高温高圧水を用いたタンパク質のペプチド化熊本大学大学院自然科学研究科後藤研究室坂口明香 GOTO Laboratory 背景米米タンパク質や絹は特有の栄養価値と機能性成分を持っている。絹 NH2 O O 米は5~12%タンパク質を含む HN タンパク質の構成全ての必須アミノ酸（リシン、トレオニンが少ない。）米タンパク質や絹は様々な分野に利用できないかと期待されている。 O CH3 O NH Arginine (Arg) CH3 O OH NH 2 N OH H3C OH NH 2 Isoleucine (Ile) CH3 NH 2 Isoleucine (Ile) O Lysine (Lys) HO OH P H3C アラニン Alanine (Ala) O チロシン Threonine (Thr) NH 2 NH2 OH OH 用途健康食品、飲料、化粧品、シャンプー、ヘアートリートメントなど・・・ NH 2 NH 2 用途ダイエット食品、栄養補助食品、化粧品、クリーム、シャンプー、入浴剤、エステ材料など・・・ Methionine (Met) Phenylalanine (Phe) CH3 O H3C OH NH 2 NH Tryptophan (Trp) O OH NH2 HO セリン OH Tyrosine (Tyr) O HO OH Serine (Ser)NH2 この四者で全アミノ酸の約90%を占める NH2 Valine (Val) 目的 SuperSuperliquid critical fluid タンパク質 Protein A 熱水処理 gas steam OH NH2 S H3C 高温高圧水とは solid OH Glycine (Gly) O まゆ繊維の構成フィブロイン 70~80% セリシン 20~30% 他 1%程度 HistidineO(His) O H2N グリシン O OH 従来、タンパク質をペプチド化し利用しやすくするために酸・アルカリ処理等が行われているが、処理に時間や手間がかかり、処理後の酸・アルカリ廃液は環境への負荷が大きい環境への負荷が大きい。 OH NH 2 H3C H2N しかしながら、これらは水溶性しかしながら、これらは水溶性でないため利用しにくい。でないため利用しにくい。絹はほとんどがタンパク質である。 H N A A A 加水分解 A:Amino acid The triple point T The critical point Peptides 超臨界流体は物質固有の臨界点を越えた非凝縮性のガスである。 A ~ ~ A 水溶性ペプチド + アミノ酸 A Amino acids A A A A 水のイオン積は２５０℃付近で極大値をとり、水は酸触媒的作用を示す。この付近の水を高温高圧水とする。 H ２Oの臨界点は３７４℃，２２．１MPa ３７４℃，２２．１MPa 環境負荷の小さい高温高圧水処理により、タンパク質を利用価値の高い水溶性ペプチドやアミノ酸に変換すること高温高圧水は激しい加水分解作用を持つ。高温高圧水は激しい加水分解作用を持つ。であり、このとき密度・粘度・拡散係数は気体と液体の中間値をとる。実験実験条件実験手順反応器：SUS316 製回分式反応器反応器：SUS316製回分式反応器水 (Volume: 5.0ml) 原料：米タンパクパウダー分析方法高温高圧水処理 Arガス原料元素分析 H,C,Nの含有率原料家蚕絹パウダー水溶化率濾液冷却 TOC 濾液中の有機炭素量 Lowry法溶媒：水仕込み比=1 wt%（（パウダー0.05 g:水水 4.95g 仕込み比=1wt% パウダー0.05g: 4.95g）, 10wt%（ g:水水 3.60g 10wt%（パウダー0.40 パウダー0.40g: 3.60g）タンパク質量吸引水洗ろ過 GC-FID 残渣高温高圧水処理物反応時間：5 反応時間：5-100min 100min アミノ酸の定性・定量真空乾燥濾液残渣重量測定不水溶分率 50mlに希釈反応温度：175, 300℃ ℃ 反応温度：175, 200, 225, 250,275および 250,275および300 The electric oven 結果と考察−米タンパク質生成物結語タンパク質濃度 200℃ 225℃ 250℃ 275℃ 50 40 30 20 200℃ 250℃ 原料 10 0 60 200℃ 225℃ 250℃ 275℃ 原料 40 20 0 0 10 20 30 40 Reaction time(min) 50 60 200℃では反応時間が 200℃ 長時間である方が水溶化TOC TOC収率が高い。収率が高い。 225℃ 225 ℃で最大で最大90% 90%の水の水溶化が確認された。 250および 250 および275 275℃ ℃では短時間である方が水溶性TOC TOC収率が高い。収率が高い。 (%)Recovery of water-soluble protein (%)TOC 80 225℃ 275℃ 0 10 TOC濃度 100 20 30 40 Reaction time(min) 50 60 200℃ 200 ℃以外の条件では反応時間が増加するほどタンパク質濃度が減少する傾向が見られた。 250℃ 250 ℃ 5min minの場合がの場合が最もタンパク質濃度が高く、原料の約50% 高く、原料の約 50%がが水溶性タンパク質として回収された。 50 200℃ 250℃ 300℃ 40 200℃ 200 ℃では長時間である方がタンパク質濃度が高い。 250℃ 250 ℃およびおよび300 300℃ ℃では短時間であるほうがタンパク質濃度が高い。 30 20 10 0 0 Hydrothermal Treatment Peptides 60 10 20 30 40 Reaction time(min) 50 60 A A ~ ~ 175℃ (%)Recovery of water-soluble protein Protein 原料：米タンパクパウダー仕込み比：1 仕込み比：1wt% 反応時間：20 min 反応時間：20min A A Amino acids A A A A:Amino acid 米タンパク質を高温高圧水で処理することにより水溶化することができた。低温では反応時間が長い方が、高温では反応時間が短い方が米タンパク質の水溶化が進んだ。最大で原料の50% が水溶性タンパク質として回収するこ最大で原料の50%が水溶性タンパク質として回収することができた。原料と水の割合が TOC濃度やタンパク質濃度に影響を TOC濃度やタンパク質濃度に影響を与えることがわかった。仕込み比が小さいほうがTOC 濃与えることがわかった。仕込み比が小さいほうがTOC濃度やタンパク質濃度が高い。仕込み比1wt%、250℃5minの条件が最も高効率で水溶性タンパク質を回収することができた。 ※本研究は株式会社エヌ・ディー・シー、熊本大学本研究は株式会社エヌ・ディー・シー、熊本大学21 21世紀世紀COE COE『『衝撃エネルギー科学の深化と応用衝撃エネルギー科学の深化と応用』』のご支援により実施できましたことに感謝の意を表します。