食品総合研究所

化学ハザードユニット

役割

   ユニット名になっている化学ハザードというのは聞きなれない日本語かもしれません。ハザードとは健康に悪影響をもたらす可能性のある物質、またはその物理的、化学的または生物学的な状態をいいます。食品中には種々の栄養、機能性成分の他に、人の健康に悪影響を及ぼす可能性のある物質が混入していることがあり、そうした“よくない”混入物は化学ハザードの一種です。食品中の化学ハザードとされるのは、具体的には、カビのつくる毒(マイコトキシン)、フグ毒、キノコ毒などの自然毒や、重金属、残留農薬などです。当研究室では食品中に意図せず混入しているそうした化学ハザードのうち、特にマイコトキシンについて研究しており、マイコトキシンの検知・分析手法の開発、加工調理での減衰、汚染低減に関わる研究を進めています。
   マイコトキシンは穀物を汚染することが多く、低濃度汚染でも長期摂取により健康に悪影響を与えることがあります。マイコトキシンは300種類以上知られていますが、食品衛生上問題となるマイコトキシンは10種類程度です。2008年の輸入米で汚染事故の有ったアフラトキシンは天然物で最も発がん性が強いとされます。マイコトキシンは、タンパク質である食中毒菌の毒素などとは異なり、分子量1,000以下の低分子物質であり、一般に熱に対して安定で通常の加熱調理では分解しません。また、マイコトキシン中毒は真菌症とは別物であり、感染症ではないため、動物・人から人に感染したり、体内で増えたりすることはありません。
   日本では、全食品中のアフラトキシン、小麦原麦中のデオキシニバレノール(DON)、りんごジュース中のパツリンについて、基準値(DONについては暫定基準値)が設定されています。小麦の開花期に降雨が重なりやすいわが国では、穂に小麦赤かび病菌が感染しDON等のマイコトキシンが蓄積されることがあります(図1左)。

かびの生えたコメ,トウモロコシ
左側写真:かびの生えたコメ、左:健全粒、右:汚染粒 右側写真:かびの生えたトウモロコシ

 

主な研究テーマ

機器分析機器を用いたマイコトキシンの迅速モニタリングに関する研究

   化学ハザードによる健康への影響がどれくらいあるかは、化学ハザード自身の性質と、その化学ハザードがどれくらい食品を汚染しているかの二つの要因によって決まります。当研究室ではマイコトキシンによる汚染レベルを調べる研究として、機器分析装置を用いたマイコトキシンの迅速モニタリングを行っています。例として、高速液体クロマトグラフ質量分析装置(LC/MS/MS)を用いた手法により、麦類に感染する赤かび病菌が産生するマイコトキシンの一斉分析法の開発を行っております(図2)。また、近年新たなリスクとして存在が報告されているマイコトキシン配糖体(マスクドマイコトキシン)(図3)の高精度検出にも取り組んでおります。

マイコトキシンの調理加工での減衰に関する研究と食品中カビの調査

    先述のようにマイコトキシンは加熱調理では安定ですが、水に溶けやすいものについては加水調理で減衰することが考えられます(図1右)。当ユニットでは、麦類に感染する赤かび病菌が産生するマイコトキシンのうち日本で汚染頻度の高いニバレノール(NIV)やDONが、製粉や製麺、製パンといった加工過程でどのように減衰していくかを調べる研究も行っています。この研究から、日本人が実際にどれだけマイコトキシンを摂取しているのかを推定するのに、重要な知見が得られることが期待されます。 また、赤かび病菌以外で食品を汚染する可能性のあるカビについてマイコトキシン産生性の調査を行っています。

小麦穂と小麦食品

図1 麦類赤かび病菌に罹病した小麦穂(写真)とさまざまな小麦食品

LC/MS/MSによる麦類赤かび病菌産生マイコトキシンの一斉分析

図2 LC/MS/MSによる麦類赤かび病菌産生マイコトキシンの一斉分析 麦類に感染する赤かび菌として知られるフザリウム属糸状菌が産生するマイコトキシン8種類について、一斉分析を行った。

麦類赤かび病菌産生マイコトキシンとその配糖体

図3 麦類赤かび病菌産生マイコトキシンとその配糖体
マイコトキシン配糖体は従来のマイコトキシン個別検出法では検出されない一方で加水分解等によってマイコトキシンを遊離することから、マスクドマイコトキシンとも呼ばれている。

メンバー

ユニット長
久城 真代(くしろ まさよ)/専門:天然物化学

主任研究員
中川 博之(なかがわ ひろゆき)/専門:分析化学

契約職員(研究員)
1名
契約職員(研究助手)
3名

 

