平成29年度 研究成果

Masaki OKUDA, Midori JOYO, Yuki TAMAMOTO, Motoki SASAKI, Kei TAKAHASHI, Nami GOTO-YAMAMOTO, Masaru IKEGAMI and Katsumi HASHIZUME

Background and objectives

Protein composition analysis of 81 rice samples was performed on three cultivars harvested different regions in Japan, and the effects of the protein composition on the nitrogen composition in sake.

Findings

Crude protein content showed a significant positive correlation with glutelin content. Yamadanishiki cultivars showed lower crude protein and glutelin contents compared with Gohyakumangoku cultivars harvested from the same field. Total nitrogen content in the enzyme digest of steamed rice grains showed a significant positive correlation with the crude protein and glutelin contents. Ten polished (70%) white rice samples were investigated in a small-scale sake brewing test. Total nitrogen compounds, bitter-tasting peptides, and free amino acids in the brewed sake positively correlated with the glutelin content of the rice samples. There were no clear correlations between a-amylase and acid proteinase activities with the nitrogen compounds in the sake.

Conclusions

The results indicated that the glutelin content in the cultivar rice affects sake quality through taste-active and other nitrogen-containing compounds produced from rice glutelin in the sake brewing process.

Significance and novelty

We revealed that the glutelin content in the milled rice grains is important to brew high quality of sake clearly. The present results would be useful for cultivation or breeding of sake rice.

福田央、韓錦順

輸入されているカシャーサとラム酒の低沸点香気成分及び中高沸点香気成分84成分を分析・比較した。カシャーサとカリブ海諸国及びインド洋諸国のラム酒では34成分に有意差が認められた。ステップワイズ法によりカシャーサ及びカリブ海諸国及びインド洋諸国のラム酒の判別分析を試みたところ、β-フェネチルアルコール、コハク酸ジエチル及びチオ酢酸S-メチルにより分類され、33点中31点が適切に判別された。判別精度を検証したところ90.9%の精度であった。また、カシャーサと日本産のラム酒では19成分に有意差が認められ、ステップワイズ法により判別分析を試みたところ、シトロネロール及びフルフラールにより適切に分類され、判別精度を検証したところ100%の精度であった。

向井伸彦、森本朋子、福家成美、上佐古大貴、水谷治、西堀奈穂子、金井宗良、山田修、藤井力

我々は焼酎粕には葉酸(テトラヒドロ葉酸（THF）と5-メチルテトラヒドロ葉酸(5-MTHF)の合計)が他の食品・飲料に比べ比較的豊富に含まれることを報告した。しかし、焼酎粕の葉酸の由来は明らかになっていない。そこで、甘藷焼酎粕中の葉酸の高含有要因を調べるため、パイロットスケール（原料米、原料甘藷重量合計48㎏）で甘藷焼酎醸造試験を実施し、各醸造工程における葉酸の含量を調べた。THFは原料米、原料甘藷及び米麹には含まれず、酵母により生成されるが蒸留により大部分が消失した。一方、5-MTHFは原料米及び原料甘藷由来のものに加えて製麹中に麹菌、発酵工程中に酵母により生産されたが、蒸留により一部減少した。2次もろみ発酵終了時点での葉酸の総量を100とした場合、2次もろみの仕込みに使用した蒸きょうした甘藷が46.4、2次もろみ発酵中の酵母による生成が44.1であった。焼酎粕の葉酸の大部分は甘藷及び酵母による生成に由来することがわかった。一方、蒸留により葉酸の総量は36%が減少した。さらに、焼酎粕の貯蔵試験において、焼酎粕の嫌気処理及びケーキの凍結乾燥により貯蔵中の5-MTHF含量の減少が抑制されることで、葉酸の貯蔵安定性が向上されることがわかった。

