氏 名 ダヴッテ バクシ
Davood Bakhshi
本籍(国籍) イラン
学位の種類 博士 (農学) 学位記番号 連研 第337号
学位授与年月日 平成18年3月23日 学位授与の要件 学位規則第4条第1項該当 課程博士
研究科及び専攻 連合農学研究科 生物生産科学専攻
学位論文題目 Study on the Accumulation of Polyphenolic Compounds in Apple Fruit
( リンゴ果実におけるポリフェノール類の蓄積に関する研究 )
論文の内容の要旨

 The flavonoids have long been recognized to possess antiallergic, antiinflamatory, antiviral, antiproliferative and anticarcinogenic activities as well as to affect some aspects of mammalian metabolism. Many of these phytochemicals from apples have been widely studied, and many potential health benefits have been attributed to these specific phytochemicals. The procyanidins, epicatechin and catechin, have strong antioxidant activity and have been found to inhibit low-density lipoprotein(LDL) oxidation in vitro. In this research, the effects of environmental and physiological factors on polyphenolics accumulation and antioxidant activity in apple fruit were studied.

 The effects of UV-B and white light irradiation on phenolic accumulation in apple (Malus damestica Borkh cv. Jonathan) were investigated in the skin and flesh of bagged and non-bagged fruits irradiated at 10, 17, 24 and 30℃ for 96 hours. Mature and ripe fruits synthesized the most cyanidin 3-galactoside, qercetin 3-galactoside and epicatechin at 17℃ and 24℃, respectively. The total oxyradical scavenging capacity(TOSC) showed a positive relationship with flavonoids content.

 Fruits of 'Fuji" apple, a red skinned cultivar, and in 2004 'Fuji' and 'Orin' (a yellow-green apple) were irradiated and then phenolics were quantifies in the same method used for 'Jonathan'. Bagged and non-bagged 'Fuji' apples accumulated chlorogenic acid, anthocyanin and quercetin in response to light irradiation, and epicatechin and phloridzin did not change considerably. Bagged and non-bagged fruits synthesized the highest chlorogenic acid, anthocyanin and quercetin at 17℃. Flavanols, phenolic acids, procyanidins and dihydrochalcones were not affected by irradiation temperature either in 'Fuji' (bagged and no-bagged) or in 'Orin'. Phenolic content of 'Orin' was lower than that of 'Fuji', and dihydrochalcones were accumulated in almost same level in the two cultivars. In ripe fruits, flavonols and anthocyanins increased with irradiation and the optimum temperature for bagged and non-bagged 'Fuji' was 17℃ whereas, for 'Orin' 10℃ was the optimum.

 To investigate the response of fruit flesh to light, the effect of light irradiation on phenolic compound accumulation was investigated in the flesh slices of three apple cultivars. 'Fuji' and 'Jonathan' with red skin and 'Orin' a yellow-green one were used in this study. Phenolic acids, anthocyanin and flavonols were increased with irradiation, whereas flavanols, procyanidins and dihydrochalcones did not change in either mature or in ripe fruits of all three cultivars. Optimum temperature for anthocyanin biosynthesis was 24℃ which was not affected by maturity and variety. Total phenolic content of 'Fuji' increased through ripening but it decreased in 'Jonathan' and 'Orin'.

 Phenolic compounds accumulation in bagged, non-bagged and debagged (bag removed) 'Fuji' were investigated from very immature till full ripe stages. Quantity and quality of phenolics were strongly affected by fruit bagging. Bagging inhibited phenolic compounds accumulation, and bag removal before the physiological maturity stage resulted changes in increase flavonols and anthocyanins both in the skin and flesh. Anthocyanin content of skin of debagged fruits at ripe stage was almost three times higher than that of non-bagged ones but flavanols and procyanidins were higher in non-bagged apples.

 The effect of bagging on the coloration of the 'Fuji' apple skin and phenolic accumulation in various parts of the fruits was investigated. The color co-ordinates (L*, a* and b*) were determined using a spectro color meter; and phenolic content of the skin and flesh were quantified by HPLC. Both in non-bagged and debagged fruits sun-exposed side had darker red color than sun-shaded sides. Fruit bagging inhibited the accumulation of anthocyanins and flavonols but promote phenolic acids content; and debagged fruits had brighter-red color than non-bagged ones (higher L* value). Phenolic acids and dihydrochalcones increased from outer part of the flesh to inner parts and core area.

 Finaly, relationship between skin color and polyphenolic content of skin and flesh of ripe fruits of 'Jonathan', 'Jonagold' and 'Fuji' were determined. In all three cultivars anthcyanins and flavonols increased with increasing visible red color (decreasing L* value and hue angle). In 'Jonathan' and 'Jonagold', catechins and phenolic acids also increased with increasing red color; whereas, phenolic content of the flesh was not affected by the fruit external color. Total phenolic content of the flesh of 'Fuji' was the highest compared to 'Jonathan' and 'Jonagold'. Interestingly, there was a negative correlation between anthocyanin and one of the substances belong to procyanidins class, suggesting that this substance might be a direct precursor of anthocyanins; however, this hypoghesis needs to be checked carefully in further studies.

