東京農業大学

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発酵食品からバイオの世界を切り拓く

研究室トピックス|発酵食品化学研究室

醸造科学科 発酵食品化学研究室では、食酢・納豆・チーズを始めとする様々な発酵食品製造に不可欠な微生物や発酵食品の特徴付けに大きく関わる微生物についての基礎と応用について幅広く研究しています。特に、「様々な微生物の分離と発酵食品中の菌相解析」、「発酵食品中の成分分析」、「微生物の発酵能と発酵食品の成分との関連」、「発酵用微生物に特徴的な生理現象の解明」を研究の柱としています。また、得られた知見を応用することで、「新しい発酵食品の開発」についても研究を展開しています。得られた研究成果を基に、伝統的醸造技術を科学的に解明することで、より良い発酵技術の開発に繋げて発酵食品の未来を開くことを目指しています。

様々な発酵微生物の分離と発酵食品中の菌相解析

発酵食品中には天文学的な数の微生物が生息していますが、実際に分離可能な微生物は僅か1%にしか過ぎません。我々は、様々な食品から微生物の分離をし、有用な性質を持つ微生物の利用と応用に繋げるために、チーズ・漬物などの発酵食品から水産系発酵食品まで、様々な食品をターゲットにして乳酸菌・酢酸菌・放線菌などの微生物の分離を行い、微生物の同定と発酵特性について調べています。微生物の分離は多くの時間を要しますが、私たちはチーズなどの発酵食品から様々な微生物の分離に成功しています。試行錯誤を繰り返し、多くの発酵食品から様々な分離条件で幅広く微生物を分離・同定しています。さらに、得られた微生物を対象に、ゲノム解析技術を適用した菌相解析を行うことで、分離が困難な微生物を含めた、発酵食品中の発酵現象の全体像の解明を目指した研究を行っています。

発酵食品中の成分分析

各種発酵食品(食酢や様々なチーズなど)に含まれる有機酸、アミノ酸、糖類、香気成分を液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィー質量分析計を用いて分析することで、各種発酵食品の成分の特徴をあぶりだし、原料や製法との関連を見出します。さらに、発酵食品中に存在する微生物の菌相や発酵特性と様々な成分に由来するおいしさとの関わりについても調べています。これにより、発酵食品のおいしさや、よりおいしくすることを可能とする知見の獲得を目指しています。
また、得られた知見を基に、発酵食品 製造に関わる微生物と成分生成の関わりについても調べたり、発酵食品から分離された様々な微生物を対象にしても関連性を調べています。

微生物の発酵能と発酵食品の成分との関連

発酵食品の中でも特にチーズはその製造過程で熟成工程を経るため、熟成過程様々な呈味・香気成分が生成されることが特徴です。特に、これらの成分生成は、チーズ製造時に添加するスターター乳酸菌ではなく、自然発生的に増加してくる乳酸菌(非スターター乳酸菌)が大きく影響していることがわかってきました。私たちは、チーズの熟成と非スターター乳酸菌との関連を調べるために、熟成チーズから直接DNAを取り出してその中の微生物叢を解析する「メタゲノム解析」を行うことで、熟成チーズ中の乳酸菌叢を明らかにすると共に、熟成過程で生成する様々な成分と微生物との相関について研究を行っています。
また、チーズから直接分離した微生物を用いてゲノム解析を行い、明らかにした生理学的特徴(発酵特性や糖類資化性など)がどのようにチーズの品質と関連しているかについても研究を展開しています。

発酵用微生物に特徴的な生理・発酵現象の解明

発酵中の微生物は酸や熱、他の微生物が作り出す物質など、絶えず過酷な環境に晒されています。その様な環境で微生物たちがどのように生存・活躍しているのかが解れば、発酵食品製造について新しい応用が見えてきます。微生物が酸などのストレスに対してどのように耐性を持つのか?微生物の細胞の中ではどのような代謝が行われているのか?これらについて酢酸菌や乳酸菌を対象として、分子生物学手法や先端ゲノム解析技術を駆使して調べています。
また、発酵食品中の微生物の生産する生理活性物質について、発酵食品中から微生物の探索と物質生産機構についても研究を行っています。

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