一42一 食 物 学 会 誌 ・第27号
米 穀 粒 の 層 別 に お け る含 窒 素 化 合 物 の 分 布
布 浦 弘*,光 永 俊 郎*,井 戸 明 子**
Radial
Distribution
of Nitrogen
Containing
Compounds
in the
Rice
Kernel
Hiroshi Nunoura. Toshiro Mitsunaga. and Akiko Ido
米 は 東 南 ア ジ ア は じめ 世 界 各 地 で 栽 培 され てい る代 表 的 穀 類 の1つ で あ り,わ れ わ れ 日本 人 にこと って食 生 活 に 主 食 と し て 占 め る位 置 は 大 き い 。 さ らに 米 粒 中 に は 約6∼8%の タ ンパ ク質 が 含 まれ て お り,現 在 日本 人 の タ ンパ ク質 源 と して も重 要 な 食 糧 で あ る。 米 に は グ ル テ リ ン,プ ロ ラ ミン,グ ロブ リンお よび ア 1) ル ブ ミン の4種 類 の タ ン パ ク質 が 含 まれ て お り・ そ の 2) 3) 4) 大 部 分 は グ ル テ リ ンが 占め て い る。HoganやHouston らは これ らの タ ン パ ク質 は 米 粒 の 中 心 部 よ り表 層 部 に 多 く含 まれ て い る と報 告 して い る。 また 米 には タ ンパ ク質 以 外 の含 窒 素 化 合 物 と して 遊 離 ア ミノ酸 も10∼17種 類 含 まれ て い る。 これ らの ア ミ ノ酸 は 米 の 品 種 米 粒 の部 位,栽 培 条 件)/rVより種 類, 含 量 が 異 な って い る。 グ ル タ ミン酸,グ リシ ン,ア ス パ ラギ ン酸,ア ラ ニ ン,チ ロ シ ン,パ リンな どは 品 種 に共 通 に 存 在 して い るが,ア ル ギ ニ ン,ス レオ ニ ン, フ ェ ニル ァ ラ ニ ン,リ ジ ンな どは 含 まれ な い 品種 が あ 5) る と報 告 され て い る。 ま た 食 味 の 良 い 米 は 遊 離 ア ミノ 酸 総 量 が 大 で あ る。 と くに グ ル タ ミ ン酸,ア ス パ ラギ ン酸 お よ び ア ル ギ ニ ンが 多 く,プ ロ リンが 少 な い 。 さ らに外 国 産 米 は 日本 産 米 に 比 し て ア ミノ酸 存 在 数 が 少 6) く,総 含量 も非 常 に 少 な い こ とが 知 られ て い る。 米 の 含 窒 素 化 合 物 の 含 量 に つ い て は 品 種,製 品(玄 米,白 米,糠),産 地s栽 培 条 件 な どに よ って の報 告 が 多 く, 米 粒 を 対 照 に して 層 別 に これ らの 成 分 の分 布 を 詳 細 に 検 討 した 報 告 は 少 な い 。 本 研 究 は 米 穀 粒 を表 層 部 よ り内 層 部 に 層 別 に 分 離 し, 各 層 に お け る各 種 タ ンパ ク質 お よび 遊 離 ア ミノ酸 の 分 布 に つ い て検 討 し た 。 実 験 方 法 1.材 料;う るち 米 の 越 路 早 生(昭 和45年 度 新 潟 県 産, *本学食 品化学 研究室 **本 学46年度 卒業生 軟 質 米)を 収 穫 翌 年4月 に 玄 米 の 形 で 購 入 し,実 験 に 供 し た 。 2.試 料 の 調 製;玄 米2009を 単 位 に し て,佐 竹 式 小 型 掲 精 機 に よ り揚 精 し,生 成 す る 粉 を 表 層 部 よ り順 に 重 量%に て0∼4°o,4∼8%,8∼12%,12∼16°o, 16^-20°0, 20^'30°0, 30^-40°0, 40^-50°0, 50^-100 °oの9部 分 に 分 け た。 そ れ ぞ れ の 部 分 は 石 油 工 一 テ ル に て 脱 脂 し 分 析 試 料 と し た 。 3.各 種 タ ン パ ク 質 の 抽 出 法;各 試 料 の タ ン パ ク質 の 7」 抽 出 はMaesの 小 麦 タ ンパ ク質 の 分 離 抽 出法 を 改 良 し て用 い た 。 まず 試 料 粉 約2.59を 精 取 し,セ ライ ト (#560)109と 乳 鉢 で 充 分 混 合,磨 砕 す る。 さ らに 海 砂2009を 加 え て 混 合 した後 少 量 の蒸 留 水 を 加 え て 泥 状 に す る。 つ ぎに カ ラ ム(35×30㎝)に ガ ラス ウー ル, 石 英 砂,海 砂,泥 状 試 料,海 砂,石 英 砂,ガ ラス ウ ー ル の順 に 充 填 され る。 海 砂,石 英 砂 の各 層 は 約1㎝ の 厚 み に つ め られ る。 