JP5869773B2 - アントシアニンの生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、果物や野菜などの植物体内に存在するアントシアニンの生産方法に関する。

アントシアニンは、植物界において広く存在する色素、アントシアンのうち、アントシアニジンが糖や糖鎖と結びついた配糖体成分である。このアントシアニンは、飲食した場合でも比較的安全性が高いことや自然な色合いを有することから、古くから種々の食品に着色料として利用されている。また、アントシアニンには、視力改善から抗酸化作用まで幅広い効果があると言われており、植物から抽出されたものがさまざまな健康食品に添加されている。

上記アントシアニンの生産方法は、播種栽培されたアントシアニン含有植物からアントシアニンを抽出して取得するといった方法が従来から行われている。しかし、アントシアニンは、特定植物の特定部位からしか産生せず、しかも植物によって季節性や地域性があるので、市場の必要量を確保することが困難であった。

そこで、アントシアニンを効率的に得ることを目的として、アントシアニンを高含有する植物を作出する試みがなされていた。アントシアニンを高含有する植物を作出する方法としては、例えば、アカダイコン、紫トウモロコシ、シソ、及びアカキャベツよりなる群から選択される少なくとも１種の植物の種子にγ線を照射し、これを播種栽培することにより、植物体内に産生するアントシアニンを増加させる方法が知られている（例えば、特許文献１ 請求項１参照）。しかし、特許文献１にアントシアニンを高含有する植物を作出する方法は、植物の種子にγ線を照射するので、植物の遺伝子を損傷する可能性があり危険である。

また、アントシアニンを高含有する植物を作出する方法としては、例えば、胚軸または根部にアントシアニンを含む根菜の種子、または下記の工程４で採取した種子を播種し発芽させ、生育させる工程１と、工程１で得られる根菜の胚軸または根部の一部を切り取り、その切片中に含まれるアントシアニン量を測定する工程２と、アントシアニン含量の高い切片に由来する根菜を選択し、これを再び生育させて、開花期まで生長させる工程３と、工程３で得られる開花した根菜を、異なる個体同士で交配もしくは受粉させ、種子を採取する工程４と、工程４で得られた種子を回収するか、または上記工程１に供する工程５と、工程５で得られた種子を播種し発芽生育させる工程とを有するものが知られている（例えば、特許文献２ 請求項５参照）。

しかし、特許文献２に記載のアントシアニンを高含有する植物を作出する方法は、播種栽培した根菜に含まれるアントシアニン量を測定し、アントシアニン含量の高い根菜を選択し、これを再び生育させて開花期まで生長させ、開花した根菜を異なる個体同士で交配させて種子を採取し、得られた種子をさらに播種栽培するので、２度播種栽培する必要がある。このため、特許文献２に記載のアントシアニンを高含有する植物を作出する方法は、手間と時間がかかるという問題があった。

特開２００６−１６６７８８号公報 特開２００７−０６０９９２号公報

そこで、本発明の課題は、植物体内のアントシアニンを安全かつ簡単に増加させるアントシアニンの生産方法を提供することである。

請求項１に係る発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露することを特徴とするアントシアニンの生産方法に関する。

請求項２に係る発明は、前記アントシアニン産生植物がシロイヌナズナであることを特徴とする請求項１記載のアントシアニンの生産方法に関する。

請求項３に係る発明は、前記緑葉揮発成分がｎ−ヘキサノール、Ｚ−３−ヘキセノール、Ｚ−３−ヘキセナール、Ｅ−２−ヘキセノール、ｎ−酢酸ヘキシル、Ｚ−３−酢酸ヘキセニル、ｎ−ヘキサナール、Ｅ−２−ヘキセナール、ｎ−ノナノール、ｎ−ノナナールのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載のアントシアニンの生産方法に関する。

請求項４に係る発明は、前記緑葉揮発成分がアルデヒド基を有することを特徴とする請求項１又は２記載のアントシアニンの生産方法に関する。

請求項５に係る発明は、前記緑葉揮発成分がｎ−ヘキサナール又はＥ−２−ヘキセナールであることを特徴とする請求項４に記載のアントシアニンの生産方法に関する。

請求項６に係る発明は、アントシアニン産生植物を植物から分泌される緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露して得られるアントシアニン高含有植物に関する。

