2011 Fiscal Year Research-status Report

細菌の適応能力を逆手にとる：適合溶質の取込み機構を活用した安全・高品質な食品製造

Research Project

Project/Area Number	23780150
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	小関成樹独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品総合研究所・食品工学研究領域, 主任研究員 (70414498)
Project Period (FY)	2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords	適合溶質 / 増殖阻害 / アミノ酸 / 代謝阻害 / 予測モデル
Research Abstract	細菌のストレス応答機構を利用して，適合溶質として細胞内恒常性維持に寄与しない食品素材を細胞内に誤って取り込ませ，代謝阻害を誘導し，細菌の活性低下を誘発する。このように活性の低下した細菌に対して温和な加熱処理等を施すことで，相乗効果により従来よりも殺菌効率を大幅に向上させるとともに，食品の品質低下を最小限に抑えるのが本研究の狙いである。最終的にはこのような細菌活性低下を誘発する食品素材と加熱や高圧処理等の単位操作との組合せを最適化した，従来より優れた微生物学的な安全性を確保した高品質な食品の新規製造方法を開発することを目的とする。　平成 23 年度は微生物に対して代謝阻害を誘導する食品素材の網羅的な探索を行った。対象とする細菌にはグラム陰性菌として Escherichia coli を,グラム陽性菌として Listeria monocytogenes を用いた。候補物質として食品素材として安全性の確認されているタンパク質の構成アミノ酸 20 種類,さらにタンパク質には含まれないアミノ酸,例えばオルニチン,クレアチンなどを含めた合計 25 種類程度のアミノ酸を対象として,それぞれの光学異性体も含めた総計約50種類の物質を対象として，細菌の増殖活性に与える影響を検討した。　本年度の検討によって，グラム陽性／陰性に関わらず，高い増殖阻害活性を有する物質（アミノ酸）を2種類見出すことに成功した。これらはいずれも従来，細菌の増殖阻害活性が報告されていなかった物質であり，次年度以降の詳細な研究によって大きなブレークスルーをもたらす可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の計画通り，菌種菌株の差を超えて阻害活性の高い物質を 1~2 種類選抜することに成功した。しかも見出したこれらの物質はいずれも従来，細菌の増殖阻害活性が報告されていなかった物質であり，次年度以降の詳細な研究によって大きなブレークスルーをもたらす可能性が示唆された。以上のように，本研究は概ね順調に進捗している。
Strategy for Future Research Activity	H24年度は，前年度スクリーニングにおいて選抜された候補物質の加熱ストレス以外の浸透圧あるいは pH ストレス負荷条件下での代謝阻害活性を明らかにし,最終的には広範な環境ストレス下で効果の高い物質を選抜し,それら候補物質の濃度依存性についても明らかにする。仮に,濃度依存性が絞り込まれた物質において顕著に認められない場合には,食品素材としての適合性から候補物質の選抜を行う。すなわち,既往の文献報告等の情報から,候補アミノ酸の特徴を詳細に調査して, 食味や色調等の食品品質への影響が小さな物質を最終的な候補代謝阻害物質として選抜する。　さらに，三次スクリーニングとして，二次スクリーニングで選抜した代謝阻害物質を用いて,スクリーニング試験に用いた菌株以外の細菌(菌株)を対象として,効果の確認を行う。グラム陰性菌では E. coli O157:H7 や Salmonella spp. 等の食中毒細菌に加えて, 食品に多く存在する Pseudomonas spp. も対象とする。一方,グラム陽性菌には Staphylococcus aureus や Bacillus cereus 等の食中毒菌に加えて,腐敗の原因となる Lactobacillus 属に対する効果を確認する。この三次スクリーニングによって,菌種菌株の差を超えて阻害活性の高い物質を 1~2 種類選抜する。仮に,菌種毎に阻害活性が顕著に異なった場合には菌種ごとに候補物質との最適な組合せを見出す。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	本研究課題の推進のため、次年度の研究費は、交付申請時の計画どおり、旅費・その他消耗品等の費用に使用する。なお、次年度使用額786,573円は、研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。