Recent ChemRxiv on Agriculture and Food Chemistry: November 30, 2024
3D Printing Technologies and Automation in Food Processing Industry: An
Innovative Marketing Approach for Health and Digital Gastronomy Perspective
1. 目的:
このレビューは、3Dフードプリンティング技術が料理芸術に与える影響と、食品生産プロセスの最適化における自動化の役割を探求することを目的としています。また、デジタルガストロノミーについて包括的な情報を提供することも目的としています。
2. 使用したデータや情報:
具体的なデータや情報の詳細は記述されていませんが、3Dプリンティング技術、食品加工業界における自動化、革新的なマーケティング戦略という三つの要素が食品生産と消費の変革的なパラダイムを表していることが述べられています。
3. 新規性や解決できた問題:
このレビューの新規性は、3Dフードプリンティングがどのように料理のカスタマイズや視覚的魅力を提供するか、またその技術が宇宙探査やヘルスケアなどの分野でどのように役立つかを詳細に分析している点にあります。また、食品の形状、色、テクスチャー、風味、栄養のカスタマイズが可能であるという点も重要な解決策として挙げられます。
4. 未解決問題:
将来的には、3Dフードプリンティング技術のさらなる精度向上や速度の向上、使用可能な材料の多様化、コスト削減などが挑戦として残されています。また、消費者の受け入れや市場での普及に向けた戦略も重要な課題です。
title:
3D Printing Technologies and Automation in Food Processing Industry: An
Innovative Marketing Approach for Health and Digital Gastronomy Perspective
author:
Srithuvaragan, Ratnavel, Adam, Schiffer, Nitin, Sahai
date:
2024-11-20
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-q37xr?rft_dat=source%3Ddrss
Tea Polyphenol EGCG Increases Nanoplastics Release from Plastic Cups but Mitigates Potential Detrimental Effects
1. 与えられた論文は、何を目的としていますか？:
この研究の主な目的は、エピガロカテキンガレート（EGCG）というお茶に含まれるカテキンポリフェノールが、加熱過程でのポリスチレン（PS）カップからのナノプラスチックの放出にどのような影響を及ぼすかを調査することです。また、食品成分がナノプラスチックの放出に及ぼす影響を理解し、食品安全性と公衆衛生の議論において、食品の成分や加工、包装の方法がどのように関連しているかに焦点を当てることを目指しています。
2. 与えられた論文では、どのようなデータや情報を用いましたか？:
この研究では、EGCGを用いたルミネセントメタルフェノリックネットワークラベリング戦略を基にした新しい表面増強ラマン散乱センサーを開発し、ナノプラスチックの放出量を実時間で定量しました。さらに、マイクロ波加熱及び沸騰水におけるEGCGの添加がナノプラスチックの放出に及ぼす影響を比較し、EGCGの濃度が高いほどナノプラスチックの放出が増加することを観察しました。また、EGCGがナノプラスチックの暴露によるCaco-2細胞の酸化還元状態に及ぼす悪影響を緩和する効果も確認しました。
3. 与えられた論文の新規性や、解決できた問題は何ですか？:
この研究の新規性は、実際の食品成分であるEGCGがナノプラスチックの放出に及ぼす影響を初めて調査した点にあります。以前の研究では、環境条件下でのプラスチック包装材からのMNPs放出は探究されていましたが、実際の食品成分の影響は未調査でした。また、EGCGがナノプラスチックの毒性を軽減する可能性を示したことも、新たな発見です。
4. 将来取り組むべき未解決問題として、何が残されていますか？:
未解決の問題としては、他の食品成分がナノプラスチックの放出にどのような影響を及ぼすかの調査、ナノプラスチックの長期的な健康への影響、及びナノプラスチックの放出を防ぐための具体的な対策の開発が挙げられます。さらに、EGCGのようなポリフェノールがナノプラスチックの毒性を軽減するメカニズムの詳細な解明も必要です。
title:
Tea Polyphenol EGCG Increases Nanoplastics Release from Plastic Cups but Mitigates Potential Detrimental Effects
author:
Tianxi, Yang, Haoxin , Ye, David, Kitts, Xiwen , Wang, Yifan, Wang
