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地成分の枯渇が考えられたため，濃縮培地を添加する新 たな長時間培養を行なうこととした．その結果を図1-B に示す．イソプロパノールは240時間まで生産され続 け，培養液と回収瓶で回収されたイソプロパノールを合 計し，培養液にすべて溶解しているとして計算した実生 産濃度は2,378 mm（148 g/ ） となり，満足のいく結果が 得られた．ただし，最大対糖収率は67.4%とやや低く なった．また，平均生産速度は10.2 mm/h （0.64 g/・h）
となり，さらなる向上が望まれた．
筆者らは，同様のアプローチで1-ブタノール（3）および イソブタノール（4）の生産に成功している．筆者らがこの ような研究を始める頃から，このような研究例は報告さ れていたが，ここ数年，同様のアプローチを用いた様々
な化学物質の微生物による生産に関する報告例が，急速 に増加している．
今後は，メタボロームデータを利用した代謝流速解析 や代謝シミュレーションなどの理論解析を利用すること で，競合する代謝経路遺伝子の効率的な破壊を行ない，
代謝経路の最適化を行なう予定である．
1） T. Hanai, S. Atsumi & J. C. Liao : , 73, 7814 （2007）.
2） K. Inokuma, J. C. Liao, M. Okamoto & T. Hanai : , 110, 696 （2010）.
3） S. Atsumi, A. F. Cann, M. R. Connor, C. R. Shen, K. M.
Smith, M. P. Brynildsen, K. J. Chou, T. Hanai & J. C.
Liao : , 10, 305 （2008）.
4） S. Atsumi, T. Hanai & J. C. Liao : , 451, 86 （2008）.
（猪熊健太郎，花井泰三， 九州大学大学院農学研究院）
メイラード反応による着色機構
メラノイジン前駆体 Blue-M1 と褐変との関わりを探る
食品の代表的な褐変反応であるメイラード反応がフラ ンスのMaillardにより発見（1）されてから，今年でちょう ど100年となる．近年，生体内においてもメイラード反 応が進行し，その生成物が糖尿病合併症などの疾患の発 症に関与することが明らかとなっており，医学・生物学 研究者からの注目を浴びるようになってきている．一 方，食品の製造・加工の現場において，メイラード反応
に起因する褐変の制御はいまも重要な課題である．しか し，その複雑さゆえ，反応生成物および反応機構の解明 は，発見から100年を経た現在もなお十分とはいえな い．
メイラード反応で生成する褐色色素メラノイジンにつ いては，その“amorphous”な性質から直接的な機器分析 を適用することは困難である．したがって，メラノイジ 図1■ガスストリッピング装置の模 式図 （A） と培養条件を最適化した ガスストリッピング法によるイソプ ロパノール生産 （B）
（A） ①エアポンプ，②ニードルバル ブ，③滅菌フィルター，④加湿用ボ トル，⑤培養フラスコ，⑥回収瓶，
⑦ウォーターバス．（B） pH調整，グ ルコース添加，濃縮培地添加を行 なっている．矢印は，5倍濃縮SD-8 培地を添加したタイミングを示して いる．◆：イソプロパノール，▲：
グルコース，●：OD600
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ンの構造を解明する上で，前駆体となる分子の構造を解 明することが有用であると考えられる．また前駆体の構 造解析は，メラノイジンの生成機構の解明にも大きく寄 与すると考えられる．筆者らは，五明，三浦らとの共同 研究により，キシロースとグリシンのメイラード反応に より生成する青色色素の構造を明らかにしている．この 反応系で生成する青色色素化合物群のうち主要生成物で あるBlue-M1（2）は，2つのピロロピロール （pyrrolopyr- role） 骨格がメチン架橋された長い共役系を有し，その 極大吸収波長は625 nmである（図1）．筆者らは，Blue- M1のほかにもいくつかの青色色素が同じ反応系で生成 することを見いだしているが，それらはいずれもピロロ ピロール骨格がメチン架橋された特徴的な構造を有す る（3）．
精製したBlue-M1を単独でインキュベートすると褐変 することから，Blue-M1はメラノイジンの前駆体である と考えられる．実際，キシロースとブチルアミンから調 製されたメラノイジンとBlue-M1とでは化学的諸性質が 類似しており，またアミノ化合物側鎖を考慮すると両者
の組成式もきわめてよく似たものとなっている．メラノ イジンが抗酸化性を有することはよく知られているが，
Blue-M1もヒドロキシルラジカル消去活性など強い抗酸 化性をもつ（3）．
一方，ヘキソースであるグルコースのメイラード反応 においては，閉環構造が安定であるため，ペントースに 比較すると褐変の進行はきわめて遅い．したがって，前 駆体となる色素化合物の検出も困難であるが，筆者らは 最近，グルコースとグリシンの反応系において，Blue- M1と同様の特徴的なピロロピロール構造を有する青色 色素Blue-G1を単離・同定した．Blue-G1も単独で褐変 することから，グルコース由来メラノイジンの重要な前 駆体の1つであると考えられる（4）．さらに，筆者らは同 じキシロースとグリシンの反応系において赤色の色素
