常 温 で抽 出 した｡ 抽 出率 は 雅一 ‑ キ サ ン :8.3帝, エ チ ル エ ーテル :8.9多,イ ソ プ ロ ピル エ ーテ ル :9.1飾, ク ロ ロホ ル ム :12.8帝, メ タノ ール :2 5.1多 であ った. 各 抽 出物 の香 気 は 官 能 検 査 に よって判 定 した. 基 準 と し て香気 に 乏 しい が , 刺激 ･い や み の 覆 い 白遠 州 葉 た ば こ (5在 )を 選 び , そ の刻 み 100一g に上記抽 出物 の1/10量 を溶 媒 に とか して 添 加 し, たば こ巻 と した｡ この た ば こ巻 を 専 門 パ ネ ル7名 が 輿 煙 す る こ とに よ り評 価 を 行 覆っ た｡ 評 価 に 用 い た コ ン ト
ロ ール は 菓 た ば こに溶 媒 を 添 加 した もの とした｡そ の結 果 , エチ ル エ ーテ ル , お よび メ タノ ール 抽 出物 が 水府 葉 た ば この香 気 を 良 く発 現 した｡ 抽 出 残液につ Vlて もたば こ巻 と して 評 価 を 行 覆 っ た と ころ , メ タノ ール 抽 出残 液に水 府 葉 たば こ様 香 気 は認 め られ なか っ た｡ 他 の残液に は 香 気 が残 っ て お り, 特にn‑ ‑ キ サ ンの 残壇に 強 く感 じ られ た｡
水府 葉 たば こ香 気 を 発 現 した エ チ ル エ ーテ ル , お よび メ タノ ール抽 出物 を常 法 に よ り, エ チ ル エ ーテル 可溶 の塩 基 性 部 , 中 性 部 , 酸 性 部 に分 画 し 良 (図 Ⅰ‑ 1)｡ 各 画 分 に つ い て 前 述 と同様 の方 法 で評 価 を 行 な った. 蘇 果 を表 I‑3に示 す｡ 中 性 部 が 甘 味 を 伴 った 在 来 種 葉 た ば こ様 の興 味 と, 水府 葉 た ば こ特 肩 の香 気 を 示 した｡ さ らに 中性 部 を水 蒸 気 蒸 留 し, 得 られ た画 分につ い て官 能 検 査 を 行 覆 っ た と こ ろ, 水 府 葉 た ば こ特 有 の香 気 が認 め られ た｡
水府 葉 たば こ刻 100g
溶 媒 抽 出 500mlx3回 抽 出残 慈 威 圧 錬崩
エ チ ル エ ーテ ル と 3￠H2SO.で分配
エ ーテ ル 層
0.5N XOHで 17‑ルカ I)性 忙 し.NaClで飽和 後 , エ チ ル エ ーテル で抽 出
エ ーテル 層
0.5N KOHで抽 出
水 屑
3帝H2SO.で酸 性 と し,NaClで飽 和 後 .エ チ ル エ ーテル
で抽 出
≡
水蒸気 蒸留 中性 画分
図 Ⅰ ‑ 1 水 府 葉 た ば こ の 抽 出 ･分 画
‑ 10‑
表 1‑ 3 各 画 分 の官 能 検 査
画 分 メ禁 ̲"* ェチl三㌧ ル 官 能 検 査 結果 溶 媒 抽 出 物 2 5.1 8.3 水 府 葉 たば こ様 の
塩 基 性 部 1.9 0.1
酸 性 部 0.5 0.1
中 性 部 9.2 7.2
香 気
ソ フ ト夜番 興味 のみ こたえ あ るが 刺 激 出 る
ニ コチ ン様 あせ く さ く在来 種 的 で ない
オリエント種葉 たば こ様 水 府葉 た ば こ様 の 香 気
甘 味 ,在 来 種葉 た ば こ様
水 蒸 気 蒸 留 中 性 画 分 0.2 0.2 強 い 香 気 ,枯葉 様 水 府 葉 たば こ香 気
Ⅰ･1･5 水 府 葉 たば こよ り水 蒸 気蒸 留 中性 画 分 の調 製
水 蒸 気 蒸 留 中 性 画 分 を得 るた め水 府 葉 たば こ300kgを 使用 しメ タノ ー ル 抽 出を行 な っ た｡ 水 府 葉 たば こか ら葉柄 部 を裁 断 除去 し, ス レ ッシ ソ グ (threshing )によ り中 骨 を除 い て ラ ミナ (lamina Jと した. 得 られ た ラ ミナ150kgを粉 砕 機 で0.5‑1.Oem四 方 と し,4501iterのメタノール を 使 っ て,1時 間 50℃ で3回 抽 出 した｡抽 出 は 5001iterの容器の中に撹 枠 羽 を持 つ抽 出機 で行 な っ た｡ 遠 心 分離機 で抽 出液 か らラ ミナを 除 き, 常 圧 で3001iterに濃 縮 した｡さ らに減圧 で濃 縮 して メ タノ ール を完 全に除去
