今日の話題
502 化学と生物 Vol. 52, No. 8, 2014
NMR と多変量解析を用いた食品成分の総合評価
世界の緑茶を例に―
1H-NMR スペクトルからわかること―
核磁気共鳴（NMR : Nuclear Magnetic Resonance）は，
物質の構造上の情報を得るために非常に有用な手法であ る．今では，単離もしくは合成した単一有機化合物の構 造情報を得るために，また，タンパク質の立体構造を決 定するために用いられている．今回は，1H-NMR測定に より得られるスペクトルを新たな視点で解析し，そこに 生物活性に関する情報を合せることで，さまざまな有益 な情報が得られることができる例を以下に紹介する．
NMR法は，物質の原子核に着目した測定法であり，
測定法に留意することで，それぞれの分子を構成する原 子核そのものを定量的に測定できる（1）．すなわち，1H- NMRの場合，観測されたシグナルの積分値は，分子の
1Hの数に比例する．そのため，近年では，NMR法が定 量分析にも応用されるようになり（2, 3），第16改正日本薬 局方第一追補では，NMR法を定量技術として取り入れ る取り組みがなされている．定量NMR法では，純度の 明らかな一つの化合物を基準物質として，1H-NMRスペ クトル上での定量分析を行う．食品は多くの成分を含ん でいるが，成分に由来する1H-NMRシグナルが帰属で き，またその成分に由来するシグナルのいずれかが独立 して観測されさえすれば，定量分析が可能である．ま た，食品成分中に1Hが含まれていれば検出されるため，
1H-NMRを用いることで食品中のほとんどの成分につい て，定性および定量分析を行うことができる．
ところで，近年の分析技術や統計技術の発展により，
微量な物質でも，そして多量の情報でも扱うことが可能 となってきている．食品には，さまざまな成分が多数含 まれており，その食品の味や色，機能性は，それら成分 が相互的に作用して発揮されているものも多い．そこ
で，これら成分に関する情報を総合的に得るために，近 年，食品成分に関するメタボローム解析が行われてい
る（4, 5）．以下，最近われわれが行った緑茶成分に関する
研究を紹介する．
緑茶や紅茶，ウーロン茶などは，同じチャノキ（
）の葉から異なる製法で生産される（6）． 緑茶は世界各地で製造されており，摘採地や時期，加工 による違いから，さまざまな種類が存在する．今回，世 界各地で採取・製造された緑茶に着目し，飲む状態での 緑茶中の含有成分を総合的に評価した．日本を含む世界 各地で摘採された33種の緑茶について，80℃の湯で抽 出した緑茶飲料における1H-NMRを測定したところ，
図1に示す1H-NMRスペクトルが得られた．また，緑茶 に含有する各成分（カテキン類，糖類，カフェイン，お よびテアニン）の独立したシグナルを観測することがで きたため，緑茶飲料に含有する成分の定量分析を行うこ とができた．つづいて，得られた1H-NMRスペクトルに ついて，ブルカー・バイオスピン株式会社の多変量解析 ソフトAmixを用いた主成分分析を行った．図2には，
主成分スコアプロット（図2A）およびローディングプ ロット（図2B）を示す．主成分スコアプロットでは，
寄 与 率 が 高 い 順 に 第 一 主 成 分（PC1），第 二 主 成 分
（PC2）とし，それぞれを横軸および縦軸に展開する．
また，ローディングプロットでは，横軸に1H-NMRスペ クトルの化学シフトを示し，シグナルの絶対値が大きい
（シグナルが上下に大きい）ほど，その違いに寄与して いるシグナルだと判断できる．今回の解析により，
図2Aに示すように，今回測定した世界各地の緑茶につ いて，国ごとに分類することができた．そして，図2B
図1■日本産緑茶の1H-NMRスペク トル
EC :（−）-エピカテキン，EGC :（−）- エピガロカテキン，ECg :（−）-エピ カ テ キ ン ガ レ ー ト，EGCg :（−）-エ ピガロカテキンガレート．
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化学と生物 Vol. 52, No. 8, 2014
に示すローディングプロットの解析により，PC1には，
カテキン類およびスクロースが，PC2には主にテアニン が関与していることがわかった．また，日本の緑茶に関 しては，2つのグループに分かれているが，それらは一 番茶（右側）と二番茶（左側）であった．また，情報が なかった市販緑茶については，一番茶と分布が類似して いたため，購入した緑茶は，一番茶であると予想するこ とができた．また，白葉茶（7）に関しては，世界各地およ び日本の緑茶と異なる分布を示すことが明らかとなり，
