令和3年度 研究成果

1. 第1四半期研究成果情報について

(1) 研究成果

1 平成20~31年杜氏セミナー出品酒の解析 Analysis of the sake exhibited at the Toji Seminar in Heisei 20~31(2008-2019)

著者
岡崎直人、稲橋正明、中原克己、蓮田寛和、武藤貴史、下飯仁、木崎康造、平田大、奥田将生
Naoto Okazaki, Masaaki Inahashi, Katsumi Nakahara, Hirokazu Hasuda, Takafumi Mutoh, Hitoshi Shimoii, Yasuzo Kizaki, Dai Hirata and Masaki Okuda
要約

酒米分析結果を踏まえた出品酒生産年度の特徴として、消化性Brixが出品酒のグルコースと高い正の、アルコール、日本酒度等の発酵経過に関する項目と高い負の相関関係が認められた。結果的にグルコースが高いと総合評価は良好であった。因子分析において、因子1は原料米の溶解性、醪の発酵性に関して、消化性Brix、グルコースが高いことが、総合評価が良いことに寄与していた。因子2は、i-AmOHが高く、アル添量、酸度が低くプロットされていることから、濃さやきれいさに関する因子と解釈された。この結果は、清酒の味の基本的構造を提案した佐藤らの報告に沿ったものであった。香欠点指摘数の少ないグループについて、成分分析値の出品年度毎の総合評価への影響を解析した。その結果、寄与の大きい項目としてEt-Cap、グルコース、日本酒度、アミノ酸度、i-AmOAc が選択された。しかし、Et-Cap及びグルコースの総合評価への寄与は、パネルの審査基準が変わることによって影響を受けたと推察された。

As one feature of the sake production year based on the sake rice analyses, the digestibility Brix shows a high positive correlation with the glucose and a negative correlation with the items/factors related to the fermentation process, alcohol, sake meter values etc. As a result, it was indicated that the glucose content showed a positive correlation (p=10%) with the overall evaluation. In a factor analysis, factor 1 -- solubility of the raw material rice, with respect to the fermentation, high digestibile Brix and glucose, contribute to the evaluation were good ; factor 2 - i-AmOH, al-added amount, low acidity, were interpreted as density and cleanliness. This result could lend credence to the report by Sato et al. who proposed the basic structure of the taste of sake. In the sake group with minimal fragrance defects, we analyzed the effect of the sake components on the overall evaluation for each exhibition year. Et-Cap, glucose, sake degree, amino acid degree, and i-AmOAc were selected as the items/factors with a great contribution. However, it was suggested that the changes in the panel's examination criteria affected the contribution rate of Et-Cap and glucose to the overall evaluation.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 116(4), 290-299 (2021)

2 本格焼酎・泡盛の官能評価における標準見本の策定に向けた香気成分の閾値調査及び分類 Classification and threshold measurement of aroma compounds aimed for establishing the reference standards of sensory analysis of Honkaku shochu and Awamori

著者
長船行雄、利田賢次、韓錦順、磯谷敦子、向井伸彦
Yukio Osafune, Kenji Toshida, Jinshun Han, Atsuko Isogai and Nobuhiko Mukai
要約

香気成分と官能評価用語の関係性を明らかにすることは、官能評価体系を確立する上で、重要な課題である。本格焼酎・泡盛の香りに寄与する成分を明らかにすることを目的として16の成分について、検知閾値及び認知閾値の決定を行った。また、得られた検知閾値を用いてOAVを算出した結果、13成分については本格焼酎・泡盛の品質に一定の寄与があることが示唆された。併せて各成分に対応する官能評価用語を抽出した。閾値が報告又は検討されてきた55の成分から、品質への寄与、香気の特性といった観点から32成分を選抜し、標準見本候補物質を設定した。当該候補物質を用いて、香気特性による分類試験を実施した結果、各香気成分は8つのグループに大別されることが確認された。これらの知見は、本格焼酎・泡盛の標準見本や評価用語、フレーバーホイールを確立する上で基盤となる情報となる。

