著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

トビイカ（Sthenoteuthis oualaniensis）はインド洋と太平洋に広く分布するイカです。資源量が多く、たんぱく質が多く脂質が少ないため、有望な海洋資源とされています。一方で、筋肉の線維が密に並んで身が硬く、水に分散しにくいことや、保存・加工中に体内の酵素で異臭が生じることから、利用は冷凍イカなどの一次製品にほぼ限られてきたと著者らは述べています。

たんぱく質を酵素で分解（加水分解）すると、大きなたんぱく質をより小さなペプチド（アミノ酸が数個から数十個つながったもの）に変えられます。これにより水に溶けやすくなるなどの性質の変化が期待されます。分解条件の最適化には通常、たんぱく質中の結合がどれだけ切れたかを示す「加水分解度」が使われます。しかし加水分解度だけでは、どの大きさのペプチドがどれだけできたかという分布までは分かりません。

そこで研究チームは、パパインとアルカラーゼという2種類の酵素をこの順に使う「逐次加水分解」を、分子の大きさの分布を目安にして最適化する方法を開発しようとしました。あわせて、得られた分解物の構造や、溶けやすさなどの性質を調べました。

何を、どのように調べたか

材料には、内臓・皮などを除いたトビイカの外套膜（胴の部分）の筋肉を使いました。炭酸水素ナトリウム溶液と水で洗い、たんぱく質原料を調製しました。

分子の大きさの分布の評価には、ゲルろ過クロマトグラフィーを用いました。これは試料を細かな孔のあるゲルに通し、分子を大きさの違いで分ける分析法です。研究チームは、あらかじめ決めた大きさの範囲（目標ウィンドウ）に出てくる成分のピーク面積を指標にしました。この面積は、その範囲にある水溶性ペプチド成分の相対的な量を表します。著者らは、この指標が特定の抗酸化ペプチドの量を直接測るものではなく、工程を管理するための目安であると断っています。

この指標を最大にするため、酵素の量、2種類の酵素の質量比、分解時間の3条件を変え、「ボックス・ベーンケン法」と呼ばれる実験計画で最適な組み合わせを探しました。こうして得た逐次分解物を、同じ総酵素量・同じ分解時間で、パパインだけ、アルカラーゼだけで分解したものと比べました。分解していない原料たんぱく質も比較に含めました。

比較した項目は、アミノ酸組成、電気泳動による分子量の分布、赤外分光などによる構造の変化、質量分析によるペプチド配列です。性質としては、pH2〜12での溶解度、DPPHとABTSという2種類の化学的な試験法によるラジカル消去能、乳化の起こりやすさ（乳化活性）と乳化状態の保たれやすさ（乳化安定性）を測りました。各処理は3回の独立した調製で繰り返しました。

主な報告結果

最適条件は、乾燥原料1グラムあたり酵素1110単位、パパインとアルカラーゼの質量比3対5、総分解時間8時間でした。このときの目標ウィンドウのピーク面積は0.0648±0.0012（任意単位）でした。加水分解度が最も高かったのはアルカラーゼ単独の分解物で、目標ウィンドウの面積が最も大きかったのは最適化した逐次分解物でした。

溶解度は、分解した3種類すべてで大きく上がりました。逐次分解物はpH2〜10で溶解度100%を保ち、pH12でも93.4%でした。パパイン単独はpH2〜12で90.1〜99.2%でした。アルカラーゼ単独はpH6と8で100%に達しましたが、強い酸性では86.1%に下がりました。

ラジカル消去能は、分解物ではいずれも濃度とともに高まりました。濃度1ミリリットルあたり5ミリグラムでの逐次分解物の消去率は、DPPHで23.75%、ABTSで22.84%でした。これは単独酵素の分解物よりやや高い値でした。ただし、比較の基準となる標準抗酸化物質を試験に含めていないため、この値は今回の試料どうしの相対比較にしか使えないと著者らは述べています。

乳化活性が最も高かったのはパパイン単独の分解物で、1グラムあたり8.26平方メートルでした。逐次分解物は6.21平方メートルにとどまり、乳化活性はパパイン単独の分解より改善しませんでした。乳化安定性では、逐次分解物が20.98分と数値上は最も高く、原料たんぱく質は20.45分でした。逐次分解物と原料との差は、統計的に有意とは示されていません。

アミノ酸組成は分解後も大きくは変わりませんでした。必須アミノ酸の割合は38.18〜39.20%の範囲でした。なお、バリンと含硫アミノ酸（メチオニンとシステイン）は、すべての試料でFAO/WHOの基準値を下回りました。構造面では、逐次分解物は単独酵素の分解物とは異なる二次構造の組み替わり方を示しました。質量分析でも異なるペプチド組成が見られ、芳香族アミノ酸を含む配列がいくつか確認されました。ただし、これらを抗酸化ペプチドと確認したわけではないとしています。

この報告が示すこと

研究チームは、加水分解度と目標ウィンドウのピーク面積は互いに補い合う情報だと結論づけています。前者は結合がどれだけ切れたかを、後者は特定の大きさの範囲にペプチドがどれだけ分布したかを示します。分子の大きさの分布を目安にした最適化は、加水分解度だけでは見えない違いをとらえる手がかりになるという位置づけです。

一方で、溶解度やラジカル消去能などの性質は、最適化の後に別途測ったもので、最適化の指標には含めていません。そのため、ピーク面積、ペプチド組成、性質のあいだに因果関係があることは示されていないと著者らは強調しています。そのほかの限界として、たんぱく質量を全窒素ではなくアミノ酸組成から推定した点を挙げています。また、酵素の順番を逆にした場合や2種類を同時に使った場合との比較がない点、ペプチドの定量的な分析と個々のペプチドの活性の直接確認がない点も挙げています。

原著論文の著者・所属：Qian Yao（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China）、Huiying Wang（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China）、Haoze Yang（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China）、Ruofei Hong（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China）、Yong Zhong（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China）、Xiaozhen Diao（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; Marine Biomedical Science and Technology Innovation Platform of Lin-gang Special Area, Shanghai 201306, China; Putuo Branch of International Combined Research Center for Marine Biological Sciences, Zhoushan 316104, China）、Wenhui Wu（Department of Marine Biopharmacology, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; Marine Biomedical Science and Technology Innovation Platform of Lin-gang Special Area, Shanghai 201306, China; Putuo Branch of International Combined Research Center for Marine Biological Sciences, Zhoushan 316104, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Qian Yao, Huiying Wang, Haoze Yang, et al. Gel Filtration Chromatography-Guided Sequential Hydrolysis of Sthenoteuthisoualaniensis Protein: Peptide Distribution and Functional Properties. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-26. DOI: 10.3390/foods15172998. 原著ライセンス：CC BY.