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最 近 の 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

項番 研 究 題 目 著   者 要          約
伊豆諸島の焼酎の揮発成分組成の特性
(Characteristics of the volatile composition of Shochu in the Izu Islands)
福田央・山田修・韓錦順
(Hisashi Fukuda, Osamu Yamada and Jinshun Han)
 伊豆諸島で生産されている焼酎の成分の特徴を把握するため、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。甘藷焼酎に関して伊豆諸島と本格焼酎鑑評会出品酒では44成分に有意差があった。ステップワイズ法で4成分(1-オクテン-3-オール、酪酸エチル、エナント酸エチル及びバニリン)の変数を選択し、判別分析を行ったところ、すべての試料が適切に判別され、判別精度を検討したところ、100%であった。麦焼酎に関して伊豆諸島と本格焼酎鑑評会出品酒では29成分に有意差があった。ステップワイズ法で4成分(ノナナール、酢酸エチル、酪酸エチル及びDMTS)の変数を選択し、判別分析を行ったところ、68点の試料中67点が適切に判別され、判別精度を検討したところ、98.5%であった。また、伊豆諸島で生産される甘藷焼酎と麦焼酎の混和焼酎と、甘藷焼酎、麦焼酎とでは42成分に有意差があり、ステップワイズ法で8成分(シトロネロール、イソ酪酸エチル、カプロン酸エチル、カプロン酸イソアミル、カプリン酸エチル、桂皮酸エチル、コハク酸ジエチル及びグアヤコール)の変数を選択し、判別分析を行ったところ、33点の試料中30点が適切に判別された。
【英文要旨】
To identify characteristics of compounds of Shochu made in the Izu Islands, 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 44 volatile compounds of sweet potato shochu between that in the Izu Islands and the in Honkaku Shochu Contest. In a stepwise discriminant analysis procedure, all of samples were rightly classified by 4 volatile compounds (1-octen-3-ol, ethyl butyrate, Ethyl enanthate, and vanillin). Estimating the accuracy of the discriminant analysis by cross validation, the ratios of appropriate classification were 100%. For barley shochu in the Izu Islands and in the Honkaku Shochu Contest, there was a significant difference in 29 of 84 volatile compounds. A total of 67 of 68 samples were rightly classified by 4 volatile compounds (Nonanal, Ethyl acetate, Ethyl butyrate, and DMTS). When estimating the accuracy of the discriminant analysis, the ratios of appropriate classification were 98.5%. For blended shochu of sweet potato shochu and barley shochu in the Izu Islands, there was a significant difference in 42 volatile compounds between sweet potato shochu, barley shochu, and blended shochu. In a stepwise discriminant analysis procedure, 30 of 33 samples were rightly classified by 8 volatile compounds (Citronellol, Ethyl isobutyrate, Ethyl caproate, Isoamyl caproate, Ethyl caprate, Ethyl cinnamate, Diethyl succinate and Guaiacol).
【日本醸造協会誌, 114, 151-158 (2019)】
全国新酒鑑評会出品酒に含まれる4-mercapto-4-methylpentan-2-oneの解析
(Analysis of 4-mercapto-4-methylpentan-2-one in sake presented at the Sake Contest)
飯塚幸子、磯谷敦子、神田涼子、藤井力
(Sachiko Iizuka, Atsuko Isogai, Ryoko Kanda, and Tsutomu Fujii)
 近年、全国新酒鑑評会出品酒に「マスカット様」、「ライチ様」、「柑橘様」の指摘がある。これらの香り特性にはチオール類が関与していると仮定し、チオール類の一つである4-mercapto-4-methylpentan-2-one(4MMP)について、2015年の出品酒を試料として分析を行った。試料25点の4MMP含量は、5〜14 ng/Lで、いずれも以前に報告した清酒における4MMPの検知閾値(1.2 ng/L)酒よりも高かった。清酒の香り特性に対する4MMPの影響を調べるため、4MMPを添加した清酒の官能評価試験を行ったところ、8.0 ng/L 以上の4MMPの添加により、「硫黄系」の香り特性が有意に増強された。また、16.0 ng/L 以上の4MMPの添加により、香味評価が有意に低くなったものの、カプロン酸エチルや酢酸イソアミルの香りとは異なる「果実様」の香り特性が有意に増強された。
(英文要旨)
 Recently, "muscat-like", "litchi-like" or "citrus-like" odor characteristics have been indicated in sake presented at Sake Contests. As thiols were considered to contribute to these odor characteristics, we analyzed one of thiol compounds, 4-mercapto-4-methylpentan-2-one (4MMP), in sake presented at the Sake Contest in 2015. The content of 4MMP in 25 samples was 5〜14 ng/L, which was higher than the perception threshold of 4MMP in sake (1.2 ng/L) previously reported. To study the influence of 4MMP on the odor property of sake, a sensory evaluation was performed with the addition of 4MMP to the sake. The 'sulfur' odor property was significantly enhanced by the addition of ≥ 8.0 ng/L of 4MMP. Though the addition of 16.0 ng/L of 4MMP significantly lowered the total apparaisal, it significantly enhanced 'fruity' odor properties different from the aroma of ethyl caproate and isoamyl acetate.
【日本醸造協会誌, 114, 93-101 (2019)】
Carbon Stable Isotopic Compositions of Citric Acid and Malic Acid in Japanese Apricot Liqueur Decrease as the Fruit Ripens
(梅酒のクエン酸及びリンゴ酸の炭素安定同位体比は果実の成熟に伴い低下する)
Fumikazu Akamatsu, Yasuhisa Tsuchida, Takaaki Oe, Yuri Hisatsune, Yukari Igi, Tomokazu Hashiguchi, Tsutomu Fujii
(赤松史一、土田靖久、大江孝明、久常有里、伊木由香理、橋口知一、藤井力)
  The carbon stable isotopic composition (δ13C) is often analyzed to quantify the addition of acidulants to Japanese apricot liqueur, but little is known about the variation in theδ13C values of the main organic acids arising from differences in the ripeness of Japanese apricots. We show that in Japanese apricot liqueur prepared using fruits at different stages of ripeness, theδ13C values of citric acid and malic acid ranged from -25.1‰ to -23.7‰ and from -22.3‰ to -19.7‰, respectively, and theδ13C values decreased as the fruit ripened. The averageδ13C value of citric acid from liqueurs was 0.7‰ higher than that from fresh fruits, whereas theδ13C values of malic acid showed no isotope discrimination. The variation inδ13C values of the main organic acids in Japanese apricot liqueurs will help detect acidulant addition and control authenticity.
(和文要旨)
 炭素安定同位体比(δ13C)は、梅酒への酸味料添加の定量にしばしば利用されるが、ウメ果実の成熟に伴う主要有機酸のδ13C値の変動については知見が少ない。我々は異なる成熟段階のウメ果実を原料にした梅酒のクエン酸とリンゴ酸のδ13C値が、それぞれ-25.1‰から-23.7‰、 -22.3‰から-19.7‰の範囲を示し、果実の成熟に伴って減少することを明らかにした。梅酒に含まれるクエン酸の平均δ13C値は、原料果実よりも0.7‰高かったが、リンゴ酸では原料果実と梅酒との間に有意差はなかった。本研究で明らかになった梅酒の主要有機酸のδ13C値の変動は、酸味料添加の検出と製品の信頼性確保に貢献するだろう。
Food Chemistry, 277, 70-74 (2019)】
