食用豆の登熟に伴う種皮の着色過程の生物有機化学的研究

• 研究課題/領域番号: 18H02146
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38040:生物有機化学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉田 久美 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (90210690)
• 研究分担者: 尾山 公一 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 技師 (80402460)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
• キーワード: Vigna angularis / Glycinbe max / Glycine soja / catechinopyranocyanidin / cyanidin 3-glucoside / 2-flavenol / anthocyanin biosynthesis / Glycine max / delphinidin 3-O-glcoside / アントシアニン / 赤小豆 / 黒ダイズ / 色素前駆体 / flav-2-en-3-ol 3-O-glc / anthocyanidin synthase / 黒大豆 / Catehinopyranocyanidin / Photo-degraded compd. / cis-leucocyanidin / 小豆 / シアニジン3-グルコシド / 色素生合成 / Gycine max / catehinopyranocyanidin / purple pigment / seed-coat pigment / 紫色色素

研究成果の概要

有色食用豆の代表格である、赤小豆（Vigna angularis）と黒大豆（Glycine max）を対象に種皮色素の化学研究を行った。完熟した赤小豆にはアントシアニンはほとんど含まれず、餡の小豆色を担う色素は不明であった。種皮から新規色素のカテキノピラノシアニジンA、Bを単離し完全な化学構造を決定した。一方、黒大豆種皮色素は植物に最も普遍的に分布するシアニジン3-グルコシド (Cy3G) である。未熟な緑色の豆を莢から出すと種皮は１日で黒化する現象をヒントに未熟種皮には無色の配糖化フラベノールが含まれ、これが酸化されてアントシアニンに変換される、新たなCy3Gの生合成経路を見いだし実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

赤小豆の種皮色素は、その赤色から長い間アントシアニンであると誤解されてきた。実際、食品化学の教科書などにもアントシアニンであるとの記載がなされていた。今回、糖を含まない水にほとんど溶けない紫色色素のカテキノピラノシアニジン類が明らかになったことで、その誤解が解かれ、製餡加工工程における餡の紫色着色の科学的解明が進む。
また、黒大豆の種皮色素において、従来教科書に記載されていた生合成経路と異なる新しい生合成経路が見つかり、今後、アントシアニンの生合成研究の不明点などの解明が進む。

研究成果

• [国際共同研究] FCT-UNL(ポルトガル)
• [国際共同研究] Avignon University(フランス)
• [国際共同研究] SISSA(イタリア)
• [国際共同研究] UC Davis/MARS/The Ohio State University(米国)
• [国際共同研究] Institut Ruder Boskovic(クロアチア)
• [国際共同研究] New University of Lisbon/University of Porto(ポルトガル)
• [国際共同研究] New University of Lisbon(ポルトガル)
• [雑誌論文] アジサイ由来のアルミニウムストレス耐性に関与する膜タンパク質の三次元結晶化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤誉明、中林由香里、入江克雅、大嶋篤典、藤吉好則、吉田久美
  • 雑誌名: SPring-8/SACLA利用研究成果集 巻: 9 号: 6 ページ: 380-382
  • DOI: 10.18957/rr.9.6.380
  • NAID: 130008112299
  • ISSN: 2187-6886
  • 年月日: 2021-10-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insight into chemical mechanisms of sepal color development and variation in hydrangea (2021)
  • 著者名/発表者名: YOSHIDA Kumi、OYAMA Kin-ichi、KONDO Tadao
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 97 号: 2 ページ: 51-68
  • DOI: 10.2183/pjab.97.003
  • NAID: 130007983360
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 年月日: 2021-02-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of a natural cyan blue: A unique food-sourced anthocyanin ccould replace synthetic brilliant blue. (2021)
  • 著者名/発表者名: Denish, P. R., Fenger, J-A., Powers, R., Sigurdson, G. T., Grisanti, L., Guggenheim, K. G., Laporte, S., Li, J., Kondo, T., Magistrato, A., Moloney, M. P., Riley, M., Rusishvili, M., Ahmadiani, N., Baroni, S., Dangles, O., Giusti, M., Collins, T. M., Didzbalis, J., Yoshida, K., Siegel, J. B., Robbins, R. J.
