書 館 文 化学 と 生物
化学と生物 Vol. 50, No. 8, 2012
605
いつの頃からか，古代中国思想 医（薬）食同源 （Medi- cine and food share a common origin） がわが国にも伝わっ ていた．一方，ギリシャの医師 Hippocrates （460‒377 BC）
は Let food be thy medicine and medicine be thy food
（食を汝の薬とせん，薬を汝の食とせん―私訳）と述べたと いう．洋の東西を問わず，昔から，食に対するこのような見 方があったことはたいへん興味深い．しかし食の学術的研究 が本格的に開始されたのは20世紀に入ってからであった．
しかも研究の主な対象は栄養の科学と味の科学であった．
今年（2011年）はわれらの大先達・鈴木梅太郎博士が米 糠からビタミンB1（というよりもビタミン第1号）を発見さ れて100年目（1）．これこそが日本の 食と健康 ，ひいては 食と生命 の研究事始めといって過言ではあるまい．同じ 頃，池田菊苗博士は昆布から旨味物質l-グルタミン酸ナトリ ウムを発見，近代食品工業の礎を築かれた．第二次大戦後に 活性化した食品の色・味・香り・物性（テクスチャー）の科 学のルーツはここにあるといえよう．
こうしてわが国の，そして世界の食の現代科学は栄養とお いしさの究明を主軸にして発展してきた．その中で農芸化学 分野での当該研究は栄養と嗜好の 特性 の物質科学的解 析・開発を主要な標的としたのであった．
20世紀後半，自然科学は 生物 の時代に入った．物質 科学基盤の 特性 をパラメーターとして発展してきた食品 科学にもこの影響が色濃く現れ始め，食品成分がその標的で ある生体にどのように働きかけるかが，研究の大きな関心事 となって浮上した．
この働きを 特性 に代わって 機能 という言葉で表現 し，食品研究の新体系を構築したのが文部省（当時）の大型 科学研究費の助成による国家プロジェクト
① 「食品機能の系統的解析と展開」（藤巻正生代表），
② 「食品の生体調節機能の解析」（千葉英雄代表），
③ 「機能性食品の解析と分子設計」（荒井綜一代表）
であった．ここではまず，食品の新しい分類法を定義して研 究が進められた．私たちの健康を栄養面から維持・増進させ
る食品の働き（一次機能），嗜好に関わる感覚面での働き
（二次機能），そして通常の栄養の領域を越えた，いわゆる非 栄養性食品因子による生理学面での生体調節の働き（三次機 能）の3つの類型がそれである．
こうして誕生した食品機能論が目指す主要な研究対象は，
食の乱れなどが原因の生活習慣病とくに代謝疾患である糖尿 病，脂質代謝不全，肥満など，免疫疾患ともいえるアレル ギー，がん，感染症などを，食の改善によりどのように一次 予防するかであって，①②③（前記）は，これを医農連携に よって推進する世界的にも初めての体系的研究であった（2）． このコンセプトの応用として研究班の提出したのが機能性 食品で，その最初の具体例として創出されたのが低アレルゲ ン米であった．これはその直後，厚生省（当時）が管轄する 特定保健用食品（国の審査を経て効能表示が許可された機能 性食品）の第1号となった．以来，続々と機能性食品の解 析・開発が行われているが，その鍵となる成分は主に 非栄 養性 に分類される（表
1
）．科研費の研究から発祥したわが国のこうした動きを，
（1993）（3） は 日本は食と医の境界に踏み込む （Japan explores the boundary between food and medicine） と報じ た．これが各国に与えたインパクトは大きかったようだ．日 本が世界を動かした数少ない事例の一つであろう．このよう にして，わが国は諸外国から追随される立場になった．国内 の大学のカリキュラムにも「食品機能学」が現れ，若き学徒 に 食と生活習慣病予防 のリテラシーを啓発する文部科学 行政が始まった．
一方，ライフサイエンス分野では今世紀に入るや否や一つ の画期的出来事があった．ヒトのゲノム計画の一応の完了が それである．その応用として2002年，食品・栄養研究分野 にニュートリゲノミクス（栄養ゲノム科学）が誕生した（4）． 一つの栄養素または まるごと 食品を摂取した生体の特定 標的部位たとえば肝臓，腸，脳などで，2万を超える種類の 遺伝子のうちのどれがどの程度に上向き調節 （up-regula- tion） を，どれがどの程度に下向き調節 （down-regulation）
食品機能論
その学術的広がりをたどる
荒井綜一
東京農業大学化学と生物 Vol. 50, No. 8, 2012
606
を受けるかの計測が，DNAマイクロアレイ法の利用と高度 の統計解析の駆使によって，実施できるようになった．いわ ば 食品機能のDNA診断 の実現である．ほぼ同時に，日 本国際生命科学研究機構 （ILSI Japan） というNPO法人が東 京大学に「機能性食品ゲノミクス」という名の寄付講座を開 設した．実態は産学連携コンソーシアムであって，20 〜 30 社の企業の研究者たちが大学スタッフ・学生と共同で，それ ぞれの関心食品の機能を評価している．すでに国際誌に多数 の論文を提出し，海外からも注目されている．
