令和7年度 研究成果
2. 第2四半期研究成果情報について
(1) 研究成果
1 Modeling the sensory characteristics of Japanese sake using the sake metabolome analysis method 醸造酒メタボライト分析法を用いた清酒の官能特性モデリング
- 著者
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KOBAYASHI Takuji, KOMATSU-HATA Yuko, SAITO Ryota, YAZAWA Hisashi, TAKAHASHI Masayuki, ODA Ken, and IWASHITA Kazuhiro小林拓嗣、小松(畑)夕子、齊藤亮太、矢澤彌、髙橋正之、織田健、岩下和裕
- 要約
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Background/Objectives:
The components of food and beverages are important elements that determine their palatability. Although the components of sake, a traditional Japanese alcoholic beverage, have been studied for many years, their correlation with sensory characteristics is unclear.Methods:
We investigate the correlation with the sake metabolome analysis method developed by our group using ultra-high-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry. We constructed orthogonal projections to latent structure models to predict sensory evaluation data obtained through the quantitative descriptive analysis method from the sake metabolome data.Results:
For two years of study, 8 sensory evaluation models of the 2016 brewing year and 11 sensory evaluation models of the 2017 brewing year, including color, ethyl hexanoate, Hine-ka, Nama hine-ka, ethyl acetate, grainy/sweet aroma, sweetness, sourness, body, astringency, harsh taste/acrid taste, aftertaste, and overall quality, demonstrated a predictive performance with Q2 > 0.5. Liquid chromatography-based analytical data indicated that it is possible to predict not only taste but also aroma. Additionally, the generalization performance of the prediction models for sensory evaluation attributes common to both years was verified.Conclusions:
These results provide a new option for explaining the sensory characteristics of sake from its components and contribute to a deeper understanding of them.食品や飲料の成分は、その美味しさを構成する重要な要素である。日本の伝統的アルコール飲料である清酒の成分は長年研究されているが、成分との関連が完全に明らかになっていない官能特性もある。そこで我々は、UPLC-Q/TOF-MSによる醸造酒メタボライト分析法を用いて清酒の成分と官能特性の関連を解析した。本分析法を用いて取得した清酒メタボロームデータから定量的記述分析法を用いて取得した官能評価データを予測するモデルを重回帰分析の一つである OPLS 法により構築した。2年分の解析により、8個(2016酒造年度)及び11個(2017酒造年度)の官能評価項目の予測モデルが Q2 > 0.5 の予測性能を示し、液体クロマトグラフィーベースの醸造酒メタボライト分析法により味だけでなく香りについても予測可能であることが示された。加えて、両年度で共通する官能評価項目の予測モデルの汎用性についても検討を行った。これらの結果は、清酒の成分から官能特性を説明する新たな選択肢を提供し、その理解を深めるのに貢献すると考えられる
- 掲載雑誌
- Metabolites,15 (8), 559 (2025)
2 Development and evaluation of rapid and simple assay method for α-amylase activity in rice koji 迅速でシンプルな米麹のα-アミラーゼ測定法の開発と評価
- 著者
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ODA Ken, SHIMAMOTO Kazumi, YAMASAKI Risa, SHIMOJI Kazuhiko, BAKKE Mikio, SUZUKI Shigeya, GOSHIMA Tetsuya, and AKAO Takeshi織田健、島本和美、山崎梨沙、下地和彦、場家幹雄、鈴木繁哉、五島徹也、赤尾健
- 要約
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A chromogenic substrate assay using 2-chloro-4-nitrophenyl-65-azido-65 -deoxy-β-maltopentaoside (G5 method) is one of the official analytical methods for α-amylase activity in rice koji for sake-brewing. Although it is useful because of its rapidity, simplicity, and accuracy, there are concerns about unavailability of the substrate in near future. In this study, an alternative assay using 4,6-O-ethylidene-α-4-nitrophenyl-maltoheptaoside (G7 method) was developed as a method that can be measured using the same procedure as the G5 method. α-Amylase in the sample and the coupled enzymes, glucoamylase and α-glucosidase, hydrolyzes the substrate, and the resulting chromophore, measured at 400 nm, was directly proportional to the α-amylase activity. As the G7 method exhibited good precision, repeatability, and linearity with the G5 method for 41 kinds of rice koji (y = 1.096x, R2 = 0.996), it is useful for the determination of α-amylase activity in rice koji. When switching the G5 method to the G7 method, it should be noted that the G7 method tends to exhibit ca. 10% higher values than the G5 method as an average. Moreover, the ratios of the measurement values between the G7 and G5 methods can vary from 1.02 to 1.38 depending on the rice koji samples. Evaluation of Km values suggested that the catalytic properties of α-amylase for the G7 and G5 methods can vary among rice koji samples. Therefore, if the G7 method is used instead of the G5 method, the comparison of assay results of the two methods for the target koji sample is preferable to ensure data compatibility.
