日本調理科学会誌 Vol. 45,No. 1,19~24(2012) ノートしょうゆと糖の加熱反応物による乳化作用について Emulsification Intensity of Glucose Supplemented Soy Sauce by Heating 高田優子 * 鈴木宗治 ** 内田

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ふじきみごみぶち
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1 日本調理科学会誌 Vol. 45,No. 1,19~24(2012) ノートしょうゆと糖の加熱反応物による乳化作用について Emulsification Intensity of Glucose Supplemented Soy Sauce by Heating 高田優子 * 鈴木宗治 ** 内田孝雄 * 三枝維彦 * Yuko Takata Soji Suzuki Takao Uchida Tsunahiko Saigusa We found that the degree of the color (Abs. 430 nm)was correlated with the intensity of emulsification in commercial soy sauce. Heating the glucose supplemented soy sauce at 75 increased its degree of color (Abs. 430 nm) and also the intensity of emulsification as the heating time was increased. Next, We then investigated the intensity of emulsification of 20 kinds of melanoidin derived from heated mixtures of glucose and 20 amino acids. The alanine-, glycine-, and threonine-glucose melanoidins were found to have a stronger intensity of emulsification among the 20 kinds of melanoidin. These results suggest that the melanoidins derived from these three amino acids might be one of the factors responsible for the stronger emulsification intensity of soy sauce. キーワード : 乳化 emulsion; メイラード反応 Maillard reaction; 褐色色素 melanoidin; しょうゆ soy souce; アミノ酸 amino acid; 糖 glucose 緒言実験方法代表的な乳化食品としてマヨネーズ及びバター等の乳製品が挙げられるマヨネーズは卵黄に約 10% 含まれる卵黄レシチンにより乳化しており, 乳製品は牛乳に含まれるカゼインをはじめ, 可溶性タンパク質等の乳化力を利用した食品である 1) しょうゆの乳化力に関しても, 既にいくつかの報告がある小野ら 2,3) は, 粉末しょうゆと綿実油の混合物を長時間静置すると, 両者の分離界面に相互に溶解したような連続層が生成することを見出したこの現象は乳化の 1 種である可溶化現象であることを確認している 2-4) また, しょうゆ成分のうち, 糖と窒素成分に着目し, 糖のモデルとしてスクロース, 窒素成分のモデルとしてポリペプトンの油脂可溶化力を調べたところ, 各々単独における可溶化力は僅かであったが, 両者の混合溶液では可溶化力が著しく増加したことを確認している 2,5,6) 更に, 松田ら 7) は, しょうゆ中の色度と油脂の乳化力の間に関係があること, および乳化力に関わる原因物質は高分子多糖類であることを報告している今回, 筆者らは, しょうゆと糖が加熱反応する際に生成する色の成分, メラノイジンに着目して油脂の乳化作用の検証を行ったので報告する * キッコーマン食品株式会社商品開発本部 (Kikkoman Food Products Company Product Development Division) ** キッコーマン食品株式会社加工用営業本部 (Kikkoman Food Products Company Industrial Sales Division) 連絡先キッコーマン食品株式会社商品開発本部加工食品酒類調味料開発部千葉県野田市野田 399 TEL 04(7123)5502 FAX 04(7123) 実験に供した市販しょうゆ色度の異なる関東のしょうゆ 5 検体 ( こいくちしょうゆ, うすくちしょうゆ, しろしょうゆ, たまりしょうゆ, さいしこみしょうゆ ) に加え, 中部地方のしょうゆ 1 検体 ( たまりしょうゆ ), 九州地方のしょうゆ 6 検体 ( こいくちしょうゆ ), 中華人民共和国のしょうゆ 3 検体 ( 老抽 : 濃口醤油生抽にカラメルを加え色付けした醤油 ), 計 15 検体を用いた 2. 市販しょうゆの基本成分の分析各々のしょうゆの塩分 %(w/v), 総窒素量 (TN)% (w/v), 可溶性固形分量 %,ph, 色の濃さを測定した塩分の測定は電位差摘定法, 総窒素量はケルダール法, 可溶性固形分量はデジタル屈折計 (DBX-85, アタゴ ),ph は ph メーター (HM-30G56 東亜ディーケーケー ), 色の濃さは分光光度計 (U-3300, 日立ハイテク ) を用いて 430 nm の吸光度を測定し, その値に希釈率を乗じて算出した 3. 市販しょうゆの乳化力の測定各々のしょうゆ 35 g に食用油脂 ( パナセート 810: 日本油脂株式会 )15 g を加え, ハンドミキサー (50/60 Hz) ( 株式会社ビジュ ) にて 1 分間攪拌した後,30,12 時間放置後の性状を目視で観察した更に, その乳化物をリン酸緩衝液 (ph 6.8) にて適宜希釈し, コロナ濁度計 ( 日立社製 ) にてカオリンを指標として濁度 (ppm) を測定し, 乳化力の指標としたこの方法は,Pearce and Kinsella の方法 8) を応用したものであるそれは, 油脂が細かく安定に乳化分散していると, 濁度が高い値を示すので, 濁度を乳化安定性の指標とみなすことができる 4. こいくちしょうゆの加熱反応物の生成条件こいくちしょうゆを 72,145 rpm 振盪培養器 (BR- (19) 19

