平成26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 Determination of Ethanol in Low Alcohol Beer by Headspace GC-FID ヘッドスペースGC-FID法による低アルコールビール中のエタノールの定量

著者
Atsushi OHUCHI, Mikiko ASAKAWA, Makoto KANAUCHI, Kazutaka KUSAKA, Hiroshi TAKAKUWA, Souichiro TATSU, Fumihiko TSUCHIYA, Yayoi TSUKADA, Takayuki WATANABE
大内敦史、浅川樹子、金内誠、日下一尊、高桑裕史、辰草太郎、土屋文彦、塚田弥生、渡辺敬之
要約
  1. Relative repeatability standard deviation (RSDr) and repeatability limit (r95) for determination of ethanol content using the headspace GC-FID method ranged from 0.6 to 2.3% and from 0.0003 to 0.0209 v/v%, respectively, and were judged acceptable.
  2. Relative reproducibility standard deviation (RSDR) and reproducibility limit (R95) for determination of ethanol content using the headspace GC-FID method ranged from 1.5 to 4.3% and from 0.0006 to 0.0809 v/v%, respectively, and were judged acceptable.

ヘッドスペースGC-FID法によりビールテイスト飲料のエタノールを定量する方法について、共同実験をもとに併行精度、及び室間再現精度を評価したところ、以下の結論が得られた。

  1. 併行相対標準偏差RSDrは0.6~2.3 (%)、併行許容差r95は0.0003~0.0209 (%, v/v) の範囲であり、許容範囲内であった。
  2. 室間再現相対標準偏差RSDRは1.5~4.3 (%)、室間再現許容差R95は0.0006~0.0809 (%, v/v) の範囲であり、許容範囲内であった。
掲載雑誌
Journal of the American Society of Brewing Chemists, 72, 307-308 (2014)

2 Evaluation of microbial diversity in the pilot-scale beer brewing process by culture-dependent and culture-independent method 培養法及び分子生物学的手法を用いたパイロットスケールのビール醸造工程における微生物多様性の評価

著者
Masayuki TAKAHASHI, Yasuko KITA, Kazutaka KUSAKA, Akihiro MIZUNO, Nami GOTO-YAMAMOTO
髙橋正之、喜多靖子、日下一尊、水野昭博、後藤奈美
要約
Aims

In the brewing industry, microbial management is very important for stabilizing the quality of the product. We investigated the detailed microbial community of beer during fermentation and maturation, to manage beer microbiology in more detail.

Methods and Results

We brewed a beer (all-malt) and two beerlike beverages (half- and low-malt) in pilot-scale fermentation and investigated the microbial community of them using a next-generation sequencer (454 GS FLX titanium), quantitative PCR, flow cytometry and a culture-dependent method. From 28 to 88 genera of bacteria and from 9 to 38 genera of eukaryotic microorganisms were detected in each sample. Almost all micro-organisms died out during the boiling process. However, bacteria belonging to the genera Acidovorax, Bacillus, Brevundimonas, Caulobacter, Chryseobacterium, Methylobacterium, Paenibacillus, Polaromonas, Pseudomonas, Ralstonia, Sphingomonas, Stenotrophomonas, Tepidimonas and Tissierella were detected at the early and middle stage of fermentation, even though their cell densities were low (below approx. 103 cells ml-1) and they were not almost detected at the end of fermentation.

Conclusions

We revealed that the microbial community of beer during fermentation and maturation is very diverse and several bacteria possibly survive during fermentation.
Significance and Impact of the Study: In this study, we revealed the detailed microbial communities of beer using next-generation sequencing. Some of the micro-organisms detected in this study were found in beer brewing process for the first time. Additionally, the possibility of growth of several bacteria at the early and middle stage of fermentation was suggested.

目的

醸造産業において、製品の品質管理に微生物の管理は重要な役割を果たす。われわれは、詳細な微生物管理を目的として、ビール及び発泡酒の発酵中及び貯蔵中の微生物叢を網羅的に調査した。

方法と結果

試験醸造した1種類のビール(麦芽100%)及び2種類の発泡酒(麦芽50%, 25%)について、次世代型シーケンサー (454 GS FLX titanium)、定量PCR、フローサイトメトリー、培養法を用いて、製造工程における微生物叢を経時的に調査した。その結果、28属から88属のバクテリア及び9属から38属の真核微生物が検出された。ほとんどの微生物は煮沸工程で死滅していたが、Acidovorax属、Bacillus属、Brevundimonas属、Caulobacter属、Chryseobacterium属、Methylobacterium属、Paenibacillus属、Polaromonas属、Pseudomonas属、Ralstonia属、Sphingomonas属、Stenotrophomonas属、Tepidimonas属及びTissierella属については、103個/ml以下と低密度ではあるが発酵中に検出され、発酵初期~中期にかけて継時的に検出量が増加したものの、発酵終了時にはほとんど検出されなかった。

結論と要点

発酵及び貯蔵中のビール及び発泡酒中の微生物叢は非常に多様性に富んでおり、そのうちいくつかの細菌については、発酵初期~中期にかけて生育している可能性が示された。

掲載雑誌
Journal of Applied Microbiology, 118, 454-469 (2015)

3 樽酒中の成分が食品の旨味に及ぼす影響 Components of taru-sake enhance the umami taste in foods

著者
高尾佳史、高橋俊成、藤田晃子、松丸克己、溝口晴彦
Yoshifumi TAKAO, Toshinari TAKAHASHI, Akiko FUJITA, Katsumi MATSUMARU, Haruhiko MIZOGUCH
要約

樽酒は、杉 (Cryptomeria Japonica)の板材で作った酒樽に入れて、木香を付与した清酒である。我々はこれまでに杉材から清酒に移行する成分として、通常の清酒には含まれないセスキテルペン類やジテルペン類などを同定し、これらの成分が機能性を示すことを報告した。また、通常の清酒に比べて樽酒は食品に由来する口腔内の油脂を洗い流す効果が高いことを明らかにした。

近年、特定の物質に対してのみ応答するのではなく、人間の味覚と同様に幅広い選択性を持った味覚センサーが開発され、食品や酒類の味の評価に用いられている。本研究では、樽酒と食品の相性について味覚の面からアプローチするため、樽酒を様々な食品と同時に摂取した際の味覚への影響について、官能評価と味覚センサーによる分析を行った。官能評価結果から、樽酒にはあさりの酒蒸しの旨味を強く、長く感じさせる効果があることが示された。様々なシーフードの味覚センサー分析による旨味後味の強度は官能評価結果と一致した。さらに、味覚センサー分析により杉樽抽出物と樽酒濃縮液に旨味後味を増強する効果があることが確認され、その効果は、樽酒中の比較的極性が高く、揮発しにくい成分に起因すると考えられた。

Taru-sake is a Japanese sake characterized by the refreshing wooden aroma of Japanese cedar (Cryptomeria Japonica). In our previous study, we reported the isolation, identification, and the biochemical functions of the unique ingredients such as sesquiterpenoides, diterpenes, norlignanes, and ferulic acid, which were all derived from the cedar cask. Recently we reported the effect on the taste of oily food paired with taru-sake using a sensory test.

