研究者からのメッセージ

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研究者からの
メッセージ

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たもぎ茸の未知の可能性を追究し、その有用性を幅広い分野に応用するため、さまざまな研究開発が行われてきました。これまで免疫力強化や抗酸化作用、血圧降下作用などの研究が行われ、さらにセラミドの存在も明らかになりました。セラミドは化粧品素材として保湿効果が期待されています。食品としてはもとより、医療・化粧品分野における素材として注目を集めるたもぎ茸。生命の未来を担うたもぎ茸の潜在能力を解明する研究は、多方面で続けられています。

大島敏明

東京海洋大学
名誉教授

エルゴチオネインの食品への利用

(S)-1-Carboxy-N,N,N-trimethyl-2-(2-mercapto-1H-imidazol-4-yl)ethanaminium（L-(+)-エルゴチオネイン，ERGO）は，麦角菌（Claviceps purpurea）に感染したライ麦粒において1909年に発見されました(1)。硫黄を含む珍しいアミノ酸同族体です。その後，BargerとEwin(2)によって構造決定され，Heathと Wildy(3)によって生合成経路は報告されました。ERGOは，ヒドロキシルラジカル（•OH）の強力なスカベンジャーとして，また，過酸化水素と鉄イオンや銅イオンとの反応による•OH生成の防止剤として機能します(4)。 ERGOはTrolox®，グルタチオンおよびビタミン類などの一般的な抗酸化物質よりも強いラジカル捕捉能を有し(5)， deoxyMbおよびmetMbと•OHとの反応で生成したferrylMbをmetMbに還元することができます(6) 。

一方，ポリフェノールオキシダーゼ（PPO）はポリフェノール類からキノン類への酸化を触媒する酵素です。この反応は，その後のメラニン合成への引き金となります。きのこでは、PPOは色素沈着プロセス，自己防御と病原性のメカニズム，および胞子の発達と安定性において重要です(7)。植物のPPOと生物的ストレスの間には正の相関関係がありますが，その生理学的役割は不明なままです(8)。

これらの生化学的特性に注目して，ヒトにおけるERGOの医学的機能性に関する研究が多く行われてきました。それらの多岐にわたる研究内容については，シンガポール大学のHalliwellらが最近発表した総説(9)を参照してください。一方，私のグループは2002年にエノキタケ抽出物のPPO活性阻害効果を報告し(10,11)，食品品質保持へのERGOの利用に着目した研究をスタートしました。当初は農水省の研究助成を得て調製したエノキタケ(Flammulina velutipes)の水溶性抽出・濃縮液を用いました。養殖ブリの飼料に同抽出液を混ぜて給餌すると，水揚げ後の血合肉ミオグロビンのメト化を防止できるのと同時に，脂質酸化の進行を顕著に抑制できることを見出しました(12-16)。次に，クルマエビの餌に同抽出液を混ぜて与えると，水揚げ後の低温時に進行する黒変を防止できました。さらに，同抽出液を溶かしこんだ飼育水中でバナメイエビやベニズワイガニを数時間蓄養すると，その後の黒変を防止できることを明らかにしました(17-20)。さらに，タモギタケ（Pleurotus citrinopileatus）の水溶性抽出・濃縮液を養殖魚や家畜に給与して，肉質などを改善する効果を評価しました。本来は白身であるニジマスやギンザケにアスタキサンチンを給与して，身色をオレンジ色に色揚げしたブランド魚をよく目にします。給餌の際にERGOを同時に給与することで，オレンジ色のきれいな身色を持続させることができます(21,22)。畜産分野では，ERGOの給与により黒毛和牛の鮮やかな肉色の退色を遅らせることができました（未発表）。豚肉では，肉の保水性とにおいを向上させました（未発表）。卵用鶏では，エルゴチオネイン含量を大幅に高めた鶏卵の市販化に成功しました(23-25)。ヒトをはじめとして陸上動物はERGOを生合成できないので，上述のように食餌を通して体内に取り込む必要があります。ERGOの取り込みに関与するトランスポーター（OCTN1）の役割は多くの陸上動物では明らかにされています。水生生物では2016年にゼブラフィッシュ(Danio rerio)においてOCTN1の発現が確認されていました(26)が，食用魚では報告が見当たりませんでした。我々はニジマスではOCTN1がERGOの取り込みに関与していることを初めて明らかにしました(27)。その後，ギンザケ，キングサーモン，大西洋サケにおいてもOCTN1が発現していることを明らかにいます(28)。