2 日本調理科学会誌 Vol. 45 No. 1(2012) 13FM,TAITEC) の条件で 0~100 時間加熱反応した 5. こいくちしょうゆと糖の加熱反応物の生成条件窒素含量の高いこいくちしょうゆ ( 塩分 15.1%(w/v), 総窒素量 2%(w/v),41.5%,pH 4.69, 色 (430 nm の吸光度 )36.8)50 g にぶどう糖 ( 和光純薬 : 特級 )50 g を混合し,72,145 rpm(bioshaker BR-13FM (TAITEC)) の条件で,96 時間加熱反応した 6. アミノ酸と糖の加熱反応物の生成条件タンパク質を構成する 20 種類のアミノ酸 5 g, ぶどう糖 50 g, 水 45 g を 72,145 rpm(bioshaker BR-13FM (TAITEC)),72 時間加熱反応させてアミノ酸と糖の加熱反応物を得た使用したアミノ酸を Table 1 に示した 7. こいくちしょうゆの加熱反応物とアミノ酸と糖の加熱反応物の乳化力の測定前項 3. にて市販しょうゆの乳化力の測定方法を示したが, 市販しょうゆの乳化力は弱いものと考え, しょうゆ 35 g に対して食用油脂を 15 g( 油脂含有量 30%) 乳化させた際の乳化力を測定した一方で, しょうゆと糖の加熱反応物, または, アミノ酸と糖の加熱反応物市販しょうゆと比較して乳化力が強いと考えた為, 反応物 25 g に対して食用油脂 25 g( 油脂含有量 50%) を乳化させた際の乳化力を測定した目視観察, 乳化力の測定は前項 3. と同じ方法で行った Table kinds of amino acid Glycine, Sodium L (+)-Aspartate Monohydrate, L-Alanine, L-Asparagine Monohydrate, L-Valine, L-Glutamic Acid, L-Leucine, L (+)-Glutamine, L (+)-Isoleucine, L-Lysine Hydrochloride,(-)- Proline, L (+)-Arginine, L-Serine, L-Histidine, L-Threonine, L (-)- Phenylalanine, L-Cysteine, L-Tyrosine, DL-Methionine, L-Tryptophan 8. アミノ酸の分析しょうゆと糖の 72 時間加熱反応前後のアミノ酸分析は 0.02N 塩酸にて適宜希釈後, フィルター (0.45 μm Cellulose Acetate) 処理したものをアミノ酸分析計 L-8800( 日立ハイテクフィールディング社製 ) を用いて行ったなお, 加熱反応前と加熱反応後の各アミノ酸量の差を, 加熱反応時に消費されたアミノ酸量とみなしたまた, 加熱反応前のアミノ酸量に対して, 加熱反応時に消費されたアミノ酸量の割合を加熱反応時のアミノ酸利用率 (%) とした結果及び考察 1. 市販しょうゆの性状及び乳化作用今回の実験に用いたしょうゆの特徴を Table 2 に示した関東のしょうゆ 5 検体に関しては, たまりしょうゆ, さいしこみしょうゆ, こいくちしょうゆ, うすくちしょうゆ, しろしょうゆの順に色が濃く, 同順で可溶性固形分も高いという結果が得られた全窒素量は, たまりしょうゆ, こいくちしょうゆ, さいしこみしょうゆ, うすくちしょうゆ, しろしょうゆの順に高く,pH はほとんど差がなかった塩分濃度 % はうすくちしょうゆが最も高い値を示したまた, 中部地方, 九州地方, 中華人民共和国のしょうゆは色が濃く, 可溶性固形分が高い傾向であった関東のしょうゆ 5 検体の乳化性は, たまりしょうゆ, さいしこみしょうゆ, こいくちしょうゆ, うすくちしょうゆ, しろしょうゆの順で, 実験者 2 名による目視の結果, 乳化状態が良好であり, 乳化力もこの順であったこの順序は色の濃さ及び可溶性固形分量とも一致していたまた, 中部地方, 九州地方, 中華人民共和国のしょうゆに関しても, 色が濃く, 可溶性固形分量の高いしょうゆが, 目視における乳化状態が良好で, 乳化力も高いことが Kanto region (A 社 ) Kyushu region Table 2. Characteristics of commercial soy sauce Salt cocentration %(w/v) Total nitrogen concentration %(w/v) Soluble solid content % ph Color Intensity of (Abs. 430 nm emulsification dilution rate) (Turbidity(ppm)) Koikuchi Usukuchi Shiro Tamari Saishikomi B 社 C 社 D 社 E 社 E 社 F 社 Chubu region G 社 H 社 China I 社 J 社 (20)

