a,b

2013.10.8, 札幌
褐藻脂質の
褐藻脂質の機能性と
機能性と応用
宮下和夫
北海道大学大学院・
北海道大学大学院・水産科学研究院
海藻と日本人
“藻”は海の植物のような存在で、光合成により様々な有用成分を創
り出す。
“藻”には微細藻と海藻の２種類があり、古くから日本人は海藻を食
材として活用してきた。
海藻は栄養的に優れているだけでなく、様々な活性成分を含んでい
ることが明らかになり、世界中で注目されている。
特に、海藻の中でもコンブ、ワカメ、ヒジキなどの仲間である“褐藻”
には、フコキサンチンと呼ばれる赤色色素が豊富で、この色素を含
む“褐藻油”の活用が期待されている。
コンブ
伊勢神宮の神饌
“藻塩”
環境と
環境と生物資源保全には
生物資源保全には海藻
には海藻が
海藻が必須
陸域
陸地の
陸地の環境と
環境と海藻
沿岸域の豊かさは、海藻
に支えられている
沿岸
海藻への
海藻への社会的
への社会的な
社会的な注目度
漁業資源と
漁業資源と海藻
海藻は栄養素のかたまり：
無駄（廃棄部分）が無く成長
速度も速い
大型海藻は沿岸の環境を
維持する上で極めて重要
•魚の産卵場
•幼魚の生育場
新たな素材として産業的に
注目されている
大型の回遊魚を含め水産
資源の持続的生産に必須
海洋
世界中で海藻への注目度アップ：環境保全と資源価値
バイオマス資源としての大型海藻の重要性
優れた二酸化炭素固定力(Ton/ha)：
高い有機物生産能力
陸上植物（トウモロコシなど）：5-10
海藻：＞30-35
生産条件：
陸上植物：日光、CO2、淡水、陸地、肥料、農薬
海藻：日光、CO2、海水
高付加価値食品素材創出の鍵物質：褐藻フコキサンチンの発見
フコキサンチン：褐藻類、珪藻のみが生産、化学合成などでの供給は不可能
フコキサンチンの構造に起因する特異な分子機構に基づく抗肥満作用
主要バイオマス資源の比較
炭酸ガス固定(Ton/ha)
エネルギー生産工程
問題点
生産条件
農作物
（トウモロコシなど）
森林
海藻（褐藻）
5-10
シンプル
食料と競合
日光、CO2、淡水、陸
地、肥料、農薬
4.6
複雑
陸地を利用
日光、CO2、淡水、陸
地、肥料、農薬
36.7
シンプル
なし
日光、CO2,4
海水のみ
世界中で海藻への注目度アップ：栄養機能性
タンパク質：陸上植物由来のタンパク質（米、小麦など）と比
較してアミノ酸スコアー（タンパク価）に優れている
（白米：65、小麦：36に対してのり：91）
炭水化物：難消化性の食物繊維を多く含む
脂質：機能性に優れたオメガ３脂肪酸(EPA(20:5n-3)、ステ
アリドン酸(18:4n-3)とオメガ６脂肪酸（アラキドン酸(20:4n6)）の両方を含む。こうした特徴を有する脂質は他になし
ミネラルを多く含む
褐藻の場合、科学的解明の進んだ機能性成分（オメガ３脂
肪酸とフコキサンチン）を含む
褐藻
これまで10000種以上の海藻が知られており、その色か
ら緑藻、紅藻、褐藻に大別される。
褐藻：
最も種類が多い。
成長速度が速い。
海中林などを形成し、バイオマス資源としての将来性
に恵まれている。
多様な高付加価値成分を含む。
褐藻はこれまで、食用以外では肥料、飼料、土壌改良剤
などの用途で利用されてきたが、含まれる機能性成分に
着目した活用が期待される。
褐藻はフコキサンチンやオメガ３脂肪酸などの機能
性食品成分の宝庫
科学的解明が進んでいる機能性成分：
フコキサンチンとオメガ３脂肪酸及びアラキドン酸
その他の機能性成分も多種多様：
フコステロール（コレステロール低下作用）、ポリ
フェノール（抗酸化作用）、フコイダンなどの粘性
多糖類（免疫賦活作用、消化管保護作用）
褐藻の褐色
はクロロフィ
ルの緑色と光
合成色素フコ
キサンチンの
赤色のため
フコキサンチンオイル
褐藻脂質の主要な脂肪酸
脂肪酸
(wt%)
アカモク
ウミトラノオ
ヒジキ
ウガノモク キタイワヒゲ マツモ ワカメ
(n=25)
(n=5)
(n=17)