date:
2024-11-20
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-16x50?rft_dat=source%3Ddrss
A Chemical Language Model for Multi-Class Molecular Taste Prediction
1. 与えられた論文の目的:
この研究では、食品科学において分子の味を予測することが重要な課題であるとしています。その解決のために、分子の味を予測するための化学言語モデル「FART（Flavor Analysis and Recognition Transformer）」を紹介しています。このモデルは、食品科学コミュニティに新しい味の化合物の開発を加速させるツールを提供し、味の化学を体系的に探索することを可能にすることを目的としています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、これまでで最大の公開データセット（15,031の化合物）を使用しています。このデータセットには、分子の味覚成分が含まれており、これをもとにモデルが訓練されています。また、モデルの解釈可能性を保つために、分子特徴の勾配ベースの可視化を使用しています。
3. 新規性と解決できた問題:
FARTは、以前のアプローチが二値分類に焦点を当てていたのに対し、複数の味のカテゴリー（甘味、苦味、酸味、旨味）を予測するマルチクラス予測を行い、88.4%の精度で味を予測することができます。また、モデルは味の特性を駆動する鍵となる構造要素を特定し、既知の味覚成分だけでなく、新規化合物の分析にも有用であることを示しています。
4. 未解決問題:
この研究では、味の予測の精度をさらに向上させること、さらに多くの味のカテゴリーをカバーすること、そして特定の食品論文における味の予測モデルの適用性を高めることなどが今後の課題として挙げられます。また、異なる文化や地域における味覚の違いをモデルがどのように捉えるかも重要な研究テーマです。
title:
A Chemical Language Model for Multi-Class Molecular Taste Prediction
author:
Leif, Sieben, Yoel , Zimmermann, Henrik , Seng, Philipp, Pestlin, Franz, Görlich
date:
2024-11-19
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-d6n15?rft_dat=source%3Ddrss
Dynamic Sorption and Interfacial Assembly of Polysaccharide on Hydrophobic v. Hydrophilic Surfaces
1. 目的:
この研究の主な目的は、水/固体界面における有機物質（DOM）の吸着・脱着ダイナミクスを理解することです。特に、モデルDOMである多糖類がダイヤモンドとゲーサイトの界面でどのように振る舞うかを詳しく調べ、表面の親水性や疎水性がどのように変化するかを探求しています。
2. 使用したデータや情報:
この研究では、実際に多糖類を用いた吸着・脱着の実験を行い、界面のダイナミクスを探るためにインシチュ（in-situ）実験を実施しました。また、2次元相関赤外分光法（2D correlation IR spectroscopy）を使用して、表面の極性、表面の負荷、時間が多糖類の構造と自己組織化にどのように影響するかを解析しています。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、特定の多糖類が異なる極性を持つ表面でどのように振る舞うかを詳細に調査し、その吸着挙動が表面の親水性や疎水性にどのように影響するかを明らかにした点です。ゲーサイトでは電子的相互作用による吸着が主であり、多糖類の側鎖間での水素結合が形成されること、またダイヤモンドでは疎水的相互作用が主であることが判明しました。これにより、土壌中で非極性有機汚染物質が強く保持される原因が、有機鉱物結合体内の疎水性ポケットによるものである可能性が示唆されました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、異なる種類の多糖類や他の有機物質が異なる表面でどのように振る舞うかをさらに詳しく調査すること、また、これらの結果を土壌や水質管理などの実際の環境システムにどのように応用できるかを探ることが挙げられます。特に、非極性溶質の保持と輸送のメカニズムを解明するためのさらなる研究が必要です。
title:
Dynamic Sorption and Interfacial Assembly of Polysaccharide on Hydrophobic v. Hydrophilic Surfaces
author:
Behrooz, Azimzadeh, Carmen Enid, Martínez
date:
2024-11-19
