投稿者: admin

近赤外分光法に関する世界を代表する隔年会議が、今年初めてオーストリアの美しい都市インスブルックで開催されました。モットーは「Good Vibrations, Smooth Contours!（良い波動、なめらかな輪郭！）」であり、この地を象徴するとともに、科学の精神を体現し、刺激的な環境を育み、そして人と人とのつながりを大切にするという思いが込められています。

この会議は8月20日から24日まで開催され、30か国以上から380名の参加者が集まりました。インスブルック大学のクリスティアン・W・ハック教授を議長とする組織委員会が主導し、3つの授賞式と受賞講演、5つの全体講演、14の基調講演、約80件の口頭発表、さらに26件のフラッシュトークと160件のポスターを含む、非常に充実したプログラムが準備されました。

会議初日の8月21日（月）、ハンガリーのゾルタン・コヴァーチ教授が座長を務めた「水・土壌・環境」セッションにおいて、アクアフォトミクスに関連する5件の講演が行われました。その中で基調講演として、日本・神戸大学のアクアフォトミクス創始者ルミアナ・ツェンコヴァ教授が「NIRS-アクアフォトミクス：新しい統合的科学・技術プラットフォーム」と題した講演を行いました。

この魅力的な講演では、アクアフォトミクス研究から最近生まれた新しい概念が紹介されました。例えば、水はセンサー、レーザー、ホログラムとして捉えられるという考え方です。さらにツェンコヴァ教授は、アクアフォトミクスの日本語名として「水光道（みこうどう）」を新たに紹介しました。「み」は「水」、「こう」は「光」、「どう」は「道」を意味し、合気道（Aikido）、茶道（Sado）、書道（Shodo）などと同じく「道」を名前に含む日本文化の伝統的な学びの道と同じ構造を持っています。したがって、水光道（アクアフォトミクス）は、水と光の相互作用を通じて水を深く理解し、洞察を得るための道であると位置づけられます。

続いて、同じく神戸大学アクアフォトミクス研究分野のイェレナ・ムンチャン准教授が、「アクアフォトミクスの最新の進展：水の構造と機能性への洞察」と題した講演を行いました。

彼女は、水の第一倍音領域における新たなウォーターマトリックス座標（WAMACs）の同定に関する大きな進展について説明しました。現在までに同定された19のWAMACsと、その周波数帯域で光を吸収する分子構造を示しました。さらに、これらの構造が硬さ、食感、保存性、損傷、自己組織化などのマクロスケールの性質や現象とどのように結びついているかを明らかにし、水が多相的システムであることを例示しました。

世界初の産業アクアフォトミクス研究所である、日本・橋本市の「ゆの里アクアフォトミクス研究所」の上級研究員アレクサンダー・ストイロフ氏は、ゆの里におけるさまざまなプロジェクトでのアクアフォトミクスの応用例を紹介しました。これには、水質管理、食品の品質評価や新規食品開発、化粧品製品の品質管理、そして最も新しい応用である「土壌分析」への取り組みが含まれています。特に興味深い点として、土壌を湿らせることで異なる土壌タイプの分類が容易になることが明らかになりました。この進行中の研究の目的は、アクアフォトミクスを用いて作物と土壌の最適な組み合わせを見出し、有機的な生育に最適な条件を確保することにあります。

一方、スペイン・レイフアンカルロス大学の研究グループ「Symbiogene」に所属するミリアム・カタラ・ロドリゲス教授は、アクアフォトミクス分野に新たに加わった研究者の一人であり、無水生存（アナビオシス）の研究を専門としています。

彼女の講演「共生陸生微細藻類 Asterochloris erici の代謝物解析によるグローバル分子フィンガープリントおよび脱水―再水和サイクルのアクアフォトミクス解析」では、脱水に応答して水の分子構造が再編成されるという魅力的な発見が紹介されました。この研究は、無水生存（アナビオシス）の状態において水が果たす決定的な役割を強調するものであり、代謝物解析の結果によって裏付けられています。本研究は、ツェンコヴァ教授の研究グループが以前に行った発見を美しく再確認し、蘇生植物の生存において同じ水分子種が重要であることを示すとともに、この現象を微細藻類において初めて明らかにしました。

