JPH0789937B2 - 海藻の酵素を利用した不飽和アルデヒドの生産 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，海藻の有効利用と香料素材開発の接点にあ
る．本発明者は，数多くの海藻がそれぞれ特徴的な香気
をもつことに注目し，今までに多くの海藻の揮発性成分
を分離して，その香気成分を分析した．また，海藻に含
まれる精油の量の測定と官能評価をはじめ，海藻香気に
寄与するいくつかの特徴的な揮発性成分の化学構造を明
らかにした．これらの研究の一部についてはすでに発表
した（文献1,2,3,4）． これらの研究によって，緑藻，褐藻および紅藻の香気に
は，多くの特徴的な香気物質がそれぞれに寄与するもの
の，これら海藻に広く分布する共通の香気物質として，
後述するように数多くの不飽和アルデヒドが見出され
た． 不飽和アルデヒドは，香気がかなり強いために香料とし
て重要な物質である．たとえば，（Ｚ）−３−ヘキセナ
ール，（Ｅ）−２−ノネナールあるいは（E,Z）−2,6−
ノナジエナールなどの炭素数が主に10以下のアルデヒド
は，普遍的に使用されている．そして，トランス体
（Ｅ）とシス体（Ｚ）の香気は，それぞれ異なることが
知られ，その特性を生かして別々の用途に使われてい
る．しかし，幾何構造が異なった不飽和アルデヒドをそ
れぞれ別個に化学的に合成する方法は，一般に工程が長
くしたがって複雑になって容易ではないことが多い．た
とえば，緑藻のアナアオサから見出され，その香気に大
きく寄与する（Z,Z）−8,11−ヘプタデカジエナールの
合成例でも，その工程は複雑で長い（文献５）． 本発明者は，ガスクロマトグラフィーによる香気分析
中，標品として使用した脂肪酸が海藻磨砕液のなかでア
ルデヒドに変化することを知り，この原因を追求しさら
に展開して本発明を完成するに至った．そして，脂肪酸
からアルデヒドが生成するメカニズムと，これに係わる
海藻の酵素の性質については，一部すでに発表した（文
献５）． 本発明の概要は，海藻から調製した粗酵素液さらには，
これを含有する粉末に不飽和脂肪酸を基質として穏やか
に反応させ，不飽和アルデヒドを酵素的に生産すること
である．たとえば，アナアオサの葉状体を洗浄し，細か
く裁断したのちに冷アセトン中で磨砕し，得られた粉末
を緩衝液に懸濁して，これに各種不飽和脂肪酸を加えて
35℃で１ないし数時間反応する．そして，生成した不飽
和アルデヒドを水蒸気蒸留などの手段によって単離す
る．このようにして，海藻酵素を利用して不飽和アルデ
ヒドを得る方法はいまだ知られていない． つぎに本発明の５つの特徴について述べる．第１は，海
藻に存在する酵素を利用することである．利用できる海
藻の種類は，緑藻，褐藻あるいは紅藻いずれに属するも
のでもよいが，だいたい緑藻に存在する酵素の作用が最
も大きく，ついで褐藻，紅藻の順になっているようであ
る．なかでもアナアオサの酵素は，実施例２で示すよう
にこの作用が強く，基質のリノール酸の約90％を不飽和
アルデヒド［（Z,Z）−8,11−ヘプタデカジエナール］
に転換した． 第２は，基質の不飽和脂肪酸の幾何構造と同じ幾何構造
をもつ不飽和アルデヒドが生成することである．すなわ
ち，（Ｚ）体の脂肪酸からは（Ｚ）体のアルデヒトが生
成する．たとえば，（Z,Z）体の不飽和脂肪酸のひとつ
である，リノール酸［（Z,Z）−9,12−オクタデカジエ
ン酸］を基質にすると，（Z,Z）体の不飽和アルデヒド
［（Z,Z）−8,11−ヘプタデカジエナール］が生成す
る．しかも，生成するのは（Z,Z）体のみであって，
（E,E）体，（E,Z）体および（Z,E）体のアルデヒド
は，全く生成しない．また，（Ｅ）体の不飽和脂肪酸に
作用すると（Ｅ）体のみのアルデヒドが生成する．この
作用は，海藻酵素の大きな特徴のひとつである．一例と
して，リノール酸の変化を下式で示した． 第３は，基質が不飽和脂肪酸であっても飽和脂肪酸であ
っても，飽和性に関係なく基質よりカルボキシル基側の