請求項１に係る発明によれば、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露することにより、植物体内のアントシアニンが増加するので、従来のように植物体内のアントシアニンを増加させる目的で、植物の種子にγ線を照射したり、２度播種栽培したりする必要がない。そのため、安全かつ簡単に植物体内のアントシアニンを増加させることができ、この増加されたアントシアニン産生植物からアントシアニンを取り出すことで、市場の必要量を容易に確保することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記アントシアニン産生植物がシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana Col-0）であることにより、さらに簡単に植物体内のアントシアニンを増加させることができる。シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.）は、世界中に分布し、種子を播いて花が咲いて種子を収穫するまでの時間が短く、育成しやすいという利点があるからである。

請求項３に係る発明によれば、前記緑葉揮発成分がｎ−ヘキサノール、Ｚ−３−ヘキセノール、Ｚ−３−ヘキセナール、Ｅ−２−ヘキセノール、ｎ−酢酸ヘキシル、Ｚ−３−酢酸ヘキセニル、ｎ−ヘキサナール、Ｅ−２−ヘキセナール、ｎ−ノナノール、ｎ−ノナナールのいずれかであることにより、植物体内のアントシアニンの増加割合を向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、前記緑葉揮発成分がアルデヒド基を有することにより、植物体内のアントシアニンの増加割合をより向上させることができる。

請求項５に係る発明によれば、緑葉揮発成分がｎ−ヘキサナール、Ｅ−２−ヘキセナールであることにより、植物体内のアントシアニンの増加割合をさらに向上させることができる。

請求項６に係る発明によれば、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露することにより、植物体内のアントシアニンが増加したアントシアニン高含有植物が得られるので、従来のように植物体内のアントシアニンを増加させる目的で、植物の種子にγ線を照射したり、２度播種栽培したりする必要がない。そのため、安全かつ簡単にアントシアニン高含有植物を得ることができ、このアントシアニン高含有植物からアントシアニンを取り出すことにより、市場の必要量を容易に確保することができる。

本発明の効果を示す図

以下、本発明に係るアントシアニンの生産方法およびアントシアニン高含有植物について詳細に説明する。

本発明に係るアントシアニンの生産方法は、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露することにより、植物体内のアントシアニンを安全かつ簡単に増加させるようにしたものである。

アントシアニン産生植物は、播種栽培されたものや、アントシアニンを産生するカルスなどの植物細胞を培養して得られたものを用いてもよい。また、アントシアニン産生植物としては、アカジソ（Perilla frutescens (L.) Britton var. crispa (Thunb.) H.Deane f. purpurea (Makino) Makino）、赤キャベツ（Brassica oleracea L. var. capitata L）、ハツカダイコン（Raphanus sativus L. var. sativus）、黒豆（Glycine max (L.) Merr. subsp. max）、クロスグリ（Ribes nigrum L.）、紫トウモロコシ（Zea mays L.）、紫サツマイモ（Ipomoea batatas L.）、ブドウ（Vitis vinifera L.）、ブルーベリー（Vaccinium spp.）、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.）など植物体内にアントシアニンを産生する植物であればいずれでもよく、これらに限定されない。

アカジソ（Perilla frutescens (L.) Britton var. crispa (Thunb.) H.Deane f. purpurea (Makino) Makino）は、シソ科、シソ属であり、主に葉にアントシアニンが含まれている。赤キャベツ（Brassica oleracea L. var. capitata L）は、アブラナ科、アブラナ属であり、主に葉にアントシアニンが含まれている。ハツカダイコン（Raphanus sativus L. var. sativus）は、アブラナ科、ダイコン属であり、主に根にアントシアニンが含まれている。黒豆（Glycine max (L.) Merr. subsp. max）は、マメ科、ダイズ属であり、主に外皮にアントシアニンが含まれている。クロスグリ（Ribes nigrum L.）は、スグリ科、スグリ属であり、主に果実にアントシアニンが含まれている。

紫トウモロコシ（Zea mays L.）は、イネ科、トウモロコシ属であり、主に花軸や実にアントシアニンが含まれている。紫サツマイモ（Ipomoea batatas L.）は、ヒルガオ科、サツマイモ属であり、主に塊根にアントシアニンが含まれている。ブドウ（Vitis vinifera L.）は、ブドウ科、ブドウ属であり、主に果皮にアントシアニンが含まれている。ブルーベリー（Vaccinium spp.）は、ツツジ科、スノキ属であり、主に果実や葉にアントシアニンが含まれている。シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.）は、アブラナ科、シロイヌナズナ属であり、主に葉や茎にアントシアニンが含まれている。

