Tokyo University of Agriculture Repository / 東京農業大学リポジトリ

東京農業大学博士（食品栄養学

若菜, 真実

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WAKANA, Mami

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氏 名   若 菜 真 実 
学位（専攻分野の名称）   博 士（食品栄養学） 
学 位 記 番 号   甲 第 820号 
学位授与の日付   令和 3年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   月経前症候群による腹部の不快症状に対する甘酒または生塩麹 
の有効性 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（医学） 福 山 直 人 
               教 授・博士（医学） 本 間 和 宏 
               准 教 授・博士（栄養学） 若 菜 宣 明 
               名誉教授・医 学 博 士 田 中 越 郎 
                    博士（医学） 増 田 治 史＊ 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
【背景】女性は思春期から更年期に至るまでほぼ毎月月経が繰り返され，日本人の平均初経
年齢は 12.3 歳，閉経年齢は 50.5 歳である。その周期は月経周期と言い，月経から排卵まで
の卵胞期，排卵期，排卵後から月経開始直前までの黄体期に分けられる。月経周期は，10
代では不安定であるが，10 代の終わりから 20 代にかけて月経周期は規則的になり安定する。
この月経周期は女性ホルモンの増減によりもたらされるため，各周期による女性ホルモンの
分泌の変動によりイライラや不安などの精神症状や腹部膨満感，乳房痛などの身体症状を呈
する。これらの精神症状・身体症状は，月経前症候群（PMS）とされ，American College of 
Obstetrics and Gynecology では診断基準を設けている。この診断基準では，「月経前 5 日
間のうち精神症状および身体症状を 1 つ以上認め，症状が月経開始 4 日以内に軽快し，少
なくとも月経周期の 13 日目まで症状の再発を認めない」としており，PMS は黄体期から
月経中にかけて表れる症状を示している。特に，20 代では，ホルモンの分泌が盛んである
ため，PMS の精神症状や身体症状が強い傾向にあると報告されている。この PMS は，欧
米の女性では肥満が，アジア諸国の女性ではやせや冷えが増悪要因となっている。これまで
日本人を対象とした研究は，PMS の精神症状を検討した報告が主となっていたが，宮澤ら
によって，身体症状に関する検討が行われ，日本人女性の PMS は，下痢，便秘，腹部の不
快感などの消化器症状が 81.6％と最も高いと報告された。しかし，身体症状は，下痢気味，
便秘気味，排便のしにくさなどの自覚症状（主観的指標）や，便の性状，排便回数などの他
覚所見（客観的指標）など，どのような消化器症状を呈するのか詳細な報告はない。そこで，
実験 1 では月経周期に伴う腹部の消化器症状にどのような変動があるのか検討した。さらに，
8 割の女性が呈しているとされる月経周期に伴う腹部の消化器症状の改善は重要である。こ
の腹部の消化器症状に対して，薬での対処ではなく，食品を用いて日常的に改善できないか
 ＊東海大学 医学部基礎医学系生体構造学 准教授 
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を検討した。近年，甘酒に含まれるグルコシルセラミドが，マウスの腸内の有用菌を増加さ
せることで便通を改善する可能性や，甘酒の摂取がヒトの便秘を改善する効果が報告されて
おり，日本古来の麹菌を利用した食品の摂取は，整腸に効果があることが明らかとなってき
ている。しかしながら，月経周期に伴う腹部の消化器症状に対して，麹食品の摂取による改
善効果を検討した報告はないため，実験 2 では，麹食品に着目し，甘酒または生塩麹の摂取
が PMS の腹部の消化器症状を改善するのか検討した。 
 
【実験 1】月経周期に伴う腹部の消化器症状の変動 
[目的]本実験では，腹部の消化器症状として，下痢気味，便秘気味，排便のしにくさなどの
自覚症状と，便の硬さを示す便の性状，排便回数などの他覚所見に着目し，月経周期を月経
期，卵胞期，黄体期に分けてそれらの変動を解析した。 
[方法]20 代女性 73 名を対象に，2016 年 8 月から 2018 年 3 月まで観察研究を行った。研究
期間は 4 週間とし，初日は月経周期と排便に関するアンケートと体組成計測を行い，研究期
間中は，毎日，便の性状，排便回数，排便難易度を得点化した排便記録と食事記録，月経時
にカラーマークを記す月経記録を自己記入方式で行った。月経周期は，月経開始日を 1 日目
とし，終了までを月経期，月経終了から 14 日目を卵胞期，15 日目から 21 日目を黄体期前
半，22 日から 28 日目を黄体期後半に分けて解析を行った。本研究は，東京農業大学の「人
を対象とする実験・調査等に関する倫理委員会」の承認を得て行った（No.1612）。 
[結果]被験者 73 名のうち，月経不順 6 名，途中棄権 15 名，記入漏れ 20 名の理由により 41
名を除く，32 名を対象に解析を行った。 
月経周期と排便に関するアンケート結果では，卵胞期，黄体期前半ともに 90.6％の被験
者が，排便に関する不快な症状はないと便通異常を認めなかったのに対し，黄体期後半では
50.1％，月経期では 62.6％の被験者が下痢気味，便秘気味などの便通異常があると回答し
た。便の性状，排便回数，排便難易度の解析結果では，全ての月経周期において有意な変動
は得られなかった。 
次に，腹部の消化器症状に対する変動をより詳細に検討をするため，排便回数に着目し，
32 名を排便が毎日ある群（19 名）とない群（13 名）にわけ，解析を行った。その結果，
排便が毎日ある群は，黄体期後半に便秘気味であるとの認識が有意に低かった（p<0.05）。
便の性状で黄体期後半において，排便が毎日ない群は，ある群と比較して有意に硬便を示し
た（p<0.05）。排便難易度は，全ての月経周期において，排便が毎日ない群は，ある群と比
較して有意に高値を示した（p<0.05）。 
[考察]本研究により，月経周期に伴う腹部の消化器症状の詳細を明らかにした。 
今回の被験者特性として，BMI がやせや肥満の被験者，欠食や不規則な食事時間などの
食生活が乱れている被験者はいなかった。月経周期に伴う腹部の消化器症状として，自覚症
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状は，黄体期後半では便秘気味に，月経期では下痢気味になる傾向があった。他覚所見は，
有意な変動は認められなかった。その理由として，個人差が大きいためであると考えられた。
また，他覚所見は，自覚症状とは相関しなかった。 
先行研究では，やせや肥満であることや，朝食欠食が PMS の増悪につながると報告され
ていたが，本研究では，やせや肥満はなく，朝食欠食がなかったにも関わらず，月経周期に
伴う腹部の消化器症状は，被験者の半数以上で生じることが明らかとなった。 
また，便秘気味であるという認識は，排便が毎日ない群の被験者に強く出ているため，排
便回数の増加を促していくことが月経周期に伴う腹部の消化器症状の軽減につながる可能
性が考えられた。 
 