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-cfqrr?rft_dat=source%3Ddrss
New gravimetric method for determination of total dissolved solids and percentage extraction for coffee-chicory mixture
1. 目的:
本論文の目的は、コーヒーとチコリの混合物から抽出された飲料における総溶解固形分(TDS)と抽出率の測定方法を開発することです。インドでは広く消費されているコーヒーとチコリの混合物に関して、その抽出物の成分比率やTDS、抽出率についての詳細な研究がほとんど行われていなかったため、新しい測定方法の報告が必要でした。
2. 使用されたデータや情報:
論文では、コーヒーとチコリの混合物から抽出された飲料のTDSと抽出率を測定するために、重量測定法（gravimetry）に基づく新しい方法を用いました。これまで適切な測定方法が報告されていなかったため、この新しい手法が導入されました。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、コーヒーとチコリの混合物から抽出される飲料のTDSと抽出率を正確に測定するための方法を開発した点にあります。これにより、飲料の品質を評価する上で重要な指標であるTDSと抽出率を、科学的に正確に測定することが可能となりました。
4. 未解決問題:
将来的には、この新しい測定方法を用いて、さまざまな種類のコーヒー豆やチコリの比率での混合物におけるTDSと抽出率の変動を研究する必要があります。また、測定方法の精度をさらに向上させるための研究も求められるでしょう。さらに、TDSと抽出率が飲料の味や品質にどのように影響を与えるかの詳細な分析も今後の課題です。
title:
New gravimetric method for determination of total dissolved solids and percentage extraction for coffee-chicory mixture
author:
Nanishankar, Harohally, Raksha , U
date:
2024-11-07
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-rzgqq?rft_dat=source%3Ddrss
Reversible and irreversible changes in protein secondary structure in the heat- and shear-induced texturization of native pea protein isolate
1. 目的:
この研究の主な目的は、植物性タンパク質のテクスチャー化の分子メカニズムを、加熱、冷却、およびせん断の影響を分離して二次構造レベルで解明することです。これにより、肉類アナログなどの新しい食品製品の設計をより制御された方法で行うことが可能になります。
2. 使用データ・情報:
この研究では、水と重水（D2O）に50% w/wで水和されたエンドウ豆タンパク質分離物を使用しました。これにより、タンパク質の二次構造を詳細に解析することができます。さらに、温度制御されたATR-FTIRを使用して温度サイクルを行い、マイクロコンパウンディングによってグラムスケールでテクスチャー化を行いました。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、植物性タンパク質のテクスチャー化プロセスにおける加熱、冷却、およびせん断の個別の効果を分離して分析した点にあります。これにより、タンパク質の二次構造の変化を詳細に追跡し、βシートの形成がタンパク質の網目構造と凝集性マトリックスの形成にどのように寄与するかを明らかにしました。特に、せん断がタンパク質の結合・解離に及ぼす影響が特定の機械エネルギー（SME）によって調節されることが判明しました。
4. 未解決問題:
将来的には、さらに異なる植物性タンパク質や異なる水分含有率での研究が必要です。また、特定の機械エネルギー（SME）がさらに増加した場合のタンパク質の挙動についても詳細な研究が求められます。これにより、より多様な食品テクスチャーを設計するための基盤が強化されるでしょう。
title:
Reversible and irreversible changes in protein secondary structure in the heat- and shear-induced texturization of native pea protein isolate
author:
Hiroshi, Nakagawa, Job, Ubbink
date:
2024-11-05
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-pxx63?rft_dat=source%3Ddrss
