博 士 （ 水 産 科 学 ） 太 田 智 樹
学 位 論 文 題 名
未利用水産動植物資源の機能性成分に関する研究 学位論文内容の要旨
未利用 水産資源 である水 産加工副 産物はそ のほとん どが産業廃 棄物として処理されており、
漁業や 水産加工 業の経営 を圧迫す る一因と なってい る。また、 沿岸部には利用されない雑海藻 類が豊 富に分布 しており 、その高 度利用が 求められ ている。一 方、最近食品素材の生理機能に 関する 研究が注 目を集め 、疾病予 防に役立 つ新しい 機能性成分 が明らかにされつっある。この 様な機 能性成分 が未利用 水産動植 物資源中 に見出さ れれば、そ れらの高度活用が可能となるば りでな く、廃棄 物処理問 題や環境 改善にも 役立っも のと考えら れる。そこで、本研究は未利用 水産動 植物資源 について 高血圧抑 制、抗酸 化および 血糖上昇抑 制などに関与する機能性成分の 探索を 行い、新 しい機能 性成分の 存在やそ の生理活 性、さらに その構造についても明らかにす ること を目的と した。以 下に本研 究で得ら れた結果 を要約する 。
1）シ ロサケ頭 部および シ口サケ とホタテ ガイの内 臓の各組織 をプ口テ アーゼで 消化し、 消 化 物の ア ン ギオ テ ンシ ンI変 換 酵素(ACE)阻 害 活性 を 検 討し 、 高血 圧 抑 制ベ プ チド の 探 索を 行 った 。 プ 口テ ア ーゼ と し て市 販 の 食品 用 プロ テ ア ーゼ5種(XP‑415、ピオプ ラーゼSP‑10、 バパ イン、デ ナチームAP、デナプ シン2P)を用 い、それ ぞれの組織 を至適条 件下で消 化した。
得 られ た 消 化物 のACE阻 害 活 性を測 定した結 果、活性 の強さに違 いがある が、その 全てがACE 阻害活 性を示し た。中で もシ口サ ケ頭部のピオプラーゼSP‑10消化物が最も強い活性を示した。
この消 化物の溶 液を限外 ろ過によ り分子量10、000以下のぺプチド画分(HP‑fractionと称す）を 得 た 。 こ の 画 分 を 自 然 発 症 高 血 圧 ラ ット ヘ 経口 投 与 した 結 果、6時 間 か ら24時間 の 間 に約 23mmHgの 血 圧 降下 作 用が 認 め られ、生 体内でも 有効であ ることが示 唆された 。そこで 次に、
こ のACE阻 害 ペ プ チ ド の 単 離 と構 造 決 定を 行 うた め に 、ACE阻 害ペ プ チ ドをODS樹脂 に よ る 吸 着 分 配 法 、 ゲ ル ろ 過HPLCお よ び逆 相HPLCを用 い て 分離 、 精製 し た 。そ の 結 果、2種 類 の べプチ ドが単離 され、そ れらのア ミノ酸組 成および プロテイン シーケンサーによる配列の解析 を 行っ た 。 その 結 果、 ひ と っはAsp‑Trpであ り 阻 害活 性 はICso=13ルMと既知 の食品由 来のぺ
プチドの中でも強い活性を持つものであったが、他はGly‑Ile‑Glyであり阻害活性はICso=730ル Mと比較的弱いものであることが明らかとなった。さらに同構造のべプチドを合成して阻害活 性を比較したところ、単離したべプチドとほぽ同じ値を示した。次に、単離ベプチドのACE 阻害の様式を検討した結果、Asp‑Trpは非拮抗阻害、Gly‑Ile‑Glyは拮抗阻害を示した。以上の 成果は、シ口サケ頭部をプロテアーゼ消化することにより高血圧抑制機能を有する素材へ変換 することが可能であることを示すものである。
2）次にシロサケ精巣組織から水溶性成分を抽出し、その抗酸化活性と特性について研究し た。先ず、水溶性成分をりン酸緩衝液(pII7.4)を用いて抽出し（水抽出画分と称す）、抽出物 を分画分子量10，000のメンブランによる限外ろ過で得られたろ液（低分子画分）および分画分 子量12，000〜14，000のセル口ース膜を用いた透析により得られた内液（高分子画分）に分け、