上記アントシアニン産生植物のうちのシロイヌナズナは、世界中に分布し、種子を播いて花が咲いて種子を収穫するまでの時間が短く、育成しやすいという利点があるので、本発明の目的を達成する上で最も好ましい。

アントシアニンは、植物界において広く存在する色素、アントシアンのうち、アントシアニジンが糖や糖鎖と結びついた配糖体成分である。このアントシアニンは、花や果実の色の表現に役立ち、フラボノイドの一種で、抗酸化物質として知られる。アントシアニジンとしては、例えば、下記の式（I）に示されるような化学構造を有する、ペラルゴニジン、シアニジン、デルフィニジン、オーランチニジン、ルテオリニジン、ペオニジン、マルビジン、ペチュニジン、ヨーロピニジン、ロシニジンなどがある。糖鎖の結合位置は、構造式左側の二環構造の３位と、構造式左側の二環構造の５位のヒドロキシ基が主である。

緑葉揮発成分は、植物が昆虫等から食害を受けたときに、葉緑体膜中のα‐リノレン酸やリノール酸などの炭素数１８の脂肪酸から酸化分解を経て分泌される炭素数６または炭素数９の揮発性化合物の総称であり、例えば、ｎ−ヘキサノール（分子量１０２．１７）（化２）、Ｚ−３−ヘキセノール（分子量１００．１６）（化３）、Ｚ−３−ヘキセナール（分子量９８．１４）（化４）、Ｅ−２−ヘキセノール（分子量１００．１６）（化５）、ｎ−酢酸ヘキシル（分子量１４４．２１）（化６）、Ｚ−３−酢酸ヘキセニル（分子量１４２．２）（化７）、ｎ−ヘキサナール（分子量１００．１６）（化８）、Ｅ−２−ヘキセナール（分子量９８．１４）（化９）、ｎ−ノナノール（分子量１４４．２５）（化１０）、ｎ−ノナナール（分子量１４２．２４）（化１１）などがあり、これらに限定されない。これらの緑葉揮発成分の構造式を上記記載順に示した。

ジャスモン酸メチルは、植物が昆虫等から食害を受けたときに、葉緑体膜中のα‐リノレン酸から酸化分解および環化過程を経て分泌されるジャスモン酸から誘導される生理活性物質であり、昆虫等の食害に対する防御応答などに重要な役割を果たしている。以下にジャスモン酸メチル（分子量２２４．２９）（化１２）の構造式を示す。

ここで、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露するプライミング処理について説明する。プライミング処理は、例えば、植物工場などの閉鎖的または半閉鎖的な空間にアントシアニン産生植物を入れた状態で、緑葉揮発成分を前記空間に流入させるなどの方法で行なうことができるが、これに限定されず、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露することができる方法であればいずれの方法であってもよい。

次に、アントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露するジャスモン酸メチル処理について説明する。ジャスモン酸メチル処理は、プライミング処理と同様の方法で行なうことができるが、これに限定されず、アントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露させることができる方法であれば、いずれの方法であってもよい。

アントシアニンは、例えば、抽出により植物体内から取り出すことができるが、これに限定されない。抽出としては、例えば、溶媒抽出や超臨界抽出を利用することができる。アントシアニンの抽出は、その抽出効率を高めるために、すりおろした状態や粉砕した状態、圧搾して絞り汁とした状態とすることが好ましい。

本発明に係るアントシアニン高含有植物は、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露して得られる。

以下、本発明に係るアントシアニンの生産方法に関する実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（１）播種栽培
まず、シロイヌナズナの種子を５％次亜塩素酸で滅菌処理を行い、このシロイヌナズナの種子を１／２ＭＳ寒天培地に播種し、４℃の暗所で春化処理を２日間行なう。次に、人工気象器を２３℃に維持した状態で、明期１６ｈと暗期８ｈの交互運転を９日間行いながら種子を栽培する。このとき、２日後に種子が発芽したことを確認した。その後、前記寒天培地を内径３．４センチ、高さ１２．５センチの円筒状のガラス管へ移植する。