(n=17)
(n=10)
(n=8)
6.1+0.4
5.7+1.3
-
19.6+2.2 18.4+5.6
8.6
2.0+2.1
-
(n=1)
14:0
3.8+0.6
3.8+0.6
3.3+0.6
3.4+0.7
16:0
26.2+5.2
21.5+6.3
21.5+5.5
20.3+4.3
16:1n-7
4.1+1.0
3.9+1.4
6.4+2.5
2.8+2.1
18:1n-9
8.2+1.5
5.6+1.6
5.6+2.0
11.1+3.0
14.8+5.8 14.4+4.7
3.0
18:2n-6
5.9+1.1
3.8+0.4
4.3+0.6
7.9+1.1
4.6+0.9 11.2+1.9
3.6
18:3n-3
5.3+0.8
8.6+1.7
10.1+2.5
7.0+1.5
4.3+1.0
5.3+1.1
-
18:4n-3
5.6+3.4
7.9+3.9
6.5+4.1
11.8+6.4
5.8+2.2
8.9+5.1 37.3
20:4n-6
14.6+1.6
14.8+1.7
11.6+1.6
15.2+1.7
6.1+0.7
8.5+1.6
20:5n-3
9.7+3.0
12.0+3.9
11.5+3.9
11.2+1.5
20.6
28.5
28.1
30.0
Total n-3
6.6+2.3
7.1
13.2+2.4 12.2+3.5 17.6
23.3
[Terasaki et al. J. Phycology, 45:974-980, 2009]
21.1 54.9
褐藻色素フコキサンチンの特徴的生理作用
フコキサンチンの構造
フコキサンチンの構造（
構造（アレン構造
アレン構造）
構造）に起因する
起因する独特
する独特な
独特な分
子機構に
子機構に基づく抗肥満
づく抗肥満、
抗肥満、抗糖尿病作用を
抗糖尿病作用を示す
消化吸収と
消化吸収と代謝物が
代謝物が明確（
明確（こうした食品成分
こうした食品成分は
食品成分は少ない）
ない）
化学合成、
化学合成、遺伝子組み
遺伝子組み換えなどによるフコキサンチンの供
えなどによるフコキサンチンの供
給が現状では
現状では不可能
では不可能
食経験のある
食経験のある褐藻類
のある褐藻類にフコキサンチンが
褐藻類にフコキサンチンが多
にフコキサンチンが多い
OCOCH3
O
HO
C
O フコキサンチンの化学構造
HO
フコキサンチンの抗肥満作用
フコキサンチン投与により肥満病態動物の内臓白色脂肪組織(WAT)重量
が減少
フコキサンチン投与により高エネルギー食を投与した正常動物の内臓
WAT重量が減少。しかし、普通食を与えた動物の内臓WAT重量に影響な
し。
内臓WAT重量（g/100g 体重）
a,b コントロールに対して有意差あり。
（aP < 0.05, bP < 0.01）
）
6
12
8
a
4
b
Control
+Fx
2
4
0
0
コント
Fx
ロール（0.2 %）
コント
Fx
ロール （0.2 %）
フコキサンチンが内
臓脂肪の蓄積を抑制
する。
フコキサンチン代謝
物（橙色）が内臓脂
肪組織に蓄積
マウス内蔵WAT重量に及ぼすフコキサ
ンチン(Fx)投与の影響
[Maeda et al. Biochem. Biophys. Res. Comm. 332:392-397, 2005]
フコキサンチンの吸収
フコキサンチンの吸収と
吸収と代謝
OCOCH3
HO
HO
C
O
C
O
O
OH
フコキサンチン
OH
HO
アマローシアキサンチンＡ
O
H2O
CH3COOH
NADH
HO
小腸上皮
C
O
OH
NAD+
O
HO
フコキサンチノール
リンパ中にフコキサンチンは見出されず、フコキサンチノールが検出された。
肝臓などの組織中にはフコキサンチノールの他、アマロウシアキサンチンＡも
検出された。
。
[Asai et al. Drug Metab. Dispos. 32:205-211, 2004; Br. J. Nutr.