(和訳)
 リンゴには抗酸化能を持つポリフェノール類が多く含まれている。 果物や野菜に含まれるこれらの成分が人間の健康に果たす役割が注目されるにつれて、これらの成分の蓄積を 増加させるための栽培方法などに関心が高まっている。 そこで本研究では、リンゴ果実におけるポリフェノール類の蓄積に関して以下の研究を行った。

 ’紅玉’果実果皮のポリフェノール類の蓄積に及ぼすUV-Bと白色光照射の効果に対する被袋と 温度の影響について検討した。 シアニジン-3-ガラクトシド、ケルセチン-3-ガラクトシドとエピカテキンの蓄積は、 成熟前の果実では17℃で、成熟した果実では24℃で多かった。 抗酸化能はフラボノイド量と正の相関が認められた。 また、総ポリフェノール量と抗酸化能との間には高い正の相関が認められ、シアニジン-3-ガラクトシド含量、 ケルセチン-3-ガラクトシド含量、エピカテキン含量は果皮のポリフェノール類の中で強い抗酸化能を 持つものであることが推察された。

 赤色品種の’ふじ’と黄色品種の’王林’を用いて、光照射に伴う果皮のポリフェノール類の 蓄積に及ぼす被袋と温度の影響について検討した。 その結果、’ふじ’では有袋果、無袋果とも照射に伴ってアントシアニンとクロロゲン酸、 ケルセチン類は増加したが、エピカテキンとフロリジンは変化しなかった。 クロロゲン酸とアントシアニン、ケルセチンは17℃で蓄積量が多かった。 フラボノール、フェノール酸、プロシアニジン及びデヒドロカルコンは温度の影響を受けなかった。 ’王林’のポリフェノール類は’ふじ’に比べて少なかった。 デヒドロカルコンは’ふじ’と’王林’でほぼ同じレベルであった。 成熟果ではフラボノールとアントシアニンが光照射に伴って増加し、その適温は’ふじ’では17℃だったが、 ’王林’では10℃だった。

 赤色品種と黄色品種を用いて、成熟と温度が果肉のポリフェノール類の蓄積に及ぼす影響について検討した。 光照射によってフラバノール類、プロシアニジン類とデヒドロカルコンは変化しなかったが、フェノール酸、 アントシアニンとフラボノール類は増加し、それは成熟度合いと温度によって影響された。 アントシアニン生成の適温は成熟度合いに関わらず、全ての品種で24℃だった。 アントシアニン生成量は’紅玉’が最も多く、それは果皮と同レベルだった。 次ぎに多いのは’ふじ’’王林’の順だった。 フラボノール類とフェノール類の蓄積は’ふじ’と’王林’は24℃と30℃で、’紅玉’は24℃で最も多かった。 ’ふじ’の総ポリフェノール含量は成熟に関わらずに多く、次いで、’紅玉’、’王林’の順で多かった。 成熟時の’ふじ’は未熟時より多くのポリフェノール類を生成したが、他の品種では成熟に伴って生成量は減少した。 クロロゲン酸の蓄積は24℃と30℃で多かった。 これらの結果から、果肉でも光照射によって果皮で生成されるポリフェノール類が生成されるが、 温度と成熟がそれらの蓄積に及ぼす影響が果皮とは異なることが明らかとなった。

 ’ふじ’を用いて、樹上の果実に対する被袋が果皮と果肉のポリフェノール類の蓄積に及ぼす影響について検討した。 除袋によって果皮と果肉のポリフェノール類が変化した。 果皮のフラボノールとアントシアニンは除袋によって増加し、成熟期に最大に達した。 除袋後のアントシアニン量は無袋果の約3倍に達したが、フラボノールとプロシアニジン類は無袋果で多かった。 被袋は除袋後でも果肉のポリフェノール類の蓄積を抑制した。

 被袋が’ふじ’の果実の様々な部分におけるポリフェノール類の蓄積に及ぼす影響について検討した。 その結果、被袋はアントシアニンとフラボノールの蓄積を抑制したが、フェノール酸の蓄積は抑制しなかった。 無袋果と除袋後の果実の陽光面ではより赤く、濃い赤色となった。 そして、除袋の果実は無袋果よりより赤色が濃かった。フェノール酸とデヒドロカルコンは果肉の外から 内部に向かって増加した。

 ’紅玉’、’ジョナゴールド’、’ふじ’を用いて、果実の着色とポリフェノール類含量との関係について検討した。 アントシアニンとフラボノール類は赤色が濃くなるにつれて増加した。 ’紅玉’と’ジョナゴールド’ではカテキンとフェノール酸含量が赤色とともに増加したが、 果肉のポリフェノール類は影響されなかった。 果肉の総フェノール類は、’ふじ’が’紅玉’や’ジョナゴールド’に比べて多かった。 アントシアニン含量とある種のプロシアニジン含量との間に負の関係が認められ、この成分がアントシアニンの 基質となっていることが推察されたが、さらに詳細な検討が必要である。