3 しょうゆと糖の加熱反応物による乳化作用について Fig Correlation between intensity of emulsification and salt concentration in commercial soy sauce Fig Correlation between intensity of emulsification and ph in commercial soy sauce Fig Correlation between intensity of emulsification and total nitrogen concentration in commercial soy sauce Fig Correlation between intensity of emulsification and color in commercial soy sauce Fig Correlation between intensity of emulsification and soluble solid content in commercial soy sauce Fig. 2. Change in intensity of emulsification and color in Koikuchi soy sauce by heating 確認できたこれらのしょうゆに関して, 塩分量, 全窒素量, 可溶性固形分,pH, 色の濃さと, 乳化力との相関性の程度を調べたその結果, 相関係数 (r) は, 順次 0.32(Fig. 1-1), 0.15(Fig. 1-2),0.73(Fig. 1-3),0.69(Fig. 1-4),0.95 (Fig. 1-5) であったこれらから, 乳化の安定性は色の濃さと高い相関があることがわかったまた, しょうゆの色の濃さはメラノイジンの量に起因していることから 8-10), しょうゆ中に含まれるメラノイジンが乳化力に関与していることが示唆される 2. こいくちしょうゆの加熱反応物の乳化性アミノ酸と糖の反応はメイラード反応として知られており, メラノイジンが生成する 10,11) そこで, こいくちしょうゆを加熱反応させることにより, 色の濃さと乳化力がどのように変化するのかを調べたその結果, 色の濃さは, 加熱時間の経過とともに増加したまた, 乳化力は,60 時間までほとんど示さなかったが, その後は経時的に乳化力が増加した (Fig. 2) 乳化力の生じる時間が松田ら 7) の報告よりも遅い結果となったその違いは, 松田らは乳化直後の乳化力を測定 7) している (21) 21