【実験 2】月経前症候群による腹部の不快症状に対する麹食品の有効性 
[目的]本実験では，麹菌を利用した甘酒または生塩麴の摂取が，月経周期に伴う腹部の消化
器症状を改善するのか検討した。 
[方法]実験 1 で解析を行った 20 代女性 32 名に新規で 20 代女性 19 名を追加し，合計 51 名
を対象として 2018 年 4 月から 2020 年 4 月にかけ介入試験を行った。研究期間は，1 クー
ル 28 日間として全部で 3 クール行い，麹摂取前クール（ベースライン），麹摂取中クール，
麹摂取後クールとし，研究期間中は日常の食生活を維持することを前提に麹食品の日常的な
摂取を禁止した。麹摂取中クールは，甘酒（125mL/日）または，生塩麴（7.5g/日）を毎日
摂取させた。記録は，初日に排便と月経周期に関するアンケートを行い，3 クール通して実
験 1 同様に排便記録，食事記録と月経記録を行い，3 クール目終了日に，麹食品摂取による
アンケート（終了日アンケート）を自己記入方式で行った。また，各クール 4 回の採便と体
組成計測を行った。採取した糞便からは，糞便中の Bifidobacterium longum subsp. longum，
Enterobacteriaceae および Clostridium perfringens の定量，pH，水分含有量の測定を行
った。さらに，月経開始日から次の月経終了日まで流涎法にて唾液を採取し，エストラジオ
ール，プロゲステロンの測定と基礎体温測定を行った。甘酒と生塩麹は，オリゴ糖量の測定，
培養法による生菌の定量と染色を行い菌糸，胞子の有無を解析した。本研究は，東京農業大
学の「人を対象とする実験・調査等に関する倫理委員会」の承認を得て行った（No.1814）。 
[結果]本研究では，被験者 51 名を対象に介入試験を行った。麹食品を確実に摂取し続けら
れなかった 20 名，介入試験中の月経不順 2 名，記入漏れ 8 名，糞便サンプルの不足 10 名
の理由により 40 名を除く，11 名を対象に解析を行った。被験者は 11 名のうち 6 名に対し
て甘酒を摂取させ，5 名に対して生塩麴を摂取させた。被験者は，基礎体温測定では排卵時
の体温の低下，黄体期での体温の上昇が認められ，排卵前に高値を示すエストラジオール濃
度は 8.6±3.3pg/mL（基準値：3.8±0.3－20.3±1.4pg/mL），黄体期に高値を示すプロゲス
テロン濃度は 500.6±88.9pg/mL（基準値：28.0±2.7－884.5±48.7pg/mL）であった。 
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初日アンケートでは，腹部の消化器症状は黄体期と月経期で認められ，黄体期では 8 人
（72.7％），月経期ではすべての被験者に現れた。黄体期は，下痢気味，便秘気味ともに 4
人ずつ（36.4％）認められ，月経期は 7 人（63.6％）が下痢気味，4 人（36.4％）が便秘気
味であった。 
終了日アンケートでは，甘酒または生塩麴を摂取することにより 8 人（72.7％）で腹部の
消化器症状が改善され，月経周期ごとの解析では，甘酒摂取群は，月経期に有意な腹部の消
化器症状の改善が認められ，生塩麴摂取群は，黄体期後半に有意な腹部の消化器症状の改善
が認められた。排便難易度の結果は，甘酒摂取群および生塩麹摂取群ともに，月経周期およ
び食品摂取による有意差はなかった。 
質問項目ごとの解析では，甘酒摂取群は，卵胞期において下痢または水様便の症状が摂取
前と比較して摂取後に有意に改善した（p<0.05）。生塩麹摂取群は，黄体期前半において摂
取中と比較して摂取後に，排便時の肛門の痛みが有意に軽減し（p<0.05），便の排泄状態で
は排泄のしにくさが有意に改善した（p<0.05）。また，黄体期後半では摂取前と比較して摂
取後に便の量が有意に増加した（p<0.05）。月経期では摂取前と比較して摂取中に排便時の
肛門の痛みが有意に減少した（p<0.05）。 
甘酒摂取群，生塩麹摂取群ともに，便の性状，排便回数，水分含有量は月経周期における
摂取前，摂取中，摂取後に有意な差は認められなかった。糞便中の pH は，甘酒摂取群の黄
体期前半において，摂取前と比較して摂取後にアルカリ性側に変動し，中性となった
（p<0.05）が，他では有意な差は認められなかった。 
糞便中の細菌量の結果は，甘酒摂取群において，Enterobacteriaceae が摂取前に比べて
摂取中の月経期にのみ有意に減少した（p<0.05）。生塩麹摂取群では，Enterobacteriaceae
はすべての期間において有意な差は認められなかった。  
本研究で使用した甘酒および生塩麹には，排便に影響するオリゴ糖が含まれている。その
ため，含有されているオリゴ糖の種類と量を検討した。その結果，イソマルトオリゴ糖が甘
酒には 1.11g/125mL，生塩麹には 0.11g/7.5g 含まれていた。 
また，甘酒，生塩麹に生菌が含まれているか確認するために培養した。その結果，甘酒お
よび生塩麹には生菌は認められなかった。甘酒は，胞子，菌糸は認められなかったが，生塩
麹は菌糸が認められた。 
[考察] 本研究では，整腸の効果があるといわれている麹食品を用いて，月経周期に伴う腹
部の消化器症状の改善を検討した。その結果，月経周期に伴う腹部の消化器症状に対して，
自覚症状は，甘酒または生塩麹の摂取により，8 人（72.7％）で改善が認められた。麹食品
を摂取したのちに，月経周期に伴う腹部の消化器症状が顕在化した。他覚所見は，個人差が
大きいため，有意な変動は認められなかった。 
月経周期における女性ホルモンの作用として，黄体期に多く分泌されるプロゲステロンは，
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腸管の蠕動運動を抑えることから，便秘気味に，卵胞期に分泌されるエストロゲンは，腸管
の蠕動運動を亢進することから，下痢気味になることが明らかとなっている。 
本研究の被験者の女性ホルモンは，基準値範囲内にあり，排卵後の基礎体温の上昇も認め
られた。そのため，月経周期に伴う腹部の消化器症状は，女性ホルモンの過剰分泌や不足に
よるものではなく，麹食品摂取による改善効果も女性ホルモンに作用したものではないと考
えられた。 
また，整腸の効果があるとされる麹食品を摂取したため，糞便中の細菌の定量を行った結
果，有用菌である B. longum subsp. longum の量に有意な変動は認められなかった。しか
し，有害菌とされる C.perfringens の検出率は甘酒摂取群の卵胞期を除いて，摂取前と比べ
て摂取中に減少傾向が認められ，甘酒または生塩麹を摂取することによって C.perfringens
の出現を抑えられていた。先行研究では，イソマルトオリゴ糖の摂取により有用菌の増加が
認められていたが，本研究では同様の効果は得られなかった。理由の 1 つとして，イソマル
トオリゴ糖量が先行研究と比較して 1/10 以下であることが考えられる。また，有意ではな
いが，C.perfringens の検出率は低下傾向が認められており，本研究では被験者数が少なく
有意な変動は認められなかったが，被験者数を増やすことによって傾向が出る可能性が示さ
れた。 
 
