平成21年度 研究成果

4. 第4四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 イネ登熟期気温と酒造用原料米のデンプン特性の年次・産地間変動 Changes in mean air temperature after heading and starch characteristics of rice grains for sake making among harvest years and areas

著者
奥田将生、橋爪克己、上用みどり、沼田美子代、後藤奈美、三上重明
M. Okuda, K. Hashizume, M. Joyo, M. Numata, N. Goto-Yamamoto and S. Mikami
要約

登熟期の気温と原料米の溶解性に密接に関係するデンプン特性の年次・産地間変動との関係について解析し、以下の結果が得られた。1)同一品種でも産地間でデンプン特性や蒸米消化性が異なるのは、産地の登熟期気温が影響したことが主な原因であると示唆された。2)25品種27産地の生産年度の異なる試料について、出穂後気温とデンプン糊化温度の関係について解析したところ、登熟期気温と糊化温度は高い相関性を示し、登熟期気温が低い年は糊化温度が低く、一方気温が高いと糊化温度も高くなることを確認した。以上、デンプン糊化温度は蒸米消化性と高い相関性を示すので、これまでと今回の研究結果から、原料米ごとの出穂後の気温に注目すれば、かなりの精度で原料米の溶解性に関する酒造適性を予測できると考えられた。

The relationship between mean air temperature after heading and starch characteristics of rice grains, which correlated with enzyme digestibility of steamed rice grains, was investigated. It was confirmed that the difference in the temperature during grain filling was the main factor for the variation in digestibility of steamed rice grains among harvest areas even within the same rice cultivar. When the mean air temperatures during one month after heading were higher, twenty-five rice cultivars for sake making showed higher gelatinization temperatures measured by differential scanning calorimetry (DSC). Previously, we reported that, when the gelatinization temperature was higher, the enzyme digestibility of steamed rice grains was lower. Therefore, from the previous and present studies, the enzyme digestibility of steamed rice grains can be predicted by mean air temperature after heading.

掲載雑誌
日本醸造協会誌 105, 2, 97-105 (2010)

2 Volatile compounds and the changes in their concentration levels during storage in beers containing varing malt concentrations 麦芽比率の異なるビール貯蔵中における揮発性物質とその濃度の変化

著者
H. Tsuji and A. Mizuno
辻博之、水野昭博
要約

Volatile compounds in beers brewed with different amounts of malt were analyzed by using the stir bar sorptive extraction-gas chromatography-mass spectrometry method. We identified 90 compounds-25 esters, 17 terpenes, 14 alcohols, 11 acids, 6 furans, 6 aroma compounds, 5 carbonyls, and other compounds. Ananalysis of aged beer suggested that the concentration levels of stale flavor compounds-β-damascenone, γ-nonalactone, ethylcinnamate, and 2-methoxy-4-vinylphenol-in nonmalt beer were different from those in all-malt and standard beer. Additionally, concentrations of these compounds did not increase during storage in mostnonmalt beer analyzed in this study. Nerolidol may be a good marker candidate regardless of the malt content.

異なる麦芽量で醸造されたビール中の揮発性物質を、スターバー抽出-加熱脱着-ガスクロマトグラフィー-質量分析法によって分析した。我々は、90化合物-25エステル、17テルペン、14アルコール、11有機酸、6フラン、6芳香族化合物、5カルボニルとその他化合物を同定した。貯蔵したビールの分析において、麦芽未使用のビール中の劣化フレーバー化合物-β-ダマセノン、γ-ノナラクトン、ケイ皮酸エチル及び2-メトキシ-4-ビニルフェノール-の濃度レベルは、オールモルトや標準的ビールのそれらとは異なることを示した。更に、これらの化合物濃度は、この研究において分析した大部分の麦芽未使用のビールで、貯蔵中に増加しなかった。ネロリドールは、麦芽含量の良い指標の候補かもしれない。

掲載雑誌
Food Chemistry, 75 (1), C79-84 (2010)

3 清酒のにおい参照標準候補物質の専門家による認知 Perception by experts of potential odor reference compounds of sake

著者
宇都宮仁、磯谷敦子、岩田博
Hitoshi UTSUNOMIYA, Atsuko ISOGAI and Hiroshi IWATA
要約

18種類の化学物質、酢酸エチル、酢酸イソアミル、カプロン酸エチル、イソアミルアルコール、フェネチルアルコール、アセトアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ベンズアルデヒド、エタンチオール、ジメチルスルフィド(DMS)、ジメチルトリスルフィド (DMTS)、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、カプロン酸、ソトロン、ジアセチル、2,4,6-トリクロロアニソール (TCA)を清酒の官能評価におけるにおい参照標準候補として選定した。

各物質は、90%認知閾値濃度で、市販清酒に添加した。その溶液について専門家79名による評価を実施した。ベンズアルデヒドを除く17物質については、清酒の匂い参照標準物質として使用可能と考えられた。「老香」をにおい用語リストから選択した61名のうち42.6%がDMTS、23.0%がエタンチオールを「老香」としたがソトロンを「老香」としたのは1名のみであった。この結果から、専門家が「老香」に対して有する印象は、硫黄化合物の匂いに近いと考えられた。

Eighteen chemical compounds, ethyl acetate, including isoamyl acetate, ethyl hexanoate, isoamylalcohol, 2-phenylethanol, acetaldehyde, isovaleraldehyde, benzaldehyde, sotolon, ethanethiol, dimethyl sulfide (DMS), dimethyl trisulfide (DMTS), 2,4,6-Trichloroanisole (TCA), diacetyl, hexanoic acid, acetic acid, butyric acid,and isovaleric acid were selected as potential odor reference compounds for sake sensory analysis. Each compound at a 90% recognition threshold concentration was added to commercial sake. The solutions were assessed by 79 experts. It was suggested that 17 compounds -- except benzaldehyde -- were able to be used as reference standards. Sixty-one experts selected the term "Hineka" from an odor terms list in the assessment, 42.6% experts used "Hineka" for DMTS, and 23.0% used it for ethanthiol. Only one expert selected it for sotolon. The result shows that the odor impression of "Hineka" among experts is close to the odor of sulfuric compounds.

