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  • 2017/12/22

食のバイオ計測の最前線 (普及版)

シーエムシー出版

テクニカルライブラリシリーズ

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2011年刊「食のバイオ計測の最前線―機能解析と安全・安心の計測を目指して―」の普及版!難しかった食品の機能や安全性を、バイオ計測を使い、数値化して客観的に評価する解析・計測技術と手法、機器などを解説!!
(監修: 植田充美)

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<<著者一覧>>
※執筆者の所属表記は、2011年当時のものを使用しております。
植田充美   京都大学
若山純一   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 
杉山滋   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 
民谷栄一   大阪大学 
北川文彦   京都大学 
川井隆之   京都大学 
大塚浩二   京都大学 
小西聡   立命館大学 
小林大造   立命館大学 
殿村渉   立命館大学 
清水一憲   京都大学 
重村泰毅   大阪夕陽丘学園短期大学 
伊藤嘉浩   (独)理化学研究所 
秋山真一   名古屋大学 
田丸浩   三重大学 
芝崎誠司   兵庫医療大学 
野村聡   (株)堀場製作所 
稲森和紀   東洋紡績(株) 
境雅寿   (株)森永生科学研究所 
高木陽子   京都電子工業(株) 
遠藤真   日本エイドー(株) 
山本佳宏   京都市産業技術研究所 
谷敏夫   (株)バイオエックス 
坂本智弥   京都大学
山口侑子   京都大学
高橋信之   京都大学
河田照雄   京都大学
津川裕司   大阪大学 
小林志寿   大阪大学 
馬場健史   大阪大学 
福崎英一郎  大阪大学 
木村美恵子  タケダライフサイエンスリサーチセンター 
齊藤雄飛   京都府立大学
増村威宏   京都府立大学
山西倫太郎  徳島大学 
柴田敏行   三重大学 
廣岡青央   京都市産業技術研究所 
羽鳥由信   日本新薬(株) 
村越倫明   ライオン(株) 
小野知二   ライオン(株) 
森下聡   ライオン(株) 
上林博明   ライオン(株) 
鈴木則行   ライオン(株) 
杉山圭吉   ライオン(株) 
西野輔翼   立命館大学
高松清治   不二製油(株) 
米谷俊   江崎グリコ(株) 
丸勇史   サンヨーファイン(株) 
山口信也   サンヨーファイン(株) 
馬場嘉信   名古屋大学 
木船信行   (財)日本食品分析センター 
岡野敬一   (独)農林水産消費安全技術センター 
矢野博   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 
万年英之   神戸大学
笹崎晋史   神戸大学 
末信一朗   福井大学 
黒田浩一   京都大学
家戸敬太郎   近畿大学 
中村伸   (株)島津製作所
大野克利   日清食品ホールディングス(株)  
山田敏広   日清食品ホールディングス(株) 
天野典英   サントリービジネスエキスパート(株) 
橋爪克仁   タカラバイオ(株) 
中筋愛   タカラバイオ(株) 
谷岡隆   神鋼テクノ(株) 
隈下祐一   サラヤ(株) 
永井博   (株)堀場製作所
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序章 バイオ計測を用いた食の機能解析と安全・安心の向上
1 「バイオ計測」によるデジタル定量分析
2 革新的材料との融合による「バイオ計測」の飛躍
3 「バイオ計測」を推進する拠点事業の展開モデル