The relationship between aroma compounds and flavor terminology is an important step in establishing a sensory evaluation system. The detection and recognition thresholds of 16 compounds were determined to identify the compounds contributing to the aroma characteristics of Honkaku shochu and Awamori, both traditional Japanese spirits. The odor activity values calculated using detection thresholds suggested that 13 compounds affect the quality of Honkaku shochu and Awamori. Further, the sensory attribute terms of these compounds are summarized. Thirty-two compounds were selected as candidates for reference standards from among 55 compounds (threshold determined) based on their contribution to the quality and characteristics in Honkaku shochu and Awamori. The result of classifications of the candidates of the reference standard suggested that these compounds were divided into 8 groups according to their aroma characteristics. These findings help to establish reference standards, terminology, and a flavor wheel for the evaluation of Honkaku shochu and Awamori.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 116(4), 279-289 (2021)

3 イモ類焼酎のメタノール含量調査 Investigation of Methanol Content in Potato Shochu

著者
向井伸彦、武藤彰宣、芳村俊広、小野寺かおり、利田賢次、韓錦順、長船行雄
Nobuhiko MUKAI, Akinori MUTO, Toshihiro YOSHIMURA, Kaori ONODERA, Kenji TOSHIDA, Jinshun HAN and Yukio OSAFUNE
要約

我々は、イモ類焼酎試料(甘藷焼酎137点、ジャガイモ焼酎6点及び長芋焼酎3点)のメタノール含量を調査した。日本の食品衛生法の規制値を超過した試料は無かった。コガネセンガン製の甘藷焼酎の中で、甘藷麹を使用したものは、米麹を使用したものに比べメタノール含量が有意に多かった。甘藷焼酎のメタノール含量はコガネセンガン製に比べ紫芋系製で有意に多かった。

The authors investigated the methanol content in potato shochu (137 samples of sweet potato shochu, 6 samples of potato shochu, and 3 samples of Japanese yam shochu. There were no samples which exceeded the regulation level of methanol of the Japanese Food Sanitation Act. In sweet potato shochu made from Koganesengan, the methanol content using sweet potato koji was significantly higher than that using rice koji. The methanol content of sweet potato shochu made from purple lineages was significantly higher than that made from Koganesengan.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 116(5), 347-351 (2021)

4 焼酎の尺度評価と成分分析値との相関 A Correlation Analysis between Quantitative Scale Evaluation Values and Analytical Values of Shochu

著者
向井伸彦、韓錦順、長船行雄
Nobuhiko MUKAI, Jinshun HAN and Yukio OSAFUNE
要約

我々は、麦焼酎及び甘藷焼酎の定量的尺度評価を実施した。尺度評価項目として、濃淡、甘味、苦味、後味・きれ、総合評価の5種類を用いた。麦焼酎、甘藷焼酎ともに総合評価と有意な相関がみられたのは甘味であった。重回帰分析を行った結果、甘味及び後味・きれの2項目は総合評価の判断に重要であることが明らかとなった。さらに、尺度評価項目と一般成分及び香気成分との相関を調べた。

The authors investigated the quantitative scale evaluation of barley shochu and sweet potato shochu. Five kinds of evaluation items (body, sweetness, bitterness, aftertaste and overall evaluation) were used for the scale evaluation. The evaluation of sweetness had a significant correlation with that of the overall evaluation in both barley shochu and sweet potato shochu. As a result of a multiple regression analysis, it was found that sweetness and aftertaste were important to the overall evaluation. Futhermore, the correlation analysis between scale evaluation values, general components, and flavor components was investigated.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 116(5), 352-361 (2021)

5

0次(早期)分析データを用いた酒米比較解析(第1報)

2002~2019年度産原料米の米品種間比較解析

Comparative analysis of sake rice varieties utilizing earlier-period-rice analysis data collected from 2002-2019 crop years

著者
髙橋圭、奥田将生、上用みどり、沼田美子代、包紅彬、河野弘美
Kei Takahashi, Masaki Okuda, Midori Joyo, Mineyo Numata, Bao Hong-Bin, Hiromi Kohno
要約