【総括】 
PMS は，個人差が大きいが日本人女性の 95％が苦しんでいると報告されている。今回
我々の研究では，最も多い自覚症状である腹部の消化器症状と他覚所見から詳細な解析を行
った。その結果，月経周期に伴う自覚症状には変動があり，その症状は黄体期後半と月経期
に強く表れることが明らかとなり，さらに，麹食品の摂取により 72.7％軽減することを明
らかにした。今後，日常的に麹食品を食生活に取り入れていくことが重要である。しかし，
麹食品は，摂取しにくい問題があり，摂取しやすい麹食品を開発することにより，薬ではな
く食品による PMS の制御が可能になると考えられる。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
月経に伴う身体症状は，腹部の不快感，便秘，下痢などの腹部症状が最も多いと報告され
ている。しかし，その腹部症状の発症時期と症状は明らかとなっていない。また，腹部症状
は，多くの女性で呈しており，この症状を解決することは重要である。そこで，その種類と
発症時期，また，その症状に対する解決方法を検討した。その結果，腹部症状は黄体期後半
と月経期に強く表れ，黄体期後半では便秘傾向を月経期では下痢傾向であった。この症状に
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対し，麹食品として甘酒，または，生塩麹を摂取させた。その結果，腹部の不快症状を改善
した。この研究により，日常的に麹食品を摂取することで薬ではなく，食品で不快症状の制
御が可能になると考えられた。 
これらの研究成果等を詳細に検討した結果，審査委員一同は博士（食品栄養学）の学位を
授与する価値があると判断した。 


Intake of Food Items Containing Aspergillus oryzae Amazake or Raw SHIOKOJI ) Ameliorates Abdominal Discomfort Associated with Premenstrual Syndrome

金子, 貴徳

4427

KANEKO, Takanori

4428

Megascolecidaeミミズが土壌環境に及ぼす影響に関する研究

宮澤, 和

4523

MIYAZAWA, Yamato

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氏 名   宮 澤  和 
学位（専攻分野の名称）   博 士（農学） 
学 位 記 番 号   乙 第 956号 
学 位 授 与 の 日 付   令和 3年 11月 20日 
学 位 論 文 題 目   新規香料化合物の開発を指向した既存香料化合物の類縁体合成 
とその香気に関する研究 
論 文 審 査 委 員   主査 准 教 授・博士（農学） 勝 田   亮 
               教 授・博士（理学） 矢 島   新 
               教 授・博士（農学） 石 神   健 
               准 教 授・博士（農学）  徳 岡 昌 文 
                    農 学 博 士 額 田 恭 郎＊ 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
香料は飲料，酒類をはじめとして非常に多くの食品や香粧品に使用されており，我々人類
が豊かな生活を送る上で重要な存在である。産業革命以降，香料産業は急速な発展を遂げ，
様々な香調の香料を調製出来るようになった。しかしながら現在の技術を以てしても望む香
気を完全に再現することは困難であり，この理想と現実のギャップを埋め，より嗜好性の高
い香料を調製するために香料産業従事者は日々研究を行っている。香気再現の精度を上げる
手段は種々あるが，私は「新規香料化合物の開発」が有効な手段であると考え，既存香料化
合物の構造を一部改変した類縁体を合成し，この中から有用な新規香料化合物を探索するこ
とにした。 
まず始めに肉様香気を有する既存香料化合物である 3-mercaptobutan-2-one (1) の類縁
体合成を行った。化合物 1 のようなα-メルカプトケトンはカルボニル基とメルカプト基の
二ヶ所の反応性の高い官能基を有するため不安定であるが，カルボニル基をアセタール化す
ることでカルボニル基が不活性化され，またメルカプト基も隣接炭素が四置換炭素になり立
体障害が増大するため不活性化され，安定性が向上すると考えた。この仮説の基，化合物 1
の各種アセタール体 6 種，各種α-メルカプトケトンのプロピレングリコールアセタール体
5 種を標的化合物として選定し，合成を行った。これらは全て新規化合物である。合成した
類縁体の香気評価を行った結果，化合物 1 と同様の肉様香気を示すもの，トロピカルフルー
ツ様，ロースト様など化合物 1 とは異なる香気を示すものなど様々であった。また，立体障
害によりアセタール体のメルカプト基が化合物 1 のメルカプト基よりも期待通りに不活性
化されたことも確認した。 
続いてシトラス様香気を有する既存香料化合物である DAMASCENOLIDE (登録商標, 
長谷川香料株式会社, 化合物名：4-(4-methylpent-3-en-1-yl)furan-2(5H)-one) の類縁体合成を行
 ＊東京農業大学 大学院醸造学専攻 元教授 
 