このように，ERGOを給与することで食肉，魚肉，鶏卵などの品質を向上できますが，わが国では飼料に加えるERGOの供給源は今のところ天然物に限られています。ERGOの微生物による発酵生産(29-31)，天然物からの抽出(32)など，多くのERGO生産技術が提案されていますが，今のところ食品産業，水・畜産業等で利用するには価格が高すぎることが，ERGOの国内普及を妨げている一因ではないかと考えています。一方，EUにおいてはフランスで開発されたERGOの化学合成品を添加した食品やサプリメントは既に市販されています。もちろん，市販するに先立ち，合成品の食品利用における安全性についての欧州食品安全機関（European Food Safety Authority）によるリスク評価と科学的な情報の提供を受けています。この合成ERGOは米国FDAのGRAS認証も取得しています(33,34)。

海外におけるERGOのダイナミックな普及を目の当たりにして，天然物から得たERGOの価格がその普及を妨げている一因であるとするならば，わが国の食品産業は諸外国の後塵を拝することになるのではと危惧しています。国内における天然および合成ERGOの食品への利用について早急に規則整備を進めるとともに，大幅な低廉化を望んでやみません（本稿で説明しきれなかった私たちの関連著作(35-43)を収載しておきます。）

  1. Tanret C (1909) Sur une base nouvelle retiree du seigle ergote, l’ergothioneine. Rend Acad Sci 149, 222–224.
  2. Barger G & Ewins AJ (1911) CCLVII. -The constitution of ergothioneine: a betaine related to histidine. J Chem Soc Trans 99, 2336–2341.
  3. Heath H & Wildy J (1957) Biosynthesis of ergothioneine. Nature 179, 196-197.
  4. Akanmu D, Cecchini R, Aruoma OI & Halliwell B (1991) The antioxidant action of ergothioneine. Arch Biochem Biophy 288(1), 10–16.
  5. Franzoni F, Colognato R, Galetta F, Laurenza I, Barsotti MC, de Stefano R, Bocchetti R, Regoli F, Carpi A, Balbarini A, Migliore L & Santoro G (2006) An in vitro study on the free radical scavenging capacity of ergothioneine: comparison with reduced glutathione, uric acid and trolox. Biomed Pharmacother 60(8), 453–457.
  6. Arduini A, Eddy L & Hochstein P (1990) The reduction of ferryl myoglobin by ergothioneine: A novel function for ergothioneine. Arch Biochem Biophy 281(1), 41–43.
  7. Şimşek Ş & Yemenicioğlu A (2007) Partial purification and kinetic characterization of mushroom stem polyphenoloxidase and determination of its storage stability in different lyophilized forms. Process Biochem 42, 943–950.
  8. Taranto F, Pasqualone A, Mangini G, Tripodi P, Miazzi MM, Pavan S & Montemurro C (2017) Polyphenol Oxidases in Crops: Biochemical, Physiological and Genetic Aspects. Int J Mol Sci 18(2), 377.
  9. Cheah IK & Halliwell B (2021) Ergothioneine, recent developments. Redox Biology, DOI: 10.1016/j.redox.2021.101868.
  10. Jang MS, Sanada A, Ushio H, Tanaka M & Ohshima T (2002) Inhibitory effects of ‘enokitake’ mushroom extract on polyphenol oxidase and its application to prevention of apple browning. Lebensm-Wiss-u-Technol 35(8), 697-702.
  11. Jang MS, Sanada A, Ushio H, Tanaka M & Ohshima T (2003) Inhibitory effect of ‘enokitake’ mushroom Flammulina velutipes extracts on melanosis of the American crayfish Procambarus clarkii hemolymph and shrimp Trachypenaeus curvirostris. Fisheries Sci 69(2 ) 379-384.
  12. Bao HND, Ushio H & Ohshima T (2008) Anti-discoloration efficacy of ergothioneine in mushroom (Flammulina velutipes) extract added to beef and fish meats. J Agric Food Chem 56(21), 10032-10040.
  13. Bao HND, Ushio H & Ohshima T (2008) Antioxidative activities of mushroom (Flammulina velutipes) extract added to bigeye tuna meat: dose-dependent efficacy and comparison with other biological antioxidants. J Food Sci 74(2), C162-C169.
  14. Bao HND, Shinomiya Y, Ikeda H & Ohshima T (2009) Prevention of discoloration and lipid oxidation in dark muscle of yellowtail (Seriola quinqueradiata) by feeding the extract prepared from mushroom (Flammulina velutipes) cultured medium. Aquaculture 295, 243-249.