 The potential aroma and flavor compounds in Vitis sp. cv. Koshu and V. vinifera L. cv. Chardonnay under different environmental conditions
(異なる環境下で栽培された甲州・シャルドネ果実における潜在的な香味成分)
Sharon Marie Bahena-Garrido, Tomoko Ohama, Yuka Suehiro, Yuko Hata, Atsuko Isogai, Kazuhiro Iwashita, Nami Goto-Yamamoto and Kazuya Koyama
(シャロンマリエガリド, 大浜友子, 末廣優香, 畑夕子, 磯谷敦子, 岩下和裕, 後藤(山本)奈美, 小山和哉)
 BACKGROUND: Koshu, a hybrid of Vitis vinifera L. and V. davidii Foex, is the most popular indigenous cultivar for wine production in Japan. However, little is known about the potential aroma compounds it contains and how environmental factors affect these. In this study, we obtained comprehensive profiles of the volatile (both glycosidically bound and free) and phenolic compounds that occur in koshu berries, and compared these with similar profiles for V. vinifera cv. chardonnay. We then compared the response of these two cultivars to bunch shading and the ripening-related phytohormone abscisic acid (ABA).
RESULTS: Koshu berries contained significantly higher concentrations of phenolic compounds, such as hydroxycinnamic acid derivatives, and some volatile phenols, such as 4-vinyl guaiacol and eugenol, than chardonnay berries, which are thought
to contribute to the characteristics of koshu wine. In addition, koshu berries had a distinctly different terpenoid composition from chardonnay berries. Shading reduced the concentration of norisoprenoid in both cultivars, as well as several phenolic compounds, particularly their volatile derivatives in koshu berries. The exogenous application of ABA induced ripening and increased the concentrations of lipid derivatives, such as hexanol, octanol, 1-nonanol, and 1-octen-3-ol. Multivariate and discriminant analyses showed that the potential aroma and flavor compounds in the berries could be discriminated clearly based on cultivar and environmental cues, such as light exposure.
CONCLUSION: The unique secondary metabolite profiles of koshu and their different responses to environmental factors could be valuable for developing various types of koshu wines and new cultivars with improved quality and cultural characteristics.
(和文要旨)
背景:
甲州(Vitis davidii x Vitis vinifera)は、日本で栽培されている代表的な白ワイン用ブドウ品種である。しかし、果実中に含まれる潜在的な香気成分、また、これらへの環境要因の影響について、詳細は不明な点が多い。本研究では、甲州果実中の香気成分(結合型・遊離型)及びフェノール化合物を網羅的に解析し、シャルドネ(V. vinifera)のプロファイルと比較を行った。更に、成熟関連植物ホルモンであるアブシジン酸(ABA)および果房の遮光に対するこれら2品種の応答性について比較検討を行った。
結果:
成熟期の果実中の結合型・遊離型揮発性成分及びフェノール化合物を分析した結果、甲州果実は、ヒドロキシシンナム酸などのフェノール化合物及び4ヴィニルグアイアコール、オイゲノールなどの揮発性フェノール類を有意に高含有し、そのワインの特徴に寄与していると考えられた。加えて、甲州果実の香気成分は、シャルドネと比べて、顕著に異なるテルペノイド組成をもっていた。遮光処理は品種特性香であるノルイソプレノイド濃度を低下させるとともに、甲州果実中において、フェノール化合物、中でも揮発性フェノール類を有意に減少させた。ABA処理は成熟を促進し、両品種において、ヘキサナール、オクタノール、ノナノール、1-オクテン-3-オールなどの脂質誘導体の濃度を増加させた。多変量判別解析の結果、品種及び光照射等の栽培環境の違いによって、果実中の潜在的な香気成分及びフェノール化合物組成が明確に区別できることがわかった。
結論:
甲州果実のユニークな二次代謝組成や環境要因に対するこれらの異なる応答性は、多様なタイプの甲州ワインの創出及び品質・栽培上好ましい特性をもつ新品種育成の際にも有用な情報を提供すると考えられる。
Journal of the science of food and agriculture, 99, 1926-1937 (2019) 】
Meiotic chromosomal recombination defect in sake yeasts
(清酒酵母における減数分裂期染色体組換えの異常)
Hitoshi Shimoi, Yuta Hanazumi, Natsuki Kawamura, Miwa Yamada, Shohei Shimizu, Taro Suzuki, Daisuke Watanabe, and Takeshi Akao
(下飯仁、花角優太、川村夏希、山田美和、清水頌平、鈴木太郎、渡辺大輔、赤尾健)
 Sake yeast strains are classified into Saccharomyces cerevisiae and have a heterothallic life cycle. This feature allows cross hybridization between two haploids to breed new strains with superior characteristics. However, cross hybridization of sake yeast is very difficult because only a few spores develop in a sporulation medium, and most of these spores do not germinate. We hypothesized that these features are attributable to chromosome recombination defect in meiosis, which leads to chromosome loss. To test this hypothesis, we examined meiotic recombination of sake yeast Kyokai no. 7 (K7) using the following three methods: (i) analysis of the segregation patterns of two heterozygous sites in the same chromosome in 100 haploid K7 strains; (ii) sequencing of the whole genomes of four haploid K7 strains and comparison of the bases derived from the heterozygosities; and (iii) construction of double heterozygous disruptants of CAN1 and URA3 on the chromosome V of K7 and the examination of the genotypes of haploids after sporulation. We could not detect any recombinant segregants in any of the experiments, which indicated defect in meiotic recombination in K7. Analyses after sporulation of the same double heterozygous disruptants of K6, K9, and K10 also indicated meiotic recombination defect in these strains. Although rapamycin treatment increased the sporulation efficiency of K7, it did not increase the meiotic recombination of the double heterozygous K7. Moreover, the spo13 disruptant of the K7 derivative produced two spore asci without meiotic recombination. These results suggest that sake yeasts have defects in meiotic recombination machinery.
(和文要旨)