し, 抽 出物 38.5kgを 得 た (図 1‑2 )o
水 府 葉 たば こ 300kg
葉 柄部 を裁 断 ･除 去 ス レ ッシ ン ク
ラ ミ ナ 150kg
メ タノ ール 抽 出 (4501iterX3回 )
抽 出 物 38.5kg
メ タノ ール を減 圧 濃 縮 エチ Jt,エ ーテ JL,と4N H2S04
で分配
エ ーテル 層
2N KOHで抽 出
エ ーテル層 (中性 部 6.8kg)
水蒸気蒸留
水 蒸気蒸 留 中性 画 分 136g
図 I‑ 2 水 蒸 気 蒸 留 中 性 画 分 の 抽 出
‑12‑
抽 出物に約 同重 量 の4N H2S04を和え,pHl以下 にをるのを確 認 して , エ チ ル エ ーテル で中性 部 お よび 酸性 部 を抽 出 した｡ 次にエ ーテル 層 を 2N KOHで洗 浄 して 中性 部 6.8kgを得 た｡中性 部 200gを 水 蒸 気 蒸 留 し て 201iterの留 出液 を得 ,食 塩 飽 和 後 , エチルエーテルで抽 出して水 蒸 気 蒸 留 中性 画 分 を得 た｡ 同様 の操 作 を34回 く り返 し水 蒸気 蒸 留 中性 画 分 136
g(収率0.045多 )を得 た.
本 画 分 の ガ ス ク ロマ トグ ラム を図 Ⅰ‑3に示 す ｡ 代 表 的 を化 合 物 として 19)
サ ンバ ーガ ノ イ ド分 解 物 であ るsolanome, カ ロチ ノ イ ド分 解 物 であ る
27) 10)
megastigmatrienones,鎖 状 イ ソ プ レノ イ ドの neophytadiene が認 め ら れ た｡
60 min.
図 Ⅰ‑3 水 蒸 気 蒸 留 中性 画 分 の ガス ク ロマ トグラ ム
I･1･4 水 蒸 気 蒸留 中 性 画 分 の分 画 お よ び 各区 分 の 官 能 特 性
水 蒸気 蒸 留 中 性 画 分 の構 成 成 分 を 検討 す る た め , シ リカ ゲル カ ラムに よ り1 1の フ ラ クシ ョン に 分 画 した,(図 Ⅰ‑ 4 )O 水 蒸 気 蒸 留 中性 画分 の Fraction Ethf̲i望霊 weight
12N'45′078901｢‑rl nUrO′024801240rl山mL
10 ヽ 0.6
ヽ 0.3
ニー ̲̲｢ 3.2
20g ,
MeCH l‑ ̲‑ 5.6 100% T一 一‑ ‑ 5.7
図 I‑4 水 蒸 気 蒸 留 中 性 画 分 の シ 1)カ ゲル ク ロマ トグ ラ フ ィ ーに よる 分 離
68gを約2 0倍 量 の シ リカ ゲル (MallinekrodtAR I0O'1500g) を充 填 した カ ラ ム (10cm￠×70cm)上に添 加 し, 各 種 成 分 を n一･‑ キ サ ン とエ チ ル エ ー.テル の 混合 溶 媒 で極 性 の低 い版 に溶 出 させ た｡ 混合 溶 媒 の エチ ル エ ーテル の 濃 度 は 0,3,6,6,12,24,48,100,100肇 で , 各 濃 度 の溶 媒 は 31iterず つ 使 用 した｡ さ らに メ タ ノ ー ル 31iterで 流 出 させ 前半 の1.51iterと後 半 の1.51iterに 分 画 した｡ 本 操 作 を2回行 をい 同 じ極 性 の 区 分 を合 せ た｡
各 区 分 の官 能 特 性 を 明 らか に す るた め,Ⅰ･1･2項 に述 べ た の と同様 の 方 法 で官 能 検 査 を行 在 っ た. 結 果 を表 I‑4に示 す｡ 各 区 分 と もたば こ ら しい 香 気 を発 現 した が ,空 気 乾 燥 葉 たば こ様 の 香 気 が Fraction‑9‑ ll に 認 め られ . 水 府 葉 たば こ特 有 の 香 気 はFraction‑ 11に認 め られ た.