  15. Bao HND, Ochiai Y & Ohshima T (2010) Antioxidative activities of hydrophilic extract prepared from solid waste medium of mushroom (Flammulina velutipes) cultivation. Biores Technol 101, 6248–6255.
  16. Bao HND, Osako K & T. Ohshima T (2010) Value-added utilization of mushroom ergothioneine as a color-stabilizer of fish meats. J Sci Food Agric 90, 1634-1641.
  17. Encarnacion AB, Fagutao F, Hirono I, Ushio H & Ohshima T (2010) Effects of ergothioneine from mushrooms (Flammulina velutipes) on melanosis and lipid oxidation of kuruma shrimp (Marsupenaeus japonicus). J Agric Food Chem 58, 2577–2585.
  18. Encarnacion AB, Fagutao F, Hirayama F, Terayama M, Hirono I & Ohshima T (2011) Edible mushroom (Flammulina velutipes) extract inhibits melanosis in Kuruma shrimp (Marsupenaeus japonicus). J Food Sci 76(1), C52-C58.
  19. Encarnacion AB, Fagutao F, Shozen K, Hirono I & Ohshima T (2011) Biochemical intervention of ergothioneine-rich edible mushroom (Flammulina velutipes) extract inhibits melanosis in the crab (Chionoecetes japonicus). Food Chem 127, 1594–1599.
  20. Encarnacion AB, Fagutao F, Jintasataporn O, Worawattanamateekul W, Hirono I & Ohshima T (2011) Application ofergothioneine-rich extract from an edible mushroom Flammulina velutipes for melanosis prevention in shrimp, Penaeus monodon and Litopenaeus vannamei. Food Res Intl 45, 232-237.
  21. Pahila J, Kaneda H, Nagasaka R, Koyama T & Ohshima T (2017) Effects of ergothioneine-rich mushroom extracts on lipid oxidation and discoloration in salmon muscle stored at low temperatures. Food Chem 233, 273–281.
  22. Pahila J, Ishikawa Y & Ohshima T (2019) Effects of ergothioneine-rich mushroom extract on the oxidative stability of astaxanthin in liposomes. J Agric Food Chem 67(1), 23491-3501.
  23. 「エルゴチオネイン含有鶏卵並びに当該鶏卵を産む採卵用鶏の飼料の製造方法」，特許 第5832707号，平成26年11月20日（PCT/JP2014/080738），オリジンバイオテクノロジー株式会社，発明者：阿部一成，大島敏明，福井陸夫.
  24. 「機能性鶏卵及びその生産方法」特許 第6606647号，令和1年11月1日，オリジンバイオテクノロジー株式会社，発明者：阿部一成，大島敏明．
  25. 商品登録【検索用文字商標（参考情報）】えるごらん」【登録番号】 商標登録　　第5750519号（T5750519、【発行日】 平成27年4月21日、【商標権者】有限会社ブラウンエッグファーム。
  26. Pfeiffe C, Bach M, Bauer T, Campos da Ponte J, Schömig E & Gründemann D (2015) Knockout of the ergothioneine transporter ETT in zebrafish results in increased 8-oxoguanine levels. Free Radic Biol Med 83, 178-185.
  27. Kitsanayanyong L, Pahila J, Ishikawa Y, Koyama T, Kiron V & Ohshima T (2021) Functional identification of ergothioneine transporter in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Comp Biochem Physiol 256:110631, DOI:10.1016/j.cbpb.2021.110631
  28. Kitsanayanyong L, Ishikawa Y & Ohshima T (2021) Putative ergothioneine transporter of salmonids as a functional tool for ergothioneine supplementation. Aquaculture DOI:10.1016/j.aquaculture.2021.737496
  29. 「エルゴチオネイン生産能が増強された形質転換糸状菌及びエルゴチオネインの製造方法」特許第6246953号，平成29年11月24日（PCT/JP2015/086301），キッコーマン株式会社，発明者：原誠一、黒澤恵子，市川惠一．
  30. 「エルゴチオネインの発酵生産」特許第6263672号，平成29年12月22日（PCT/JP2017/006619），長瀬産業株式会社、発明者：仲谷豪，嘉悦祐司，野口祐司．
  31. 「エルゴチオネイン合成微生物、及びエルゴチオネインの製造方法」特願2018-038057号，出願日　平成30年3月2日，筑波大学，北海道大学，発明者：大津厳生，河野裕介，田中尚志，大利徹，佐藤康治．