主要成果

  • Shimizu K, Nakagawa H, Hashimoto R, Hagiwara D, Onji Y, Asano K, Kawamoto S, Takahashi H, Yokoyama K. The α-oxoamine synthase gene fum8 is involved in fumonisin B2 biosynthesis in Aspergillus niger. Mycoscience 56, 301-308 (2015)
  • Kosaka A, Manickavelu A, Kajihara D, Nakagawa H, Ban T. Altered Gene Expression Profiles of Wheat Genotypes against Fusarium Head Blight. Toxins 7, 604-620 (2015).
  • 久城真代 フザリウム属カビ毒・デオキシニバレノールとゼアラレノンの製粉による残存程度 植物防疫 69(1), 33-36 (2015).
  • 中川博之 カビ毒配糖体(マスクドマイコトキシン)の探索 植物防疫 69(1), 37-42 (2015).
  • Kushiro M, Zheng Y, Thammawong M, Kozawa T, Nakagawa H, Nagashima H, Okadome H. Retention of Fusarium mycotoxins zearalenone and deoxynivalenol during Japanese soft wheat milling. Japanese Journal of Food Chemistry and Safety 21(3), 173-178 (2014).
  • Zheng Y, Hossen S.M, Sago Y, Yoshida M, Nakagawa H, Nagashima H, Okadome H, Nakajima T, Kushiro M. Effect of milling on the content of deoxynivalenol, nivalenol,and zearalenone in Japanese wheat. Food Control 40, 193-197 (2014).
  • Hossen S. M, Nakagawa H, Nagashima H, Okadome H, Kushiro M. Loss of nivalenol during cooking of noodles made from Fusarium-infected Japanese soft wheat. Journal of Food Processing and Preservation 38(3), 1113-1118 (2014).
  • Zheng Y, Nakagawa H, Sago Y, Nagashima H, Okadome H, Kushiro M. Extraction of a Fusarium mycotoxin zearalenone in edible oils. JSM Mycotoxins 64(1), 23-27 (2014).
  • Suga H, Kitajima M, Nagumo R, Tsukiboshi T, Uegaki R, Nakajima T, Kushiro M, Nakagawa H, Shimizu M, Kageyama K, Hyakumachi M. A single nucleotide polymorphism in the translation elongation factor 1α gene correlates with the ability to produce fumonisin in Japanese Fusarium fujikuroi. Fungal Biology 118(4), 402-412 (2014).
  • Nakagawa H, Naito S, Kitani Y, Ito Y, Aoyama Y, Koyama M, Hiejima Y, NakamuraK, Miyazaki H, Morita T, Tamura M, MochizukiN, Nakamura M, Seki Y, Kadokura H, Ikeda H, Ishikguro T, Saito Y, Tajima M, Shigemasu Y, Kasama K, Oguma Y, Sago Y, Goto T, Hirayae K. Harmonized collaborative validation of a simultaneous and multiple determination method for nivalenol, deoxynivalenol, T-2 toxin, HT-2 toxin, and zearalenone in wheat and barley by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Analytical and Bioanalytical Techiniques. (online journal) doi: 10.4172/2155-9872.S6-002 (2014).
  • 中川博之 高速液体クロマトグラフィー質量分析法によるフザリウムトキシン分析に関する最新の知見 JSM Mycotoxins 64(1), 55-62 (2014).
  • 中川博之 ベンゾ[a]ピレン等のPAH類 食品危害要因その実態と検出法((株)テクノシステム編)第4章 第2節, 299-306 (2014).
  • Nakagawa H, Sakamoto S, Sago Y, Nagashima H. Detection of type A trichothecene di-glucosides produced in corn by high-resolution liquid chromatography-Orbitrap mass spectrometry. Toxins 5, 590-604 (2013).
  • Nakagawa H, Sakamoto S, Sago Y, Kushiro M, Nagashima H. Detection of masked mycotoxins derived from type A trichothecenes in corn by high-resolution LC-Orbitrap mass spectrometer. Food Additives and Contaminants Part A 30(8), 1407-1414 (2013).
  • Kushiro M, Saitoh H, Sugiura Y, Aoki T, Kawamoto S, Sato T. Experimental infection of Fusarium proliferatum in Oryza sativa plants; fumonisin B1 production and survival rate in grains. International Journal of Food Microbiology 156, 204-208 (2012).
  • Kushiro M, Manasikan Thammawong M, Hossen S-M, Kozawa T, Yoshida M, Nakagawa H, Nagashima H, Okadome H, Nakajima T. Effects of noodle making and cooking on the levels of a mycotoxin deoxynivalenol in Japanese soft wheat varieties. Japanese Journal of Food Chemistry and Safety 19(2), 129-135 (2012).
  • Hossen S-M, Yoshida M, Nakagawa H, Nagashima H, Okadome H, Nakajima T, Kushiro M. Distribution of nivalenol in milling fractions of severely Fusarium-infected Japanese soft winter wheat grains. JSM Mycotoxins 62(2), 77-82 (2012).
  • Nakagawa H, Sakamoto S, Sago Y, Kushiro M, Nagashima H. The use of LC-Orbitrap MS for the detection of Fusarium masked mycotoxins: a case of type A trichothecenes. World Mycotoxin Journal 5, 271-280 (2012)
  • 久城真代 医食住のマイコトキシン1 マイコトキシンの基礎1-1) 食品分野のマイコトキシン 防菌防黴 40(6), 373-380 (2012).
  • 中川博之 医食住のマイコトキシン9 マイコトキシンの分析法(1)食品分野7-3)DON/NIV 防菌防黴 40(10), 621-629 (2012).
  • Kushiro M, Nakagawa H, Nagashima H, Saito M: Fumonisin B2 production on agar media by Aspergillus niger of Japanese origin. JSM Mycotoxins 61(2), 47-52 (2011).
  • Thammawong M, Okadome H, Shiina T, Nakagawa H, Nagashima H, Nakajima T, Kushiro M. Distinct distribution of deoxynivalenol, nivalenol, and ergosterol in Fusarium-infected Japanese soft red winter wheat milling fractions. Mycopathologia 172(4), 323-30 (2011).
  • Nakagawa H, Ohmichi K, Sakamoto S, Sago Y, Kushiro M, Nagashima H, Yoshida M, Nakajima T. Detection of new Fusarium masked mycotoxin in wheat grain by high-resolution LC-Orbitrap MS. Food Additives and Contaminants Part A 28(8), 1447-1456 (2011).
  • 中川博之 DON, NIVの誘導体~その生成機構とリスク~月刊フードケミカル 5, 27-34, (2011).