近赤外分光法による食品タンパク質の非破壊分析法の確立

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現在食品中のタンパク質含量の標準測定法はケルダール法である。この方法は、分析操作が煩雑で、しかもかなりの時間と熟練を要するという欠点がある。本研究では、食品成分を非破壊で迅速かつ簡便に分析できる近赤外(NIR)分光法を、ケルダール法に代わる方法として適用するために、分光学的な視点から詳細な検討を行った。これまでNIR法によるタンパク質の定量測定に対して最も安定な波長は、ペプチド結合に由来する2170nmであることを明らかにしてきた。そこで、この方法を用いたタンパク質の測定を様々な種類のタンパク質に適用するために、まず2170nmの吸収特性について詳細に検討した。ペプチド結合含量と2170nmの吸収強度との関係を3種類のタンパク質を用いて比較した結果、2170nmの吸収強度は、タンパク質の種類により異なった。また、ポリ-グルタミン酸がα-ヘリックス構造を形成した場合とランダム構造を形成した場合の吸収強度を比較した結果、α-ヘリックス構造の場合には約2倍の吸収強度を示した。これらのことから、2170nmの吸収強度は二次構造により影響を受けると推測された。さらにタンパク質の二次構造が2170nmの吸収強度に対してどの程度寄与するかを調べるために二次構造既知の9種のタンパク質を用いて解析した結果、α-ヘリックス、β-構造、ランダム構造は、ペプチド結合あたり、2170nmの吸収強度に対して、それぞれ2:1:1の割合で寄与することを明らかにした。次に実際に、食品中のタンパク質の定量測定に対してこの方法がどの程度適用できるかについて検討した。食品成分の中で2170nm吸収に対して唯一影響を及ぼした油脂の影響を補正する式を作成し、これを牛乳中のタンパク質の定量測定に適用した。その結果、本補正式を用いると、従来行われるように脂質含量の異なる牛乳であらかじめ検量式を作成することなしに牛乳中のタンバク質含量の測定を精度良く実現できることを明らかにした。