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2021 年度 実施状況報告書

低温によって誘導されるトマト果実の異常食感の形成機構

研究課題

研究課題/領域番号 19K06022
研究機関日本大学

研究代表者

立石 亮  日本大学, 生物資源科学部, 教授 (30267041)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード食感 / 果肉ディスク / 粉質 / 果肉水分
研究実績の概要

果実の硬さは収穫後の輸送性や棚持ち性に影響するため、これまでの研究では果実軟化の原因を特定するために、果実細胞壁多糖類の構造変化やそれに関わる酵素について調べられてきた。その結果、ホモガラクツロナンの分解に関わるペクチン酸リアーゼの中心的役割が明らかになってきた。一方、果実細胞壁の構造変化は、果実の機械的強度の低下(軟化)だけではなく、歯ごたえや舌触りなどの食感形成にも影響していると考えられている。食感は、青果物の内的品質である甘味、酸味、旨味、風味とならび重要な要素として捉えられている。しかしながら、食感の形成機構については明らかにされていない。
一般に、加工用のトマトは果実が硬く、また、ボソボソとした粉質の食感を示し、生食用品種はジューシーな食感を示す。本研究において、これらの違いを客観的に評価するために、加工用、生食用およびその交雑種のトマト果実を用いて果肉ディスクを作成し、ディスクからの水分放出量を調べたところ、官能評価による食感の差異と一致していた。2021年度の研究では、さらに多くのトマト品種を用いて、同様の方法を用いて食感の評価を行ったところ、果肉ディスクからの水分放出量は必ずしも粉質の程度を示していないことが明らかとなった。いくつかの方法を検討したところ、粉質は果肉に含まれる水分量や水分放出量に依存しているのではなく、果肉の壊れやすさが影響している可能性が示唆された。最終的に、果肉ディスクを等張液中で振とうし、その際のディスクの崩壊度を調べる方法が粉質を評価するのに適していることが明らかとなった。また、追熟前のトマト果実に熱処理を行うと、成熟の遅延やポリガラクツロナーゼタンパク質の減少が起こることが知られているため、低温による異常食感形成の回避方法として果実への熱処理を試みた。その結果、追熟前の熱処理は異常食感形成の回避に有効な方法ではないことが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

食感形成に作用する細胞壁代謝酵素としてα-アラビノフラノシダーゼに着目し、その発現について、異常食感を形成させたトマトにおいて解析した結果、特定のアイソザイムが異常食感の形成に関わっている可能性が示唆された。酵母を用いた発現タンパク質の解析では、本酵素がペクチン性成分からのアラビノース遊離に作用していることが示されつつあり(研究実施中)、計画通りに順調に進行している。また、果肉細胞の細胞壁のアラビナンを検出し、その動態を組織化学的に調べて、果肉で生じているアラビノース含有多糖類の動態についても研究実施中である。なお、研究実績の概要に示した通り、食感の評価について客観的指標を開発する過程で、これまでに用いられていた手法の有効性に疑問が呈され、2021年度の研究によって適切な方法を示すことができた。さらに、既知の方法による異常食感の回避ができないことも明らかにされた。いずれも、研究成果として重要な知見が得られている。現在、異常食感の形成回避方法を検討するとともに、ペクチン性多糖類からのアラビノース代謝と粉質形成の関係について調べており、全体を通してほぼ計画通り順調に進展している。

今後の研究の推進方策

粉質性の評価方法が確立されたため、本手法を用いて異常食感の客観的評価を行いながら、細胞壁代謝酵素との関係をさらに明らかにする。特に、2022年度は、得られたリコンビナントタンパク質の生化学的特徴づけを行うことで、異常食感が生じた際の細胞壁成分の変化との関係を明らかにする。これには、多糖類分解活性の評価と果肉組織中の多糖類の変化の両面から解析を行う。また、原因となるべく酵素遺伝子の発現解析結果から、低温追熟時における異常食感形成の回避方法を検討する。全体として、異常食感の形成時の果肉細胞壁の変化、それに関わる代謝酵素とその特徴、実際現場での回避方法の提案を計画している。