Owing to developing taste sensors with global selectivity, artificial taste sensors have been used instead of gustatory testing for the evaluation of five basic tastes for food and liquor. Therefore, the effect on taste of food paired with taru-sake was evaluated by means of human gustatory tests and also by the evaluation of taste intensity using a taste sensor. Taru-sake has been shown to increase umami intensity of steamed clams in a gustatory test, and the intensity values of various sea foods determined by the taste sensor were consistent with the above results from the gustatory test. Cedar wood extracts and taru-sake concentrates were substituted for taru-sake, and the umami increasing effect was evaluated with a taste sensor. The results indicate that the umami increasing effect results from non-volatile polar substances in taru-sake.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 110, 48-55 (2015)

4 日本酒および焼酎に含まれる香気成分の神経系受容体への効果 Effects of Fragrant Compounds Including in Sake and Shochu on Neuronal Receptors

著者
山田康枝、増田修一、山本翔太、伊豆英恵
Yasue YAMADA, Shuichi MASUDA, Shouta YAMAMOTO, Hanae IZU
要約

N-メチル-D-アスパラギン酸型グルタミン酸受容体(NMDA受容体)とγ-アミノ酪酸受容体A(GABAA受容体)は中枢神経系に広く分布する。NMDA受容体はシナプス可塑性で重要な役割を果たす。GABAA受容体はシナプス後ニューロンの膜を過分極化し、抑制性神経伝達を行う。ハーブのエッセンシャルオイルや酒類の香気成分のヒトの気分や意識に対する機能の分子メカニズムにはまだ不明な点がある。香気成分の神経活動に対する影響を理解するため、清酒や焼酎に含まれる13の香気成分について、アフリカツメガエル卵母細胞に発現させたGluN1/GluN2AとGluN1/GluN2BサブタイプのNMDA受容体、GABAA受容体に対する影響を調べた。清酒や焼酎に含まれる13のうち12の香気成分がGluN1/GluN2AとGluN1/GluN2B受容体活性を阻害した。また、フェネチルアルコール、ネロールとゲラニオールはGABAA受容体活性を促進した。マウス高架式十字迷路試験において、フェネチルアルコールとシトロネロール投与で有意な抗不安作用が確認された。これらの結果は清酒や焼酎に含まれる香気成分がNMDA受容体活性阻害、GABAA受容体活性促進の重要な役割を果たすことを示す。

N-methyl-D-aspartate-type glutamate receptors (NMDA receptors) and γ-amino butyric acid type A receptors (GABAA receptor) are widely distributed in the central nervous system. NMDA receptors play critical roles in synaptic plasticity. GABAA receptors can mediate inhibitory neurotransmission by hyperpolarizing the membrane of the postsynaptic neuron, resulting in an inhibitory postsynaptic potential that decreases the probability of firing. The molecular mechanism of function of the fragrant constituents as ingredients of herbal essential oil and liquor on people's moods or consciousness are still unclear. In order to understand the effect of fragrant compounds on neural activity, we investigated the effects of 13 fragrant constituents in sake and shochu on activities of GluN1/GluN2A and GluN1/GluN2B subtype NMDA receptors and GABAA receptor which had been expressed in Xenopus oocytes. Twelve out of 13 fragrant compounds contained in sake or shochu inhibited the channel activity of GluN1/GluN2A and GluN1/GluN2B receptors. Phenethyl alcohol, nerol, and geraniol potentiated GABAA receptor activity. In an elevated plus-maze test, significant anxiolytic effects were observed in the presence of phenethyl alcohol and citronellol. These results suggest that other than ethanol, many other minor components in sake and shochu play an important role in inhibiting NMDA receptors channel and potentiating the GABAA receptor-mediated response.

掲載雑誌
アロマリサーチ, 16(1), 66-73 (2015)

5 Screening of high-level 4-hydroxy-2 (or 5)-ethyl-5 (or 2)-methyl-3(2H)-furanone-producing strains from a collection of gene deletion mutants of Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiaeの遺伝子破壊ライブラリーを用いた2-エチル-4-ヒドロキシ-5-メチル-3(2H)-フラノン高生産株のスクリーニング

著者
Kenji UEHARA, Jun WATANABE, Takeshi AKAO, Daisuke WATANABE, Yoshinobu MOGI and Hitoshi SHIMOI
上原健二、渡部潤、赤尾健、渡辺大輔、茂木喜信、下飯仁
要約

4-Hydroxy-2 (or 5)-ethyl-5 (or 2)-methyl-3(2H)-furanone (HEMF) is an important flavor compound that contributes to the sensory properties of many natural products, particularly soy sauce and soybean paste. The compound exhibits a caramel-like aroma and several important physiological activities, such as strong antioxidant activity. HEMF is produced by yeast species in soy sauce manufacturing; however, the enzymes involved in HEMF production remain unknown, hindering efforts to breed yeasts with high-level HEMF production. In this study, we identified high-level HEMF-producing mutants among a Saccharomyces cerevisiae gene deletion mutant collection. Fourteen deletion mutants were screened as high-level HEMF-producing mutants, and the ADH1 gene deletion mutant (adh1Δ) exhibited the maximum HEMF production capacity. Further investigations of the adh1Δ mutant implied that acetaldehyde accumulation contributes to HEMF production, agreeing with previous findings. Therefore, acetaldehyde might be a precursor for HEMF. The ADH1 gene deletion mutant of Zygosaccharomyces rouxii, which is the dominant strain of yeast found during soy sauce fermentation, also produces HEMF effectively, suggesting that acetaldehyde accumulation might be a benchmark for breeding industrial yeasts with excellent HEMF production abilities.

2-エチル-4-ヒドロキシ-5-メチル-3(2H)-フラノン(HEME)は醤油や味噌などを含む多くの天然発酵食品の特徴的な香りを与える重要な香気成分である。この物質はカラメル用の香りがあり、高抗酸化作用のような生理活性を有している。HEMEは醤油醸造中に酵母が生産するものであるが、HEME生産に関わる酵素は知られておらず、高HEME生産酵母を育種することが困難となっている。この研究において、我々はSaccharomyces cerevisiaeの遺伝子破壊ライブラリーの中から高HEME生産性変異体を同定した。14株の遺伝子破壊体が高HEME生産性変異体として選抜され、その中でもADH1遺伝子破壊体(adh1Δ)が最大のHEME生産能力を示した。adh1Δの詳細な調査の結果、アセトアルデヒドを高蓄積することがHEMEの高生産に関わることが示唆された。このことは従来の知見とも一致している。したがって、アセトアルデヒドがHEMEの先駆物質であると推測できる。醤油醸造期間中に観察される酵母の優性系統であるZygosaccharomyces rouxiiADH1遺伝子破壊体もまた、HEME生産性に優れていた。これらのことから、アセトアルデヒドの蓄積がHEME生産性の優れた産業用酵母を育種する基準となることが示唆された。

掲載雑誌
Applied and Environmental Microbiology, 81(1), 453-60 (2015)

6 Transcriptomic Analysis of Temperature Responses of Aspergillus kawachii during Barley Koji Production 麦麴の製造過程における白麴菌のトランスクリプトーム解析

著者
Taiki Futagami, Kazuki Mori, Shotaro Wada, Hiroko Ida, Yasuhiro Kajiwara, Hideharu Takashita, Kosuke Tashiro, Osamu Yamada, Toshiro Omori, Satoru Kuhara, Masatoshi Goto
二神泰基、森一樹、和田正太郎、飯田裕子、梶原康博、高下秀春、田代康介、山田修、大森俊郎、久原哲、後藤正利
要約

The koji mold Aspergillus kawachii is used for making the Japanese distilled spirit shochu. During shochu production, A. kawachii is grown in solid-state culture (koji) on steamed grains, such as rice or barley, to convert the grain starch to glucose and produce citric acid. During this process, the cultivation temperature of A. kawachii is gradually increased to 40°C and is then lowered to 30°C. This temperature modulation is important for stimulating amylase activity and the accumulation of citric acid. However, the effects of temperature on A. kawachii at the gene expression level have not been elucidated. In this study, we investigated the effect of solid-state cultivation temperature on gene expression for A. kawachii grown on barley. The results of DNA microarray and gene ontology analyses showed that the expression of genes involved in the glycerol, trehalose, and pentose phosphate metabolic pathways, which function downstream of glycolysis, was downregulated by shifting the cultivation temperature from 40 to 30°C. In addition, significantly reduced expression of genes related to heat shock responses and increased expression of genes related with amino acid transport were also observed. These results suggest that solid-state cultivation at 40°C is stressful for A. kawachii and that heat adaptation leads to reduced citric acid accumulation through activation of pathways branching from glycolysis. The gene expression profile of A. kawachii elucidated in this study is expected to contribute to the understanding of gene regulation during koji production and optimization of the industrially desirable characteristics of A. kawachii.

