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2016 年度 実施状況報告書

LC-MS/MS分析による大豆サポニンの化学構造推定

研究課題

研究課題/領域番号 15K07451
研究機関岩手大学

研究代表者

塚本 知玄  岩手大学, 農学部, 准教授 (20312514)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード大豆 / サポニン / 化学構造解析 / 遺伝解析 / プロファイル解析 / LC-PDA/MS/MS / NMR / 大豆加工食品
研究実績の概要

大豆種子に含まれるサポニンは多様な分子種の総称であり,化学構造の違いにより健康機能性や呈味性が大きく異なると報告されているが,不明な点が多く再評価が求められている。一方,大豆種子サポニン組成は,各種酵素の発現を制御する多様な遺伝因子の共優勢,優勢,劣勢遺伝の組み合わせで決定される。そこで本研究は,微量,不安定,単離精製が困難などの理由で構造解析できなかった各種サポニンの化学構造を,遺伝解析とTLC並びにLC-PDA/MS/MS分析に基づく総合判断で推定する新しい手法「プロファイル解析」の確立を目指す。
(1) 化学構造が異なる種々の既知サポニンを含む大豆種子アルコール抽出液を薄層クロマトグラフィー(TLC)並びにLC-PDA/MS/MS分析し,得られた機器分析データ(TLCバンドの色と溶出位置,LC溶出位置,UVスペクトル,MSとMS/MSフラグメントパターン)とアグリコン骨格並びに糖鎖配列との相関関係をデータベース化した。
(2) サポニン組成変異体で観察される新規サポニンを単離精製し,精密質量分析,赤外吸収スペクトル分析,核磁気共鳴スペクトル分析(1H-NMR,13C-NMR,DEPT,HMBC, HMQC等)等で解析した結果,これらの化学構造は全て,プロファイル解析で推定した結果と完全に一致した。
(3) 化学変異原Ethylmethan-sulfonate(EMS)処理で得られた大豆系統群からサポニン組成変異系統をTLCで一次スクリーニングした結果,多様な変異が発見された。変異体に含まれる未確認サポニンの化学構造はプロファイル解析で予測できるため,変異遺伝子の機能解析(推定)が容易となった。
(4) 今回得られた大豆サポニンに関するプロファイル解析のデータベースは,オレアナン型である大豆サポニン以外にも,各種トリテルペン型サポニンの化学構造解析に広く応用できる可能性がある。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成27年度並びに平成28年度計画では,以下の5項目を実施し,予定通りの結果が得られている。
(1) 未知サポニンの化学構造とMS/MSフラグメントパターンに関するデータベースの構築,(2) 未確認サポニン生合成に関与する遺伝因子の遺伝解析,(3) 未確認サポニンアグルコン(ソヤサポゲノールH,I)の単離精製と化学構造解析,(4) 未確認サポニン(ソヤサポゲノールJ配糖体)の単離精製と構造解析,(5) プロファイル解析手法を用いた大豆サポニン分析に関する妥当性の検討と評価
加えて,EMS処理大豆系統を用いて,新規なサポニン組成表現型を示す変異系統をスクリーニングした結果,これまで自然界では見られなかった種々の変異系統が見つかった。これらの変異系統で観察される未確認サポニンの化学構造解析をプロファイル解析により推定した結果,大豆サポニン生合成に関与する酵素群は,それらの有無が遺伝的に制御されているだけではなく,基質となるサポニン前駆体をめぐって,これまで考えていた以上に複雑で巧妙な酵素反応を進めるものと考えられた。
このように,極微量成分の化学構造を明らかにできる「プロファイル解析手法」は,生化学分野にも応用できると考えられる。

今後の研究の推進方策

プロファイル解析手法を用いた大豆種子並びに大豆加工食品のサポニン組成の再評価を進める。
これまで,大豆不快味サポニン成分(グループAアセチルサポニン類)は大豆種子胚軸にのみ局在すると報告されてきた。しかし,物理的に胚軸を除去して子葉だけを原料として製造した豆乳でも,渋味などの不快味が感じられる。種子子葉には,部分的にアセチル基が取れた種々のグループA脱アセチルサポニン類が存在すると推定される。また,どのような未確認サポニンが,どのような濃度・含量で種子子葉に含まれるのかなどについても,これまでに得られたプロファイル解析手法の多くの情報を活用して,食品化学的立場から,各種大豆加工食品中のサポニン組成を再検討する。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] CAAS, Institute of Crop Science(China)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      CAAS, Institute of Crop Science
  • [国際共同研究] Connam National University, Biotech./Connam National University, Biomed./Kyungpook National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Connam National University, Biotech./Connam National University, Biomed./Kyungpook National University
  • [国際共同研究] Kasetsart University, IFRPD(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Kasetsart University, IFRPD
  • [雑誌論文] Metabolic switching of astringent and beneficial triterpenoid saponins in soybean is achieved by a loss-of-function mutation in Cytochrome P450 72A692017

    • 著者名/発表者名
      Yano, Ryoichi; Takagi, Kyoko; Takada, Yoshitake; Mukaiyama, Kyosuke; Tsukamoto, Chigen; Sayama, Takashi; Kaga, Akito; Sawai, Satoru; Ohyama, Kiyoshi; Saito, Kazuki; Ishimoto, Masao
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 89 ページ: 527-539

    • DOI

      10.1111/tpj.13403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weeding volatiles reduce leaf and seed damage to field-grown soybeans and increase seed isoflavones2017

    • 著者名/発表者名
      Kaori Shiojiri, Rika Ozawa, Ken-ichi Yamashita, Masayoshi Uefune, Kenji Matsui, Chigen Tsukamoto, Tokumaru Susumu, and Junji Takabayashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7, 41508 ページ: -