2-クロロ-4-ニトロフェニル-65-アジド-65-デオキシ-β-マルトペンタオシドを用いた合成基質法(G5法)は、酒造用米麹におけるα-アミラーゼ活性の公定分析法の一つである。迅速性、簡便性、正確性の点から有用であるが、近い将来に基質が入手困難になる懸念がある。本研究では、G5法と同じ手順で測定可能な代替法として、4,6-O-エチリデン-α-4-ニトロフェニル-マルトヘプタオシド(G7法)を用いた測定法を開発した。試料中のα-アミラーゼ及び共役酵素であるグルコアミラーゼ、α-グルコシダーゼが基質を加水分解し、生成した発色団を400 nmで測定すると、α-アミラーゼ活性に正比例した。G7法は、41種類の米麹についてG5法と良好な精度、再現性、直線性(y = 1.096x、R2 = 0.996)を示し、米麹中のα-アミラーゼ活性の測定に有用であった。また、G5法からG7法へ切り替える際には、G7法は平均してG5法より約10%高い値を示す傾向があることに留意する必要性が示された。さらに、G7法とG5法の測定値の比率は、米麹サンプルによって1.02から1.38まで変動する。Km値の評価から、G7法とG5法におけるα-アミラーゼの触媒特性は米麹サンプル間で変動する可能性があることが示唆された。したがって、G5法の代わりにG7法を使用する場合は、対象とするサンプルにおける両法の測定結果を比較することがデータの互換性を確保する上で望ましいことが示された。
- 掲載雑誌
- Journal of Food Science,90, e70344 (2025)
3 全国新酒鑑評会の出品酒におけるグルコース濃度と決審の総合評価の関係 The relationship between glucose concentrations and overall ratings of sakes at the final-stage sensory evaluations of the Annual Japan sake contests
- 著者
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藤田晃子、赤松史一FUJITA Akiko, and AKAMATSU Fumikazu
- 要約
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全国新酒鑑評会の決審の「総合評価」に及ぼすグルコース濃度の影響を検証するため、3年分の決審審査吟醸酒1285点の成分値と官能評価結果を調査した。その結果、金賞酒は、グルコース濃度が低濃度から高濃度の幅広い範囲で存在していた。一般化線形混合モデルにおいて、グルコース濃度、カプロン酸エチル濃度、イソアミルアルコール濃度、酸度及びアミノ酸度が、決審の「総合評価」の説明変数として選択された。しかしながら、これらの説明変数は、単独で「総合評価」を決定する要因ではなく、他の要因と複合的に関与している可能性が示唆された。出品酒の官能評価時における酒間のグルコース濃度差とその他の成分値の濃度差は、「総合評価」の説明変数として選択されず、グルコース濃度が高い出品酒の後にグルコース濃度が低い出品酒が並ぶといった直前の酒の酒質に審査委員の官能評価が左右されにくいことが示唆された。本研究結果は、全国新酒鑑評会の決審において、審査委員が、香味の調和と特徴を評価対象とする審査基準に則り、各出品酒に対して独立した官能評価を与えていたことを支持するものである。
To investigate the effect of the glucose concentrations on the overall ratings of ginjo-shu at the final-stage sensory evaluations of the Annual Japan Sake Contests, we analyzed the chemical components and sensory evaluation results of 1,285 entries from the past three years. We found that higher glucose concentrations tended to correlate with better overall ratings, while higher acidity and amino acid levels tended to correlate with worse overall ratings. Conversely, the differences in glucose concentration and other components between sequential sake samples did not significantly affect the overall rating. These results suggest that the judging panel at the final-stage sensory evaluation of the Annual Japan Sake Contests evaluated each sake independently and performed separate sensory assessments based on established criteria of flavor harmony and character.