（２）プライミング処理およびジャスモン酸メチル処理
次に、播種栽培されたシロイヌナズナを緑葉揮発成分に曝露するプライミング処理を行なう。プライミング処理は、ガラス管の上端をコットンで塞ぎ、このコットンにメタノールに溶かした緑葉揮発成分を含浸させることにより行なう。以下、各実施例について詳細に説明する。

（実施例１）
メタノールに溶して１ｍＭとしたｎ−ヘキサノール５０μｌをガラス管の上端のコットンに含浸させることにより、播種栽培されたシロイヌナズナをｎ−ヘキサノールに曝露させた。この状態を７日間維持した。このとき、ガラス管内のｎ−ヘキサノールの初期濃度は０．５μＭとなった。次に、プライミング処理後のシロイヌナズナを、メタノールに溶して１ｍＭとしたジャスモン酸メチル５０μｌをガラス管の上端のコットンに含浸させることにより、ジャスモン酸メチルに曝露させ、この状態を７日間維持した（ジャスモン酸メチル処理）。このとき、ガラス管内のＥ−２−ヘキセナールの初期濃度は０．５μＭとなった。

（実施例２）
実施例１と同様に、Ｚ−３−ヘキセノールについて、プライミング処理およびジャスモン酸メチル処理を行なった。
（実施例３）
実施例１と同様に、ｎ−ヘキサナールについて、プライミング処理およびジャスモン酸メチル処理を行なった。
（実施例４）
実施例１と同様に、Ｅ−２−ヘキセナールについて、プライミング処理およびジャスモン酸メチル処理を行なった。
（比較例１）
播種栽培されたシロイヌナズナをメタノールのみ５０μｌをガラス管の上端のコットンに含浸させることにより、メタノールのみに曝露させた。この状態を７日間維持した。次に、実施例１と同様に、ジャスモン酸メチル処理を行なった。

（比較例２）
実施例１〜４および比較例１で行なったジャスモン酸メチル処理に代えて、プライミング処理後のシロイヌナズナを、メタノールのみ５０μｌをガラス管の上端のコットンに含浸させることにより、メタノールのみに曝露させた。

（３）アントシアニン含量の測定
次に、実施例１〜４および比較例１、２のそれぞれのシロイヌナズナの地上部新鮮重を１％ＨＣｌ−ＭｅＯＨ水溶液に浸すことによって、シロイヌナズナの地上部新鮮重からアントシアニンを抽出し、抽出されたアントシアニンの量を分光分析により測定した。その結果を図１に示した。

図１に示すように、実施例１〜４のアントシアニンの抽出量は、比較例２のアントシアニンの抽出量よりもいずれもが増加していることが分かる。従って、シロイヌナズナを緑葉揮発成分に曝露した後、ジャスモン酸メチルに曝露すると、植物体内のアントシアニンを増加させることが確認された。このため、アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露することにより、植物体内のアントシアニンが増加したアントシアニン高含有植物を得ることができる。

また、実施例１〜４のうち、特に、実施例３と４がアントシアニンの増加割合が大きいことが確認される。ｎ−ヘキサナールとＥ−２−ヘキセナールは、ヒドロキシ基よりも酸化還元反応に関与しやすいアルデヒド基を有するからと考えられる。

Claims (5)

1. アントシアニン産生植物を緑葉揮発成分に曝露し、このアントシアニン産生植物をジャスモン酸メチルに曝露することを特徴とするアントシアニンの生産方法。
2. 前記アントシアニン産生植物がシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.）であることを特徴とする請求項１記載のアントシアニンの生産方法。
3. 前記緑葉揮発成分がｎ−ヘキサノール、Ｚ−３−ヘキセノール、Ｚ−３−ヘキセナール、Ｅ−２−ヘキセノール、ｎ−酢酸ヘキシル、Ｚ−３−酢酸ヘキセニル、ｎ−ヘキサナール、Ｅ−２−ヘキセナール、ｎ−ノナノール、ｎ−ノナナールのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアントシアニンの生産方法。
4. 前記緑葉揮発成分がアルデヒド基を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアントシアニンの生産方法。
5. 前記緑葉揮発成分がｎ−ヘキサナール又はＥ−２−ヘキセナールであることを特徴とする請求項４に記載のアントシアニンの生産方法。

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