焼酎製造に利用さている白麴菌は、製麴中、穀物上で固体培養され、グルコースやクエン酸を生産する。その際、温度は40℃まで徐々に上昇し、その後30℃まで下げられ、この操作は、アミラーゼ及びクエン酸生産に重要である。しかし、その白麴菌転写レベルに与える影響は不明だ。この論文で我々は、麦麴製麹中の転写解析を行った。その結果、40℃から30℃への温度シフトにより、グリセロール、トレハロース、ペントースリン酸経路の遺伝子発現は減少した。さらに、ヒートショック関連遺伝子の発現は著しく減少し、アミノ酸輸送関連遺伝子は上昇した。この結果は、40℃のおける固体培養は白麴菌にとりストレスであり、熱応答が解糖系分岐路を活性化しクエン酸生産を減少させることを示唆する。今回の解析は、製麴における白麴菌遺伝子発現の理解とその制御に利用可能である。

掲載雑誌
Applied and Environmental Microbiology, 81, 1353-1363 (2015)

2015/4/8 掲載

3. 第3四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 Yeast cell lysis enhances dimethyl trisulfide formation in sake 酵母細胞の溶解はDimethyl trisulfideの生成を促進する

著者
Nahoko Nishibori, Kei Sasaki, Yuta Okimori, Atsuko Isogai, Osamu Yamada, Tsutomu Fujii and Nami Goto-Yamamoto
西堀奈穂子、佐々木慧、沖森裕太、金井宗良、磯谷敦子、山田修、藤井力、後藤奈美
要約

The present study showed that the lysis of yeast cells and subsequent release of cell contents in sake mash accelerated dimethyl trisulfide (DMTS) formation. Among these, heat unstable and relatively high molecular weight compounds were assumed to be enzymes; thus, enzymatic reactions probably contribute to DMTS formation.

我々はもろみ中に存在する酵母の溶解とそれに続く酵母内容物のもろみへの漏出が清酒のジメチルトリスルフィド(DMTS)生成を促進することを見いだした。漏出した酵母内容物のうち、比較的高分子で熱に不安定な物質は酵素ではないかと考えられる。従って、DMTSの生成には酵素反応が関与している可能性が示唆された。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 118(5), 526-528 (2014)

2 Beneficial Effect of a Low Dose of Ethanol on Liver Function and Serum Urate in Rats Fed a High-Fat Diet. 高脂肪食摂取ラットにおける肝機能と血清尿酸への少量エタノール摂取の効能

著者
Aimi OSAKI, Yukako OKAZAKI, Akioko KIMOTO, Hanae IZU, Norihisa KATO
大崎愛未、岡崎由佳子、木本晶子、伊豆英恵、加藤範久
要約

This study investigated the effects of the consumption of 1% or 2% (v/v) ethanol in drinking water for 12 wk on rats fed a high-fat diet. Body weight gain, food intake, and fluid intake were unaffected by ethanol intake. Adipose tissue weight, and serum glucose and lipids were unaffected. Compared to the control (no ethanol), 1% ethanol intake significantly reduced serum levels of alanine aminotransferase (ALT), lactate dehydrogenase (LDH), and ammonia (p < 0.05), whereas 2% ethanol intake did so to a lesser extent. Serum urate was significantly lower in both the 1% and 2% ethanol groups than that in the control group (p < 0.05). The results suggest a low dose of ethanol has beneficial effects on liver function and serum urate in rats fed a high-fat diet.

本研究では、高脂肪摂取ラットにおける1%及び2%(v/v)エタノール摂取の影響を調べた。体重増加、餌及び水分摂取量へのエタノール摂取の影響はなかった。脂肪組織重量、血清グルコース及び脂質への影響もなかった。対照群と比較し、1%エタノール摂取群で血清のアラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)、乳酸脱水素酵素(LDH)とアンモニア(p<0.05)レベルが有意に減少したが、2%エタノール摂取群でその影響は小さかった。血清尿酸は1%及び2%エタノール摂取群で対照群よりも有意に減少した(p<0.05)。以上の結果はエタノールの少量摂取が肝機能と血清尿酸に有益な影響を与えることを示唆している。

掲載雑誌
Journal of Nutritional Science Vitaminology, 60, 408-412 (2014)

3 Gas chromatography/mass spectrometry based component profiling and quality prediction for Japanese sake ガスクロマトグラフィー質量分析に基づく成分プロファイリングを用いた清酒の品質予測

著者
Natsuki Mimura, Atsuko Isogai, Kazuhiro Iwashita, Takeshi Bamba, and Eiichiro Fukusaki
三村奈津紀、磯谷敦子、岩下和裕、馬場健史、福崎英一郎
要約

Sake is a Japanese traditional alcoholic beverage, which is produced by simultaneous saccharification and alcohol fermentation of polished and steamed rice by Aspergillus oryzae and Saccharomyces cerevisiae. About 300 compounds have been identified in sake, and the contribution of individual components to the sake flavor has been examined at the same time. However, only a few compounds could explain the characteristics alone and most of the attributes still remain unclear. The purpose of this study was to examine the relationship between the component profile and the attributes of sake. Gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MS)-based non-targeted analysis was employed to obtain the low molecular weight component profile of Japanese sake including both nonvolatile and volatile compounds. Sake attributes and overall quality were assessed by analytical descriptive sensory test and the prediction model of the sensory score from the component profile was constructed by means of orthogonal projections to latent structures (OPLS) regression analysis. Our results showed that 12 sake attributes [ginjo-ka (aroma of premium ginjo sake), grassy/aldehydic odor, sweet aroma/caramel/burnt odor, sulfury odor, sour taste, umami, bitter taste, body, amakara (dryness), aftertaste, pungent/smoothness and appearance] and overall quality were accurately explained by component profiles. In addition, we were able to select statistically significant components according to variable importance on projection (VIP). Our methodology clarified the correlation between sake attribute and 200 low molecular components and presented the importance of each component thus, providing new insights to the flavor study of sake.