2002年から2019年までの間に酒造用原料米の0次(早期)分析に供され得られたデータ(合計707点)を酒米品種間の比較に特化して解析した。その結果、我々は清酒醸造における異なる米品種間の特性の差異を見出した。千粒重は、華吹雪、おくほまれ、兵庫北錦でより大きく、次いで、雪女神、誉富士、秋田酒こまち、山田錦、きたしずく、千本錦、八反錦で大きかった。吸水率(20分間)は京の華や出羽の里でより高く、次いで、誉富士、吟の夢、兵庫北錦、八反錦、山田錦、一本〆、華吹雪で高かった。Brixは特に出羽の里で高く、次いで、京の華、誉富士、秋田酒こまちで高かった。Brixとフォルモール窒素の比(Brix/FN)は出羽の里でより高く、次いで、雪女神、山田錦、吟の夢、中生新千本、誉富士で高かった。粗タンパク質含量はおくほまれ、吟風、きたしずく、フクヒカリ、兵庫北錦で高かった一方、雪女神、出羽の里、山田錦、中生新千本、秋田酒こまち、吟の夢、さぬきよいまいでは低かった。解析した兵庫県産と広島県産の全ての米品種の醸造特性の有意差は、米の産地が異なる場合であっても大きくは変わらなかったことから、清酒醸造における米の特性には米品種が強く影響することが示された。

Sequential earlier-period-rice analysis data gathered from the 2002-2019 crop years, comprised of 707 samples in total, were examined focusing on a comparison within sake rice varieties. We discovered varied rice properties in Japanese sake brewing among different rice varieties. The weight of 1,000 rice grains was heavier across Hanafubuki, Okuhomare, and Hyogokitanishiki, followed by Yukimegami, Homarefuji, Akitasakekomachi, Yamadahishiki, Kitashizuku, Senbon-nishiki, and Hattan-nishiki. Water absorption during 20 minute periods was higher in Kyonohana and Dewanosato, followed by Homarefuji, Gin-noyume, Hyogokitanishiki, Hattan-nishiki, Yamadahishiki, Ipponjime, and Hanafubuki. Brix was particularly high in Dewanosato, followed by Kyonohana, Homarefuji, Akitasakekomachi. The ratio of Brix/folmol nitrogen was higher in Dewanosato, followed by Yukimegami, Yamadanishiki, Gin-noyume, Nakateshinsenbon, and Homarefuji. Crude protein was higher in Okuhomare, Ginpu, Kitashizuku, Fukuhikari, and Hyogokitanishiki, but lower in Yukimegami, Dewanosato, Yamadanishiki, Nakateshinsenbon, Akitasakekomachi, Gin-noyume, and Sanukiyoimai. Brewing properties across all rice varieties analyzed did not considerably vary from the properties of rice harvested within the same production area, indicating that sake rice variety strongly affects rice properties upon sake brewing.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 116(6), 428-441 (2021)

6

0次(早期)分析データを用いた酒米比較解析(第2報)

2002~2019年度産原料米の米品種別年次間差

Time course study for elucidating annual variation of the brewing properties of sake rice utilizing earlier-period-rice analysis data collected from 2002-2019 crop years

著者
髙橋圭、奥田将生、上用みどり、沼田美子代、包紅彬、河野弘美
Kei Takahashi, Masaki Okuda, Midori Joyo, Mineyo Numata, Bao Hong-Bin, Hiromi Kohno
要約

本研究において、我々は2002年から2019年の間に実施した日本酒原料米の0次(早期)分析により得られたデータを利用し、酒米品種ごとの醸造特性の年次間差を解析した。吸水率(20分)の年次間差は酒米よりも一般米で大きかった。日本で8月の平均気温が最も高くなった2010年に収穫された米は、ほとんどの米品種において、吸水率(20分)と吸水率(120分)のどちらも高かった。ほとんどの米品種のデンプンの消化性(Brix)は、7月から9月まで高温となった2007年, 2010年, 2012年, 2019年において、他の年と比べて低かった。五百万石のBrix値は、産地に依存して異なる値を示したことから、この品種のBrixは気象条件により強く影響を受けることが示された。白米の粗タンパク質含量とカリウム含量は、米品種及び産地に依存していた。2008年から2018年までの山田錦と五百万石のBrix値は、該当する酒造年度の純米吟醸酒と吟醸酒の加重平均粕歩合と強く負に相関したことから、酒米分析のBrix値は純米吟醸酒や吟醸酒の製造実績を予測し、製造工程を改良するのに役立ちうる。以上から、我々は年次変遷を解析することにより、酒米の醸造特性が気象条件によりかなり変動しうることを見出したのと同時に、気象条件の醸造特性に与える効果が米品種に依存して異なることを明らかにした。

