JAIMA Season 2024

No.24

機器分析が支える、豊かな暮らしと産業のフロンティア

機器分析で切り拓く、納豆／納豆菌による健康増進の未来

茨城県産業技術イノベーションセンター
野口友嗣 飛田啓輔
食品産業技術総合研究機構（農研機構）、筑波大

１．はじめに学、タカノフーズ株式会社、当センター）は納豆

納豆は、蒸した大豆を納豆菌で発酵させることに着目した。

でつくられる大豆発酵食品である。納豆の誕生に納豆には食後早期の血糖上昇抑制効果があるこ

ついては諸説あるが、茨城県に関しては、永和３と、粘性成分のβグルカン、グルコマンナン等に（1083）年、源義家が奥州に向かう途中で水戸市食後の血糖上昇を抑える効果が報告されているこの屋敷に宿泊した際、煮豆の残りを藁で包んでおとから、納豆の粘りの主成分であるポリガンマいたところ、煮豆が自然に発酵して糸を引くようグルタミン酸（γ-PGA）にも同様の効果があるのになっており、これを家来が食べたところ美味しではないかと推察した。そこで茨城コンソーシア

かったので義家に献上したところ、大変喜び、以ムは、（1）γ-PGA の機能性を明らかにすること、来、将軍に納めた豆という意味で「納豆」と名付（2）γ-PGA を機能性関与成分としたγ-PGA 高［1］

けられ水戸の農家に広まった、と言われている 。
［2］

含有納豆を開発することを目標とした。

現在でも納豆の消費金額が全国上位 、全国納豆

機能性表示食品の届出には機能性関与成分の定協同組合連合会に加盟する納豆メーカー数が県別量が必要である。その一方、取り組みの過程で［3］で最多 を占めるなど、本県と納豆とのかかわり試作したγ-PGA 高含有納豆は粘りが非常に強く、は深い。茨城県産業技術イノベーションセンター

これまで報告されている測定方法ではγ-PGA がにおいても、納豆および納豆菌に関する基礎研究定量できないという課題が生じた。

から製品化・実用化まで各ステージで企業支援をこの課題を解決するため、当センターでは、行っている。本稿では、当センターが機器分析を

γ-PGA 高含有納豆に適用可能なγ-PGA 定量法活用して取り組んでいる納豆研究の概要を紹介しの開発に取り組んだ。

たい。

２．‌納 豆中ポリガンマグルタミン酸の高精度定量
２－１．経緯２－２．γ-PGA定量法の開発
γ-PGA 定量法の開発にあたっては、既報［4］を参考にして基本的な分析の流れを構築後、各項目で最適な条件を決定して組み合わせ、定量法のはじめに、当センターが参画した農林水産省最適化を試みた。このときγ-PGA 高含有納豆か委託プロジェクト「地域の農林水産物・食品の機らの粗γ-PGA 抽出効率、抽出したγ-PGA の精能性発掘のための研究開発」（平成 28 年度～令和

製方法、納豆粒由来の夾雑タンパク質やペプチ２年度）について触れる。このプロジェクトでド等の除去効率の向上が課題となっていたことは、地域の特産物を活用した機能性表示食品の開から、粗γ-PGA 抽出効率向上のための納豆の乾発を目指し、茨城県、長野県および沖縄県の３地

燥粉末化（項目①）、粗γ-PGA 回収時に添加する域でそれぞれコンソーシアムを形成して取り組ん塩の種類（項目②）、γ-PGA 精製方法の組み合わだ。このうち茨城コンソーシアム（（国研）農業・せ（項目③）について検討した。なお、本手法でJAIMA Season 2024 Spring3

は納豆から抽出したγ-PGA（＝グルタミン酸の納豆を用意し、同日３点、異日３日間でγ-PGA重合体）を酸分解してγ-PGA 由来のグルタミン含量を測定後、一元配置分散分析を行うことで併酸含量を測定したのち、目的のγ-PGA 含量を算行精度および室内再現精度を算出した。さらに、出する。このとき大豆由来のタンパク質等が分納豆は通常γ-PGA が含まれていることから、一解されるとγ-PGA 由来のグルタミン酸含量が算定量のγ-PGA 標準溶液を添加した納豆（添加区）出できなくなることから、γ-PGA が分解されるおよび未処理の納豆（無添加区）を用意して、添ことを予め確認した加熱条件（3M 塩酸、110℃）