掲載雑誌
日本醸造学会誌、105、106-115、(2010)

2010/4/21 掲載

3. 第3四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 マウスを用いた酒類飲用による酔いの評価 Behavioral Evaluation of Intoxication in Mice by Oral Administration of Alcoholic Beverages

著者
伊豆英恵、後藤邦康
Hanae IZU, Kuniyasu GOTO
要約

酒類の飲用摂取によって酒類間に酔いの違いの有無があるかどうか、マウスを用いた行動実験によって検討を行った。

  1. 清酒、赤ワイン、焼酎、ウイスキーをほぼ同じアルコール度(15%)にそろえ、純アルコール換算で同量飲酒(1.2 g/kg体重を1回または2回投与)させたが、各酒類摂取群間で摂取後の自発運動量に違いは見られなかった。
  2. 清酒と焼酎を同アルコール度(15%)にそろえ、純アルコール換算で同量飲酒(2.4 g/kg体重を1回投与)させ、摂取後0.5、3、5時間後の血中及び脳内のエタノール・アセトアルデヒド濃度を調べたが、変動に違いは見られなかった。
  3. 清酒、焼酎、ウイスキーを同じアルコール度(15%)にそろえ、純アルコール換算で同量飲酒(1.2 g/kg体重を2回投与)させ、高架式十字迷路試験でリラックス効果を調べたが、各酒類摂取群間で作用の程度に違いは見られなかった。

We attempted to evaluate differences in intoxication in mice after the administration of various alcoholic beverages. Measurement of locomotor activity and elevated plus-maze test in mice did not show differences in the extent of intoxication after oral administration of alcoholic beverages (sake, red wine, shochu, and whiskey;approximately 15% alcohol, 1.2 g of alcohol/kg BW dosed single or twice). Changes in the concentrations of ethanol and acetaldehyde in blood and brain were very similar 0.5, 3, and 5 hours after the oral administration of alcoholic beverages (sake and shochu;15% alcohol, 2.4 g of alcohol/kg BW). There seems to be no differences in intoxication in mice after the administration of alcoholic beverages at the same doses with the same alcohol content.

掲載雑誌
日本醸造学会誌、104、787-795、(2009)

2 醸造過程でのメタミドホス、アセタミプリド、アフラトキシンB1の消長 Outcome of Methamidophos, Acetamiprid, and Aflatoxin B1 in brewing

著者
堀井幸江、伊木由香理、後藤邦康
Sachie HORII, Yukari IGI, Kuniyasu GOTO
要約

メタミドホス、アセタミプリド、アフラトキシンB1を10および20 ppb添加して清酒を醸造し、醸造工程中の各成分の消長について調査した。時間経過と共に濃度は低下し、その傾向は成分によって異なった。

液部と固形部における残留割合を比較した結果、留め後20日で、メタミドホスは液部に、アフラトキシンB1は固形部に多く残留し、アセタミプリドは液部と固形部に同じ割合で残留した。

活性炭100 mg/Lの30分処理で、アセタミプリドおよびアフラトキシンB1の濃度は50%以下に低下した。しかし、メタミドホスでは、活性炭処理による影響がみられなかった。

75℃で熱処理を行ったが、いずれの成分も濃度に変化はなかった。

貯蔵試験では、メタミドホスおよびアセタミプリドの濃度は期間を通じて変化しなかったが、アフラトキシンB1は固形部で5か月後に濃度の低下が認められた。

The effects of brewing on the levels of Methamidophos, Acetamiprid, and Aflatoxin B1 in sake samples were investigated. In the fermentation process, the concentration of the pesticides and Aflatoxin B1 decreased with time when we added these substances at 10 or 20 ppb. These values differed depending on the kind of pesticide. When we compared the residual rate in the liquid and the solid part at 20 days after a 3rd adding, a greater amount of Metamidophos remained in the liquid part. In the case of Aflatoxin B1, the solid part contained more. On the other hand, Acetamiprid remained at the same rate in both the liquid and solid part. Activated carbon (100mg/L or 300mg/L) absorbed more than 50% Acetamiprid and Aflatoxin B1 for 30 minutes. Methamidophos, however, was not influenced by the activated carbon process. Ninety percent or more of the pesticides and Aflatoxin B1 remained after heating (75℃). In other words, the pesticides and Aflatoxin B1 could not be effectively degraded or eliminated in the heating processes. The storing time did not influence the concentration of Methamidophos and Acetamiprid. After 5 months, Aflatoxin B1 in the solid part was degraded, but it did not show a significant difference.

掲載雑誌
日本醸造学会誌、104、900-907、(2009)

3 Aspergillus oryzae atfA controls conidial germination and stress tolerance 麹菌のatfAは分生子の発芽とストレス耐性をコントロールする

著者
Kazutoshi Sakamoto, Kazuhiro Iwashita, Osamu Yamada, Ken Kobayashi, Akihiro Mizuno, Osamu Akita, Shigeaki Mikami, Hitoshi Shimoi and Katsuya Gomi
坂本和俊、岩下和裕、山田修、小林健、水野昭博、秋田修、三上重明、下飯仁、五味勝也
要約

We compared atfA and atfB, the genes encoding the respective ATF/CREB-type transcription factors in Aspergillus oryzae. The germination ratio of △atfA conidia was low without any stress, unlike that of △atfB conidia. The △atfA conidia were more sensitive to oxidative stress than the △atfB conidia, which are also sensitive to oxidative stress. We compared the gene expressions of these strains by using a DNA microarray, GeneChip. Almost all the genes regulated by atfB were also regulated by atfA, but atfA also regulated many genes that were not regulated by atfB, including some genes putatively involved in oxidative stress resistance. The level of glutamate, the major amino acid in A. oryzae conidia, was significantly low only in the △atfA conidia, and the glycerol accumulation during germination was not observed only in the △atfA strain. We therefore concluded that atfA is involved in germination via carbon and nitrogen source metabolism.