In the present study, we investigated the annual variation in the brewing properties of sake rice utilizing earlier-period-rice analysis data gathered from 2002-2019 across all rice varieties analyzed. The annual variation for water absorption during a 20 minute period of table rice was higher than sake rice. Water absorption during both 20 minute and 120 minute periods of a large amount of rice varieties was higher among rice harvested during the year 2010, when the highest mean August temperature was recorded in Japan. The starch digestibility (Brix) of a large amount of rice varieties was lower in the years 2007, 2010, 2012, and 2019, during which higher temperatures from July to September contrasted with other crop years. Brix values of Gohyakumangoku varied widely within a year depending upon the production district, indicating that the variety is likely to be strongly affected by meteorological conditions in regards to its digestibility. The annual variation of crude protein and potassium concentrations within white rice varied depending on rice variety and the production district. Brix values of Yamadanishiki and Gohyakumangoku from 2008 to 2018 were strongly and negatively correlated with the mean data of sake cake ratios for junmai ginjo and ginjo of the corresponding year, suggesting that the Brix value would be available for the estimation and improvement of premium sake brewing practices. Taken altogether, by analyzing the annual variation, we discovered that the brewing properties of sake rice can be considerably altered by meteorological conditions, and that the effects of meteorological conditions upon brewing properties vary depending on the type of rice variety in question.

掲載雑誌
日本醸造協会誌, 116 (6), 442-454 (2021)

7 Principal Component Analysis of Hop-Derived Odorants Identified by Stir Bar Sorptive Extraction Method Stir Bar Sorptive Extraction法によって同定されたホップ由来香気成分の主成分分析

著者
Toru Kishimoto, Satoko Teramoto, Akiko Fujita, Osamu Yamada
岸本徹、寺本聡子、藤田晃子、山田修
要約

Beers hopped with 79 varieties were brewed in small-scale fermenters, and 127 hop-derived compounds were picked up by comparing with the chromatogram of unhopped beer, after the analysis of the Stir Bar Sorptive Extraction gas chromatography-mass spectrometry method. “Hop creep effect” could be seen, that is, larger amounts of hop pellets in the wort resulted in lower concentrations of the apparent extracts of the beers. The 127 hop-related flavor compounds were used to examine the interrelationship with the hop varieties by principal component analysis (PCA). Different varieties and amounts of hop pellets based on equal amounts of alpha-acids were added to the cooled wort. Addition of higher amounts of hops resulted in lower concentrations of apparent extracts of beer, suggesting the presence of dextrin-hydrolyzing enzymes in the hops. PCA largely established five directions. Direction I including Cascade, Amarillo, Citra, Simcoe, Mosaic, Wai-iti, and Hallertau Blanc varieties was linked to geraniol and citronellol, both known to contribute to citrus characteristics. Direction II including Bobek, Styrian Gold, and Moutueka varieties was associated with linalool and 6-methyl-5-hepten-2-one. Direction III including Hersbrucker and Saphir was linked to sesquiterpene alcohols. Direction IV was associated with hydrophobic monoterpenes, and direction V was linked to hydrophobic sesquiterpenes. Further study of these hop varieties and constituents can help advance our knowledge in using different hop varieties to achieve defined aroma and taste of beer.

 79種類のホップを加えたビールを小規模スケールにて製造し、Stir Bar Sorptive Extraction法によって香気成分を分析後、無ホップビールのクロマトグラムと比較して、ホップ由来化合物として127の香気成分に着目した。 127のホップ由来香気成分を使用して主成分分析(PCA)を行いホップ品種との相関を調べた。PCAによって主に5つの方向性に分けられ、柑橘類の特性に寄与することが知られているゲラニオールやシトロネロールが寄与する方向IにはCascade, Amarillo, Citra, Simcoe, Mosaic, Wai-iti, Hallertau Blanc が存在し、リナロールや6-メチル-5-ヘプテン-2-オンなどの水溶性テルペンアルコールが寄与する方向Ⅱには、Bobek, Styrian Gold, Moutuekaが存在した。 HersbruckerとSaphirを含む方向Ⅲには、セスキテルペンアルコールが寄与した。方向IVには疎水性モノテルペンが寄与し、方向Vには疎水性セスキテルペンが寄与した。
  また「ホップクリープ効果」が見られた。冷却した麦汁に等量のα酸が添加されるようにホップペレットを添加したために、ホップペレットの添加量は品種によって異なった。ホップペレットの添加量が多いと、発酵後の外観エキス濃度(%)が低くなる傾向がみられ、つまりはホップにデキストリン加水分解酵素が存在し発酵中に糖化が進むことが示唆された。
 今後これらのホップの品種と成分をさらに研究することで、ビールにさまざまなホップの品種を使用してビールに特徴的な香りと味を付与する技術を確立することができると考えられる。
掲載雑誌
Journal of the American Society of Brewing Chemists, 79, 272-280 (2021)