- 掲載雑誌
- 日本醸造協会誌, 120, 463-468 (2025)
4 令和5酒造年度全国新酒鑑評会出品酒の分析について Analysis of sake components presented to the Japan Sake Awards 2024
- 著者
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磯谷敦子、藤田晃子、赤松史一、ボルジギン ソリナ、神本真紀、髙橋正之、西本真樹、寺本聡子、池田優理子、仁田英美、大串憲祐、福田央ISOGAI Atsuko, FUJITA Akiko, AKAMATSU Fumikazu, BOERZHIJIN Surina, KAMIMOTO Maki, TAKAHASHI Masayuki, NISHIMOTO Masaki, TERAMOTO Satoko, IKEDA Yuriko, NITTA Hidemi, OGUSHI Kensuke, and FUKUDA Hisashi
- 要約
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令和5酒造年度全国新酒鑑評会(第112回鑑評会)は、当該年度に日本国内で生産された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された。
審査は、酒類総合研究所において、令和6年4月23日(火)から25日(木)の3日間に予審を行い、5月9日(木)から10日(金)の2日間に決審を行った。製造技術研究会は、5月29日(水)から30日(木)に東広島運動公園体育館にて開催した。また、日本酒造組合中央会主催の公開きき酒会は、7月6日(土)に東京池袋のサンシャインシティ・文化会館展示ホールにて開催された。
出品は828点であった。審査の結果、優秀と認められた392点を入賞酒とし、さらに入賞酒の中から決審にて特に優秀と認められた195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、858人及び1124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(「老ねやすさ」の受託分析を含む。)を行った。
- 掲載雑誌
- 酒類総合研究所報告, 197, 1-17 (2025)
5 第47回本格焼酎・泡盛鑑評会について Review of the 47th Honkaku Shochu and Awamori Contest in 2023
- 著者
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向井伸彦、奥田将生、高橋圭、長船行雄、飯塚幸子、福田央MUKAI Nobuhiko, ISOGAI Atsuko, OKUDA Masaki, TAKAHASHI Kei, OSAFUNE Yukio, IIZUKA Sachiko, and FUKUDA Hisashi
- 要約
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単式蒸留焼酎を全国的に調査研究することにより、製造技術と品質の現状及び動向を明らかにし、もって単式蒸留焼酎の製造技術及び品質の向上に資することを目的として、第47回本格焼酎・泡盛鑑評会を独立行政法人酒類総合研究所と日本酒造組合中央会の共催で開催した。
令和6年6月4日(火)及び5日(水)に審査を、6月21日(金)に製造技術研究会を実施した。
出品状況、審査及び化学分析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, 197, 18-36 (2025)
6 全国地ビール品質審査会2025出品酒の分析について Analysis of beer components presented to craft beer contest of Japan Brewers Association in 2025
- 著者
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日下一尊、辻井将之、矢澤彌、須田新理、神本真紀、寺本聡子KUSAKA Kazutaka, TSUJII Masayuki, YAZAWA Hisashi, SUDA Shinri, KAMIMOTO Maki, and TERAMOTO Satoko
- 要約
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全国地ビール品質審査会は、地ビールの醸造技術向上及び品質改善を目的として、一般社団法人全国地ビール醸造者協議会(Japan Brewers Association)の主催、独立行政法人酒類総合研究所の後援により実施しており、本年で9回目となる。今回は68社から169点の出品があり、品質審査会を令和7年3月5日(水)及び6日(木)に、独立行政法人酒類総合研究所(広島県東広島市)(以下、「研究所」という。)で実施した。出品酒については、令和7年2月から4月の期間において、研究所にて成分分析及び微生物検査を実施したので、その結果について報告する。
- 掲載雑誌
- 酒類総合研究所報告, 197, 37-45 (2025)
7 The increase in the cell volume and number of nuclei of the Koji-kin Aspergillus oryzae contributes to their high enzyme productivity 麹菌の酵素生産能の高さは菌糸細胞体積と核数の増加による
- 著者
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ITANI Ayaka, MOTOMURA Haruto, ODA Ken, YAMASHITA Hideyuki, SAKAI Kanae, KUSUMOTO Kenichi, SHIGETO Shinsuke, ICHIKAWA Takehiko, Hosain Mohammad Mubarak, HUKUMA Takeshi, KATAYAMA Takuya, MARUYAMA Jun-ichi, MASUO Shunsuke, TAKAYA Naoki, and TAKESHITA Norio井谷綾花、本山春人、織田健、山下秀行、酒井香奈江、楠本憲一、重藤真介、市川壮彦、フセイン ムバラク、福間剛士、片山琢也、丸山潤一、舛尾俊介、高谷直樹、竹下典男
- 要約
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Aspergillus oryzae is widely employed in traditional Japanese brewing, such as sake and soy sauce production, due to its potent carbohydrate- and protein-degrading capabilities. Additionally, it serves as an efficient host for heterologous expression and is increasingly utilized in the enzyme production industry. Although genome and transcriptional regulatory analyses have progressed in investigating the factors underlying the utility of A. oryzae, these factors remain incompletely understood. Our study revealed that the hyphae of A. oryzae undergo thickening during cultivation, accompanied by a tenfold increase in the number of nuclei within apical cells. These thick hyphae with an increased number of nuclei emerge abruptly via branching, exhibit rapid growth, and predominantly occupy the colony periphery. Hyphal cell volume and nuclear number are correlated, and the emergence of thick hyphae is associated with enhanced enzymatic activity and protein secretion capacity. Through transcriptomic analyses of mycelia or individual hyphae and SNP analyses of industrial strains from distinct clades, we identified a Ca²⁺ channel and a glycosyl transferase that contribute to the increase in cell volume. In addition to possessing the potential for cell volume expansion, the environment must also support the conditions that allow for an increase in nuclear number. Under nutrient-rich conditions, such as the presence of specific amino acids, the TOR pathway is activated, resulting in increased ribosome production and enhanced mitochondrial activity, which are likely to promote an increase in nuclear number. An increase in the number of nuclei per hyphal cell enhances transcription, translation, and enzyme secretion per cell, which is advantageous for industrial strains. Our study offers insights into the mechanisms by which the Koji-kin A. oryzae developed this unique trait through long-term breeding.
