青森県ふるさと食品研究センター 研究報告 第５号（2008） サバ皮からのゼラチン抽出法と抽出されたゼラチンの特性 松 原 久 Utilization of mackerel (Scomber japonicus) skin Hisashi MATSUBARA キーワード：サバ（mackerel），皮（skin），コラーゲン（collagen），ゼラチン（gelatin） サバは本県に水揚げされる主要な魚種であり、その加工品であるシメサバもまた重要な加工品の ひとつとなっている。一般に、マサバを原料にシメサバを製造する場合に、皮は最終工程で除去さ れ、副生物として排出される。その量は、推定で年間５トン程度と考えられるが、そのほとんどが 有効に利用されていないのが現状である。 これまで、サバ皮からのコラーゲン抽出方法と精製したサバ皮コラーゲンの特性について検討を 行ってきたが、本報告では、コラーゲンの熱変性物で広く業界で利用されているゼラチンについて、 サバ皮からの抽出法とその特性について報告する。 試 験 方 法 １．試 料 サバ皮は、平成17年８月八戸市内水産加工工場において、八戸沖漁獲冷凍サバを原料としたシ メサバ製造時に排出されたもので、使用時まで−30℃で冷凍保管を行った。 ２．分析方法 （１）一般成分 ア 水 分：105℃常圧加熱乾燥法により測定した。 イ 粗タンパク質：ケルダール法で分析した全窒素に係数6.25を乗じて算出した。 ウ 粗 灰 分：550℃直接灰化法で分析した。 エ 粗 脂 肪：ジエチルエーテルによるソックスレー法で分析した。 オ 粗 炭 水 化 物：100％から水分、粗タンパク質、粗灰分、粗脂肪を減じて算出した。 （２）タンパク質サブユニット組成 タンパク質サブユニット組成はSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS−PAGE）で分析 した。すなわち、試料に８M Urea２％SDS ２％２−メルカプトエタノール（Tris−mareate pH8.0） （以後、タンパク質溶解液と呼ぶ）を加え、100℃で２分間加熱した後、25℃で１夜撹拌し、 Phalmacia社製PhastSystemTM で電気泳動、および染色を行った。泳動ゲルにはHomogeneous 7.5 を使用し、15℃で63AVh泳動した。染色は0.165％コマジーブリリアントブルーＧ30％メタ ノール10％酢酸に泳動したゲルを50℃で16分浸漬し、脱色は30％メタノール10％酢酸溶液に50℃ ５分間の浸漬を２回、続けて５％メタノール7.5％酢酸溶液に30℃10分間の浸漬を１回と30℃30 分間の浸漬を２回行い、ゲルの保護用として５％グリセリン10％酢酸溶液に50℃５分間浸し た。定量は、ゲルをスキャナで読み取り、ATTOの解析ソフトDensitographで解析した。 （３）タンパク質濃度 タンパク質濃度はLowry法１）もしくはビウレット法によって分析した。 − 14 − ア Lowry法 試料溶液１mLに試薬（２％Na２CO３−0.1N NaOH：0.5％CuSO４･５H２O−１％酒石酸ナトリウ ム＝50：１）５mLを加えて混合し、室温で10分放置した後、希釈FOLIN試薬0.5mLを加えて混 合し、室温で30分以上反応させ、波長500åの吸光度（OD500）を測定した。タンパク換算係数 はサバ皮精製コラーゲンから求めた1.0564を使用し、試料溶液のOD500からBlankのOD500を差し 引いた値にこれを乗じてタンパク質濃度（㎎／mL）とした。 イ ビウレット法 試料溶液１mLにビウレット試薬４mLを加え、約１時間反応させた後、波長560åの吸光度 （OD560）を測定した。タンパク換算係数はサバ皮精製コラーゲンから求めた20.67を使用し、試 （㎎／mL）とした。 