こ こで 用 い た 海 砂,石 英 砂 お よび セ ライ トの各 抽 出助 剤 は 先 にご水,1.0%水 酸 化 ナ ト リ ゥ ム,70%ユ タ ノ ー ル に て充 分 洗 潅,精 製 した 。 抽 出 は カ ラ ムに 蒸 留 水,5%塩 化 ナ ト リウ ム 水 溶 液,60% エ タ ノー ル の順 に 各 溶 媒 を 連 続 的 に 流 して 行 な わ れ る。 そ して 各 々 の 溶 媒 の 抽 出液 を ア ル ブ ミン区 分,グ ロ ブ リ ン区 分,プ ロ ラ ミ ン区 分 と して タ ンパ ク質 量 を 定 量 した 。 さ らに 総 タ ンパ ク質 量 よ りア ル ブ ミ ン量,グ ロ ブ リ ン量 お よ び プ ロ ラ ミン量 の和 を 引 き,そ れ を グル テ リ ン量 と し た 。 4. タ ンパ ク質 の 定 量 法;タ ンパ ク質 量 は ケル ダ ール 法 で窒 素 量 を 定 量 し,窒 素 係 数5.95を 用 い て 算 出 した 。 5. ア ル ブ ミン区 分 の 精 製 と デ ィス ク電 気 泳 動;上 記 各 試 料 の ア ル ブ ミン区 分 抽 出 液 を 遠 心 分 離(8000rpm) して そ の 上 清 を と る。 これ を 硫 安 で100%飽 和 し,塩 析 後 遠 心 分 離 して 沈 殿 物 を 分 離 す る。 この沈 殿 物 は 蒸 留 水 に とか し て,M/100グ リシ ン緩 衝 液(pH8.6)に
に近ずくにつれて減少の傾向を示す。とくにアルブミ ン区分は表層部においては米の主タンパク質であるグ ルテリン区分の約 2倍量も含まれていた。しかし中心 部にいくにつれて急激な減少が認められ， 18%層では 逆にグルテリン区分量の%以下に減少を示している。 プロラミン区分は米粒の各層を通じて平均に分布して いる。グルテリン区分は表層部より中心部にいくにつ れ，その占める割合は大きくなれ 18%層では他の3 種類のタンパク質の合計量の約 2倍量も含まれている。 供試玄米の米穀粒中の各タンパク質量の比，すなわち アルブミン:グロプリン:プロラミン:グルテリンの 比は12: 8 : 2 : 78で あ る 。 こ の 比 は Cagampang による結菓5 : 6 : 3 : 84や Primoによる結葉4 : 15: 3 : 78と少し異なった値を示しているが， これ は抽出法，供試米の品種などによる影響と考えられる。 - 43-glut -m % 噌 m
一
M M 8 layer Distribution of each ProtEins in the Rice Karnel. 〉 イ 14 10 6 2 80t%。
FIG.2. ハ U A U A U A U n u n り 円 / 広 U p h U 8 9 q d 円 4 ( 中 小 ) 言 UHECUESE 品 10 昭和47年1
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月 (1972) て透析する。透析物中にわずかに生じた沈殴物は遠心 分離により除いた後上清を限外P
過して10倍に濃縮し， 精製アルブミン子分とする。この精製アルブミン区分 は Davisの方法にしたがって8 %のポリアグリルア ミドゲルを用いて電気泳動させ，各試料アルブミンの パターンを比較した。 6. 遊離アミノ酸の分離と定量:各分析試料50gを精 取し，約2倍量の70%エタノールを加え， 40~50oC で 数時間振鍾し遊離アミノ酸を抽出し，
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液に約5
倍量 の1 %ピクリン酸液を加えた後遠心分離して除タンパ クする。上清は Dowex2 x 8Cl-型イオン交換樹脂に てピクリン酸を除き， 得られた液は減圧濃縮し， 0.2 Nクエン酸緩衝液 (pH2.2)で定容 (5ml)にして，ア ミノ酸自動分析計(目立 KLA-5B型〉にて定量した。 結 果 お よ び 考 察 1. 米粒中のタンパク質の分布 (1)粗タンパク質量:Fig 1に示すごとく，粗タンパク 質量は最外部層より 6 %内部にはいった層に最も多く， 15.5%も含まれている。この量は試料玄米の粗タンパ ク質量 (6.75%)の約2.5倍量に相当する。さらに内国
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Acryl Amide Gel EIEctrophoretic Patterns of Albumins Fraction. 1. brown rice. 2. -4.% layer 3. 4-8.% layer 4. 8-16，%layer 5. 16-20，%layer