  • 雑誌名: Sci. Advances 巻: 7 号: 15
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe7871
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polyacylated anthocyanins in bluish-purple petals of Chinese bellflower, Platycodon grandiflorum. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kondo, T., Hagihara, S., Takaya, Y., Yoshida, K.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 22 号: 8 ページ: 4044-4044
  • DOI: 10.3390/ijms22084044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Protecting group-free method for synthesis of N-glycosyl carbamates and an assessment of the anomeric effect of nitrogen in the carbamate group (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa Yoshiyasu、Kaneno Daisuke、Saeki Nobuyoshi、Minami Takahiro、Masuda Toshiya、Yoshida Kumi、Kondo Tadao、Ochi Rika
  • 雑誌名: Carbohydrate Research 巻: － ページ: 108280-108280
  • DOI: 10.1016/j.carres.2021.108280
  • 査読あり
• [雑誌論文] アジサイの花色の謎を解く、ようやく明らかになった青色色素の構造と色の変わるしくみ (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美
  • 雑誌名: 月刊化学 巻: 76 ページ: 23-28
  • NAID: 40022592207
• [雑誌論文] フラボノイド系植物色素の化学ー最近の話題を中心に (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美
  • 雑誌名: 色材誌 巻: 94 ページ: 263-269
  • NAID: 130008107248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blue flower coloration of Corydalis ambigua requires ferric ion and kaempferol glycoside (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kumi、Oniduka Takeya、Oyama Kin-ichi、Kondo Tadao
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 85 号: 1 ページ: 61-68
  • DOI: 10.1093/bbb/zbaa022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Determination of absolute configuration of photo‐degraded catechinopyranocyanidin A by modified Mosher's method (2020)
  • 著者名/発表者名: Oyama Kin‐ichi、Kondo Tadao、Shimizu Toshimichi、Yoshida Kumi
  • 雑誌名: Chirality 巻: 32 号: 5 ページ: 556-563
  • DOI: 10.1002/chir.23202
  • NAID: 120006869623
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The peculiarity of malvidin 3-O-(6-O-p-coumaroyl) glucoside aggregation. Intra and intermolecular interactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Mendoza Johan、Oliveira Joana、Ara?jo Paula、Bas?lio Nuno、Teixeira Nat?rcia、Br?s Nat?rcia F.、Pina Fernando、Yoshida Kumi、de Freitas Victor
  • 雑誌名: Dyes and Pigments 巻: 179 ページ: 108382-108382
  • DOI: 10.1016/j.dyepig.2020.108382
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Determination of anthocyanins and antioxidants in ‘Titanbiscus’ edible flosers in vitro and in vivo. (2020)
  • 著者名/発表者名: Chensom, S., Shimada, Y., Nakayama, H., Yoshida, K., Kondo, T., Kasuzaki, H., Hasegawa, S., Mishima,T.
  • 雑誌名: Plant Food Human Nutr. 巻: 75 号: 2 ページ: 265-271
  • DOI: 10.1007/s11130-020-00813-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 5,7,3’,4’-Tetrahydroxyflav-2-en-3-ol 3-O-glucoside, a new biosynthetic precursor of cyanidin 3-O-glucoside in the seed coat of black soybean, Glycine max (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kumi、Teppabut Yada、Sawaguchi Reo、Nakane Yuhsuke、Hayashi Emi、Oyama Kin-ichi、Nishizaki Yuzo、Goda Yukihiro、Kondo Tadao
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 17184-17184
  • DOI: 10.1038/s41598-020-74098-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Conversion of flavonol glycoside to anthocyanin: an interpretation of the oxidation?reduction relationship of biosynthetic flavonoid-intermediates (2019)
  • 著者名/発表者名: Oyama Kin-ichi、Kimura Yuki、Iuchi Satoru、Koga Nobuaki、Yoshida Kumi、Kondo Tadao
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 9 号: 54 ページ: 31435-31439
  • DOI: 10.1039/c9ra06986k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formation of an Aluminum Complex of 5-O-Caffeoylquinic Acid with Chiral Molecular Stacking under Vacuolar Condition (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kumi、Ito Daisuke、Kondo Tadao
  • 雑誌名: HETEROCYCLES 巻: 99 号: 2 ページ: 1322-1322
  • DOI: 10.3987/com-18-s(f)47
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct mapping of hydrangea blue-complex in sepal tissues of Hydrangea macrophylla (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Ito, D. Aoki, K. Fukushima, K. Yoshida
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 5450-5450