料溶液のOD560からBlankのOD560を差し引いた値にこれを乗じてタンパク質濃度 （４）熱 分 析 熱分析計はセイコーインスツルメンツ株式会社製熱分析計DSC 6100を用いて、インジウムとガ リウムにより補正した。試料はアルミニウム製カプセルに50㎎程度精秤して封入し、昇温速度 0.5℃／分で測定した。 結 果 と 考 察 １．ゼラチン調製方法の検討 （１）サバ皮コラーゲンからのゼラチン調製 コラーゲンを原料として、 M 5 ℃ 10℃ 20℃ 未 ぺ 未 ぺ 未 ぺ 30 ℃ 35℃ 40℃ 50℃ 未 ぺ 未 ぺ 未 ぺ 未 ぺ 0.1M酢酸溶液中で加熱により ゼラチン化させる場合の温度 212k 170k α1 鎖 条件について検討を行った。 116k α2 鎖 コラーゲン溶液は、精製し たサバ皮コラーゲン0 . 1 2 ｇに 76k 53k 31.8mLの0.1Ｍ酢酸を加え、５ ℃で一夜攪拌・溶解して調製 した。この溶液を試験管に３mL 図1 コラーゲンのゼラチン化に及ぼす加熱温度 の影響 未：非ペプシン処理区、ぺ：ペプシン処理区 分注し、それぞれ５℃、10℃、20℃、30℃、35℃、40℃及び50℃で５分間加熱し、急冷した。コ ラーゲンを構成するα鎖は、ゼラチン化するとペプシンによって分解される。そこで、各温度区 分を試験管２本に１mLずつ分け、一方には0.02ｇ／mLのペプシン／0.1M酢酸溶液を１mL加え、他 方には対照区としてペプシン溶液の代わりに0.1M酢酸溶液１mLを加え、５℃で16時間反応させ た後、電気泳動により調査を行った。その結果を図１に示した。 加熱温度が20℃以下の場合、ペプシン処理したα鎖はペプシン未処理の場合とほぼ同様の染色 強度であったが、30℃以上のペプシン処理区は、α鎖が消失して低分子側バンドがわずかに見ら れる程度であった。従って、0.1M酢酸溶液に溶解させたコラーゲンは、30℃以上でゼラチン化す ることが明らかになった。 この結果は、ここには示さなかったが、粘度を指標としたコラーゲンの変性温度とほぼ一致し ていた。 （２）サバ皮からのコラーゲン直接調製 コラーゲンの精製過程を経てゼラチンを調製した場合、コスト等の点で問題があるため、サバ 皮から直接ゼラチンを調製する条件について検討した。 − 15 − ア 加熱条件の検討 120 原料サバ皮は、魚臭が強く感じられた 115 ため、脱脂処理として、サバ皮52.97ｇを 200mLのアセトンで３回洗浄した後、５ 110 染色強度率(%) ℃で乾燥を行い、12.72ｇの脱脂サバ皮を 得た。脱脂サバ皮1.2ｇに冷水98.8ｇを加 え、氷冷しながら、10,000×ｇで５分間 ホモジナイズを２回行った。ホモジネー ト13ｇを試験管４本に分注し、40℃、 105 100 95 40℃ 50℃ 80℃ 90℃ 90 50℃、80℃及び90℃で加熱しながら、30 85 分、60分及び90分後にそれぞれ３mL採 80 取して急冷した。 0 20 40 60 80 加熱処理後のホモジネートは、2 5 ℃ 加熱時間(min) 1 0 , 0 0 0 ×ｇで2 0 分間遠心分離し、上清 図2 ゼラチンに及ぼす加熱温度の影響 100 0.5mLを２mLのタンパク溶解液に加え、 表１ ゼラチンの特性に及ぼす脱脂処理の影響 100℃で２分加熱した。その後、25℃で １夜攪拌し、電気泳動に供した。結果を 透過液特性 図２に示した。α鎖の染色強度は、未加 熱を100とした染色強度率で示した。 これを見ると、各区分とも変動がある ものの、最も高い90℃加熱温度区分にお いて、60分経過後α鎖の減少が認められ、 ゼラチンの熱分解が起こっているものと 匂い 味 歩留(%) 水分(%) 粗脂肪(%) 粗タンパク質(%) 粗灰分(%) 炭水化物(%) 未脱脂 脱脂 白濁、酢酸臭 魚臭、油滴 酢酸臭・魚臭 塩味 薄い白濁 無臭 無臭 無味 29.1 7.5 0.2 61.6 7.5 23.2 65.8 6.8 0.1 74.3 6.0 12.8 推測された。 