 清酒酵母菌株はSaccharomyces cerevisiaeに分類され、ヘテロタリックな生活環を有している。この性質により、優れた特性を有する新しい株の育種のための2つの一倍体細胞間の交配が可能となっている。しかし、清酒酵母は胞子形成培地中ではわずかな胞子しか生じず、加えて得られた胞子のほとんどは発芽しないため、清酒酵母の交配育種は大変に困難である。著者らは、これらの性質が、減数分裂時の染色体間の組換えの欠陥の原因となっていると仮説を立てた。減数分裂時の組換え欠損は、染色体の喪失の原因となる。この仮説を検証するために、清酒酵母協会7号(K7)の減数分裂組換えについて、以下の3つの方法で検証した。すなわち、(i) K7の100個の一倍体におけるK7の同一の染色体上の2つのヘテロ接合型の分離パターンの解析、(ii) K7株の4つの一倍体の全ゲノムの配列決定およびヘテロ接合サイトに由来する塩基の比較、(iii) K7の第5番染色体上のCAN1およびURA3の二重ヘテロ破壊株の構築および胞子形成後の一倍体の遺伝子型の調査である。結果的に、いずれの実験においてもK7における減数分裂組換えの欠陥を示すいかなる組換え分離体も検出することができなかった。胞子形成後のK6、K9およびK10の同様の二重ヘテロ破壊株の解析においても、これらの株における減数分裂組換えの欠陥が示された。ラパマイシン処理によって、K7の胞子形成効率は向上させたが、K7の二重ヘテロの減数分裂組換えは増加しなかった。さらに、K7のspo13破壊株は、減数分裂を伴わない、2胞子を含む胞子嚢を産生した。これらの結果は、清酒酵母が減数分裂組換え機構に欠陥があることを示している。
Journal of Bioscience and Bioengineering, 127, 190-196 (2019)】
Nutrient signaling via the TORC1-greatwall-PP2AB55δ pathway responsible for the high initial rates of alcoholic fermentation in sake yeast strains of Saccharomyces cerevisiae
(清酒酵母におけるアルコール発酵の初速の大きさの原因であるTORC1-greatwall-PP2AB55δ経路を介した栄養シグナル伝達)
Daisuke Watanabe, Takuma Kajihara, Yukiko Sugimoto, Kenichi Takagi, Megumi Mizuno, Yan Zhou, Jiawen Chen, Kojiro Takeda, Hisashi Tatebe, Kazuhiro Shiozaki, Nobushige Nakazawa, Shingo Izawa, Takeshi Akao, Hitoshi Shimoi, Tatsuya Maeda, Hiroshi Takagi.
(渡辺大輔、梶原拓真、杉本幸子、木健一、水野恵、周延、陳佳文、武田鋼二郎、建部恒、塩崎一裕、中澤伸重、井沢真吾、赤尾健、下飯仁、前田達哉、高木博史)
 Saccharomyces cerevisiae sake yeast strain Kyokai no. 7 (K7) and its relatives carry a homozygous loss-of-function mutation in the RIM15 gene, which encodes a Greatwall-family protein kinase. Disruption of RIM15 in non-sake yeast strains leads to improved alcoholic fermentation, indicating that the defect in Rim15p is associated with the enhanced fermentation performance of sake yeast cells. In order to understand how Rim15p mediates fermentation control, we here focused on target-of-rapamycin protein kinase complex 1 (TORC1) and protein phosphatase 2A with the B55δ regulatory subunit (PP2AB55δ), complexes that are known to act upstream and downstream of Rim15p, respectively. Several lines of evidence, including our previous transcriptomic analysis data, suggested enhanced TORC1 signaling in sake yeast cells during sake fermentation. Fermentation tests of the TORC1-related mutants using a laboratory strain revealed that TORC1 signaling positively regulates the initial fermentation rate in a Rim15p-dependent manner. Deletion of the CDC55 gene encoding B55δ abolished the high fermentation performance of Rim15p-deficient laboratory yeast and sake yeast cells, indicating that PP2AB55δ mediates the fermentation control by TORC1 and Rim15p. The TORC1-Greatwall-PP2AB55δ pathway similarly affected the fermentation rate in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, strongly suggested that the evolutionarily conserved pathway governs alcoholic fermentation in yeasts.
It is likely that elevated PP2AB55δ activity accounts for the high fermentation performance of sake yeast cells. Heterozygous loss-of-function mutations in CDC55 found in K7-related sake strains may indicate that the Rim15p-deficient phenotypes are disadvantageous to cell survival.
(IMPORTANCE)
The biochemical processes and enzymes responsible for glycolysis and alcoholic fermentation by the yeast S. cerevisiae have long been the subject of scientific research. Nevertheless, the factors determining fermentation performance in vivo are not fully understood. As a result, the industrial breeding of yeast strains has required empirical characterization of fermentation by screening numerous mutants through laborious fermentation tests. To establish a rational and efficient breeding strategy, key regulators of alcoholic fermentation need to be identified. In the present study, we focused on how sake yeast strains of S. cerevisiae have acquired high alcoholic fermentation performance. Our findings provide a rational molecular basis to design yeast strains with optimal fermentation performance for production of alcoholic beverages and bioethanol. In addition, as the evolutionarily conserved TORC1-Greatwall-PP2AB55δ pathway plays a major role in the glycolytic control, our work may contribute to research on carbohydrate metabolism in higher eukaryotes.
(和文要旨)
 清酒酵母Saccharomyces cerevisiaeきょうかい7号(K7)株とその近縁株はRIM15遺伝子にホモザイガスな機能欠失変異を有している。RIM15遺伝子は、Greatwallファミリーのプロテインキナーゼをコードする。非清酒酵母でのRIM15の破壊はアルコール発酵の増強に繋がるが、このことはRim15pの異常が清酒酵母の優れた発酵能力と関わりがあることを示している。Rim15pがどのように発酵制御を媒介するかを理解するために、本研究において著者らはラパマイシン標的タンパク質プロテインキナーゼ複合体1(TORC1)及びプロテインホスファターゼ2AのB55δ制御サブユニット(PP2AB55δ)にそれぞれ着目した。これらは、Rim15pのそれぞれ上流と下流で働くことがわかっている。著者らが過去に実施したトランスクリプトーム解析データを含む数連の証拠は、清酒発酵中の清酒酵母におけいてTORC1シグナル伝達が増強されていることを示唆していた。実験室株を用いたTORC1関連突然変異体の発酵試験から、TORC1シグナル伝達がRim15p依存的に初期発酵速度を正に調節することが示された。B55δをコードするCDC55遺伝子の欠失は、Rim15p欠損実験室酵母および清酒酵母細胞の高い発酵性能を無効にしたが、これは、PP2AB55δがTORC1およびRim15pによる発酵制御系に介在することを示している。 TORC1-Greatwall-PP2AB55δ経路は、分裂酵母Schizosaccharomyces pombeの発酵速度にも同様に影響を及ぼしたことから、進化的に保存された経路によって酵母のアルコール発酵が支配されていることを強く示唆した。PP2AB55δ活性の亢進によって、清酒酵母細胞の高い発酵性能を説明できるだろう。K7関連の清酒株に見出されたCDC55の複数のヘテロ接合型機能喪失変異は、Rim15p欠損による高発酵性の表現型が細胞の生き残りにとって不都合であることを示しているのかもしれない。
(重要性)
酵母S. cerevisiaeによる解糖およびアルコール発酵に関与する生化学的プロセスおよび酵素は、長く科学研究上の課題であった。それにもかかわらず、in vivoでの発酵パフォーマンスの決定要因は完全には理解されていない。その結果として、産業における酵母菌株の育種は、手間の掛かる発酵試験を通じた多数の変異体のスクリーニングを介した発酵の経験的な評価が今でも必要である。合理的かつ効率的な育種戦略を確立するためには、アルコール発酵のカギとなる調節因子を知ることが必要である。本研究では、著者らは清酒酵母、すなわち清酒醸造用のS. cerevisiae菌株が、如何にして高アルコール発酵能力を獲得したかに着目した。著者らの発見は、アルコール飲料やバイオエタノールの生産に最適な発酵能を持つ酵母菌株をデザインするための、合理的な分子レベルの知見を提供するものである。加えて、進化的に保存されたTORC1-Greatwall-PP2AB55δ経路が解糖制御において主要な役割を果たすことから、高等真核生物における炭水化物代謝に関する研究にも寄与するだろう。
Applied and Environmental Microbiology, 85,e02083-18 (2019)】