  • DOI: 10.1038/s41598-019-41968-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 小豆の赤色はアントシアニンではない！？種皮から餡の紫色を担う新規の色素を発見 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美
  • 雑誌名: 化学74 巻: 74 ページ: 24-28
• [雑誌論文] Structure of two purple pigments, catechiopyranocyanidins A and B from the seed-coat of the small red bean, Vigna angularis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kumi、Nagai Nobukazu、Ichikawa Yoshiki、Goto Miki、Kazuma Kohei、Oyama Kin-ichi、Koga Kazushi、Hashimoto Masaru、Iuchi Satoru、Takaya Yoshiaki、Kondo Tadao
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1484-1484
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37641-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Red cabbage anthocyanins: The influence of d-glucose acylation by hydroxycinnamic acids on their structural transformations in acidic to mildly alkaline conditions and on the resulting color (2018)
  • 著者名/発表者名: Moloney Micheal、Robbins Rebecca J.、Collins Tom M.、Kondo Tadao、Yoshida Kumi、Dangles Olivier
  • 雑誌名: Dyes and Pigments 巻: 158 ページ: 342-352
  • DOI: 10.1016/j.dyepig.2018.05.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Hydrangea Blue-Complex Composed of 3-O-Glucosyldelphinidin, Al3+ and 5-O-Acylquinic Acid by ESI-Mass Spectrometry (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Takaaki、Oyama Kin-ichi、Yoshida Kumi
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 6 ページ: 1424-1424
  • DOI: 10.3390/molecules23061424
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Change of Petals′ Color and Chemical Components in Oenothera Flowers during Senescence (2018)
  • 著者名/発表者名: Teppabut Yada、Oyama Kin-ichi、Kondo Tadao、Yoshida Kumi
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 7 ページ: 1698-1698
  • DOI: 10.3390/molecules23071698
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DFT/TD-DFT calculations of the electronic and optical properties of bis-N,N-dimethylaniline-based dyes for use in dye-sensitized solar cells (2018)
  • 著者名/発表者名: El-Meligy Asmaa B.、Koga Nobuaki、Iuchi Satoru、Yoshida Kumi、Hirao Kimihiko、Mangood Ahmed H.、El-Nahas Ahmed M.
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 巻: 367 ページ: 332-346
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2018.08.036
  • 査読あり
• [学会発表] 様々な品種のアズキ種皮に含まれる色素の分析． (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美、高山陽子、浅野友世、萩原星児
  • 学会等名: 日本農芸化学会2022年度大会
• [学会発表] ツルマメの登熟過程における種皮成分の変化の分析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 仁瓶栞里、杉田千恵子、吉野奈津子、近藤忠雄、吉田久美
  • 学会等名: 日本農芸化学会2022年度大会
• [学会発表] 外部標準法定量NMR（EC-qNMR）によるアントシアニン市販試薬の純度測定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西﨑雄三、建部千絵、吉田久美、杉本直樹、佐藤恭子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2022年度大会
• [学会発表] A new biosynthetic intermediate of cyanidin 3-O-glucoside in black soybean seed coat (2021)
  • 著者名/発表者名: Kumi Yoshida, Yada Teppabut, Reo Sawaguchi, Kin-ichi Oyama, Tadao Kondo
  • 学会等名: ICP2020 Turk
  • 国際学会
• [学会発表] アントシアニンを用いた食品着色料の可能性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美
  • 学会等名: ifia JAPAN2021 (第26回国際食品素材/添加物展・会議)／HFE JAPAN2021(第19回ヘルスフードエキスポ)
  • 招待講演
• [学会発表] アントシアニンを用いた青色着色料の可能性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美
  • 学会等名: 愛知県立明和高等学校SSH理科特別講座
  • 招待講演
• [学会発表] フラボノイド系色素の化学と生物学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美
  • 学会等名: 理化学研究所 環境資源科学研究センター－千葉大学植物分子科学研究センター植物科学ジョイントセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 黒ダイズ種皮におけるシアニジン 3-O -グルコシドの新規生合成経路 (2021)
  • 著者名/発表者名: 澤口 玲央、古川 楓、和氣 駿之、テッパブット ヤダー、中根 悠輔、林 英美、尾山 公一、杉田 千恵子、近藤 忠雄、中山 亨、吉田 久美
  • 学会等名: 第63回天然有機化合物討論会
• [学会発表] 赤小豆中のカテキノピラノシアニジンA,Bの定量分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高山 陽子、数馬 恒平、吉田 久美
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度大会
• [学会発表] 鉄イオンとフラボノールが関与するエゾエンゴサク青色花弁の発色機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美、鬼塚丈矢、尾山公一、近藤忠雄
  • 学会等名: 第62回天然有機化合物討論会
• [学会発表] キキョウ花弁に含まれる青紫色素の単離と構造決定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 萩原星児、近藤忠雄、吉田久美
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度大会
• [学会発表] Chemical studies on pigments in various colored beans’ seed-coat (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K.