8 Genome editing to generate sake yeast strains with octuple mutations that confer excellent brewing characteristics 優れた醸造特性を備えた清酒酵母の八重変異体のゲノム編集による造成

著者
Tomoya Chadani, Shunsuke Ohnuki, Atsuko Isogai, Tetsuya Goshima, Mao Kashima, Farzan Ghanegolmohammadi, Tomoyuki Nishi, Dai Hirata, Daisuke Watanabe, Katsuhiko Kitamoto, Takeshi Akao, Yoshikazu Ohya
茶谷朋哉、大貫俊輔、磯谷敦子、五島徹也、鹿島舞央、ファーザン・ガネゴルモハマディ、西智之、平田大、渡辺大輔,北本勝ひこ、赤尾健,大矢禎一
要約

Sake yeast is mostly diploid, so the introduction of recessive mutations to improve brewing characteristics requires considerable effort. To construct sake yeast with multiple excellent brewing characteristics, we used an evidence-based approach that exploits genome editing technology. Our breeding targeted the AWA1, CAR1, MDE1, and FAS2 genes. We introduced eight mutations into standard sake yeast to construct a non-foam-forming strain that makes sake without producing carcinogens or an unpleasant odor, while producing a sweet ginjo aroma. Small-scale fermentation tests showed that the desired sake could be brewed with our genome-edited strains. The existence of a few unexpected genetic perturbations introduced during breeding proved that genome editing technology is extremely effective for the serial breeding of sake yeast.

清酒酵母はほぼ二倍体であるので、醸造特性の改良のための劣性(潜性)変異の導入には相当の努力を要する。複数の優れた醸造特性を備えた清酒酵母の造成のために著者らはゲノム編集を有効活用した、化学的根拠に基づく方法を取った。ここでは、AWA1CAR1MDE1FAS2の各遺伝子を育種ターゲットとした。標準的な清酒酵母に八重変異を導入し、高泡非形成、発がん性物質及びオフフレーバー非生成、かつ吟醸香高生成の株を造成した。小仕込試験により、これらのゲノム編集株により期待される酒質が得られることが示された。育種過程における想定外の遺伝的摂動の導入は少数であり、ゲノム編集技術は清酒酵母の段階的育種に極めて有効であることがわかった。

掲載雑誌
Cells, 10 (6), 1299 (2021)

9 Draft Genome Sequence of Saccharomyces cerevisiae Strain Awamori Number 101, Commonly Used to Make Awamori, a Traditional Spirit, in Okinawa, Japan 沖縄の伝統的蒸留酒である泡盛製造に広く用いられる酵母Saccharomyces cerevisiae 泡盛101号株のドラフトゲノムシーケンス

著者
Masatoshi Tsukahara, Kotaro Ise, Maiko Nezuo, Haruna Azuma, Takeshi Akao, Hirohide Toyama
塚原正俊、伊勢孝太郎、鼠尾まい子、東春奈、赤尾健,外山博英
要約

We report here the draft genome sequence for Saccharomyces cerevisiae strain Awamori number 101, an industrial strain used for producing awamori, a distilled alcohol beverage. It was constructed by assembling the short reads obtained by next-generation sequencing. The 315 contigs constitute an 11.5-Mbp genome sequence coding 6,185 predicted proteins.

