メイラード反応生成物

概要

メイラード反応化合物の生成過程
図.1 メイラード反応化合物の生成過程

肉類をはじめとする食品にはアルギニンやリシン等のアミノ酸が豊富に含まれています。アルギニンやリシンの側鎖官能基はグルコースやラクトース等の還元糖と反応し、アマドリ反応生成物を形成します。この中間生成物は特に高温で分解し、多くの食品で独特のにおいを生じる多様なのメイラード反応生成物(MRP)を生じます。

さらに、MRPは食品の栄養価の指標としても広く利用されており、化粧品、バイオテクノロジー、食品および医薬品産業で幅広い興味が持たれています。MRPは食品中の必須アミノ酸の含量を減少させ、食品の栄養価に影響を与えます。また、食品の保存や処理中の品質悪化にも重大な役割を果たします。

薬理学的見地からは腎障害を引き起こし発がん性を示すほかに、抗アレルギー活性、抗生物質活性や抗変異原性や抗酸化性を示します。


食品産業ならびにバイオテクノロジー産業での活用
図.2 食品産業ならびにバイオテクノロジー産業での活用

Furosine含有量の分析は牛乳・乳製品に対する熱処理の影響や、粗乳・低温殺菌牛乳に対するUHT(Ultra high temperature heating method、超高温加熱処理法)や粉ミルクの添加の有無を評価することができる画期的な手法です。

牛乳に含まれるメイラード反応による生成物のうち最も安定した生成物であり、HPLCによって分析することが可能であるため、このテストは、乳製品・栄養食品業界で広く使用されています。


参考文献

▷ Forty years of furosine – Forty years of using Maillard reaction products as indicators of the nutritional quality of foods; Helmut F. Erbersdobler and Veronika Somoza; Mol. Nutr. Food Res. 2007; 51: 423-430. DOI 10.1002/mnfr.200600154 423. ▷ Food Browning and Its Prevention: An Overview; Mendel Friedman; J. Agric. Food Chem. 1996; 44(3): 631-653. ▷ www.imars.org

アルギニン由来のメイラード反応化合物

Argpyrimidine

Argpyrimidineは蛍光を示すmethylglyoxalとアルギニンの付加誘導体です。

表.1 Argpyrimidine製品一覧

参考文献

▷ Al-Abed, Y. et al.; Bioorg. Med. Chem. Lett. 1996; 6: 1577-1578. ▷ Shipanova, I.N. et al.; Arch. Biochem. Biophys. 1997; 344: 29-36. ▷ Oya, T. et al.; J. Biol. Chem. 1999; 274: 18492-18502. ▷ Glomb, M.A. et al.; J. Agric. Food Chem. 2001; 49: 366-372. ▷ Padayatti, P.S. et al.; Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2001; 42: 1299-1304. ▷ Gomes, R. et al., Biochem. J. 2005; 385: 339-345. ▷ Sreejayan, N. et al. Eur. J. Pharm. 2008; 593: 30-35.

G-H1

G-H1はglyoxalとアルギニン残基から誘導愛化されたhydroimidazolone異性体の一種です。

表.2 G-H1製品一覧

参考文献

▷ Paul, R.G. et al. Biochem. J. 1998; 330: 1241-1248. ▷ Ahmed, N. et al. Biochem. J. 2002; 364: 1-14. ▷ Ahmed, N. et al. Biochem. J. 2002; 364: 15-24. ▷ Thornalley, P.J. et al. Biochem. J. 2003; 375: 581-592. ▷ Cotham, W.E. et al. J. Proteome Research 2004; 3: 1145-1153. ▷ Ahmed, N. et al. Diabetalogia 2005; 48: 1590-1603.

G-H2

G-H2はglyoxalとアルギニン残基から誘導愛化されたhydroimidazolone異性体の一種です。

表.3 G-H2製品一覧

参考文献

▷ Thornalley, P.J. et al. Biochem. J. 2003; 375: 581-592. ▷ Cotham, W.E. et al. J. Proteome Research 2004; 3: 1145-1153.

