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焙煎大麦のお茶による末梢体温上昇・血流量増加作用

レポート

焙煎大麦に、血流量増加作用による末梢体温の上昇効果があることを発見しました

食品による血流量増加作用といえば、生姜がよく知られていますが、特定の条件で焙煎した大麦(焙煎大麦)にもその作用があることを、キリンの健康プロジェクト「食と健康 開発研究チーム」が新たに見出しました。また、焙煎大麦の血流量増加作用は、焙煎で生じる香りの成分の一部が寄与していることも分かりました。詳しい内容をお伝えします。

焙煎大麦の体を温める効果をヒトで確認

まず、特定条件で焙煎した大麦のお茶を飲んだときの体温への影響について、ヒトで検証しました。「15℃の冷水に1分間左手を浸して冷やし(冷却負荷)、15分経過した後の、手の表面温度の回復率が60%未満」という条件に当てはまる20歳~40歳の女性48人に、研究内容や方法に関する十分な説明を行ったうえで、サーモグラフィーを用いて摂取試験を行ったのです。

被験者を、「特定の条件で焙煎した大麦でいれたお茶」を飲むグループと、「カラメル色素で着色し、お茶に似せた水(プラセボ飲料)」を飲むグループに無作為に分け、安静時の左手の表面温度をサーモグラフィーで測定しました。その後、それぞれの飲み物を飲んでもらい、冷却負荷を行い、直後、5、10、15、20、30分後の左手の表面温度を測定しました。その結果が、下の画像とグラフです。焙煎大麦のお茶を飲んだグループで、冷却負荷後の体温の回復率が高まることが明らかになりました。

焙煎大麦のお茶の体温回復に及ぼす効果

焙煎大麦成分が冷却後の体温回復に及ぼす効果(平均値±標準誤差)。冷却前の手の表面温度を100%、冷却直後の温度を0%として、左手の温度の回復率を算出しました。使用したお茶は、焙煎大麦を10倍量の沸騰水に加え、30分間煮出して抽出し、ろ過したものに加水して、2.5倍に希釈、調整したものです。被験者に250mlずつ飲んでいただきました。*: P<0.05

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ラットを用い、血流量の増加作用を確認

上記の実験で明らかになった焙煎大麦のヒトでの体温回復作用は、焙煎大麦のお茶を飲むことによって血流量が増加した結果ではないかと考え、次に、下記の実験を行いました。
未焙煎大麦のお茶と、焙煎大麦のお茶、比較対照の水を、それぞれ麻酔下のラットの胃内に投与した後、尾の表面血流量を経時的に測定しました。その結果が下のグラフです。水では、麻酔の作用で血流量が低下しましたが、未焙煎大麦のお茶では、血流量が下がりませんでした。そして、焙煎大麦のお茶では、未焙煎大麦のお茶よりも、血流量が有意に増加しました。このことから、大麦を焙煎することが血流量の増加に寄与していることが推察されました。

大麦がラット皮膚血流量に及ぼす効果

未焙煎大麦または焙煎大麦のお茶がラット尾部の血流量に及ぼす効果(平均値±標準誤差)。体重300gあたり1ml(1匹に約1ml)の用量で大麦のお茶をラット胃内に投与し、尾部の皮膚血流量の変化を90分間測定しました。対照実験として水を投与しました。使用したお茶は、未焙煎大麦または焙煎大麦を10倍量の沸騰水に加え、30分間煮出して抽出したものです。水と比較して未焙煎大麦または焙煎大麦投与で有意差を確認しました。また未焙煎大麦と比較して焙煎大麦投与で有意差を確認しました。

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焙煎によって生じる香気成分に着目

こうしたヒトでの体温回復作用や、ラットでの血流量増加作用は、大麦を焙煎することで生じる香気成分によるものではないかと考えました。そこで、焙煎大麦の香気成分の一つであるピラジン類化合物を用い、同様の実験を行いました。
焙煎大麦のお茶に含まれる濃度のピラジン類と、比較対照の水を、それぞれ麻酔下のラットの胃内に投与した後、尾の表面血流量を経時的に測定しました。その結果が下のグラフです。水では、麻酔の作用で血流量が低下しましたが、ピラジン類では、血流量が下がりませんでした。このことから、焙煎大麦の血流量増加作用にはピラジン類が寄与していることが推察されました。

ピラジン類がラット皮膚血流量に及ぼす効果

ピラジン類がラット尾部の血流量に及ぼす効果(平均値±標準誤差)。体重300gあたり1ml(1匹に約1ml)の用量でピラジン類をラット胃内に投与し、尾部の皮膚血流量の変化を90分間測定しました。対照実験として水を投与しました。各群の測定値全てを用いて、群間で有意差を確認しました。

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血流量増加作用のメカニズムを解析

血管の構造 内皮細胞による血管弛緩

上記の実験で明らかになったピラジン類の血流量増加作用は、血管が弛緩したことによるものではないかと考えました。そこで、ラットの血管と、ヒトの培養細胞を用いた実験を行いました。
左の図のように、血管は、「内膜」「中膜」「外膜」の三層構造でできており、中膜には血管の収縮や弛緩をもたらす平滑筋があります。その平滑筋の収縮や弛緩を制御する物質を産生する「内皮細胞」が存在するのが内膜です。

ピラジン類の血管弛緩効果

ラットの血管を用いた試験では、血圧上昇作用があるノルエピネフリンという物質で収縮させた血管に、ピラジン類を濃度4mMになるまで段階的に添加し、血管の弛緩率を測定しました。その結果が左のグラフです。ピラジン類を添加することによって、収縮させたラットの血管が弛緩することが分かりました。

培養細胞を用いた実験では、ヒトの臍帯静脈の内皮由来の「ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)」を用いました。ここに、ピラジン類を添加し、24時間後、培地に含まれているプロスタサイクリン(PGI2)の濃度を測定しました。PGI2は、主に血管内皮から産生される生理活性脂質で、血管平滑筋を弛緩させる作用が知られています。

実験の結果が下のグラフです。これらのピラジン類には、血管内皮細胞に作用して、血管弛緩誘導物質であるPGI2の産生を亢進する活性があることが分かりました。

ピラジン類のPGI2産生亢進効果

大麦を焙煎することで生じる香気成分ピラジン類がHUVECのPGI2産生能に及ぼす作用。グラフは、Controlを100%としたときのPGI2の産生量(平均値±標準誤差)を示します。培地に溶媒のみ添加した対照(Control)群と比較し、ピラジン類ではHUVECのPGI2産生量が濃度依存的に増加しました。*:P<0.05, **:P<0.01

キリングループは今後も、ビールやお茶の原料となる麦の研究に継続して取り組んでいきます。

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