加区のγ-PGA 含量から無添加区のγ-PGA 含量で、夾雑タンパク質等の分解が起こらない分解時を差し引くことで添加回収率を算出した。

間（項目④）を検討した。さらに、高速液体クロ妥当性確認試験の結果、検量線の直線性は相関マトグラフ（HPLC）を用いたグルタミン酸定量前

係数 0 . 999 以上、併行精度は 1.9％－4.3％、室内の遠心分離（項目⑤）について検討した。以上の再現精度は 1.8％－3.9％、添加回収率は 98.5％－

５項目に関して最適な条件を組み合わせ、納豆中101.0％を示し、開発したγ-PGA 定量法が高い精のγ-PGA 定量法を開発した（図１）。

度と再現性を有することを確認した［6］。

納豆サンプルを乾燥粉末化

項目①

γ-PGAの抽出

項目② 0.3M 酢酸ナトリウム添加によりγ-PGAを回収

茨 城 コ ン ソ ー シ ア ム の う ち 農 研 機 構 で は、γ-PGA 高含有納豆を長期投与したマウスは非投与マウスに比べて血糖値が有意に低下することを見出し［7］、筑波大学では、ヒト介入試験

項目③

トリクロロ酢酸沈殿によりγ-PGAを精製によりγ-PGA 高含有納豆が特に食後早期の血項目④

3M塩酸、110℃４時間加熱によりγ-PGAをグルタミン酸に分解

糖値上昇抑制に有効であることを明らかにし項目⑤ 遠⼼分離後、HPLCによりグルタミン酸を定量
グルタミン酸の定量値からγ-PGA含量を算出
図１

図１ 開発した納豆中γ-PGA定量法開発した納豆中γ-PGA 定量法

２－３．妥当性確認試験

た［8, 9］。この理由として、γ-PGA が粘性を有する高分子であることから、水溶性食物繊維と同様のメカニズムで食事中の糖の吸収を抑えて食後早期の血糖値上昇を穏やかにしていることが推察された。

［5］

機能性表示食品に関する質疑応答集 では、機以上の研究結果に基づき、機能性表示食品とし能性関与成分の分析方法を示す資料を作成する際てのγ-PGA 高含有納豆の製品化が期待される。に留意すべき事項として「分析方法は査読付き論文や公定法等客観的な評価が行われていることが望ましいが、公定法等がない場合は、表示量付近

同プロジェクトで開発した納豆中γ-PGA 定量での添加回収試験や繰り返し分析等を実施し、分法を用いて、当センターで保有している納豆菌析方法の妥当性確認を行うことが望ましい。
」とを用いて納豆を製造後、製造直後および 10℃で回答している。しかし、納豆中γ-PGA 分析に関20 日間保存した後のγ-PGA 含量を測定した。そする公定法はまだ存在しない。そこで、開発したの結果、当センターが開発した納豆菌 IBARAKI

γ-PGA 定量法の信頼性を示すため、単一試験室

XF36 株［10］を用いて製造した納豆は、製造直後での妥当性確認試験を行った。

において対照株を用いて製造した場合の約 1.6 倍

本手法では、HPLC により得られたグルタミンのγ-PGA 含量を示した。さらに、対照株を用酸含量に所定の換算係数を乗じて目的の納豆中いて製造した納豆は製造直後と比べ 10℃、20 日γ-PGA 含量を算出する。そのため、グルタミン間保存後のγ-PGA 含量が有意に低下した一方、酸標準試薬を用いて作成した検量線の濃度とピー

IBARAKI XF36 株を用いて製造した納豆は製造ク面積から回帰直線を作成し、検量線の直線性を直後と同等のγ-PGA 含量を保持していた（図２）。

確認した。また、γ-PGA 含量が異なる３種類の4２－４．実施例

JAIMA Season 2024 Springして健康維持に有用な役割を果たすことが知られ＊＊ている。そのため、当センターでは近年、納豆菌の機能性に注目した研究を行っている。