日本の伝統的なアルコール飲料である清酒は、蒸米から麹菌および酵母による平行複発行により醸成される。清酒中には約300成分が報告されており、各成分の清酒風味への影響についての研究がおこなわれてきている。しかし、単独で清酒中の特性を説明できる成分は少なく、風味と成分との関連は不明な点が多い。本研究では、これらの成分プロファイルと清酒の香味特性との関連について解析することを目標とした。ガスクロマトグラフィー質量分析法に基づいたノンターゲット分析により、清酒中に含まれる揮発成分、不揮発成分のプロファイルを取得した。官能評価試験により清酒の総合品質と香味特性を評価し、OPLS (orthogonal projections to latent structures)解析により成分プロファイルによる官能評価スコアの予測モデルを構築した。12の香味特性(吟醸香、青臭/アルデヒド臭、甘臭/カラメル様/焦げ臭、硫化物様臭、酸味、うま味、苦味、濃淡、甘辛、あと味、刺激味/きめ、外観と総合品質について、成分プロファイルにより説明することが出来た。さらに、VIP (variable importance on projection)値により寄与の大きい成分を選抜することが出来た。我々の方法により、清酒の香味特性と200の清酒成分との関連が明らかとなるとともに、各成分の重みづけを行うことが可能で、清酒の香味の研究に新しい知見を提供することが出来た。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 118(4) 2014, 406-414 (2014)

4 黒糖焼酎の揮発成分組成の特性 Characteristics of volatile composition of Kokuto Shochu in Honkaku Shochu.

著者
福田央・韓錦順
Hisashi FUKUDA and Jinshun HAN
要約

黒糖焼酎及びそれ以外の焼酎の低沸点香気成分及び中高沸点香気成分84成分を分析・比較し、黒糖焼酎の特徴となる成分を把握し、黒糖焼酎で特異的に認められる成分の由来及び黒糖焼酎とそれ以外の焼酎との判別の可能性を検討した。その結果、21成分について黒糖焼酎が他の本格焼酎に比べ有意に差があった。特に、2,5-ジメチルピラジン及び2-エチル-5(6)-メチルピラジンは、その他を原料とする焼酎以外では黒糖焼酎のみで認められ、当該成分の由来を検討したところ、黒糖に由来すると考えられた。また、黒糖焼酎と他の本格焼酎で有意差のある21成分からステップワイズ法で6成分の変数を選択し、判別分析を試みた。また、判別分析の検証を行ったところ、当該6成分により判別可能であった。

To classify their compounds of Kokuto Shochu and the other Shochu, we analyzed 78 volatile compounds by head space solid phase micro extraction(SPME), and 6 volatile compounds by direct head space analysis. There was a significant difference in 21 volatile compounds between Kokuto Shochu and the other Shochu. Especially, 2,5-dimethylpyrazine and 2-Ethyl-5(6)-methylpyrazine were detected in Kokuto Shochu, but not detected in the other Shochu with some exceptions. These compounds were detect in Kokuto solution distilled and they were considered to originate from Kokuto. In a stepwise discriminant analysis procedure using 2,5-dimethylpyrazine, nerolidol, ethyl isobutyrate, ethyl undecanoate, β-phenethyl acetate, and β-phenethyl alcohol, they were classified into Kokuto shochu and the other shochu.

掲載雑誌
日本醸造学会誌, 109, 735-744 (2014)

5 焼酎製造におけるセシウム等の無機元素の挙動 The behavior of stable 133Cs and other inorganic elements during shochu making

著者
奥田将生、水谷治、金井宗良、住広匡謙、上用みどり、後藤奈美、福田央、山田修
Masaki Okuda, Osamu Mizutani, Muneyoshi Kanai, Masahiro Sumihiro, Midori Joyo, Nami Goto-Yamamoto, Hisashi Fukuda, Osamu Yamada
要約

非放射性セシウム(133Cs)は放射性セシウムの挙動を予測するのに有効な同位元素である。2011年3月の東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所事故により放出された放射性セシウム(Cs)の食品への汚染が心配された。本研究では、非放射性セシウムと、その他18種類の無機元素について、日本の蒸留酒である焼酎製造における挙動を解析した。焼酎製造工程中の濃度について調べたところ、セシウム及びその他18の無機元素は蒸留後の留液にはほとんど移行せず、蒸留残渣にその大半が残存した。従って、焼酎原料に放射性セシウムやその他の金属元素が含まれていても、それらの無機元素は蒸留されるため焼酎には移行しないことが確認された。

Stable 133Cs is a useful analogue for predicting the behavior of radioactive Cs. The contamination of radioactive Cs to food has been a matter of great concern following the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant resulting from the Great East Japan Earthquake and tsunami in March 2011 caused a large release of radionuclides. In this study, the behavior of stable 133Cs and other 18 inorganic elements were investigated in the production of shochu, Japanese distilled liquor. After distilling, the 133Cs and almost all other inorganic elements were not detected in the distillate, essentially remaining in the vinasse of the shochu mashes. Therefore, even using the raw materials containing radioactive cesium and other inorganic elements for shochu making, these inorganic elements would not be transferred from the ingredients to shochu by distilling.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 109,808-812(2014)

6 精米による酒造用原料米の無機元素濃度の変化 Changes during polishing in mineral concentrations of rice grains used for sake making

著者
奥田将生、上用みどり、福田央、後藤奈美
Masaki Okuda, Midori Joyo, Hisashi Fukuda, Nami Goto-Yamamoto
要約

精米による酒造用原料米の元素濃度の変化について、ICP-AES、ICP-MS、Duma法を用いて調べた。多元素同時分析の分析方法の妥当性を確認し、精白米中の26元素の濃度の定量が可能になった。精米を進めるに従いN、 S、Cd、Cu、Mo及びAsは精米歩合30%まで徐々に低減したが、それ以外の20元素は精米歩合70%まで減少したが以後精米を進めても変化しなかった。多くの無機元素は米の外層部に存在するものの、精米による濃度の減少の度合いは元素によって大きく異なった。

Changes during polishing in elemental concentrations of rice grains used for sake making were examined by using ICP-AES, ICP-MS and Duma methods. The validity of a multi-element analysis was confirmed, and the concentrations of 26 elements in polished rice grains were quantified. As the polishing ratio (wt. of polished rice/wt. of brown rice) lowered, the concentrations of N, S, Cd, Cu, As and Mo decreased linearly from brown rice to 30% of the polishing ratio. On the other hand, the concentrations of the other 20 elements decreased rapidly from brown rice to 70% of the polishing ratio. The decreasing ratios of the element concentrations by polishing were different among the elements although the most minerals were abundantly distributed at the outer layers of the rice grains.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 109,887-900(2014)

(2) 公開特許

1 酒類におけるアルコール添加の有無を判別する方法

出願番号
特願2013-103294
出願日
平成25年5月15日
公開番号
特開2014-224717
公開日
平成26年12月4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

判別する酒類の原料となる植物と添加されたアルコールの原料となる植物の種類に関わらず、酒類へのアルコールの添加の有無を判別する方法を提供する。

解決手段

アルコール無添加の酒類やアルコール添加の酒類における水素安定同位体比及び/又は酸素安定同位体比を測定して判定用基準データを取得する工程と、アルコール無添加の酒類やアルコール添加の酒類と同一の原料水を使用して製造されているアルコール添加の有無の判別対象酒類における水素安定同位体比又は酸素安定同位体比を測定して検体データを取得する工程と、前記判定用基準データと前記検体データを比較する工程によりアルコール添加の有無の判別対象酒類におけるアルコール添加の有無を判別する。

2 麹菌株の系統判定法及び醸造特性予測法

出願番号
特願2013-73979
出願日
平成25年3月29日
公開番号
特開2014-197989
公開日
平成26年10月23日
出願人
独立行政法人酒類総合研究所
発明者
岩下和裕、大田民、伊藤岳
課題