Guidelines for evaluating the antioxidant activity of lignin via the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay
1. 目的:
この研究の主な目的は、リグニンの抗酸化活性（AoA）を評価するために使用される2,2-ジフェニル-1-ピクリルヒドラジル（DPPH）アッセイの実験手順における溶媒、時間、基質の種類の影響を調査することです。これにより、DPPHアッセイをより信頼性の高い方法で実施するためのガイドラインを提供することを目指しています。
2. 使用データ・情報:
この研究では、リグニンの抗酸化活性を評価するために、異なる溶媒、反応時間、基質の種類を変更してDPPHアッセイを実施し、それぞれの条件が評価結果にどのような影響を与えるかを調査しました。具体的には、DPPHラジカルの安定性、リグニンの溶解度、定常状態に達するための時間の重要性、リグニンの吸収による背景ノイズ、リグニンの構造などが検討されました。
3. 新規性・解決した問題:
以前の研究では、DPPHアッセイの実験手順における変更が試験結果にどのような影響を与えるかが十分に評価されていませんでした。この研究では、リグニンの抗酸化活性評価における溶媒、時間、基質の種類の影響を系統的に調査し、それに基づいてDPPHアッセイの実施ガイドラインを提供することで、この問題を解決しました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、さまざまなリグニンサンプルに対してこれらのガイドラインを適用し、その有効性をさらに検証することが挙げられます。また、他の抗酸化活性評価法との比較や、異なる溶媒や条件でのリグニンの挙動をさらに詳細に理解するための研究も必要です。
title:
Guidelines for evaluating the antioxidant activity of lignin via the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay
author:
Davide, RIGO, Oliver, Musl, Daryna, Diment, Mikhail, Balakshin
date:
2024-10-30
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-khsfs?rft_dat=source%3Ddrss
New fluorogenic triacylglycerols as sensors for dynamic measurement of lipid oxidation
1. 与えられた論文の目的:
この研究の目的は、食品や薬品の安全性を保証するために、脂質の酸化度を評価するための分析方法やツールを提供することです。具体的には、脂質の酸化をダイナミックにモニタリングするために、新しいクラスの蛍光性トリアシルグリセロールを設計、合成し、適用することを目指しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、蛍光性トリアシルグリセロールの設計と合成に関する情報が使用されています。これらの蛍光性トリアシルグリセロールは、水系環境および脂質ベースの環境の両方で使用可能であり、酸化に対する感度は、トリアシルグリセロールのコア構造における飽和または不飽和アシル鎖の組み込みによって調整可能であることが示されています。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、蛍光性ラベルを持つトリアシルグリセロールを用いて脂質の酸化ダイナミクスをモニタリングするためのトレーサーとしての応用可能性を初めて実証したことにあります。これにより、脂質分析の分野での新たな発見への道が開かれました。また、脂質の酸化を直接的にフルオレッセンスで読み取ることができる点も、従来の方法にはない大きな進歩です。
4. 未解決の問題:
将来的には、これらの蛍光性トリアシルグリセロールの感度と特異性をさらに向上させること、さまざまな脂質ベースの環境での応用範囲を拡大すること、そして実際の食品や薬品のサンプルでの実用性を評価することが挙げられます。これらの課題を克服することで、脂質の酸化モニタリングの精度と効率がさらに向上することが期待されます。
title:
New fluorogenic triacylglycerols as sensors for dynamic measurement of lipid oxidation
author:
Matthias, Schiedel, Simon, Hammann, Maria, Handke, Frank, Beierlein, Petra, Imhof
date:
2024-10-29
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-shsjs-v3?rft_dat=source%3Ddrss
Development of FT-IR and FT-NIR methods for analysis of moisture and sugars in Jaggery