細胞⽣物学的解析により麹菌の⾼い酵素⽣産能に関わる特性を明らかとした。麹菌は1〜3 ⽇間の培養により、太い菌⽷(培養初期の3倍)が出現し、その割合が 80%まで達していた。太い菌⽷は、培養初期の菌⽷と⽐べ、菌⽷細胞の体積が10倍に、菌⽷先端の細胞に含まれる核の数も10倍の200以上に増加した。このような細胞体積と核数の増加は、⽷状菌の中でもA. oryzae と醤油麹菌に特徴的であり、調査した他のAspergillus 属の⽷状菌には⾒られなかった。このような麹菌の菌⽷における細胞体積と核数の増加には、アミラーゼ酵素活性や分泌されるタンパク質量の上昇と相関が⾒られた。そこで、細胞体積と核数の増加に関わる分⼦機構を解析したところ、細胞体積の増加に関わるものとして、カルシウムイオンの膜透過に関わるチャンネルと糖転移酵素、核数の増加に関わるものとして、特定のアミノ酸、および栄養状態を感知するシグナル経路である TOR 経路の活性化が要因と考えられた。これらのことから、細胞体積と核の数は互いに制御し合い、それぞれが同時に増加するというモデルを提唱した。細胞体積と核数が増加すると、菌⽷あたりの転写・翻訳量が⾼まり、タンパク質⽣産・酵素⽣産能⼒が上昇すると考えられた。このような形質はエネルギーを⼤量に必要とするため、⾃然環境では選抜されにくいことが考えられる。しかし、麹菌は栄養豊富な環境で⻑年にわたり育種されてきたため、このような形質が選抜された可能性が示された。酵素⽣産の産業で使⽤される⽷状菌のTrichodermaやPenicillium属の育種株においても、同様に細胞体積と核数の増加が⾒られた。
- 掲載雑誌
- eLife,14, RP107043 (2025)
8 Ribonucleoprotein-based CRISPR/Cas9 genome co-editing in Aspergillus luchuensis mut. Kawachii Aspergillus luchuensis Kawachiiにおけるリボヌクレオタンパク質Cas9による共ゲノム編集
- 著者
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KARASHIMA Takefumi, ODA Ken, FUTAGAMI Taiki, HOKAZONO Hideki, and TAKASHITA Hideharu辛島健文、織田健、二神泰基、外薗秀樹、高下秀春
- 要約
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In this study, we established a ribonucleoprotein-based clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9) genome co-editing method for the white koji fungus, Aspergillus luchuensis mut. kawachii. To introduce the single guide RNA-Cas9 ribonucleoprotein complex into protoplast cells of A. luchuensis mut. kawachii, we investigated the conditions for protoplast preparation using Yatalase -Plus-. Subsequently, we employed the ribonucleoprotein-based method to knockout the ATP sulfurylase-encoding sC gene, which imparts selenate resistance in the model strain NBRC 4308 and the industrial strain No. 8046. Furthermore, we explored genome co-editing by simultaneously targeting sC along with either the orotidine 5'-phosphate decarboxylase-encoding pyrG gene or the transcriptional activator of protease genes-encoding prtR gene in NBRC 4308. The transformants were selected in medium containing selenate, resulting in the successful generation of pyrG- and prtR-knockout strains. Similarly, transformants were selected on medium containing selenate, resulting in the successful generation of prtR-knockout strain in No. 8046. These results demonstrate that the ribonucleoprotein-based genome co-editing method is applicable not only to the model strain but also to industrial strains, making it a promising approach for manipulating A. luchuensis mut. kawachii.
白麹菌Aspergillus luchuensis mut. kawachiiを対象としてリボヌクレオタンパク質ベースのCRISPR/Cas9による共ゲノム編集法を確立した。A. luchuensis mut. kawachii のプロトプラスト細胞にsgRNA-Cas9複合体を導入するため、Yatalase -Plus- を用いたプロトプラスト調製条件を検討した。続いて、リボヌクレオタンパク質ベースの手法にて、モデル株NBRC 4308および産業株No. 8046にセレン酸耐性を付与するATPスルフリラーゼをコードするsC遺伝子をノックアウトした。さらに、NBRC 4308において、sC遺伝子と、オロチジン5'-リン酸脱炭酸酵素をコードするpyrG遺伝子、あるいはプロテアーゼ遺伝子群の転写活性化因子であるprtR遺伝子のいずれかを同時に標的とした共ゲノム編集を実施した。セレン酸塩含有培地で形質転換体を選抜した結果、pyrGノックアウト株およびprtRノックアウト株の作製に成功した。同様に、8046株においてもセレン酸塩含有培地で形質転換体を選抜した結果、prtRノックアウト株の作製に成功した。これらの結果により、リボヌクレオタンパク質ベースの共ゲノム編集法が、A. luchuensis mut. Kawachiiのモデル株だけでなく産業株にも適用可能であることが示され、遺伝子操作に有望な手法であることが示された。
- 掲載雑誌
- Journal of Bioscience and Bioengineering, 140, 298-305 (2025)
1. 第1四半期研究成果情報について
(1) 研究成果
1 Evaluation of the starch properties of raw rice and enzymatic digestibility of steamed rice grains for sake production by visual observation of swelling behavior in urea solutions 尿素溶液中での膨潤特性の目視観察による酒造用原料米のデンプン特性及び蒸米酵素消化性の評価
- 著者
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OKUDA Masaki, JOYO Midori, TAKAHASHI Kei, and MUKAI Nobuhiko奥田将生、上用みどり、髙橋圭、向井伸彦
- 要約
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Background and Objectives: The facile low‐cost evaluation of rice starch properties may help assess the suitability of rice for sake production and other applications. Herein, the starch gelatinization properties of raw rice and enzymatic digestibility of steamed rice were simply evaluated by observing the swelling of raw rice grains in urea solutions.