100:273-277 2008; Matsumoto et al. Eur. J. Nutr. 49:243-249, 2010]
フコキサンチン代謝物は内臓脂肪に集中的に蓄積
0.8
µg/mg タンパク
：アマローシアキサンチンA
0.6
：フコキサンチンール
0.4
：Cis-フコキサンチノール
0.2
0
内臓WAT
肝臓
腎臓
脾臓
小腸
大腸
フコキサンチン(0.1%)を投与したマウス中のフコキサンチン代謝物含量
[Airanthi et al. J. Agric. Food Chem. 59:4156-4163, 2011]
我々の体には２種類の脂肪細胞がある
白色脂肪細胞
(白色脂肪組織(WAT))
褐色脂肪細胞
(褐色脂肪組織(BAT))
熱
Fat
Fat Fat
Fat
Fat
Fat
Fat
Fat
Fat
Fat
UCP1
Fat
Fat
Fat
Fat at
脂肪蓄積
脂肪を蓄積する組織。そのレ
ベルは白色脂肪細胞の分化
（成熟度）の増大と共に増加。
その結果様々なアディポサイ
トカインを放出。
ミトコンドリア
脂肪燃焼
BAT中には脱共役タンパク
質(UCP1)が発現し、脂肪の
酸化分解により生成するエ
ネルギーをATPではなく、熱
に変換する。
褐色脂肪細胞
白色脂肪細胞
UCP1
脂肪の燃焼
UCP1の増加
燃焼作用
の上昇
薬剤や食品成分UCP1の
発現促進
そ
肥満
れ 脂肪の蓄積
生活習慣病
な
ら 食品成分による白色脂肪組織
ば でのＵＣＰ１の発現の可能性
は？
活性の高い成分が見つ
からない
ヒトでは褐色脂肪は年
齢と共に少なくなる
UCP1
脂肪の燃焼
フコキサンチン投与による白色脂肪組織中での
ＵＣＰ１の発現誘導を発見
UCP1
β-Actin
Control
0.025% 0.1%
フコキサンチン
内臓WAT中
中UCP1 の発現誘導
内臓
Fat
Fat Fat
Fat
Fat
フコキサン
チン代謝物
UCP1
熱産生
内臓WAT
内臓白色脂肪の褐色脂肪細胞化の可能性を初めて発見：ブライト脂肪細胞の概念
白色脂肪細胞と
白色脂肪細胞と褐色脂肪細胞での
褐色脂肪細胞でのβ
でのβ3アドレナリン受容体
アドレナリン受容体
（β3Ad）
）発現を
発現を介した代謝
した代謝の
代謝の分子機構
白色脂肪細胞
褐色脂肪細胞
低発現
β3Ad
cAMP
高発現
AC
cAMP
PKA
PKA
PRDM16
PGC-1
NRF1
Mitochondriaｌｌ
biogenesis
核
AC
中性脂肪
CREB
HSL
PGC-1
cyt c
Tfam
β3Ad
PRDM16
PGC-1
UCP1
RXR
遺伝子
PPARγ
PPARγ
C/EBPα
α
C/EBPβ
β
遊離脂肪酸
UCP1
熱
3
2
β3Ad
(mRNA)
相対遺伝子発現量
相対遺伝子発現量
フコキサンチン投与
フコキサンチン投与による
投与による内臓白色脂肪細胞
による内臓白色脂肪細胞の
内臓白色脂肪細胞の褐色脂肪細
胞化：
）とPGC-1の
の発現増大
胞化：β3アドレナリン受容体
アドレナリン受容体（
受容体（β3Ad）
b
1
0
4
1
0
3
a
2
1
0
コントロール フコキサンチン投与
フコキサンチン投与
コントロール フコキサンチン投与
フコキサンチン投与
相対
相対タンパク
タンパク
タンパク質発現量
質発現量
相対
相対タンパク
タンパク
タンパク質発現量
質発現量