Jantaporn THONGEKKAEW, Tsutomu FUJII and Kazuo MASAKI

Ethyl carbamate degrading enzyme from yeast which was isolated from spoilage fruit was studied. Based on ITS1-5.8S-ITS2 region and D1/D2 domains of the 26S subunit analysis, the selected yeast was identified as Meyerozyma caribbica and named as M. caribbica SKa5. The enzyme from cell extracted was purified by anion exchange chromatography. The molecular mass of the enzyme was approximately 55 kDa, as identified by SDS-PAGE. The optimum pH and temperature were 7.0-8.0 and 37℃, respectively. The enzyme was stable at pH range of 4.5-8.0 and at temperature range of 10-37℃. The enzyme also exhibited ethanol tolerance at concentration of 20% (v/v). In addition, the enzyme was not affected in the presence of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, β-mercaptoethanol and EDTA. This favorable properties could become one of potential enzyme resources for removal of ethyl carbamate in alcoholic beverages and fermented foods industry.

武藤貴史、稲橋正明、木崎康造、岡崎直人、石川雄章、赤尾健

日本の伝統的蒸留酒である焼酎の製造において、酵母添加法として、発酵中のもろみの0.6%容を加えることが広く行われている。この再添加法は「差し酛」と呼ばれる。多くの野生酵母の生育速度は純粋な焼酎酵母のそれよりも速いため、差し酛の繰り返しによって焼酎もろみに侵入した野生酵母は増殖し、やがて優勢になる。その結果、焼酎酵母の純度の低下がおこり、製成する焼酎に品質に悪影響を及ぼす。著者らは、差し酛の反復の間のきょうかい酵母焼酎用4号（S4）株の純度の変化について検討し、製成焼酎の品質の評価を行った。S4株はセルレニン耐性を有するカプロン酸エチル高生成株だが、野生酵母はセルレニン感受性であるので、差し酛反復中のS4株の純度の変化をセルレニン耐性を純度指標として検出できることを確認した。また、野生酵母では、非増殖速度が焼酎酵母の1.2から1.4倍速いこと、高カプロン酸エチル含量を維持するには50%以上の酵母純度を維持する必要があることを示した。本研究で焼酎もろみから分離されたセルレニン感受性野生酵母（WS1）は、生理的性質とITS領域の相同性解析からSaccharomyces cerevisiaeであることが明らかとなった。

川根秀平、奥田将生、上用みどり、福田央、後藤奈美

本研究では、高温登熟した清酒原料米の原料利用率改善の為の基礎的知見を得ることを目的とし、イネ登熟期が猛暑となった2010年産米と比較的冷涼であった2009年産米を実験材料に用いて実際の清酒醸造工程における原料米デンプンの老化の影響を調べた。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に増加したが、その老化速度は高温登熟米の方が速かった。また、アミロペクチンの老化速度はもろみ工程中より製麹工程の方が速かった。小仕込み試験の結果、粕歩合のような原料利用率の指標には掛米より麹米において影響が大きかった。気中及び液中で放置した場合のデンプンの老化が蒸米の酵素消化性に及ぼす影響を調べた結果、気中・液中放置ともにデンプンの老化が進むにつれ蒸米の酵素消化性は低下したが、高温登熟米においてデンプンの老化及び消化性の低下がともに早く進んだ。また、老化度と酵素消化性には気中・液中放置ともに高い負の相関がみられた。従って、製麹のような気中だけでなく、もろみのような液中においてもデンプンの老化は進行し、高温登熟米を用いた場合もろみでの消化性に影響を及ぼすことが示された。

向井伸彦、森本朋子、福家成美、吉田聡子、熊崎努、寺本拓生、上佐古大貴、佐藤龍一、西堀奈穂子、金井宗良、山田修、藤井力

焼酎もろみを蒸留することで副産物として生じる焼酎粕は、豊富な栄養分を含むことが知られている。我々は焼酎製造者30社から様々な原料で製造された焼酎粕54点を収集した。