それぞれについて自動酸化および鉄−アスコルピン酸触媒存在下における抗酸化活性を測定し た。その結果、水抽出画分および高分子画分では両酸化反応に対する抗酸化活性が認められな かったが、低分子画分は抗酸化活性を示した。また、この低分子画分は水溶性ラジカル発生剤 であるAAPH存在下の酸化に対しても抗酸化活性を示した。これらの結果から、低分子画分に は触媒および非触媒存在下の酸化反応に対して抗酸化活性を示す成分の存在が示唆された。こ のため、低分子画分中に存在する抗酸化成分の同定を試みた。低分子画分中には従来から抗酸 化成分として知られているスペルミン、プトレッシンなどのポリアミンが含まれていたが、こ れらの成分は単独では鉄‐アスコルビン酸存在下の酸化反応に対して抗酸化活性を示したが、
測定された含量の各成分を混合したもの（再構成した混合物）では抗酸化活性が認められなか ったので、他の抗酸化成分の存在が示唆された。そこで、低分子画分中に含まれるべプチドお よび遊離アミノ酸について抗酸化活性を検討した。先ず、低分子画分を塩酸加水分解する前後 でその活性が低下しないことから、ベプチドは関与していないものと考えられた。一方、遊離 アミノ酸に関しては、測定したアミノ酸はすべて鉄−アスコルピン酸存在下の酸化に対して抗 酸化活性を示し、さらにチ口シン、ヒスチジンおよびアルギニンの場合は、AAPH存在下の酸 化に対しても抗酸化活性を示した。以上の結果から、シロサケ精巣中の水溶性低分子画分の抗 酸化活性は、スペルミンやプトレッシンなどの関与も考えられるが、主としてチ口シンなどの 遊離アミノ酸の作用に依存するものと考えられた。以上の成果により、シ口サケ精巣組織から 限外ろ過のような簡単な処理によって水溶性抗酸化成分が調製できることから、同組織は有用 かつ優れた機能性原料と考えられた。
3）未利用海藻からa ‑グルコシダーゼ阻害活性を指標として血糖上昇抑制作用を有する機能 性成分を探索し、活性成分の同定を行った。先ず、エゾイシゲ、アラメ、ホンダヮラ、スジメ、
イソムラサキ、工ゾッノマタの6種の海藻をそれぞれ50％メタノールで抽出し、それらの抽出 物について酵母由来のa‑グルコシダーゼに対する阻害活性を測定した。その結果、工ゾイシ ゲおよびアラメの抽出物に阻害活性が見られ、特にエゾイシゲ抽出物に強い阻害活性を認め た。次にェゾイシゲ抽出物について、ラット小腸由来a‑グルコシダーゼのマルトースおよび スク口一ス分解活性に対する阻害活性を測定したところ、両分解活性に対していずれも阻害活 性が認められ、そのIC50値はそれぞれ2.8 mg/mlおよび2.2 mg／mlであった。そこで、この抽出 物の生体内での有効性を調べるために、ラットの糖負荷試験による血糖上昇抑制作用の検討を 行った。その結果、スク口ースにエゾイシゲ抽出物を混合した試料を経口投与したラット群で は、投与後15〜30分間の最高血糖値を約30mg/100ml程度有意に抑制し、本抽出物の生体内で の有効性が明らかとなった。そこで、この抽出物から生理的に有効なa‐グルコシダーゼ阻害 成分を液液分配法や各種クロマトグラフイーを用いて単離し、活性成分の構造解析を行った。
単離した活性成分は核磁気共鳴分析法、ゲル浸透HPLCおよび元素分析などで解析した結果、
分子量14，000のフ口口夕ンニンと同定された。フ口口夕ンニンのa‐グルコシダーゼ阻害作用 は本研究によってはじめて明らかにされたものである。以上の結果から、未利用海藻であるエ ゾイシゲは上記活性成分を含み、その抽出物は粗製物でも生理効果を有することから糖尿病や 肥満予防に有用な機能性食品素材であることが明らかとなった。
学位論文審査の要旨 主査
副査 副査 副査 副査
教授 教授 教授 助教授 助教授
西 田 清 義 関 伸 夫 林 賢 治 尾 島 孝 男 栗 原 秀 幸
学 位 論 文 題 名
未利用 水産動植物資源の機能性成分に関する研究
