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驚異の微生物パワーで豊かな暮らしを創造!

研究室トピックス|微生物工学研究室

研究室活動あれこれ

4年次に卒論研究を行うための研究室への配属は、3年次前期に決まります。醸造およびその関連分野のどの部分に重点をおいて卒業研究を行うかについて各自が真剣に考え、研究室訪問を重ねた上で意志表示をし、配属が決定されるのです。研究の本格的始動は4年生になってからではありますが、3年次の中後期には「引継実験」が行われます。

これは当該年度で卒業する先輩達からの実験技術や重要資料・試料の伝達をしてもらうものです。また、卒論のテーマに関わらず使用する各種実験機器類の操作法を学ぶための「練習実験」も実施されます。講義などの座学と共に、これらの実験体験を通して、卒論で取り組むテーマについての想いや考えを膨らませていくのです。

4年生になると、1日の大半を「卒論研究のための実験」と「進路決定に関する活動(就活や進学のための受験勉強)」に費やします。「研究のための実験」は「授業での実験(←これは、結果が既知の題材を取扱い、実験手法や科学の考え方を身につけるもの)」とは異なり、未知のことを扱う挑戦的なものです。

苦労も少なからずありますが、その分、新しいことが分かった時の感動は何事にも代え難いものです。研究室の年間行事には、研究関連のものとして「研究検討会(実験結果を考察し、今後の方針を決定するもの)」、「論文講読会(卒業研究に関連する論文を題材として議論し、視野を広げるためのもの)」、さらには「研究発表会(発表会資料の作成や発表練習)や学会参加」などがあります。

また、娯楽的な行事として「スポーツ大会(全学的大会、研究室対抗戦的大会など様々)」、「各種懇親会」、「研究室旅行(含:工場見学会など)」などもあり、気分転換や仲間との絆を深める上でとても重要な行事として位置付けられています。

大学生ならではのこれら一連の研究室活動を通じて、勉学面だけでなく人間的にも大きく成長した学生達が、社会人として毎年多数巣立っていきます!

醸造や発酵における「工学」って?

-小さな生きものを利用して大きな夢の実現を-

醸造や発酵など、いわゆる応用微生物学分野を志す方の中には、「工学って、計算や理屈が難しそう・・・」であるとか、「数学は苦手なので・・・」などといった印象をお持ちの方も少なくないようです。確かに、時には多少込み入った計算や現象解析も必要です。ですが、大半のことは、高校までに学んだ知識で十分に対応することが出来ます。しかも、計算自体はPCや関数電卓などを利用すればとても簡単です。重要なのは、「直面している生物化学や微生物学などの現象に興味を持つこと、そしてその現象から得られたデータを、数式のどの項に代入すべきかを理解しようとすること」なのです。数学は現象を理解するための単なる道具に過ぎないのです。

例えば、醸造や発酵製品の価格を決定するには、「用いた原料に対し、どれだけの時間を要し、製品がどれだけ出来たか」という定量的な捉え方(つまり収率や生産効率の考え方です)がとても重要ですよね。単に「製品が出来た」という定性的は捉え方だけではダメですよね。この様な場面では少々の計算が必要となります。

また、「増殖速度が既知の微生物であれば、その微生物の菌体を一定量得るために必要な培養時間」であるとか、さらには「雑菌が少々混入している試料があるとして、この雑菌の熱死滅速度が分かれば、安全な状態にするために必要な殺菌条件」なども簡単な計算で求めることが出来るのです。

当研究では、この様な観点で(1)醸造・発酵あるいは環境分野で利用可能な新規微生物の検索、(2)微生物の菌学的性質の解明やその改質、(3)微生物の培養条件検討、(4)微生物による物質生産条件の検討、(5)微生物の培養や物質生産に用いるバイオリアクター(発酵槽)の開発、(6)農林水産系廃棄物の微生物処理などについて幅広く研究しています。「微生物工学」は、小さな生きもの(=微生物)に「最適な活躍の場」を提供することで、大きな夢(=人類の豊かな生活)の実現を目指しています!

清酒、焼酎、泡盛、ビールなど酒類の新規製造用酵母の分離、育種

アルコール発酵能を有するSaccharomyces cerevisiaeには、人に個性があるように株ごとに個性があります。例えば、清酒酵母は清酒醪で高いアルコール発酵能を示し、高品質の清酒を造りだすことができるという個性を持っています。また、同じ清酒酵母でも風味の形成に重要な化合物の生成量に個性を発揮する株も存在します。

本研究では、清酒、焼酎、泡盛、ビールなど酒類製造用酵母に着目し、現在広く使用されている実用酵母と同等の発酵能を示し、かつ異なる風味を醸し出すことができる新規酵母を見つけ出し、さらにその新規酵母をベースとした育種も行います。新規分離酵母・育種酵母は、各種酒類製造や地域特産品の開発などでの活躍が期待されます。また、個性的な新規分離酵母は既存実用酵母とは異なる遺伝子あるいは代謝系を有すると予想されます。それらを調べることにより、酵母の遺伝子や代謝と発酵・醸造産物の風味との関係が明らかになると期待されます。

麹菌が生産する抗菌物質Yeastcidin

清酒製造用種麹菌から分離したAspergillus oryzae No.G株は、我々がYeastcidinと呼ぶ抗菌物質を生産します。このYeastcidinは、ビール酵母やワイン酵母などのS. cerevisiaeだけではなく試験したほぼすべての酵母の生育を阻止しますが、清酒酵母は生育を阻害されないという興味深い性質を示します。Yeastcidinおよびその酵母への作用については不分明なことが多く、現在、清酒酵母のYeastcidin耐性機構を明らかにすることを目的に研究を進めています。

きのこで発酵させた発酵食品

我が国の発酵食品は清酒、味噌、醤油など多くのものに麹菌Aspergillus oryzaeが利用されています。これは麹菌が米などのデンプンをブドウ糖に分解したり、大豆などのタンパク質をアミノ酸に分解したりする働きを持っているからです。この麹菌は糸状性真菌、いわゆるカビの仲間にあたり、安全な食べられるカビを使って発酵食品を生産していると言うことができます。

一方、きのこ類も実はカビの仲間にあたり、麹菌に比べると弱いもののデンプンやタンパク質を分解する力も持っています。きのこ類は抗がん作用などの健康に良い働きを持つものが知られているため、これらを用いて発酵食品を製造すれば、健康に良い発酵食品を製造できる可能性が考えられます。そこで、食用・薬用きのこの中から食塩の存在下でもタンパク質を分化できるきのこ類を選抜し、味噌の製造を試みました。その結果、トキイロヒラタケやツクツクホウシタケなどにより発酵させたものは1ヶ月の熟成によりペースト状となり、味噌様の味と食感を持つ食品を得ることができました。うま味成分であるグルタミン酸の濃度も市販味噌よりも高い値が示され、強いうまみを持つ味噌の製造が可能であることが示されました。同様に醤油や味醂(みりん)などもきのこ類を用いて発酵させることに成功しています。このようにきのこ類は様々な発酵食品の製造に利用できることが分かったので,今後更に様々な発酵食品の製造に挑戦するとともに、健康増進に役立つ様々な機能性について明らかにしていくことを計画しています。

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写真左:きのこで発酵させた味噌

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写真右:きのこで発酵させた味醂

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