セッションの締めくくりは、アメリカ・ミシシッピ州立大学のキャリー・K・ヴァンス教授による優れた講演でした。彼女は「家畜における呼吸器疾患の迅速スクリーニングのためのNIR-アクアフォトミクス開発」というテーマで発表し、研究グループの最新の成果を紹介しました。この講演は、獣医学領域におけるアクアフォトミクス応用の長年にわたる一貫した研究の最新の進展を示すものでした。

彼女の発表は、アクアフォトミクス研究の深さと堅実さを体現するだけでなく、実社会での応用における計り知れない可能性をも示しました。アクアフォトミクスが医学分野における画期的な応用を切り拓き、変革的な進歩を先導していく可能性が目前に迫っていることが明らかになったのです。

会議における注目すべき基調講演の一つは、8月22日に開催された「農業・酪農・食品」セッションにて、ツェンコヴァ教授が座長を務める中でゾルタン・コヴァーチ教授によって行われました。講演タイトルは「農場から食卓までの近赤外分光法の最新の進展」であり、その題名が示す通り、食品生産と品質管理の全領域を網羅する豊富な研究成果が共有されました。

コヴァーチ教授の研究グループは、アクアフォトミクスを研究の中心に据えています。彼は日本・神戸においてツェンコヴァ教授の指導の下でポスドク研究を行った後、アクアフォトミクスをヨーロッパへ導入しました。さらに、ハンガリーが国際学生向けに提供しているStipendium Hungaricumプログラムの優れた機会を活用し、世界各地から優秀な博士課程学生を集めました。この多様なチームはその後、近赤外分光法およびアクアフォトミクス分野における先導的な研究拠点の一つへと成長しました。

会議ではまた、約10件のポスター発表が行われ、アクアフォトミクス研究の多様なテーマが紹介されました。その内容は、人間のC型肝炎患者に対する診断応用（スペイン）、マウスの放射線被曝量測定（日本）、ハイパースペクトルイメージングとアクアフォトミクスを用いた植物病害検出（ノルウェーから初めて登場した先駆的研究）、野菜の脱水過程のモニタリング（イタリア）、レタスにおけるアルゴン包装と保存の影響の特定（ハンガリー）、牛乳の凝固過程の観察（イタリア）、さらには低温大気圧プラズマの作用機構の解明（中国）、伝統中国医学における加工研究（中国）、そして異なる深度における海洋深層水の特性評価（日本）など、多岐にわたりました。

この会議は、新たな知人との出会いや既存の関係の強化に加え、COVID-19パンデミックという困難な時期にオンライン上で仲間となり、共同研究者として交流していたものの、直接会う機会がなかった同僚たちと初めて対面する貴重な場ともなりました。また、近赤外分光法における最新の潮流や研究の方向性を吸収し、この分野の未来がどこへ向かうのかを考察する場でもありました。

今回の会議は、まさにモットーが示すとおり「ポジティブなエネルギーと調和のつながり」の中心地となり、美しいインスブルックの街並みと極上のオーストリア料理を楽しむ中で生まれた大切な時間と持続的な絆を反映するものとなりました。

そして未来に目を向ければ、次回の再会は2025年6月8日から12日、イタリア・ローマで開催されるNIR2025です。本会議は「光の世紀を超えて（Light through Centuries）」をテーマとして掲げ、アクアフォトミクスセッションもその重要な一部となる予定です。ローマで皆さまと再びお会いできることを心より楽しみにしております！

この度、尾崎幸洋教授が瑞宝中綬章を受章することになりました。尾崎教授は、私たちの長年の研究協力者であり、皆さんご存じの通り、日本における分光学の権威です。

この文化勲章は、長期にわたり公益事業やその他の科学・文化の発展において、特に顕著な功績を残した人に授与されるものです。

大変光栄なことで、アクアフォトミクス国際学会が主催するウェビナーで、４月に尾崎先生をスピーカーとしてお招きしたところです！尾崎先生のプレゼンテーションの録画は、アクアフォトミクス国際学会のホームページでご覧いただけますので、どうぞお見逃しなくご覧ください。

