発酵・醸造の新展開
〜育種、プロセスDXから精密発酵、アップサイクルまで〜
■概要■
・伝統と革新の交差点！SDGs時代を見据えた新たな発酵・醸造とモノづくりの先端技術を体系的に詳解！
・発酵と醸造に関わる最新研究から、情報科学と融合した新たなモノづくり、先進的な取り組みを行っている企業や
研究者の技術まで幅広く紹介＆解説！
→DX化とAIを活用した発酵・醸造技術、次世代発酵技術、次世代醸造プラントシステム開発、特定物質生産に向けた精密発酵技術の市場動向やその応用、発酵技術によるアップサイクルなど
【序論 SDGs時代における発酵・醸造技術と新たなモノづくり】
・古くて新しい発酵・醸造技術と産業
・国際的な17の目標（SDGs）
・世界経済フォーラムも注目する発酵技術
・行政・市民によるSDGs達成のための発酵の取り組み
・我が国における発酵技術の歴史
【第1編 主な発酵微生物の最新研究】
＜1＞麹菌
1．麹菌のゲノム解析
・麹菌ゲノム解析に至るまでの経緯
・麹菌のEST解析と全ゲノム解析 など
2．麹菌ポストゲノム解析
・新規酵素遺伝子の解析
・麹菌遺伝子の転写制御様式の解析 など
3．麹菌のmRNA局在と生成メカニズム
・smFISHによる固定細胞におけるmRNA局在解析
・グルコアミラーゼmRNAの生細胞解析 など
4．麹菌の細胞壁表層多糖の制御による新たな糸状菌液体培養技術の開発
・糸状菌の菌糸形態と有用物質生産の現状
・菌糸接着因子の発見と菌糸分散糸状菌の開発 など
＜2＞酵母菌
1．酵母の高温増殖制御メカニズム
・熱ショック応答
・細胞周期の停止 など
2．酵母のアルコール発酵デザイン技術の確立に向けて
・アルコール発酵の改変に向けた合成生物学の困難な道程
・清酒酵母の研究から見出したアルコール発酵調節メカニズム など
3．磁場活用による酵母の成長制御
・磁場中培養に用いる培養装置
・磁場中における酵母の発酵速度制御 など
4．農研機構の商業利用可能な酵母コレクション
・酵母の分離・保存方法
・酵母の収集に至る経緯 など
＜3＞乳酸菌
1．好気流加培養による乳酸菌をはじめとする微生物の高効率培養
・呼吸と発酵
・酵母の流加培養 など
2．「なれずし」における発酵制御メカニズム
・なれずしとは
・日本のなれずしの分類と発酵菌叢の多様性 など
3．プレーンヨーグルトのおいしさを引き出す技術
・ヨーグルトの歴史
・工業生産ヨーグルトの種類 など
4．すんき由来乳酸菌を応用した商品開発
・すんきとは
・すんきの発酵に関わる乳酸菌 など
＜4＞酢酸菌
1．食酢製造における酢酸菌特性解析
・高酸度発酵酢酸菌の解析
・高酸度発酵酢酸菌の特性
2．酢酸菌の酢酸発酵・食酢醸造時のストレス応答
・酢酸菌の発酵生理と生育挙動
・食酢醸造に伴い発生が想定されるストレッサーと酢酸菌の応答 など
【第2編 育種技術】
＜1＞麹菌製麹/育種
1．無通風箱培養法による製麹制御技術
・清酒製造現場における製麹の実際
・制御因子としての品温と水分 など
2．音波照射による製麹最適化技術
・音波照射製麹
・酵素活性への影響 など
3．麹菌におけるゲノム編集技術を用いた効率的な遺伝子改変と大規模な機能開発
・麹菌におけるゲノム編集を用いた効率的な多重遺伝子改変技術の開発
・ゲノム編集を利用した大規模代謝改変による
異種天然化合物の高生産株の開発
＜2＞酵母育種
1．機能性アミノ酸高含有酵母の育種技術
・プロリン
・オルニチン など
2．イオンビーム育種技術の特徴と清酒酵母開発