この背景に，文部科学省の科学技術振興調整費の助成によ る大型国家プロジェクト「食品中の非栄養性機能物質の解析 と体系化に関する研究」（荒井綜一代表）があった．ここで は，機能性食品の効果が多角的に解析された（5） （図
1
）．とり わけ，ゲノミクスの導入は食品という多成分複合系が示す トータル機能を，各論的・断片的にではなく普遍的・網羅的 に評価する上で大きなメリットになった（6）．この流れの中で出された最近の研究でとくに興味深いの は，オレンジなどのアロマ成分の一つである -（−）-リナ ロールをかがせただけでストレス遺伝子の上向き発現が抑え られるという動物実験である（7）．ヒトにも当てはまることが 期待される．このように，食品成分の生体調節機能の発現へ の感覚の寄与が遺伝子レベルで実証され，機能性食品の領域
が広がりをみせているのである．
食品の感覚面での働き（二次機能）は，一見，栄養面での 働き（一次機能）および生理面での働き（三次機能）とは遠 くかけ離れているように見える．しかし最近，上記したよう に嗅覚がストレス解消と密接に，しかも分子レベルで，連動 しているのが明らかになったばかりか，味覚レセプターが消 化管にも発現していて，甘味レセプターがグルコースのみな らず非栄養性物質の典型とも言いうる人工甘味料を受容し，
インスリンの分泌を調節することが予想されるに及び，3つ の機能の重なる領域への関心が国際的に高まってきた（8）．
味には甘・酸・塩・苦・旨という5つの基本味がある．こ れを受容する甘味レセプター T1R2・T1R3, 旨味レセプター T1R1・T1R3, 苦味レセプター T2R群，酸味レセプター PK- D2L1およびPKD1L3, 希薄な塩味のレセプター Enacが口腔 上皮の味蕾の味細胞表層に発現している．
味物質（リガンド）が味覚レセプターに受容されると味覚 シグナルが生じ，味細胞内を伝達され，細胞膜の興奮（脱分 極）を引き起こすが，その過程には多様な分子群が関与す 表1■いわゆる栄養素以外の機能性食品成分の抄例
成分 例 リスク軽減が期待される症例
カロテノイド
カロテン リコペン（トマト） 酸化ストレス
キサントフィル ルテイン（野菜） 酸化ストレス
ポリフェノール
フラボノール ケルセチン（野菜） 酸化ストレス
フラボン ノビレチン（柑橘） 酸化ストレス
イソフラボン ダイゼイン（ダイズ） がん、骨粗鬆症 フラバノン ナリンジン（グレープフルーツ） 糖尿病 カテキン EGCGメチルエステル*（茶） アレルギー アントシアニン シアニディン（アズキ） 酸化ストレス 単純ポリフェノール クロロゲン酸（コーヒー） がん フェニルプロパノイド クルクミン（ターメリック） がん イソプレノイド ユビキノン（どこにでも） 酸化ストレス トリテルペノイド ソヤサポニン（ダイズ） 酸化ストレス フィトステロール β-シトステロール（ダイズ） 高コレステロール血症 クロマノール トコトリエノール（ダイズ） 酸化ストレス イソチオシアナート スルフォラファン（ブロッコリ） 環境毒性
スルホキシド アリイン（ガーリック） 血栓
バニロイド カプサイシン（トウガラシ） 肥満
アルカロイド カフェイン（コーヒー） 眠気
リグナン セサミン（ゴマ） 酸化ストレス，二日酔い
有機酸 酢酸（食酢） 高血圧
アミノ酸 γ-アミノ酪酸（発芽種実） 高血圧 タンパク質 β-コングリシニン（ダイズ） 肥満 オリゴペプチド VVPY（ヘモグロビン） 高脂血症
脂質 中鎖脂肪酸 肥満
多糖 アルギン酸（海藻） コレステロール血症
オリゴ糖 マンノビオース（コーヒー） 肥満
プロバイオティクス ビヒズス菌（ヨーグルト） 便秘 甘味物質 ネオクリン（クルクリゴ果実） 糖尿病
*Epigallocatechin gallate 3- or 4-methyl ester
化学と生物 Vol. 50, No. 8, 2012
607
る．その中でホスホリパーゼCβ
，環状ヌクレオチド依存性チャネル，アラキドン酸などの重要性を示唆した東京大学グ ループの研究は光彩を放つ（9）．
興味深いのは，味物質としてはごくまれである味覚修飾タ
ンパク質ネオクリンのX線結晶解析とそのT1R2・T1R3と の結合の分子動力学シミュレーションである（10）．これは酸 性領域で強い甘味を示すが，その塩基性サブユニットのたっ た一つのヒスチジン残基を変異させたバリアントH11Aは中 図2■グローバル化しつつある機能性食品研究
図1■食品の体系的研究例
化学と生物 Vol. 50, No. 8, 2012
608
性でも強い甘味を示すことが明らかになった（11）．この研究 の発展として，味質が微妙に異なるさまざまな甘味物質につ いて，その微妙な差異を，甘味レセプター分子との結合部位 の違いで説明する研究が登場している（12）．苦味物質と苦味 レセプターの結合の研究も興味深く，苦味を緩和する 第三 の物質 の効果はこのレセプター分子の揺らぎに関係すると 説明している（13）．