焼酎粕は遠心分離によりケーキと液部に分けた。焼酎粕のケーキ割合は平均28.0%であり、焼酎粕ケーキは平均で水分が79.1 g/100 g含まれていた。焼酎粕ケーキ（乾物）100 g中には平均でたんぱく質32.1 g、脂質12.7 g、炭水化物51.7 g、灰分3.4 g、熱量450.1 kcal、葉酸（テトラヒドロ葉酸及び5-メチルテトラヒドロ葉酸の合計）381.1 ㎎、ビタミンB₆0.72 ㎎、S-アデノシルメチオニン(SAM)14.5 mg、ポリアミン（プトレスシン（PUT）、スペルミジン（SPD）、スペルミン（SPM）の合計））9.1 mgを含有していた。焼酎粕液部100 ml中には平均で葉酸10.3 mg、ビタミンB₆0.15 mg、SAM3.0 mg、及びポリアミン1.3 mgが含まれていた。焼酎粕は他の食品、飲料と比較して、葉酸、ビタミンB₆、SAM及びポリアミンを比較的多く含むことが明らかとなった。これらの成果は、焼酎粕の新たな有効利用や付加価値の向上につながるものと期待される。

Masafumi KADOWAKI, Yuki FUJIMARU, Seiga TAGUCHI, Jannatul FERDOUSE, Kazutaka SAWADA, Yuta KIMURA, Yohei TERASAWA, Gennaro AGRIMI, Toyoaki ANAI, Hideki NOGUCHI, Atsushi TOYODA, Asao FUJIYAMA, Takeshi AKAO and Hiroshi KITAGAKI

The effect of chromosomal aneuploidy on the brewing characteristics in brewery yeasts has not been studied. Here, we report that chromosomal aneuploidy in sake brewery yeast (Saccharomyces cerevisiae) leads to the development of favorable brewing characteristics. We found that pyruvate-underproducing sake yeast, which produces less off-flavor diacetyl, is aneuploid and trisomic for chromosomes XI and XIV. To confirm that this phenotype is due to aneuploidy, we obtained 45 haploids with various chromosomal additions and investigated their brewing profiles. A greater number of chromosomes correlated with a decrease in pyruvate production. Especially, sake yeast haploids with extra chromosomes in addition to chromosome XI produced less pyruvate than euploids. Mitochondria-related metabolites and intracellular oxygen species in chromosome XI aneuploids were higher than those in euploids and this effect was canceled in their petite strains, suggesting that an increase in chromosomes upregulated mitochondrial activity and decreased pyruvate levels. These findings suggested that an increase in chromosome number including that in chromosome XI, in sake yeast haploids leads to pyruvate underproduction through the augmentation of mitochondrial activity. This is the first report proposing that aneuploidy in brewery yeasts improves their brewing profile.

Importance

Chromosomal aneuploidy has not been evaluated in development of sake brewing yeast strains. This is the first study to show the relationship between chromosomal aneuploidy and brewing characteristics of brewery yeast strains. High concentrations of pyruvate during sake storage give rise to α-acetolactate and in turn to high diacetyl, which is considered an off-flavor. It was demonstrated that pyruvate-underproducing sake yeast is trisomic for chromosome XI and XIV. Furthermore, sake yeast haploids with extra chromosomes produced reduced levels of pyruvate and showed metabolic processes characteristic of increased mitochondrial activity. This novel discovery will enable the selection of favorable brewery yeasts by monitoring the copy numbers of specific chromosomes through a process that does not involve generation/use of genetically modified organisms.

