受賞者講演要旨《農芸化学技術賞》

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酵母の醸造特性・物質変換に着目したビールテイスト飲料の品質向上と商品開発

サッポロビール株式会社
はじめにそれを補う遺伝子が他に存在するために，染色体の長さが変化

酵母はビール製造工程において中心的な役割を果たし，ビーするようなダイナミックな変異が起きてもそれが形質の変化まルの香味に最も大きな影響を与えると考えられる．設計した品で及ぶことは少ないと考えられた．ところが，この研究の過程

質のビールを造るために，醸造技術者は発酵工程における発酵において，調査項目の一つとして挙げていた下面ビール酵母の管理を綿密な計算と長い経験に基づき慎重に行っている．しか凝集形質が変化し易いことが判ってきた 1, 2）．

し，最も重要なことは用いる酵母の選択であり，望ましい性質の凝集性遺伝子の塩基配列の決定1‒2.

を持つ酵母を選抜していくこと及びそれを常に最良の状態で安

我々は，まず遺伝子レベルでの研究が進んでいる S. cerevisiae

定に維持していくことは，醸造技術者にとって最大の関心事での凝集性遺伝子をクローニングし，その解析に取り組んだ．凝ある．

集性遺伝子 FLO1 は第Ⅰ染色体上に存在し，ORF が 4611 bp

下 面 ビ ー ル 酵 母（Saccharomyces pastorianus）の 凝 集 性 は，であり，その塩基配列から 1537 個のアミノ酸からなる蛋白質重要な醸造特性の一つである．現在，世界的に主流のビール醸をコードしていると推測された 3）．一方，下面ビール酵母は，造（下面発酵）では，この酵母の凝集形質が上手く工程に利用

別名 Lager 酵母とも呼ばれることから，下面ビール酵母の凝集されている．ビール醸造は，主発酵と後発酵からなり，大半の性遺伝子は，Lg-FLO1 遺伝子と命名された．

酵母は主発酵終了後に発酵タンクの底部から効率的に回収さ1‒3.

凝集性遺伝子の不安定性に関する研究れ，次の発酵に使用するという工程が数回繰り返される．凝集

このように長年の疑問であった下面ビール酵母の凝集性につ性は下面ビール酵母の基本的でかつ重要な性質であるにもかかいて分子遺伝学的な解析が可能になり，凝集性の実体にかなりわらず，実際の醸造現場において，完全に制御されていなかっ迫ることができた．一方で，ビール醸造現場で比較的頻度高くた．また，1990 年代以降，市場の要請に応える形で台頭した発起こる凝集性弱化現象のメカニズムはなお解決すべき課題で泡酒，新ジャンルでは麦芽使用率が少ないか，麦芽を使用しなあったことから，これについて調査したところ，この現象が，い等，低栄養での発酵のため予期せぬオフフレーバーが生成す酵母細胞集団中における，凝集性株に対する非凝集性株の比率るなどの新たな課題もあった．

が増加することによって起こることを突き止め，遺伝子レベルサッポロビール株式会社（以下，サッポロ社）では，従来かでの解析結果も合わせて，下面ビール酵母の凝集性弱化モデル

らある解析技術に加えて，飛躍的に発展してきた遺伝子解析や4）を提案した（図 1）．また，この知見を活用して凝集性細胞比成分分析技術を駆使して，下面ビール酵母の醸造特性を解析率を調整した株を作製しビール工場での実際の製造に供した．

し，ビール系飲料の品質や工程の改善に繋げただけでなく，発これらの下面ビール酵母の遺伝的な不安定性に関する研究

泡酒，新ジャンルのエポックメイキングな商品で業界構造を変は，研究所での実用酵母の集中管理と酒母の供給スキームの確革するとともに，それらの低栄養環境での香味改善にも継続的立につながった．に取り組んだ．また，酵母による原料由来成分のポジティブな

2.

酵母生理に着目した従来技術の改善・新技術の提案

物質変換を新たに発見し，2020 年代以降のビール回帰の流れ凝集性以外でも，酵母の生理や活用法（細胞融合や固定化酵や，コロナ禍を経て再確認されたお酒のコミュニケーション価母等も含む）に着目した様々な研究から，発酵促進効果のある値向上につながるような新商品開発にも展開した．

亜鉛含有酵母の活用や，工場の大スケールでの発酵タンクに仕下面ビール酵母の凝集性に関する知見の活用

込からの麦汁を複数回に分けて導入する「掛け発酵」の条件を制

1.

1‒1.

下面ビール酵母の染色体 DNA パターンの不安定性御することにより，工程・香味改善を継続的に行うとともに，実用酵母 SBC0001（P）株と SBC0002（Q）株から得られた分離株のパルスフィールド電気泳動による染色体解析を行った．これらの変化した染色体 DNA を同定するために DNA プローブを用いた PFGE サザン解析を行った結果，染色体の欠失，分断，転座などのダイナミックな変化が起こっている可能性が示唆された．一般に，下面ビール酵母の醸造特性は変化することが知られているが，染色体長の変化と醸造特性との関係を上手く説明できるまでには至らなかった．それは，下面ビール酵母がS. cerevisiae と S. eubayanus の自然交雑株であることや 3～4 倍体の高次倍数体であることなどの複雑な遺伝的背景によると考えられた．つまり，一つの遺伝子に何らかの変異が起こっても

図1

Lg-FLO1 遺伝子の不活性化モデル

10《農芸化学技術賞》

図2

低栄養麦汁発酵におけるインドール生成機構の解明

図3

受賞者講演要旨

レモングラス由来のシトラールの酵母による変換経路

そのような知見の蓄積から，原料配合（≒栄養環境）がビールとステル化が起こることも解明しつつある（図 3）7）．また，果汁異なる発泡酒や新ジャンルの開発，品質向上にも即応して，やハーブのうち，アントシアニンを含む原料を使用するとビービールテイスト飲料の市場構造を変革する端緒となった．

ルのオフフレーバーであるダイアセチルが増加すること，この

3.

