主要根 菜類 の炭 水化 物 組 成 *

弘前大学教育学部紀要 第74号 :37‑47(1995年10月)

Bull.Fac.Educ.HirosakiUniv.74:37‑47(Oct.1995)

主要根 菜類 の炭 水化 物 組 成 *

Ca r bo hyd r a t eCo mpo s i t i o no fMa j o rRoo tVe ge t a bl e s

加

治H

YojiKATO

37

論文要 旨

カブ, ダイコン, ゴボウ,ニ ンジンおよび レンコンの炭水化物組成 の比較 を行 った｡可食部 生重量100gあた りの全炭水化物量 (内訳,単糖 ･オ リゴ糖 :デンプン :細胞壁多糖) は, カブ で3,482mg (72.0:微量 :28.0), ダイ コンで3,246mg (68.1:微量 :31.9), ゴボ ウで3,396mg

(13.9:0 :86.0),ニ ンジ ンで5,563mg (67.8:微量 :32.2), レンコンで12,923mg(18,8:

71.2:10.0)であった｡細胞壁多糖 はいずれ もペ クチ ン様物質 (お もに中性糖 を含むラムノガ ラクツロナン),ヘ ミセル ロース(お もにキシログルカン,ガラクタン系多糖 お よびキシラン系 多糖)お よびセル ロースか ら成 ってお り, これ らの比率 はカブで47:16:37, ダイコンで52:

ll:38, ゴボウで47:9 :44,ニ ンジンで54:6 :39, レンコンで34:21:45であった｡ また, カブ,ダイ コン,ゴボウ,ニ ンジンお よび レンコンのペ クチ ン様物質 の約44%,25%,7%,48

%お よび16%が温水 (40oC)処理 によ り細胞壁 よ り可溶化 した｡

キーワー ド :根菜類,多糖類,炭水化物,水不溶性食物繊維

1.緒 言

食物繊維 の大部分 は植物性食品のいわゆる植物細胞壁 に由来す るといって も過言で はない｡

われわれ は水不溶性食物繊維 (細胞壁)の物理化学的性質 の研究1･2)を進 める一方で,各種植物 性食品,すなわち,穀類, い も類,豆類,野菜類及 び果実類 を構成す る炭水化物 (単糖 ･オ リ

ゴ糖, デンプンお よび細胞壁多糖) を系統的 に分画定量 を行 い,炭水化物 の種類 やその量か ら 植物性食品の分類 を試みるための研究 をも進 めている｡先 に主要葉菜類5種 (キャベ ツ,ハ ク サイ, チンゲ ンサイ,ホウレンソウ, レタス) の炭水化物組成 を報告 した3)｡ 今回 は根菜類 の なかか ら日常 の食生活で摂取す る機会 の多いカブ, ダイコン, ゴボウ,ニ ンジンおよびレンコ ンを選 び,炭水化物組成 を調べたのでその結果 について報告する｡

2.実験方法

*

Carbohydratecompositionofvegetablefood(PartII)

**弘前大学教育学部家政学科教室

DepartmentofHomeEconomics,FacultyofEducation,HirosakiUniversity

1)実験材料

カブ, ダイ コン, ゴボウ,ニ ンジンお よびレンコンを弘前市 内のスーパーマーケッ トよ り購 入 し,可食部100g(生重量) を凍結乾燥 した｡乾燥重量 は,順 に6.110g,5.392g,6.569g, 8.438gお よび17.724gであった｡乾燥 させた野菜 は,乳鉢磨砕 によ り粉末 にし,以後 の実験 に 供 した｡

デンプン加水分解酵素のグル コア ミラーゼ (Rhizopusniveus,35単位/mg)お よびイ ソア ミ ラーゼ(Pseudomonas,59,000単位/mP)は,生化学工業か ら購入 した｡ また,唾液 ア ミラーゼ はヒ ト唾液 よ り調製4)した｡ その他 の試薬 は市販特級品 を用いた｡