Toshihiro Kojo, Chihiro Kadooka, Marisa Komohara, Shiori Onitsuka, Miya Tanimura, Yukiko Muroi, Shugo Kurazono, Yohei Shiraishi, Ken Oda, Kazuhiro Iwashita, Masahira Onoue, Kayu Okutsu, Yumiko Yoshizaki, Kazunori Takamine, Taiki Futagami, Kazuki Mori, Hisanori Tamaki

Aspergillus luchuensis is a kuro (black) koji fungus that has been used as a starch degrader for the awamori- and shochu-making industries in Japan. In this study, we investigated the effect of ion beam irradiation on A. luchuensis RIB2601 and obtained a high starch-degrading mutant strain U1. Strain U1 showed reduced growth rate, whereas it showed higher α-amylase, glucoamylase, and α-glucosidase activities on a mycelial mass basis than the wild type (wt) strain both on agar plates and in rice koji. In addition, strain U1 showed higher N-acetylglucosamine content in the cell wall and higher sensitivity to calcofluor white, suggesting a deficiency in cell wall composition. Interestingly, produced protein showed higher expression of acid-labile α-amylase (AmyA) and glucoamylase (GlaA) in strain U1, although real-time RT-PCR indicated no significant change in the transcription of the amyA or glaA gene. These results suggested that the high amylolytic activity of strain U1 is attributable to a high AmyA and GlaA production level, but the elevated production is not due to transcriptional regulation of the corresponding genes. Furthermore, RNA-seq analysis indicated that strain U1 shows transcriptional changes in at least 604 genes related to oxidation-reduction, transport, and glucosamine-containing compound metabolic processes, which may be involved in the deficient cell wall composition of strain U1.

藤井力、磯谷敦子、飯塚幸子、伊豆英恵、神田涼子、後藤奈美

平成27酒造年度全国新酒鑑評会（第104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、独立行政法人酒類総合研究所（以下、「研究所」という）において、平成28年4月20日（水）から22日（金）の3日間に予審を行い、5月10日（火）及び11日（水）に決審を行った。また、5月26日（木）に東広島運動公園体育館で製造技術研究会を開催するとともに、6月18日（土）に日本酒造組合中央会主催の東京池袋のサンシャインシティ・文化会館展示ホールでの公開きき酒会を後援した。

出品は854点であった。審査の結果、優秀と認められた413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227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、1,412人及び3,081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」（以下、「調査表」という。）の内容を集計するとともに、成分分析（平成25酒造年度から開始した「カビ臭」と「老ねやすさ」の受託分析を含む。）を行った。

山田修、向井伸彦、金井宗良、水谷治、西堀奈穂子、武藤彰宣、赤尾健、神本真紀、後藤奈美

単式蒸留焼酎の品質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把握するとともに製造業者の参考とするため、第39 回本格焼酎鑑評会を日本酒造組合中央会と共催で開催した。出品資格は、単式蒸留焼酎の製造免許を受けている製造者で、かつ日本酒造組合中央会の組合員に限った。審査は平成28年6月 2日（木）及び6月3日(金)に行い、単式蒸留焼酎の製造に関与している者等が出品酒をきき酒する製造技術研究会は6月24日（金）に研究所で開催し111名が参加した。なお、一昨年度から輸出促進等に資する品質確保のために、分析を希望する出品者に対して有料でメタノールの受託分析を実施している。出品状況、審査及び分析結果の概要について報告する。

日下一尊、武藤彰宣

2016年度全国地ビール品質審査会（以下、「審査会」という。）は、地ビールの醸造技術向上及び品質改善を目的として、全国地ビール醸造者協議会（Japan Brewers Association、以下、「JBA」という。）の主催により、平成29年3月22日(水)に、日本醸造協会赤レンガ酒造工場（東京都北区滝野川）において実施された。審査会には43社から83点の出品があり、79点が官能評価による審査に供された。出品酒については、事前に研究所において成分分析及び微生物検査が実施された。