Findings: Polished rice grains were soaked in urea solutions of varying concentrations to determine the concentration at which the rice grains started swelling or completely absorbed the solution. The swelling‐onset concentration was strongly positively correlated with the DSC‐determined gelatinization temperature and rapid visco analysis–determined pasting temperature of raw rice and negatively correlated with the enzymatic digestibility of steamed rice (R2 = 0.81–0.94) while being only slightly affected by the rice polishing ratio and moisture content.
Conclusions: The starch gelatinization properties of raw rice and enzymatic digestibility of steamed rice could be simply evaluated using the urea swelling test.
Significance and Novelty: The developed simple method does not require apparatus and flouring and provides results that are not influenced by rice moisture content and polishing ratio, thus holding promise for analyzing rice used in sake production and starch‐containing food materials.背景と目的: 米のデンプンの性質を簡単に安価に評価することは、清酒醸造やその他の用途への米の適性を評価に役立つと期待される。本研究では、尿素溶液中で米粒の膨潤を観察することによって、原料米のデンプンの糊化特性や蒸米酵素消化性を簡易的に評価した。
結果: 精米した米粒を濃度の異なる尿素溶液に漬して米粒の膨潤開始濃度と膨潤完了濃度を測定した。膨潤開始濃度は、DSC糊化温度やRVA粘度上昇開始温度と正の強い相関を示し、蒸米酵素消化性との間には負の相関を示した(R2 = 0.81–0.94)一方で、膨潤開始濃度測定に及ぼす精米歩合や米の水分含有量の影響はわずかであった。
結論: 尿素膨潤試験により原料米のデンプン糊化特性や蒸米消化性を容易に評価できる。
意義と新規性: 今回開発した方法は装置や粉砕が不要で、精米歩合や米の水分含有量の影響を受けにくいため、酒造用原料米やデンプンを含有する食品原料の分析に利用できると期待される。 - 掲載雑誌
- Cereal Chemistry, 102, 537–547 (2025)
2 Evaluation of the starch properties of rice grains and enzymatic digestibility of steamed rice during sake brewing based on the swelling behavior of rice grains during heating 米粒の加温中の膨潤特性に基づく酒造用原料米のデンプン特性と蒸米酵素消化性の評価
- 著者
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OKUDA Masaki, JOYO Midori, TAKAHASHI Kei, and MUKAI Nobuhiko奥田将生、上用みどり、髙橋圭、向井伸彦
- 要約
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Background and Objectives: The physicochemical properties of cereal starch affect food quality and processing properties, for example, the properties of rice starch influence the suitability of rice for sake (traditional Japanese alcoholic beverage) production. This study reports a convenient method for evaluating the starch gelatinization and retrogradation properties of rice grains and enzymatic digestibility of steamed rice to determine the suitability of japonica rice for sake brewing.
Findings: The swelling properties of polished rice grains were observed during the heating of nonfloured (whole‐grain) samples. The swelling‐onset temperature and swelling ratio were significantly correlated with the amylopectin side‐chain structure of rice starch, starch gelatinization/retrogradation properties, and enzymatic digestibility of steamed rice under sake production–like conditions. Swelling‐onset temperatures at a swelling ratio of 1.2 were measured for 31 samples with a polishing ratio of 70%, and the strength of the corresponding correlations (R2 = 0.79–0.93) were comparable with those observed for gelatinization and pasting temperatures (determined by DSC and rapid visco analysis, respectively).
Conclusions: The starch properties and enzymatic digestibility of multiple steamed rice samples could be rapidly evaluated without flouring.