4
β3Ad
(タンパク
タンパク)
タンパク
a
2
コントロール フコキサンチン投与
フコキサンチン投与
5
PGC-1
(mRNA)
3
10
PGC-1
(タンパク
タンパク)
タンパク
8
6
b
4
2
0
コントロール フコキサンチン投与
フコキサンチン投与
肥満病態（
週齢）
週間飼育。
。
肥満病態（KK-Ayマウス,
マウス 5週齢
週齢）を実験食で
実験食で2週間飼育
週間飼育。フコキサンチン投与量
フコキサンチン投与量：
投与量：0.2%。
a,bコントロールに対
）
コントロールに対して有意差
して有意差あり
有意差あり。
あり。(aP < 0.05, bP < 0.01）
12
10
Cyt c
8
a
6
4
2
0
相対タンパク質発現量
相対タンパク質発現量
フコキサンチン摂取での内臓WATでのUCP1発現：なぜ？
6
Tfam
4
2
0
6
C/EBPβ
β
4
2
0
コントロール フコキサンチン投与
相対タンパク質発現量
相対タンパク質発現量
コントロール フコキサンチン投与
8
a
4
3
HSL
b
2
1
0
コントロール フコキサンチン投与
コントロール フコキサンチン投与
肥満病態（KK-Ayマウス, 5週齢）を実験食で2週間飼育。フコキサンチン投与量：0.2%。
。
a,bコントロールに対して有意差あり。(aP < 0.05, bP < 0.01）
）
フコキサンチンの抗肥満作用の分子機構:
白色脂肪細胞の褐色脂肪細胞化
β3-Adrenarine
受容体
フコキサンチン
β3-Adrenarine
フコキサンチノール
AC
アマロウシアキサンチン A
PKA
(活性本体)
TAG
cAMP
FFA
HSL
CREB
UCP1
PGC-1
核
PRDM16
cyt c
Tfam
PGC-1
NRF1
PGC-1
PPARγ
PPARγ
UCP1
mRNA
RXR
熱
UCP1gene
ミトコンドリア
産生
C/EBPα
α
C/EBPβ
β
Abdominal
WAT
ヒトでのフコキサンチンの効果：
ヒト（白人女性：肥満）がフコキサンチン(Fx)を一人一日
2.4mg摂取した場合
100
45
体脂肪
95
b
90
85
体脂肪 (kg)
体重 (kg)
体重
80
16週
16週
プラセボ
0
Fx摂取
肝臓脂質 (%)
肝臓脂質
15
b
10
5
0
16週
16週
0
0
16週
16週
プラセボ
20
0
35
30
16週
16週
16週
16週
血中中性脂肪 (mg/dL)
0
b
40
0
16週
16週
Fx摂取
220
血液脂質
180
a
140
100
0
16週
16週
0
16週
16週
プラセボ
Fx摂取
プラセボ
Fx摂取
a,bプラセボ（対照）と比較して有意差あり。 (aP<0.05; bP<0.01)
[Diabetes, Obesity and Metabolism 12:72–81, 2010]
OCOCH3
HO
肝臓
C
O
O
筋肉
GLUT4
フコキサンチン
HO
リンパ
循環系
脱アセチル化
筋肉細胞中への
グルコースの取り
込み促進
血管
循環系
小腸
HO
OH
HO
C
O
HO
C
O
O
OH
フコキサンチノール
OH
アマロウシアキサンチンA
A
抗糖尿病
O
抗肥満
UCP1
アマロウシアキサンチンAが
主要代謝物
抗動脈硬化
抗炎症
抗糖尿病
TNF-α
α
MCP-1
et al.