1. 与えられた論文は、何を目的としていますか？:
この論文では、インドで広く消費されている天然甘味料であるジャガリーの物理化学的特性と機能性を理解するための研究開発（R&D）努力が数多く行われています。特に、ジャガリー中の水分含量と糖分含量を分析するためのFT-IR（フーリエ変換赤外分光法）とFT-NIR（フーリエ変換近赤外分光法）という新しい分析方法の報告に焦点を当てています。
2. 与えられた論文では、どのようなデータや情報を用いましたか？:
この研究では、ジャガリーのサンプルを用いて、従来の分析方法が労働集約的で時間がかかるという問題を解決するために、FT-IRとFT-NIRという分析技術を用いています。これにより、ジャガリー中の水分含量と糖分含量をより効率的に分析することが可能になります。
3. 与えられた論文の新規性や、解決できた問題は何ですか？:
この研究の新規性は、ジャガリーの分析にFT-IRとFT-NIRという比較的新しい技術を適用したことにあります。これにより、従来の分析方法に比べて、より迅速かつ効率的に水分含量と糖分含量を分析することができるようになりました。これは、ジャガリーの品質管理や生産効率の向上に寄与する可能性があります。
4. 将来取り組むべき未解決問題として、何が残されていますか？:
今後の研究では、FT-IRとFT-NIR技術を用いた分析方法の精度や再現性をさらに向上させる必要があります。また、ジャガリー中の他の成分や機能性成分についても同様の分析技術を適用して、より詳細な成分分析を行うことが望まれます。これにより、ジャガリーのさらなる品質向上や新たな用途の開発につながる可能性があります。
title:
Development of FT-IR and FT-NIR methods for analysis of moisture and sugars in Jaggery
author:
Nanishankar, Harohally, Anusree, L, Raksha, U
date:
2024-10-22
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-wtbqh?rft_dat=source%3Ddrss
Quaternary biopesticides and disinfectants derived from quinine and amino acids – environmental prospects and risks
1. 目的:
本研究の目的は、従来の四級アンモニウム塩（QASs）の毒性に関連する多くのリスクを考慮し、再生可能な原材料から持続可能な方法で合成された新しい、安全な生物活性化合物を探求することです。特に、キニーネを基にしたカチオンと、タンパク質を構成するアミノ酸から派生したアニオンを含む自然由来の新しいQASsを開発し、その特性と活性を評価することを目指しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、化学構造の正確性、物理化学的性質、および生物活性の詳細な特性評価が行われました。また、様々な濃度の試験物質に対する一子葉植物（ソルガム）、双子葉植物（シロガラシ）、淡水藻（クロレラ）、甲殻類（ミジンコ）への毒性を評価することで環境リスクも評価されました。
3. 新規性と解決できた問題:
キニーネ由来のQASsは、貯蔵製品害虫に対して強い忌避活性を示すことが発見され、1-アルキルキニニウムカチオンのアルキル置換基を延長すると、強力な消毒剤としても機能することがわかりました。また、自然由来のQASsは植物に対する植物毒性を示さず、キニーネベースのカチオンに短いアルキル置換基を含む塩は他の試験化合物よりも水生生物に対する毒性が著しく低いことが示されました。
4. 未解決問題:
新しいキニーネベースの抗菌剤を設計する際には、抗菌活性と水生毒性の間のトレードオフが必要であることが示唆されています。そのため、抗菌活性と環境安全性をどのようにバランスさせるかが今後の課題として残されています。また、さらに多様なアミノ酸由来のアニオンを探索し、その効果を評価することも重要な研究テーマです。
title:
Quaternary biopesticides and disinfectants derived from quinine and amino acids – environmental prospects and risks
author:
Tomasz, Rzemieniecki, Krzysztof, Juś, Tomasz, Klejdysz, Daniela, Gwiazdowska
date:
2024-10-22
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-h5hbb?rft_dat=source%3Ddrss
How molar ratio between two anions affects physicochemical properties and biological activity of double salt ionic liquids (DSILs)?