4 日本調理科学会誌 Vol. 45 No. 1(2012) Fig. 3. Change in intensity of emulsification and color in glucose-added Koikuchi soy sauce by heating が, 一方で著者らは乳化後 30,12 時間放置して乳化安定性を含めた乳化力を測定していることによるものと考える 3. しょうゆと糖の加熱反応物による乳化作用前項 2 でしょうゆを加熱することにより, 色の濃さと乳化力が増すことがわかったので, メラノイジン含有量が高く, 乳化力の強いしょうゆを作成するため, 窒素含量の高いこいくちしょうゆにぶどう糖を混合して加熱反応させたその結果, 色の濃さは加熱時間の経過に伴い, 比例的に増加し, 約 90 時間を境に減少した (Fig. 3) この減少は, メラノイジンの生成が進むにつれてメラノイジンが高分子化し, 沈殿が生じたためと考えられる一方, 乳化力については,40 時間を超えた頃から経時的に増加し, 約 90 時間で最高値に達した (Fig. 3) したがって, メラノイジンが最も増加した時点で, 油脂の乳化力が最も強くなったといえる市販しょうゆでは, 色の濃さと乳化力に相関があったが, 一方でしょうゆの加熱反応物の乳化力は 60 時間まで, しょうゆと糖の加熱反応物の乳化力は 40 時間まで色の濃さと相関していなかったこの結果の相違は実験方法 6. で示した通り, 実験系の違いによるものと考えるしょうゆの加熱反応及び醤油と糖の加熱反応時間がそれぞれ 40 時間及び 60 時間までは, メラノイジン生成がまだ初期段階で, 低分子のものが多く, 乳化力が弱く, 時間の経過と伴にメラノイジンが高分子化し, 乳化力が増加したと考える 4. アミノ酸と糖の加熱反応物による油脂の乳化作用前項 3 でしょうゆ中のメラノイジンが油脂の乳化に強く関与していることが示されたそこで, どのようなアミノ酸から生成されるメラノイジンが油脂の乳化作用に関与しているかを調べる為, たんぱく質を構成する 20 種のアミノ酸の各々をぶどう糖と加熱反応させて, モデルメラノイジンを作成し, 油脂の乳化力を調べたグリシン, アラニン, スレオニンからなるモデルメラノイジンに強い乳化力が, また, バリン, セリン, メチオニンに弱い乳化力が認められたが, その他のアミノ酸では, Table 3. The intensity of emulsification by 20 kinds of modelmelanoidin Intensity of emulsification (Turbidity (ppm)) Intensity of emulsification (Turbidity (ppm)) Glycine Proline separated Aspartate separated Arginine separated Alanine Serine Asparagine separated Histidine separated Valine Threonine Glutamic Acid separated Phenylalanine separated Leucine separated Cysteine separated Glutamine separated Tyrosine separated Isoleucine separated Methionine Lysine separated Tryptophan separated Fig. 4. Correlation between intensity of emulsification and color in 20 kinds of modelmelanoidin 乳化力がほとんど確認できなかった (Table 3) モデルメラノイジンの乳化力と色の濃さとの相関の程度を Fig. 4 に示した r が 0.36 であることから乳化力と色の濃さには相関関係は認められなかった以上の結果から, メラノイジンの乳化力はアミノ酸の種類によって大きく異なることが明らかになった 22 (22)