  • 学会等名: 2019年度中日小豆学術交流会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MS analysis of hydrangea blue-complex pigment and its direct mapping in sepals of Hydrangea macrophylla. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Aoki, D., Fukushima, K., Kondo, T., Yoshida, K.
  • 学会等名: International Workshop on Anthocyanins
  • 国際学会
• [学会発表] Anthocyanin and non-anthocyanin pigments from colored seed coat of edible beans. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K.
  • 学会等名: The 9th International Conference on Polyphenols and Health
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フラブ-2-エン-3-オール 3-O-グルコシドの合成とアントシアニンの生合成解明を目指した分析法の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 澤口怜央、中根悠輔、林英美、近藤忠雄、吉田久美
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中部支部2019年度合同神戸大会
• [学会発表] 赤アズキ種皮色素、カテキノピラノシアニジンA光分解物の新モッシャー法による絶対立体配置の確認 (2019)
  • 著者名/発表者名: 清水俊順、尾山公一、近藤忠雄、吉田久美
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中部支部2019年度合同神戸大会
• [学会発表] 赤アズキ種皮に含まれ餡に移行する紫色色素の絶対立体配置の決定． (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田久美, 井内哲, 橋本勝, 清水俊順,永井伸和,近藤忠雄
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] Two Novel purple pigments, catechinopyranocyanidin A and B, from red adzuki bean, Vigna angularis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K.,;Nagai, N.,;Ichikawa, Y.,;Kazuma, K.,;Koga, K.,;Kondo, T.
  • 学会等名: XXIX International Conference on Polyphenols
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical analysis on blue supramolecular metal-complex composed with delphinidin-3-O-glucoside in hydrangea sepal. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Oyama, K-I., Yoshida, K.
  • 学会等名: XXIX International Conference on Polyphenols
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of petal color change of Oenothera flowers during secescence by chemical analysis of flavonoid content. (2018)
  • 著者名/発表者名: Teppabut, Y., Oyama, K-I., Kondo, T., Yoshida, K.
  • 学会等名: XXIX International Conference on Polyphenols
  • 国際学会
• [備考] Yoshida Laboratory
  • URL: http://www.info.human.nagoya-u.ac.jp/lab/yoshida/index.html
• [備考] アントシアニンの新規生合成経路を黒豆で発見 黒大豆の枝豆は、莢から出すと１日で真っ黒になる
  • URL: https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20201015_i1.pdf
• [備考] Peeking into the pods of black soybeans
  • URL: https://en.nagoya-u.ac.jp/research/activities/news/2020/12/peeking-into-the-pods-of-black-soybeans.html
• [備考] 黒大豆種皮のシアニジン3-グルコシドの新しい生合成経路を見つけました
  • URL: http://www.info.human.nagoya-u.ac.jp/lab/yoshida/index.html
• [備考] 小豆の色素について月刊化学に寄稿しました
  • URL: http://www.info.human.nagoya-u.ac.jp/lab/yoshida/index.html
• [備考] 小豆の赤色の正体とは？—新たな色素「カテキノピラノシアニジン」の化学構造
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=10616
• [備考] 赤小豆種皮に含まれる紫色色素の論文が公開されました
  • URL: http://www.info.human.nagoya-u.ac.jp/lab/yoshida/index.html
• [産業財産権] 小豆餡の製造方法 (2020)
  • 発明者名: 吉田久美、川原美香
  • 権利者名: 名古屋大学、とかち財団
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020