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った。二重結合に関する類縁体，側鎖に関する類縁体，含硫類縁体など計 40 種の類縁体を
標的化合物として選定し，合成を行った。これらのうち 32 種は新規化合物であり，残り 8
種は既知化合物であるがこれまでに香気に関する報告はない。合成した類縁体の香気評価を
行った結果，シトラス様香気を示すものもあったが，ほとんどは DAMASCENOLIDE®とは
大きく異なる香気を示した。一般に似た構造を有する化合物同士は似た香気を示すことが多
いが，今回合成した類縁体の多くは似た構造を有していながらも異なる香気を示し，構造と
香気の相関研究においても有用な知見が得られた。 
以上に挙げた計 51 種の類縁体は飲料，酒類をはじめとする食品や香粧品へ新たな価値を
付与する可能性を秘めた非常に有望な香料候補化合物であり，実用化に向けて有用性を検証
中である。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本研究は，新規香料化合物開発を目的に，既存香料化合物の構造を一部改変した類縁体を
合成し，その中から有用な化合物を探索した研究である。肉様香気を有する
3-mercaptobutan-2-one の 類 縁 体 合 成 で は ， い ず れ も 新 規 化 合 物 で あ る
3-mercaptobutan-2-one のアセタール体 6 種，各種α-メルカプトケトンのプロピレングリ
コールアセタール体 5種を標的化合物として合成を行い，合成した類縁体の香気評価を行っ
た。その結果，それらには肉様香気を示すものだけでなく，トロピカルフルーツ様，ロース
ト様の香気を示すものがあることを明らかにした。また，シトラス様香気を有する
DAMASCENOLIDE®の類縁体合成では 40 種の類縁体（32 種は新規化合物，8 種は既知だが香気
は不分明）を合成し，香気評価を行った。本研究で合成された計 51 種の類縁体は，新たな
価値を付与する可能性を有する化合物であり，構造と香気の相関研究においても有用な知見
が得られていることから，審査委員一同は博士（農学）の学位を授与する価値があると判断
した。 


新規香料化合物の開発を指向した既存香料化合物の類縁体合成とその香気に関する研究

東京農業大学博士（バイオサイエンス

高橋, 翔平

4532

TAKAHASHI, Shohei

4533

海馬依存性記憶制御プロセス群に対する炎症性サイトカインTumor Necrosis Factor αの機能的役割の解析

高島, 友弥

4529

TAKASHIMA, Tomoya

4531

体外成長・体外成熟卵母細胞における発生支持能制御因子に関する研究

細井, 昂人

4353

HOSOI, Akito

4354

ダイズシストセンチュウの誘引メカニズムに関する分子遺伝学的研究

曽, 厚嘉

4376

Tseng, Hou-Chia

4377

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氏 名   曽  厚 嘉 
学位（専攻分野の名称）   博 士（醸造学） 
学 位 記 番 号   甲 第 814号 
学位授与の日付   令和 3年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   高温メタン発酵法によるポリ乳酸の分解過程における微生物学 
的研究 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（工学） 藤 本 尚 志 
               准 教 授・博士（農学） 中 山 俊 一 
               助 教・博士（理学） 鈴 木 敏 弘 
               准 教 授・博士（生物環境調節学） 大 西 章 博 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
プラスチックは工業から食品の容器包装に至るまで多くの産業で利用される原料である。
ポリエチレン (PE)，ポリスチレン (PS)，ポリプロピレン (PP)などの石油由来のプラスチッ
クの世界の年間生産量は 3 億トンを超えている。これらの使用後の再資源化率は低く，最終
的に埋め立てや焼却により処分されるか，環境中に排出された場合は長期間分解されずにと
どまることが予想されている。このようなことから石油由来プラスチックの代替として，微
生物による分解が可能な BDP（生分解性プラスチック）の利用が世界的に注目されている。
日本においては 2019 年に経済産業省が「海洋生分解性プラスチック開発導入ロードマップ」
を策定し，社会実装に向けた生産から処理までの技術開発の筋道を示している。 
  BDP の原料としては，PLA（ポリ乳酸）や PHA（ポリヒドロキシアルカノエート）など
が研究されており，中でも PLA が最も生産と実用化が進んでいる。PLA の生産量は毎年 20
〜30％の割合で増加している。PLA の利用用途としては，食品の容器包装類や廃棄物の収
集用バッグなどが主である。利用後の処理及び再資源化技術としては，生物処理法の堆肥化
法やメタン発酵法が検討されており，容器包装類などの分別作業が不要になることで，食品
系廃棄物の再資源化率の向上も期待できる。特にメタン発酵法はエネルギー回収ができるこ
とから近年注目されており，世界で 2 万件を超える事業規模施設の稼働実績がある。 
  メタン発酵過程における PLA の分解現象については Yagi らや Wang らの先行研究が知ら
れており，TMF（高温メタン発酵法）を用いて PLA 粉末を処理した場合，高温好気性処理
のコンポスト化法と比べて効率的に分解され，絶対嫌気性の硫酸塩還元細菌として知られて
いる Thermodesulfovibrio 属が高頻度で検出されることも示されている。しかしながら，TMF
による PLA の分解過程における微生物学的な知見はこれらにとどまっており，微生物の
PLA 分解への寄与度や個々の微生物の役割などは未だ不明瞭である。そこで，本研究では，
TMF による PLA 分解過程における微生物学的な側面を明らかにすることを目的とした。 
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  まず，TMF による PLA 分解への微生物の寄与度を評価し，PLA の分解及びメタン生成特
性を評価した。また，PLA の分解過程に寄与する微生物群集を分子生物学的手法および培
養法に基づいて解析した。更に，PLA 分解への寄与が示唆された特徴的な微生物を培養法
により純粋分離し，能力を評価して PLA の分解およびメタン発酵過程における役割を明ら
かにした。 
 