（Red-M1および2）を単離している（5）．これらの赤色色 素はピロロピロール骨格に加えて，アゼピン （azepine）
環を有する複雑な構造をとっている．アゼピン環の形成 にはアマドリ化合物（キシルロースグリシン）が関与す るものと考えられる（図1）．
図1■キシロースとグリシンより生 成するメラノイジン前駆体色素化合 物
Red-M1および2は＊を付した不斉炭 素に起因する立体異性体である．
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これらの事実は，ピロロピロール骨格をもつ色素群が メラノイジンの前駆体となっており，メイラード反応に よる褐変において重要な役割をもつことを示している．
褐変の制御において，これら色素化合物の生成機構およ び重合・高分子化の機構を解明することが重要であると 考えられる．
筆者らは，Blue-M1の生成機構を解明する目的で，そ の前駆体となるピロロピロール化合物の単離を試みた．
その結果，キシロースとグリシンの反応液よりピロロピ ロールアルデヒドPPA-1およびPPA-2を見いだした
（図1）．これらは348 nmに極大吸収を有する黄色の化合 物である．PPA-1，PPA-2には，Blue-M1がもつ2つの 側鎖，すなわちジヒドロキシプロピル基とトリヒドロキ シル基がそれぞれ存在する．このことから，PPA-1およ びPPA-2が何らかの機構で反応することによりBlue-M1 が形成されるものと推定される．
一方，Blue-M1からメラノイジンが形成されるメカニ ズムについては，不明の点が多い．筆者らは，Blue-M1 を単独でインキュベートすることによる褐変反応の過程 で，Blue-M1の減少に伴ってPPA-1およびPPA-2が生成 することを観察している（未発表）．このことから，
Blue-M1が一部分解して反応性の高い低分子が生成し，
これらとBlue-M1が再び反応することによって高分子
化，褐変するものと推定される．
Blue-M1などの色素化合物は重合・高分子化して褐変 する性質を有しているが，メイラード反応による色調変 化に対しては，重合活性の乏しい低分子色素の寄与も小 さくない．たとえば村田らは，キシロースとリジンの反 応により生成する黄色色素群dilysylpyrrolonesを見い だしている．これらはピロール環とピロロン環がメチン 架橋された骨格を共通に有する新奇化合物である（6）．そ のほか，メイラード反応により色素としてフルフラール 関連化合物などが同定されており，着色機構解明にはこ れら比較的安定な低分子色素化合物の解析も重要である と考えられる．
1） L. C. Maillard : , 154, 66 （1912）.
2） F. Hayase, Y. Takahashi, S. Tominaga, M. Miura, T. Go-
myo & H. Kato : , 63, 1512
（1999）.
3） F. Hayase, T. Usui & H. Watanabe : , 50, 1171 （2006）.
4） Y. Ono, H. Watanabe & F. Hayase : , 74, 2526 （2010）.
5） Y. Shirahashi, H. Watanabe & F. Hayase : , 73, 2287 （2009）.
6） J. Sakamoto, M. Takenaka, H. Ono & M. Murata : , 73, 2065 （2009）.
（渡辺寛人，早瀬文孝，明治大学農学部）
脂質成分を利用したグイマツ雑種 F 1 苗木の判別
ケモタキソノミーの林業分野への応用
北海道のカラマツ造林において，最大の課題は野鼠害 であった．そのため，北海道では野鼠害に強いといわれ
たグイマツ とカラマツ との
種間交雑育種が精力的に進められてきた．グイマツ雑種 F1， × （以下F1）はグイマツ を母樹とし，カラマツを花粉親とした林業用種間雑種で あり，成長速度，材質，病虫獣害・気象害に対する抵抗 性などの点に優れる．さらに，CO2固定能が高く，環境 対策の面からも有望な造林樹種である．環境サミットと して注目されたG8北海道洞爺湖サミットでは，各国首 脳がF1を記念植樹している．
F1の種子はグイマツとカラマツが混植された採取園 において，自然受粉を経てグイマツから採取される．こ れら種子には，F1とグイマツ両者の種子が混在するが，
現在のところ種子の段階ではF1を判別できない．その ため，現在は播種後，苗木の形態的特徴やフェノロジー
（冬芽形成期，黄葉期，芽どまり期）の違いなどからF1
の苗木を判別しており，判別の確実性などから雑種識別 法の改良や新たな雑種識別法の確立が期待されてきた．
一方，これらの樹種では樹皮のエーテル抽出物量と耐鼠 性との関連性が指摘されており（1），樹種間に成分的な違 いがあると考えられた．そこで，筆者らは樹皮成分を指 標としてF1とグイマツの苗木を判別できるのではない かと考え，エーテル抽出物の主要成分であるジテルペン に着目した．樹幹を傷つけないために枝を使用し，成木 と苗木の樹皮に含まれるジテルペンの樹種特性を明らか にするとともに，苗木の雑種判別を試みた（2）．
成木では，F1とそれらの両親であるグイマツとカラ