表 Ⅰ‑4 Fraetion‑1‑ 11の官 能 検査 Fraction 官 能 検 査 結 果
1 の み こた え が あ り煙 が 夜め らか 2,3 木 様 ,清 涼感 が 出 る
4 ,5 煙 が をめ らかにな り甘 味 あ D, ケ トン様 6 花 様 香 気 , ス パ イ シ ー
7 の み どたえ 出 る が少 し辛 い 8 薄 い清涼 感 が あ る
9 甘 味 が 出 て吸 い や す い 空 気 乾 燥 葉 たば こ様
10 グ リー ン を感 じ,甘 味 , 空気 乾 燥 葉 たば こ様 , 花 様 香 気
11 水 府 葉 たば こ様 香 気 枯 葉 様
Ⅰ･1･5 機 器 分 析
本 研 究 で使 用 した分 析 機 器 は以 下 の とお りであ る｡
1)分取 ガス ク ロマ トグ ラ フ ィ ー (分 取GC)
島津GC‑7APT(TCD)
日立 0 6 3 (TCD)
‑条 件 ‑
カ ラム ガ ラス カ ラ ム
2.5mm ￠ × 1 m 2.5mm ￠ ×1.5m 2.5m ￠ × 2 m 3.0m ￠ × 2m
‑16‑
キ ャ リア ガ ス 注 入 部温 度 検 知 部温 度 注 入 量 充 填 剤
担 体
3.0mm￠× 3m He,6 0‑ 3 0ml/分 2 50､ 280℃ 2 10‑ 300℃ 0.5‑ 5〝l
FFAP 2,5,10%
PEG 20M 5% OV 1O1 5,10%
SE 30 5%
ChromosorbW
60/ 80‑ 100/ 120 mesh
微 量 の 化 合物 を 複 雑 を混 合物 中 より単 離 す るた めTCDで検 知 した もの を直接 分 取 した｡ 熱による変 化 を防 ぐためTCDの 設定 温 変 は低 くし (主 として210‑ 230℃ ),GC内部 の連 結 パ イ プ は ガ ラ ス ライ ニ ングチ ュ ーブ を 用 い た. 試料 の注 入 は オ ン カ ラ ム方 式 で行 な った. 1回 あ た り
100FLg程 度 を注 入 して分取 を行 を レ㍉ 必要量 を得 る た め に本操 作 を 2 0‑ 50回繰 り返 した. TCDの 出 口 のパ イ プにU字 塑 ガ ラス 管 (1mm
￠×20cm)を テ フ ロ‑/チ ュ ーブ で接 続 し, エタノール ー ドライアイス で冷 却 トラ ップ した｡ テ ープ ヒ ー タ ーで 出 口を保 温 し溶 出物 の凝 縮 を防 い だ｡
2)分 析 用 ガ ス ク ロマ トグラ フ ィ ー(GC ) 充 填 カ ラ ム
島津GC ‑5A (F ID )
‑条 件 ‑ カ ラ ム
キ ャ リア ガス 注 入 部 温 度
ガ ラス カ ラ ム 3mm￠ × 2m 3mm￠×lm N2,60ml/分
270℃ 5,1帝
充 填 剤
担 体
キ ャピ ラ リー カ ラム 島津GC‑7APF
日立063 (F ID ) 一条 件 ‑
カ ラ ム
キ ャ リア ガ ス ス プ リ ッ ト比 注 入 部 温 度 温 皮 範 田 昇 温 速 藍
FFAP 5. 1%
PEG 20M 5,1%
OV 1O1 5,1%
SE 30 5, 1%
ChromosorbW,60/80 mesh ChromosorbAW,60/80 mesb
0.25mm￠× 60m ガ ラ ス キ ャ ビ ラ リ.‑ カ ラ ム ULTRABOND 20M He,0.5‑1.Oml/分
1 :100 250℃
100‑ 215℃ 1‑ 3℃/ 分 3) 質 量 分 析 (M S )
HITACHI RM‑50GC HITACHI M‑80 JEOL D‑300 HITACHI RMU‑7
イ オ ン化 電 圧 は70eV, 又 は2 0eVで行 な っ た｡ GC ‑M Sの ガ ス ク ロマ トグ ラ フ ィ ーは , 分 析 用 ガ ス ク ロマ トグ ラ フ ィ ー と同様 の条 件 で行 を っ た｡ 各 画 分 の構 成 成 分 の 把 握 に はGC‑M S (E I)が最 も有 効 であ っ た の で, 化 合 物 の 同 定 を 行 な う基 礎 デ ー タ と し た.