1. TMF による PLA 分解とメタン生成特性 
PLA 製品（スプーン，ナイフ，フォークなどの食器類）53.7g を破砕後，500 mL の AS（嫌
気汚泥）に加えて 55℃の嫌気条件下で 151 日間 TMF に供した。TMF 過程では継続的にバ
イオガスが発生した。合計 15,000 mL 以上のメタンが生成し，PLA 製品の分解率は約 95％
に達した。同様に，PLLA(高純度ポリ L-乳酸)ペレット L130 または L175 を小規模の回分実
験に用いた。各々3 g を 50 mL の AS に加えて 104 日間 TMF に供した。PLLA ペレット L130
と L175 の分解率はそれぞれ 70 と 77％だった。また，TMF に PLLA を 3 g 添加したことで
メタン生成が 670〜800 mL 増加した。発酵後の上清からは乳酸は検出されなかった。この
時のメタン収率は約 330 mL CH4/g PLA consumed であった。これは一般的な有機性廃棄物の
メタン生成収率（300〜550 mL CH4/g）と同程度の高い値だった。以上のことから，PLA は
TMF 過程で効率的に分解されてメタンに変換されたことが強く示唆された。 
 
2. PLA 分解に寄与する物理化学的側面と生物学的側面の評価 
  50 mL の滅菌済み超純水(A-MQ)または滅菌済み嫌気汚泥(A-AS)に 3 g の PLLA ペレット
L175 を添加して密封し，55℃，40 rpm で 104 日間振盪した。A-MQ と A-AS における PLLA
の分解率はそれぞれ 24.7％（0.74 g）と 36.7％(1.1 g)だった。反応上清の乳酸増加量は約 1.1 
g/50 mL であった。PLLA の減量と生成した乳酸量は概ね釣り合うことが示された。このこ
とから，物理化学的な側面は PLA から単量体の乳酸までの解重合反応に寄与し，これは PLA
分解全体の 25～37％に相当することが示唆された。同様に，50 mL の A-MQ，1 M と 2 M の
乳酸ナトリウム溶液(SL1M と SL2M)を用いて 3 gの PLLAの分解特性を評価した。A-MQ ，
SL1M と SL2M の PLLA の分解率は，それぞれ 24.5％（0.74 g），16.0％（0.48 g）と 13.7％
（0.41 g）であった。乳酸ナトリウムの濃度上昇で PLLA の減量は 35%～45％低下した。こ
のように，高い乳酸ナトリウム濃度は PLA の物理化学的な解重合の進行を抑制した。また，
物理化学的な PLA 分解では乳酸の蓄積に至ることが本研究で明らかになっている。即ち，
PLA の物理化学的な解重合による低分子化過程を効率的に進行するには，強力な PLA 分解
酵素または乳酸の除去が必要であることが示唆された。一方で，未滅菌の嫌気汚泥（AS）
に 3 g の PLLA ペレット L175 を添加して TMF に供した結果は，77.7％（2.33 g）の PLLA
- 3 - 
 
分解率と 925 mL のメタン生成を示した。物理化学的な解重合に比べて TMF による PLA 分
解は 2 倍高い値を示した。また，TMF 後の上清からは乳酸は検出されなかった。これらの
ことから，TMF による PLA 分解に寄与する生物学的側面の一つとして，乳酸消費が考えら
れた。すなわち乳酸消費微生物は乳酸塩を除去し，PLA 分解過程で生じる解重合率の低下
を防ぐ働きがあると考えられる。 
 
3.  TMF による PLA 分解過程に寄与する微生物群集構造の解析 
  PLA 分解過程で乳酸塩の分解に寄与する微生物群の集積には炭素源として乳酸ナトリウ
ム（5.05 g/L）を添加した人工培地を用いた。人工培地 50 mL に PLA 分解実験後の嫌気汚泥
を接種して嫌気的条件下で 55℃，40 rpm にて 72 時間 TMF に供した。TMF 後の上清 1.0 mL
を新たな人工培地に接種し，これを合計 5 回繰り返した。回分実験後に乳酸塩は全て消費さ
れたことが示された。回分実験 2 回目の TMF からは約 20 mL のメタンと 2.8 g/L 程度の酢酸
の生成が確認された。この現象は回分実験 5 回目までで同様だった。これらのことから，微
生物の働きで乳酸は分解されて最終的にメタンに変換されたものと考えられた。次に微生物
群集構造を PCR-DGGE 法により解析した。PLA もしくは乳酸を基質とした TMF 後の微生
物細胞を回収して直接 DNA を抽出および精製し，古細菌群および細菌群に特異的な Primer
セットにより 16S rRNA 遺伝子の部分塩基配列を増幅して DGGE により分画後，検出された
個々の DNA 断片のプロファイルから試料間の菌相の類似性を評価した。また，個々の DNA
の遺伝子配列を決定して構成菌種の系統を推定した。本研究で検出された主なメタン生成古
細菌は Methanothermobacter 属であった。Methanothermobacter 属は水素資化性のメタン生成
古細菌であることから，PLA 分解過程では乳酸分解により生成する水素と CO２を消費し，
メタンを生成することが示唆された。細菌群については，古細菌群の群集構造に比べて高い
多様性を示した。乳酸分解過程の特徴的な細菌群は Defluviitoga 属，Anaerosalibacter 属，
Tepidimicrobium 属と Jonquetella 属だった。これらは PLA の解重合後に生成する乳酸を消費
し，水素や CO2 および酢酸などを生成している可能性が考えられた。なお，本研究では，
Thermodesulfovibrio 属は検出されなかった。先行研究に基づけばこれらの構成菌の特徴は以
下のとおりであった。Defluviitoga 属(1 菌種)は高温嫌気性の細菌で，主にチオ硫酸塩または
硫酸還元に関わる。Anaerosalibacter 属(2 菌種)は汚泥から分離された耐塩性の絶対嫌気性細
菌であった。Tepidimicrobium 属(2 菌種)は高温嫌気性の細菌で，主に嫌気消化または TMF
装置から検出される。Jonquetella 属(1 菌種) は嫌気性のグラム陰性細菌で主に 37℃程度の中
温で生育する。また，既往の研究からはこれらの微生物の乳酸資化能力を示す報告は見いだ
せなかった。 
 