近 年 、 各 種 の 食 品 素 材 の も つ 生 理 機 能 が 注 目 さ れ 、 疾 病 予 防 に 有 効 な 新 し い 機 能 性 成 分 の 探 索 と 単 離 、 構 造 に つ い て 盛 ん に 研 究 さ れ て い る 。 こ の 様 な 機 能 性 成 分 が 未 利 用 水 産 動 植 物 資 源 中 に 見 出 す こ と が で き れ ば 、 そ れ ら 資 源 の 高 度 活 用 が 可 能 と な る ば か り で な く 、 廃 棄 物 処 理 問 題 や 環 境 保 全 に も 貢 献 す る も の と 考 え ら れ る 。 本 研 究 は 未 利 用 水 産 動 植 物 資 源 と し て 水 産 加 工 副 産 物 や 沿 岸 部 に 繁 茂 す る 雑 海 藻 類 な ど を 対 象 に し 、 高 血 圧 抑 制 、 抗 酸 化 お よ び 血 糖 上 昇 抑 制 な ど に 関 与 す る 新 し い 機 能 性 成 分 の 存 在 や 生 理 活 性 、 化 学 構 造 な ど に つ い て 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し た も の で 、 審 査 員 一 同 が 評 価 し た 点 を 以 下 に 要 約 す る 。 1） シ 口 サ ケ 頭 部 お よ び 内 臓 、 ホ タ テ ガ イ の 内 臓 の 各 組 織 を5種 の 市 販 プ 口 テ ア ー ゼ (XP一415、 ピ オ プ ラ ー ゼSPー10、 バ パ イ ン 、 デ ナ チ ー ムAP、 デ ナ プ シ ン 2P)で 消 化 し 、 消 化 物 に つ い て ア ン ギ オ テ ン シ ンI変 換 酵 素 (ACE)の 阻 害 活 性 を 検 討 し 、 高 血 圧 抑 制 ペ プ チ ド の 探 索 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、 活 性 の 強 さ に 違 い は あ る も の の 、 全 て がACE阻 害 活 性 を 示 し た 。 そ の 中 で も 、 シ 口 サ ケ 頭 部 の ピ オ プ ラ ー ゼ SP−10消 化 物 が 最 も 強 い 活 性 を 示 し た の で 、 こ の 消 化 物 を 限 外 ろ 過 し て 分 子 量10，000以 下 の べ プ チ ド 画 分 を 分 離 し た 。 こ の 画 分 は 自 然 発 症 高 血 圧 ラ ッ ト ヘ の 経 口 投 与 に よ り 、6時 間 か ら24時 間 の 間 に 約23mmHgの 血 圧 降 下 作 用 を 示 し 、 生 体 内 で も 有 効 で あ る こ と を 確 認 し た 。 そ こ で 、ACE阻 害 ペ プ チ ド 画 分 を 吸 着 分 配 法 、 ゲ ル ろ 過 法 お よ び 逆 相 HPLCに よ り 分 離 、 精 製 し た 結 果 、2種 類 の べ プ チ ド を 得 た 。 そ れ ら の ア ミ ノ 酸 組 成 お よ び 配 列 の 解 析 結 果 か ら 、 ひ と っ はAsp−Trpで あ り 、 他 はG1yーIle−Glyで あ っ た 。 阻 害 活 性(ICヨ 。 ） は 前 者 が13ルMと 既 知 の 食 品 由 来 の ぺ プ チ ド の 中 で も 強 い 活 性 を も っ も の で あ っ た が 、 後 者 は730ルMと 比 較 的 弱 い も の で あ り 、 こ の こ と は ぺ プ チ ド を 合 成 し て 確 認 し た 。 以 上 の 成 果 は 、 シ 口 サ ケ 頭 部 が プ ロ テ ア ー ゼ 消 化 さ れ る こ と に よ り 高 血 圧 抑 制 機 能 を 有 す る 素 材 へ と 変 換 さ れ う る こ と を 示 す も の で あ る 。
