Potential of beer yeast-derived agricultural materials

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1. 酵母細胞壁水熱反応物の新たな可能性 ～農業における革新的な活用法～ 1
2. ビール製造の副産物が農業を変える！ ビール製造過程で生まれる「酵母細胞壁」 水熱反応処理を施すことで特別な性質を持つ物質に -水熱処理酵母細胞壁：YCW(Yeast Cell Wall treated withHydrothermal Reaction) 商品名：「ぐんぐん伸びる根」 2
3. 「ぐんぐん伸びる根」中に"活性炭素種"を発見！ 活性炭素種：RCS(Reactive Carbon Species)とは？ 炭素中心ラジカル 接触すると即座に水素（電子）を引き抜く性質 ※付録1参照 この作用が植物にとって「適度なストレス」となる 3
4. 植物の発芽には「適量の活性酸素」が必要 発芽に必要な3つの要素： 酸素 / 水 / 温度 ⇒これらの要素により活性酸素(ROS)が生成され、発芽の引き金となる 4
5. "酵母細胞壁水熱反応物"の効果①：発芽・発根促進 活性炭素種(RCS)が種子に働きかけ活性酸素(ROS)を生成 通常より素早く確実に発芽 根の成長も促進される 引用元 : Md Sanaullah Biswas(2019) "Reactive oxygen species and reactive carbonyl species constitute a feed-forward loop in auxin signaling for lateral root formation" The Plant journal 5
6. 実証例：水稲栽培での効果 コシヒカリ種子をぐんぐん伸びる根に1～2.5時間　浸漬処理を実施 発芽率の向上 根張りの強化 6
7. 酵母細胞壁水熱反応物の効果② ストレス耐性の向上 栽培条件： クリーピングベントグラス(芝生)を56日間育成 2週間に1回　対象資材を1ml/㎡使用 日中35℃ 夜間25℃ 引用元：Masato Katayama(2023) "Efficacy of decomposed yeast cell wall extract-based biostimulant, by-product of beer brewing, on physiological fitness and quality of creeping bentgrass under heat and drought stress" 7
8. 酵母細胞壁水熱反応物の効果② ストレス耐性の向上 実験結果 根の長さ・表面積・体積の増加 プロリン(ストレス耐性を高めるアミノ酸)含有量の増加 SOD活性の向上→活性酸素除去効率の向上(高温・乾燥ストレスを軽減) 8
9. まとめ：酵母細胞壁水熱反応物の可能性 発芽・発根の促進 高温・乾燥ストレスへの耐性向上 作物の増産効果 ビール製造の副産物から、農業の未来を変える技術へ 9
10. 引用元資料 農林水産省："輸出の振興・連携に向けたシンポジウム"　アサヒバイオサイクル 株式会社(アサヒグループ) https://www.maff.go.jp/j/yusyutu_kokusai/shinko/attach/pdf/symposium-9.pdf 10
11. 付録1: RCSによる水素引き抜き反応のメカニズム 炭素中心ラジカル（RCS）の反応過程 H H | | R-C• + X-C-H --> R-C-H + X-C• | | Y Y R-C• : 炭素中心ラジカル（RCS） X-C-H : 水素供与体分子 R-C-H : 水素を得て安定化したRCS X-C• : 新たなラジカル Y : 他の置換基 • : 不対電子 ※図中のR,X,Yは炭素原子に結合する他の原子や官能基を表す。 11
12. 付録1: RCSによる水素引き抜き反応のメカニズム 反応ステップ 1. RCSの接近 炭素中心ラジカル（R-C•）が水素供与体分子に接近 不対電子が水素原子に引き寄せられる 2. 水素引き抜き RCSが水素原子を引き抜いて結合 水素供与体は新たなラジカルになる 3. 連鎖反応 RCSは安定化（R-C-H） 新たなラジカル（X-C•）が別の分子と反応 連鎖的に反応が進行 12
13. 付録 2: ESR測定によるYCW-H中の活性種の分析 電子スピン共鳴（ESR）分光法による分析 YCW-H（水熱処理された酵母細胞壁）中のラジカル種を調査 分析結果：活性炭素種（RCS）とFe(III)錯体の存在を確認 ※測定器の精度が±5%であることから、約10%という変化は有効な差であると判断 13
14. 付録 2: ESR測定条件と目的 3つの測定条件 (A) YCW-H単独の測定 水熱処理された酵母細胞壁が含有するラジカル種の基本評価 結果：RCSとFe(III)錯体の存在を確認 (B) YCW-H + Fe(II)（硫酸鉄(II)） 濃度：46.3 mM 目的：Fe(II)添加によるRCS生成促進効果の検証 Fe(II)の酸化によるFe(III)レベル上昇も観察 (C) YCW-H + Fe(III)（硫酸鉄(III)） 濃度：46.3 mM 目的：追加のFe(III)がRCS生成に与える影響の調査 RCSの生成が著しく促進され、Fe(III)関連のシグナルも増強された 14
15. 付録 2: ESR測定の背景と意義 研究目的 YCW-Hの抗腫瘍活性に関与する活性炭素種（RCS）の特性解明 RCS生成を制御する要因の特定 重要な知見 鉄イオンがRCS生成を調節する重要な因子である可能性 RCS生成の促進が細胞成長抑制効果の増強につながる 将来的な応用 農業分野での応用（根の成長促進、ストレス耐性向上） 引用元 : Takanori Kitagawa (2025) "Hydrothermal treatment of yeast cell wall generates potent anti-proliferative agents targeting MCF7 breast cancer cells effectively even under culture conditions separated by a plastic wall" PLOS one 15