低コストで汎用性の高い簡便な麹菌の系統分類方法を提供すること。

解決手段

本願発明者らは、麹菌ゲノムアレイ解析を鋭意に進めた結果、麹菌株が13の系統に分類されることを明らかにした。さらに、新たに実施したゲノムアレイ解析を行なった全菌株のデータをもとに、少数のプライマーセットを用いたPCRによってゲノムの系統を簡易に判定する方法を開発することに成功した。さらに、当該系統分類によって麹菌株の醸造特性を予測可能であることを確認した。

2015/1/9 掲載

2. 第2四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 Relationship between Medium-Chain Fatty Acid Contents and Organoleptic Properties of Japanese Sake 清酒の中鎖脂肪酸組成と官能評価特性の関連性

著者
Kei Takahashi, Fumihiko Tsuchiya, Atsuko Isogai
高橋圭、土屋文彦、磯谷敦子
要約

Medium-chain fatty acids (MCFAs) and ethyl esters are considered to contribute to some organoleptic properties, such as fatty odor and bitterness in Japanese sake. However, the relationships between these compounds and the organoleptic properties of sake remain unclear. Here, we quantified MCFAs and ethyl hexanoate in ginjo sake using gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID). The hexanoic acid concentration strongly correlated with fatty odor (p < 0.0001). The octanoic acid/hexanoic acid ratio correlated with butanoic acid concentration, which is likely correlated with inharmonious bitter taste. Multiple comparison analysis revealed that the ethyl hexanoate level was negatively correlated with bitterness. We then identified other chemical compounds correlating with fatty odor and bitterness using comprehensive two-dimensional GC coupled with time-of-flight mass spectrometry. By performing correlation analysis between certain compounds and sensory values following statistical selection for chemical compounds, we identified several candidate compounds correlating with fatty odor and bitterness in sake.

中鎖脂肪酸(MCFA)とエチルエステルは、清酒の脂肪酸臭や不調和苦味などの官能評価特性に寄与すると考えられている。しかし、これらの化合物と清酒の官能評価特性との関係は未だによく分からない。本研究では、我々は、ガスクロマトグラフィー水素炎イオン化検出器(GC-FID)を用いて、吟醸酒のMCFAとヘキサン酸エチルを定量した。ヘキサン酸濃度は、強く脂肪酸臭と相関した (p < 0.0001)。オクタン酸/ヘキサン酸比はブタン酸濃度と相関し、それは不調和苦味と関係している傾向があった。多重比較検定によりヘキサン酸エチル濃度は不調和苦味と負に相関した。次に、我々は、2次元GC-飛行時間質量分析計(TOFMS)システムを用いて、脂肪酸臭と不調和苦味と相関のある化合物を決定した。清酒サンプル間で統計的に有意に差がある化合物を選抜した推定化合物と官能評価値との相関解析を行なった結果、清酒の脂肪酸臭と不調和苦味と相関するいくつかの候補化合物を見出した。本研究により、吟醸酒ではヘキサン酸が脂肪酸臭に寄与することを初めて明らかにし、また脂肪酸臭には他のMCFA関連化合物やアルカンが寄与する可能性を明らかにした。

掲載雑誌
Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62(33), 8478-8485 (2014)

2 Statistical analysis of sake-preparation conditions and dimethyl trisulfide formation 清酒の製造条件とジメチルトリスルフィド生成との統計解析

著者
Kei Sasaki, Nahoko Nishibori, Muneyoshi Kanai, Atsuko Isogai, Osamu Yamada, Nami Goto-Yamamoto, and Tsutomu Fujii
佐々木慧、西堀奈穂子、金井宗良、磯谷敦子、山田修、後藤(山本)奈美、藤井力
要約

Dimethyl trisulfide (DMTS) is known to be responsible for hineka, an off-flavor that develops during storage, in sake. Previous studies have attempted to elucidate the mechanism of DMTS formation during sake storage, but the mechanism underlying DMTS formation remains unclear. In this study, we determined the sake-preparation conditions that affect DMTS formation. We analyzed 76 sake samples immediately after filtration, which were donated by sake-producing companies. We measured the DMTS concentration in sake after 7 days of storage at 70℃ (DMTS-pp) using gas chromatography/mass spectrometry. In the statistical analysis, DMTS-pp was set as the objective variable, whereas the preparation conditions and analytical results for sake were set as the explanatory variables. We used multiple linear regression (MLR) analysis with a stepwise method and partial least squares regression (PLSR) to analyze the data. The statistical analysis showed that the significant factors for DMTS-pp were the average temperature in the moromi mash (Temp ave), the total daily temperature in the moromi mash (Temp sum), the concentration of sulfur-containing amino acids in sake, and the Zn concentration in sake. These factors explained 63.4% of the variance in DMTS-pp according to the MLR analysis and 64.2% according to the PLSR analysis. Further MLR analysis showed that Temp ave in early stage and Temp sum in later stage were important factors for DMTS-pp. This result suggests that the rice dissolution caused by high Temp ave in early stage and yeast cell lysis caused by high Temp sum in later stage contribute to high DMTS-pp.

ジメチルトリスルフィド(DMTS)は清酒で貯蔵中に増加する不快なにおいの原因として知られている。これまでの研究は清酒貯蔵中のDMTS生成機構を明らかにしようと試みてきたが、DMTS生成の基礎となる機構はいまだ不明な点が残っている。本研究で我々はDMTS生成に寄与する清酒の製造条件を決定した。我々は清酒製造場から提供された上槽直後の清酒試料76点を解析した。我々は70℃7日間の貯蔵により生じたDMTS濃度(DMTS-pp)をGC-MSにより測定し、統計解析ではDMTS-ppを目的変数に、製造条件や清酒分析値を説明変数に用いた。データ解析にはステップワイズ法の重回帰(MLR)分析と部分最小二乗回帰(PLSR)解析を用いた。統計解析の結果、もろみの平均品温ともろみの積算温度、清酒中の含硫アミノ酸濃度、清酒中の亜鉛濃度がDMTS-ppに重要な因子であることが明らかになった。これら4つの因子はDMTS-ppの変動のうち、MLR分析では63.4%、PLSR解析では62.4%を説明した。さらに、MLR分析によりもろみの前期の平均品温と後期の積算温度がDMTS-ppの説明に重要な因子であることがわかった。この結果は、もろみの前期品温が高いことによる米の溶解ともろみの後期積算温度が高いことによる酵母の溶解が高いDMTS-ppに寄与していることを示唆している。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 118(2), 166-171 (2014)

3 Functional characterization of a new grapevine MYB transcription factor and regulation of proanthocyanidin biosynthesis in grapes 新規MYB型転写因子の機能解明:ブドウ果実におけるプロアントシアニジン生合成の制御

著者
Kazuya Koyama, Nineyo Numata, Ikuko Nakajima, NamiGoto-Yamamoto, Hideo Matsumura and Nobukazu Tanaka
小山和哉、沼田美子代、中島育子、後藤奈美、松村英生、田中伸和
要約

A new regulator of proanthocyanidin (PA) biosynthesis in grapes was found by screening genes coordinately expressed with PA accumulation under different light conditions using a substantially improved method of serial analysis of gene expression (SuperSAGE). This R2R3-MYB transcription factor, VvMYBPAR, shows high protein sequence similarity with PA biosynthesis-regulating plant MYBs, such as VvMYBPA2 and TRANSPARENT TESTA2. Its transcript levels were relatively high in the skins of young berries, whereas the levels were higher in the seeds and at a maximum around veraison. In addition to its response to modified light conditions, the gene responded to abscisic acid application in the skins of cultured berries. Among the PA-specific branch genes, this transcript profile was not correlated with that of VvANR and VvLAR1 but was closely related to that of VvLAR2, suggesting different regulation of PA-specific branch genes from that of a known PA regulator, VvMYBPA2. The PA-specific regulation of VvMYBPAR was confirmed by VvMYBPAR constitutive expression in Arabidopsis in which the transgene specifically induced PA biosynthetic genes and resulted in PA accumulation in plants grown on sucrose-supplemented media to induce anthocyanin synthesis. A transient reporter assay using grapevine cells showed that VvMYBPAR activated the promoters on PA-specific branch genes and candidate genes associated with modification and transport of monomeric PA precursors, as well as the promoters of VvCHS3 and VvF3′5′Hd in the common flavonoid pathway, but not that of VvUFGT on the anthocyanin-specific branch. This new factor suggests the polygenic regulation of PA biosynthesis in grapes by closely related MYB transcription factors.