2019/4/12 掲載

3.第3四半期研究成果情報について

(1)研究成果

項番 研 究 題 目 著   者 要          約
Selective adsorption of 1,3-dimethyltrisulfane (DMTS) responsible for aged odour in Japanese sake using supported gold nanoparticles
(担持金ナノ粒子による日本酒の老香成分1,3-ジメチルトリスルファン(DMTS)の選択的吸着)
Haruno Murayama, Yusuke Yamamoto, Misaki Tone, Takayuki Hasegawa, Moemi Kimura, Tamao Ishida, Atsuko Isogai, Tsutomu Fujii, Mitsutaka Okumura, Makoto Tokunaga
(村山美乃,山本裕典,刀禰美沙紀,長谷川貴之,木村萌水,石田玉青,磯谷敦子,藤井力,奥村光隆,徳永信)
 Gold (Au) nanoparticles (NPs) supported on SiO2 (Au/SiO2) were prepared by a practical impregnation method and applied as an adsorbent for 1,3-dimethyltrisulfane (DMTS), which is responsible for an unpleasant odour in drinks, especially Japanese sake. Compared with a conventional adsorbent, activated carbon, Au/SiO2 selectively reduced the DMTS concentration in Japanese sake without decreasing the concentrations of other aromatic components. DFT calculations revealed that the selective adsorption of DMTS occurred through the formation of a stable intermediate. The size of the supported Au NPs was controlled by the preparation conditions and determined from TEM observations and XRD measurements, and the size was ranged from 2.4 nm to 30 nm. Au/SiO2 having Au NPs with a diameter of 2.4 nm adsorbed DMTS the most efficiently. Smaller Au NPs showed better DMTS adsorption capabilities because larger amounts of Au atoms were exposed on their surfaces in the size range of this study. Langmuir-type monolayer adsorption and one-to-one binding of Au-S are proposed to occur based on an adsorption isotherm experiment. Even though significant differences of the fruity aroma score were not observed in the sensory evaluation between Au/SiO2 and activated carbon for this less aromatic Japanese sake, Au/SiO2 selectively decreased the DMTS concentration in the instrumental analysis.
(和文要旨)
シリカ担持金ナノ粒子(Au/SiO2)を実用的な含浸法により調製し、飲料の不快臭、特に日本酒で問題となる1,3-ジメチルトリスルファン(DMTS)の吸着剤としての利用を検討した。従来使用されてきた吸着剤である活性炭に比べて、Au/SiO2は他の香気成分を減少させることなくDMTSを選択的に低減した。DFT計算から、DMTSの選択的吸着は安定な中間体が形成されることにより起こることが明らかとなった。担持金ナノ粒子の粒子径は調製条件によって制御され、TEMおよびXRDによる測定の結果、2.4〜30 nmの範囲であった。直径2.4 nmの金ナノ粒子から成るAu/SiO2がDMTSを最もよく吸着した。粒子径の小さい金ナノ粒子ほど金の表面原子数が増えるため、高いDMTS吸着能を示した。吸着等温実験の結果、ラングミュア型の単層吸着で金と硫黄原子が1:1で結合していることが示唆された。官能評価では、香りの少ない日本酒だったため果実様の香りは活性炭とAu/SiO2で違いはみられなかったが、機器分析においてはDMTSの選択的な低減がみとめられた。
Scientific Reports, 8, 16064 (2018)】
優良きょうかい清酒酵母菌株を判別可能なDNAマーカーの設定と保存菌株への適用
(Development of DNA markers to differentiate good Kyokai sake yeast and the other yeast strains)
赤尾健、周延、渡辺大輔、岡崎直人、下飯仁
(Takeshi Akao, Zou Yan, Daisuke Watanabe, Naoto Okazaki, and Hitoshi Shimoi)
 先行研究において、代表的な清酒酵母であるきょうかい7号(K7)は3つの機能欠失変異(rim155067insAmsn4C1540TΔppt1::Ty2)を有し、これらがK7の高発酵性の原因を成すことが明らかにされている。約30株菌株ずつの調査では、これら変異のいずれもK7と近縁株(K6、K9、K10及びこれらの派生株)に共通かつ特異的であることから、優良きょうかい清酒酵母とその他の菌株を判別するためのDNAマーカーとして有用と期待された。本研究では、迅速かつ高精度な遺伝型タイピング法としてHRM解析を採用し、RIM155067ins及びMSN41540のそれぞれのタイピングの最適化を行った。続いて、これらDNAマーカーをより広範な菌株(98菌株134ストック)に拡張して適用し、これらの菌株がK7の系統に属するかか否かを推定した。
(英文要旨)
 Previous studies revealed that a representative sake yeast strain, Kyokai No. 7 (K7), possesses three loss-of-function mutations, rim155067ins, msn4C1540T, Δppt1::Ty2, which enable high fermentation ability of the strain. Since all three were common and specific to K7 and closely related good strains, such as K6, K9, K10 and their derivative strains among approximately 30 strains tested by each mutation, they were expected to work as efficient DNA markers to differentiate those good strains from others. In this study, a rapid and accurate genotyping method, high resolution melting (HRM) analysis, was employed and optimized for typing RIM155067ins and MSN41540, respectively. Typing of these DNA markers was then applied to a broad range of yeast strains (98 strains, 134 stocks) to estimate whether they belonged to the group of K7-realated strains.
【日本醸造協会誌,113 (10), 631-641 (2018)】
Characteristic features of the unique house sake yeast strain Saccharomyces cerevisiae Km67 used for industrial sake brewing
(工業的清酒製造に用いられる特徴的な蔵付き清酒酵母Saccharomyces cerevisiae Km67株の特性)
Yoshifumi Takao, Toshinari Takahashi, Tasuku Yamada, Tetsuya Goshima, Atsuko Isogai, Kazuo Sueno, Tsutomu Fujii, and Takeshi Akao
(高尾佳史、高橋俊成、山田翼、五島徹也、磯谷敦子、末野和男、藤井力、赤尾健)
 For several decades, almost all sake has been brewed with sake yeast Saccharomyces cerevisiae Kyokai no. 7 (K7) group strains. Although the widespread use of these strains has contributed to sake quality improvement, it may have lessened the diversity of sake gustatory properties brought about by house sake yeast (indigenous yeast of sake brewery). Sake yeast S. cerevisiae strain Km67 derives from the house yeast strain of Kiku-masamune Sake Brewing Co., Ltd., and it has been playing a central role in industrial sake brewing for decades. By using DNA sequencing, we revealed that strain Km67 does not possess specific loss-of-function mutations of stress response-related genes, which are characteristic of K7 group strains. Km67 had higher stress tolerance than K7 group strains likely because of the more efficient function of the stress response and heat shock elements in this strain. Sensory evaluation and taste sensor analysis demonstrated that sake brewed with Km67 had characteristically thicker body than sake brewed with K7 group strains. Chemical analysis suggested that unique sensory properties of the sake brewed with Km67 were due to high citramalic acid concentration. Taken together, these results revealed that strain Km67 differs from K7 group strains by genetic background and confers unique chemical composition and taste qualities upon sake it generates. It is expected that sake quality and gustatory properties will be diversified by utilizing house yeast such as strain Km67.
(和文要旨)
何十年もの間、ほとんどすべての清酒は、きょうかい7号グループの清酒酵母によって醸されてきた。これらの菌株の広範な使用は清酒の品質の向上に寄与してきたが、蔵付き清酒酵母によってもたらされた味覚特性の多様性を減じてきた可能性がある。清酒酵母S. cerevisiae Km67株は菊正宗酒造株式会社の蔵付き酵母に由来する菌株であり、数十年間にわたり、同社の清酒の工業生産で中心的な役割を果たしてきた。著者らはDNAシーケンスにより、Km67株は、K7グループの菌株に特徴的である、複数のストレス応答関連遺伝子の特定の機能欠失変異を持たないことを明らかにした。Km67株は、K7グループよりも高いストレス耐性を有していた。これは、おそらくは本菌株におけるより有効なストレス応答及び熱ショック応答シスエレメントの機能によるものであろう。官能評価と味覚センサー解析により、Km67で製造した清酒は、K7グループの菌株で製造した清酒よりも、厚みのあるボディを特徴として有することが示された。化学成分分析により、Km67による清酒の特徴的な官能特性は、シトラマル酸濃度が高いためであることが示唆された。総括すれば、これらの結果はKm67株は遺伝的背景においてK7グループと異なり、また、これを用いて製造した清酒に固有の化学組成と品質を与えていることを明らかにしたものである。Km67株のような蔵付き酵母の利用により、清酒の品質と味覚特性が多様化することを期待したい。
Journal of Bioscience and Bioengineering, 126 (5), 617-623 (2018)】