本報では、出品酒の成分分析、微生物検査及び官能評価の結果について報告する。

向井伸彦、韓錦順、西堀奈穂子、金井宗良

研究所及び国税局の焼酎の鑑評会で使用されている審査カードや過去の文献から焼酎の官能評価用語を収集、整理した。尺度評価項目として、全体としての評価を行う「総合評価」、香りは「エステル香・果実香」、「柑橘香・花香」、「甘い香り」、「高級アルコール様」、「アルデヒド様」、「香ばしさ・焦げ臭」及び「油香・油臭」の7項目、味は「濃さ」、「後味・きれ」、「甘味」及び「苦味」の4項目の合計12項目を選定し、それぞれ6段階で評価する評価用紙を作成した。審査員8名で焼酎12点の官能評価を行ったところ、個々の焼酎の特徴が明らかとなった。また、「甘味」、「後味・きれ」が「総合評価」との相関が高く、これらの項目は焼酎の「総合評価」を決める上で重要な判断項目である可能性があり、今後、審査員数や試料数を増やして検証していきたい。

Akiko KIMOTO, Hanae IZU, Churan FU, Sofya SUIDASARI, Norihisa KATO

Accumulating epidemiological evidence suggests light to moderate alcohol intake reduces risk of several chronic diseases. However, there is limited information regarding the effects of low alcohol intake in animal studies. This study investigated the effect of low ethanol dosage on senescence-accelerated mouse (SAMP8), an animal model of aging and neurodegenaration. Male SAMP8 mice (11 weeks old) had free access to a commercial stock diet with drinking water containing 0%, 1% or 2% (v/v) ethanol for 15 weeks. The total grading score of senescence in the 1%-ethanol group was, in large part, the lowest among the three groups. Analysis using the open-field test revealed a significant elevation (+77%, P < 0.05) in the rearing activity (index of seeking behavior) in the 1%-ethanol group, but not in the 2%-ethanol group. In addition, 2% ethanol elevated spontaneous locomotor activity (+75%, P < 0.05), whereas 1% ethanol did not. Scrutiny of serum parameters indicated intake of 1% ethanol significantly decreased serum insulin levels (-13%, P < 0.05), whereas 2% did not. Intake of 2% ethanol significantly elevated (2.5-fold, P < 0.05) S100a8 mRNA (an inflammatory signal) in the brain, but that of 1% ethanol did not. Intriguingly, 1% ethanol intake remarkably elevated (10-fold, P < 0.05) mRNA of brain alcohol dehydrogenase 1 (Adh1), which metabolizes lipid-peroxidation products and is involved in the synthesis of retinoic acid, a neuroprotective factor. Of note, 2%-ethanol intake did not exert this effect. Taken together, intake of 1% ethanol is likely to be beneficial for SAMP8 mice.

Fumikazu AKAMATSU, Tomokazu HASHIGUCHI, Yukari IGI, Hanae IZU, Tsutomu FUJII

Carbon stable isotope analysis of ethanol is an established method for determining the authenticity of alcoholic beverages, but there is no accepted method for measurements of glucose carbon stable isotopic composition (δ¹³C). This study aims to establish two methods to determine accurately theδ¹³C value of glucose isolated from sake by high-performance liquid chromatography (HPLC) after three clean-up steps using ion exchange chromatography and in simple freeze-dried sake (total nonvolatile matter) and to examine two methods that yield differentδ¹³C values. In the glucose isolation procedure, theδ¹³C values of glucose were not significantly affected by the glucose concentration, solvent (water or aqueous acetonitrile), drying method (freeze-dry or nitrogen-spraying), the clean-up step using ion exchange chromatography (weakly acidic cation-exchange, strongly acidic cation-exchange, and weakly basic anion-exchange resins), or HPLC isolation. Glucose nitrogen spray-dried after isolation by ion exchange chromatography and HPLC showed a carbon isotope discrimination value of <0.1 ‰. The glucoseδ¹³C values ranged from -26.8 to -25.5 ‰ in authentic sake and from -27.0 to -11.0 ‰ in commercial sake samples. This HPLC isolation approach may provide a first step toward visualizing the brewing process via isotopic carbon flow during fermentation. Additionally, there was no significant difference between theδ¹³C values of glucose and total nonvolatile matter from sake. Theδ¹³C measurement of simple freeze-dried sake can substitute for glucoseδ¹³C measurement using HPLC isolation, thus aiding high-throughput detection of carbon derived from C₄ plants in sake.

