2015 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 東京薬科大学, 生命科学部, 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検討した。
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)とカリフラワー(Brassica oleracea var. botrytis)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。
今年度は、試料（ブロッコリー）を鮮度保持に有効と報告されている低O2、高CO2環境で貯蔵し、大気中で貯蔵した場合と上記2種の酵素活性比率を比較した（貯蔵温度1℃、貯蔵期間21 d）。質量分析と電気泳動の結果、2種類とも活性が低下した。COXは高エネルギー化合物(ATP)の生成に関与することから、環境気体組成制御による鮮度保持は、COXの活性低下に起因することが明らかになった。
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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
昨年度のブロッコリーに加え、カリフラワーについても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、従来の質量分析に加え電気泳動でも調べたところ、酵素の活性比率の動態に加え、タンパク質量の違いについても評価が可能となった。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が、微量であるため、推定精度の向上には限界がある。そこで、今後他の手法により推定精度を向上させたい。
さらに、COXとAOXの活性比率と貯蔵環境条件の関係を、質量分析と電気泳動を併用して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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