異なる光環境条件下においてプロアントシアニジン(PA)の変化と呼応した変化を示す制御因子を網羅的遺伝子発現解析法であるスーパーセージ法によって同定した。新規制御因子(VvMYBPAR)はR2R3型MYB転写因子をコードし、系統解析の結果、シロイヌナズナTT2、ブドウVvMYBPA2等PA制御に関連すると報告のある植物のMYB型制御因子とクラスターを形成した。VvMYBPARの遺伝子発現は幼果皮で高かった。一方、種子において、VvMYBPARはより高い発現を示し、ベレーゾン期付近で極大を示すことがわかった。更に、異なる光環境下における応答性に加えて、果粒培養下で、アブシジン酸によっても誘導されることがわかった。これらの遺伝子発現プロファイルはPA特異的な構造遺伝子であるVvLAR2と良く相関しており、 VvANR, VvLAR1の発現プロファイルとは異なることから、既に報告のあるブドウのMYB制御因子とは異なるプロアントシアニジン特異的生合成系遺伝子を制御していることが示唆された。シロイヌナズナでVvMYBPARを強制発現させたところ、PA生合成系遺伝子群が特異的に誘導され、アントシアニン誘導培地上で培養するとPAの蓄積がみられた。さらに、ブドウの培養細胞を用いたレポーターアッセイの結果、VvMYBPARはPA生成特異的な経路上の遺伝子及びPA前駆体の修飾・輸送に関連すると考えられる遺伝子のプロモーターを活性化するとともに、フラボノイド共通経路上のVvCHS3やVvF3'5'Hを活性化するが、アントシアニン生成経路のVvUFGTには影響がみられないことがわかった。ブドウ果実におけるPAの制御は、組織・時期特異性、環境応答性などに特徴を示す構造の非常に似た複数のMYB型制御因子によって機能分担してなされていることが明らかとなった。

掲載雑誌
Journal of Experimental Botany, 65(15), 4433-4449 (2014)

4 Single nucleotide polymorphisms of PAD1 and FDC1 show a positive relationship with ferulic acid decarboxylation ability among industrial yeasts used in alcoholic beverage production 醸造用酵母のフェルラ酸脱炭酸能はPAD1及びFDC1の一塩基多型と関係がある

著者
Nobuhiko MUKAI, Kazuo MASAKI, Tsutomu FUJII, Haruyuki IEFUJI
向井伸彦、正木和夫、藤井力、家藤治幸
要約

Among industrial yeasts used for alcoholic beverage production, most wine and weizen beer yeasts decarboxylate ferulic acid to 4-vinylguaiacol, which has a smoke-like flavor, whereas sake, shochu, top-fermenting, and bottom-fermenting yeast strains lack this ability. However, the factors underlying this difference among industrial yeasts are not clear. We previously confirmed that both PAD1 (phenylacrylic acid decarboxylase gene, YDR538W) and FDC1 (ferulic acid decarboxylase gene, YDR539W) are essential for the decarboxylation of phenylacrylic acids in Saccharomyces cerevisiae. In the present study, single nucleotide polymorphisms (SNPs) of PAD1 and FDC1 in sake, shochu, wine, weizen, top-fermenting, bottom-fermenting, and laboratory yeast strains were examined to clarify the differences in ferulic acid decarboxylation ability between these types of yeast. For PAD1, a nonsense mutation was observed in the gene sequence of standard top-fermenting yeast. Gene sequence analysis of FDC1 revealed that sake, shochu, and standard top-fermenting yeasts contained a nonsense mutation, whereas a frameshift mutation was identified in the FDC1 gene of bottom-fermenting yeast. No nonsense or frameshift mutations were detected in laboratory, wine, or weizen beer yeast strains. When FDC1 was introduced into sake and shochu yeast strains, the transformants exhibited ferulic acid decarboxylation activity. Our findings indicate that a positive relationship exists between SNPs in PAD1 and FDC1 genes and the ferulic acid decarboxylation ability of industrial yeast strains.

酒類製造に用いられる醸造用酵母の中で、ワイン酵母の多くとバイツェンビール酵母はフェルラ酸を燻製様フレーバーが特徴である4-ビニルグアヤコールへと脱炭酸する一方、清酒酵母、焼酎酵母、上面発酵ビール酵母及び下面発酵ビール酵母は脱炭酸能を持たないが、醸造用酵母間でのこのような差異の要因は明らかになっていない。我々は、酵母Saccharomyces cerevisiaeのフェニルアクリル酸脱炭酸反応にはPAD1YDR538W)とFDC1YDR539W)の両遺伝子が必須であることを以前報告した。そこで、本研究では、清酒酵母、焼酎酵母、ワイン酵母、バイツェンビール酵母、上面発酵ビール酵母及び下面発酵ビール酵母のPAD1FDC1両遺伝子の一塩基多型を調べた。PAD1に関して、上面発酵ビール酵母の配列中にナンセンス変異が生じていた。FDC1については、清酒酵母、焼酎酵母、上面発酵ビール酵母の配列中にナンセンス変異が生じており、下面発酵酵母の配列にはフレームシフト変異が生じていた。一方、実験室酵母、ワイン酵母及びバイツェンビール酵母も配列にはナンセンス変異やフレームシフト変異は生じていなかった。清酒酵母及び焼酎酵母をFDC1で形質転換したところ、フェルラ酸脱炭酸能を獲得した。醸造用酵母のフェルラ酸脱炭酸能とPAD1FDC1両遺伝子の一塩基多型には関係があることが示された。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 118(1), 50-55 (2014)

5 Heterologous production of horseradish peroxidase C1a by the basidiomycete yeast Cryptococcus sp. S-2 using codon and signal optimizations. コドンおよびシグナル配列最適化を用いた担子菌酵母クリプトコッカスsp. S-2による西洋ワサビペルオキシダーゼC1aの異種生産

著者
Yuu Utashima, Hirotaka Matsumoto, Kazuo Masaki, Haruyuki Iefuji
歌島悠、松本弘嵩、正木和夫、家藤治幸
要約

In the present study, we attempted to improve the production of recombinant horseradish peroxidase C1a (HRP-C1a; a heme-binding protein) by Cryptococcus sp. S-2. Both native and codon-optimized HRP-C1a genes were expressed under the control of a high-level expression promoter. When the HRP-C1a gene with native codons was expressed, poly(A) tails tended to be added within the coding region, producing truncated messenger RNAs (mRNAs) that lacked the 3′ ends. Codon optimization prevented polyadenylation within the coding region and increased both the mRNA and protein levels of active HRP-C1a. To improve secretion of the recombinant protein, we tested five types of N-terminal signal peptide (NTP). These included the native HRP-C1a NTP (C1a-NTP), short and long xylanase secretion signals (X1-NTP and X2-NTP), cutinase signal (C-NTP), and amylase signal (A-NTP), with and without a C-terminal propeptide (CTP). X2-NTP without CTP resulted in the highest HRP-C1a secretion into the culture medium. HRP-C1a secretion was further increased by using xylose fed-batch fermentation. The production of HRP-C1a in this study was 2.7 and 15 times higher than the production reported in previous studies that used insect cell and Pichia expression systems, respectively.