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部層にはいると約30%層までは急激な減少が認められ る。それより内部層ではわずかにタンパク質含量の減 少が認められる程度で， 50%層より中心部まではほと んど変化が認められなし、。 中心部に比較して表層部 (0 ~20%層〉には 2.5~3.0倍のタンパク質が含ま れている。 (2)各種タンパク質の分布:つぎに各種類のタンパク 質の分布をみると， Fig 2に示すごとくである。アル ブミン区分とグロプリン区分は表層部に多く，中心部 Distribution of Protein in Rice Kernel. FIG.1.- 44-(3)アノレブミン区分の電気泳動:米粒層によって分布 差のはげしいアルブミン区分について，ディスク電気 泳動による各層試料のパターンを比較すると Fig3に 示すごとくである。玄米アルブミンには10本のパンド が認められる。 4"-'16%の各層にはこれと同じ10本の バンドが認められるが，しかし表層部ではP-2，P-9 のバンドが見られず， 16"-'20%層ではP-4およびP-9 のパンドが消失している。この結果より米粒のアルブ ミン区分のタンパク質組成は部位によって少し異なる ことが明らかである。 2. 遊離アミノ酸の分布:総遊離アミノ酸量はタンパ ク質はタンパク質の含量と同じ傾向を示した。すなわ ち表層部より 6 %内部層に最も多く含まれ，中心部に いくにしたがって極端な減少を示した。個々のアミノ 酸は供試試料中に15種類の存在が認められた。アスパ ラギン酸，ク守ルタミン酸，セリン， グリシン，アラニ ン，パリンは各層に認められ，各層における含量の分 布はFig4に示すごとくである。最も含量の多いアミノ 酸はグノレタミン酸で，つぎにアラニン，アスパラギン 酸，セリンが多く含まれている。これらのアミノ酸は
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E 〈 μmol/100g :300 200 、$>.・ 0a
100 」 Lム 20 wt % layerFIG. 4. Distribution ofεach Free Amino Acid in the Rice Kernel. すべて表層部に多く，内部層にいくにしたがって急激 な減少を示している。とくにクールタミン酸にその傾向 が著しし、。リジン，ヒスチジン，アルギニンは4"-'20 %層にそれぞれ 2，，-，16μmolj100g含まれていたが， 最外層および中心層にはこん跡程度しか認められなか った。またチロシンは表層部(0"-'8%層〉に 10，umol 食物学会誌・第27号 /100g程度含まれているが中心部ではほとんど存在し なかった。スレオニン，メチオニン，ロイシン，イン ロイシン，フェニルアラニンも各層にわずかに存在す ることが認められた。 要 約 米穀粒を層別に分けて含窒素成分(タンパク質，遊 離アミノ酸〉の分布状態を検討した結果， 1. 粗タンパク質量は表層部より 6 %層に最も多く含 まれていた。さらに内部層にうつると30%層まではタ ンパク質量の急激な減少が認められ，それより中心部 までは層別に徐々に減少していくことを示した。 2. 各種類のタンパク質については，アルブミン，グ ロプリンは表層部に多く含まれ，内部層にいくにした がって減少を示した。とくにアルブミンは表層部では グロプリン量よりも多く，内部層にいくにつれ急激な 減少が見られた。プロラミンは米穀粒に平均に分布し ていた。グルテリンは表層部より内部層にいくにした がし、その占める割合は増加を示し， 18%層で他のタン パク質量の 2倍量もの含量を示した。米粒中の各タン パク質量の占める割合はアルブミン:グロプリン:プ ロラミン:グルテリン=12: 8 : 2 : 78であった。 3. 各層のアルブミン区分の電気泳動パターンは層の 部位により少し異なった型を示した。 4. 遊離アミノ酸量はタンパク質量と同じく 6 %層に 最も多く含まれていた。個々のアミノ酸は15種類存在 し，グルタミン酸，アラニン，アスパラギン酸，セリ ンが多く含まれていた。それぞれ表層部に多く含まれ， 中心部にいくにしたがし、著しい減少が認められた。 文 献 1) O. Rosmhein and S. Kajiura ; J. Physiol.36， liv-lv (1908)
2) J.S. Wall; Symposium on Food ; Protcins and their Reactions (Schultz， H. W. ed.)， AVI (1964) 3) J. T.Hogan， F. L. Normand and H. T. Deobald;
Rice J. 64， 27 (1964) 4) D. F. Houson ; Rice J. 70， 12 (1967) 5)松下;栄養と食糧 14