Aquaphotomics Spring Webinar – Top Among the Top

尾崎先生のご健康とご活躍をお祈り申し上げます。

レタスは約95％が水分で構成されています。食卓に欠かせない需要の高い農産物であるレタスは、その高い水分含有量ゆえに食品供給チェーンに独自の課題をもたらします。消費者はみずみずしくシャキッとしたレタスを求めますが、水分子構造のメカニズムによって保存可能期間（賞味期限）は非常に限られています。食糧不足や資源保全、食品ロス削減がますます重要視される現代において、このプロセスをより深く理解することが強く求められています。

そこで、ハンガリー・ブダペストにあるハンガリー農業生命科学大学の計測・プロセス制御学科と、日本・神戸大学アクアフォトミクス研究部門の研究者たちが連携し、レタスの低温保存中における変化を迅速かつ非破壊的に評価し、水分子構造をモニタリングしながらアクアフォトミクスによってその仕組みを解明する方法を開発しました。

研究では、損傷のないレタス10玉を購入し、包装を外して洗浄や処理を行わずに暗所の冷蔵庫に保管しました。冷蔵庫は0～2℃、相対湿度91～95％に維持されました。5玉は分光解析に使用し、残り5玉は重量、水分活性、色素の基準測定に用いました。観察期間は、スーパーでの典型的な販売期間に対応する6日間としました。

分光測定は水の第一倍音領域（1300–1600 nm）で行われ、900スペクトルを収集。その後、保存初日に取得したスペクトルを基準として各日のスペクトルを差し引き、差スペクトルを作成しました。これを用いて水マトリックス座標（WAMACs）の特定、アクアグラムの作成、水スペクトルパターン（WASP）の表示を行いました。

葉のWASPの変化を観察することで、低温保存により水分の喪失、細胞壁の損傷、細胞内水の放出、自由水や弱い水素結合水の減少、防御機構の活性化が起こることが明らかになりました。これらの変化は、色素、重量、水分活性、および特定の分子構造や機能に関連する吸収帯での分光吸収の変化として観測されました。また、レタスの外葉と内葉の間で明確な違いが確認されました。

色素の変化は、β‐カロテン（454 nm）、クロロフィルb（479 nm）、カロテノイドとクロロフィルの複合吸収（678 nm）の3つの吸収ピークで評価されました。454 nm帯では保存初日から最終日にかけて平均吸収が有意に減少し、479 nmと678 nm帯では逆に有意に増加しました。

重量の変化は呼吸、蒸散、自然劣化、微生物活動によるもので、初日が最も重く、2日目・4日目・5日目は小さな変化を示し、3日目に大きな減少が見られました。

水分活性は食品安定性の重要な指標の一つであり、化学反応に利用可能な水の量を示します。レタスの水分活性は重量変化と同様の傾向を示し、4日目に最小値となり、その後は徐々に回復しました。

これらの特徴の変化はすべて差スペクトルの吸収値に直接反映されました。外葉・内葉ともに1350–1400 nmおよび1500–1600 nmの範囲で吸収が増加し、1400–1500 nmの範囲では減少しました。これらの変化は、弱い水素結合水、強く結合した水分子、水と糖や水とセルロースとの相互作用、結晶水に対応します。さらに、外葉は保存直後から低温保存の影響を受けたのに対し、内葉は外葉による保護で影響が遅れて現れることも示されました。加えて、吸収値と保存日数との間には直線的な関係が確認され、測定スペクトルから保存期間を予測できる可能性も示されました。

この研究の結果は、アクアフォトミクスがレタスを破壊することなく保存中の変化をモニタリングできることを示しています。本研究では、標準的な手法の応用に利用可能なWAMACsとして特定の水吸収バンドを同定し、レタス葉の水分子構造を記述するための新しいバイオマーカーをWASPに基づいて定義し、低温保存中における内葉と外葉の変化を特徴づけました。このようなアクアフォトミクス解析は、新鮮さのメカニズムをより深く理解するために役立ち、その結果、食品保存の改善や革新へとつながる可能性があります。

参考

[1] Vitalis, F., Muncan, J., Anantawittayanon, S., Kovacs, Z., & Tsenkova, R. (2023). Aquaphotomics Monitoring of Lettuce Freshness during Cold Storage. Foods, 12(2), 258.