【計測開発編】
第1章 大学・研究機関の研究動向
1 SPMナノセンサーと食品応用
1.1 はじめに
1.2 従来のアレルゲン検出技術
1.3 AFMによるアレルゲン検出の原理
1.4 AFMによるアレルゲン検出の実際
1.4.1 基板への抗原の固定
1.4.2 探針上への抗体の固定
1.4.3 AFMによる抗体抗原反応の計測
1.4.4 測定溶液条件の検討とアレルゲンの検出
1.5 今後の展開
2 食品の安全性や機能を評価するPOC型バイオセンサーデバイスの開発
2.1 はじめに
2.2 印刷電極を用いたポータブル遺伝子センサー
2.3 新たな印刷電極型免疫センサーの開発
2.4 イムノクロマト検出キットと携帯電話通信技術との連携
2.5 おわりに
3 マイクロチップ電気泳動における糖鎖分析の高感度化
3.1 はじめに
3.2 PVA修飾チャネルにおけるLVSEPのイメージング
3.3 オリゴ糖のLVSEP-MCE分析
4 バイオセンサーデバイスにおけるサンプル前処理技術
4.1 はじめに
4.2 μTASを応用したパーティクル分離技術
4.2.1 膜フィルタ内蔵マイクロ流路チップを応用した分離技術
4.2.2 遠心マイクロ流路チップを応用した分離技術
4.3 μTASを応用した微量サンプル分注技術
4.4 マイクロデバイスを用いた単一細胞の位置制御技術
4.4.1 陰圧を用いた細胞群の位置制御
4.4.2 磁力を用いた細胞群の位置制御
4.5 おわりに
5 機能性ペプチド探索のための新しいアプローチ―ヒト血液中からの食事由来ペプチドの検出と同定―
5.1 はじめに
5.2 ペプチド経口摂取による健康状態改善効果
5.3 ペプチド摂取後の血液からの血球画分とタンパク質の除去
5.4 血漿中食事由来コラーゲンペプチド(ペプチド型Hyp)濃度の測定
5.5 HPLCによる血漿中食事由来ペプチドの同定
5.6 プレカラム誘導化によるペプチド同定1(PITC誘導化)
5.7 プレカラム誘導化によるペプチド同定2(AQC誘導化)
5.8 おわりに
6 食品関連マイクロアレイ技術
6.1 はじめに
6.2 食品の遺伝子分析
6.2.1 食品分析
6.2.2 育種への応用
6.3 食品の安全性・機能性評価
6.3.1 安全性評価
6.3.2 機能性食品の研究
6.4 食品アレルギー研究,診断
6.4.1 DNAマイクロアレイ
6.4.2 抗原マイクロアレイ
6.4.3 ペプチド・マイクロアレイ
6.5 おわりに
7 バイオ計測への魚類バイオテクノロジーの応用
7.1 はじめに
7.2 魚類によるバイオマテリアル生産技術の開発
7.2.1 バイオマテリアル生産における魚類のアドバンテージ
7.2.2 組換え体タンパク質生産
7.2.3 抗体生産
7.3 透明金魚を使った水質モニタリング
7.4 おわりに―新産業の創出を目指して―
8 特異的抗体の微生物生産と回収法の開発
8.1 はじめに
8.2 抗体の調製方法
8.3 分子ディスプレイ法
8.4 酵母分子ディスプレイ
8.5 Zドメインの分子ディスプレイと抗体の回収系
8.6 抗体以外の親和性タンパク質の調製

第2章 メーカー(企業)の開発動向
1 食の機能と安全評価に寄与するpH計測
1.1 はじめに
1.2 pH測定法の原理と電極のバリエーション
1.2.1 ガラス電極とISFETの原理
1.2.2 pH測定用電極のバリエーション
1.3 半固形・固形食品の測定例
1.4 pH測定電極のより効果的な活用法
1.4.1 連続モニタリングによる反応解析
1.4.2 電極の最適なメンテナンス
1.5 おわりに
2 SPRイメージングによるアレイ解析
2.1 はじめに
2.2 SPRイメージング解析によるペプチドアレイ上におけるリン酸化検出
2.2.1 プロテインキナーゼの網羅的解析の重要性
2.2.2 SPRイメージングによるOn-chipリン酸化の検出系
2.3 ペプチドの金表面への固定化に関する表面化学
2.4 SPRイメージングによる創薬スクリーニングへの展開の可能性
2.4.1 細胞溶解液中のPK活性のSPR測定
2.4.2 SPRイメージング解析によるPK阻害剤の評価
2.5 おわりに
3 ELISA法の原理と測定法―免疫反応の形式(サンドイッチ法,競合法)と測定反応(吸光法,蛍光法)ならびに測定時の注意点―
3.1 はじめに
3.2 ELISA法の分類
3.2.1 サンドイッチ法
3.2.2 競合法
3.2.3 吸光法
3.2.4 蛍光法
3.3 測定時の注意点
3.3.1 マイクロピペットの誤操作
3.3.2 反応時間の厳守
3.3.3 試薬温度
3.3.4 反応温度
3.3.5 プレートの乾燥
3.3.6 洗浄不良
3.3.7 プレート底面の汚れ
3.4 おわりに
4 低分子抗原用抗体およびイムノセンサの実用化
4.1 はじめに
4.2 低分子抗原用抗体の開発
4.3 イムノセンサの開発
4.4 イムノセンサの実用化
4.5 おわりに
5 電気泳動用高度分析試薬の開発
5.1 はじめに
5.2 抽出試薬キットの開発
5.3 機器と試薬の最適化
5.4 二次元電気泳動システムの検証と今後の展望
6 高感度信号累積型ISFETバイオセンサーの開発
6.1 はじめに
6.2 高感度半導体センサー開発の経過
6.3 ISFETセンサーの原理
6.4 高感度信号累積型ISFETプロトンセンサー(AMISセンサー)
6.5 AMISセンサーの特徴
6.6 おわりに