2019/1/18 掲載

2.第2四半期研究成果情報について

(1)研究成果

項番 研 究 題 目 著   者 要          約
平成28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 Sake Contest in 2017)
藤井力、磯谷敦子、飯塚幸子、伊豆英恵、神田涼子、橋口知一、後藤奈美
(Tsutomu FUJII, Atsuko ISOGAI, Sachiko IIZUKA, Hanae IZU, Ryoko KANDA, Tomokazu HASHIGUCHI and Nami GOTO-YAMAMOTO)
 平成28酒造年度全国新酒鑑評会(第105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、酒類総合研究所において、平成29年4月25日(火)から27日(木)の3日間に予審を行い、5月9日(火)及び10日(水)に決審を行った。また、5月24日(水)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17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860点であった。審査の結果、優秀と認められた437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242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、1,480人及び3,255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(「老ねやすさ」の受託分析を含む。)を行った。
【酒類総合研究所報告, 190, 1-18 (2018)】
第40回本格焼酎・泡盛鑑評会について
(Review of the 40th Honkaku Shochu and Awamori Contest in 2017)
向井伸彦、金井宗良、橋正之、西堀奈穂子、武藤彰宣、芳村俊広、後藤奈美
(Nobuhiko MUKAI, Muneyoshi KANAI, Masayuki TAKAHASHIO, Nahoko NISHIBORI, Akinori MUTO, Toshihiro YOSHIMURA, and Nami GOTO-YAMAMOTO)
 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40 回本格焼酎・泡盛鑑評会を日本酒造組合中央会と共催で開催した。審査は平成29 年6月 1日(木)及び6月2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23日(金)に当研究所で開催し92名が参加した。
 開催にあたり、開催要領について日本酒造組合中央会と事前に検討し、今回は、(1)名称(旧称:本格焼酎鑑評会)、(2)出品酒の規格、(3)出品点数の制限、(4)成績上位酒の選定及び製造技術研究会における成績上位酒の展示、を変更した。 
 なお、輸出促進等に資する品質確保のために、第37回から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。
【酒類総合研究所報告, 190, 19-34 (2018)】
全国地ビール品質審査会2018出品酒の分析について
(Anasysis of Beer Components Presented to Craft Beer Contest of Japan Brewers Association in 2018)
日下一尊、神本真紀、武藤彰宣
(Kazutaka KUSAKA, Maki KAMIMOTO and Akinori MUTO)
 全国地ビール品質審査会2018(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30年3月6日(火)に、旧醸造試験所第一工場(通称「赤レンガ酒造工場」)(東京都北区滝野川)(以下、「赤レンガ酒造工場」という。)において実施された。審査会には46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、事前に独立行政法人酒類総合研究所(以下、「酒総研」という。)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。
【酒類総合研究所報告, 190, 35-40 (2018)】
きょうかい清酒酵母保存株の醸造特性による分別
(Classification of Kyokai sake yeast stock strains by brewing charecteristics)
岡崎直人、野呂二三、稲橋正明、中原克己、蓮田寛和、武藤貴史、村上智子、五島徹也、赤尾健、木崎康造、石川雄章
(Naoto OKAZAKI, Futami NORO, Masaaki INAHASHI, Katsumi NAKAHARA, Hirokazu HASUDA, Takafumi MUTOU, Tomoko MURAKAMI, Tetsuya GOSHIMA, Takeshi AKAO, Yasuzo KIZAKI, and Takeaki ISHIKAWA)
 日本醸造協会の頒布する清酒酵母株24種類について、過去から2014年度までの頒布保存株、合計385株について酵母種を目的変数として醸造特性値を説明変数とするパーティション分析を実施し、20醸造特性値が、統計的に有意な変数として選択された。20説明変数を用いたクラスター分析により、全酵母種ごとに単独のクラスターに分類することができ、また、クラスターから外れた一部 41 株を除いた344株に絞り込むことができた。24種類の酵母344株に対して、18説明変数を用いて判別分析を実施した場合の誤判別酵母株が7株であったのに対し、アミノ酸組成を除いた16説明変数によって判別分析を行った場合の誤判別酵母株が10株であり、アミノ酸組成を除いても判別に及ぼす影響は小さかったので、アミノ酸組成を分析項目から除くこととした。
 選定後の344株からK-7のみを抽出し、クラスター解析を行った結果、大きく3クラスターに分割でき、その内、最近の頒布株のグループは、日本酒度、アルコールが高く、発酵性のよいグループであったが、この3クラスターとも他の酵母種のクラスターとは明確に分割されていることから、頒布の新旧にかかわらず、K-7の醸造特性が保たれていた。2003年以降の選定候補株24種、1250株について11醸造特性値によりクラスター分析を行ったところ、高香気生成酵母株のクラスター76株が選別され、その構成酵母種は、K-1601、K-1701、K-1801のみであった。また、K-1801のクラスターには、2006 年から2014年のすべてのK-1801頒布株が含まれ、K-1801株間の醸造特性値は安定していた。
(英文要旨)
 Twenty brewing characteristics which contribute to classify a Kyokai sake yeast strains were selected by the partition analysis for 24 Kyokai yeast strains which contained 385 stock strains. It was possible to classify these as independent clusters for Kyokai yeast strains using 20 explanatory variables. This narrowed to 344 strains when excluding 41 strains of samples missed from the 24 main clusters. While the total numbers of distinction error strains of a discriminant analyses using 18 explanatory variables for 344 strains were 7 strains, when considered with 16 explanatory variables which excluded the amino acid component left 10 strains. Therefore, we decided to exclude amino acid composition from the analysis items because the contribution was small and there was little influence in cluster analysis and discriminant analysis. Regardless of the old or new period distributions, the brewing characteristics of the 344 strains of K-7 were kept for only one cluster and the K-7 cluster could be roughly divided into 3 sub clusters by the cluster analysis. The reason for being divided into 3 clusters was because of the fermentation ability. In the cluster analyses by 11 brewing characteristics for 24 kinds of all yeast select ion candidates in 1250 strains since 2003, 76 strains of clusters of high aroma generation strains were sorted out and the composition strains were only K-1601, K-1701 and K-1801. Also, all K-1801 distribution strains from 2006 to 2014 were contained in the cluster of K-1801, and the brewing characteristics of the K-1801 were stable.
【日本醸造協会誌,113 (8), 515-524 (2018)】