テアニン含量が高く，カテキン含量が低いことがわかっ た．このように，本手法を用いることで，成分が一定に 保たれているかを評価する品質管理（まとまりを評価）
や特徴的な緑茶を選別すること（違いを評価）が可能で ある．茶には，高い抗酸化活性を示すことがわかってい る（8）．そこで，今回用いた33種類の緑茶の抗酸化活性
（DPPHラジカル捕捉活性）を評価したところ，PC1と 負の相関が見られた．すなわち，図2Bにおいて，PC1 で負に大きいカテキン類が，抗酸化活性に寄与している ことがわかり，1H-NMRを用いた本評価法の妥当性が示 された．
食品成分分析と言えば，高速液体クロマトグラフ法や ガスクロマトグラフ法が主流であるが，今回紹介した NMR法は，これらの分析法とは違った見方のできる手 法であり，食品に含まれる成分を一度の測定で総合的に 評価できる．それぞれの分析方法には，得意・不得意な
分野が存在するが，現在では，それぞれの分析装置の精 度や測定法の開発が飛躍的に進んでおり，それらを使わ ない手はない．食品には，さまざまな成分が複雑に含ま れているため，特定の分析手法のみを用いるのではな く，得たい情報に応じた分析法を選べば良い．それらか ら得られる成分や機能性に関する知見を相互的に解析す ることで，食品の総合的な解釈が可能となる．
今回紹介したごちゃごちゃして一見よくわからない食 品の混合成分の1H-NMRスペクトルでも，さまざまな情 報を含んでおり，上手に解析をすることで，食品本来の 顔を明らかにすることができると期待される．
1） K. B. Santosh & R. Raja : , 35, 5
（2012）.
2） T. Ohtsuki, K. Sato, N. Furusho, H. Kubota, N. Sugimoto
& H. Akiyama : , 141, 1322 （2013）.
3） K. G. Neumüller, S. A. Carvalho, J. Van Rijn, M. M. Ap- peldoorn, H. Streekstra, H. A. Schols & H. Gruppen :
, 61, 6282 （2013）.
4） P. Maes, Y. B. Monakhova, T. Kuballa, H. Reusch & D.
W. Lachenmeier : , 60, 2778 （2012）.
5） F. Wei, K. Furihata, T. Miyakawa & M. Tanakura : , 152, 353 （2014）.
6） A. Robertson & D. S. Bendall : , 22, 883
（1983）.
7） 稲葉清史，中村順行，小林栄人：茶研報，76, 45 （1992）.
8） D. F. Gao, Y. J. Zhang, C. R. Yang, K. K. Chen & H. J.
Jiang : , 56, 7517 （2008）.
（細谷孝博，熊澤茂則，静岡県立大学食品栄養科学部）
図2■主成分スコアプロット（A）
とローディングプロット（B）
スクロース
カテキン類
テアニン スクロース
カテキン類
テアニン
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504 化学と生物 Vol. 52, No. 8, 2014
プロフィル
細谷 孝博（Takahiro HOSOYA）
＜略歴＞2002年東京薬科大学生命科学部 環境生命科学科卒業／2004年同大学大学 院生命科学研究科修了／2006年日本学術 振興会特別研究員（DC2）／2008年千葉大 学大学大学医学薬学府創薬生命科学専攻修 了（博士（薬学））／同年星薬科大学薬学部 助教／2010年一般社団法人バイオ産業情 報化コンソーシアム特別研究職員／2012 年静岡県立大学食品栄養科学部助教＜研究 テーマと抱負＞天然資源に含まれる機能性 成分の研究（天然物化学）＜趣味＞音楽鑑 賞，犬
熊澤 茂則（Shigenori KUMAZAWA）
＜略歴＞1986年名古屋大学農学部食品工 業化学科卒業／1988年同大学大学院農学 研究科博士課程（前期課程）修了／同年三 菱化成（株）（現 三菱化学（株））総合研究 所研究員／1995年博士（農学）（名古屋大 学）／1997年静岡県立大学食品栄養科学部 助手／2003年同大学講師／2004年同大学 助教授／2007年同大学准教授／2010年同 大学教授，現在に至る＜研究テーマと抱 負＞食品や植物中の機能性成分の分析，お よび食品成分の機能性発現機構の解析＜趣 味＞テニス，ジョギング