酵母Saccharomyces cerevisiae泡盛101号株のドラフトゲノムシーケンスを報告する。泡盛101号は蒸留酒の一種である泡盛製造用の実用菌株である。泡盛101号ゲノム配列を、次世代型シーケンサーで得られたショートリードのアセンブリーにより構築した。315本のコンティグにより、6185個の予測遺伝子をコードする11.5メガ塩基対のゲノム配列が構成された。

掲載雑誌
Microbiology Resource Announcements, 10 (25) , e01414-20 (2021)

10 VvMYBAs induce expression of a series of anthocyanin biosynthetic pathway genes in red grapes (Vitis vinifera L.) VvMYBAsは赤色ブドウのアントシアニン合成系の一連の遺伝子発現を誘導する

著者
Puspa Raj Poudel, Akifumi Azuma, Shozo Kobayashi, Kazuya Koyama and Nami Goto-Yamamoto
プスパ・ラジ・ポウデル、東暁史、小林省藏、小山和哉、後藤(山本)奈美
要約

The role of MYBA transcription factors in anthocyanin biosynthesis has been established in many plants including grapevine (Vitis vinifera L.); however, not all of the target genes of MYBAs in grapevine have been elucidated. The aim of this study was therefore to identify targets of VvMYBAs by using berry skin from a red grape (Pinot Noir) and its white mutant (Pinot Blanc), and from white grapes (Italia and Muscat of Alexandria) and their red mutants (Benitaka and Flame Muscat). First, microarray and reverse-transcription real-time PCR data revealed that, in addition to the anthocyanin specific biosynthetic genes, i.e. UDP-glucose flavonoid:3-O-glucosyltransferase (UFGT) and O-methyltransferase (OMT), a gene involved in anthocyanin transfer into vacuoles, i.e. glutathione S-transferase (GST), as well as flavonoid-3’,5’-hydroxylase (F3’,5’H) were highly upregulated in red grapes. From collective findings, it is likely that these genes are probably induced only by VvMYBAs. By contrast, genes involved in upstream flavonoid biosynthesis, such as phenylalanine ammonia-lyase (PAL), chalcone synthase 3 (CHS3), flavanone-3-hydroxylase (F3H), dihydroflavonol 4-reductase (DFR), and leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX), were expressed in white grapes and moderately upregulated in red grapes. These genes seem to be induced by both VvMYBAs and other transcription factors. The electrophoretic mobility shift assays results revealed that VvMYBA1 and/or VvMYBA2 proteins interact with the promoter region of UFGT, CHS3, and LDOX. Collectively, our findings suggest that VvMYBAs regulate the expression of all genes involved in anthocyanin biosynthesis, and that VvMYBA protein directly interacts with not only UFGT, but also CHS3 and LDOX.

アントシアニン生合成系におけるMYBA転写制御因子の役割は、ブドウ(Vitis vinifera L.)を含む多くの植物で明らかにされている。しかし、ブドウのMYBAのターゲット遺伝子のすべては明らかにされていない。そこで、本研究では、赤色品種(Pinot Noir)とその白色変異体(Pinot Blanc)、及び白色品種(イタリア及びマスカット・オブ・アレキサンドリア)とその赤色変異体(紅高及びフレーム・マスカット)を用いて、MYBAsのターゲットを明らかにすることを目的とした。まず、マイクロアレイと逆転写-リアルタイムPCRの結果、アントシアニン合成系に特異的な遺伝子(UFGT、OMT)に加え、アントシアニンの液胞輸送に関わる遺伝子(GST)や、F3’5’Hも赤品種で高発現していた。これらの遺伝子はおそらくMYBAsのみで誘導されていると考えられる。一方、上流のフラボノイド合成系遺伝子(PAL、CHS3、F3H、DFR及びLDOX)は白品種でも発現しており、赤品種ではやや高発現していた。これらの遺伝子はMYBAsとそれ以外の転写因子の両方で誘導されると考えられる。ゲルシフト解析の結果、VvMYBA1の両方またはいずれか一方はVvMYBA2タンパク質はUFGT、CHS3及びLDOXのプロモーター領域と相互作用することが示された。これらの結果から、VvMYBAsはアントシアニン合成系に含まれるすべての遺伝子の発現を制御し、VvMYBAタンパク質はUFGTだけではなく、CHS3やLDOXにも直接作用することが示唆された。

掲載雑誌
Scientia Horticulturae, 283, 110121 (2021)

2021/7/6 掲載