Significance and Novelty: The method facilitates the evaluation of rice used for sake brewing and analysis of starch properties in a wide range of food industries.背景と目的: 穀物デンプンの物理化学的な性質は食品の品質や加工特性に影響を及ぼし、例えば、米デンプンの性質は伝統的な日本のアルコール飲料である清酒の原料米の酒造適性に影響する。本研究では、清酒原料米の酒造適性を把握する手法として、米デンプンの糊化・老化特性や蒸米酵素消化性を簡便に評価する方法を報告する。
結果: 粉砕せずに米粒のまま加温して白米の膨潤特性を観察した。膨潤開始温度及び膨潤率はアミロペクチン側鎖構造、デンプンの糊化・老化特性及び清酒醸造に擬した条件での蒸米酵素消化性と有意な相関がみられた。精米歩合70%の白米31試料について膨潤率1.2における膨潤開始温度を測定した結果、上記特性値との相関の強さ(R2 = 0.79–0.93)は、 DSC糊化温度やRVA粘度上昇開始温度と同程度であった。
結論: 多検体のデンプン特性や蒸米消化性を、米粒を粉砕することなく迅速に評価できた。
意義と新規性: 本方法によって、酒造用原料米の評価や幅広い食品産業におけるデンプン特性の分析が容易になる。 - 掲載雑誌
- Cereal Chemistry, 102, 548–562 (2025)
3 Efficient genes identification via quantitative trait loci analysis by crossbreeding of sake and laboratory yeast 清酒酵母と実験室酵母の交配による量的形質遺伝子座解析を用いた効率的遺伝子同定
- 著者
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KANAI Muneyoshi, SHIBATA Tomoko, ZHOU Yan, HAYASHI Risa, FUKUBA Ikuko, KOCHI Takayuki, TERAMOTO Satoko, SHIMOI Hitoshi, TAKAHASHI Hidekazu, and AKAO Takeshi金井宗良、柴田智子、周延、林梨咲、福場郁子、河内孝之、寺本聡子、下飯仁、高橋秀和、赤尾健
- 要約
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Saccharomyces cerevisiae, a unicellular eukaryotic microorganism, includes various strains used in alcoholic beverage production, like sake, shochu/awamori, and wine yeasts. Despite being the same “Saccharomyces cerevisiae”, each strain has unique genes and mutations that make them suitable for specific production processes. We focused on sake yeast, Saccharomyces cerevisiae, suitable for sake making. To identify genes and mutations contributing to sake yeast’s characteristics more efficiently, we improved the quantitative trait loci (QTL) analysis system. This genetic statistical method used spore-separating haploid strains (F1 segregant haploids) from crossing sake yeast and laboratory yeast haploid strains. We increased the number of F1 segregant haploids for QTL analysis from 100 to 400 and set DNA markers uniformly across the genome (approximately 12 Mbp) at 5,267 locations using single nucleotide polymorphisms (SNPs) spaced about 3 kb apart. Additionally, a small-scale sake making test using 400 F1 segregant haploids and QTL analysis of ethanol concentration in sake sample identified the PBS2 gene and its causative mutation (amino acid substitution at position 545). The PBS2 gene was also implicated in producing organic acids (fumaric, succinic, and malic acids) and inorganic acids (phosphoric acid) for sake. These findings validated the improved QTL analysis system as effective genes screening method.
酒類製造に良く用いられる醸造用酵母である清酒酵母、焼酎・泡盛酵母、ビール酵母、ワイン酵母などは、同じ酵母(出芽酵母)でありながら、各々が特徴的な遺伝子・変異を有するため、それぞれの酒類製造に適した特性を示す。そこで、清酒醸造に適した酵母である清酒酵母に着目し、清酒酵母の特性に最も寄与する遺伝子・変異の同定をより効率化させる解析手法の構築を目的に、当研究室で構築済みの清酒酵母と実験室酵母との交配によって得られたF1株由来の胞子分離一倍体株(F1分離一倍体株)を用いた遺伝統計学的手法である量的形質遺伝子座(QTL)解析系の改良を実施した。具体的には、QTL解析に用いるF1分離一倍体株を100株から400株に増やし、DNAマーカーの数についてはF1分離一倍体株400株のゲノム情報を基に一塩基多型(SNP)をマーカーとしてゲノム全域(約12 Mbp)に均一かつ密に約3 kbごとに5,267か所設定することで、新たな改良型QTL解析系を構築した。また、F1分離一倍体株を用いて清酒小仕込み試験を実施し、製成酒のエタノール濃度についてQTL解析を行った結果、酵母のエタノール発酵に重要な因子の一つとして、HOG MAPキナーゼ経路の主要因子であるPBS2遺伝子とその原因変異(545番目のアミノ酸置換)を同定した。さらに、清酒製造における総炭酸ガス減量、製成酒の有機酸であるフマル酸、コハク酸、リンゴ酸、無機酸であるリン酸生成にもPBS2遺伝子が深く関与していることが示唆された。これらの結果より、本論文で新たに構築した改良型QTL解析系の遺伝子スクリーニング系としての妥当性が確認された。
- 掲載雑誌
- Applied Microbiology and Biotechnology, 109, 84 (2025)
4 Novel method for predicting the risk of spoilage by lactic acid bacteria during the storage of Japanese sake 清酒貯蔵中の乳酸菌汚染リスクを予測する新規手法
- 著者
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TAKAHASHI Masayuki, MORIKAWA Kana, and AKAO Takeshi髙橋正之,森川佳奈,赤尾健
- 要約