5 Table 4. しょうゆと糖の加熱反応物による乳化作用について Change in amino acid composition in glucose-added soy sauce before and after heating composition before heating (mg/ml) composition after heating (mg/ml) used in this reaction (mg/ml) Rate of utilization (%) Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine Proline Serine Threonine Cysteine Methionine Aspartate Asparagine Glutamic Acid Glutamine Lysine Arginine Histidine Phenylalanine Tyrosine Tryptophan しょうゆと糖を加熱反応させた際のアミノ酸量の変化しょうゆと糖の 72 時間加熱反応前後のアミノ酸量を分析し, どのアミノ酸が加熱反応で消費されているのかを調べたその結果, 乳化作用のあるモデルメラノイジンを生成したグリシン, アラニン, スレオニン, バリン, セリン, メチオニン, フェニルアラニンはそれぞれ,93%,75%, 86%,48%,89%,54%,80% が消費されていることが確認できた一方, 他のアミノ酸に関しては, 特にシステイン, リジン, アルギニン, ヒスチジンについては 100% 消費されていた (Table 4) ただし, これらのアミノ酸から生じるメラノイジンは乳化力にあまり関与していない可能性が高い (Fig. 4) 以上より, 乳化力の強いメラノイジンを生成するグリシン, アラニン, スレオニンがしょうゆ中に存在することから, これらのアミノ酸より生成されたメラノイジンがしょうゆの乳化力に強く関与するものと推定されるしょうゆ中には, 界面活性作用を有するタンパク質, ペプチド, 高分子多糖類等が存在しており, それらが乳化力に寄与しているものと推察されている本研究では, これらの成分に加えて, 数種のメラノイジンにも乳化力があることを確認したしょうゆ中では, 多くのアミノ酸及びペプチドの混合物と単糖から高分子多糖類に至る多種類の糖類との反応によりメラノイジンが生成されていると推定されるため, どのようなメラノイジンが乳化力に関与しているかを特定するのは非常に難しいしかし, 本研究によりグリシン, アラニン, スレオニンがしょうゆ中のメラノイジンの乳化力に関与していることが示唆された本研究において, しょうゆの色の濃さと乳化力に相関があることがわかったしかし,20 種のアミノ酸とグルコースから生成されたモデルメラノイジンの色の濃さと乳化力には相関が認められなかったこれは, アミノ酸の種類によって生成されるメラノイジンの乳化力が異なるためであるしょうゆのように, 大豆と小麦を原料にして製造された, ある一定のアミノ酸組成を持った溶液では, 色の濃さと乳化力が相関するものと推定される以上の結果, しょうゆと糖の加熱反応物が油脂を安定的に乳化できることが示されたことから, この技術を応用した新規の乳化食品の開発が期待される文献 1) 戸田義郎, 門田則昭, 加藤友治 (1997), 食品用乳化剤基礎と応用, 光琳, 東京,p. 11,p. 191,p ) 小野文夫 (1980), 蛋白質による新規被覆技術, 日食工誌,27, ) 小野文夫, 青山康雄 (1976), 醤油成分による油脂可溶化現象 ( 第 1 報 ) 可溶化条件の検討, 日食工誌,23, ) 伊勢村寿三 (1957), 乳化と可溶化, 油化学,6, ) 小野文夫, 青山康雄 (1977), 醤油成分による油脂可溶化現象 ( 第 4 報 ) 醤油エキス物溶液ならびにそのモデル系のミセル形成, 日食工誌,24, ) 小野文夫, 青山康雄 (1977), 綿実油の可溶化に及ぼす糖タンパク混合溶液の影響, 日食工誌,24, ) 松田康, 上瀬弘和, 佐藤正美, 塚田陽二 (1990), 醤油の (23) 23

6 日本調理科学会誌 Vol. 45 No. 1(2012) 成分と機能 ( 第 3 報 ), 醤油の乳化力に及ぼす高分子成分の影響, 日醤研,16, ) 岩崎俊行, 高倉裕, 吉浜義雄, 平松順一, 高橋康次郎, 猪飼勝重 (2003), 本みりんのラジカル消去活性と食品での抗酸化性, 醸協,98, ) Pearce, K. N. and Kinsella, J. E. (1978), Emulsifying properties of proteins: evaluation of a turbidimetric technique, J. Agric. Food Chem., 26, ) 五明紀春 (2008), 褐色色素メラノイジンの特性と機能, 日醤研,34, ) 花田朋美, 中村アツコ (2004), アミノカルボニル反応による着色度の評価に対する測色計と色差計の利用と比較, 東京家政学院大紀,44,1-4 ( 平成 23 年 2 月 9 日受付, 平成 23 年 10 月 12 日受理 ) 和文抄録 1. 市販醤油の油脂の乳化力を調べたところ, 醤油の色 (430 nm の吸光度 : メラノイジン量の指標 ) と油脂の乳化力に相関関係があることを確認した 2. 醤油にぶどう糖を加えて加熱反応させたところ, 加熱時間とともに色 (430 nm の吸光度 ) が増加し, 更に強い油脂の乳化力を持つようになった種のアミノ酸とぶどう糖を加熱反応させ, モデルメラノイジンを作成し, 各々の油脂の乳化力を調べたところ, アラニン, グリシン, スレオニンとブドウ糖のモデルメラノイジンに強い乳化力があることを確認したこれらのアミノ酸から生成されたメラノイジンが醤油の乳化力に関与しているものと推定された 24 (24)

スライド 1

スライド 1 タンパク質 ( 生化学 1) 平成 29 年 4 月 20 日病態生化学分野分子酵素化学分野教授山縣和也生化学 1のスケジュール 4 月 20 日講義開始 6 月 1 日中間試験 9 月 25 日生化学 1 試験講義日程内容は一部変更があります講義資料 ( 山縣吉澤分 ): 熊本大学病態生化学で検索 ID: Biochem2 パスワード :76TgFD3Xc 生化学 1 の合否判定は

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