低栄養下で生成するオフフレーバーの抑制

1990 年代から現在に至るまで日本特有の市場条件（酒税法）により麦芽の使用比率が規定された発泡酒，新ジャンルが開発現象が特定の遺伝子の発現に起因していることを示した．これ
らの研究により，2020 年代の日本市場に対応した多様な商品開発でビール市場の活性化にも寄与したものと考えている．

されてきた ．このような酒類ではアミノ酸やビタミンのよう5）な微量成分が不足し，深刻な発酵性の低下や各種のオフフレーおわりにバー発生の懸念があった．特に下面酵母を使用した場合，硫化サッポロ社はビール工場における酵母活用技術について，遺水素（H2S）が高くなる傾向が見られた．当時，先端技術で伝子解析や成分分析技術を駆使して，①下面ビール酵母の凝集あった DNA shot-gun genome microarray などを活用し，そ性に関する知見の活用，②酵母生理に着目した従来技術の改の原因が遺伝子レベルではメチオニン合成経路中の S. cerevi-

善・新技術の提案，③低栄養下で生成するオフフレーバーの抑

siae 型，S. eubayanus 型遺伝子の mRNA の発現の違いである制，④酵母株に依存するエステル生成能の解析，⑤酵母によること，発酵中の pH の違いでも H2S の生成量が変化すること等香気成分の変換と商品開発への応用などを実現してきた．消費を解明した．さらに研究を進める中，アミノ酸以外のビタミ者の嗜好の多様化，それに伴うビールテイスト飲料の香味の多ン，ミネラルが不足すると，インドールのような通常ビールテ様化が進んできている中，今後もよりよい品質，香味のビール

イストでは見られないオフフレーバーが発生することも明らか

を消費者に提供するために酵母活用技術を追求していきたい．にし（図 2），製造現場での工程管理の見直しや，香味品質の高（引用文献）

い新商品開発につながった 6）．
4.

酵母株に依存する好ましいエステルの生成能の解析

下面ビール酵母の株間差はラガービールの品質に大きく影響する．下面ビール酵母の中でも特定の株で醸造したビールはエステル香の主要成分である酸酸イソアミルを他の製品の 2 倍程度含んでいた．酵母株間の遺伝子発現挙動を比較したところ，酢酸イソアミルの前駆体であるロイシンの取り込みに寄与する
BAP2 遺伝子と BCAA aminotransferase をコードする BAT2遺伝子の発現量が高かった．この研究から，酢酸イソアミル生成能の高さはロイシンの細胞内への取り込み能力と細胞内での前駆体変換能の高さに起因すると考察された．
5.

酵母による香気成分の物質変換と商品開発への応用

2000 年代になると世界的にクラフトビールが隆盛し，それを牽引する IPA スタイルのビール類には，テルペン類やチオール類を多く含み香りに特徴をもったホップが用いられている．我々はそれらの香気成分が醸造中に酵母の作用によって変換され，ホップの品種，その組み合わせによって特徴的な香り1）Takata Y, Watari J, Nishikawa N and Kamada K. Electrophoretic Banding Patterns of Chromosomal DNA from Yeasts. J.
Am. Soc. Brew. Chem., Vol. 47, p 109–113,（1989）
2）Sato M, Watari J, Sahara H and Koshino S. Instability in Electrophoretic Karyotype of Brewing Yeasts. J. Am. Soc. Brew.
Chem., Vol. 52, p 148–151,（1994）
3）Watari J, Takata Y, Ogawa M, Sahara H, Koshino S, Onnela
M-L, Airaksinen U, Jaatinen R, Penttilä M and Keränen S.
Molecular Cloning and Analysis of the Yeast Flocculation
Gene FLO1. Yeast, Vol. 10, p 211–225,（1994）
4）Sato M, Maeba H, Watari J and Takashio M. Analysis of an
Inactivated Lg-FLO1 Gene Present in Bottom-fermenting
Yeast. J. Biosci. Bioeng., Vol. 93, p 395–398,（2002）5）潮井徹，麦芽をまったく使わない新ジャンル（第 3 のビール）の開発．日本生物工学会誌，Vol. 90, p 235–237,（2012）6）谷川篤史，ビール造りの研究とは？ 日本生物工学会誌，Vol.
90, p 242–245,（2012）7）Osawa C, Tanigawa A, Takoi K, Iimure T and Ishida F. Biotransformation of terpenoids derived from various herbs andspices during fermentation. European Brewery Convention
38th Congress,（2022）が形作られることを示し，そのデータの活用が多様な商品群の開発・上市につながった．また，2017 年の酒税法改正により，謝辞本賞にご推薦いただきました東京大学・大西康夫教

一定の条件でハーブやスパイス，果汁等がビールの原料として授に深謝いたします．また，本研究成果はサッポロビール株式認められたが，特定のハーブ類をビール醸造に使用すると，酵会社ならびにサッポロホールディングス株式会社の多くの関係

母の作用により，テルペン化合物や分岐鎖脂肪酸類の変換やエ者の尽力によるものであり，関係の皆様に感謝いたします．