    • DOI

      10.111/jfbc.12366

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Glucosinolates, and the Antioxidant Activity of Dolsan Leaf Mustard Kimchi Extract using HPLC and LC-PDA-MS/MS2017

    • 著者名/発表者名
      SunKyung Oh, Chigen Tsukamoto, KiWoong Kim, and MyeongRak Choi
    • 雑誌名

      Journal of Food Biochemistry

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.111/jfbc.12366

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Categories and compnents of soyasaponin in the Chinese wild soybean (Glycine soja Sieb. & Zucc.) genetic resource collection2017

    • 著者名/発表者名
      Yuya Takahashi, Xiang-Hua Li, Chigen Tsukamoto, and Ke-Jing Wang
    • 雑誌名

      Genetic Resources and Crop Evolution

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s10722-017-0506-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] LC-PDA/MS/MS Analysis of Glucosinolates in Dolsan Leaf Mustard Kimchi and Dolsan Leaf Mustard Pickles2016

    • 著者名/発表者名
      SunKyung Oh, Chigen Tsukamoto, KiWoong Kim, and MyeongRak Choi
    • 雑誌名

      Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal

      巻: 31 ページ: 1-6

    • DOI

      org/10.7841/ksbbi.2016.31.1.1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quality Characteristics of Dolsan Leaf Mustard accoring to Various Blanching Conditions and Liquid Chromatography with Photodiode Array and Tandem Mass Spectrometry Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Hae-Reon Son, Sun-Kyung Oh, Chigen Tsukamoto, and Myeong Rak Choi
    • 雑誌名

      Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal

      巻: 31 ページ: 20-26

    • DOI

      org/10.7841/ksbbi.2016.31.1.20

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of a novel variant lacking group A soyasaponin in a Chinese wild soybean (Glycine soja Sieb. & Zucc.): implications for breeding significance2016

    • 著者名/発表者名
      Yuya Takahashi, Xiang-Hua Li, Chigen Tsukamoto, and Ke-Jing Wang
    • 雑誌名

      Plant Breeding

      巻: 135 ページ: 607-613

    • DOI

      10.1111/pbr.12403

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient method for large-scale preparation of two components H and I of Sg-6 saponins from whole seeds of wild soybean (Glycine soja Sieb. and Zucc.)2016

    • 著者名/発表者名
      Mei Itabashia, Chigen Tsukamoto, Ayaka Kurosaka, Panneerselvam Krishnamurthy, Tai-Sun Shin, Seung Hwan Yang, Eunho Son and Gyuhwa Chung
    • 雑誌名

      Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies

      巻: 39 ページ: 640-646

    • DOI

      10.1080/10826076.2016.1227991

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Identification of mutants in the soyasaponin biosynthetic pathway using a high-density soybean mutant library: an indispensable resource for functional genomics2017

    • 著者名/発表者名
      Krishnamurthy Panneerselvam, Yukiko Fujisawa, Hanako Abe, Urara Ohashi, Kentaro Yamane, Kyosuke Mukaiyama, Chigen Tsukamoto, Akito Kaga, Toyoaki Anai, and Masao Ishimoto
    • 学会等名
      Plant & Animal Genome XXV
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2017-01-14 – 2017-01-18
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイズ(G. max var. Enrei) EMS処理系統で発見されたサポニンC-3位結合糖鎖第二糖Gal付加能力喪失変異体のサポニン組成プロファイル解析2016

    • 著者名/発表者名
      山根健太郎,向山恭介,木村祐太郎,佐々木聡太,石本政男,藤澤由紀子,加賀秋人,穴井豊昭,塚本知玄
    • 学会等名
      第37回種子生理生化学研究会
    • 発表場所
      兵庫県南あわじ市,南淡路ロイヤルホテル
    • 年月日
      2016-11-11 – 2016-11-12
  • [学会発表] 韓国大豆EMS処理系統で見られたサポニン組成変異のプロファイル解析2016

    • 著者名/発表者名
      向山恭介,大橋 麗,Park Cheol-Woo,Lee Jeong-Dong,Kim Tae-Song,塚本知玄
    • 学会等名
      第37回種子生理生化学研究会
    • 発表場所
      兵庫県南あわじ市,南淡路ロイヤルホテル
    • 年月日
      2016-11-11 – 2016-11-12
  • [学会発表] Functional properties of ethnic fermented and non-fermented soybean foods of Japan2016

    • 著者名/発表者名
      Chigen Tsukamoto
    • 学会等名
      7th In ternational Soybean Processing and Utilization Conference (ISPUC VII)
    • 発表場所
      Harbin, China
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Screening of saponin composition mutations from EMS treated soybean seeds with TLC and LC-PDA/MS/MS analyses2016

    • 著者名/発表者名
      Urara Ohashi, Hanako Abe, Tadahito Hitofuji, Sakiko Maita, Akito Kaga, Toyoaki Anai, Masao Ishimoto, and Chigen Tsukamoto
    • 学会等名
      7th In ternational Soybean Processing and Utilization Conference (ISPUC VII)
    • 発表場所
      Harbin, China
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Profile analysis on elucidating chemical structures of saponin components in soyfoods2016

    • 著者名/発表者名
      Yuya Takahashi, Wanida T. Chitisankul, Hiroki Ota, Hiroki Muraoka, Warunee Varanyanond, Kejing Wang, and Chigen Tsukamoto
    • 学会等名
      7th In ternational Soybean Processing and Utilization Conference (ISPUC VII)
    • 発表場所
      Harbin, China
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-10
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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