Effect of acetic acid bacteria on alcoholic liver injury in C57BL/6J mice.
(C57BL/6Jマウスにおける酢酸菌のアルコール性肝障害への影響)

Satoshi SEINO, Hitoshi KURIHARA, Ryosuke MATSUOKA, Yohei OKUYAMA, Masaaki KUNOU, Hanae IZU, Yongqiang CHENG, Yanxiang GAO, Beizhong HAN
(清野慧至、栗原仁、松冈亮辅、奥山洋平、久能昌朗、伊豆英惠、程永强、高彦祥、韩北忠)
  The effect of ingestion of acetic acid bacteria on alcoholic liver injury was evaluated. C57BL/6J mice (8 weeks old, male, 22-27 g) were divided into three groups: the control group (without ethanol), ethanol group (ethanol 2.5 g/kg), and ethanol + acetic acid bacteria group (ethanol 2.5 g/kg + acetic acid bacteria 10 mg). The mice were given three times per day for 14 consecutive days in each group. Then the serum aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) levels and liver lipids of the mice were measured. As a result, AST and ALT levels, liver triglyceride and cholesterol levels were significantly higher in the ethanol group than those in the control group (P<0.05). The ethanol + acetic acid bacteria group had significantly lower levels than those in the ethanol group(P<0.05). These results suggested that the ingestion of acetic acid bacteria might alleviate alcoholic liver injury.
(和文要旨)
 アルコール性肝障害における酢酸菌摂取の影響を評価した。C57BL/6Jマウス (8週齢, 雄, 22-27 g) を対照群(エタノールなし)、エタノール群(エタノール2.5 g/kg)、エタノール+酢酸菌群(エタノール2.5 g/kg+酢酸菌10 mg)の3群に分けた。それぞれ1日3回14日間、マウスに投与した。その後、血清のアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ (AST) およびアラニンアミノトランスフェラーゼ (ALT)、肝臓脂質を測定した。その結果、ASTおよびALT、肝臓のトリグリセリドおよびコレステロール量が対照群よりもエタノール群で有意に高かった(P<0.05)。エタノール+酢酸菌群はエタノール群よりもこれらの値が有意に低かった(P<0.05)。以上の結果より、酢酸菌摂取がアルコール性肝障害を軽減する可能性が示された。
【中国酿造 37(8), 28-31 (2018)】

(2)公 開 特 許

出願番号  :特願2016-250518
出願日   :平成28年12月26日
公開番号  :特開2018-102168
公開日   :平成30年7月5日
出願人   :独立行政法人酒類総合研究所、株式会社ファスマック
発明者   :岩下 和裕、織田 健、嶋本 孝平、和田 悠作
発明の名称:ゲノム編集タンパク質の直接導入による糸状菌ゲノム編集方法
【課題】
麹菌を初めとするアスペルギルス属菌を含む各種の糸状菌において、実用化可能なゲノム編集技術を開発、提供すること。
【解決手段】
ゲノム編集タンパク質分子又は複合体の直接導入により、糸状菌ゲノムを編集する方法を提供した。第1態様では、標的遺伝子に対するゲノム編集タンパク質分子又は複合体をアスペルギルス属菌の細胞に直接導入することにより、アスペルギルス属菌ゲノム上の遺伝子を編集する。第2態様では、糸状菌ゲノム上の標的領域に対するゲノム編集タンパク質分子又は複合体と、所望のDNA断片とを、糸状菌細胞に直接導入することにより、糸状菌ゲノム上の所望の標的部位にDNA断片をノックインする。第3態様では、複数の標的遺伝子に対するゲノム編集タンパク質分子又は複合体を糸状菌細胞に直接導入することにより、糸状菌ゲノム上の複数の遺伝子を共編集する。