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Lactobacillus acetotolerans and Fructilactobacillus fructivorans are responsible for the spoilage of Japanese sake, and sake brewers want to control these bacteria to prevent product-quality deterioration. Due to these bacteria's slow growth, a long time must pass before a product's spoilage can be identified by a culture-dependent method; a method enabling the rapid detection of spoilage is thus desired for maintaining sake's quality and reducing processing times. Herein, we developed a novel, simple method for determining the ori copy and ter copy numbers of both bacterial species by a single multiplex digital polymerase chain reaction (PCR). Our investigation about the ori and ter copy numbers of L. acetotolerans RIB9124 strain revealed that (i) the ter-region copy number was highly correlated with the colony-forming units, and (ii) the ori:ter ratio during log phase (mean: 1.36) was higher than that during non-log phase (mean: 1.16). The relationship between the ori:ter ratio and the bacterial doubling time was parabola-shaped, not linear. We constructed a model for estimating the two species' doubling times based on the ori:ter ratio and then created a generalized linear model with a probit link function using the ori:ter ratio, the doubling time predicted by the ori:ter ratio, and the ter copy number as parameters. The model was able to predict whether sake inoculated with either species would spoil within 4 months (spoilage-prediction error rate validated with 45 samples: 15.6 %). In light of these results, we suggest some criteria for judging the risk of Japanese sake spoiling within 4 months.
Lactobacillus acetotoleransとFructilactobacillus fructivoransは清酒の汚染に関与する乳酸菌として知られ、製品品質劣化防止のためには、これらの乳酸菌の制御が必要である。これらの乳酸菌は生育が遅く、培養法での検出には長い時間を要することから、製品の品質維持や製品出荷までのリードタイム短縮のため汚染の迅速検出法が求められている。今回、我々はL. acetotoleransとF. fructivoransの両菌種のori領域、ter領域のコピー数を1回のマルチプレックスPCRで定量可能とする簡便で新規な手法を開発した。L. acetotolerans RIB9124株のori領域およびter領域のコピー数を調査した結果、(1)ter領域のコピー数はCFUと高い相関関係にあること、(2)対数増殖期のori:ter比(平均1.36)は非対数増殖期のori:ter比(平均1.16)よりも高いことが明らかになった。また、ori:ter比と倍加時間の関係は直線ではなく放物線状であり、ori:ter比に基づいて両菌種の倍加時間を推定するモデルが構築できた。得られた倍加時間推定モデルを利用し清酒における汚染確率を予測するモデルとして、ori:ter比、ori:ter比から予測される倍加時間、terコピー数をパラメータとするプロビットリンク関数を用いた一般化線形モデルを作成した。このモデルは、いずれかの菌株を接種した清酒が4ヶ月以内に汚染の影響が出るかどうかを予測することができた(45サンプルで検証した汚染予測の誤差率:15.6%)。これらの結果を踏まえて、清酒が4ヶ月以内に汚染による影響が出るリスクを判断するためのいくつかの基準を提案する。
- 掲載雑誌
- Applied Food Research, 5(1) , 100835 (2025)
5 Activated carbon treatment to minimize VOC interferences in oxygen stable isotope analysis of beverages 飲料の酸素安定同位体比分析における揮発性有機化合物の干渉を最小化するための活性炭処理
- 著者
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AKAMATSU Fumikazu, OSAFUNE Yukio, FUJITA Akiko, BOERZHIJIN Surina, TAKAHASHI Masayuki, and Atsuko ISOGAI赤松史一、長船行雄、藤田晃子、ボルジギン・ソリナ、髙橋正之、磯谷敦子
- 要約
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Oxygen stable isotope analysis is a well-established technique for determining the geographical origin and authenticity of beverages. However, volatile organic compounds (VOCs) present in some beverages can hinder accurate analysis. This study presents a straightforward method to overcome this challenge. Granular activated carbon co-incubated with the beverage sample during CO2-H2O equilibration effectively removes VOCs across a range of beverages tested. This includes propan-1-ol, 2-methylpropan-1-ol, ethyl acetate, 3-methylbutan-1-ol, 3-methylbutyl acetate, and ethyl hexanoate, achieving an average reduction of 77%. Consequently, this method minimizes background noise interferences, preserving δ18O values of water in a wide range of beverages, such as sake, sparkling sake, wine, beer, cider, awamori, brandy, shochu, whisky, and fruit juices. Notably, grain-derived alcoholic beverages like sake and beer exhibit more negative δ18O values compared to fruit-derived alcoholic beverages such as wine and cider, reflecting the distinct source waters and production processes employed. This universally applicable approach minimizes VOC interferences during oxygen stable isotope analysis of aroma-rich beverages. Its inherent simplicity and cost-effectiveness facilitate seamless integration into existing analytical workflows, leading to enhanced efficiency and productivity. This practical solution has potential for brand protection and authenticity verificationwithin the beverage industry.