- 4 - 
 
4.  Tepidimicrobium属の純粋分離と生理学的特徴 
  細菌相の解析結果からは Tepidimicrobium 属は PLA 分解過程で優占し乳酸を消費する構成
菌種であると考えられた。しかしながら，Niu らの先行研究によれば，基準株である T. 
xylanilyticum PML14T 株は乳酸を基質として増殖することができないことが明らかになって
いる。そこで，PML14T株と本研究で純粋分離した EN5CB1 株の生理化学特性を詳細に解析
した。PLA および乳酸を処理した後の嫌気汚泥（各々AS-P と AS-P-LA と示す）を用いて
Tepidimicrobium 属の純粋分離を試みた。その結果，16S rRNA 遺伝子配列が T. xylanilyticum と
99%の高い類似性を示す EN5CB1 株を純粋分離できた。PML14T株と EN5CB1 株を Columbia
培地を用いて 55℃で 7 日間静置培養後に形態観察した。細胞形態はグラム染色後に光学顕
微鏡を用いて観察した。PML14T 株と EN5CB1 株はグラム陽性桿菌であることが示された。
PML14T 株の生育条件は pH 7.0–10.0(至適 pH: 8.5) と 45–60℃ (至適温度 55℃ )だった。
EN5CB1株の生育条件は pH 7.5–9.5 (至適 pH 8.0)と 45–60 ℃ (至適温度 60 ℃以上)であること
が示された。次に単一の糖類及び乳酸を炭素源とした増殖能と水素生成能力を評価した。
PML14T 株 はフルクトース，グルコース，キシラン，セロビオース，EN5CB1 株はキシラ
ンと乳酸を炭素源として菌体増殖が確認された。また，PML14T株はフルクトース，グルコ
ース，セロビオース，EN5CB1 株はガラクトース，フルクトース，キシロース，グルコース，
マンノース，セロビオース及び乳酸を炭素源として水素の生成が確認された。EN5CB1 株は
乳酸を基質として菌体増殖と水素を生成する点で PML14T 株と大きく異なることが示唆さ
れた。そこで次に，乳酸濃度 7,099 mg/L の人工培地を用いて PML14T株と EN5CB1 株の乳
酸消費特性を評価した。PML14T 株は乳酸の約 8.6％を消費したものの水素生成能は示さな
かった。一方 EN5CB1 株は 2,217 mg / L（約 31.2％）の乳酸を消費した。これは PML14T株
の約 3.6 倍の値であった。また，乳酸消費により水素及び CO2生成量は，炭素源を含まない
Blank に比べて 4 倍と 1.6 倍に増加した。この時の酢酸生成量は PML14T株の約 5 倍であっ
た。これらの結果は，TMFによる PLAの分解過程で EN5CB1 株は乳酸消費細菌として働き，
水素，CO2，および酢酸を生成することを強く示唆する。また，乳酸の消費に伴い水素，CO2，
および酢酸を生成することから，酢酸消費型および水素消費型の二つのタイプのメタン生成
古細菌に同時に基質供給できることが示された。 
 
5. 総括 
  本研究によりTMFによりPLAは効率的に分解されてメタンに変換されることが示唆され
た。物理化学的な要因で約 30％の PLA は解重合されて単量体の乳酸に変換された。しかし
ながら物理化学的分解では乳酸が蓄積した。また，高濃度の乳酸塩の存在が PLA の解重合
反応を抑制することが示された。これに対して TMFではその約 2倍の PLA分解率を示した。
- 5 - 
 
これらのことは，TMF 過程では生物学的な PLA 解重合の促進剤（加水分解酵素など）もし
くは乳酸消費細菌が PLA の効率的な分解に寄与していることを強く示唆する。また，TMF
過程から純粋分離した T. xylanilyticum EN5CB1 株は，既報の菌株に比べて乳酸資化性とこれ
に伴う増殖能，水素生成能，酢酸生成能が優れていることが明らかになった。本研究で推定
された TMF による PLA 分解経路を以下に示した。まず，PLA は解重合過程を経て単量体乳
酸に変換される。次に，単量体乳酸は T. xylanilyticum のような乳酸消費細菌の働きによって
水素，CO2 と酢酸に変換される。最終的に Methanothermobacter 属のような水素消費型のメ
タン生成古細菌および酢酸消費型のメタン生成古細菌によってメタンと CO2に変換される。
また，Tepidimicrobium 属は TMF からの検出事例が多いことから，本研究で明らかにした
Tepidimicrobium 属の乳酸消費と水素および酢酸生成の可能性は，TMF の微生物生態系解析
の新たな考察に寄与する。更に，Tepidimicrobium 属を用いた PLA 分解の高速化やメタン変
換効率の改善などの応用技術開発も期待できる。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本研究は生分解性プラスチックの主要な原材料である PLA（ポリ乳酸）の TMF（高温メタ
ン発酵）過程における分解メカニズムの微生物学的な側面を追求した研究である。 
まず TMFによる PLAの分解特性とメタン生成特性を評価し，高い PLA分解効率とメタン収
率が得られることを明らかにした。また，物理化学的な影響を精査することにより，PLA分
解に微生物の能力が大きく寄与することを明らかにした。更に，微生物の生態系と特徴的な
微生物の役割を評価し，PLA分解に寄与する微生物学的メカニズムを明確にした。 
本結果は，TMFによる PLA分解の効果を改めて示し，微生物学的な新たな知見を得たこと
により，PLA利用促進の基盤として重要である。これらのことから，審査委員一同は博士（醸
造学）の学位を授与する価値があると判断した。 


