The characterization of enzymes involved in vanillin biosynthesis and the production of vanilla beans in Ogasawara

2020 Fiscal Year Annual Research 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・受粉後、バニラグリーンビーンが約７ヶ月間生長し収穫となる。バニラビーンの生長段階およびキュアリング経過中の成分分析と酵素活性測定を行った。先ず、受粉後６ヶ月目のバニラグリーンビーンのディスクにラジオアイソトープで標識した14C-バニリンを吸収させ、バニリン配糖体への変換の様子を調べた。その結果、6時間後には約80％の高変換率となり、生体中では配糖化を触媒するUDPG-トランスフェラーゼが非常に効率よく働いていることが分かった。バニラビーンからバニリン配糖体とバニリンをアセトンで抽出し、HPLCで定量分析するとともに、抽出残渣（アセトンパウダー）中のバニリンの生成（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（フェニルプロパノイド-2,3-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）の活性を測定した。生長段階におけるバニリン配糖体含量は７ヶ月目には最大になり、約1.8g/100g新鮮重量であった。24週間のキュアリングでは、グルコシダーゼの作用によりバニリン配糖体の加水分解が起こりバニリン含量は約0.5g/100g新鮮重量であった。バニラグリーンビーンから酵素を抽出後、陰イオン交換カラムクロマトグラフィーによりUDPG-トランスフェラーゼを部分精製し基質特異性を調べた結果、バニリン（100%）および４-ハイドロキシベンズアルデヒド（84%）に対して配糖化活性があった。
小笠原父島のバニラ植物栽培農家では、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、当初の目標通りに２０２０東京五輪の年に『小笠原バニラビーンズ』の販売を開始した。小笠原バニラビーンズを用いたクッキーも試作し高い評価を得ている。今後もキュアリング方法やバニラビーンズの利用法を改良していく予定である。