G-H3

G-H3はglyoxalとアルギニン残基から誘導愛化されたhydroimidazolone異性体の一種です。

表.4 G-H3製品一覧

参考文献

▷ Schwarzenbolz, U. et al. Z. Lebensm Unters Forsch A 1997; 205: 121-124. ▷ Glomb, M.A. and Lang, G.; J. Agric. Food Chem. 2001; 49: 1493-1501. ▷ Thornalley, P.J. et al. Biochem. J. 2003; 375: 581-592. ▷ Cotham, W.E. et al. J. Proteome Research 2004; 3: 1145-1153.

MG-H1

MG-H1はmethylglyoxalとアルギニン残基から誘導愛化されたhydroimidazolone異性体の一種です。

表.5 MG-H1製品一覧

参考文献

▷ Henle, T. et al. Z. Lebensm Unters Forsch 1994; 199: 55-58. ▷ Paul, R.G. et al. Biochem. J. 1998; 330: 1241-1248. ▷ Ahmed, N. et al. Biochem. J. 2002; 364: 1-14. ▷ Thornalley, P.J. et al. Biochem. J. 2003; 375: 581-592. ▷ Usui, T. et al. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2006; 70: 1496-1498.

MG-H2

MG-H2はmethylglyoxalとアルギニン残基から誘導愛化されたhydroimidazolone異性体の一種です。

表.6 MG-H2製品一覧

参考文献

▷ Henle, T. et al. Z. Lebensm Unters Forsch 1994; 199: 55-58. ▷ Ahmed, N. et al. Biochem. J. 2002; 364: 1-14. ▷ Thornalley, P.J. et al. Biochem. J. 2003; 375: 581-592.

MG-H3

MG-H3はmethylglyoxalとアルギニン残基から誘導愛化されたhydroimidazolone異性体の一種です。

表.7 MG-H3製品一覧

参考文献

▷ Ahmed, N. et al. Biochem. J. 2002; 364: 1-14. ▷ Thornalley, P.J. et al. Biochem. J. 2003; 375: 581-592.

Pentosidine

Pentosidineではアルギニンとリシンがペントースでクロスリンクされています。この化合物は老化や各種疾病のマーカーとなります。化合物は蛍光を発し、HPLCにおいてUVで検出可能です。

表.8 Pentosidine製品一覧

参考文献

▷ Sell, D.R. and Monnier, V.M. J. Biol. Chem. 1989; 264: 21597-21602. ▷ Sell, D.R. and Monnier, V.M. J. Clin. Invest. 1990; 85: 380-384. ▷ Grandhee, S.K. and Monnier, V.M. J. Biol. Chem. 1991; 266: 11649-11653. ▷ Dyer, D.G. et al. J. Biol. Chem. 1991; 266: 11654-11660. ▷ Miyata, T. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996; 93: 2353-2358. ▷ Henle, T. et al. Z. Lebensm Unters Forsch A. 1997; 204: 95-98. ▷ Sell, D.R. et al. Mech. Ageing Dev. 1998; 105: 221-240. ▷ Chellan, P. and Nagaraj, R.H. J. Biol. Chem. 2001; 276: 3895-3903. ▷ Slowik-Zylka, D. et al. J. Biochem. Biophys. Methods 2004; 61: 313-329.

システイン由来のメイラード反応化合物

2-SC

組織中のタンパク質の生理的pH条件下でフマル酸へのシステインのMichael付加が起こります。2-SCはその際に形成される構造の模倣体です。

表.9 2-SC製品一覧

参考文献

▷ Kasai, T. et al. Agric. Biol. Chem. 1981; 45: 433-437. ▷ Fushiya, S. et al. Chem. Pharm. Bull. 1993; 41: 484-486. ▷ Shiraiwa, T. et al. Chem. Pharm. Bull. 1998; 46: 1364-1369. ▷ Alderson, N. L. et al. Arch. Biochem. Biophys. 2006; 450: 1-8.

CMC

CMCは安定な終末糖化産物で、糖化の潜在的マーカーとして使用可能です。

表.10 CMC製品一覧

参考文献

▷ Alt, N. et al. Arch. Biochem. Biophys. 2004; 425: 200-206. ▷ Zeng, J. and Davies, M.J. Chem. Res. Toxicol. 2005; 18: 1232-1241. ▷ Zeng, J. et al. Biochem. J. 2006; 398: 197-206.

