著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

山西老陳酢は中国の四大名酢の一つです。その風味は、穀物を固体の状態のまま発酵させる伝統的な製法で生まれます。製造の最初の段階はアルコール発酵で、ここで香りのもとになる物質がつくられ、後の酸づくりの効率も左右されます。この段階は環境中に自然にすみつく微生物の集団に頼っています。著者らによると、香りは特定の一種の微生物ではなく、多くの種が協力したり競合したりする中で生まれます。酵母のサッカロミセス・セレビシエは主にエタノールをつくり、別の酵母ピキア・クドリアウゼビイはエステル系の香りに関わり、乳酸菌は有機酸などをつくって酵母の働きにも影響します。

研究チームは、機能を補い合う微生物を選んで組み合わせた「合成微生物群」で、このアルコール発酵の一部の働きを再現し、さらに速められるかを調べました。合成微生物群は、食品発酵を制御しやすく、結果をそろえやすくする方法として注目されています。著者らはこの研究を、伝統的な酢づくりで使う、制御された標準的なスターター（発酵のもとになる微生物）に向けた一歩と位置づけています。

何を、どのように調べたか

研究チームは、白酒づくりに使う固形の発酵スターター「大曲」と、工場のアルコール発酵中の発酵穀物「酒醅」から微生物を取り出しました。酒醅は発酵1・3・5・7日目に採取しました。微生物は集落の形や顕微鏡での見た目、遺伝子配列で種類を確かめました。さらに増え方やエタノール・酢酸への耐性を調べ、その結果をもとに酵母3種と乳酸菌3種の計6株を選びました。酵母はサッカロミセス・セレビシエ、ピキア・クドリアウゼビイ、サッカロミコプシス・フィブリゲラ、乳酸菌はラクチプランチバチルス・プランタルム、レンチラクトバチルス・ブクネリ、リギラクトバチルス・アミロボルスです。

6株は、濁り具合でそろえた培養液を同じ量ずつ混ぜ、モロコシの搾り汁の液体培地に植え付けました。これをフラスコ内で30℃で振とうしながら7日間発酵させ、独立したフラスコ3本で繰り返しました。発酵中に生じる揮発性の香り成分は、ガスクロマトグラフィー質量分析（GC-MS）という、成分を分けて質量から種類を推定する方法で測りました。結果は、同じ工場の通常生産によるアルコール発酵（工業発酵）の試料と比べました。比較には、成分の種類の重なりや、多数の成分の傾向をまとめて全体の違いを見る主成分分析を使いました。

著者らは、混ぜた比率は液量でそろえたもので、細胞数の比率は1対1とは限らないこと、他の比率は試しておらず、この比率が最適だとは主張しないことを明記しています。

主な報告結果

合成微生物群では、いくつかの主要な香り成分が工業発酵より早い時期に最大量に達しました。果実のような香りをもつエステルの酢酸エチルは、3日目に1ミリリットルあたり0.331ミリグラムで最大になりました。工業発酵の酒醅で見られた最大値は7日目の0.238ミリグラムでした。合成微生物群ではエタノールも3日目に0.741ミリグラムで最大となり、その後は減りました。工業発酵のエタノールは、1日目の0.507ミリグラムから7日目の0.934ミリグラムまで増え続けました。バラのような香りの成分として知られるβ-フェネチルアルコールは、どちらの系でも増え続けました。合成微生物群では1日目の0.038ミリグラムから7日目の0.440ミリグラムへ、工業発酵では0.190ミリグラムから0.471ミリグラムへ増えています。

一方で、香りの多様さには大きな差がありました。両方の系で見つかった香り成分は合わせて55種で、そのうち共通は20種でした。合成微生物群だけで見つかったのは10種、工業発酵だけで見つかったのは25種です。主成分分析では、2つの系の試料がはっきり分かれ、発酵が進むにつれて変化する方向も異なりました。両者を分けた最大の要因はエタノールで、工業発酵の中・後期にエステルがたまることも大きな違いでした。

成分の分類別の割合を見ると、合成微生物群ではアルデヒド類が終始最も多く、1日目の約51%から7日目の約61%に増えました。エステル類の割合は1日目の約12%から7日目の約3%に下がりました。工業発酵でもアルデヒド類が最多でしたが、割合は約47%から約34%に下がり、エステル類は約24%から約33%に増えました。工業発酵では、香り成分の総量が1日目の5.64ミリグラムから7日目の7.81ミリグラムへ38.4%増えた一方、成分の種類は34種から28種に減りました。合成微生物群では、総量と種類がいずれも発酵の中ごろに減りました。7日目には総量は戻りましたが、種類は戻りませんでした。