・S. cerevisiaeの実験室株でのイオンビーム育種研究
・イオンビーム育種技術を用いた世界初の清酒酵母開発 など
3．発酵食品用酵母の接合育種
・酵母の生活環
・酒類酵母からの接合型を示す胞子分離体酵母の分離 など
4．老香前駆体低生産酵母の育種技術
・老香前駆体低生産酵母の育種
・老香前駆体低生産酵母の実用性の検証と醸造協会を通じた頒布
＜3＞新規酵母菌の単離
1．花からの新規酵母菌の単離
・酵母菌とは
・酵母菌の分離方法 など
2．身近な環境から採取した新規酵母菌の単離
・野生酵母の遺伝的多様性と清酒醸造特性
・非saccharomyces酵母の利用について
3．酵母のストレス耐性における新奇な遺伝子発現制御機構の解析とその応用
・酵母の浸透圧センサーHkr1pとその遺伝子HKR1
・HKR1のエキソンに内在するプロモーター など
【第3編 発酵プロセスの自動化】
＜1＞製麹DX
1．製麹の自動化
・製麹の機械化と自動化
2．IoTサービス「D-Fire」を活用した製麹工程の見える化
・製麹工程デジタル化の背景
・CO2での製麹工程デジタル化のメカニズムとシステム構築 など
＜2＞発酵・醸造プロセスDX
1．バイオ生産におけるインダストリー 4.0
・バイオ産業への期待と課題
・インダストリー 4.0 など
2．日本酒醸造のDX化とその未来
・清酒の製造方法
・清酒のメタボローム解析法 など
3．日本酒造りにおけるAIの活用
・AI導入の背景と目的
・日本酒業界におけるAIの活用事例 など
＜3＞その他システム開発
1．発酵・醸造工程におけるデータ駆動型支援システムの開発
・デジタルツインにおけるデータ同化技術
・醸造工程におけるデータ駆動支援 など
2．次世代醸造プラントシステム開発の取り組み
・次世代醸造プラントシステム開発の背景
・次世代醸造プラントシステムにつながる現在の取り組み など
3．AIを活用したデータ駆動型の培養制御技術の開発
・AIの活用に求められるデータ
・人知を超えるAI技術の活用事例
4．AI画像解析を活用した浸漬工程支援システムの開発
・技術要素とAIの活用
・技術的課題と解決策 など
【第4編 次世代発酵技術】
＜1＞アルコール発酵
1．高圧処理による新しい日本酒醸造技術
・出芽酵母S. cerevisiaeの圧力感受性変異株、圧力耐性変異株の作出
・圧力感受性変異株a924E1株の特徴 など
2．芋焼酎における酵母混合醸造技術
・混合醸造が芋焼酎の発酵と酒質に与える影響
・実規模製造への適用
＜2＞その他発酵技術
1．う蝕菌型糖代謝による高収率アミノ酸発酵
・着想に至った経緯
・う蝕菌をモデルにしたコリネ菌糖代謝の再設計 など
2．海藻類の発酵技術と応用
・海藻素材の特性
・乳酸菌発酵と応用 など
3．酵母を用いた新規チーズ様豆乳発酵食品製造技術の開発
・大豆凝集酵母分離
・酵素による凝固の特徴 など
【第5編 発酵醸造食品の機能性と魅力】
＜1＞各種発酵食品の機能性研究
1．発酵食品機能性データベース
・発酵食品の機能性研究の歴史
・発酵食品機能性データベースの構築と経緯 など
2．麹甘酒の機能性と魅力
・麹甘酒の成分
・生体機能の制御効果
3．豆乳ヨーグルトの機能性と魅力
・豆乳ヨーグルトとは
・豆乳の成分 など
4．酒粕の機能性と魅力
・酒粕成分の消長と微生物の関与
・酒粕中の機能性成分含量の調査・研究 など
5．乳酸発酵黒大豆の機能性と魅力
・黒大豆に期待される機能性
・乳酸発酵に期待される可能性 など
