食品総合研究所

状態分析ユニット

役割

本研究ユニットでは、農林水産物や食品の成分の化学構造や存在状態の解析を行っています。作物の種から始まり、植物体や果実、それが貯蔵、加工、流通、調理を経て口に入るまでの一連の過程が研究対象です。また農林水産物の生産の場や食品加工の現場に関係する化学物質も扱っています。分析には核磁気共鳴装置(NMR)や質量分析装置(MS)等の機器を使用しており、新しい分析法の開発も研究テーマの一つとなっています。

 

主な研究テーマ

農林水産物や食品に含まれる生理活性物質の化学構造解析

農研機構以外の独立行政法人や大学、民間企業などとも協力して、植物や昆虫、微生物等が作り出す生理活性成分の化学構造の解析を、NMRやMSを用いて行っています。

タイ産のショウガ中の抗変異原成分



タイ産のショウガ中の抗変異原成分




ツルアズキ中の殺虫成分
ツルアズキ中の殺虫成分

イネ若葉から単離された脱顆粒阻害及びメラニン合成抑制活性を有するフラボンC-グリコシド
イネ若葉から単離された脱顆粒阻害及びメラニン合成抑制活性を有するフラボンC-グリコシド 

 

食品の安全性の関わる成分の動態解析

ビスフェノールAの酵素酸化
プラスチック成分由来の内分泌かく乱物質(環境ホルモン)ビスフェノールAがチロシナーゼという酵素により酸化されてキノン体に変換されることを発見しました。
ビスフェノールAの酵素酸化

●食品中のアクリルアミドの分析と生成低減に関する研究
食品を120°C以上に加熱するとアミノ酸の一種であるアスパラギンと果糖やブドウ糖が反応して、発がん性が懸念されるアクリルアミド生じます。本ユニットのメンバーは、アクリルアミド対策ワーキンググループ構成員として、市販食品中のアクリルアミドの分析[平成14年度食品研究成果情報 p.8]とアクリルアミド生成に関係する要因の研究を行い、またリスクアセスメントのための基礎情報を得るため、市販食品だけでなく家庭等で調理される食事の分析も進めています。


有用タンパク質の構造解析

●多核多次元NMR法による有用タンパク質の立体構造解析 (独)農業生物資源研究所、大阪大学、青森大学、筑波大学、(独)産業技術総合研究所等と協力して、抗菌ペプチドやペプチド性プロテアーゼインヒビター等の立体構造の解析を行いました。
ハスモンヨトウ蛾由来抗菌ペプチド
ハスモンヨトウ蛾由来抗菌ペプチド

 

 

 イソギンチャク由来エラスターゼインヒビター

イソギンチャク由来エラスターゼインヒビター

 

 

 

 

NMR法を用いた分子間相互作用解析
東京大学と協力して、核磁気共鳴(NMR)法による立体構造解析及びNMR-飽和移動差スペクトル(STD)法によるエピトープ解析、さらに分子モデリング法による複合体解析により、ジベレリン模倣ペプチドと抗体との相互作用を解析しました。
ジベレリン模倣ペプチドの溶液中での立体構造及びSTD-NMR法による各プロトンシグナルのシグナル強度

 

 

図1 ジベレリン模倣ペプチドの溶液中での立体構造及びSTD-NMR法による各プロトンシグナルのシグナル強度。

 

 


図2 分子モデリング法によるジベレリン模倣ペプチド(緑色)-抗ジベレリン抗体(青色)複合体モデルにおける分子間相互作用領域の分子モデル

 

 

 

図2 分子モデリング法によるジベレリン模倣ペプチド(緑色)-抗ジベレリン抗体(青色)複合体モデルにおける分子間相互作用領域の分子モデル。分子間水素結合は赤い点線で図示。