＊

感染症予防に寄与する食品を開発するためには、ウイルス抵抗性（抗ウイルス作用）を評価する技術が必要である。従来、抗ウイルス作用の評価手法は、実験動物にウイルスを感染させた後、評価対照株

図２

IBARAKI XF36株

したい食品成分を投与する方法が主流であった。

*p<0.05, **p<0.01

しかし、この手法は実験従事者の安全性やコスト、

図２ IBARAKI XF36株を用いた納豆のγ-PGA含量

IBARAKI XF36 株を用いた納豆のγ-PGA 含量

時間などの点で課題があることから、ウイルスや以上から、IBARAKI XF36 株はγ-PGA 高産

実験動物を使用しないウイルス感染評価モデルが生性かつ納豆製造時の品質変化が穏やかな株であ求められていた。この課題を解決するため、当セるという特長を確認することができた。

ンターでは細胞を用いたウイルス感染評価モデル

そこで、納豆の新製品開発に意欲的な県内企業の開発に取り組んだ。

を対象とした研究会を立ち上げ、会員企業と共同で IBARAKI XF36 株を用いた納豆の最適な製造

３－２．ウイルス感染疑似細胞モデルの開発条件の検討に取り組んだ。こうした取り組みの結ヒトにおいては、新型コロナウイルスなど一果、 だ る ま 食 品 株 式 会 社（ 水 戸 市 ）よ り、本鎖 RNA ウイルスに感染した際、マクロファーIBARAKI XF36 株を用いた黒大豆納豆「くろこジとよばれる免疫細胞が炎症反応を起こし、そじろう」が 2022 年に製品化された（図３）。の結果、抗ウイルス作用に関与する遺伝子の発現が誘導される。最近、in vivo における新型コロナウイルス感染モデルとして、ウイルス由来の一本鎖 RNA と類似した作用を有する合成試薬（Resiquimod）をウイルスの代わりにマウスに腹腔内投与し、抗ウイルス作用に関与する遺伝子発現の上昇度合いを調べる方法が提案された［11］。
当センターではこれらの報告を参考に、シャーレ上にヒト単球由来 THP-1 細胞を培養した後、Resiquimod を THP-1 細胞に作用させることで、

図３ 小粒黒大豆
⼩粒⿊⼤豆「くろこじろう」
図３「くろこじろう」（だるま食品株式会社HPより転載）（だるま食品株式会社
HP より転載）

３．‌ウ イルス感染疑似細胞モデルの開発と納豆菌による抗ウイルス作用の調査マクロファージを一本鎖 RNA ウイルス感染時と同様の炎症状態に誘導させるウイルス感染疑似細（図４）。
胞モデルを開発した［12］３－１．経緯SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）やインフ
ルエンザウイルス感染症の蔓延により、毎日の食事を通じて感染症を予防したいというニーズがこれまで以上に高まっている。納豆は大豆と水、納豆菌というシンプルな原料からつくられるが、納豆菌（B. subtilis natto）もプロバイオティクスとJAIMA Season 2024 Spring5このことから、IBARAKI XF36 株をはじめと◎ 安全性
◎ コスト
◎ 時間

ウイルス由来一本鎖RNAに類似した作用を持つ試薬(Resiquimod)抑制することが示唆された。
３－４．企業との取り組みに関する事例
このウイルス感染疑似細胞モデルを利用して当刺激炎症する納豆菌はウイルス感染における過剰な炎症をセンターと株式会社帝人目黒研究所が実施した共ヒト単球由来THP-1細胞

同研究では、当該企業が保有する納豆菌 BN 株のマクロファージ添加により、免疫増強に関与するタンパク質（サ図４イトカイン）の遺伝子発現が、通常の状態とウイウイルス感染疑似細胞モデル

図４ ウイルス感染疑似細胞モデル

この手法は毒性の高いウイルスを使用することや動物実験を行う必要がない。そのため、従来法と比べて安全面、コスト面および時間面ともに優れているといえる。

ルス感染様状態の双方のマクロファージにおいて有意に上昇することが明らかになった［13］。
これらの成果は、納豆菌 BN 株がヒトの免疫機能を増強し、ウイルスによる感染を抑える可能性を示しており、今後も共同で納豆菌および納豆に３－３．納豆菌による抗ウイルス作用の調査開発したウイルス感染疑似細胞モデルを用いて、納豆菌の抗ウイルス作用を調査した。当センターが保有する４種類の納豆菌を寒天培地上で調製後、よる健康増進に寄与する研究を進めていく予定である。