6．伝統的乳酸発酵漬物の機能性と魅力
・伝統漬物の歴史
・乳酸発酵漬物と微生物 など
7．酢酸菌の機能性とにごり酢の魅力
・酢酸菌の機能性
・にごり酢の魅力 など
8．伝統的水産発酵食品の機能性と魅力
・水産発酵食品の一般的特徴
・水産発酵食品と機能性
9．納豆の機能性と魅力
・機能性成分
10．味噌の抗炎症機能と魅力
・我が国の伝統的発酵食品「味噌」
・毒としてのリポポリサッカライド（LPS） など
＜2＞新しい発酵食品の開発
1．食用カビPenicillium candidumを用いた発酵熟成魚肉の開発
・製造工程と試験方法について
2．スポーツ×発酵・醸造-アスリートデニッシュの開発事例
・スポーツ×発酵醸造の現在地
・龍谷大学の発酵醸造技術を活用したアスリートデニッシュの開発 など
3．島バナナ酵母を用いた新たな風味の泡盛の開発
・泡盛醸造における酵母
・沖縄の島バナナからの酵母採取と評価 など
4．花酵母による新たな風味の日本酒の開発
・自然界からの酵母の分離
・新たな風味の日本酒の開発
5．自然環境から分離したワイン酵母を用いた商品開発
・ワイン酵母
・海洋酵母のワイン など
6．糸引きの少ない新規納豆の開発
・解決しなければならない問題
・糸引きの少ない納豆をつくるための納豆菌の育種方法 など
7．麹菌と納豆菌を併用した豆味噌の開発
・実験方法
・実験結果および考察
8．「エイジングシート」を用いた発酵熟成肉の製造
・熟成肉とは
・エイジングシートの開発 など
9．麹菌熟成チーズ用麹菌株の開発
・チーズ熟成用麹菌候補株の検討
・今後の展開
10．宮城県山元産イチゴを用いたワイン製造
・東日本大震災
・イチゴ栽培状況 など
【第6編 精密発酵技術】
＜1＞精密発酵と市場動向
・食料危機と環境問題を背景に注目が集まる「精密発酵」
・精密発酵の活用事例
・市場拡大に向けた注目の業界動向
・精密発酵製品の市場拡大に向けた課題
・今後の展望
＜2＞生産技術
1．油脂酵母によるパーム油代替油脂の発酵生産技術
・油脂酵母
・油脂高/低蓄積変異株の取得と解析 など
2．コリネ型細菌を利用した芳香族化合物の発酵生産技術
・コリネ型細菌を利用した芳香族化合物の生産
・4-HBA生産 など
3．固体発酵法による米麹マイコプロテインの生産技術
・世界のマイコプロテインの開発状況
・オタフクグループにおける発酵事業 など
4．クエン酸発酵生産の研究展開と将来展望
・クエン酸発酵に関する研究概要
・今後の展望
【第7編 発酵技術によるアップサイクル】
＜1＞発酵アップサイクル技術プラットフォームの開発
・未利用バイオマスの発酵アップサイクルにおける課題と解決策
・発酵アップサイクル技術プラットフォーム
・発酵アップサイクルプラットフォームの活用事例
・発酵アップサイクル技術プラットフォームを活用した新たな取り組み
＜2＞アップサイクル食品の開発
1．低価格食品を用いた魚醤の製造
・世界の食糧事情
・原料オキアミの成分分析 など
2．パンの耳を発酵して作った朝のパン醤油の開発
・開発の背景と目的
・製造工程の検討 など
＜3＞アップサイクル非食品の開発
1．廃グリセロールからの生体適合医療素材の開発
・窒素固定細菌
・大気窒素活用型次世代発酵
2．島豆腐おからからのサイレージの開発
・島豆腐おからの成分分析および存在する乳酸菌の分離・同定
・ラボスケールにおける島豆腐おからに対する炭素源添加の影響 など
■監修者■
金内 誠
宮城大学 食産業学群 教授