マイクロ磁気共鳴イメージング(MRI)による食品中の水分分布の解析

麺やパスタ内部の水分分布の観察
日清製粉グループ等との共同研究により、スパゲティや麺内部の水分分布をMRIで観測し、食感や物性との関連づけを行っています。
MRIで見た各種スパゲティ横断面の水分分布

米粒中の水分分布の観察
米粒内の水分分布は、炊飯後、加工後の米の品質を左右する大きな要因ですので、いろいろな精白米の浸漬時の吸水速度や吸水パターンをMR画像で比較しました。
いろいろな精白米の浸漬時の吸水速度や吸水パターンをMR画像で比較

A,コシヒカリ(正常米);B,コシヒカリ(腹白米);C,山田錦;a, 腹側;b, 中心線;c, 心白部。図中の数値は浸漬中の経過時間(分)を示す。

メンバー

ユニット長
小野 裕嗣(おの ひろし)/専門:構造有機化学

研究員
関山 恭代(せきやま やすよ)/専門:分析化学

契約職員
契約研究員 4名
事務補助員 1名

 

主要成果

  • S. Yooyongwech, A.K. Horigane, M. Yoshida, M. Yamaguchi, Y. Sekozawa, S. Sugaya, H. Gemma: Changes in aquaporin gene expression and magnetic resonance imaging of water status in peach tree flower buds during dormancy, Physiologia Plantarum, 134(3), 522-533 (2008)
  • H.A.K.M. Zakir, G.V. Subbarao, S.J. Pearse, S. Gopalakrishnan, O.Ito, T. Ishikawa, N. Kawano, K. Nakahara, T. Yoshihashi, H. Ono, M. Yoshida: Detection, isolation and characterisation of a root exuded compound, methyl 3-(4-hydroxyphenyl)propionate responsible for biological nitrification inhibition by sorghum (Sorghum bicolor L.), New Phytologist, 182(2), 442-451 (2008)
  • S.J. Takayama, Y. Takahashi, S. Mikami, K. Irie, S. Kawano, Y.Yamamoto, H. Hemmi, R. Kitahara, S. Yokoyama, K. Akasaka: Local conformation transition of Hydrogenobacter thermophilus cytochrome c552 relevant to its redox potential, Biochemistry, 46(32), 9215-9224 (2007)
  • K. Takeuchi, H. Ono, M. Yoshida, T. Ishii, E. Katoh, F. Taguchi, R. Miki, K. Murata, H. Kaku, Y. Ichinose: Flagellin glycans from two pathovars of Pseudomonas syringae contain rhamnose in D and L configurations in different ratios and modified 4-amino-4,6-dideoxyglucose, Journal of Bacteriology, 198(19), 6945-6956 (2007)
  • S. Gopalakrishnan, G. V. Subbarao, K. Nakahara, T. Yoshihashi, O. Ito, I. Maeda, H. Ono, M. Yoshida: Nitrification inhibitors from the root tissues of Brachiaria humidicola, a tropical grass, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(6), 1385-1388 (2007)
  • A. K. Horigane, H. Takahashi, S. Maruyama, M. Yoshida: Water penetration into rice grains during soaking observed by gradient echo magnetic resonance imaging, Journal of Cereal Science, 44(3), 307-316 (2006)
  • 金子裕隆,川村博幸,熊谷武久,渡辺紀之,亀山眞由美,吉田充、新本洋士:ラット白血病細胞RBL-2H3に対するイネポリフェノールの脱顆粒阻害作用,日本食品科学工学会誌,53(8), 416-422 (2006)
  • Y. Mizukami, K. Kohata, Y. Yamaguchi, N. Hayashi, Y. Sawai, Y. Chuda, H. Ono, H. Yada, M. Yoshida: Analysis of acrylamide in green tea by gas chromatography-mass spectrometry, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(19), 7370-7377 (2006)
  • C. Matsuura-Endo, A. Ohora-Takada, Y. Chuda, H. Ono, H. Yada, M. Yoshida, A. Kobayashi, S. Tsuda, S. Takigawa, T. Noda, H. Yamauchi, M. Mori: Effects of storage temperature on the contents of sugars and free amino acids in tubers from different potato cultivars and acrylamide in chips, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 70(5), 1173-1180 (2006)