  32. 「深部培養法を用いたキノコの担子菌によるエルゴチオネイン製造方法及び製造装置」，特許 第5731082号，平成26年2月5日（PCT/JP2014/052644），オリジンバイオテクノロジー株式会社，阿部一成，大島敏明，福井陸夫.
  33. Turck D, Bresson J-L, Burlingame B, Dean T, Fairweather-Tait S, Heinonen M, Hirsch-Ernst KI, Mangelsdorf I, McArdle HJ, Naska A, Neuhäuser-Berthold M, Nowicka G, Pentieva K, Sanz Y, Siani A, Sjödin A, Stern M, Tomé D, Vinceti M, Willatts P, Engel K-H, Marchelli R, Pöting A, Poulsen M, Schlatter JR, Ackerl R & van Loveren H (2016) Safety of synthetic l-ergothioneine (Ergoneine®) as a novel food pursuant to regulation (EC) No 258/97. EFSA Journal 14, e04629.
  34. Turck D, Bresson J-L, Burlingame B, Dean T, Fairweather-Tait S, Heinonen M, Hirsch-Ernst KI, Mangelsdorf I, McArdle HJ, Naska A, Neuhäuser-Berthold M, Nowicka G, Pentieva K, Sanz Y, Siani A, Sjödin A, Stern M, Tomé D, Vinceti M, Willatts P, Engel K-H, Marchelli R, Pöting A, Poulsen M, Schlatter JR, Ackerl R & van Loveren H (2017) Statement on the safety of synthetic l‐ergothioneine as a novel food – supplementary dietary exposure and safety assessment for infants and young children, pregnant and breastfeeding women. EFSA Journal 15, 5060–5068.
  35. Encarnacion AB, Bao HND, Nagasaka R & Ohshima T (2012) “Novel approach for controlling lipid oxidation and melanosis in aquacultured fish and crustaceans: Application of edible mushroom (Flammulina velutipes) extract in vivo”, In Aquaculture (Muchlisin Z.A ed.) InTech, Croatia, pp. 157-184.
  36. Bao HND & Ohshima T (2013) “Chapter 11. Strategies to minimize oxidative deterioration in aquatic food products application of natural antioxidants from edible mushrooms, in lipid oxidation: Challenges in food systems (Logan A, Nienaber U & Pan S ed.) AOCS press, Champaign, IL, pp. 345-380.
  37. Nguyen TH, Nagasaka R & Ohshima T (2013) “Chapter 12, The natural antioxidant ergothioneine resources, chemical characterization, and applications”, In Lipid oxidation: challenges in food systems (Logan A, Nienaber U & Pan S ed.) AOCS press, Champaign, IL, pp 381-415.
  38. Bao HND & Ohshima T (2014) “Strategies to minimize lipid oxidation of aquatic food products in post-harvest”. In Antioxidants and functional components in Aquatic Foods (Kristinsson HG ed.), Wiley-Blackwell, pp. 95-126.
  39. 発酵美容成分の開発，第３章　抗シワ・美白・抗酸化機能（アンチエイジング機能）「6.　エルゴチオネイン」p145-153. 長阪玲子，大島敏明，シーエムシー出版，監修：尾関健二　2020年3月発行　ISBN:978-7-7813-1499-0　C3045　
  41. Nguyen TH, Giri A & Ohshima T (2012) A rapid HPLC post-column reaction analysis for the quantification of ergothioneine in edible mushrooms and in animals fed a diet supplemented with extracts from the processing waste of cultivated mushrooms. Food Chem 133, 585-591.
  42. Nguyen TH, Nagasaka R & Ohshima T (2012) Effects of extracting solvents, cooking procedures and storage conditions on the contents of ergothioneine and phenolic compounds and antioxidative capacity of the cultivated mushroom, Flammulina velutipes. Int J Food Sci Tech 47(6), 1193–1205.
  43. Nagasaka R, Ishikawa Y, Inada T & Ohshima T (2015) Depigmenting effect of winter medicinal mushroom Flammulna velutipes (Higher Basidiomycetes) on melanoma cells. Intl J Med Mushrooms 17(6), 511-520.

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