この報告が示すこと

著者らは、大曲と酒醅から得た6株の合成微生物群が、液体のモデル系で山西老陳酢のアルコール発酵の一部の特徴を再現したと結論づけています。いくつかの主要な香り成分も、調べた工業発酵より早く最大量に達しました。ただし、これは合成微生物群が工業的な固体発酵を再現したことも、上回ったことも意味しないと強調しています。2つの系は原料の成分、物理的な構造、物質の移動のしやすさが異なります。また香り成分のデータは半定量的で、一部の成分の同定は暫定的です。系の違いには、微生物の構成だけでなく発酵方式の違いも合わさって表れています。

限界として、著者らは次の点を挙げています。液体での結果を実際の固体発酵にそのまま当てはめることはできません。合成微生物群には、伝統的な酒醅で分解酵素を供給するバチルス属や糸状菌が含まれていません。共培養中の遺伝子発現などの仕組みは調べておらず、各株の数の推移も追跡していません。工業発酵の試料は1回の生産分だけで、生産ロットごとのばらつきは反映されていません。さらに、ピキア・クドリアウゼビイを食品に使うには株ごとの安全性評価が必要で、この研究は個々の株の食品としての安全性を示すものではないとしています。

そのうえで著者らは、合成微生物群を、微生物の組み合わせが香りをどう形づくるかを調べるための制御しやすい実験の場として位置づけています。香りの多様さが工業発酵に及ばなかったことは、伝統的な製法の複雑さを6種だけで再現するのは容易ではないことを示しています。著者らは、こうした合成微生物群は伝統発酵に置き換わるものではなく、その仕組みを解きほぐすための道具として価値があると述べています。

原著論文の著者・所属：Xuefeng Zhu（Biomedicine and Health Laboratory in Shanxi Province, Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering, Ministry of Education, Shanxi Key Laboratory of Bioengineering, Institute of Biotechnology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; Shanxi Provincial Key Laboratory for Vinegar Fermentation Science and Engineering, Key Laboratory of Special Sorghum Breeding and Processing (Shanxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shanxi Zilin Flavoring and Food Co., Ltd., Taiyuan 030400, China）、Limin Cui（Biomedicine and Health Laboratory in Shanxi Province, Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering, Ministry of Education, Shanxi Key Laboratory of Bioengineering, Institute of Biotechnology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; Shanxi Songjiagou Functional Food Co., Ltd., Xinzhou 036300, China）、Xianxian Luo（Shanxi Provincial Key Laboratory for Vinegar Fermentation Science and Engineering, Key Laboratory of Special Sorghum Breeding and Processing (Shanxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shanxi Zilin Flavoring and Food Co., Ltd., Taiyuan 030400, China）、Fanfan Lang（Shanxi Provincial Key Laboratory for Vinegar Fermentation Science and Engineering, Key Laboratory of Special Sorghum Breeding and Processing (Shanxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shanxi Zilin Flavoring and Food Co., Ltd., Taiyuan 030400, China）、Yu Zheng（Shanxi Provincial Key Laboratory for Vinegar Fermentation Science and Engineering, Key Laboratory of Special Sorghum Breeding and Processing (Shanxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shanxi Zilin Flavoring and Food Co., Ltd., Taiyuan 030400, China; State Key Laboratory of Bio-Based Fiber Materials, School of Biological Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China）、Zhiqiang Nie（Biomedicine and Health Laboratory in Shanxi Province, Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering, Ministry of Education, Shanxi Key Laboratory of Bioengineering, Institute of Biotechnology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; Shanxi Provincial Key Laboratory for Vinegar Fermentation Science and Engineering, Key Laboratory of Special Sorghum Breeding and Processing (Shanxi), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shanxi Zilin Flavoring and Food Co., Ltd., Taiyuan 030400, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Xuefeng Zhu, Limin Cui, Xianxian Luo, et al. Directional Construction of a Synthetic Microbial Consortium for Shanxi Aged Vinegar: Metabolic Kinetics and Accelerated Formation of Major Volatile Compounds. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-17. DOI: 10.3390/foods15183286. 原著ライセンス：CC BY.