2018/7/25 掲載

1.第1四半期研究成果情報について

(1)研究成果

項番 研 究 題 目 著   者 要          約
Discrimination of wine from grape cultivated in Japan, imported wine, and others by multi-elemental analysis
(多元素分析による日本ワイン、輸入ワイン、その他の国内製造ワインの判別)
Hideaki SHIMIZU, Fumikazu AKAMATSU, Aya KAMADA, Kazuya KOYAMA, Masaki OKUDA, Hisashi FUKUDA, Kazuhiro IWASHITA, Nami GOTO-YAMAMOTO
(清水秀明、赤松史一、鎌田綾、小山和哉、奥田将生、福田央、岩下和裕、後藤奈美)
 Differences in mineral concentrations were examined among three types of wine in the Japanese market place: Japan wine, imported wine, and domestically produced wine mainly from foreign ingredients (DWF), where "Japan wine" has been recently defined by the National Tax Agency as domestically produced wine from grapes cultivated in Japan. The main objective of this study was to examine the possibility of controlling the authenticity of Japan wine. The concentrations of 18 minerals (Li, B, Na, Mg, Si, P, S, K, Ca, Mn, Co, Ni, Ga, Rb, Sr, Mo, Ba, and Pb) in 214 wine samples were determined by inductively coupled-plasma mass spectrometry (ICP-MS) and ICP-atomic emission spectrometry (ICP-AES). In general, Japan wine had a higher concentration of potassium and lower concentrations of eight elements (Li, B, Na, Si, S, Co, Sr, and Pb) as compared with the other two groups of wine. Linear discriminant analysis (LDA) models based on concentrations of the 18 minerals facilitated the identification of three wine groups: Japan wine, imported wine, and DWF with a 91.1% classification score and 87.9% prediction score. In addition, an LDA model for discrimination of wine from four domestic geographic origins (Yamanashi, Nagano, Hokkaido, and Yamagata Prefectures) using 18 elements gave a classification score of 93.1% and a prediction score of 76.4%. In summary, we have shown that an LDA model based on mineral concentrations is useful for distinguishing Japan wine from other wine groups, and can contribute to classification of the four main domestic wine-producing regions of Japan.
(和文要旨)
 日本で流通している日本ワイン(国内産ブドウ使用)、輸入ワイン及びその他の国内製造ワイン(海外原料使用など)の3グループの無機成分濃度の違いを調べた。市販ワイン214点の18元素(Li, B, Na, Mg, Si, P, S, K, Ca, Mn, Co, Ni, Ga, Rb, Sr, Mo, Ba, Pb)を誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)及び誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)を用いて測定したところ、日本ワインは、他の2グループに比べて、Kの濃度が高く、Li, B, Na, Si, S, Co, Sr, Pbの濃度は低かった。これら18元素を用いた線形判別分析を実施したところ、91.1%が3つのグループに正しく分類され、判別精度は87.9%と良好な結果が得られた。一方、日本ワインのうち、国内主要産地(山梨県、長野県、北海道、山形県)4道県の判別については、93.1%が正しく分類されたものの、判別精度は76.4%であった。以上のように、無機元素濃度を用いた判別分析は、日本ワインとその他のワイン群を識別するのに有用であり、国内主要産地の分類に貢献する可能性がある。
Journal of Bioscience and Bioengineering, 125, 413-418 (2018)】
Construction of sake yeast with low production of dimethyl trisulfide (DMTS) precursor by a self-cloning method
(セルフクローニング法によるジメチルトリスルフィド(DMTS)前駆物質低生産酵母の育種)
Yuriko IKEDA, Atsuko ISOGAI, Yuta MORIYOSHI, Ryoko KANDA, Kazuhiro IWASHITA, Tsutomu FUJII
(池田優理子、磯谷敦子、森吉雄太、神田涼子、岩下和裕、藤井力)
 Dimethyl trisulfide (DMTS) is the primary component responsible for "hineka", the stale aroma of Japanese sake. Deletion of the MRI1 or MDE1 gene of sake yeast, encoding 5'-methylthioribose-1-phosphate isomerase and 5'-methylthioribulose-1-phosphate dehydratase, respectively, has been reported to greatly reduce the amount of DMTS precursor (DMTS-P1) in sake and to suppress the formation of DMTS during storage. In this study, we constructed sake yeast strains lacking MRI1 gene function by a self-cloning method. Two methods were applied: in one, a stop codon was introduced in the MRI1 ORF by point mutation; in the other, the entire MRI1 ORF was deleted from the genome. In both methods, a plasmid vector containing drug-resistance and counter-selectable markers was used to introduce the mutation. We successfully obtained the strains, which did not contain the plasmid sequences, by both methods. Small-scale sake brewing tests using these SC strains (strains obtained by the self-cloning method) found that DMTS-P1 was hardly detected in sake brewed with SC strains, and DMTS production after sake storage was greatly reduced as compared with the parent strain. The components of brewed sake were almost the same between the SC and parent strains. These results suggest that SC strains can produce sake with higher flavor stability without changing the sake brewing properties.
(和文要旨)
 ジメチルトリスルフィド(DMTS)は清酒の貯蔵劣化臭である「老香」の主要成分である。5'-メチルチオリボース-1-リン酸イソメラーゼや5'-メチルチオリブロース-1-リン酸脱水酵素をコードするMRI1遺伝子やMDE1遺伝子が欠失すると、清酒中のDMTS前駆物質であるDMTS-P1量が大幅に減少し、貯蔵中のDMTSの生成が抑制されることが報告されている。本研究で、我々はセルフクローニング法によりMRI1遺伝子の機能を欠失した清酒酵母を作製した。MRI1遺伝子のORFに点変異でストップコドンを入れる方法とMRI1遺伝子のORF全体をゲノムから除去する方法の2つの方法を適用し、どちらの方法でも、薬剤耐性とカウンターセレクションできるマーカーを含むプラスミドベクターを利用することで、プラスミド配列を含まない株の取得に成功した。これらのセルフクローニング法により取得した株(SC株)を用いた小規模の清酒製造試験では、SC株を用いて醸造した清酒中にはDMTS-P1がほとんど検出されず、貯蔵後のDMTSの生成も親株に比べ大幅に抑制されていた。また、SC株と親株で醸造した清酒成分はほとんど違いがなかった。これらの結果は、SC株は清酒の醸造特性の変化なしに、香気安定性の高い清酒を製造できることを示している。
Journal of Bioscience and Bioengineering, 125, 419-424 (2018)】
The delaying effect of alpha-glycerophosphocholine on senescence, transthyretin deposition, and osteoarthritis in senescence-accelerated mouse prone 8 mice.
(老化促進マウス8におけるα-グリセロホスホコリンの老化、トランスサイレチン沈着、変形性関節症に対する遅延効果)
Kiminori MATSUBARA, Mayumi OKUDA, Sachi SHIBATA, Shigeru MIYAKI, Takeshi OHKUBO, Hanae IZU, Tsutomu FUJII
(松原主典、奥田真由美、柴田紗知、味八木茂、大久保剛、伊豆英恵、藤井力)