リシン由来のメイラード反応化合物

CML

CMLは糖尿病、老化に伴う疾病や熱による食品の劣化に関するマーカーです。

表.11 CML製品一覧

参考文献

▷ Ahmed, M.U. et al. J. Biol. Chem. 1986; 261: 4889-4895. ▷ Ahmed, M.U. et al. J. Biol. Chem. 1988; 263: 8816-8821. ▷ Smith, P.R. and Thornalley, P.J. Eur. J. Biochem. 1992; 210: 729-739. ▷ Reddy, S. et al. Biochemistry 1995; 34: 10872-10878. ▷ Glomb, M.A. and Monnier, V.M. J. Biol. Chem. 1995; 270: 10017-10026. ▷ Tauer, A. et al. Eur. Food Res. Technol. 1999; 209: 72-76

Dpd

(+)-Deoxypyridinoline(Dpd)はヒトの尿中で検出される物質で、骨コラーゲン線維の架橋を担う物質です。

骨粗しょう症、関節症及び骨癌のような様々な骨関連疾患の生化学マーカーとして使用されます。DhpはHPLCによって測定することができ、疾患の診断における標準物質です。

表.12 Dpd製品一覧

参考文献

▷ Waelchi, R. et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1997; 7: 2831-2836. ▷ Adamczyk. M. et al. Tetrahedron Asymmetry 2000; 11: 2289-2298. ▷ Allevi, P. et al. J. Org. Chem. 2007; 72: 3478-3483.

CEL

CELは糖尿病、病理学、廊下又は食物の熱損傷のマーカーとして使用可能です。

FAA3630は、任意のペプチド配列中にCELを挿入するための固相合成用ビルディングブロックです。

表.13 CEL製品一覧

参考文献

▷ Krook, M. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90: 502-506. ▷ Ahmed, M.U. et al. Biochem. J. 1997; 324: 565-570.

Fmoc-L-Lys(Boc,Fructose)-OH

アマドリ修飾ペプチドの固相合成ペプチドのためのフルクトースとリシンのコンジュゲートビルディングブロックです。

表.14 Fmoc-L-Lys(Boc,Fructose)-OH製品一覧

参考文献

▷ Frolov, A. et al. J. Peptide Sci. 2006; 12: 389. ▷ Stefanowicz, P. et al. Tetrahedron Lett. 2007; 48: 967. ▷ Carganico, S. et al. J. Peptide Sci. 2009; 15: 67.

FFI

FFIは、タンパク質のアミノ基とグルコースから誘導された蛍光分子です。

表.15 FFI製品一覧

参考文献

▷ Pongor, S. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1984; 81: 2684-2688. ▷ Chang, J.C.F. et al. J. Biol. Chem. 1985; 260: 7970-7974. ▷ Njoroge, F.G. et al. J. Biol. Chem. 1988; 263: 10646-10652. ▷ Horiuchi, S. et al. J. Biol. Chem. 1988; 263: 18821-18826.

Furosine

食品の熱的な履歴はFurosineに関するHPLC分析で決定することが可能です。

このため、この化合物は食品の品質管理を含む様々な用途で利用されています。

表.16 Furosine製品一覧

参考文献

▷ Heynes, K. et al. Angew. Chem. 1968; 80: 627. ▷ Finot, P.A. et al. Experientia 1968; 24: 1097. ▷ Finot, P.A. et al. Separatum Experientia 1969; 25: 134. ▷ Resmini, P. and Pellegrino, L. Int. Chrom. Lab. 1991; 6: 7-11.

GALA

GALAは、グルコースおよびリシン残基のアマドリ生成物に由来する終末糖化最終生成物です。

表.17 GALA製品一覧

参考文献

▷ Glomb, M.A. and Pfahler, C.; J .Biol .Chem. 2001; 276: 41368-41467.

GOLA

GOLAは、グルコースおよびリシン残基のアマドリ生成物に由来する終末糖化最終生成物です。

表.18 GOLA製品一覧

参考文献

▷ Glomb, M.A. and Pfahler, C.; J .Biol .Chem. 2001; 276: 41368-41467.

