高圧下および高圧処理後の筋肉内デコリン分子構造変化の解析

• 研究課題/領域番号: 16K08005
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生産科学
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 西海 理之 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60228153)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 高圧処理 / デコリン / 筋肉内結合組織 / プロテオグリカン / 立体構造 / 食肉科学 / 静水圧 / 表面疎水性 / 分子構造

研究成果の概要

以前の研究により、高圧処理による筋肉内結合組織の脆弱化にはデコリンの分解もしくはコラーゲン繊維からの解離が関与することが予想され、ウシ骨格筋から実際に単離・精製したデコリン分子の高圧下ならびに高圧処理後の立体構造を解析し、高圧処理に伴う筋肉内結合組織の脆弱化との関連性を検討した。得られた結果の要旨は以下の通りである。
(1)高圧処理は、デコリンコアタンパク質の分解、GAG鎖の分解および解離を引き起こさなかった。(2)高圧下蛍光スペクトルおよび表面疎水性測定により、高圧処理に伴ってデコリン分子の立体構造の一部が不可逆的に変化した。(3)デコリン分子内のSS結合は高圧処理によって不変だった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新規な非加熱の食品加工技術の１つである高圧食品加工技術の開発を目指し、食肉の軟化技術としての高圧処理の効果とその軟化メカニズムの解明を行なっている。これまでの一連の研究により、従来硬くて噛み切れないような硬い肉でも高圧処理によって適度に軟化し、その時非常に硬い部分である「スジ」（専門的には結合組織という）も軟化することを見出した。結合組織はコラーゲン線維の塊で、コラーゲン線維同士をデコリンと呼ばれるプロテオグリカンが接着・補強していることが知られているが、本研究により、高圧処理に伴ってデコリンの分子構造が変化し、コラーゲン線維から離れることで結合組織が脆弱化・軟化する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of plating and incubation conditions on the detection of lactic acid bacteria after high hydrostatic pressure treatment. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakane, M., Fuchu, H., Nakaura, Y., Nishiumi, T. and Yamamoto, K.
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 39 号: 2 ページ: 334-343
  • DOI: 10.1080/08957959.2019.1574347
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of high hydrostatic pressure and reducing sodium chloride and phosphate on physicochemical properties of beef gels. (2019)
  • 著者名/発表者名: Maksimenko, A., Kikuchi, R., Tsutsuura, S. and Nishiumi, T.
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 39 号: 2 ページ: 385-397
  • DOI: 10.1080/08957959.2019.1586895
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Control of the Generation Time of Microorganisms by Long-term Application of Hydrostatic Pressure of 50 MPa or Less (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogino, M. and Nishiumi, T.
  • 雑誌名: Food Science and Technology Research 巻: 24 号: 2 ページ: 289-298
  • DOI: 10.3136/fstr.24.289
  • NAID: 130006742749
  • ISSN: 1344-6606, 1881-3984
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Technological demands of meat processing. An Asian perspective (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhang, W., Naveena, B.M., Jo, C., Sakata, R., Zhou, G., Banerjee, R. and Nishiumi, T.
  • 雑誌名: Meat Science 巻: 132 ページ: 35-44
  • DOI: 10.1016/j.meatsci.2017.05.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural modification of myofibrillar proteins by high-pressure processing for functionally improved, value-added, and healthy muscle gelled foods (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen Xing、Tume Ronald Keith、Xiong Youling、Xu Xinglian、Zhou Guanghong、Chen Conggui、Nishiumi Tadayuki
  • 雑誌名: Critical Reviews in Food Science and Nutrition 巻: Online 号: 17 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1080/10408398.2017.1347557
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationships among muscle fiber type composition, fiber diameter and MRF gene expression in different skeletal muscles of naturally grazing Wuzhumuqin sheep during postnatal development (2017)
  • 著者名/発表者名: Siqin, Q., Nishiumi, T., Yamada, T., Wang, S., Liu, W., Wu, R. and Borjigin G.