ATF/CREB型転写制御因子をコードする麹菌の遺伝子atfA及びatfBの比較を行った。△atfA株の分生子は△atfBと異なりストレスがない状態でも発芽率が低下していた。また、酸化ストレスに対する感受性も△atfBより高かった。DNAマイクロアレイ「麹菌DNA chip」を用いてこれらの遺伝子破壊株の遺伝子発現を比較した結果、atfBによって制御されている遺伝子のほとんどがatfAによっても制御されていたのに対し、atfAatfBに制御されていない多くの遺伝子を制御していた。さらに麹菌分生子の主要なアミノ酸であるグルタミン酸の含量が△atfA株で減少していた。また△atfA株では発芽時のグリセロール合成が見られなかった。以上のことからatfAは炭素源や窒素源の代謝を介して発芽に関与していると結論づけられた。

掲載雑誌
Fungal Genetics and Biology、46、887-897、(2009)

(2) 公開特許

1 酒類の製造方法

出願番号
特許出願2008-155079(P2008-155079)
出願日
2008年6月13日
公開番号
特許公開2009-296941(P2009-296941A)
公開日
2009年12月24日
出願人
独立行政法人酒類総合研究所
発明者
橋口知一
課題

シアン配糖体を含む果実(梅、杏、桃、ビワ、プラム、チェリー等)を原料とする酒類(梅酒リキュール等)中のカルバミン酸エチルを低減する製造方法、及び、かかる製造方法によって製造してなる新規な酒類を提供することにある。

解決手段

シアン配糖体を含む果実をそのまま3日以上放置、シアン配糖体を含む果実に水を加えて3日以上放置、あるいは低濃度アルコール液を加えて3日以上放置した後、さらにアルコール液を加える方法で処理し、これら放置は好ましくは低酸素条件で行い、それ以外は常法にしたがい、カルバミン酸エチルを低減した酒類を簡便な方法で製造する。

2010/1/22 掲載

2. 第2四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 Influence of Sulfur and Nitrogen Content of Rice Grains on Flavor in Stored Sake 米の窒素及び硫黄化合物が貯蔵清酒の香気に及ぼす影響

著者
M. Okuda, A. Isogai, M. Joyo, N. Goto-Yamamoto and S. Mikami
奥田将生、磯谷敦子、上用みどり、後藤奈美、三上重明
要約

The influence of nitrogen and sulfur compounds in rice grains on changes in flavor in stored sake was investigated using Japanese rice cultivars for sake making. Nitrogen content exhibited a significant positive correlation with sulfur content. Based on the molar ratio of nitrogen to sulfur in the rice grain, the sulfur compounds appeared to be derived from protein-associated sulfur-containing amino acids, as reported previously. The higher the protein content of the rice, the greater the amount of nitrogen and sulfur compounds found in both the digest of steamed rice grains and in the sake. Physicochemical changes were investigated in the stored sake to confirm the influence of total sulfur content. Polysulfides in the stored sake appeared to be higher when made from rice grains of high total sulfur content. Staling of stored sake was affected by levels of protein-associated sulfur-containing amino acids in the rice.

酒造用原料米の窒素及び硫黄化合物が清酒貯蔵後の香気の変化に及ぼす影響について調べた。米粒中の窒素と硫黄のモル比から、過去の報告のように硫黄化合物はタンパク質を構成する含硫黄アミノ酸に由来すると考えられた。米のタンパク質含量が高いと蒸米消化液や生成酒の窒素及び硫黄化合物含量が高くなった。全硫黄含量の影響を確認するため、貯蔵した清酒の理化学的変化を調べた。全硫黄含量の高い米で清酒を生成すると生成酒貯蔵後のポリスルフィド含量は高くなる傾向にあった。したがって、貯蔵後の清酒の劣化は原料米のタンパク質を構成する含硫アミノ酸のレベルに影響を受けることが明らかとなった。

掲載雑誌
Cereal Chemistry, 86(5):534-541, (2009)

2 Influence of starch characteristics on digestibility of steamed rice grains under sake-making conditions, and rapid estimation methods of digestibility by physical analysis デンプンの性質が清酒醸造で蒸米の消化性に及ぼす影響と物理的特性の分析による迅速な消化性の推定方法

著者
M. Okuda, K. Hashizume, I. Aramaki, M. Numata, M. Joyo, N. Goto-Yamamoto and S. Mikami
奥田将生、橋爪克己、荒巻功、沼田美子代、上用みどり、後藤奈美、三上重明
要約

Retrogradation of starch in steamed rice grains under sake-making conditions was examined. The enthalpy change derived from retrogradation of amylopectin increased during the koji and sake mash processes. Ethanol in the sake mash accelerated retrogradation of amylopectin. Enzyme digestibility and properties of endosperm starches of 136 Japanese rice samples used for sake production were examined. A digestion test of steamed rice grains was conducted after 24 hr storage at 15℃ to estimate more accurately digestibility during the sake-making process. The ratio of short-to-long chain amylopectin exhibited a significant correlation with enzyme digestibility, suggesting that the structure of amylopectin may be used as a predictor of digestibility. The gelatinization temperature of brown/milled rice and purified starch measured by DSC (Differential Scanning Calorimetry) correlated well with the ratio of short-to-long chain amylopectin and with enzyme digestibility. Furthermore, the pasting temperature of milled rice as measured by RVA (Rapid Visco Analyser) correlated well with the ratio of short-to-long chain amylopectin and with enzyme digestibility. Therefore, DSC and RVA appear to be useful tools for estimating enzyme digestibility of steamed rice grains under sake-processing conditions because the measurements are done rapidly and require only small weights of brown/milled rice flour samples.