【機能解析編】
第3章 大学・研究機関の研究動向
1 食品成分の機能評価法:肥満・メタボリックシンドロームへのアプローチ
1.1 背景・概要
1.2 食品成分のスクリーニングとその機能解析
1.2.1 ルシフェラーゼアッセイ
1.2.2 抗炎症食品成分の機能解析
1.3 新たなスクリーニング系の構築
1.3.1 蛍光タンパク質レポーターを用いたスクリーニング系の構築
1.3.2 蛍光タンパク質レポーターの課題
1.4 まとめ
2 メタボリックフィンガープリンティングによる食品/生薬の品質評価
2.1 はじめに
2.2 食品/生薬研究におけるメタボロミクスの位置づけ
2.3 GC/MSメタボロミクス
2.4 データマイニングシステムの開発
2.5 データマイニングシステムの緑茶研究での検証
2.6 食品/生薬におけるメタボロミクス研究のこれから
3 栄養アセスメントのための計測技術の現状と発展
3.1 栄養アセスメント計測の現状
3.2 日本人の食事摂取基準と日本食品標準成分表
3.3 健康って何?
3.4 健康増進志向の中での個人の栄養アセスメントの現状と課題
3.5 栄養はバランスが最も重要
3.6 健康栄養インフォメーション
3.7 日常生活の見直し
3.8 栄養状態表示のための生化学検査
3.8.1 成分別測定の必要性
3.9 他の栄養素のアンバランスを招く
3.10 正確に栄養状態を反映する検査方法の開発と適正な栄養アセスメント
3.11 まとめ
4 新規半導体デバイス(積分型ISFET)の食・計測技術への展開
4.1 食品産業における計測技術の重要性
4.2 現在の分析技術の課題と解決のための技術開発
4.3 食品分析領域へのバイオセンサーの応用
4.4 測定用酵素反応機構の開発:食品管理項目の測定例
4.4.1 エタノールの測定
4.4.2 プロテアーゼ活性の測定
4.5 まとめ
5 米粒および米加工品におけるタンパク質の可視化技術の開発と利用
5.1 はじめに
5.2 米粒中のタンパク質分布の解析
5.3 米加工品中のタンパク質の分析例
5.4 おわりに
6 カロテノイドの抗アレルギー作用
6.1 免疫機能に対するカロテノイドの影響に関する研究報告の歴史
6.2 適応免疫系のTh1/Th2 バランスとアレルギー
6.3 抗体産生に対するβ-カロテンの影響
6.3.1 β-カロテン摂取とIgE抗体産生ならびにTh1/Th2バランス
6.3.2 β-カロテンと抗原提示細胞の抗酸化性
6.3.3 抗原呈示細胞内の酸化還元状態とTh1/Th2バランス
6.4 肥満細胞に対するカロテノイドの影響に関する研究報告
6.5 炎症の抑制とカロテノイド
7 海藻の抗酸化物質とその機能解析
7.1 はじめに
7.2 フロロタンニン類(海藻ポリフェノール類)
7.3 ブロモフェノール類
7.4 カロテノイド
7.5 おわりに
8 バイオ計測技術を応用した清酒酵母の分類と開発
8.1 タンパク質の二次元電気泳動法を用いた清酒酵母の発現解析
8.2 発現解析を応用した酵母の分類
8.3 泡なし酵母の解析と開発
8.4 吟醸酒製造用酵母の解析と開発