Fumikazu AKAMATSU, Takaaki OE, Tomokazu HASHIGUCHI, Yuri HISATSUNE, Takafumi KAWAWO, Tsutomu FUJII

Japanese apricot liqueur manufacturers are required to control the quality and authenticity of their liqueur products. Citric acid made from corn is the main acidulant used in commercial liqueurs. In this study, we conducted spiking experiments and carbon and hydrogen stable isotope analyses to detect exogenous citric acid used as an acidulant in Japanese apricot liqueurs. Our results showed that the δ¹³C values detected exogenous citric acid originating from C₄ plants but not from C₃ plants. The δ²H values of citric acid decreased as the amount of citric acid added increased, whether the citric acid originated from C₃ or C₄ plants. Commercial liqueurs with declared added acidulant provided higher δ¹³C values and lowerδ²H values than did authentic liqueurs and commercial liqueurs with no declared added acidulant. Carbon and hydrogen stable isotope analyses are suitable as routine methods for detecting exogenous citric acid in Japanese apricot liqueur.

Masayuki TAKAHASHI, Yasuko KITA, Akihiro MIZUNO, Nami GOTO-YAMAMOTO

Various methods are used for analyzing a bacterial community. We recently developed a method for quantifying each bacterium constituting the microbiota by combining a next-generation sequencing (NGS) analysis with a quantitative polymerase chain reaction (NGS-qPCR) assay. Our NGS-qPCR method is useful for analyzing a comprehensive bacterial community because it is enables the easy calculation of the amounts of each bacterium constituting the microbiota. However, it has not been confirmed whether the estimated bacterial community obtained using this NGS-qPCR method corresponds to the results obtained using conventional methods. Accordingly, we prepared model bacterial community samples and analyzed them by several methods (NGS-qPCR, species-specific qPCR, flow cytometry, total direct counting by epifluorescent microscopy [TDC], and plate count). The total bacterial cell densities determined by the PCR-based methods were largely consistent with those determined by the TDC method. There was a difference between the amounts of each bacterium analyzed by NGS-qPCR and species-specific qPCR, although the same trend was shown by both species-specific qPCR and NGS-qPCR. Our findings also demonstrated that there is a strong positive correlation between the cell densities of a specific bacterial group in craft beer samples determined by group-specific qPCR and NGS-qPCR, and there were no significant differences among quantification methods (we tested two bacterial groups: lactic acid bacteria and acetic acid bacteria). Thus, the NGS-qPCR method is a practical method for analyzing a comprehensive bacterial community based on a bacterial cell density.

Shinsuke OHNUKI, Hiroki OKADA,* Anne FRIEDRICH, Yoichiro KANNO, Tetsuya GOSHIMA, Hirokazu HASUDA, Masaaki INAHASHI, Naoto OKAZAKI, Hiroyasu TAMURA, Ryo NAKAMURA, Dai HIRATA, Hisashi FUKUDA, Hitoshi SHIMOI, Katsuhiko KITAMOTO, Daisuke WATANABE, Joseph SCHACHERER, Takeshi AKAO, and Yoshikazu OHYA

Sake yeast was developed exclusively in Japan. Its diversification during breeding remains largely uncharacterized. To evaluate the breeding processes of the sake lineage, we thoroughly investigated the phenotypes and differentiation of 27 sake yeast strains using high-dimensional, single-cell, morphological phenotyping. Although the genetic diversity of the sake yeast lineage is relatively low, its morphological diversity has expanded substantially compared to that of the Saccharomyces cerevisiae species as a whole. Evaluation of the different types of breeding processes showed that the generation of hybrids (crossbreeding) has more profound effects on cell morphology than the isolation of mutants (mutation breeding). Analysis of phenotypic robustness revealed that some sake yeast strains are more morphologically heterogeneous, possibly due to impairment of cellular network hubs. This study provides a new perspective for studying yeast breeding genetics and micro-organism breeding strategies.