高温メタン発酵法によるポリ乳酸の分解過程における微生物学的研究

斎藤, 由季

4386

SAITO, Yuki

4387

炎症に関連したサイトカインが腸管上皮細胞に及ぼす影響～腸管オルガノイド培養系を用いた解析～

東京農業大学博士（国際農業開発学

ELJIATI, ABDELAZIZE

4400

4401

- 1 - 
 
氏 名   ELJIATI ABDELAZIZE 
学位（専攻分野の名称）   博 士（国際農業開発学） 
学 位 記 番 号   甲 第 826号 
学位授与の日付   令和 3年 3月 20日 
学 位 論 文 題 目   Improvement of Fruit Quality in Date Palm 
論 文 審 査 委 員   主査 教 授・博士（農学） 小 塩 海 平 
               教 授・博士（農学） 入 江 憲 治 
               教 授・博士（農学） 山 田 隆 一 
               元 教 授・農 学 博 士 弦 間   洋 
 
 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
Date palm (Phoenix dactylifera L.) has been cultivated in the Middle East and North Africa 
(MENA region) for millennia. Actually, 89% of dates are produced in these regions 
(Manickavasagan et al., 2012). Current world date production records 8.68 million tons. The 
Kingdom of Saudi Arabia (KSA) is the fourth largest producer of dates. With about 25 million date 
palm trees, KSA produces 1.3 million tons of dates annually, which represent 15% of the world date 
production (FAOSTAT, 2018). The date palm is one of the major crops that need to be improved 
from technical side to increase fruit quality, optimize production expenses and decrease its 
dependence on manpower. The ‘Sukkary’, ‘Khlass’, ‘Barni’, ‘Barhi’ and ‘Mejdool’ are some of the 
popular varieties cultivated in Saudi Arabia. In this study, I have mainly focused on Sukkery variety 
since it is a promising Saudi Arabian variety, with some comparison with other varieties. 
 
1- Determination of fruit growth pattern of ‘Sukkary’, ‘Khlass’ and ‘Mejdool’ 
The growth physiology of date palm (Phoenix dactylifera) ‘Sukkary’, ‘Khlass’ and ‘Mejdool’ was 
studied by monitoring growth patterns in weight, volume, length and width. The variety specific 
characteristics were made clear in order to determine the approach on fruit maintenance such as 
thinning, water and nutrient supply, and so on, which might well lead to the quality improvement of 
date palm fruits. 
 
2- Improvement of fruit quality of ‘Sukkary' by bunch cutting. 
When different methods of thinning were compared on ‘Sukkary’, it was concluded that bunch 
cutting at the time of pollination to maintain 12 fruits per spikelet was the best alternative method to 
hand thinning. In addition to its contribution to the improvement of fruit size, it is also less expensive 
- 2 - 
 
in terms of the manpower. 
 
3- Effect of safflower and jasmine flower powder solution on the improvement of ‘Sukkary’ 
and ‘Khlass’ fruit color. 
In an attempt to improve fruit color of ‘Sukkary’ and ‘Khlass’, I have implemented this 
experiment using solutions of Safflower Flower Powder at 300mg/liter or Cape Jasmine Fruit 
Powder at 25mg/liter to spray the bunches of ‘Sukkary’. The spray was done at the end of kimri and 
beginning of biser stage.  
Safflower (Carthamus tinctorius) petals produce red (carthamin) and yellow (carthamidine) 
pigments which can be used as dying materials (Rudometova et al. 2001).   
They contain about 30% of carthamidine pigment (Nagaraj et al. 2001) and 0.8% of carthamin 
(Kulkarni et al. 2001, Zhaomu and Lijie 2001). The yellow safflower pigment (carthamidine) is used 
as a natural food colorant, mainly in juice, jelly and candy (Shouchun et al. 1993), due to its high 
water solubility. 
The water-soluble carotenoid fraction in Gardenia jasminoides Ellis (Cape Jasmine), which 
mainly consists of crocin and crocetin, is generally referred to as gardenia yellow. As an excellent 
natural food coloring material, gardenia yellow exhibits excellent water soluble properties and may 
therefore be used as a dying powder (Xu et al. 2016). 
After sorting, Safflower Fruit Powder (300mg/liter) gave the best percentage of light color fruits in 
comparison with the control and Cape Jasmine Flower Powder at 25mg/liter. 
 
4- Effect of four types of bunch covers on the improvement of fruit color of worldwide 
common ‘Mejdoor’.  
In order to improve fruit color, four different bunch covers were examined: White non-woven bags, 
black non-woven bags, high-density polyethylene (HDPE) green mesh bags and Polyethylene Plastic 
bags. In contrast to ‘Sukkery’, darker skin color is preferred in case of ‘Mejdoor’. 
After sorting, 54 % of the fruits were dark in color when black non-woven bags were used and 
30 % were dark when Polyethylene Plastic bags were used. It was clear that 26 % were dark when 
HDPE green mesh was used and 20 % were dark when white non-woven bags. 
 
5- Effect of different ethephon concentrations on shiss removal in ‘Sukkery’ and ‘Khlass’ 
After pollination, aborted fruits known as tri-carpel or shiss, remain on the bunch in most of the 
varieties. The remaining shiss fruits might waste water and nutrients. In Sukkary, they drop down at 
the end of biser stage, while remain in case of ‘Khlass’ until the harvest. Most of them remain biser 
- 3 - 
 
and little could turn into tamar indicating less marketability. They can only be used as paste that has 
low profitability. 
To try to get rid of shiss, I have sprayed ethephon at different concentrations on the bunches of 
‘Sukkary’ and ‘Khlass’ after fruit-set. In ‘Khlass’, the ethephon concentration 800 ppm showed the 
optimum drop in shiss (81%), while in ‘Sukkary’, the concentration of 600 ppm was the optimum 
giving shiss drop equal to 44 % and fruit drop was 12% without normal fruit dropping. 
 