  • A.K. Horigane, S. Naito, M. Kurimoto, K. Irie, M. Yamada, H. Motoi, M. Yoshida: Moisture distribution and diffusion in cooked spaghetti studied by NMR imaging and diffusion model, Cereal Chemistry, 83(3), 235-242 (2006)
  • K. Konno, H. Ono, M. Nakamura, K. Tateishi, C. Hirayama, Y. Tamura, M. Hattori, Y. Koyama, K. Kohno: Mulberry latex rich in anti-diabetic sugar-mimic alkaloids force dieting on caterpillars, Proceedings of the National Academy of Sciences, 103(5), 1337-1341 (2006)
  • A. Ohara-Takada, C. Matsuura-Endo, Y. Chuda, H. Ono, H. Yada, M. Yoshida, A. Kobayashi, S. Tsuda, S. Takigawa, T. Noda, H. Yamauchi, M. Mori: Changes in the contents of sugars and free amino acid of potato tubers under short-term storage at low temperature and their effects on the acrylamide level in after frying, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 69(7), 1232-1238 (2005)
  • T. Murata, H. Hemmi, S. Nakamura, K. Shimizu, Y. Suzuki, I. Yamaguchi: Structure, epitope mapping, and docking simulation of a gibberellin mimic peptide as a peptidyl mimotope for a hydrophobic ligand, the FEBS Journal (European Journal of Biochemistry), 272(19), 4938-498-48 (2005)
  • H. Hemmi, T. Kumazaki, K. Yoshizawa-Kumagaye, Y. Nishiuchi, T. Yoshida, T. Ohkubo, Y. Kobayashi: Structural and functional study of an anemonia elastase inhibitor, a "nonclassical" Kazal-type inhibitor from Anemonia sulcata, Biochemistry, 44(28), 9626-9636 (2005)
  • T. Kameda, M. Miyazawa, H. Ono, M. Yoshida: Hydrogen bonding structure and stability of α-chitin studied by 13C solid-state NMR, Macromolecular Bioscience, 5(2), 103-106 (2005)
  • M. Yoshida, H. Ono, Y. Chuda, H. Yada, M. Ohnishi-Kameyama, H. Kobayashi, A. Ohara-Takada, C. Matsuura-Endo, M. Mori, N. Hayashi, Y. Yamaguchi: Acrylamide in Japanese processed foods and factors affecting acrylamide level in potato chips and tea, Advances in Experimental Medicine and Biology, 561(1), 405-413 (2005)
  • T.I. Kojima, A. K. Horigane, H. Nakajima, M. Yoshida, A. Nagasawa: T2 map, moisture distribution, and texture of boiled Japanese noodles prepared from different types of flour, Cereal Chemistry, 81(6), 746-751 (2004)
  • K. Irie, A.K. Horigane, S. Naito, H. Motoi, M. Yoshida: Moisture distribution and texture of various types of cooked spaghetti, Cereal Chemistry, 81(3), 350-355 (2004)
  • 新本洋士,吉田充,亀山真由美,金子裕隆,川村博幸,熊谷武久,渡辺紀之:美白剤、抗アレルギー剤及び食料品,特許公開番号:特開2007-45755
  • 吉田充,小野裕嗣,亀山真由美,グントゥール・ヴァンカタ・スバラオ,中原和彦,石川隆之,伊藤治,マルコ・ロンドン,イドゥプラパティ・マドゥスダナ・ラオ,石谷学,カルロス・ラスカーノ:硝化抑制剤及びそれを含有する土壌改良剤並びに肥料,特許公開番号:特開2007-045887
  • 吉田充,堀金明美,前田竜郎,入江謙太朗,本井博文:茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法,特許公開番号:特開2006-242892