清酒醸造条件下で蒸米中のデンプンの老化を調べた。アミロペクチンの老化に由来するエンタルピー変化量は、製麹及びもろみ工程中で増加した。清酒もろみ中のエタノールは、アミロペクチンの老化を促進した。清酒醸造に使用される日本産米136試料について酵素消化性とデンプン特性を調べた。清酒醸造条件での消化性をより正確に推定するために、15℃で1日放置した蒸米の酵素消化性試験を実施した。アミロペクチンの短鎖/長鎖比は酵素消化性と高い相関性を示し、このことからアミロペクチンの構造によって酵素消化性が予測できることが示された。玄米/精白米及び精製デンプンのDSC(示差走査熱量計)による糊化温度はアミロペクチンの短鎖/長鎖比及び酵素消化性と高い相関性を示した。さらに精白米のRVA(ラピッドビスコアナライザー)による糊化開始温度は、アミロペクチンの短鎖/長鎖比及び酵素消化性と高い相関性を示した。以上の結果、DSCとRVAは、迅速にかつ少量の玄米あるいは精白米試料を用いて測定できるので、清酒醸造における蒸米の酵素消化性を推定するのに有用な装置であることが明らかとなった。

掲載雑誌
J. Appl. Glycosci. 56, 185-192 (2009)

3 気象データと原料米の酒造適性との関係 Relationship between sake making properties of rice grains and meteorological data

著者
奥田将生、橋爪克己、沼田美子代、上用みどり、後藤奈美、三上重明
M. Okuda, K. Hashizume, M. Numata, M. Joyo, N. Goto-Yamamoto and S. Mikami
要約

酒米研究会が収集した気象データの明らかな試料を用いて、気象データから米の溶解性に関する酒造適性を予測できるかどうかを検討する目的で、気象データとデンプン特性及び蒸米消化性の関係について解析した。出穂後1ヶ月の平均気温はアミロペクチン短鎖/長鎖比及びアミロース含量とは高い相関関係を示した。また、出穂後1ヶ月の平均気温は、DSCやRVAの測定値とも高い相関性を示した。酒米統一分析条件での蒸米消化性(デンプンの消化性)は出穂後1ヶ月の平均気温が23℃付近で消化性が高くなるような関係を示した。もろみに近いデンプンの老化を反映させた条件では、出穂後1ヶ月の平均気温と蒸米の酵素消化性(デンプンの消化性)は直線的な負の高い相関性を示した。それぞれの条件で出穂後1ヶ月の平均気温でデンプンの消化性を予測する式を構築し、この式より2008年産の試料について予測できるか検定したところ、予測値と実測値は高い相関性を示し出穂後1ヶ月の平均気温でどちらの条件でもデンプンの消化性を比較的精度良く予測できた。また、タンパク質含量は気温と強い相関がみられなかったものの、タンパク質の消化率はデンプンの消化性と同様な傾向を示し気温と有意な相関性を示すことがわかった。以上の結果から、出穂後の1ヶ月間平均気温によってかなり高い精度で米の溶解性に関する酒造適性を予測できる可能性が示された。

The relationship between meteorological conditions and sake making properties of rice grains was investigated. Mean air temperatures during the month after heading showed a high positive correlation with the ratio of short/long chain amylopectin and a negative correlation with amylose contents. Both gelatinization temperatures measured by differential scanning calorimetry (DSC) and pasting temperature measured by Rapid Visco Analyser (RVA) also showed high correlations with mean air temperatures during the month after heading. Enzyme digestibility of steamed rice grains was examined by a method mimicking sake making. The enzyme digestibility of steamed rice grains was lower when the mean air temperature during the month after heading was higher. The regression formula was constructed by meteorological data for the years 2003 - 2007. The predicted values showed a high correlation with actual values using the 2008 samples. This indicates the enzyme digestibility of steamed rice grains can be predicted by meteorological conditions.

掲載雑誌
日本醸造協会誌 104, 9, 699-711 (2009)

4 Cloning and characterization of a novel phytase from wastewater treatment yeast Hansenula fabianii J640 and expression in Pichia pastoris 排水処理用酵母Hansenula fabianiiJ640由来の新規フィターゼのクローニングと諸性質の解析、及びPichia pastorisでの発現

著者
Watanabe T, Ikeda H, Masaki K, Fujii T, Iefuji H.
渡部貴志、池田博子、正木和夫、藤井力、家藤治幸
要約

Phosphohydrolysis of organic phosphorus compounds by acid phosphatases (EC 3.1.3.1 and EC 3.1.3.2) is an important method for efficient removal of phosphorus from high concentration organic wastewater. Another important method is supplementation of animal feed with phytase (EC 3.1.3.8 and EC 3.1.3.26), which improves the availability of phytate-phosphates (phosphate that are hydrolyzed by phytases), making it possible to add less phosphate to animal feed and resulting in the excretion of less phosphorus by the animals. In the present study, we purified a novel phytase from the wastewater treatment yeast Hansenula fabianii J640 (Hfphytase), cloned the 1456 bp open reading frame (ORF) encoding Hfphytase, and characterized Hfphytase. The molecular weight of Hfphytase after deglycosylation by PNGaseF was 49 kDa. The optimal pH and temperature for enzyme activity were 4.5 and 50 °C, respectively. Hfphytase exhibits 40% identity with Debaryomyces castellii phytase, 37% identity with Aspergillus niger PhyB, and 34% identity with Saccharomyces cerevisiae Pho5p. Recombinant Hfphytase was transformed and expressed in Pichia pastoris. The yield was 23 g/l by jar fermenter cultivation. The marked phosphohydrolysis activity exhibited by Hfphytase on six substrates (pNP-P, sodium phytate, glucose-1 phosphate, glucose-6 phosphate, α-glycerophosphate and β-glycerophosphate) indicated that it is a non-specific acid phosphatase.

有機リン化合物を酸性フォスファターゼ(EC 3.1.3.1及びEC 3.1.3.2)によりリン加水分解することは、高濃度有機排水から効率的にリンを除去するのに重要である。他に、リン加水分解酵素は、動物飼料にフィターゼ(EC 3.1.3.8及びEC 3.1.3.26)を補うことにより、フィチン酸リン酸(フィターゼにより加水分解されるリン酸)の利用性を向上させることにも利用される。これにより、動物飼料に加えるリン酸量を減らすことができ、動物によるリンの排泄量を減らすことにつながる。本研究で、我々は、排水処理酵母Hansenula fabianii J640由来の新規フィターゼ(Hfphytase)を精製し、Hfphytaseをコードする1456塩基からなるORFをクローニング、Hfphytaseの諸性質を決定した。PNGaseFを用いて糖鎖をはずしたHfphytaseの分子量は49 kDaで、至適pHは4.5、至適温度は50℃であった。Hfphytaseは、Debaryomyces castelliiのフィターゼに40%、Aspergillus nigerのPhyBに37%、Saccharomyces cerevisiaeのPho5pに34%の同一性を示した。Pichia pastorisに形質転換し、組換えHfphytaseを発現させた。ジャーファーメンターによる培養での収率は23 g/Lであった。6つの基質(pNP-P、フィチン酸ナトリウム、グルコース1リン酸、グルコース6リン酸、αグリセロリン酸、βグリセロリン酸)を用いたリン加水分解活性から、Hfpytaseは、非特異的な酸性フォスファターゼであることが示された。