6- Effect of five methods of storage in increasing the shelf-life of biser of ‘Barhi’  
Most of date varieties are astringent at biser stage, and therefore they are not consumed at this 
stage. ‘Barhi’ is an exception as it has a very suitable biser. Because normal cold storage cannot keep 
‘Barhi’ biser longer, date growers are obliged to sell it at a lower price in the local market when the 
production is at its peak and the supply is higher than the demand. In addition, date farmers targeting 
export are facing the transformation of biser into non-desirable rutab in ‘Barhi’ during the period of 
shipment that lasts more than 20 days in most of the cases.   
Storage with two ethylene inhibitors (1-MCP and potassium permanganate) have been compared 
with oxygen absorber. All stored at 4C and sealed inside a plastic bag. 
The storage inside plastic bag in a cold storage at 4C, was the best in keeping ‘Barhi’ fruits as 
biser for long period, indicating less involvement of ethylene concerning to the biser state of ‘Barhi’ 
variety. 
 
Conclusion 
In this research, I was able to draw the fruit growth pattern of ‘Sukkary’, ‘Khlass’ and ‘Mejdool’. 
The growth pattern could be successfully used to look for the best method of thinning by bunch 
cutting and period of its application as an alternative to hand thinning that requires lot of manpower. 
Methods of improvement of fruit color in ‘Khlass’, ‘Sukkary’ and ‘Mejdool’ were also suggested. 
The shiss removal using ethephon has been suggested and the increase of ‘Barhi’ shelf-life for 
exportation and storage was made hopeful when applied with oxygen absorber. 
 
和文要旨 
脱化石資源を目指すサウジアラビヤでは，ナツメヤシ果実（デーツ）の栽培が注目を集め
ている。ナツメヤシ（Phoenix dactylifera L.）は中東から北アフリカにかけて数千年に及ぶ栽
培の歴史があり，これまでに様々な有用品種が育成されてきた。現在，世界におけるデーツ
生産量は約 868 万トンであり，サウジアラビヤの生産量は世界第 4 位に位置している。年間
- 4 - 
 
生産量は 130 万トンで，世界のシェアの約 15％を占めている。本研究では，労働コストを
抑えた高品質ナツメヤシ果実生産に資するため，サウジアラビア固有の品種である‘Sukkary’
を中心に，庶民の間で広く親しまれている‘Khlass’，世界的に栽培されている‘Mejdoor’およ
び生食可能な’Bharli’品種について，果実肥大に関する生理的特徴の解明と，‘Sukkery’およ
び‘Khlass’品種に好まれる薄黄色および‘Mejdoor’品種に好まれる濃褐色に及ぼす袋がけ資材
及び水溶性カロチノイドの影響，また成熟不良果の生理落果促進技術について検討し，以下
の知見を得た。 
 １．‘Sukkary’，‘Khlass’， ‘Mejdoor’および’Bharli’品種の果実肥大特性について開花日以
降モニタリングを行い，摘果や灌水，施肥設計に資する基礎データを得ることができた。 
 ２．‘Sukkary’品種に関して，摘果時期が果実肥大に及ぼす影響について調査し，人工授粉
時に１果枝あたり 12 果を目安に摘果処理を行うことが有効であることを明らかにした。 
 ３．‘Sukkary’ および‘Khlass’品種では薄黄色の果皮色が好まれるため，ベニバナ色素およ
びクチナシ色素の散布処理を行ったところ，前者で有意な果皮色の向上効果が認められた。 
 ４．‘Mejdoor’品種に関しては濃褐色の果皮色が好まれるため，4 種類の袋がけ資材につい
て検討し，黒色不織布を用いることが有効であることが確かめられた。 
 ５．‘Sukkary’ および‘Khlass’品種では成熟不良果が果房に残存することが問題となってい
るが，800ppm ないし 600ppm のエスレル処理によって正常果に影響を及ぼすことなく，成
熟不良果の落果を引き起こすことができることを明らかにした。 
 ６．生食可能な‘Barhi’品種の鮮度保持方法について検討し，エチレン作用阻害剤よりも，
酸素吸収剤が有効であることを明らかにした。 
これらの知見は，サウジアラビヤにおける高品質ナツメヤシ果実生産に資するところが大
きく，今後，技術の実用化が期待される。 
 
 
審 査 報 告 概 要 
 
本論文はサウジアラビアで栽培されている国内向け及び輸出用を含む代表的な 5 品種の
ナツメヤシについて，生育特性を明らかにし，果実品質向上のための具体的な技術提案を行
ったものである。サウジアラビア固有の品種である‘Sukkary’や‘Khlass’，世界的に栽培され
ている‘Mejdoor’および生食可能な’Bharli’品種について，それぞれの果実肥大曲線を示すと
ともに，最適な摘果時期を提示した。‘Sukkery’に関しては，人工授粉時に 12 果実／果枝に
- 5 - 
 
調整することにより，果実品質を向上させ，労働生産性を高めることが出来ることを明らか
にした。さらに‘Sukkery’および‘Khlass’品種に好まれる薄黄色および‘Mejdoor’品種に好まれ
る濃褐色に関しては，袋がけ資材及び水溶性カロチノイドの影響を調査し，それぞれ両者に
最適な条件を提案した。   
これらの知見は脱化石資源を目指すサウジアラビアで注目を集めているヤツメヤシ果実
（デーツ）の品質向上に貢献し，地球温暖化によりナツメヤシの重要性が高まる中で，有機
栽培による生産の可能性を拡げる貴重なデータを提供するものである。よって審査員一同は
博士（国際農業開発学）の学位を授与する価値があると判断した。 


Improvement of fruit quality in date palm

東京農業大学博士（環境共生学

田熊, 重利

4413

TAGUMA, Shigetoshi

4414

都市近郊型広域合併農協における産地形成と販売戦略に関する研究

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