2)炭水化物の分画

各種根菜類可食部 の炭水化物 の分画 は,前報3)の葉菜類 の場合 と同一方法で行 った｡すなわ ち,粉末試料 の熱80%メタノール可溶性画分か ら ｢単糖 ･オ リゴ糖画分｣ (糖量 はフェノール ･ 硫酸法5)にてグル コース相 当量 として求 めた) を得 た｡続 いてメタノール不溶性画分 をア ミラ ーゼ (イ ソア ミラーゼお よびグル コア ミラーゼ)加水分解処理 し,分解物 をBio‑°elp‑2のゲ ル渡過 クロマ トグラフィーに供 し,単糖溶 出位置 に得 られた糖量 (フェノール ･硫酸法 による グル コース量)をもって ｢デンプン｣量 とした｡ また,同 クロマ トのボイ ドポ リュ‑ウム (Vo) 画分 に得 られた多糖 を ｢水可溶性多糖画分 (WS)｣とした｡ただ し, レンコンの場合 デンプ ン 量が多いため, イ ソア ミラーゼ とグル コア ミラーゼの組合せ による処理法で は加水分解が不十 分 だったので,唾液 (5mP) よ り調製 したア ミラーゼ標 品 を用いて加水分解 を行 った後, グル

コア ミラーゼ処理す る方法 を用いた｡

酵素処理過程での不溶性画分 は ｢水不溶性多糖画分 (WIS)｣ とし, シュウ酸 ア ンモニ ウム, 4%お よび24%水酸化 カ リウムでの抽 出分画操作 に供 し,｢ペ クチ ン様物質画分(PS)｣,｢ヘ ミ セルロースーⅠ画分 (HC‑Ⅰ)｣ お よび ｢ヘ ミセルロースーⅠⅠ画分 (HC‑ⅠⅠ)｣ お よび ｢セル ロース 画分 (CL)｣を得 た｡

3)WS,PS,HC‑l,HC一日及びCL画分の構成糖量

中性糖量 :試料 (1mg)を 1mPの2Mトリフルオロ酢酸で5時間,100oCで加水分解 し,分解 物 を減圧乾 固 し,200FLgの2‑デオキシグル コース (ガスクロマ トグラフィー分析 の内部標準物 質) を加 えた｡CL画分 の場合 は,試料 (5mg)を72%硫酸 に懸濁 ･溶解 (約1時間)後,硫酸 濃度が1.5Mになるように蒸留水で希釈 し100oCで3時間加水分解 した｡反応物 を炭酸バ リウム で中和後,2‑デオキシグル コースを加 え, よ く摸拝 し渡過 した｡渡液 をAmberliteIR‑120(H+

型)で処理 し減圧乾 固 した｡ それぞれ,得 られた加水分解物 中の構成中性単糖 はアルジ トール トリフルオロアセテー トとした後, ガスクロマ トグラフィーにて定量 した｡ガスクロマ トグラ フは日立製 のG‑500を用い, カラム は1.5% QF‑1/ChromosorbW (AW‑DMCS) (0.4×200 cm,ガラスカラム)を用い140oCの定温で分析 した6)｡酸性糖量 :試料溶液か ら適 当量 とりカル バ ゾール ･硫酸法7)にてガラクツロン酸相 当量 として求 めた｡但 し,本法で は,中性糖 も発色 す るので,予めその影響量 を調べてお き上記中性糖量か らその影響量 を算出, カルバ ゾール ･ 硫酸法で求 めた値か ら差 し引 き [真 の酸性糖量 ‑カルバ ゾール･硫酸法 にて求 めた酸性糖量 ‑

(ガスクロマ トグラフィー法で求 めた中性糖量×0.23)],酸性糖量 とした｡

主要根菜類の炭水化物組成 39 4)ペーパーク ロマ トグラフィー

東洋渡紙Na50を用いた｡中性糖 はn‑ブタノール :ピリジン :水 (6:4:3)で40oCにて展 開 (上昇法,2回)し,酸性糖 は酢酸エチル :水 :酢酸 :ギ酸 (18:4:3:1)で室温 にて展 開 (下降法) した｡風乾後, アルカ リ性硝酸銀試薬8)で還元糖 を, レゾル シン試薬9)でケ トー スを発色 した｡