奥田将生、上用みどり、福田央、玉村隆子

泡盛原料にはタイ丸米が2010年以降主に使用されているが、タイ丸米はこれまで使用されてきたタイ砕米に比べ吸水が悪い。そのため、タイ丸米における吸水性改善が課題となっている。本研究では、タイ丸米の吸水性を改善するための基礎的な知見を得るため、タイ丸米の醸造適性について清酒醸造原料米の日本晴と比較解析を行った。タイ米は、RVA解析の結果日本晴とデンプン特性が顕著に異なることが確認された。吸水性は、タイ米、日本晴ともに白米水分と負の相関関係がみられた。しかし、タイ米の方が日本晴より同じ水分では、吸水性が顕著に低かった。タイ米の砕米化は、浸漬時間が短い時、吸水速度の向上に効果的であることが確認された。タイ米の二度蒸しは、蒸米吸水率及び酵素消化性の向上に効果的であった。今回の結果からタイ丸米を適切に原料処理するためには水分増加を防止するとともに、十分な吸水時間をとることや二度蒸しが、目的の吸水率を達成するには効果的であることが確認できた。

Haruno MURAYAMA, Takayuki HASEGAWA, Yusuke YAMAMOTO, Misaki TONE, Moemi KIMURA, Tamao ISHIDA, Tetsuo HONMA, Mitsutaka OKUMURA, Atsuko ISOGAI, Tsutomu FUJII and Makoto TOKUNAGA

A novel simple and easy impregnation method for preparation of small gold (Au) nanoparticle (NP) catalysts (<3 nm) deposited on various supports including silica, which is difficult to be applied for conventional methods, has been developed. Chloride-free and water-soluble precursor, Au complexes coordinated with β-alanine, were successful for the preparing Au NPs, which exhibited an average diameter less than 3 nm. Thermal behavior of the Au complex was investigated by TG-DTA and in situ XAFS. XAFS analyses and DFT calculations revealed a molecular structure of the Au complex to be square-planar coordination structure and mononuclear complex of Au3+. Lower decomposition and reduction temperature of the chloride-free Au complex prevented Au atoms from aggregating and from following growth of Au particles. The prepared Au/SiO2 showed high selectivity for hydrogenation of 1-nitro-4-vinylbenzene into 1-ethyl-4-nitorobenzene and good performance for removal of unpalatable aroma by means of adsorption of polysulfide molecules.

Kazuya TOMIMOTO, Takeshi AKAO, Hisashi FUKUDA

Screening of drug-resistant mutants of sake yeast strains has been a major method for creation of superior strains. We attempted to create a valproic acid (VPA)-resistant mutant strain from sake yeast Kyokai No. 7 (K7). VPA is a branched-chain fatty acid and is an inositol synthesis inhibitor in mammals and yeast. We succeeded in isolating a mutant of strain K7 that can survive long-term in a VPA-containing medium. This strain, K7-VPA^LS, is significantly more resistant to not only VPA-induced cell death but also ethanol in comparison with the parent strain. Further experiments showed that the new strain is likely to have a deficiency in inositol and/or phosphatidylinositol synthesis. The major characteristics of sake brewed by strain K7-VPA^LS (compared with K7) were lower amino acidity, higher isoamyl acetate content without an increase in the isoamyl alcohol level and changes in constituent organic acids, particularly higher malate and succinate but lower acetate concentrations. In addition, taste sensor analysis revealed that K7-VPA^LS-brewed sake has milder sourness and higher saltiness or richness than K7-brewed sake does. High isoamyl acetate production may be related to a deficiency in phosphatidylinositol because this compound directly inhibits alcohol acetyltransferase, an enzyme responsible for isoamyl acetate synthesis. Strain K7-VPA^LS grew more rapidly than the parental strain did in a medium containing acetate as a sole carbon source, indicating that K7-VPA^LS effectively assimilates acetate and converts it to malate and succinate through the glyoxylate cycle. Thus, strain K7-VPA^LS shows improved characteristics for brewing of high-quality sake.