1. 目的:
この研究の目的は、新しい二重塩イオン液体（DSILs）を開発し、それらが持つ特定の有益な性質を定義することです。特に、新しい生物活性物質の設計に重要です。また、新しいタイプの効率的な除草剤として使用可能なアンフィフィル性カチオンと合成オーキシン由来の2つのアニオンを含むシステムを取得することも目的としています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、NMRスペクトルの詳細な分析を行い、DSILsの構造内の新しい相互作用を示しました。これらの相互作用はイオンの化学的環境に影響を及ぼし、親イオン液体のモル比に厳密に依存しています。さらに、表面活性を持たない二つのアニオンを組み合わせることの非加算効果も発見されました。また、温室実験では、特定のモル比でのDSILsの効率が向上していることが示されました。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、二重塩イオン液体（DSILs）の戦略を用いて、特定の有益な性質を持つ新しい液体化学システムを取得することにあります。具体的には、新しいタイプの除草剤として機能する可能性があるアンフィフィル性カチオンと合成オーキシン由来のアニオンを含むシステムの開発が挙げられます。これにより、DSILsの表面活性が向上し、特定のモル比での除草効果が増強されることが確認されました。
4. 未解決の問題:
初期の生態毒性研究は、新しいDSILシステムが非標的生物に対する毒性が増加する可能性を指摘しており、イオン液体の混合が環境負荷に与える影響についてさらなる研究が必要です。また、DSILsの構成成分の最適なモル比を特定し、生態系への影響を最小限に抑えるための研究も今後の課題として残されています。
title:
How molar ratio between two anions affects physicochemical properties and biological activity of double salt ionic liquids (DSILs)?
author:
Tomasz, Rzemieniecki, Damian Krystian, Kaczmarek, Witold, Stachowiak, Katarzyna, Marcinkowska, Michał, Niemczak
date:
2024-10-21
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-rq2ls?rft_dat=source%3Ddrss
A DFT-driven Analysis of Aggregation-Dependent Stability in Alkylpyrazines: Monomers, Dimers, and Beyond
1. 目的:
与えられた論文では、アルキルピラジンのプロトン結合クラスターの形成に影響を与える構造的制約を調査し、質量分析法、イオン移動度分光法、その他の関連する化学イオン化方法の理論的理解と実用的応用において、解析対象とそのイオンの構造と特性を正確に決定することが目的です。
2. 使用データ・情報:
この研究では、密度汎関数理論(DFT)計算を用いてアルキルピラジンのモノマー、ジマー、トリマーのプロトン結合クラスターの安定性を調査しました。特にB3LYP/6-31+G(d, p)メソッドにD3分散補正を加えた計算を行い、電気双極子モーメント、分極率、プロトン親和性などの分子特性を評価し、Aug-cc-PVTZなどの高次基底セットと比較しました。また、自然結合軌道(NBO)計算を通じて、自然電荷、電荷移動、プロトン結合ダイマーおよびトリマー構造の安定性に関する洞察を提供しました。
3. 新規性と解決問題:
この研究の新規性は、アルキルピラジンのプロトン結合クラスターの安定性に影響を与える多様な因子（構造、電気双極子モーメント、分極率、電荷移動、立体障害）を包括的に評価した点にあります。特に、プロトン化トリマーが予想されるプロトン化形態ではなく積層構造を示すことが実験観測と一致しており、モノマーからトリマーへの安定性の減少を明らかにしました。また、プロトン親和性と安定性の間に線形関係が存在することを示し、プロトン結合ダイマーではプロトン親和性の変動に関わらず一定の解離エネルギーが観測されることを解明しました。
4. 未解決問題:
将来的には、異なる構造配置や分子濃度でのアルキルピラジンの挙動をさらに深く理解するために、他のアルキルピラジン類や異なる環境条件下でのクラスターの安定性に関する研究が必要です。また、理論的な計算結果と実験結果の一致をさらに検証し、理論モデルの精度を向上させるための研究も重要です。
title:
A DFT-driven Analysis of Aggregation-Dependent Stability in Alkylpyrazines: Monomers, Dimers, and Beyond
author:
MANJEET, BHATIA
date:
2024-10-18
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-x65hw?rft_dat=source%3Ddrss
