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　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ホタテで主に食べられるのは貝柱です。一方、「ひも」と呼ばれる外套膜は、殻を除いた湿重量の約1割を占めます。しかし価値の低い副産物として多くが廃棄され、再利用されるのはごく一部にとどまっています。研究チームによると、外套膜はタンパク質やミネラルなどを豊富に含んでおり、これを機能性の高いタンパク質素材として取り出せれば、水産廃棄物の活用につながります。

タンパク質を取り出す方法の一つに「アルカリ溶解・酸沈殿法」があります。アルカリ性の液でタンパク質を溶かし出し、その後に酸を加えて沈殿させて回収する方法です。研究チームはこの方法を、費用が抑えられ回収率も高いと位置づけています。ただし、抽出時のアルカリの強さ（pH）が性質に与える影響は生物種によって異なると考えられ、ホタテ外套膜ではまだ十分に調べられていませんでした。そこで研究チームは、抽出pHを8から12まで変えたときに、ホタテ外套膜から得たタンパク質（分離タンパク質）の物理化学的な性質・構造・機能がどう変わるかを明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

材料には、中国・湛江の海域で採れたホタテ（アメリカイタヤガイ）の外套膜を使いました。地元の加工工場から提供されたもので、個体差の影響を抑えるため、同じ一回分の新鮮な外套膜をまとめて用いています。

外套膜を細かく刻み、水と混ぜて均質にしました。これに水酸化ナトリウムを加え、pHを8、9、10、11、12の5段階に調整しました。氷で冷やしながら2時間かき混ぜた後に遠心分離を行い、溶け出した液に塩酸を加えてpH5.5にしてタンパク質を沈殿させました。回収した沈殿は中性に戻してから凍結乾燥しています。それぞれのpHについて、500グラムずつの試料3つを別々に抽出しました。

比べた項目は多岐にわたります。まず、回収率（収率）と純度、含まれるタンパク質の種類と大きさ、色、表面の微細構造を調べました。次に、熱で変性する温度、水中での粒子の大きさと表面電荷、表面の疎水性（水をはじく部分がどれだけ表に出ているか）、硫黄を含む反応しやすい部分（スルフヒドリル基）の量、らせん状やシート状といったタンパク質の折りたたみ方（二次構造）を測りました。さらに、食品素材としての働きとして、水への溶けやすさ、乳化（油と水を混ぜ合わせる）性質、水や油を抱え込む力、泡立ちやすさと泡の持ちも評価しました。

主な報告結果

最も大きく変わったのは収率です。抽出pHを8から12に上げると、収率は5.01%から96.29%へと大きく上昇しました。純度もpHとともに上がり、pH10で96.01%に達しました。ただし、pH10を超えると純度に有意な差は見られなくなりました。得られたタンパク質の主成分は、パラミオシン、アクチン、トロポミオシンなど、筋肉をつくるタンパク質でした。pHが高くなると一部のタンパク質の帯が弱まり、研究チームはアルカリによる分解が起きたと解釈しています。

pHを上げると、タンパク質の構造も変化しました。表面の疎水性は、色素の結合量で測った値がpH8の38.54マイクログラムからpH12の78.63マイクログラムへと増えました。研究チームは、タンパク質がほどけて、水をはじく部分が表に出たためと考えています。二次構造では、らせん状のαヘリックスの割合が20.37%から16.59%に減り、シート状のβシートが増えました。水中での平均粒子径はpH8の431.75ナノメートルが最小で、pHを上げるほど大きくなり、最大で1021.87ナノメートルに達しました。研究チームは、表面電荷が弱まり、分子どうしが集まりやすくなったことを示すとみています。遊離スルフヒドリル基は、pH8の1グラムあたり34.31マイクロモルからpH11の11.35マイクロモルまで減りましたが、pH11を超えると再び増えました。

機能面では、性質ごとに最も良いpHが異なりました。水への溶けやすさはpHが上がるにつれて下がり、pH8で最も高くなりました。油を抱え込む力が最も高く、粒子が最も小さかったのもpH8でした。熱に対する安定性はpH11で最も高く、変性温度は95.45℃でしたが、pH12では89.96℃に下がりました。泡立ちやすさはpH8の44.47%からpHとともに上がり、pH11で最大の60.02%となりました。泡の持ちはpH10で他の条件より有意に高くなりました。水を抱え込む力と乳化の安定性も、pH10で最も良好でした。色はpH10で最も明るくなり、pH12では濃い黄色を帯びました。

この報告が示すこと

研究チームは、抽出のアルカリを強めるほど回収量は増えるものの、溶けやすさなど一部の性質は損なわれると結論づけています。回収量を最優先するならpH12が有利です。一方、回収効率と機能性のバランスをとるにはpH10〜11が適していると述べています。溶けにくくなったにもかかわらずpH10〜11で泡の性質が良かった点について、研究チームは次のように説明しています。表に出た疎水性の部分が、泡の表面で丈夫な膜をつくるためだというものです。そのうえで、アイスクリームやパンのような泡を生かす食品に向くという見方を示しています。

研究チームは、用途に応じて抽出pHを選び分けられる可能性も示しています。限界としては、抽出の過程で酸とアルカリの中和によって塩が生じる点を挙げています。工業的に生産する場合は、性質をそろえることと環境面の配慮のために、この余分な塩を取り除く必要があるとしています。また、凍結乾燥による脱水が表面のタンパク質の集まり方にわずかな影響を与えうることにも触れています。ただし、すべての試料を同じ手順で処理しているため、観察された違いは抽出pHの影響を反映していると説明しています。

原著論文の著者・所属：Yao Xie（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China）、Yifei Zheng（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China）、Wenhong Cao（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China; National Research and Development Branch Center for Shellfish Processing (Zhanjiang), Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Zhanjiang 524088, China; Shenzhen Institute of Guangdong Ocean University, Shenzhen 518108, China）、Mingtang Tan（College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China; National Research and Development Branch Center for Shellfish Processing (Zhanjiang), Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Seafood, Zhanjiang 524088, China; Shenzhen Institute of Guangdong Ocean University, Shenzhen 518108, 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）：Yao Xie, Yifei Zheng, Wenhong Cao, et al. Strategic Modification of Scallop Mantle Protein Isolates via Alkaline Extraction: Resource Utilization of Biological Waste. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-21. DOI: 10.3390/foods15183352. 原著ライセンス：CC BY.