掲載雑誌
J. Biosci. Bioeng., 108, 225-235, 2009

5 Crystal structure and enhanced activity of a cutinase-like enzyme from Cryptococcus sp. strain S-2. Cryptococcus sp. S-2由来クチナーゼ様酵素の結晶構造解析と向上した活性

著者
Kodama Y, Masaki K, Kondo H, Suzuki M, Tsuda S, Nagura T, Shimba N, Suzuki EI, Iefuji H
小玉優哉、正木和夫、近藤英昌、鈴木守、津田栄、名倉知宏、榛葉信久、鈴木榮一郎、家藤治幸
要約

The structural and enzymatic characteristics of a cutinase-like enzyme (CLE) from Cryptococcus sp. strain S-2, which exhibits remote homology to a lipolytic enzyme and a cutinase from the fungus Fusarium solani (FS cutinase), were compared to investigate the unique substrate specificity of CLE. The crystal structure of CLE was solved to a 1.05 A resolution. Moreover, hydrolysis assays demonstrated the broad specificity of CLE for short and long-chain substrates, as well as the preferred specificity of FS cutinase for short-chain substrates. In addition, site-directed mutagenesis was performed to increase the hydrolysis activity on long-chain substrates, indicating that the hydrophobic aromatic residues are important for the specificity to the long-chain substrate. These results indicate that hydrophobic residues, especially the aromatic ones exposed to solvent, are important for retaining lipase activity.

Cryptococcus sp. strain S-2,由来クチナーゼ様酵素(CLE)の独特の基質特異性を調べるために、Fusarium solani由来のクチナーゼ(FS cutinase)とCLEの構造と酵素的性質を調べた。CLEの結晶構造解析は1.05Aで解析された。さらに、加水分解活性では、FS cutinaseは短鎖への指向性を示し、CLEは短鎖、長鎖への幅広い基質鎖長指向性を示した。加えて、部位特異的変異誘発により長鎖基質への加水分解活性は向上し、疎水性芳香族残基が長鎖基質分解に重要であることを示した。これらの結果は、疎水性残基(特に溶媒に露出した芳香族残基)がリパーゼ活性の保持に重要であることを示している。

掲載雑誌
Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, Volume 77 Issue 3, Pages 710 - 717)

6 平成19酒造年度全国新酒鑑評会出品酒の分析について Analysis of Sake Component Presented to the Sake Contest in 2008

著者
岩田博、磯谷敦子、藤田晃子、平松順一
Hiroshi IWATA, Atsuko ISOGAI, Akiko FUJITA and Jyunichi HIRAMATSU
要約

平成19酒造年度全国新酒鑑評会(第96回鑑評会)は、当該年度生産清酒を全国的に調査研究することにより、製造技術と酒質の現状及び動向を明らかにし、もって清酒の品質及び酒造技術の向上に資するとともに、国民の清酒に対する認識を高めることを目的として、日本酒造組合中央会と共催した。本年度は、製造技術研究会を広島県立広島産業会館で、公開きき酒会を東京のサンシャインシティ・ワールドインポートマート展示ホールで、それぞれ開催した。

審査は、平成20年4月22日(火)から24日(木)の3日間に予審を行い、5月8日(木)及び9日(金)に決審を行った。また、5月22日(木)に製造技術研究会を、6月11日(水)に公開きき酒会を開催した。

出品の内訳は、第Ⅰ部(山田錦の使用割合が50%以下の部)が129点、第Ⅱ部(山田錦の使用割合が50%超の部)が828点の合計957点であった。審査の結果、優秀と認められた487点を入賞酒とし、さらに、決審において特に優秀と認められた255点に金賞を授与した。また、出品酒を公開する製造技術研究会及び公開きき酒会には、全国から、それぞれ、1,416人及び3,500人が来場した。

出品酒については、酒質の現状及び動向の調査研究のため、調査表の内容を集計するとともに成分分析を行った。

掲載雑誌
酒類総合研究所報告, 181, 1-14 (2009)

7 平成20年度果実酒・リキュール鑑評会について Results of the Wine and Liqueur Contest in 2008

著者
三上重明、後藤奈美、小山和哉、平松順一
Shigeaki MIKAMI, Nami GOTO, Kazuya KOYAMA and Jun-ichi HIRAMATSU
要約

本鑑評会は、国内果実酒・リキュール製造者から任意出品された果実酒・甘味果実酒・リキュールについて官能評価及び化学分析を行い、品質及び技術の動向を全国的な視野で調査するとともに、製造者の参考に資することを目的として実施した。

掲載雑誌
酒類総合研究所報告, 181, 15-25 (2009)

8 第31回本格焼酎鑑評会について Analysis of Traditional Shochu Presented to the 31st Contest in 2008

著者
三上重明、家藤治幸、向井伸彦、平松順一
Shigeaki MIKAMI, Haruyuki IEFUJI, Nobuhiko MUKAI, and Jyun-ichi HIRAMATSU
要約

単式蒸留しょうちゅうの品質を全国的な視野でとらえ、現在の製造技術の内容と酒質の傾向を把握するとともに製造業者の参考とするため、第31回本格焼酎鑑評会を開催した。官能審査は平成20年6月5日(木)及び6日(金)に行い、公開きき酒会は6月27日(金)に当所で開催し、出品関係者の参考に供した。

出品酒の官能審査と成分分析を行ったので、その結果の概要について報告する。

掲載雑誌
酒類総合研究所報告, 181, 26-36 (2009)

9 酒類の安全性に関する調査-4‐メチルイミダゾール、セミカルバジド、1,3‐ジクロロプロパノールおよび一般微生物の分析- Analysis of 4-Methylimidazole, Semicarbazide, 1,3-Dichloropropanol and Microbes in Alcoholic Beverages

