研究成果の紹介
バイオサイエンス研究科ストレス微生物科学研究室の高木博史教授が公益財団法人飯島藤十郎記念食品科学振興財団の平成25年度研究助成対象者に選ばれました。
平成26年3月10日付けで、ストレス微生物科学研究室の高木博史教授が公益財団法人飯島藤十郎記念食品科学振興財団の平成25年度研究助成対象者に選ばれました。本助成は、米麦その他主要食糧等を原料とする食品の生産・加工・流通並びに食品科学等に関する研究を行う研究者に研究助成金を交付し、食生活・食文化の向上、健康の増進及び食品産業の発展に寄与することを目的としています。
助成受託のコメント
私はかつて食品企業の研究所で「コンビニ向け冷凍パン生地」の製造に関わりましたが、評
価用に作製した焼き立てパンを皆が美味しそうに食べる光景を鮮明に覚えています。その後大学に異動しましたが、その時に感じた幸せな気持ちを思い出し、酵母の細胞が冷凍などのストレスに適応する機構に関する研究を始めました。食生活が豊かになった現在、製パン業界や消費者のニーズに応えるためには、酵母のストレス耐性を飛躍的に向上させることが必要です。しかしながら、遺伝子組換え技術によって育種した酵母は、依然として実用化が困難な状況です。そこで、今回頂いた助成金を有効活用し、私がこれまで取り組んできた「酵母のアミノ酸代謝に基づくストレス耐性機構」をベースに、遺伝子組換え技術に頼らずに「ストレス耐性パン酵母」を作製し、実用化を目指したいと考えています。
助成受託の説明
＜研究テーマ＞
機能性アミノ酸を高生産するパン酵母の作製と製パンプロセスでの有用性評価
＜説明文＞
私たちは、パン酵母の細胞内にプロリンやアルギニン等のアミノ酸を蓄積させるとストレス耐性と発酵力が向上することを見出し、パン酵母の育種への応用を目指してきました（関連する論文1-5）。本研究では、これまでに得られた基盤的成果をもとに、パン市場の活性化と製パンプロセスの高度化を目的に、実用化可能な育種法である突然変異処理により、ストレス耐性が著しく向上した実用パン酵母株を取得します。具体的には、アミノ酸アナログに耐性を示す変異株の中から細胞保護機能を示すアミノ酸を蓄積する変異株を分離します（図1）。次に、それらの中からストレス耐性が著しく向上した菌株を取得します。また、各菌株の製パンストレス条件（冷凍、高糖、乾燥）における発酵力を実験室レベルで評価し、有用性の検証を行います。さらに、本研究成果に基づきパン酵母の新たな育種戦略を構築し、付加価値の高い製パン技術の基盤を確立することを考えています。
＜図の説明＞
図1：実用化可能なストレス耐性パン酵母の作製
プロリンアナログ（AZC）に対する感受性（左）および耐性（右）の機構
変異型Pro1（Proによるフィードバック阻害感受性低下など）または変異型Mpr1（触媒活性・安定性の向上など）を発現する酵母細胞はAZC耐性を獲得する。
関連する論文
- Y. Sasano, Y. Haitani, I. Ohtsu, J. Shima and H. Takagi: Proline accumulation in baker’s yeast enhances high-sucrose stress tolerance and fermentation ability in sweet dough. Int. J. Food Microbiol., 152, 40-43 (2012).
- Y. Sasano, Y. Haitani, K. Hashida, I. Ohtsu, J. Shima and H. Takagi: Simultaneous accumulation of proline and trehalose in industrial baker’s yeast enhances fermentation ability in frozen dough. J. Biosci. Bioeng., 113, 592-595 (2012).
- Y. Sasano, Y. Haitani, K. Hashida, I. Ohtsu, J. Shima and H. Takagi: Enhancement of the proline and nitric oxide synthetic pathway improves fermentation ability under multiple baking-associated stress conditions in industrial baker's yeast. Microb. Cell Fact., 11:40 doi:10.1186/1475-2859-11-40 (2012).
- Y. Sasano, S. Takahashi, J. Shima and H. Takagi: Antioxidant N-acetyltransferase Mpr1/2 of industrial baker's yeast enhances fermentation ability after air-drying stress in bread dough. Int. J. Food Microbiol., 138, 181-185 (2010).
- T. Kaino, T. Tateiwa, S. Mizukami-Murata, J. Shima and H. Takagi: Self-cloning baker’s yeasts that accumulate proline enhance freeze tolerance in doughs. Appl. Environ. Microbiol., 74, 5845-5849 (2008).
（2014年04月16日掲載）