GOLD

GOLDでは、glyoxalから誘導化されたimidazoliumが2つのリシンのクロスリンカーとなっています。

表.19 GOLD製品一覧

参考文献

▷ Wells-Knecht, K.J. et al. J. Org. Chem. 1995; 60: 6246-6247. ▷ Frye, E.B. et al. J. Biol. Chem. 1998; 273: 18714-18719. ▷ Odani, H. et al. FEBS Lett. 1998; 427: 381-385. ▷ Chellan, P. et al. Arch. Biochem. Biophys. 1999; 368: 98-104. ▷ Yamada, H. et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004 14: 5677-5680.

LAL

LALは、アルカリまたは熱処理後の食物タンパク質に見出される架橋アミノ酸です。

LALは金属キレート剤であり、食品の安全性の評価に使用することが可能で、食品中の熱的損傷のマーカーとして使用することができます。

表.20 LAL製品一覧

参考文献

▷ Woodard, J.C. et al. Food Cosmet. Toxicol. 1977; 15: 109-115. ▷ Hayashi, R.; J. Biol. Chem. 1982; 257: 13896-13898. ▷ Maga, J.A.; J. Agric. Food Chem. 1984; 32: 955-964. ▷ Friedman, M. and Pearce, K.N.; J. Agric Food Chem. 1989; 37: 123-127. ▷ Boschin, G. et al. J. Agric. Food Chem. 1999; 47: 939-944.

LM

Hydroxypropyl-lysineはマロンジアルデヒドおよびリシン残基に由来するシッフ(Schiff)塩基付加物の還元体です。

表.21 LM製品一覧

参考文献

▷ Giron, J. et al. Anal. Biochem. 1992; 206: 155-160. ▷ Raquena, J.R. et al. Nephrol. Dial. Transplant. 1996; 11: 48-53. ▷ Raquena, J.R. et al. Biochem. J. 1997; 322: 317-325. ▷ Giron-Calle, J. et al. J. Agric. Food Chem. 2002; 50: 6194-6198.

MOLD

MOLDではmethylglyoxalから誘導化されたimidazoliumが2つのリシンのクロスリンカーとなっています。

表.22 MOLD製品一覧

参考文献

▷ Nagaraj, R.H. et al. J. Biol. Chem. 1996; 271: 19338-19345. ▷ Frye, E.B. et al. J. Biol. Chem. 1998; 273: 18714-18719 ▷ Odani, H. et al. FEBS Lett. 1998; 427: 381-385. ▷ Chellan, P. et al. Arch. Biochem. Biophys. 1999; 368: 98-104.

Pyrraline

Pyrralineはグルコースとリシンの反応で生じる後期メイラード反応生成物です。

表.23 Pyrraline製品一覧

参考文献

▷ Nakayama, T. et al. Agric. Biol. Chem. 1980; 44: 1201. ▷ Miller, R. et al. Acta Chem. Scand. 1984; B38: 689. ▷ Öste, R.E. et al. J. Agric. Food. Chem. 1987; 35: 938. ▷ Chiang, G.H. J. Agric. Food. Chem. 1988; 36: 506. ▷ Sengl, M. et al. J. Chromatogr. 1989; 463: 119. ▷ Schuessler, U. and Ledl, F. Z. Lebensm Unters Forsch 1989; 189: 32. ▷ Schuessler, U. and Ledl, F. Z. Lebensm Unters Forsch 1989; 189: 138. ▷ Hayase, F. et al. J. Biol. Chem. 1989; 263: 3758. ▷ Henle, T. and Klostermeyer, H. Z. Lebensm Unters Forsch 1993; 196: 1. ▷ Portero-Otin, M. et al. Biochem. Biophys. Acta. 1995; 1247: 74. ▷ Henle, T. and Bachmann, A. Z. Lebensm Unters Forsch 1996; 202: 72. ▷ Nagaraj, R.H. et al. Arch. Biochem. Biophys. 1996; 325: 152. ▷ Odani, H. et al. Biochem. Biophys. Res. Comm. 1996; 224: 237 ▷ Hellwig, M. et al. J. Agric. Food Chem. 2009; 57: 6474