酸素安定同位体比分析は、飲料の原料原産地や原材料の判別に利用される確立された技術である。しかし、一部の飲料に含まれる揮発性有機化合物が正確な分析の妨げになる場合がある。本研究では、この課題を克服する簡便な手法を紹介する。この手法は、CO2-H2O平衡の際に、飲料試料とともに粒状活性炭を同封する。これにより、様々な飲料中の揮発性有機化合物を効果的に除去する。1-プロパノール、イソブチルアルコール、酢酸エチル、イソアミルアルコール、酢酸イソアミル、カプロン酸エチルを例に揮発性有機化合物を平均77%の削減を達成した。この方法は、清酒、発泡性清酒、ワイン、ビール、シードル、泡盛、ブランデー、焼酎、ウイスキー、果汁など、幅広い飲料のδ18O値を維持しつつ、酸素安定同位体比分析におけるバックグラウンドノイズの干渉を最小限に抑える。注目すべきは、清酒やビールのような穀物原料のアルコール飲料は、ワインやシードルといった果実原料のアルコール飲料と比較して、低いδ18O値を示す点である。これは、水の起源と製造工程を明確に反映している。この汎用的手法は、香気成分の多い飲料の酸素安定同位体比分析において、揮発性有機化合物による干渉を最小限に抑えることができる。その簡便さと費用対効果の高さから、既存の分析手順への円滑な導入が可能となり、分析の効率性と生産性の向上に貢献する。この実用的な解決方法は、飲料産業におけるブランド保護や真偽検証に可能性をもたらす。
- 掲載雑誌
- Journal of Food Measurement and Characterization, 19(5), 3179-3187 (2025)
6 Combinatory breeding of sake yeast strains with mutations that enhance Ginjo aroma production 吟醸香の生成を高める変異を持つ清酒酵母株の組み合わせ育種
- 著者
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GONG Yifeng, Norapat Klinkaewboonwong, HAYASHI Risa, ZHOU Yan, NISHIDA Ikuhisa, SAITO Rei, GOSHIMA Tetsuya, NISHI Tomoyuki, WATANABE Daisuke, HIRATA Dai, AKAO Takeshi, and OHYA Yoshikazu龚益楓、クリンケーブンウォン・ノラパット、林梨咲、周延、西田郁久、斎藤玲、五島徹也、西智之、渡辺大輔、平田大、赤尾健、大矢禎一
- 要約
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Isoamyl acetate and ethyl caproate are the primary aroma compounds responsible for the fruity fragrance characteristic of Ginjo sake. Simultaneous high-level production of both compounds is crucial to achieving a balanced aroma and complex flavor. Isoamyl acetate is predominantly produced by hda1∆/hda1∆ and LEU4(G516S)/LEU4(G516S), while ethyl caproate is produced in high quantities by FAS2(G1250S)/FAS2(G1250S). In this study, to maximize the production of both aroma compounds, genome editing was employed to generate sake yeast strains combining these mutations. After small-scale fermentation tests were conducted to evaluate the production of aroma compounds, we found that the isoamyl acetate–enhancing effect ofhda1∆ /hda1∆ was almost completely masked by FAS2(G1250S)/FAS2(G1250S). In contrast, the effects of LEU4(G516S)/LEU4(G516S) were not entirely masked by FAS2(G1250S)/FAS2(G1250S), resulting in 2.4- and 5.4-fold greater production of isoamyl acetate and ethyl caproate, respectively. This study highlights the utility of genome editing in the combinatorial breeding of sake yeast.
酢酸イソアミルとカプロン酸エチルは、吟醸酒特有のフルーティーな香りの主成分である。これら両方の香気成分を同時に高レベルで生成することは、香りのバランスと複雑な風味を実現するために極めて重要である。酢酸イソアミルは主に hda1∆/hda1∆ および LEU4(G516S)/LEU4(G516S) によって生成され、カプロン酸エチルは FAS2(G1250S)/FAS2(G1250S) によって多量に生成される。本研究では、両香気成分の生産を最大化するために、ゲノム編集を用いてこれらの変異を組み合わせた清酒酵母株を作製した。香気成分の生産を評価するために小規模な醗酵試験を行った結果、hda1∆/hda1∆ による酢酸イソアミル増強効果は、FAS2(G1250S)/FAS2(G1250S) によってほぼ完全に打ち消されることが明らかとなった。一方で、LEU4(G516S)/LEU4(G516S) の効果は FAS2(G1250S)/FAS2(G1250S) によって完全には抑制されず、酢酸イソアミルおよびカプロン酸エチルの生成量はそれぞれ 2.4 倍および 5.4 倍に増加した。本研究は、清酒酵母の組み合わせ育種におけるゲノム編集の有用性を示すものである。
- 掲載雑誌
- Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 89, 910-917 (2025)