著者
後藤邦康
Kuniyasu GOTO
要約

当所で買上げを行った市販酒類中の4‐メチルイミダゾール、セミカルバジド、1,3‐ジクロロプロパノールおよび一般微生物の調査結果について示す。

掲載雑誌
酒類総合研究所報告, 181, 37-40 (2009)

10 酒類中残留農薬分析へのQuEChERS法の導入 Application of the QuEChERS Method for Analysis of Pesticide in Alcoholic Beverages

著者
堀井幸江、伊木由香理、後藤邦康
Sachie HORII, Yukari IGI, Kuniyasu GOTO
要約

酒類中に含まれる農薬の一斉分析にQuEChERS法を導入した分析結果について報告する。

掲載雑誌
酒類総合研究所報告, 181, 41-47 (2009)

(2) 公開特許

1 酵母のリンゴ酸生産性を向上させる方法

出願番号
特許出願2007-320389(P2007-320389)
出願日
2007年12月12日
公開番号
特許公開2009-142161(P2009-142161A)
公開日
2009年7月2日
出願人
独立行政法人酒類総合研究所
発明者
北垣浩志、下飯仁、三上重明
課題

酵母のコハク酸生産性を高めることなくリンゴ酸生産性を向上させることができる新規な手段を提供すること。

解決手段

ミトコンドリア外膜タンパク質Fis1をコードするFis1遺伝子を破壊することを含む、酵母のリンゴ酸生産性を向上させる方法を提供した。

2 エタノールの製造方法

出願番号
特許出願2008-18009(P2008-18009)
出願日
2008年1月29日
公開番号
特許公開2009-178064(P2009-178064A)
公開日
2009年8月13日
出願人
独立行政法人酒類総合研究所
発明者
下飯仁、呉洪、渡部智子
課題

酵母の遺伝子破壊株を用いて、生産性高くエタノールを製造する方法を提供すること。

解決手段

ユビキチン及びユビキチンシステム関連酵素からなる群より選択される少なくとも1種をコードする遺伝子が破壊されてなる、酵母の遺伝子破壊株を用いたエタノールの製造方法。

3 エタノールの製造方法

出願番号
特許出願2008-24460(P2008-24460)
出願日
2008年2月4日
公開番号
特許公開2009-183171(P2009-183171A)
公開日
2009年8月20日
出願人
不二製油株式会社、独立行政法人酒類総合研究所
発明者
北川さゆり、向井伸彦、家藤治幸、水野昭博
課題

特別な変異を施した醸造酵母などを使用せずとも特徴ある香気成分を有するビール・焼酎・パンなどの酵母発酵物を得ること、かかる香気成分の産生を促進する酵母のβ-フェネチルアルコール産生促進剤を得ることを目的とした。

解決手段

フェニルアラニンを配列に含むオリゴペプチドの1種又は2種以上を主成分とする酵母のβ-フェネチルアルコール産生促進剤。

4 ポリエステルポリオールの製造方法

出願番号
特許出願2008-47632(P2008-47632)
出願日
2008年2月28日
公開番号
特許公開2009-203365(P2009-203365A)
公開日
2009年9月10日
出願人
DIC株式会社、独立行政法人酒類総合研究所
発明者
田尻裕輔、家藤治幸、正木和夫
課題

酵素を触媒として使用し、高分子量のポリエステルポリオールを、穏やかな条件下において高収率で製造する方法を提供する。

解決手段

クリプトコッカス(Cryptococcus)属に属する酵母由来のクチナーゼの存在下で、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルと多価アルコールとを反応させることを特徴とするポリエステルポリオールの製造方法。前記ヒドロキシカルボン酸又はそのエステル中の水酸基が2級水酸基であることが好ましく、前記ヒドロキシカルボン酸、又はそのエステルのアルコール残基を除く部位の炭素数が15以上であることが好ましい。

2009/10/26 掲載

1. 第1四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 QTL mapping of sake brewing characteristics of yeast 清酒の醸造特性のQTL解析

著者
Taku Katou, Masahiro Namise, Hiroshi Kitagaki, Takeshi Akao and Hitoshi Shimoi
加藤拓、浪瀬政宏、北垣浩志、赤尾健、下飯仁
要約

A haploid sake yeast strain, derived from a commercial diploid sake yeast strain Kyokai no. 7, showed better characteristics for sake brewing compared to the haploid laboratory yeast strain X2180-1B, including higher production of ethanol and aromatic components. A hybrid of these two strains showed intermediate characteristics in most cases. After sporulation of the hybrid strain, we obtained 100 haploid segregants of the hybrid. Small scale sake brewing tests of these segregants showed a smooth continuous distribution of the sake brewing characteristics, suggesting that these traits are determined by multiple quantitative trait loci (QTLs). To examine these sake brewing characteristics at the genomic level, we performed QTL analysis of sake brewing characteristics using 142 DNA markers that showed heterogeneity between the two parental strains. As a result, we identified 25 significant QTLs involved in specification of sake brewing characteristics including ethanol fermentation and the production of aromatic components.

市販の二倍体清酒酵母きょうかい7号由来の一倍体清酒酵母は一倍体実験室酵母X2180-1Bと比較して、エタノールや香気成分の高生産など優れた清酒醸造特性を示した。これら2株の交雑株はほとんどの醸造特性に関して中間的な特性を示した。我々は、交雑株を胞子形成させた後、100株の一倍体分離株を取得した。これらの分離株の清酒小仕込試験の結果、様々な清酒醸造特性は連続的な分布を示し、これらの形質が量的形質遺伝子座(QTL)により決定されていることが示唆された。これらの清酒醸造特性をゲノムレベルで評価するために、我々は親株2株間で多型を示した142個のDNAマーカーを用いて清酒醸造特性のQTL解析を行った。その結果、我々はエタノール発酵や香気成分の生産など清酒醸造特性に関連する25個の有意なQTLsを同定した。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 107, 383-393 (2009)

2 Overexpression of MSN2 in a sake yeast strain promotes ethanol tolerance and increases ethanol production in sake brewing 清酒酵母におけるMSN2の高発現はエタノール耐性とエタノール生産性を向上させる

著者
Mamoru Watanabe, Daisuke Watanabe, Takeshi Akao and Hitoshi Shimoi
渡辺守、渡辺大輔、赤尾健、下飯仁
要約

To improve the ethanol tolerance of sake yeast we constructed a sake yeast strain that overexpresses MSN2, a transcription factor that is activated by several environmental stresses, including ethanol. We showed that this strain is more ethanol tolerant and produced more ethanol in a sake mash than a control strain.