福田央、韓錦順、水谷治、金井宗良、山田修

焼酎の84種類の揮発性成分をSPME法とヘッドスペース法を用いて分析した。泡盛及び甘藷焼酎の揮発性成分間の相関解析を行った。その結果、中鎖脂肪酸エステル類間及び高級脂肪酸エチルエステル類間で相関性は全体的に高く、生合成系や化学構造の類似性が寄与していると推定された。モノテルペンアルコール類間及び低沸点エステル類間では高い相関性を示す成分の生成経路を推定した。フルフラールは意外にもアルデヒド類と相関性を示した。この他、泡盛及び甘藷焼酎において、高い相関性を示す成分について個別に考察を加えた。

福田央、韓錦順、山田修

第35回本格焼酎鑑評会出品酒を使用麹により分類し、使用麹による焼酎の84種類の揮発性成分を比較検討した。使用麹による有意差の認められる揮発性成分は認められたが、使用原料の影響も考えられる。そこで、出品された焼酎の内で甘藷焼酎は他の焼酎に比べて試料に偏りが小さいことから、甘藷焼酎の揮発性成分について使用麹の影響を検討した。甘藷焼酎では白麹製品と黒麹製品で13の揮発性成分に有意差が認められた。ステップワイズ法により判別分析を試みたところ、甘藷焼酎で白麹製品と黒麹製品は6成分(1-ヘキサノール、1-オクテン-3-オール、カプロン酸イソブチル、ミリスチン酸エチル、α-ビサボロール及びチオ酢酸S-メチル)により分類され、判別分析の精度は83.0%であった。

福田央、韓錦順

日本産ラム酒(n=18)と輸入ラム酒(n=32)を判別のため、固相抽出法(SPME法)により78種類の揮発性成分及びヘッドスペース法により6種類の揮発性成分を分析した。日本産ラム酒とカリブ海諸国及びインド洋諸国のラム酒では34成分に有意差が認められた。これらの成分の内6成分(1-ヘキサノール、グアイアコール、コハク酸ジエチル、活性酢酸アミル、アセトアルデヒド及びフルフラール)を用いたステップワイズ法による判別分析の結果、日本産ラム酒及びカリブ海諸国及びインド洋諸国のラム酒の判別分析では50点の内50点が正しく判別され、更に、判別精度を検証したところ100%の精度であった。得られた判別係数の頑強性を調べるため、異なる輸入ラム酒(n=40)と日本産ラム酒で判別分析したところ、92.5%が適切に分類された。以上の結果から、日本産ラム酒は判別分析により比較的高い精度で、輸入ラム酒と区別されると考えられた。この他、成分から推定される日本産ラムの製造工程についても考察した。

Nahoko NISHIBORI, Asami KURODA, Osamu YAMADA, Nami GOTO-YAMAMOTO

Dimethyl trisulfide (DMTS), which develops in wine during storage, creates unpleasant aromas. However, mechanisms of DMTS formation in the wine-making process are poorly understood. Here we attempted to identify several factors that affect DMTS development during storage. Results show that the death of yeast cells followed by the leakage of cell contents into must enhances DMTS formation, but this effect differs with the kind of grapes. Oxidation of must as well as insufficient clarification of grape juice can also lead to DMTS development during storage. DMTS-P1 and methanethiol, precursor compounds of DMTS in other beverages, made little contribution to DMTS formation in wine. When synthetic grape must was fermented instead of grape juice, less DMTS developed, although almost yeast cells were dead. Results indicated that unknown compounds contained in grape juice are involved in DMTS formation and that key compounds involved in DMTS formation in wine originate from grapes.