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 88 号: 12 ページ: 2033-2043
  • DOI: 10.1111/asj.12848
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pork Loin Treated with High Hydrostatic Pressure as a Food Processing Technology: Subacute Toxicity of the Freeze-Dried Powder and Cytotoxicity of the Methanol Extracts (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Nishida, M., Eitsuka, T., Kim, Y.-J., Nishiumi, T., Konishi, T., Urakami, H., and Nishida, H.
  • 雑誌名: Food Safety 巻: 5 号: 3 ページ: 98-109
  • DOI: 10.14252/foodsafetyfscj.2016030
  • NAID: 130006107590
  • ISSN: 2187-8404
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 圧力で肉が軟化？－食肉の高圧物性変換技術の開発－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 西海理之
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 巻: 27 ページ: 49-59
  • NAID: 130006792999
  • 査読あり
• [雑誌論文] 重曹・高圧併用処理を用いた食肉加工品の物性変換技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西海理之
  • 雑誌名: 食品と容器 巻: 57 ページ: 340-347
  • 査読あり
• [学会発表] 枝肉重量が豚の肉質に及ぼす影響. (2019)
  • 著者名/発表者名: 江口柊平，藤村忍，高田良三，平野勇作，西海理之
  • 学会等名: 北信越畜産学会新潟県分会研究発表会
• [学会発表] リジン調節飼料給与が豚の肉質に及ぼす影響. (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林駿斗，西海理之，高田良三，平野勇作，藤村忍
  • 学会等名: 北信越畜産学会新潟県分会研究発表会
• [学会発表] 杜仲葉添加飼料給餌が豚肉の物性および筋肉内コラーゲン特性に及ぼす影響. (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部菜月，西海理之，桜井敏行
  • 学会等名: 北信越畜産学会新潟県分会研究発表会
• [学会発表] Effect of high hydrostatic pressure on reducing of sodium chloride and sodium phosphate of beef gels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Maksimenko, A., Kikuchi, R., Tsutsuura, S. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: 64th International Congress of Meat Science and Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Differential plate count methods for evaluating injured populations of lactic acid bacteria after high hydrostatic pressure treatment. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakane, M., Fuchu, H., Nakaura, Y., Nishiumi, T. and Yamamoto, K.
  • 学会等名: 10th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of high hydrostatic pressure on physicochemical properties of low-salt beef gels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Maksimenko, A., Kikuchi, R., Tsutsuura, S. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: 10th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of high pressure on the physical and sensory properties of Kanikama. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, K., Kakiuchi, T. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: 10th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of high pressure treatment on structural properties of egg white ovalbumin at acidic pH. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando, M., Iwase, C. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: 10th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Tochu leaf poeder on intramuscular collagen and meat texture in pork. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe, N., Tsutsuura, S. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: Joint Symposium of the 8th International Agriculture Congress 2018 and 6th International Symposium for Food & Agriculture 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of various factors such as pH, inoculum size, and storage temperature on enterotoxin A (SEA) production of Staphylococcus aureus in cooked rice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsutsuura, S., Nishiumi, T. and Murata, M.
