バニリン生合成系酵素群の解明と国産バニラビーンの開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05471
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 根岸 紀 筑波大学, 生命環境系, 講師 (00228280)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: バニリン / 生合成 / バニラビーン / キュアリング / 小笠原

Outline of Annual Research Achievements

小笠原父島では、バニラ植物は５月に開花、授粉することによってバニラグリーンビーンが生長し約７ヶ月間経過後、収穫となる。先ずは、過去に輸入し凍結保存してあるインドネシア産のビーンを用いてキュアリング（酵素反応を起こし、さらに熟成させる操作）の予備実験を行った。その結果、２週間後にはバニリンが０.5g／100g生重量となった。抽出残渣（アセトンパウダー）中のバニリンの生成（経路：フェルラ酸→バニリン→バニリン配糖体→バニリン）に関わる３種類の酵素活性（フェニルプロパノイドジオキシゲナーゼ、UDPG-トランスフェラーゼ、グルコシダーゼ）も測定した。小笠原産のグリーンビーンについては、授粉後２ヶ月目から７ヶ月目までの期間に１ヶ月毎に成分分析および酵素活性測定を行った。７ヶ月目のグリーンビーンを用いてキュアリングを開始し、現在も継続中である。小笠原産のバニラグリーンビーンでも授粉後７ヶ月目にはバニリン配糖体の量が最大になり、キュアリングによりバニリンが生成し、さらに、３種類の酵素活性も測定できた。アセトンパウダーを用いた活性測定法は、弱い酵素活性の測定に適していることが分かった。バニラグリーンビーン（６ヶ月目）にラジオアイソトープで標識したバニリンを吸収させ、バニリン配糖体への変換の様子も調べた。その結果、約80％の変換率であり、UDPG-トランスフェラーゼの存在を示唆することができた。
小笠原父島のバニラ栽培農家では、基礎研究の成果をもとに、収穫したバニラグリーンビーンのキュアリングを実施している。３ヶ月間キュアリングしたバニラビーンズは、香料会社の専門家の官能評価により、概ね良いという評価を得たが、全体的には熟成度が不足していることも指摘されたため、さらなるキュアリングを継続している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

次の研究目的及び実施内容から平成３０年度では概ね順調に進展していると考えている。
（１）本研究では、これまでのバニリン生合成に関する研究の成果をもとに、小笠原父島のバニラ植物栽培農家を支援して小笠原産バニラビーンズを生産販売すること及びバニリンの生成に関わる酵素について詳しく調べることを目的にして研究開発を実施している。
（２）バニラグリーンビーンのキュアリングでは、予備実験として、過去に輸入したインドネシア産のビーンを使用してキュアリングを６ヶ月実施し成分分析及び酵素活性の測定を実施した。その結果、実用可能なキュアリング方法が確立できたと考えている。
（３）平成３０年７月及び３１年２月に小笠原父島へ出張し栽培農家と打合せをしてバニラグリーンビーンの発送を依頼するとともに、キュアリング方法を指導した。さらに、小笠原亜熱帯農業センターへも栽培農家の支援を要請した。バニラ植物の栽培面積を増やすと共に大きなグリーンビーンを作ることが、バニラ産業を発展させるには最も重要であることが分かって来たので、繰り返し要請している。
（４）小笠原産のバニラグリーンビーンを用いて生長段階及びキュアリング時の成分分析と酵素活性の測定を経時的に実施し、インドネシア産のビーンを用いた実験と同様の結果を得ている。同時に、小笠原においては、栽培農家もキュアリングを実施し比較的良好な結果を得て近々販売が可能な段階にまで到達している。農家は、他の果樹栽培で多忙なためにバニラ栽培及びバニラビーンズ製造に時間をかけることが難しいが、人工受粉を効率よく実施し約７ヶ月後にグリーンビーンを収穫して繁忙期を避けていつでもキュアリングを始められることも示すことができた。

Strategy for Future Research Activity

平成３１年度では、３０年度と同様の実験を繰り返し実施して信頼性のある結果を得る予定である。すなわち、次のような計画に沿って研究を進める。
小笠原父島のバニラ栽培農家が５月に人工授粉を実施した後の２ヶ月目から７ヶ月目までバニラグリーンビーンを入手して成分分析及び酵素活性の測定を行う。最終の収穫後のバニラグリーンビーンのキュアリングも実施して経時的に分析を行う。栽培農家がキュアリングを実施してバニラビーンズを製造し販売を開始するよう後押しをする。販路としては、先ずは東京都内から開拓する。
さらに、３０年度に製造したバニラビーンズを用いてクッキーやケーキなどの試作を専門家に依頼する。小笠原産バニラビーンズの使用に関して専門家の意見を求めるとともに、試作品の評価も行う。先行栽培して成功した農家の実績をもとに、小笠原父島におけるバニラ産業を発展させるために、小笠原亜熱帯農業センターに働き掛けてバニラ植物栽培上の課題を検討し、多くの農家へバニラの栽培を奨励することを依頼する。この目的のための出張も計画している。
バニリン生合成の基礎研究に関しては、バニリンの生成に関わる酵素群、特にUDPG-トランスフェラーゼ及びグルコシダーゼの抽出・部分精製を試みる。抽出酵素液による酵素活性を測定することによって酵素（UDPG-トランスフェラーゼ）の存在を証明する予定である。この酵素研究を実施するためにも小笠原でのバニラ栽培が進展することが第一であるので、栽培上の問題点、当面は自然落果の改善を検討する。