次年度使用額が生じた理由

2020年(一昨年)の新型コロナウイルスの感染拡大や緊急事態宣言の発令によって、外出の自粛や在宅勤務が増加し、研究の遂行に影響が出たことがそもそもの大きな原因である。2021年にはウィズコロナにおける新しい研究体制が構築され、経費執行が行われたが、それでも若干の次年度使用額が生じた。また、2020年と2021年は研究の成果発表がオンラインで行われたため、旅費支出が大幅に減少した。この分はさらなる研究推進のために次年度の研究経費として充当する。なお、2021年末における研究の進展状況は順調であり、繰り越された経費を利用しての研究が十分に実施でき、また、成果発表や情報収集も積極的に行い、経費が執行される予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] α-L-arabinofuranosidase activity and gene expression in two tomato cultivars showing different flesh textures2021

    • 著者名/発表者名
      Miyohashi Fumika、Sawada Yukihisa、Kaminishi Aiko、Soga Ayako、Yoshida Makoto、Kamiyoshihara Yusuke、Tateishi Akira
    • 雑誌名

      Acta Horticulturae

      巻: 1312 ページ: 485~492

    • DOI

      10.17660/ActaHortic.2021.1312.69

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anthocyanin Pigments and Quality of the Deep Red Strawberry Cultivar ‘Shinku-no-misuzu’2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Shinji、Narukawa Noboru、Uto-Kondo Harumi、Kamiyoshihara Yusuke、Tateishi Akira、Kubota Satoshi、Shinmachi Fumie、Watanabe Keiichi
    • 雑誌名

      Horticultural Research (Japan)

      巻: 20 ページ: 109~115

    • DOI

      10.2503/hrj.20.109

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ニンジンのバスケット、ペットボトル栽培の教材的利用とカロテノイド分析2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺慶一・水野真二・上吉原裕亮・立石亮・新町文絵
    • 雑誌名

      教職研究・実践紀要

      巻: 4 ページ: 65-70

    • 査読あり
  • [学会発表] 低温によるトマト果実の異常食感の形成とその回避方法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      安倍 司・上吉原裕亮・水野真二・渡辺慶一・岩永 崇・土屋正邦・澤田幸尚・聖代橋史佳・上西愛子・曽我綾香・吉田 誠・立石 亮
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度秋季大会
  • [学会発表] トウガラシ果実の軟化と離脱性に関わるペクチン分解酵素遺伝子2021

    • 著者名/発表者名
      岸 彩子・上吉原裕亮・岩永 崇・土屋正邦・奈島賢児・水野真二・渡辺慶一・立石 亮
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度秋季大会
  • [学会発表] 国内主要イチゴ品種に含まれる揮発性香気成分の組成比較2021

    • 著者名/発表者名
      上吉原裕亮・宮川陽太・水野真二・渡辺慶一・立石 亮
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度秋季大会
  • [学会発表] ナスタチウムのアントシアニン、カロテノイド色素2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺慶一・五十嵐彩花・水野真二・上吉原裕亮・立石 亮・新町文絵
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度秋季大会
  • [学会発表] ジャボチカバ、ミラクルフルーツ果実のアントシアニンとカロテノイド色素2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺慶一・ 神山拓也・ 水野真二・ 上吉原裕亮・ 立石 亮・ 新町文絵
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度春秋季大会
  • [学会発表] ズッキーニ(Cucurbita pepo)果皮色に係る色素組成の相違および原因遺伝子座の同定2021

    • 著者名/発表者名
      水野真二・前田伊織・上吉原裕亮・ 立石 亮・ 新町文絵・渡辺慶一
    • 学会等名
      園芸学会令和3年度春秋季大会
  • [図書] 園芸利用学2021

    • 著者名/発表者名
      山内直樹・泉 秀実・立石 亮・上吉原裕亮・加藤雅也・馬 剛・張 嵐翠・ウェンダコーン スミトラ・濵渦康範・於勢貴美子・馬場 正・久保康隆・鈴木康生・平 智・元木 悟・北澤裕明・濱中大介・石丸 恵・永田雅靖・中村宣貴・吉田実花・椎名武夫・今堀義洋・山脇和樹・伊藤真一・後藤昌弘・後藤隆子
    • 総ページ数
      312
    • 出版者
      文永堂出版
    • ISBN
      978-4-8300-4142-6

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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