我々は、クリプトコッカスsp. S-2による組換え西洋ワサビペルオキシダーゼC1a(HRP-C1a)の生産の改良を行った。コドンを最適化した、もしくはしてないHRP-C1a遺伝子を高発現プロモーター制御化で発現させた。ネイティブなコドンを有するHRP-C1a遺伝子を発現させた場合、ポリAがコーディング領域に付加する傾向があり、結果として3'末端が削れたmRNAが生産された。コドンの最適化は、コーディング領域のポリA付加を回避し、mRNAと活性型HRP-C1aの発現を向上させた。組換えタンパク質の分泌量を向上させるために、我々は、5つのN末端シグナルペプチド(NTP)を試した。これらは、ネイティブなHRP-C1a NTPと短いものと長いキシラナーゼNTP(X1-NTPとX2-NTP)、クチナーゼNTP、アミラーゼNTPであり、さらにC末端のプロペプチド(CTP)の有無も調べた。X2-NTPとCTP無しの場合が、一番HRP-C1aの分泌生産量が高かった。HRP-C1aの分泌生産量は、さらにキシロースの流加培養によって向上した。この研究におけるHRP-C1aの生産量は、過去の昆虫細胞または、ピキアによって示された生産量のそれぞれ2.7倍、15倍であった。

掲載雑誌
Applied Microbiology and Biotechnology, 98, 7893-7900, (2014)

6 シアン化水素の除去による梅酒中のカルバミン酸エチルの低減 Reduction of Ethyl Carbamate in Ume Liqueur by the Removal of Hydrogen Cyanide

著者
橋口知一、伊豆英恵、松丸克己
Tomokazu HASHIGUCHI, Hanae IZU, Katsumi MATSUMARU
要約

梅酒中のカルバミン酸エチルの前駆体であるシアン化水素をソーダ石灰により除去することにより、カルバミン酸エチルの低減を試みた。梅酒の空間部にソーダ石灰を配置し、撹拌を行いながら浸漬を行った。対照と比較して、梅酒中のカルバミン酸エチルは70%、シアン化水素は79%減少した。梅酒のアルコール、比重、pH、総酸及び官能評価結果については、対照と比べて大差は見られなかった。

We attempted to reduce ethyl carbamate in ume liqueur by the removal of hydrogen cyanide--which is a precursor of ethyl carbamate-- using soda lime. Ume liqueurs were steeped by stirring under the conditions of placing soda lime in the headspace. The ethyl carbamate and hydrogen cyanide concentrations in the experimental groups were reduced by 70% and 79%, respectively, as compared with the control group. There were no significant differences between the control and experimental groups in alcohol content, specific gravity, pH, total acidity, or sensory evaluation.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 109, 613-617 (2014)

7 平成24酒造年度全国新酒鑑評会出品酒の分析について Analysis of Sake Coponents Presented to Sake Contest 2013

著者
藤井力、磯谷敦子、伊豆英恵、神田涼子、松丸克己、木崎康造
Tsutomu Fujii, Atsuko Isogai, Hanae Izu, Ryoko Kanda, Katsumi Matsumaru and Yasuzo Kizaki
要約

平成24酒造年度全国新酒鑑評会(第101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の共催により実施した。

審査は、酒類総合研究所広島事務所において、平成25年4月23日(火)から25日(木)の3日間に予審を行い、5月8日(水)及び9日(木)に決審を行った。また、5月22日(水)に東広島運動公園体育館で製造技術研究会を、6月14日(金)に東京池袋のサンシャインシティ・文化会館展示ホールで公開きき酒会を開催した。

出品は、864点であった。審査の結果、優秀と認められた426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233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、1,372人及び2,652人が来場した。

出品酒については、審査に加え酒質の現状及び動向を調査研究するため、出品者の記載による「全国新酒鑑評会出品酒調査表」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, 186, 1-16 (2014)

(2) 公開特許

1 HEMF高含有発酵食品の製造法

出願番号
特願2013-15210
出願日
平成25年1月30日
公開番号
特開2014-143964
公開日
平成26年8月14日
出願人
ヤマサ醤油株式会社、独立行政法人酒類総合研究所
発明者
上原健二、渡部潤、茂木喜信、下飯仁、赤尾健、渡辺大輔
課題

酵母におけるHEMF生成関連遺伝子を明らかにし、HEMF高生産微生物の育種に対する新規かつ有用な製法を与えるのと共に、通常の発酵食品の製造工程と大きく変わらない方法で、簡便にHEMFの含有量を増加せしめることが可能となるようなHEMFの製造法及びHEMF高含有発酵食品の製造方法を確立する。

解決手段

ADH1遺伝子の機能を欠損した酵母を用いることを特徴とするHEMFの製造法、及び発酵食品製造工程の発酵開始時~発酵中期に、ADH1遺伝子の機能を欠損した酵母を添加することを特徴とするHEMF高含有発酵食品の製造方法。

2014/10/7 掲載

1. 第1四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 Evaluation of microbial diversity in sulfite-added and sulfite-free wine by culture-dependent and -independent methods 培養法及び非培養法による亜硫酸添加/無添加ワインの微生物叢の評価

著者
Masayuki TAKAHASHI, Tami OHTA, Kazuo MASAKI, Akihiro MIZUNO, Nami GOTO-YAMAMOTO
髙橋正之、大田民、正木和夫、水野昭博、後藤(山本)奈美
要約

The difference in microbiota including non-lactic acid bacteria, non-acetic acid bacteria, and wild yeast during winemaking and in the end-products between sulfite-added and sulfite-free wine, was investigated using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and a culture-dependent method. There were differences between the microorganisms detected by PCR-DGGE and those detected by the culture-dependent method, probably because of the selectivity of culture medium and the characteristics of PCR-based method. In both the red wine and white wine, the microbial diversity of the sulfite-added wine was lower than that of the sulfite-free wine during fermentation. Tatumella terrea was detected from the fermenting must by PCR-DGGE and by the culture-dependent method, even though sulfite inhibited its growth to some extent. We confirmed that the addition of sulfite plays an important role in winemaking by inhibiting the growth of unexpected microorganisms, but on the other hand, it was revealed that some microorganisms can survive and grow in sulfite-added fermenting must. We also analyzed 15 samples of commercial wines by the PCR-DGGE method and detected various microorganisms. Among them, Sphingomonas sp., Pseudozyma sp., Ochromonas sp. and Methylophilus sp. were found for the first time in wine as far as we know. We did not identify a specific microorganism that was detected only from wines without sulfite addition. Thus, the microbiota of end-products seemed to be influenced by other factors, such as filtration before bottling, the production equipment and the storage environment.

