| Project/Area Number |
24K21263
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
今泉 鉄平 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (30806352)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 浩平 岐阜大学, 大学院連合農学研究科, 教授 (20303513)
田中 史彦 九州大学, 農学研究院, 教授 (30284912)
田村 匡嗣 宇都宮大学, 農学部, 准教授 (60750198)
服部 浩之 東北大学, 農学研究科, 助教 (60882579)
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| Project Period (FY) |
2024-06-28 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2026: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2024: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
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| Keywords | 細胞壁構造 / 胃腸消化モデル / 拡散速度 / リリース制御 / ポリフェノール / ブルーベリー / 細胞壁多糖類 / バイオアベイラビリティ / 消化 / 農産物 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では農産物に対する細胞壁改変操作が胃腸消化過程での成分リリースに及ぼす影響を明らかとする。HPLC、レオメーター、AFMなどを用いることで、細胞壁改変操作および胃腸消化過程での細胞壁状態の変化を解析する。また、胃腸消化過程でのポリフェノール等の成分リリース量を分析するとともに拡散方程式などの当てはめによってその挙動を解析する。さらに、GC-MSMSを用いた成分プロファイリングによってポリフェノール以外の成分リリース状況を明らかとする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物性食品中のポリフェノールが消化過程でどのように拡散・放出されるかに注目し、細胞壁構造の改変による拡散制御の可能性を検討している。ポリフェノールは機能性成分として注目される一方で、細胞壁との相互作用によりリリース性が制限されることがあり、その構造機能相関は十分に解明されていない。今年度は、ブルーベリーに60℃でのLTB（低温ブランチング）処理を施し、細胞壁構造への影響を評価した。ペクチン画分の組成分析やAFM（原子間力顕微鏡）によるナノ構造観察の結果、処理によって構造的変化が生じている可能性が示された。現在は定量的解析と再現性の検証を進めている。また、岐阜大学内に構築したin vitro 胃腸消化モデルを用い、宇都宮大学・田村准教授およびマッセイ大学・Singh教授と協力して予備試験を重ね、消化中のポリフェノール拡散挙動を評価した。分光法による総ポリフェノール量の経時変化の定量に加え、HPLCによる成分別分析の条件検討も開始した。さらに、数学モデルを適用した結果、球状モデルの厳密解により放出データへの良好なフィッティングが得られた。LTB処理区では無処理区と比較して拡散速度に明確な差異が確認され、細胞壁改変による拡散制御の可能性が示唆された。加えて、ブルーベリーとは別に実施したパルス電界処理（PEF）に関する検討では、細胞穿孔度の定量評価技術として電気インピーダンス法の有効性を確認した。特に、細胞膜容量が穿孔状態の定量的指標として活用可能であることを明らかにし、細胞膜構造変化の高感度評価法としての応用展開が期待される成果が得られた。
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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
本研究は、細胞壁改変操作による機能性成分の拡散制御に関する新たな知見の創出を目的としており、現時点で計画に沿った着実な進展が見られている。対象とするブルーベリーに対して60℃でのLTB処理を実施し、ペクチン画分の組成分析およびAFMによる構造観察を通じて、細胞壁構造に変化が生じている可能性を示す初期的知見を得ている。また、in vitro胃腸消化モデルの立ち上げについても学内での試験系構築が完了し、外部研究者との連携のもと予備試験を開始するに至っている。さらに、消化過程におけるポリフェノールの拡散挙動については、分光法による総ポリフェノール量の経時的変化の定量が進められ、数学モデル（球状モデルの厳密解）との良好なフィッティングも得られている。加えて、HPLCによる成分別解析に向けた条件検討も着手済みであり、今後の発展的展開に向けた基盤が整いつつある。以上の点から、本研究はおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、LTB処理による細胞壁構造の変化とポリフェノール拡散挙動との関係を引き続き検討する。AFMによる構造観察や分光分析を組み合わせ、処理条件と細胞壁成分の変化を定量的に評価する予定である。in vitro消化モデルを用いた試験では、ナノインデンテーションやレオロジー解析により、消化過程における細胞壁の物性変化を明らかにする。さらに、ポリフェノールの時間的変化について、分光法による定量に加えてHPLCによる成分別分析の条件検討や抗酸化能評価を進め、機能性成分の拡散挙動の理解を深めていく。
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