Fisetin as a Blueprint for Senotherapeutic Agents — Elucidating Geroprotective and Senolytic Properties with Molecular Modeling
1. 与えられた論文の目的:
この研究は、老化細胞を標的とすることと、この病理状態を加速する因子に焦点を当てた新しい分野として、フィセチンのセノセラピー活性を明らかにするための詳細な計算モデリング研究を提供することを目的としています。特に、ミトコンドリア環境をセネッセンスの代理として扱い、その中でフィセチンの抗老化特性を探求しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、量子力学と分子動力学を包括する計算モデリング手法を用いています。フィセチンが•OOH、O2•–、•OHラジカルに対して示す顕著な保護特性を特定し、トロロックスやアスコルビン酸と比較してその効果を評価しています。また、フィセチンが酸化的に損傷した生体分子を元の形に復元する能力も検討されています。
3. 新規性および解決された問題:
この研究の新規性は、フィセチンのセノリティック特性を詳細に分子レベルで解析し、特にミトコンドリア環境におけるその作用メカニズムを探ることにあります。フィセチンがBcl–2およびBcl–xLというタンパク質に効果的に結合し、適切な修正を加えることで特定の標的に対する選択性を示す可能性があることを明らかにしました。
4. 未解決の問題:
今後の研究では、フィセチンの修正形態がどのように特定のセノリティック標的に対する選択性を高めるかをさらに詳細に調査する必要があります。また、フィセチンの他の潜在的な生物学的標的や、異なる病理状態におけるその効果の範囲を拡大する研究も必要です。
title:
Fisetin as a Blueprint for Senotherapeutic Agents — Elucidating Geroprotective and Senolytic Properties with Molecular Modeling
author:
Maciej, Spiegel
date:
2024-10-15
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-qjz27?rft_dat=source%3Ddrss
Comprehensive molecular mapping of vegetable oil autoxidation products by NMR-based oxylipidomics
1. 目的:
この研究は、食品の劣化の主要な原因の一つである脂質酸化のメカニズムを理解することを目的としています。具体的には、脂質酸化生成物の広範囲のクラスを同時に定量することができる高スループット方法の欠如を解決するために、NMRベースの「オキシリピドミクス」プラットフォームを導入しました。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、野菜油中の脂質酸化生成物を定量するために、42のサブストラクチャーの注釈を提供しました。これらのサブストラクチャーは、トリオレイン、トリリノレイン、トリリノレニンの酸化生成物のそれぞれ93％、90％、70％を占めています。また、14.1 T（600 MHz）の一般的に利用可能な磁場強度で、野菜油の脂質酸化生成物をクラスレベル（例：エポキシド）およびサブストラクチャーレベル（例：トランスエポキシド）で定量するためのスペクトル割り当てを行いました。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、脂質酸化中に形成されるサブストラクチャーの広範な注釈と定量を可能にするNMRベースのプラットフォームの開発にあります。これにより、脂質酸化生成物をクラスレベルおよびサブストラクチャーレベルで定量することが可能となり、食品の脂質酸化に関するより深いメカニズム研究、健康リスクの迅速な評価、前駆体と感覚の関係の解明、抗酸化戦略の合理的な設計に寄与します。
4. 未解決の問題:
今後の課題としては、このプラットフォームをさらに発展させ、他の種類の油脂や食品マトリックスにおける脂質酸化生成物の詳細なプロファイリングを行うこと、また、脂質酸化生成物と健康影響とのより詳細な関連性を解明することが挙げられます。これにより、食品安全性と品質の向上にさらに貢献することが期待されます。
title:
Comprehensive molecular mapping of vegetable oil autoxidation products by NMR-based oxylipidomics
author:
Vincent J.P., Boerkamp, Marie, Hennebelle, Jean-Paul, Vincken, John, van Duynhoven
date:
2024-10-14
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-36q7w?rft_dat=source%3Ddrss
Impact of Dumpsite-Derived Compost on Heavy Metal Accumulation in Cultivated Maize and Spinach.