5)糖結合様式の分析

水可溶性多糖(WS,約1mg)あるいは水不溶性多糖(WIS,約10mg)を箱守法10)にてメチル化 し た｡ メチル化多糖 は酸で加水分解後,水素化 ホウ素 ナ トリウムで還元 してアルジ トールにし,

ピリジンと無水酢酸でアセチル化 し,ガス クロマ トグラフィーによる分析11)を行 った｡ガスク ロマ トグラフは日立製 のG‑500を用い, カラムはJ&W社 の ヒューズ ドシ リカキャピラ リーカ ラムDB‑225(0,32mmX15m)を用い,140oCか ら200oCまで1分 あた り2oCの昇温 で分析 した｡

6)フェルラ酸の定量

80%メタノール不溶性画分 (long)を1M水酸化 ナ トリウムに懸濁 し一晩室温放置後,遠心 上清 を塩酸酸性 にしてエーテル抽出 を行 った｡エーテル層 を減圧乾固 し,0.1M水酸化 ナ トリウ ムに溶解 し吸収 スペ ク トルを測定 した｡また,340nmでの吸光度 を測定 しフェルラ酸量 を求 め

た 12)0

Triturated,freeze‑driedrootvegetable(1.000gdryweight) Treatedwith80% methanolfor1‑2hratlOOoC.

Ⅰnsoluble

Treated withamixtureofglucoamyl

a s e

for24hrat40oC,

Insoluble Soluble

C h r o

a t o g

Bio‑GelP‑2.

Soluble Insoluble

l Soluble Soluble

Concentrated.

Dissolvedinwater Centrifuged.

Soluble

Mono‑andOligo‑

saccharide

for24hratroom temp.underN2.

Insoluble

Treatedwi

t h 2

temp.underNz.

Soluble Insoluble

Hemicellulose一ⅠⅠ (HC‑ⅠⅠ)

Fig.1 Flow‑Chartforthefractionationofcarbohydratesinrootvegetable.

3.結果 および考察

カブ,ダイコン,ゴボウ,ニ ンジンお よび レンコンに含 まれる炭水化物 は,Fig.1に示す手順 で分画 した3)｡ それぞれの可食部 を凍結乾燥後,乳鉢磨砕 によ り粉末化 した試料 (1.000g) を, まず熱80%メタノール抽出操作 に供 した｡抽出物 を減圧濃縮乾固後,水 に可溶性 の ものを

｢単糖 ･オ リゴ糖画分｣ とした｡乾燥粉末1.000gか ら得 られた単糖 ･オ リゴ糖画分の糖量 は, カブで412.5mg,ダイ コンで412.5mg, ゴボウで69.0mg,ニ ンジンで448.5mgお よび レンコンで 138.0mgであった. また,単糖 ･オ リゴ糖画分 をBio‑°elp‑2のゲル渡過 クロマ トグラフィー に供 した時の溶出パ ター ンを示 したのがFig.2である｡ さらに,それぞれ をペーパー クロマ ト グラフィーにて分析 した｡ ダイコンとカブはともに単糖 と二糖 か ら成 ってお り, その比 はいず れ も約95:5で,前者 はグル コース とフル ク トース,後者 はシ ョ糖であった｡ また,ニ ンジンと レンコンの単糖 と二糖 の割合 はそれぞれ約22:78お よび27:73で,いずれ も前者 はグルコース とフル ク トース,後者 はシ ョ糖 であった｡一方, ゴボウの場合 グル コース, フル ク トースおよ びシ ョ糖 の他 に,ペーパー クロマ トグラムの レゾル シン試薬 による発色 の結果か ら種々の重合 度 をもつ フラク トオ リゴ糖 も含 まれ ることが確認 された｡

ciuJuO6寸PaDuDqnSqV

104)50∝)708090氾01103040506070EX)90KDIl030405060708090100JK)30月0506)7t)氏)gOK)OIK)304050607P∝)gOkX)110 TubeNo.日.OmVTube)

Fig.2.BioIGelP･2chromatographyofthe80% methanol‑solublefractionofTurnip(A),Japanese radish(B),Edibleburdock(C),Carrot(D)andEastlndianlotus(E).