  • 学会等名: Joint Symposium of the 8th International Agriculture Congress 2018 and 6th International Symposium for Food & Agriculture 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of high pressure on the physical and sensory properties of Kanikama. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, K., Kakiuchi, T., Tsutsuura, S. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: Joint Symposium of the 8th International Agriculture Congress 2018 and 6th International Symposium for Food & Agriculture 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Inactivation of Staphylococcus aureus by high pressure processing. (2018)
  • 著者名/発表者名: Minezaki, S., Tsutsuura, S., Murata, M. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: Joint Symposium of the 8th International Agriculture Congress 2018 and 6th International Symposium for Food & Agriculture 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidation of physical properties of the exopolysaccharide of low molecular weight produced by lactic acid bacteria. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando, M., Sato, T., Tsutsuura, S., Nakai, H. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: Joint Symposium of the 8th International Agriculture Congress 2018 and 6th International Symposium for Food & Agriculture 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Microbial-control technology using hydrostatic pressure less than 50 MPa (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogino, M., Kazama, Y., Yamazaki, A. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: 9th International Meeting on Biomolecules under Pressure (IMBP2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 酸性条件下高圧処理が鶏卵白オボアルブミンの立体構造に及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬千里，蛭田あゆみ，太刀川泰生，西海理之
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] 天然ケーシングの硬さに及ぼす要因の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 劉文君，西海理之
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] 高圧処理した低塩牛肉パティの加熱ゲル化の動的粘弾性挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本慎太郎，西海理之，菊地凌
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] 豚肉の物性に及ぼす杜仲葉添加飼料給餌の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿部菜月，西海理之，桜井敏行
  • 学会等名: 日本畜産学会第123回大会
• [学会発表] ウシ筋肉内結合組織からのデコリンの単離精製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤崎貴大，大竹祐希，細野匠，西海理之
  • 学会等名: 北信越畜産学会第66回大会
• [学会発表] ソーセージ用豚腸ケーシングの品質向上におけるリン酸塩の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林祥子，西海理之，尹赫一，坂田亮一
  • 学会等名: 第107回日本養豚学会大会
• [学会発表] 高圧食品加工技術の魅力と未来 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西海理之
  • 学会等名: 新市場創出を目指した技術シーズプレゼンテーション
  • 発表場所: 新潟日報メディアシップ（新潟県新潟市）
• [学会発表] ウシ骨格筋デコリンコアタンパク質の高圧力構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大竹祐希，藤崎貴大，細野匠，西海理之
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] カニ風味蒲鉾のテクスチャーならびに保存性に及ぼす高圧力の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣内崇宏，山崎航，中野晃，佐藤有希，西海理之
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 高圧食肉加工と高圧食肉科学 ～特に食肉の物性について (2016)
  • 著者名/発表者名: 西海理之，鈴木敦士
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] 高圧処理が鶏卵白オボムコイドのin vitro消化性と抗原性に及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野真理恵，西海理之
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 酸性条件下での鶏卵白オボアルブミン立体構造に及ぼす高圧処理の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬千里，蛭田あゆみ，太刀川泰生，西海理之
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 低塩牛肉ゲルの理化学特性および官能特性に及ぼす高圧処理の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地凌，西海理之
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Sterilization of Bacillus cereus spores by a combination of high-pressure treatment and subsequent heat treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogino, M. and Nishiumi, T.
  • 学会等名: 62nd International Congress of Meat Science and Technology
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-08-15
  • 国際学会
• [学会発表] 重曹・高圧併用処理によるレトルト牛肉の品質改善技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西海理之，藤井祐里，筒木啓悟
  • 学会等名: FOOMA JAPAN 2016 アカデミックプラザ
  • 発表場所: 東京ビッグサイト（東京都江東区）
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] JST地域結集型研究開発プログラム：高圧食品加工技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西海理之
  • 学会等名: FSCシーズプレゼンテーション交流会
  • 発表場所: 新潟医療人育成センター（新潟県新潟市）
  • 招待講演
• [図書] 21世紀は『食べる』時代 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西海理之 他
  • 総ページ数: 146
  • 出版者: 医歯薬出版
• [備考] 新潟大学 研究者総覧
  • URL: http://researchers.adm.niigata-u.ac.jp/html/612_ja.html
• [備考] 新潟大学農学部ホームページ 教員紹介
  • URL: https://www.agr.niigata-u.ac.jp/teachers/259
• [備考] 新潟大学地域連携フードサイエンスセンター
  • URL: http://www.agr.niigata-u.ac.jp/food-sc/contents/member/person/nishiumi_m/index.html
• [備考] 新潟大学農学部畜産製造学研究室
  • URL: https://www.agr.niigata-u.ac.jp/%7Eriesan/chikusei.htm
• [備考] 新潟大学研究者総覧
  • URL: http://researchers.adm.niigata-u.ac.jp/html/612_ja.html
• [備考] 新潟大学地域連携フードサイエンスセンター
  • URL: http://www.agr.niigata-u.ac.jp/food-sc/index.html
• [備考] 新潟大学農学部衣畜産製造学研究室
  • URL: https://www.agr.niigata-u.ac.jp/~riesan/chikusei.htm