炭素数が，ひとつ減少したアルデヒが生成することであ
る．たとえば，飽和脂肪酸であるミリスチン酸（テトラ
デカン酸）からは，炭素数がひとつ小さな飽和アルデヒ
ドである，トリデカナールが生成する．また，不飽和脂
肪酸のオレイン酸［（Ｚ）−９−オクタデセン酸］から
は，カルボキシル基側の炭素数がひとつ減少した不飽和
アルデヒドの（Ｚ）−８−ヘプタデセナールが生成す
る．この第３の特徴を式であらわすと下式になる． 第４は，工程が短くしかも単純なことである．脂肪酸か
らアルデヒドを生成させるのに必要な酵素の反応時間
は,1〜数時間でよい．また，その反応温度は20〜35℃が
適当である．反応終了後は水蒸気蒸留によって，あるい
は有機溶剤で抽出したのち減圧蒸留によって分離精製で
きる．反応液をそのままクロマトグラフィーによって分
離してもよい． 第５は，安全性が高いことである．これは，前項と密接
に関係しているが，合成方法と比較すると特殊な試薬や
装置をもちいる必要がないためである． 本発明は，以上述べたように多くの長所をもっている．
第１の特徴においては，多くの未開発海藻およびほとん
ど利用されていない海藻を，有効に利用できることに大
きな意義がある．とくに最近，水産業上重要な藻場にア
オサ類が異常繁殖し，これをアオサ公害ということがあ
るが，この類の海藻を利用できることは，本発明の有意
義性を高めている．第２と第３においては，本発明が初
めて明らかにした海藻酵素の特異性に起因している．第
４と第５においては，酵素反応の一般的特徴をあらわし
ている． 海藻酵素は，生鮮な海藻から分離したものが反応性に富
む．それゆえ，できるだけ新鮮な海藻から酵素液を調製
して，これと脂肪酸をすばやく反応させることが好まし
い．酵素液を粉末にしておくとこのようなあわただしさ
を避けることができる．しかも，粉末化によって酵素活
性の濃縮化ができる． 反応時間は,1ないし２時間が適当で長時間反応させて
も，生成するアルデヒドの種類と量にほとんど変化はな
い．海藻酵素は，熱に弱いので高温の反応に耐えられな
いため，反応温度は20〜35℃が好ましい．反応液のpH
は，中性区域が適当である． つぎに，不飽和アルデヒドの海藻における分布について
述べる．本発明者は，数多くの海藻の香気成分をガスク
ロマトグラフィー（GC）とガスクロマトグラフィー−質
量分析（GK−MS）によって分析した：生鮮海藻体を同容
量の水とともにミキサーで磨砕したのち，水蒸気蒸留を
おこなった．そして，得られた留出水をペンタンで抽出
してペンタン層を飽和食塩水で洗浄したのち，減圧下で
濃縮して得られたオイルを分析に供した.GCには,HP−58
40型（溶融シリカキャピラリーカラムSF−96,50m ｘ
0.28mmφ，カラム温度75〜210℃）の装置と,GC−MSには
日立−80A型（イオン源温度200℃，イオン化エネルギー
20eV,GC部の条件は先のGCと同じ）のそれを使用した． 香気成分の同定は，合成した標品のマススペクトルおよ
びGC保持時間との一致でおこなった。

分析の結果，海藻から見出された不飽和アルデヒドとそ
れが存在した海藻を表１にまとめた．これによって，不
飽和アルデヒドは緑藻，褐藻および紅藻に広く分布して
いることがわかった．この広い分布は，これら不飽和ア
ルデヒドよりも炭素数がひとつ大きい不飽和脂肪酸の広
い分布（文献6,7）とほぼ一致している．このことは，
ほとんどの海藻が藻体中に存在する脂肪酸を，その幾何
構造を変化させることなく，かつ炭素数のひとつ小さな
アルデヒドに生体内で転換させる酵素をもつということ
を示唆している． つぎに，実施例を述べる． 実施例 1. 新鮮なアナアオサ（50g）をリン酸緩衝液（100mL）とと
もにミキサーで磨砕し，この濾液にリノール酸,20mgを
加えて２時間反応させたのち，水蒸気蒸留して留出液を
ペンタンで抽出した．ペンタン層を蒸発させた残りをGC
およびGC−MSで分析したところ，リノール酸を示すピー
ク以外に（Z,Z）−８−11−ヘプタデカジエナールを示