Eachsamplewasdissolvedinwaterandcentrifugedtoremoveinsolublematerials.Thesupernatant wasapp一iedtoacolumn(1.8×44cm)ofBio‑GelP‑2eq山Iibratedwithwaterandsubseque州 yeluted withwater.Carbohydratesweredeterminedbythephenol‑sulfuricacidmethod.Thearrowsinthe figuresindicatetheelutionpositionsofcarbohydrateshavrngmolecularweightmorethan2,000 (Vo),glucose(G)andmaltose(G2).

メタノール不溶性物質 は乾燥後, グル コア ミラーゼ とイソア ミラーゼの組 み合せ による加水 分解操作 に供 した. デンプン分解物 (グル コース) とこの操作過程で細胞壁 よ り可溶化 した多 糖 との分離 はBio‑°elp‑2のゲル渡過 クロマ トグラフィー (Fig.3)で行 った｡ カラムのボイ ドボ リューム (Vo)画分 に溶出 した糖 を ｢水可溶性多糖画分 (W S)｣とし,単糖溶 出画分 (G) に得 られたグル コースの量 をもって ｢デンプン量｣ とした｡ デンプン量 は, カブ,ダイコンお よびニ ンジンで1.000gあた りそれぞれ74〟g,6 〟gおよび143〟gと微量であった｡しか し,レ ンコンで は522.0mg/1.000gと顕著 な量が検出 された｡ゴボウで検 出 された3.7mg(Fig.3‑Cの

主要根菜類 の炭水化物組成 41 単糖溶出画分) は,ペーパー クロマ トグラフィーの結果 フラク トオ リゴ糖が検 出 されたので, 前操作 において抽出 されず に残 った もの と考 え, デンプ ン由来 の糖 で はない と判断 した｡

0.5

orB･30･2oEuO6t,‑D8uDqJOSqV

( A )

V.

G

I

I _{V Il o} G ( B )

20 30 40

1 0 2 0 5 0 4 0 l O 2 0 5 0 ^{4 01 02 0 3 0}

TubeNo.(8.4mL/Tube)

S班 訟ー0 叫

Fig･3.ResolutionbygeHiltrationonBioIGelP120fthewater‑solublefractionofamylases･treated 80% methanoHnsolublefractionofTurnip(A),Japaneseradish(B),Edibleburdock(C),Carrot(D) andEastlndianlotus(E).

The80% methanoHnsolublefractionwastreatedwithamylasesandcentrifuged.Thesupernatant wasfreeze･dried.lrhedriedmaterialwasdissolvedinwaterandcentrifuged.Thesupernatantwas appliedtoacolumn(4.5x22cm)ofBioIGeIP･2equilibratedwithwaterandsubsequentfyelutedwith water. Carbohydratesweredeterminedbythephenoトsulfuricacidmethod. Thearrowsinthe figuresindicatetheelutionpositionsofcarbohydrateshavingmolecularweightmoreethan2,000 (Vo)andglucose(G).Tubes14‑22and31140Wereseparatelycombinedtogiveawater‑solublepoly‑

saccharidefraction(WS)andafractionofglucosederivedfrom starch.

Tab一e1.Yie一dsandsugarcompositionofthewater‑Solublepolysaccharidefractionpreparedfrom some rootvegetables.

Water‑soluble Yield Sugarcomposition (wt%) polysaccharide (Totalsugar)