内臓脂肪組織
インスリン抵抗
性の改善
脂肪細胞と炎症細胞
間の相互作用の抑制
マクロファージ
注目すべき生物資源：褐藻油
フコキサンチンの資源としては褐藻が最適。
フコキサンチンは褐藻脂質（褐藻油）に含まれる。
褐藻油はフコキサンチン以外にオメガ３PUFAなど様々な機能
性成分を含む。
しかし、藻類脂質の機能性についてはその含量の低さからあま
り注目されてこなかった。
しかし、最近の分析結果により、熱帯・寒帯を問わず、脂質含量
（乾重量）が１０％以上、場合によっては２０％に達する褐藻も報
告されている。
ただし、脂質含量は海藻の成長時期や同じ種類であっても生息
地域や環境などによって大きく異なる。
食経験があり、フコキサンチン含量の多い褐藻としてホンダワ
ラ科に属する「アカモク」を見出す。
フコキサンチンの吸収（動物実験）
60
2.0
フコキサンチン
フコキサンチン代謝物総量
代謝物総量
(µ
µg/g タンパク
タンパク質
質）
内臓WAT
内臓
肝臓
1.5
40
1.0
20
0.5
0.0
0
精製フコキ
精製フコキ 褐藻油 褐藻粉末
サンチン
精製フコキ
精製フコキ 褐藻油 褐藻粉末
サンチン
フコキサンチン代謝物
フコキサンチン代謝物：
代謝物：フコキサンチノール＋
フコキサンチノール＋アマロウシアキサンチンＡ＋
アマロウシアキサンチンＡ＋異性体数値
Ａ＋異性体数値は
異性体数値は
フコキサンチンを飼料
あたり1g含
フコキサンチンを飼料1kgあたり
飼料
あたり 含むとして計算
むとして計算
200
冬から春
150
冬から春
脂質
含量
100
50
0
6
Fx (mg/g 乾燥重量
乾燥重量)
フコキサンチン
5
50
オメガ3PUFA
40
冬から春
30
20
10
0
冬から春
ONDJFMAMJ JASONDJ FMAMJJASON
2008
2009
2010
月
冬から春
冬から春
4
3
2
1
0
オメガ
オメガ-3 脂肪
脂肪酸
酸 (mg/g 総脂肪酸
総脂肪酸)
総脂質 (mg/g 乾燥重量
乾燥重量)
ホンダワラ科褐藻中の脂質成分の季節変動（函館）
ONDJFMAMJ JASONDJ FMAMJJASON
2008
2009
2010
月
冬から春にかけて油含量、オメ
ガ3PUFAとフコキサンチン含量
が増大。
ただし、その他の脂肪酸は増え
ない。
成長は春（５月から６月）に最大。
５月から６月が収穫の最適期。
[Nomura et al. J. Appl. Phycol. 25:1159-1169, 2013)]
アカモク油
アカモク油の製造
函館入船地区で６月に収穫し
たアカモクから“油=アカモク
油”を抽出。
アカモク油はオメガ-3脂肪酸
を多量に含んでいるが、魚油
のように酸化されにくい。
アカモク油10％含有油：
製品原料
赤色はフコキサンチン
赤色はフコキサンチン
の色.
非常に安定で臭いも少ない。
今年の７月より販売開始。
ヒト介入試験(50名)実施（１回
目終了。2013年10月より２回
目開始）
アカモク油サプリメント
ご清聴ありがとうございます
清聴ありがとうございます。
ありがとうございます。