すピークが，もともとアナアオサに存在する，そのアル
デヒドのピークにくらべて約60倍のピーク面積を示すま
でに増大した． 実施例 2. アナアオサの葉状体（500g）をアセトン中で磨砕して得
た粉末（60g）を500mMのリン酸緩衝液（pH7.0,2L）に懸
濁し，遠心分離（10,000G,10分間）して沈殿を除いた粗
酵素液（100mL）にリノール酸［（Z,Z）−9,12−オクタ
デカジエン酸］,200mgを加え,35℃で２時間反応させ
た．酵素反応液を水蒸気蒸留して，生成した不飽和アル
デヒド［（Z,Z）−8,11−ヘプタデカジエナール］,160m
gを得た（収率,90％）． 実施例 3. 実施例 ２の方法を展開してさらに，厳密な方法で各種
脂肪酸からのアルデヒド生成率を測定した．アナアオサ
（100g）を冷アセトン（−20℃,500mL）中で磨砕し，ジ
エチルエーテルで洗浄後，得られた残渣をアセトンパウ
ダーとした．アセトンパウダー,1.0gに0.1％トリトンＸ
−100を含んだリン酸緩衝液（pH7.0,50mM,100mL）を加
えて，酵素を可溶化してガーゼで濾過したものを，アセ
トンパウダー可溶化酵素液とした．アセトンパウダー可
溶化酵素液（10mL）に基質（各20mg）を懸濁したのち,3
5℃で60分間の酵素反応を行った．反応混合物に,0.1％
の2,4−ジニトロフェニルヒドラジン−サク酸試薬（20m
L）−ヘキサン（100mL）を加え反応後，ヘキサン層の濃
縮物をクロロホルム（1mL）に溶解させた．その溶液
（４μＬ）を高速液体クロマトグラフィー（HPLC,Zorba
x ODS,150mm ｘ 4.6mmφ;CH3 CN/H20/THF＝90/9/1）
に注入して，酵素反応生成物を分析定量し，その結果に
基ずくアルデヒド生成率を表２に示した．これでわかる
ように，いろいろなアルデヒドが各種脂肪酸から生成し
たが，アナアオサの酵素は飽和脂肪酸よりも不飽和脂肪
酸を基質とした方がよく作用した． 実施例 4. 褐藻に属する，カヤモノリの葉状体（500g）を軽く洗浄
したのち，低温下（−20℃）でリン酸緩衝液（2L）とい
っしょにミキサーで磨砕した．これにオレイン酸から調
製したエライジン酸［（Ｅ）−９−オクタデセン酸］,1
000mgと30℃で２時間反応させたのち，濾液を水蒸気蒸
留後,HPLCで処理して（Ｅ）−８−ヘプタデセナール,40
0mgを分離した（収率44％）． 実施例 5. 紅藻に属する，オゴノリの藻体（250g）を軽く洗浄した
のち，低温下（−20℃）でリン酸緩衝液（1L）とともに
ミキサーで磨砕し，直ちにリノール酸,200mgと30℃で１
時間反応させた．濾液を水蒸気蒸留したのち,HPLCで処
理して，（Z,Z）−8,11−ヘプタデカジエナールを60mg
（収率33％）を得た． 文献 1.梶原忠彦ら；昭和61年度日本水産学会講演要旨集,198
6,pp193（東京）． 2.梶原忠彦ら；第30回香料・テルペンおよび精油化学に
関する討論会，講演要旨集,1986,pp20（広島）． 3.川合哲夫ら；特願昭61−024678. 4.梶原忠彦ら；昭和61年度日本水産学会講演要旨集,198
6,pp199（東京）． 5.梶原忠彦ら；第31回香料・テルペンおよび精油化学に
関する討論会，講演要旨集,1987,pp51（京都）． 6.佐藤孜郎；“海藻の生化学と利用",日本水産学会編，
恒星社厚生閣（東京）,1983,pp46. 7.高木徹ら；油化学,1985,34,1008.

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナアオサ、カヤモノリまたはオゴノリの
   磨砕液からなる粗酵素液あるいは、これを含有する粉末
   に、不飽和脂肪酸を基質として反応させ、基質と同じ幾
   何構造をもち、かつ基質よりカルボキシル基側の炭素数
   がひとつ小さい不飽和アルデヒドを酵素的に生産するこ
   とを特徴とする不飽和アルデヒドの製造方法。