ところで，以前からlabeled-line theoryというのがあっ た．これは，一つの味細胞には5つの基本味のレセプターが マルチに発現しているのではなく，そのうちのどれか一つを 発現していて，たとえば甘味レセプター細胞は甘味物質だけ に，苦味細胞は苦味物質だけに応答し，それぞれ甘味シグナ ル，苦味シグナルを発信させるという仮説であったが，長 年，その真偽は不明のままであった．東京大学グループは，
シナプス輸送するコムギ胚芽レクチン （WGA） を甘・旨・
苦味細胞に導入し，その伝導路を可視化し，上記仮説が正し いことを世界に先駆けて証明した．また，最近，味細胞リン ネージの系譜を分子レベルで丹念に調べた結果，一つの味覚 前駆細胞が Skn-1a （Pou2f3） という転写因子の働きによって 甘味，苦味，旨味，酸味レセプター細胞のどれか一つに分化 することを突き止める，きわめてインパクトの大きい研究を 発表した（14）．
従来，末梢事象として各論的研究の対象であった味覚が消 化管その他の部位にも普遍的に見られる生命事象であるのか もしれない．口腔刺激が実は中枢活動と分子レベルで連動し ているとすれば，味覚・嗅覚は生体にとって本質的に重要不 可欠の調節要因であろう．世界の眼はここに注がれている．
生体は①栄養性，②嗜好性，③生理機能性を別々のものと してではなく互いに連動した 一つのもの として認知す る．認知するのは脳である．それに呼応して生物は適正な行 動をとり，生きる．こうした視点から産み出される食品は，
健康の増進，嗜好の満足，病気の予防，そして安全性の保証
された “wholesome food” となろう．世界の食品産業が目指 すゴールもこれにほかならない．
学術上，産業上の統合食品機能論は今，世界へ広がりつつ ある（図
2
）．日本が拠点の一つとなって発展しつつあるこ のグローバリゼーションの未来に千載の夢をはせつつ，擱筆 する．謝辞：執筆途上で多々ご教示くださった東京大学名誉教授の阿部啓子先 生，東京大学大学院農学生命科学研究科特任准教授 中井雄治先生，同 准教授 三坂 巧先生に感謝する．
文献
1） 鈴木梅太郎，島村虎緒：東京化學會誌，32, 4 （1911）.
2） 荒井綜一編： 機能性食品の研究 学会出版センター，東 京，1995.
3） D. Swinbanks & J. OʼBrien : , 364, 180 （1993）.
4） M. Müller & S. Kersten : , 4, 314 （2003）.
5） 荒井綜一，阿部啓子，金沢和樹，吉川敏一，渡辺 昌：
機能性食品の事典 ，朝倉書店，東京，2007.
6） S. Arai, A. Yasuoka & K. Abe : , 19, 69 （2008）.
7） A. Nakamura, S. Fujiwara, I. Matsumoto & K. Abe : , 57, 5480 （2009）.
8） R. F. Margolskee, J. Dyer, Z. Kokrashvili, K. S. Salmon, E. Ilegems, K. Daly, E-L. Maillet, Y. Ninomiya, B. Mosin- ger & S. P. Shiranzi-Beechey :
, 104, 15075 （2007）.
9） T. Misaka, Y. Kusakabe, Y. Emori, T. Gonoi, S. Arai &
K. Abe : , 272, 22623 （1997）.
10） A. Shimizu-Ibuka, Y. Morita, T. Terada, T. Asakura, K.
Nakajima, S. Iwata, T. Misaka, H. Sorimachi, S. Arai &
K. Abe : , 359, 148 （2006）.
11） K. Nakajima, Y. Morita, A. Koizumi, T. Asakura, T.
Terada, K. Ito, A. Shimizu-Ibuka, J. Maruyama, K. Kita- moto, T. Misaka & K. Abe : , 22, 2323 （2008）.
12） A. Koizumi, A. Tsuchiya, K. Nakajima, K. Ito, T. Terada, A. Shimizu-Ibuka, L. Briand, T. Asakura, T. Misaka &
K. Abe : , 108, 16819 （2011）.
13） T. Sakurai, T. Misaka, M. Ishiguro, K. Masuda, T. Suga- wara, K. Ito, T. Kobayashi, S. Matsuo, Y. Ishimaru, T.
Asakura & K. Abe : , 285, 28373 （2010）.
14） I. Matsumoto, M. Ohmoto, M. Narukawa, Y. Yoshihara
& K. Abe : , 14, 685 （2011）.