以上のことをもとに、サバ皮ゼラチン の直接抽出方法を図３にまとめた。 ２．サバ皮ゼラチンゲルの性質 前述の工程によって得られた乾燥ゼラチンを試料としてゲルを調製し、一般成分、融点及び物性 について調べた。 （１）一般成分 乾燥ゼラチンの一般成分は、表１の脱脂区分に示した。JIS規格によると、ゼラチンは水分 16％以下、灰分２％以下、油脂分0.5％以下と規定されている。サバ皮ゼラチンは水分6.8％、灰 分6.0％、粗脂肪0.1％であることから、水分、粗脂肪で規格を満足したが、灰分が規定値より上 回っていたことから、原料とするサバ皮の水洗処理などを行う必要があると考えられた。 （２）融 点 ゲル化したゼラチンが融解する温度（融点）は、ゼラチンゲルを特徴付ける重要な指標である ため、熱分析計でこれを測定した。 脱脂皮を原料に調製したゼラチンゲルの融点はJIS規格で決められている、10質量％で23℃で あった。 （３）物 性 ゼラチンゲルの物性は、ゼラチンの特徴を示す重要な項目である。そこでJIS規格に定められ た方法に従って、サバ皮ゼラチンのゲル物性を測定した。 − 16 − すなわち、ゼリーカップ２）に乾燥ゼラ 冷凍サバ皮 チン7.5ｇを量り取り、105.0ｇの蒸留水 を加えてスターラーで攪拌しつつ室温 解 で３時間膨潤させ、65℃で25分間溶解 凍 し、この間蒸発して減少した重量を蒸 脱脂･乾燥 留水で元に戻した後、1 0 ℃で1 7 時間 脱脂は 4 倍量のアセトンで 3 回 洗浄し、10 ℃程度で送風乾燥あ るいはシリカゲル乾燥する。 加水（120 倍量） 静置することにより、20／３質量％の 加熱温度が低いとゼラチン化 加熱（80℃ 20 分間） せず、高いと熱分解するので、 ゼラチンゲルを調製した。次にテクス 注意が必要。 チャアナライザーを用い、12.7㎜径円柱 プランジャーで、１㎜／secの押し込み ホモジナイズ ミキサーなどを使用し、粉砕す る。 試験を行った。JIS規格２）で規定されて いる４㎜侵入時の応力としてゼリー強 ろ 過 濃 縮 No.1 のろ紙で吸引ろ過する。 度を求めた。 その結果、脱脂サバ皮ゼラチンのゼ 60 ℃で 5 時間程度送風する。 リー強度は107ｇで、JIS規格のゼラチ ン４種に相当した。 ゲル化 5℃で 1 夜保温してゲル化させる。 裁 断 太めのうどん状に裁断する。 乾 燥 ゲル同士接触しないように 20 ℃以下で 20 時間程度送 風乾燥する。 図３ サバゼラチンの製造工程 要 約 １．0.1M酢酸に溶解させたサバ皮コラーゲンをゼラチン化させる場合、加熱条件は30℃５分間∼ 80℃20分間の範囲が適正であった。 ２．サバ皮から水で直接ゼラチン抽出する場合、加熱条件は40℃30分間∼90℃30分間の範囲が適 当であり、適正な抽出液量は乾燥原料の約120倍程度であった。 ３．サバ皮から水で直接ゼラチン抽出する場合、脱脂工程は調製したゼラチンゲルの匂い、味、 外観を改善する効果があった。 ４．調製した脱脂サバ皮ゼラチンゲルの融点は、JIS規格に規定された10％（w／w）濃度での融 点は、23℃であった。調製した脱脂サバ皮ゼラチンゲルのゼリー強度は107ｇでありJIS規格 のゼラチン４種に相当した。 引 用 文 献 １）Lowry, O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L. and Randall, R.J.. Protein measurement with Folin phenol reagents. Biol. Chem. 1951；193：256−275. ２）日本工業規格（JIS） にかわ及びゼラチン（K 6503：2001） − 17 −
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