 Administration of alpha-glycerophosphocholine (GPC), a choline compound in food, is expected to contribute to human health. In this study, we evaluated its effect on aging in senescence-accelerated mouse prone 8 (SAMP8) mice. Male SAMP8 mice had free access to a commercial stock diet and drinking water with or without GPC (0.07 mg/ml). Mice in the GPC group had significantly lower total senescence grading score than that of the control group at 36 weeks of age. Administration of GPC decreased the deposition of transthyretin (TTR), an amyloidogenic protein, in the brain. Aggregated TTR activated microglia and led to neuroinflammation. Thus, GPC would protect the brain by reducing TTR deposition and preventing neuroinflammation. In a histological study of knee joints, it was found that SAMP8 mice administered GPC showed decreased joint degeneration. These results suggest that GPC delays the aging process and may be a useful compound in anti-aging functional food development.
(和文要旨)
 食品中のコリン化合物であるα-グリセロホスホコリン(GPC)摂取のヒトの健康への寄与が期待されている。この研究では、老化促進マウス8(SAMP8)を用い、GPCの老化への影響を評価した。オスのSAMP8マウスに、市販固形食と飲料水として水またはGPC水溶液(0.07 mg/ml)を自由摂取させた。36週齢で、対照群より、GPC群が有意に低い老化スコア(合計)を示した。GPC投与は脳におけるアミロイド生成タンパク質であるトランスサイレチン(TTR)の沈着を減少させた。沈着したTTRはミクログリアを活性化し、神経炎症を引き起こす。したがって、GPCはTTR沈着を減少させ、神経炎症を予防することによって、脳を保護する可能性が示唆された。膝関節の組織学的研究によって、GPCを投与したSAMP8マウスで関節変性の減少が見いだされた。これらの結果は、GPCが老化プロセスを遅延させ、老化防止機能食品開発において有用な化合物であり得ることを示唆している。
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 82(4), 47-653 (2018)】
MAL73, a novel regulator of maltose fermentation, is functionally impaired by single nucleotide polymorphism in sake brewing yeast
(新規なマルトース発酵調節因子であるMAL73は、清酒酵母では一塩基多型によって正常な機能を失っている)
Takumi OHDATE , Fumihiko OMURA, Haruyo HATANAKA, Yan ZHOU, Masami TAKAGI, Tetsuya GOSHIMA, Takeshi AKAO, Eiichiro ONO
(大舘巧,大村文彦,畠中治代,周延,木昌美,五島徹也,赤尾健,小埜栄一郎)
 For maltose fermentation, budding yeast Saccharomyces cerevisiae operates a mechanism that involves transporters (MALT), maltases (MALS) and regulators (MALR) collectively known as MAL genes. However, functional relevance of MAL genes during sake brewing process remains largely elusive, since sake yeast is cultured under glucose-rich condition achieved by the co-culture partner Aspergillus spp.. Here we isolated an ethyl methane sulfonate (EMS)-mutagenized sake yeast strain exhibiting enhanced maltose fermentation compared to the parental strain. The mutant carried a single nucleotide insertion that leads to the extension of the C-terminal region of a previously uncharacterized MALR gene YPR196W-2, which was renamed as MAL73. Introduction of the mutant allele MAL73L with extended C-terminal region into the parental or other sake yeast strains enhanced the growth rate when fed with maltose as the sole carbon source. In contrast, disruption of endogenous MAL73 in the sake yeasts decreased the maltose fermentation ability of sake yeast, confirming that the original MAL73 functions as a MALR. Importantly, the MAL73L-expressing strain fermented more maltose in practical condition compared to the parental strain during sake brewing process. Our data show that MAL73(L) is a novel MALR gene that regulates maltose fermentation, and has been functionally attenuated in sake yeast by single nucleotide deletion during breeding history. Since the MAL73L-expressing strain showed enhanced ability of maltose fermentation, MAL73L might also be a valuable tool for enhancing maltose fermentation in yeast in general.
(和文要旨)
 出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeにマルトース発酵には、MAL遺伝子群にコードされるトランスポーター(MALT)、マルターゼ(MALS)、調節因子(MALR)が関与する機構を機能させる。しかし、清酒酵母は、協調して働くアスペルギルス属の酵素によってもたらされるグルコースリッチな条件下で培養されるため、清酒発酵過程でのMAL遺伝子群の関与はほとんど未知のままである。我々は本研究で、エチルメタンスルフォネート(EMS)によって変異を誘発した清酒酵母菌株から、親株と比較してマルトース資化能が増強された変異体を分離した。変異体で見出された一塩基挿入は、これまで未同定のMALR遺伝子であるYPR196W-2のC末端領域を伸張させるものであり、この遺伝子をMAL73と命名した。C末端の伸張した変異型アレルMAL73Lを親株や他の清酒酵母菌株へ導入したところ、マルトースを単一炭素源とする条件下で生育速度の増加が見られた。一方、清酒酵母の内性MAL73を破壊した場合、マルトース発酵能が低下したことから、元々のMAL73もMALRとして機能することが確認された。重要なことには、MAL73Lを発現した菌株は、親株と比較し、実際の清酒発酵過程でより高いマルトース発酵能を示した。我々のデータは、MAL73(L)がマルトース発酵を制御する新規なMALR遺伝子であり、育種の歴史の中で清酒酵母において一塩基欠失により機能的に弱くなってきたことを示している。MAL73Lを発現する菌株は、増強されたマルトース発酵能を示すことから、MAL73Lは酵母全般でマルトース発酵能の強化ためのツールとしても有用な可能性がある。
PLoS ONE 13(6): e0198744 (2018)】
酒造用原料米のアルカリ及び尿素崩壊性による蒸米酵素消化性の推定法
(Estimation method for enzyme digestibility of steamed rice grains for sake making using alkali / urea solubility)
奥田将生、上用みどり、福田央
(Masaki OKUDA, Midori JOYO, Hisashi FUKUDA)
 本研究では、アルカリ/尿素崩壊性試験による蒸米酵素消化性の推定方法について検討した。目視で判定した米試料のアルカリ/尿素溶液の崩壊濃度はDSCの糊化温度、蒸米の酵素消化性、蒸米の老化性と有意な相関関係を示した。尿素崩壊・ヨウ素染色後の吸光度値も、蒸米の酵素消化性や蒸米の老化性と有意な相関関係を示した。従ってアルカリ/尿素溶液による崩壊濃度判定や尿素崩壊後のヨウ素染色液の吸光度によって簡便に蒸米の酵素消化性を推定できる可能性が示唆された。しかしながら、崩壊濃度に関して心白の有無は影響しなかったものの、精米歩合や米の水分は影響を及ぼした。従って、精米歩合や米の水分に応じた推定基準を設けることにより、本法は蒸米の酵素消化性の推定に有効なものになると考えられる。
(英文要旨)
 In the present study, we investigated the estimation method for the enzyme digestibility of steamed rice grains for sake making using alkali / urea solubility. Visual observation of the alkali / urea concentration solubilizing rice grains showed significant correlations with the DSC (= Differential Scanning Calorimeter) gelatinization temperature, the enzyme digestibility of steamed rice grains, and the retrogradation of steamed rice grains. The absorbance of iodine staining after soaking rice grains in urea solutions measured using a spectrophotometer also showed significant correlations with the enzyme digestibility of steamed rice grains and the retrogradation of steamed rice grains. Therefore, the enzyme digestibility of steamed rice grains for sake making can be estimated easily by the alkali / urea concentration solubilizing rice grains and the absorbance of iodine staining after soaking the rice grains in a urea solution. However, the polishing ratio and the moisture content of rice grains influenced the urea concentration solubilizing rice grains, although the existence of a white-core did not. In conclusion, these methods will be useful to estimate the enzyme digestibility of steamed rice grains for sake making, if the estimation standards according to the polishing ratio and moisture content of the rice grains can be determined.
【日本醸造協会誌, 113, 315-330 (2018)】

2018/7/25 掲載



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