2014 Fiscal Year Annual Research Report
呼吸酵素活性の可視化診断に基づく青果物の鮮度低下速度予測
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25252045
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
牧野 義雄 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (70376565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 航 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80304004)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分光分析 / 農業工学 / 農林水産物 / 細胞・組織 / 酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
青果物の鮮度低下に大きく影響を及ぼす要因の一つが呼吸であり、保有する同化産物を消耗する生物反応であることから、収穫後においては外観品質の劣化、栄養分の消耗、目減り等を引き起こす。そこで細胞内に取り込んだO2分子の大部分を消費し、鮮度保持期間と関係が深い呼吸酵素「シトクロムcオキシダーゼ(COX)」の青果物組織中での活性分布を、光センシングを利用して非破壊的に予測する手法を確立する。
本研究では、部分的に呼吸速度と品質変化の程度が異なり、呼吸酵素濃度分布と鮮度低下速度の関係に関する研究を行う上で、実験試料として適しているブロッコリー(Brassica oleracea var. italica)を選択した。花蕾部の切片をクリオスタットで調製し、顕微紫外可視分光光度計で測定した酵素活性染色前の分光吸収スペクトルと、染色後の活性程度とを部分最小二乗回帰分析で関連付けることにより、非破壊でブロッコリーの呼吸酵素濃度を推定可能であることを確認した。
推定可能である理由を探るため、花蕾部からミトコンドリアを抽出・精製し、分光吸収スペクトルを測定した。その結果、424 nm付近における光吸収が、酵素濃度推定に寄与していると考えられた。併せてプロテオーム解析の結果、精製物中にCOXのサブユニットが含まれることも確認した。
COXとともに植物細胞内でO2を消費する酵素としてオルタネティブオキシダーゼ(AOX)が存在する。COXとの違いは、酸化的リン酸化に関与せず、高エネルギー化合物(ATP)を生成しないため、生理活性の促進に影響しないことである。ブロッコリーを試料として環境温度、O2濃度それそれ2水準のもとで貯蔵し、COXとAOXの活性比率を測定したところ、O2濃度はAOX活性に影響を及ぼしたが、温度の影響は小さかった。これらは昨年度のトマトを用いた実験結果と一致した。
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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
COX濃度分布を分光分析で非破壊推定する方法を明らかにしたうえ、推定精度に関与する光波長まで明らかにできたことで、本成果は科学的根拠を持つことが確認された。これらは本年度の達成目標であったことから、おおむね順調に進展していると考えられる。
さらに、青果物の貯蔵環境条件がCOXとAOXの活性比率に及ぼす影響について調べたところ、前年度のトマト結果と今年度のブロッコリーの結果が一致したことから、成果の普遍性が証明されつつある。これは本年度の達成目標であったことから、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
呼吸酵素濃度の分布を非破壊推定する方法が明らかになったことから、今後は、実際に品質低下速度との関連性を定量的に評価する研究を推進したい。
さらに、COXとAOXの活性比率と貯蔵環境条件の関係を明らかにすることにより、貯蔵に最適な条件の組み合わせを酵素活性に基づいて決定する方法について、研究を推進したい。
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Research Products
(8 results)