ワイン醸造工程及び最終製品における乳酸菌や酢酸菌以外の細菌及び野生酵母を含む微生物叢の亜硫酸添加/無添加による違いを培養法及びPCR-DGGE法を用いて解析した。培養法により検出された微生物とPCR-DGGE法により検出された微生物は異なっていたが、おそらくそれは、培地の選択性やPCRを介する手法の特徴によるためである。赤ワインと白ワインの両方において、発酵中の微生物叢は亜硫酸無添加ワインよりも亜硫酸添加ワインの方で多様性が低かった。培養法及びPCR-DGGE法の両方で発酵中のマストから、Tatumella terreaが検出され、亜硫酸添加によりその生育はある程度抑制された。ワイン製造における予期しない微生物の生育抑制に亜硫酸添加が重要な役割を果たしていることが確認できたものの、一方で、いくつかの微生物は亜硫酸を添加したワイン発酵マスト中でも生存及び生育できることが明らかとなった。さらに15点の市販ワインをPCR-DGGE法により解析したところ、様々な微生物が検出された。それらの中でも、Sphingomonas sp., Pseudozyma sp., Ochromonas sp. 及び Methylophilus sp.は、我々の知る限りワイン中から初めて検出された。亜硫酸無添加ワインでのみ検出される微生物を特定することはできなかった。したがって、最終製品の微生物叢はろ過工程や製造設備、貯蔵環境などのようなその他の要因に影響されることが示唆された。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 117, 569-575 (2014)

2 Modified COLD-PCR for detection of minor microorganisms in wine samples during the fermentation 改変COLD-PCR法によるワインもろみ中に存在する低存在比率微生物の検出

著者
Masayuki TAKAHASHI, Kazuo MASAKI, Akihiro MIZUNO, Nami GOTO-YAMAMOTO
髙橋正之、正木和夫、水野昭博、後藤(山本)奈美
要約

The detection of low-abundant microorganism is difficult when in a sample in which a specific microorganism represents an overwhelming majority using polymerase chain reaction (PCR)-based methods. A modified CO-amplification at Lower Denaturation temperature PCR (mCOLD-PCR) method was developed to detect low-abundant microorganisms using a double-strand RNA probe to inhibit the amplification of the sequence of a major microorganism. Combining the mCOLD-PCR and downstream application (e.g., denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and next-generation sequencing (NGS)), low-abundant microorganisms were detected more efficiently, even when a specific microorganism represents an overwhelming majority of the sample. We demonstrated that mCOLD-PCR-DGGE enabled us to detect Schizosaccharomyces pombe in a model sample coexisting with 10,000 times as many Saccharomyces cerevisiae. When mCOLD-PCR-DGGE was applied in the microbiota analysis of a fermenting white wine, Candida sp. and Cladosporium sp., which were not detected by conventional PCR, were detected. According to the NGS analysis after mCOLD-PCR of a fermenting red wine, the detection ratio of Saccharomyces was decreased dramatically, and the detection ratios of other microorganisms and the numbers of genera detected were increased compared with the conventional PCR. Thus, the application of mCOLD-PCR will reveal comprehensive microbiota of fermented foods, beverages, and so on.

サンプル中に特定の微生物が非常に多量する場合、PCRを介する手法で低存在比率の微生物を検出することは困難である。我々は、多量存在する微生物由来の核酸の増幅を二本鎖RNAプローブにより抑制し、低存在比率微生物の検出を可能にする改変COLD-PCR(CO-amplification at Lower Denaturation temperature PCR)法を開発した。改変COLD-PCR法をDGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)法や次世代型のシーケンサーと組み合わせて使用することで、サンプル中に特定の微生物が多量に存在していたとしても効率的に低存在比率の微生物を検出することができるようになる。我々は、モデル試験において、改変COLD-PCR-DGGE法を用いた解析により、多量のSaccharomyces cerevisiaeと共存するごく微量のSchizosaccharomyces pombeを検出できることを証明した。また、発酵白ワインもろみを改変COLD-PCR-DGGE法により解析した結果、通常のPCR-DGGE法では検出できなかったCandida sp.やCladosporium sp.が検出できた。発酵赤ワインもろみの改変COLD-PCR法を用いた次世代シーケンサー解析では、Saccharomyces属の検出比率が劇的に減少し、その他の微生物の検出比率が増加したほか、通常のPCRを用いた結果と比較し、検出された属数も増加していた。このように、改変COLD-PCR法の応用は発酵食品や発酵飲料などの網羅的な微生物叢を解析するのに役立つことが期待される。

掲載雑誌
Food Microbiology, 39, 74-80 (2014)

3 Functional analysis of histone deacetylase and its role in stress response, drug resistance and solid-state cultivation in Aspergillus oryzae. 麴菌ヒストン脱アセチル化酵素の機能解析とストレス応答、薬剤耐性、固体培養での役割

著者
Moriyuki Kawauchi, Kazuhiro Iwashita
河内護之、岩下和裕
要約

In the eukaryotic cell, histone deacetylases (HDACs) play key roles in the regulation of fundamental cellular process such as development regulation, stress response, secondary metabolism and genome integrity. Here, we provide a comprehensive phenotypic analysis using HDAC disruptants in Aspergillus oryzae. Our study revealed that four HDACs, hdaA/Aohda1, hdaB/Aorpd3, hdaD/Aohos2 and hst4/AohstD were involved in stress response, cell wall synthesis and chromatin integrity in A. oryzae. Osmotic stress sensitivity of HDAC disruptants differed between plate cultures and liquid cultures, suggesting that HDACs adapt to the difference environmental conditions. Using a common A. oryzae fermentation medium, rice-koji, we also characterized HDACs related to growth and enzyme production to investigate which HDACs will be required for adaptation to environmental conditions and stress resistances. Because HDACs are widely conserved, our study has broad applications and may inform work with filamentous fungi and other eukaryote.

真核微生物において、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)は分化、ストレス耐性、2次代謝制御ゲノムの健全性などの基本的な細胞プロセスを制御する重要な因子である。本研究で、我々は麹菌のHDAC遺伝子の破壊株を使用して、網羅的な表現型解析を行った。我々の研究により、hdaA/Aohda1hdaB/Aorpd3hdaD/Aohos2hst4/AohstDはストレス応答、細胞壁合成、染色体の健全性などに関与することが明らかになった。また、液体培養とプレート培養で、浸透圧ストレスに対する応答に違いが見られ、培養形態の違いによりストレス応答に関わるHDACが異なることが示唆されたた。我々はHDAC破壊株により米麴を作成し、生育、酵素生産について解析し、HDAC遺伝子の環境応答に対する役割についてさらに解析を行った。HDAC広く生物に保存されていることから、我々の研究は糸状菌だけでなく、他の真核生物の研究についても広く参考となると考えられる。

掲載雑誌
Journal of Bioscience and Bioengineering, 118(2), 172-176 (2014)

(2) 公開特許

1 ソルビトール誘導性プロモーター

出願番号
特願2012-245964
出願日
平成24年11月8日
公開番号
特開2014-93954
公開日
平成26年5月22日
出願人
独立行政法人酒類総合研究所
発明者
岩下和裕、寺戸志保、河内護之、豊浦利枝子
課題

発現誘導/非誘導時の全遺伝子発現への影響が少なく、なおかつ非誘導時の導入遺伝子の発現をほぼ完全に抑制可能な発現制御系を構築できるプロモーターを提供すること。

解決手段

グルコースとソルビトールでは、ソルビトールの取込みやヒドロキシル基の酸化に関する系以外では、遺伝子発現の変動や、代謝系の変化が少ないものと考えられる。そこで、麹菌において、グルコースでは発現が見られず、ソルビトールに応答して誘導される遺伝子を検索したところ、遺伝子の変動は全体的に少なかったが、その中でも50倍以上の変動がある2遺伝子を特定することに成功した。本発明のソルビトール誘導性プロモーターは、これら2遺伝子のプロモーター領域に基づく。

2014/7/29 掲載