新しい農作物である微細藻類の”匂いセンシング技術”による培養法の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K19171
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 上野 大介 佐賀大学, 農学部, 准教授 (60423604)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 微細藻類 / イカダモ / 栽培法 / 匂い / 分析化学

Outline of Annual Research Achievements

近年、微細藻類の再生可能エネルギーに関する様々な取り組みが進められており、これまでも微細藻類からバイオ燃料を生産するための研究がなされてきた。その一方で、多くの微細藻類は乾燥体で50％近くのタンパク質を含む栄養豊かな食品でもあることから、微細藻類は新しい農作物としても期待されている。申請者らは微細藻類を新しい農作物としてとらえており、藻類を低コストに大量培養し、生産された藻類は地元産業である畜産業の飼料として消費することを計画している。しかし微細藻類の培養は、ある程度まで増殖すると濃い緑色になってしまい、増殖の程度や病害の発生などを目視で判定できないことが課題であった。将来的に農作物として普及させるためには、特殊な機器類を利用せずに簡易に培養状況を判定できる手法が必要となる。
そのような中、日ごろの培養事件の中で、藻類は成長段階に応じて特徴的な匂いがあることに気づき、“匂い”で培養状態をセンシングする技術の着想を得た．本研究では“匂いセンシング技術”の開発に向けた基礎的検討として、佐賀産微細藻類の培養状態に応じた匂い成分を分析化学的に同定することを目的とした。
イカダモを培養し，その匂いをヒトの嗅覚による官能評価に供試したところ，イカダモの細胞数（クロロフィル）の増加と「匂いの強さ」の間に相関関係があることが明らかとなった．またイカダモから発する揮発性物質を捕集し，におい嗅ぎガスクロマトグラフィー（GC-O）分析に供試したところ，培養日数の増加とともに「匂い活性」の増加がみられることが明らかとなった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究では“匂いセンシング技術”の開発に向けた基礎的検討として、佐賀産微細藻類の培養状態に応じた匂い成分を分析化学的に同定することを目的としている．初年度は，イカダモを培養し，その匂いをヒトの嗅覚による官能評価に供試したところ，イカダモの細胞数（クロロフィル）と匂いの強さの間に相関関係があることが明らかとなった．またイカダモから発する匂い物質を捕集し，におい嗅ぎガスクロマトグラフィー（GC-O）分析に供試したところ，培養日数の増加とともに「匂い活性」の増加がみられた．これら成果は，本研究の目的であるイカダモの特徴的な匂い物質の同定にむけた基礎的データとして重要なものであり，最終年度に向けておおむね順調に進展しているといえる．

Strategy for Future Research Activity

本研究では“匂いセンシング技術”の開発に向けた基礎的検討として、佐賀産微細藻類の培養状態に応じた匂い成分を分析化学的に同定することを目的としている．初年度は，イカダモの細胞数（クロロフィル）と匂いの強さの間に相関関係があること，またイカダモから発する匂い物質は培養日数の増加とともに増加することが明らかとなった．
最終年度では，それら匂い物質の物質同定に着手する．初年度のGC-O分析で明らかとなったイカダモの特徴的な匂いに着目し，それらをガスクロマトグラフ分取装置を活用して精製・濃縮する．濃縮した画分をガスクロマトグラフ質量分析計に供試してマススペクトルを得ることで物質同定を試みる．物質同定に成功すれば，同定されたにおい物質を指標としたイカダモの培養状態の監視技術“匂いセンシング技術”の開発に着手する．