11 8 ‑
41赤 外 線 吸 収 ス ペ ク トル (iR ) JASCO IR‑S
JASCO A3
各成 分 は常 温 で液 状 の もの が多か っ た の でKBr板 を 使 って 液 膜 法 で 測 定 した｡ 微 量 の た め ,KBr板 は 表 面 を メ タノ ール と水 の 混合 溶 媒 で み が い て透 過 率 を よく した厚 さ1mm以 下 の もの を 使 った｡ 試料 は 約2mm四方 の 膜 状にした｡ 特 に微 量 の 試料 (.200fLg以 下 )の場 合 に は, 直 径1mmの
デ ィス クに成 型 し, ビ ーム コ ンデ ンサ ーを用 い て測 定 した｡
5)核 敢気 共 鳴 (NMR)
JEOL JNM‑PS‑100 (CW浜 )
JEOL FX‑100 (FT法 ) 一条 件 ‑
* # CDC13
標 準 物 質 TMS
IH‑NMRは, サ ンプル 量 が2mg以 上 の場 合 に は5mm少のサ ンプル 管 を 使 ってCW法 で測 定 した｡2mg以 下 の場 合 は1mm少のサ ンプル管 を使 っ てFT法 で測 定 した. 13C‑NMRは,1mm少のサ ン プル 管 を使 用 し,
CDC13の 5‑ 40帝 (重 量 比 )溶 液 と して測 定 した｡ ロ ック はCDCla のDシ グ ナル を 用 い た｡ 標 準 測 定条 件 は4 50 パ ル ス を 用 い , パ ル ス間 隔
1‑ 3秒 ,観 測 範 囲 6000Hz, 観 測 ポ イ ン ト数8000,積 算 回数 1‑10
万 回 で行 覆 った｡ 測 定 は 完 全 デ カ ップ T)ソ グ法 とオ フ レ ゾナ ンス法 を併 用 した｡
Ⅰ･2 実 験結 果 と考 察
水 蒸 気 蒸 留 中性 画 分 の構 成 成 分 を 明 らか にす るた め Fraction‑1‑ll
の区 分 に つ い て , そ こVE含 まれ る香 気 成 分 の 分 離 と同定 を行 なっ た｡ そ の 結 果 , カ ロチ ノ イ ド分解 物36種 , サ ンバ ーガ ノイ ドお よび そ の 分解物25
種 , テル ペ ノ イ ド2 1種 ,芳 香 族 化 合 物 ･脂 肪 酸 エ ス テ ル な ど16種 , 令 計9 8種 の化 合物 の 存 在 を確 認 した ｡
化 合 物 の同 定 はGCIM Sのデ ー タを基 礎 に し た.GC ‑M Sで同定 不 可 能 を もの は 分取GCで単 離 し,各 種 ス ペ ク トルデ ー タによ り同定 を行 な っ た. 各 区 分 の成 分 構 成 を 図 Ⅰ‑5‑ 13に示 し, 同定 した成 分 の一 覧 を 表 I‑5‑ 7に示 す ｡
‑20‑
一I も
■b3ヽ .■:
l 量 X64
図Ⅰ‑5 Fraetion‑1の ガス ク ロマ トグ ラム
‑I:=i ::,f‑1IIII‑
ヽ○
tヽ■ー■I ‑ト.ちホ〜 tLOヽ■〜O○〜5&き､岩〜ーヽ■†ー4a1.◆aヽ34○亡8邑‑L〜一≡一L>.〜Dト〜.○rMr∩1Il一一■一一th■ー‡.oI蘇&B3¥l■き3〜一∩一l一一I一〜Lr> 票Sヽ○一ヽ一○li ○■一ヽト.一Iト ヽ〇■ヽ
図Ⅰ‑ 7 Fraetion‑4,5のガス クロマトグラム
図Ⅰ‑ 8. Fraction‑6の ガス ク ロマ トグ ラム
図Ⅰ‑ 10Fraction‑8の ガス ク ロマ トグラム
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F = t +̲̲̲=亮 Ii ‑=:̲三 == ;::I‑‑‑= 二 召
図 Ⅰ‑12Fraction‑10の ガスクロマ トグラム