fractionfrom (mg) uA. Rha Fuc Ara Xyl Man Gl C G a Tumlp

Japaneseradish Edibleburdock Carrot

Eastlndianlotus

30961332514554. 7642361093日HHHHH

7578011105

3128811100

eeeeeCCCCCaaaaarrrrrttttt

0l15479366日H

901.4︼401319

207993.4︼2.4︼3

268439176177676

a) From 1.000gtriturated,freeze‑driedrootvegetable,

Tablelは水可溶性多糖画分 (WS,Fig.3参照)の収量 と構成糖組成 の分析結果 を示す｡ い ず れ のWSも ウ ロ ン酸 (U.A.), ラ ム ノ ー ス (Rha), フ コ ー ス (Fuc), ア ラ ビ ノ ー ス (Ara), キシロース(Ⅹyl),マ ンノース(Man),グル コース(GIc)お よびガラク トース(Gal) か ら構成 されていた｡構成 ウロン酸 はお もにガラクツロン酸であることがペーパー クロマ トグ ラフィー分析 によ り示 された｡また,WS中の多糖構成中性糖 の結合様式 を分析す るため,各々 の試料 を箱守法 にてメチル化 し, メチル化多糖 を酸加水分解 しアル ジ トールアセテー トとした 後,ガスクロマ トグラフィーで分析 した｡同定 された部分 メチル化 アルジ トールアセテー トを まとめたのがTable2である｡TablelとTable2お よび既知 の細胞壁多糖 の化学構造 を参考

13)にす る と,WSに含 まれている多糖 の大部分 は, D‑ガラクツロン酸残基がα一(1‑ 4)結

Table2.Sugar‑linkagecompositionofthewater‑solublepolysaccharidefraction Peak Methylatedsugar Deduced

NQ linkage glycosidic linkage暮

AmountH

雌isadpaarTJ

ipmuT

Edible burdock

n.Iad(IJn‖ut7;bn出

川川H0汁aC

1 2,3,5‑Meョ‑Ara日暮 T‑Ara 2 2,3,4‑Meョ‑Xyl T‑Xyl 3 2,3,4‑Meョ‑Fuc T‑Fuc 4 3,5‑Me2‑Ara 2‑Ara 5 Unidentified

6 Unidentified

7 3,4‑Me2‑Rha 21Rha 8 2,5‑Me2‑Ara 3‑Ara 9 Unidentified

lO 2,3,4,6‑Me.‑GIcand/or TIGIcand/or 2,3,4,6‑Me4‑Man T‑Man 11 2,4‑Me2‑Xyl 3‑Xyl 12 2,3‑Me2‑Ara 5‑Ara 13 Unidentified

14 2,3‑Me2‑Xyl, 4‑Xyl, 3,4‑Me2‑Xyland/or 2‑Xyland/or 2,3,4,6‑MerGal T‑Gal 15 Unidentified

16 Unidentified 17 2‑Mel‑Rha 18 3‑Mel‑Rha 19 2‑Mel‑Ara 20 3‑Mel‑Ara,

21 2,4,6‑Me3‑Galand/or 2,3,6‑Me3‑Man 22 2‑Mel‑Xyland/or

4‑Mel‑Xyl 23 2,3,6‑Me3‑Gal,

3,4‑Rha 2,4‑Rha 3,5‑Ara 2,5‑Ara, 3‑Galand/or 4‑Man 3,4･Xyland/or 2,3‑Xyl 4‑Gal, 3,4,6‑Me3‑Galand/or 2‑Galand/or 2,3,4‑Me3‑GIc

24 2,3,6‑Meョ‑GIc 25 Ara

26 2,3,4‑Meョ‑Gal 27 2,6‑Me2‑Gal 28 Unidentified 29 Unidentified 30 3,6‑Me2‑Gal 31 Unidentified 32 Unidentified 33 2,3‑Me2‑GIc 34 Unidentified 35 2,4‑Me2‑Gal 36 Unidentified 37 Unidentified 38 Unidentified 39 Unidentified

6‑GIc 4‑GIc 2,3,5‑Ara 6‑Gal 3.4‑Gal

2,4‑Gal

06313231528001007000 0402

0102日H 636938LLo.5.5.一7.

3.1

42183178365263544091001000043000日H 03442101913001006000 05080801 775203LLo.6.3.一4.日リ 8200914922282133730410020000440002 73515376416210003130日リ l1060718 21382654203501 45656026223225231054003000000000日リ 33663100228000007010 0446

0503 48089041115505 87430124115842852014102000150100日リ 12462113048000001010 78一L一L 00215011103207 81185332129383755031102020020100日UHU

*Thenumericalprefixesrepresentthecarbonatomsinvolvedinglycosidiclinkagesintheoriginal polysaccharides.PrefixT indicatessugarslinkedthroughC(⁰)‑1only.**%totalarea.

***2,3,5‑Me3‑Ara‑2,3,5‑tri‑0‑methy1‑1,4‑di‑0‑acetyl‑arabinitol,etc.