Research Products

• [Journal Article] Comprehensive analyses of agrochemicals affecting aquatic ecosystems: A case study of Odonata communities and macrophytes in Saga Plain, northern Kyushu, Japan (2022)
  • Author(s): Tazunoki Yuhei、Tokuda Makoto、Sakuma Ayumi、Nishimuta Kou、Oba Yutaro、Kadokami Kiwao、Miyawaki Takashi、Ikegami Makihiko、Ueno Daisuke
  • Journal Title: Environmental Pollution Volume: 292 Pages: 118334～118334
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2021.118334
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] スミレモTrentepohlia aurea (Linnaeus) Martiusのにおい嗅ぎガスクロマトグラフィーによるにおい物質の同定 (2021)
  • Author(s): 小山玲音, 出村幹英, 野間誠司, 林信行, 原口智和, 宮本英揮, 笹川智史, 龍田典子, 上野大介
  • Journal Title: におい・かおり環境学会誌 Volume: 52 Pages: 226～232
  • DOI: 10.2171/jao.52.226
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] におい嗅ぎガスクロマトグラフを用いた和牛の皮膚ガス分析技術の基礎的検討 (2021)
  • Author(s): 松本英顕, 江原史雄, 小山玲音, 笹川智史, 原口智和, 宮本英揮, 龍田典子, 上野大介
  • Journal Title: におい・かおり環境学会誌 Volume: 52 Pages: 233～239
  • DOI: 10.2171/jao.52.233
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] におい嗅ぎGCを用いるイモグサレセンチュウ感染ニンニクから特徴的に発生するにおい物質の同定 (2021)
  • Author(s): 古賀夕貴, 吉賀豊司, 新藤潤一, 青山理絵, 松本英顕, 龍田典子, 原口智和, 宮本英揮, 上野大介
  • Journal Title: 分析化学 Volume: 70 Pages: 427～434
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.70.427
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Contaminants of emerging concern detected by comprehensive target analysis in a sediment core collected from Osaka Bay, Japan (2021)
  • Author(s): Nishimuta, K., Ueno, D., Takahashi, S., Kuwae, M., Tsugeki, N.K., Kadokami, K., Miyawaki, T., Matsukami, H., Kuramochi, H., Miyamoto, H., Haraguchi, T., Ryuda, N., Sakai, S.
  • Journal Title: J. Pollut. Effects Control Volume: 9 Pages: 283
  • DOI: 10.35248/2375-4397.21.9.283
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Use of comprehensive target analysis for determination of contaminants of emerging concern in a sediment core collected from Beppu Bay, Japan (2021)
  • Author(s): Nishimuta Kou、Ueno Daisuke、Takahashi Shin、Kuwae Michinobu、Kadokami Kiwao、Miyawaki Takashi、Matsukami Hidenori、Kuramochi Hidetoshi、Higuchi Taiki、Koga Yuki、Matsumoto Hideaki、Ryuda Noriko、Miyamoto Hideki、Haraguchi Tomokazu、Sakai Shin-Ichi
  • Journal Title: Environmental Pollution Volume: 272 Pages: 115587～115587
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2020.115587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Using the larvae of caddisfly as a biomonitor to assess the spatial distribution and effective half-life of radiocesium in riverine environments in Fukushima, Japan (2021)
  • Author(s): Matsuo, Y., Nakai, K., Tatsuta, N., Inanami, O., Yamamoto, K., Mizukawa, H., Nagasaka, H., Mizutani, F., Chisaki, Y., Aiba, T., Ohba, T., Watanabe, I., Nabeshi, H., Higuchi, T., Koga, Y., Matsumoto, H., Nishimuta, K., Miyamoto, H., Haraguchi, T., Ryuda, N., Ueno, D.
  • Journal Title: Physics Open Volume: 6 Pages: 100060～100060
  • DOI: 10.1016/j.physo.2021.100060
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of specific odour compounds from garlic cloves infected with the potato tuber nematode, Ditylenchus destructor, using gas chromatography-olfactometry (2021)
  • Author(s): Koga Yuki、Yoshiga Toyoshi、Shindo Jun-ichi、Aoyama Rie、Nishimuta Kou、Koyama Reon、Miyamoto Hideki、Haraguchi Tomokazu、Ryuda Noriko、Ueno Daisuke
  • Journal Title: Nematology Volume: 24 Pages: 55～63
  • DOI: 10.1163/15685411-bja10111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 阿蘇地域で生産される野草堆肥および その施用土壌等における拮抗菌の分布と性状 (2021)
  • Author(s): 龍田 典子、居石 優子、古賀 夕貴、坂本 唯乃、三谷 果穂、阿部 紘乃、上野 大介、染谷 孝
  • Journal Title: 土と微生物 Volume: 75 Pages: 70～78
  • DOI: 10.18946/jssm.75.2_70
  • Peer Reviewed / Open Access