清酒酵母のエタノール耐性を向上させるために、我々は、エタノールなどのストレスで活性化される転写因子であるMSN2を高発現する清酒酵母を作製した。作製した菌株はエタノールに対して親株より耐性であり、清酒もろみにおいて親株より高濃度のエタノールを生産した。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 107, 516-518(2009)

3 Disruption of ubiquitin-related genes in laboratory yeast strains enhances ethanol production during sake brewing 実験室酵母のユビキチン関連遺伝子の破壊は清酒醸造においてエタノール生産性を向上させる

著者
Hong Wu, Tomoko Watanabe, Yoshio Araki, Hiroshi Kitagaki, Takeshi Akao, Hiroshi Takagi and Hitoshi Shimoi
呉洪、渡部智子、荒木義雄、北垣浩志、赤尾健、高木博史、下飯仁
要約

Sake yeast can produce high levels of ethanol in concentrated rice mash. While both sake and laboratory yeast strains belong to the species Saccharomyces cerevisiae, the laboratory strains produce much less ethanol. This disparity in fermentation activity may be due to the strains' different responses to environmental stresses, including ethanol accumulation. To obtain more insight into the stress response of yeast cells under sake brewing conditions, we carried out small-scale sake brewing tests using laboratory yeast strains disrupted in specific stress-related genes. Surprisingly, yeast strains with disrupted ubiquitin-related genes produced more ethanol than the parental strain during sake brewing. The elevated fermentation ability conferred by disruption of the ubiquitin-coding gene UBI4 was confined to laboratory strains, and the ubi4 disruptant of a sake yeast strain did not demonstrate a comparable increase in ethanol production. These findings suggest different roles for ubiquitin in sake and laboratory yeast strains.

清酒酵母は濃厚なもろみで高濃度のエタノールを生成する。清酒酵母と実験室酵母はどちらもSaccharomyces cerevisiaeに属しているが、実験室酵母は清酒もろみでより少ない量のエタノールしか生産しない。これは、エタノールの蓄積などのストレスに対する応答が菌株によって異なっているためと考えられる。清酒醸造条件におけるストレス適応についてさらに詳しく調べるために、我々は様々なストレス関連遺伝子を破壊した実験室酵母株を用いて清酒の小仕込試験を行った。その結果、ユビキチン関連遺伝子の破壊株は親株より多くのエタノールを生産することがわかった。UBI4遺伝子の破壊によるエタノール生産性の向上は実験室酵母に限られ、清酒酵母では生産性の向上は認められなかった。この結果は、ユビキチンが実験室酵母と清酒酵母で異なる作用を持っていることを示している。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 107, 636-640(2009)

4 Characterization of Oriental cultivars of grapevine using a reference allele system of microsatellite data and assignment test マイクロサテライトデータの参照アレル法及びアサイメントテストによるブドウ・東洋系品種の特徴

著者
Nami GOTO-YAMAMOTO, Mineyo NUMATA, Guang-Hua WAN, Toshi SHIMAMOTO, Katsumi HASHIZUME
後藤(山本)奈美、沼田美子代、万光華、島本敏、橋爪克己
要約

Six Oriental cultivars of Vitis vinifera, which are native to Japan or China, as well as 2 cultivars of V. labrusca as references, were characterized by 6 microsatellite markers with coded reference alleles. One allele in Oriental cultivars and 3 in V. labrusca have not been reported for Occidental cultivars. Assignment analysis using these data and reported data with grouping of V. labrusca, Oriental cultivars, and vine-growing regions of Occidental cultivars showed that 4 out of 8 Oriental cultivars, but only 3 out of 162 Occidental cultivars, were assigned to Oriental cultivars. These assignments are in accordance with the genetic distances calculated from microsatellite data. These results show that Oriental cultivars have a certain degree of genetic difference from Occidental cultivars within the species V. vinifera.

日本及び中国原産の東洋系Vitis vinifera 6品種、及び対照としてV. labrusca 2品種を6種類のマイクロサテライトマーカー、及び参照アレルで解析した。東洋系の1アレル、及びV. labrusca の3アレルは、これまで西洋系品種には報告されていないものであった。これらのデータ及び報告されているデータを用いたアサイメントテストの結果、東洋系8品種のうち4品種が東洋系にアサインされたが、西洋系162品種のうち東洋系にアサインされたものは3品種のみであった。これらのアサイメントテストの結果は、マイクロサテライトデータから計算した遺伝距離を反映したものであった。これらの結果から、東洋系品種は、V. vinifera種のなかで西洋系品種とはある程度の遺伝的距離があることが示された。

掲載雑誌
J. Japan. Soc. Hort. Sci., 78, 175-179 (2009)

5 Color recovery in berries of grape (Vitis vinifera L.) 'Benitaka', a bud sport of 'Italia', is caused by a novel allele at the VvmybA1 locus ブドウ'イタリア'の枝変わり、'紅高'の色の回復はVvmybA1遺伝子座の新規な対立遺伝子が原因である

著者
Akifumi AZUMA, Shozo KOBAYASHI, Nami GOTO-YAMAMOTO, Mikio SHIRAISHI, Nobuhito MITANI, Hiroshi YAKUSHIJI and Yoshiko KOSHITA
東暁史、小林省蔵、後藤(山本)奈美、白石美樹夫、三谷宣仁、薬師寺博、児下佳子
要約

Color mutations in grape berry skin are relatively frequent events, and can be easily seen in the vineyard. Both light-red-skinned 'Ruby Okuyama' and more intense and uniform rosy-skinned 'Benitaka' (Vitis vinifera L.) are bud sports of white-skinned 'Italia'. Previously, we reported that 'Ruby Okuyama' was caused by the recovery of VvmybA1 expression, which may have occurred as a result of intra-LTR (long terminal repeat) recombination within a retrotransposon, Gret1. However, the molecular basis of the color recovery in 'Benitaka' has not been elucidated so far. Here, we found that the VvmybA1 locus of 'Benitaka' is heterozygous for the VvmybA1a allele (non-functional) and a novel VvmybA1BEN allele, and that VvmybA1BEN restored VvmybA1 transcripts. We hypothesized that VvmybA1BEN allele was caused by homologous recombination between VvmybA1a and VvmybA3. In addition, the content and composition of anthocyanins in berry skins differed greatly between 'Ruby Okuyama' and 'Benitaka'. The levels of expression of the genes for flavonoid 3',5'-hydroxylase (F3'5'H), O-methyltransferase (OMT), and glutathione-S-transferase (GST) were associated with differences in the anthocyanin content and composition between the two cultivars.