第4章 メーカー(企業)の開発動向
1 低分子ヒアルロン酸の開発
1.1 はじめに―ヒアルロン酸とは
1.2 ヒアルロン酸の機能
1.3 食品中のヒアルロン酸の分析
1.4 ヒアルロン酸の経口吸収性
1.5 ヒアルロン酸の体内動態
1.6 ヒアルロン酸の経口摂取による効果(ヒトでの効果の検証)
1.7 おわりに
2 ラクトフェリンの脂質代謝抑制作用について
2.1 背景
2.2 実験方法
2.2.1 肥満成人男女を対象としたランダム化二重盲検プラセボ対照試験
2.2.2 消化酵素によるラクトフェリンの分解試験
2.2.3 ラット腸間膜由来前駆脂肪細胞試験
2.3 結果
2.3.1 ヒト試験によるラクトフェリン腸溶錠の内臓脂肪低減効果
2.3.2 消化酵素によるラクトフェリンの分解挙動
2.3.3 ラクトフェリン,およびそのペプシン分解物,トリプシン分解物による脂肪蓄積抑制効果
2.4 考察
3 遺伝子発現から見た大豆たん白の生理機能
3.1 はじめに
3.2 遺伝子発現に着目した大豆たん白質の機能研究
3.3 網羅的遺伝子発現解析手法による大豆たん白質機能の解析
3.4 オリゴヌクレオチドDNAマイクロアレイを用いた研究例
3.5 おわりに
4 GABA高含有チョコレートのストレス緩和効果について
4.1 ストレス緩和の必要性
4.2 ストレスの測定について
4.3 γ-アミノ酪酸(GABA)について
4.4 GABA高含有チョコレートのストレス緩和効果
4.4.1 チョコレートとストレス緩和
4.4.2 GABA高含有チョコレートとストレス緩和
4.5 まとめ
5 シアル酸の機能性
5.1 はじめに
5.2 シアル酸の製造法
5.3 シアル酸の安全性
5.4 シアル酸の機能
5.4.1 抗ウイルス作用
5.4.2 学習能向上効果
5.4.3 育毛効果
5.5 おわりに

【安全・安心の計測編】
第5章 大学・研究機関の研究動向
1 食の安全・安心を計測するナノバイオ技術
1.1 はじめに
1.2 ナノバイオデバイスによる遺伝子解析
1.3 ナノバイオデバイスによるタンパク質解析
1.4 おわりに
2 食の安全・安心における分析者の役割
2.1 食の安全と安心
2.2 食品の安全性を揺るがした事件と分析の関わり
2.2.1 食品添加物
2.2.2 環境汚染(公害)問題と食品の安全性
2.2.3 輸入食品の問題
2.2.4 微生物(食中毒)の問題
2.3 現在の状況(国際的動向を中心に)
2.3.1 化学物質の評価
2.3.2 国際的な食品の安全性評価
2.3.3 Codex委員会における国際的な運用
2.3.4 現在議論されている化学物質
2.3.5 生活習慣病と食品栄養成分
2.4 分析機関の今後の対応
2.5 分析のコスト
2.6 フード・ファディズムについて
2.7 食の安心と食品分析の使命
3 DNA分析の手法などを用いた食品表示の真正性確認
3.1 食品表示と(独)農林水産消費安全技術センターの表示監視業務
3.2 分析対象の表示
3.3 FAMICが表示監視に利用する分析技術の概要
3.4 PCR法を用いたDNA分析
3.4.1 遺伝子組換え食品の表示確認分析
3.4.2 名称および原材料の表示確認分析
3.4.3 産地表示などの確認分析
3.5 元素組成を用いた分析
3.6 安定同位体比分析
3.6.1 炭素安定同位体比を利用した原材料の推定分析
3.6.2 その他の安定同位体比分析による原料推定
3.7 その他の表示監視のための技術と社会的検証
4 食品・農産物におけるDNA鑑定の実用化の現状と展望
4.1 はじめに
4.2 DNA鑑定とは
4.3 食品・農産物におけるDNA鑑定の現状
4.4 食品・農産物におけるDNA鑑定の実用化のあり方
4.5 おわりに
5 DNA鑑定を利用した牛肉偽装表示の防止
5.1 はじめに
5.2 家畜牛の系統・品種
5.3 偽装表示の背景
5.4 国産牛の鑑別技術の開発
5.5 輸入牛肉に対する鑑別技術の開発
5.6 まとめ
6 残留農薬を見逃さない検出・除去バイオ細胞センサー技術の開発
6.1 はじめに
6.2 OPHを用いた有機リン系農薬のバイオセンシング
6.3 酵母細胞表層工学を用いた有機リン検出用生体触媒
6.3.1 OPHとEGFPの細胞表層上への共発現系の構築
6.3.2 水ガラスに固定したOPH-EGFP共発現酵母での有機リン化合物に対する蛍光応答
6.4 おわりに
7 安全・安心な植物促進増産の新手法の開発とその機構解析
7.1 はじめに
7.2 糖アルコールとその性質
7.3 エリスリトールによる生育促進作用
7.4 トランスクリプトームによる生育促進機構の解析
7.5 おわりに
8 完全養殖クロマグロのブランド化とトレーサビリティ手法
8.1 完全養殖クロマグロ
8.2 ブランド化戦略
8.3 トレーサビリティ手法

