アプリケーションノート -  磁気共鳴

トマトの原産地の確認

はじめに

グローバルマーケットの時代となり、食品の原産地が益々重要になっています。コーヒーやバナナなどは、ほとんどの場合、栽培された国の名称が表示されています。しかし、ワインや蜂蜜のように、ある国の特定の地域で生産されたものが特に好ましいとされる製品もあります。

生産者が製品に対して受け取る対価は、その産地の影響を受けるため、地理的認証はグローバルマーケットで製品を差別化し、収入を最大化するためのツールとして、生産者にとっては非常に重要です。同様に、消費者は特定の地域で生産された農産物の特徴や味を好むこともよくあります。

地理的認証は、製品の原産地を確認するだけでなく、特定の地域での評判が品質の指標となり、安心感を与えることができます。このように、地理的認証は、世界経済における貴重なマーケティングツールとして、世界貿易機関(WTO)からも認められています。

そのため、生産者が自分たちの地理的認証を保護し、粗悪な製品が誤って販売されて評判や市場シェアが損なわれないようにしたいと考えるのは当然のことです。

異なる地域の特徴的な土壌成分や気候条件は、農産物の化学組成に反映されます。そのため、農産物に含まれる特定の化学成分を分析することで、地理的な原産地を確認することができます。現在、メタボロミクスを用いた食品の地理的原産地の確認には、様々な分析手法があります。同位体分析法、フーリエ変換赤外分光法、ラマン分光法、GC-MSまたはLC-MSなどです 1,2

トマトの分類

トマトは世界で最も広く栽培されている作物の一つで、その栄養価や抗酸化作用が注目されています。実際、トマトにはカロテノイド、トコフェロール、フィトステロールなど、健康を促進する多くの化合物が含まれています。そして世界中の多くの料理に使用されています。

ヨーロッパでは、生鮮野菜の総生産量の約4分の1をトマトが占めています。イタリアはトマトの主要な生産国であり、約92,000ヘクタールのトマト専用農地があります。イタリアでのトマト栽培の長い歴史は、多様な伝統的品種の進化を可能にしました。その中には、イタリアの様々な地域の温室で栽培されているミニトマトなども含まれています。

単純な分離分析を行うことで、産地の異なるシチリア産ミニトマトの区別に成功しています 3。しかし、栽培品種、季節、生産年によってトマトを区別するには、多因子的なアプローチが必要とされました 4

年によって異なる気候条件の変化は、トマトの最終的な成分に反映されます。例えば、トマトのリコピン含有量は、気温によって決まります 5。しかし、核磁気共鳴(NMR)分光法で測定した親油性代謝プロファイルに基づくPGI Pachinoトマトの特性評価を行ったところ、3年連続で有意な差は認められていません 3

ミニトマトの原産地の判別に、NMRが適用された例があります。

トマトのNMRメタボロミクス解析

核磁気共鳴(NMR)分光法は、品質保証、構造の特徴付け、混入物の検出などを目的とした幅広い食品分析に応用されています 6,7。また、地理的な起源を確認するための貴重なツールであることも証明されています 8,9

NMRは、トマトの産地判別、有機トマトと従来のトマトの区別、遺伝子組み換えトマトの識別などに役立つことが既に明らかになっています 10,11

最近、Pachino(シチリア)とサバウディア(ラティウム)で栽培されたcv Shirenミニトマトの地理的特徴を明らかにするために、NMRが用いられました12。Bruker AVANCE 400 MHz NMRを使用して、異なるミニトマトの収穫物の親油性成分の1H NMRスペクトルを取得し、3段階の多変量統計解析を行い比較しました。全てのトマトが夏に収穫されたため、栽培品種と季節性は分析上の因子としませんでした。

また、5mmのブロードバンドプローブを搭載したBruker Avance 300MHz NMRを用いた、室温の磁気共鳴イメージングにより、植物組織の内部形態画像が得られています。

NMRスペクトルでは、生産年の異なるトマトの間で大きな違いが見られました12。2004年に収穫されたSabaudiaミニトマトは、2005年に収穫されたトマトに比べて、リン脂質の濃度が高く、多価不飽和酸とリコピンの濃度が低いことがわかりました。また、MRIデータでは、各収穫年のトマトの果皮の違いが検出されました。これは、2004年にトマト組織の外側の層の水流が減少したためと考えられました。

しかし、産地ごとに特徴的なNMRスペクトルが維持されていたため、SabaudiaのミニトマトとPachinoのミニトマトを区別することができました。最近傍法のアルゴリズムを用いて、84〜87%のPachinoトマトが正しく分類され、約77%のSabaudiaトマトが正しく分類されました12。認識能力は82%から84.4%、予測能力は76%から95%でした。

PCA(主成分分析)でも、PachinoとSabaudiaのミニトマトは高いレベルで分離されましたが、認識能力と予測能力はより優れており、これらは100%に近い値を示しました。識別を最も容易にした化合物は、フィトステロールと香り成分の違いでした。

参考文献

  1. Junior ACM, Maione C, Barbosa RM, et al. Journal of Chemometrics. 2018;32(8): 1–10.
  2. Danezis GP, Tsagkaris AS, Camin F, et al. Trends Anal Chem. 2016;85:123–132. 
  3. Masetti O, Ciampa A, Nisini L, et al. Food Res Int. 2017;100(1):623–630.
  4. Masetti O, Ciampa A, Nisini L, et al. Food Chem. 2014;162:215–222.
  5. Leyva R, Constán-Aguilar C, Basco B, et al. J Sci Food Agric. 2014;94(1):63–70.
  6. Marcone MF, Wang S, Albabish W, et al. Food Res Int. 2013;51:729–747.
  7. Dowlatabadi R, Farshidfar F, Zare Z, et al. Metabolomics. 2017;13(2):1‐11.
  8. Consonni R, Cagliani LR, Cogliati C. Talanta. 2012;88:420–426.
  9. Girelli GR, Del Coco L, Fanizzi FP. Eur.J.Lipid.Sci.Technol. 2016;118:1380–1388.
  10. Hohmann M, Norbert C, Wachter H, Holzgrabe U. J Agric Food Chem. 2014;62(33):8530–8540.
  11. Le Gall G, Colquhoun IJ, Davis AL, et al. J Agric Food Chem. 2003;51(9):2447–2456.
  12. Masetti O, et al. Journal of Chemometrics. 2020;34:e3191.