４．おわりに納豆菌体を純水で洗浄、遠心分離を行い凍結乾燥

食品産業では健康機能性志向の高まり、感染症した。得られた粉末状の納豆菌をウイルス感染疑を予防できる食品のニーズ増加など、コロナ禍を似細胞モデルに添加して、３時間培養後、定量的経て新たな生活様式への対応が求められている。

リアルタイム RT-PCR（qRT-PCR）により抗ウイこの状況に対応すべく、当センターではこれからルス作用に関与する遺伝子の発現を調べた。そのも様々な機器分析を活用することで、納豆メー結果、納豆菌は無添加区（対照）に比べて細胞レカーをはじめとした県内企業の多様な要望を汲みベルで抗ウイルス作用を示す成分の遺伝子発現を取り、製品開発や新規ビジネス創出の支援に取り高めることを見出した。このうち特に納豆菌組んでいく所存である。

IBARAKI XF36 株は、抗ウイルス作用および抗最後に、研究を進めるうえで、農研機構をはじ炎症作用に関与する遺伝子の発現を強く誘導する

め共同研究機関の皆様には多くのご助言、ご指導ことが明らかになった（図５）。

を賜りました。この場を借りて、あらためて厚く御礼申し上げます。

図５


6

‌IBARAKI
XF36 株による抗ウイルスおよび抗炎症作用
図５ IBARAKI XF36株による抗ウイルスおよび関連遺伝子の発現誘導
抗炎症作用関連遺伝子の発現誘導（Foods, 12, 313, 2023. Figure ５. より転載）（Foods, 12, 313, 2023. Figure 5.より転載）

JAIMA Season 2024 Spring◎参考文献［1］ 茨城県ホームページ．いばらきの納豆特集 2023．
https://www.pref.ibaraki.jp/bugai/koho/kenmin/
syun/20230710 . html［2］ 総務省統計局 家計調査（二人以上の世帯）品目別
都道府県庁所在市及び政令指定都市ランキング（2020年（令和２年）～ 2022 年（令和４年）平均）		 https://www.stat.go.jp/data/kakei/ ５.html［3］ 全国納豆協同組合連合会会員名簿		 http://natto.or.jp/about/member/index.html［4］ T. Nagai, K. Koguchi, Y. Itoh, J. Gen. Appl.
Microbiol., 43, 139-143（1997）［5］ 機能性表示食品に関する質疑応答集．		 https://www.caa.go.jp/policies/policy/food_labeling/foods_with_function_claims/assets/foods_with_function_claims_230929_0014.pdf［6］ Y. Kubo, M. Kobori, R. Nakagawa, T. Yoshiura, A.
Takeda, T. Noguchi, Food Sci. Technol. Res., 27（3）,463-471（2021）［7］ M. Tamura. S. Hori, A. Inose, M. Kobori, Food
Nutr. Sci., 11, ８-22（2020）［8］ R. Araki. K. Fujie, N. Yuine, Y. Watabe, K. Maruo,H. Suzuki, K. Hashimoto, Nutrients, 12（4）, 915-926（2020）［9］ R. Araki, T. Yamada, K. Maruo, A. Araki, R.
Miyakawa, H. Suzuki, K. Hashimoto, Nutrients, 12（８）, 2374-2384（2020）［10］久保雄司，飛田啓輔，野口友嗣，ポリグルタミン酸
高産生性新規納豆菌、当該納豆菌を用いた食品組成物及び当該納豆菌を含む組成物，特許第 7181563 号（2021）［11］A . G . Y a t e s , C . M . W e g l i n s k i , Y . Y i n g , I .
K. Dunstan, T. Strekalova, D. C. Anthony, J.
Neuroinflamm, 19, ８（2022）［12］K. Fujii, Y. Kubo, T. Noguchi, K. Tobita, Foods, 12,313（2023）［13］茨城県産業技術イノベーションセンターホームペー
ジ．https://www.itic.pref.ibaraki.jp/report/result/info-20230913/

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