ブドウ果皮色の突然変異は比較的よくある現象であり、ブドウ圃場で容易に見つけることができる。明赤色の'ルビー・オオクヤマ'とより濃い果皮色の'紅高'はともに白品種'イタリア'の芽条変異体である。以前、著者らは'ルビー・オクヤマ'は、おそらくはレトロトランスポゾンGret1のLTR領域間の組み替えによってVvMybA1の発現が回復したことで生じたと報告した。しかし'紅高'が色素生成能回復した原因は不明のままであった。本報告で、筆者らは'紅高'のVvmybA1遺伝子座は機能のないVvmybA1aアレルと新規なVvmybA1BENアレルのヘテロザイガスであること、並びにVvmybA1BENVvmybA1機能を復活していることを明らかにした。また、VvmybA1BENはVvmybA1aとVvmybA3の相同組み換えで生じたと考えられる。さらにアントシアニン含量ならびに組成は'ルビー・オクヤマ'と'紅高'で異なっており、F3'5'H, OMT, GSTの発現量の違いと一致していた。

掲載雑誌
Plant Sci., 176, 470-478, 2009

6 糸状菌を用いた黒糖焼酎蒸留粕の脱色排水処理 Decolorization of Brown-sugar shochu wastewater using fungi.

著者
渡部貴志、田中未来、岡田真実、正木和夫、藤井力、家藤治幸
T. Watanabe, M. Tanaka, M. Okada, K. Masaki, T. Fujii, H. Iefuji
要約

黒糖焼酎を蒸留する際に生じる黒糖焼酎蒸留粕(BSW)には、難分解性の褐色色素を高濃度含有するが、一般的な生物処理では脱色が困難である。本研究で新たに自然界より単離してきた糸状菌Penicillium oxalicum d株は、栄養源を添加しなくてもBSWを47%脱色した。菌体が褐色になることから、P. oxalicum d株のBSWの主な脱色機構は菌体への吸着関連である。P. oxalicum d株を用いて処理することで、オゾンによる脱色時間が半分程度に短縮された。P. oxalicum d株による脱色、活性汚泥処理、オゾンによる物理的脱色処理の組合せ処理はBSWの処理に有効と思われた。

As alcoholic distillery wastewater, brown-sugar shochu wastewater (BSW) contains high concentrations of brown pigments which are hardly decolorized by general biological wastewater treatment. Penicillium oxalicum d, which was newly isolated in the present study, decolorizes 47 % of the color from BSW without the addition of any nutrients. The mycelia of P. oxalicum d were stained dark brown when treated of BSW. therefore, the decolorization mechanism is related to adsorption. Treatment by P. oxalicum d reduced the time for decolorization by ozone by half. Treatment consisting of a combination of P. oxalicum d decolorization, physical decolorization by ozone, and biological wastewater treatment by activated sludge would be effective in treating BSW.

掲載雑誌
日本醸造学会誌、104、495-501、(2009)

7 Decolorization and semi-batch continuous treatment of molasses distillery wastewater by Aspergillus tubingensis DCT6 Aspergillus tubingensis DCT6株による廃糖蜜発酵蒸留排水の脱色及びセミバッチ連続処理

著者
Watanabe T, Tanaka M, Masaki K, Fujii T, Iefuji H.
渡部貴志、田中未来、正木和夫、藤井 力、家藤治幸
要約

Large quantities of deeply pigmented molasses distillery wastewater (MDW), are discharged during the production of bio-ethanol from molasses. Conventional biological wastewater treatment is not effective in removing the molasses pigments. In the present study, a MDW treatment system was developed with combination treatment involving biodecolorization and biotreatment by Aspergillus tubingensis DCT6, together with physical decolorization by ozonation after treatment by activated sludge. A. tubingensis DCT6, which was isolated from soil, decolorized 44% of the pigments in MDW without adding any nutrients. The combination treatment with A. tubingensis DCT6 and activated sludge method (fungi-activated sludge treatment) removed about 90% of organic compounds from MDW and appears to reduce the amount of space and water required for treatment. The fungi-activated sludge treatment reduced the time needed for decolorization by ozone by 83%. Replacing fresh seed sludge at regular intervals was useful to maintain the dominance and decolorization ability of A. tubingensis DCT6. The entire treatment obtained a decolorization ratio of 89-94% and removed more than 90% of each of DOC, DTN, and DTP.

廃糖蜜からバイオエタノールを生産する過程で、濃く着色した大量の廃糖蜜蒸留排液(MDW)が排出されている。これまでの生物学的な排水処理は廃糖蜜色素を除去するには効果的ではなかった。本研究では、活性汚泥処理後の、オゾンによる物理的な脱色処理を伴うAspergillus tubingensis DCT6株による生物脱色と生物処理を含む組み合わせ処理を用いたMDW処理システムを開発した。A. tubingensis DCT6株は土から単離した株で、栄養源を加えることなしにMDW中の色素の44%を脱色した。A. tubingensis DCT6株による処理と活性汚泥処理を組み合わせた処理(糸状菌-活性汚泥処理)では、MDWの有機成分の90%が除去され、処理に必要なスペースや水量を減らすと思われる。糸状菌-活性汚泥処理は、オゾンによる脱色に必要な時間を83%削減した。定期的に新しい種汚泥に置き換えることは、A. tubingensis DCT6株による脱色能力や株の優先を維持するのに有効であった。処理全体では、89-94%脱色され、DOC, DTN, DTPそれぞれが90%以上除去された。

掲載雑誌
Water Sci Technol., 59, 2179-2185, 2009

2009/7/8 掲載