第6章 メーカー(企業)の開発動向
1 DNA鑑定・食品検査システムの開発;核酸抽出,PCRから検出,判定まで
1.1 はじめに
1.2 定性PCR法の課題と新たな提案
1.3 定性PCR法にもとづくDNA鑑定システム
1.3.1 定性PCR法の流れとシステム構成
1.3.2 肉種鑑別への適用事例
1.3.3 マグロ属魚類の品種判別への適用事例
1.3.4 アレルギー物質を含む食品検査への適用事例
1.4 今後の課題と将来の展望
2 ヒト細胞を用いた新規遺伝毒性試験法 NESMAGET
2.1 はじめに
2.2 試験原理
2.3 試験方法
2.4 NESMAGETの特徴1:DNA損傷形式の異なる遺伝毒性物質の反応性
2.5 NESMAGETの特徴2:既存の遺伝毒性試験との比較
2.6 NESMAGETの特徴3:各細胞による反応性の差
2.7 おわりに
3 バイオ計測手法を活用した微生物の迅速検出・同定の試み
3.1 緒言
3.2 好気性有胞子細菌の菌種迅速同定用DNAマイクロアレイ
3.3 蛍光マイクロコロニー法による微生物迅速検出
3.4 結語
4 リアルタイムPCR法を活用した工程管理の迅速簡便化
4.1 はじめに
4.2 リアルタイムPCR法の原理
4.3 応用例の紹介
4.3.1 牛挽肉増菌培養液からのベロ毒素遺伝子(VT1/VT2遺伝子)の検出
4.3.2 ドライソーセージ原材料肉の判別
4.4 おわりに
5 直接電解オゾン水の食材洗浄への応用
5.1 はじめに
5.2 オゾン水と塩素系薬剤との洗浄比較
5.3 直接電解式オゾン水の生成
5.4 オゾン水による食材洗浄
5.4.1 オゾン水による食材の洗浄方法およびオゾン水供給方法
5.4.2 オゾン水による食材洗浄の最適化
5.4.3 オゾン水洗浄条件の検討
5.5 おわりに
6 ノロウイルス対策としての殺菌剤の有効利用
6.1 はじめに
6.2 ノロウイルスの特徴とその対策
6.3 各種殺菌剤・洗浄剤のノロウイルスに対する有効性
6.4 ノロウイルス対策としての消毒と手洗い
6.4.1 手洗い
6.4.2 モノ・環境
6.4.3 汚物処理
6.5 まとめ
7 おいしい野菜づくりを支えるコンパクト硝酸イオンメータの開発
7.1 はじめに
7.2 農業用コンパクト硝酸イオンメータの開発
7.3 硝酸イオンの測定方法
7.4 コンパクト硝酸イオンメータによる測定方法
7.4.1 作物体測定方法
7.4.2 土壌測定方法
7.5 イオンクロマトグラフとの相関
7.5.1 作物体測定
7.5.2 土壌測定
7.6 おわりに