2016 Fiscal Year Research-status Report
カット青果物の酵素的褐変に及ぼす微生物の関与とその機構
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16K07606
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
泉 秀実 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50168275)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 酵素的褐変 / ポリフェノールオキシダーゼ（PPO) / フェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL） / ペルオキシダーゼ（POD） / ポリフェノール / リグニン / 細菌数 / 細菌種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カット青果物の酵素的褐変は、フェノール化合物の含有量が多いジャガイモ、リンゴなどではPolyphenol oxidase（PPO）の活性が、またフェノール含有量の少ないレタス、キャベツなどではPhenylalanine-ammonia lyase（PAL）の活性が、切断（傷害）により増加することで引き起こされる。これらの酵素反応あるいは酵素誘導で合成される物質が微生物の増殖に対する防御作用とするスペキュレーションが、青果物の生理・生化学的観点から提示されているが、本研究は、逆に青果物に付着、増殖する微生物の観点から酵素的褐変現象を捉え、特定の微生物が、褐変関連酵素の生成を介して褐変を誘導するスペキュレーションを立てている。
そこで、初年度は、カットジャガイモ、リンゴおよびレタスを対象に、褐変部位と非褐変部位（スコア評価およびLab表色値で判断）における微生物叢の解析と、PAL、PPOおよびPeroxidase（POD）の酵素活性およびその反応物質であるポリフェノール、リグニン含量の分析を行った。
カットジャガイモ、カットリンゴ（2品種中の1品種）およびカットレタスでは、非褐変部位よりも褐変部位において、一般生菌数が多く、PPO活性が高い結果が得られた。また、カットリンゴ（2品種中の1品種）とカットレタスでは、両部位のリグニン含量にも差が見られた。褐変部位にのみ存在した細菌として、ジャガイモではPsedomonas fluorescens、Curtobacterium albidum、リンゴではPseudomonas monteilii、Herbaspirillum huttiense、レタスではHerbaspirillum huttienseが確認され、これらの細菌が褐変に関与している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、数種カット野菜およびカット果実を対象に、褐変部位と非褐変部位における酵素（PAL、PPO、POD）活性、褐変関連物質（ポリフェノール、リグニン）含量および微生物叢（細菌数、細菌種）の比較を行い、褐変に関わる酵素ならびに褐変関連物質に影響を及ぼす微生物の検索を目的とした。研究開始当初は、PAL活性が主として褐変反応を引き起こすカットレタスとカットキャベツ、PPOが主として褐変を誘導するカットジャガイモとカットリンゴを対象に実験を始めたが、カットキャベツでは褐変部位と非褐変部位を分けた分析用のサンプリングが困難で、実験材料として適当ではなかったことから、レタス、ジャガイモおよびリンゴに絞って研究を実施した。これら3品目でも、当初想定した褐変に関わる微生物の特定は十分に行われ、また、次年度以降の褐変に影響する微生物が産生する酵素の解析および微生物接種による褐変誘導に関わる研究では、ジャガイモが最適な研究材料であると判断できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、カット青果物の褐変部位におけるPPO活性の増加、ならびに、褐変に関与する細菌として、Psedomonas fluorescens、Curtobacterium albidum（ジャガイモ）、Pseudomonas monteilii、Herbaspirillum huttiense（リンゴ）、Herbaspirillum huttiense（レタス）が確認された。
そこで、次年度以降は、これらの微生物が産生する酵素についてin vitro実験で検証し、その酵素のタンパク質量の推定と精製を行い、酵素特性（最適温度、ｐH、基質特異性など）を調査して、青果物で生成される同酵素と比較する。さらに、そのタンパク質をコードする遺伝子発現についても解析を進める予定である。これまでの予備実験および文献からは、Psedomonas fluorescensがPPOを生成する可能性があり、最初に同細菌と同酵素活性が確認されたカットジャガイモを対象に実験に取り組む。
また、in vivo実験において、褐変に影響を及ぼす微生物をカット青果物に接種した後に、5～20℃下でMAP貯蔵した時の褐変反応（表面色、酵素活性、ポリフェノール含量、リグニン含量）と、その特定微生物を除去した場合の褐変反応を調査して、褐変と微生物との関係を実証する。
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| Causes of Carryover |
本年度は、概ね当該年度助成金を使用したが、予定していた青果物の購入に関しては、他の研究費を充てたため、わずかに残額として残った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度は、本年度の結果から、褐変に関与する細菌（Psedomonas fluorescens、Curtobacterium albidum、Pseudomonas monteilii、Herbaspirillum huttiense）について、その細菌が産生する酵素の生化学的解析（酵素特性）および分子学的解析（遺伝子発現）を実施するので、その関連薬品（消耗品）の購入に繰越し金を充てる。
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