1. 目的:
この研究は、大規模な廃棄物サイトからのコンポストを土壌改良材として使用する際の重金属の含有量を調査し、その結果、農業土壌、トウモロコシ植物、およびホウレンソウ作物における重金属の蓄積を評価することを目的としています。これにより、重金属に汚染されたコンポストまたは土壌で生産された作物を消費することに関連する健康リスクを強調し、食品安全と環境健康を保証するための継続的な監視と修復活動の重要性を指摘しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、廃棄物サイトからのコンポスト、農業用土壌、トウモロコシ植物、ホウレンソウ作物からのサンプルを採取し、これらのサンプル中の重金属（カドミウム、クロム、銅、マンガン、ニッケル、鉄、鉛、亜鉛）の含有量を測定しました。特にEU基準を超える重金属の含有量に注目し、それぞれのサンプルでの重金属の分布と植物による吸収の順序を評価しています。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、特に廃棄物サイトのコンポストを使用した場合の農業土壌および作物における重金属の蓄積を包括的に評価した点にあります。また、植物が重金属を吸収する順序を明らかにし、特定の重金属が作物により強く吸収される傾向にあることを示しました。これにより、特定の重金属に対するリスク評価と管理戦略の策定に貢献しています。
4. 未解決問題:
将来的には、異なる種類の廃棄物や異なる地域からのコンポストを使用した場合の重金属の挙動をさらに詳細に調査する必要があります。また、重金属の植物への移行メカニズムの解明や、重金属汚染が最終的な農産物の品質に与える影響についての研究も重要です。これらの問題に対処することで、より効果的なリスク管理と土壌・作物の安全性向上が期待されます。
title:
Impact of Dumpsite-Derived Compost on Heavy Metal Accumulation in Cultivated Maize and Spinach.
author:
Mathew, Gideon, Kuzmin, Anton, Mercy Omawumi, Boyi, Basma, T. Abd-Elhalim
date:
2024-10-10
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-3n8wx-v4?rft_dat=source%3Ddrss
Enhancing Seafood Freshness Monitoring: Integrating Color Change of a Food-Safe On-Package Colorimetric Sensor with Mathematical Models, Microbiological, and Chemical Analyses
1. 目的:
この研究の主な目的は、魚のフィレの鮮度と腐敗をリアルタイムで示す食品安全なパッケージラベルを開発することです。このラベルは、魚の鮮度と腐敗を正確に示すことができる色素指示センサーを利用しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、黒米（BR）の染料を用いたセンサーが使用されており、ポリビニルアルコール（PVOH）、ポリエチレングリコール（PEG）、クエン酸（CA）をバインダーや架橋剤として利用しています。センサーはPETフィルムに適用されており、実験室規模のフレキソグラフィ印刷によって作成された食品安全なpH指示器は、湿潤環境下でも耐久性があります。このセンサーは、4ºCで9日間にわたって魚の腐敗を視覚的に監視しました。品質評価には、ΔRGB（全色差）、化学的（TVB-N、pH）、微生物学的分析が含まれています。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、実際の包装シナリオに適した耐湿性を持つ食品安全な色素指示センサーを開発した点にあります。また、色素センサーのデータを数学モデリングと統合することで、時間とともに腐敗の傾向を予測することが可能になり、魚の鮮度を正確に判断し、貯蔵条件を最適化し、食品廃棄を最小限に抑え、消費者に高品質の魚製品を提供できるようになりました。
4. 未解決問題:
将来的には、このセンサーの感度や特異性をさらに向上させること、さまざまな種類の魚や異なる保存条件下での有効性を検証すること、そしてセンサーのコスト効率や大規模生産への適用可能性を評価することが必要です。これにより、より広範な商業的応用が可能になると考えられます。
title:
Enhancing Seafood Freshness Monitoring: Integrating Color Change of a Food-Safe On-Package Colorimetric Sensor with Mathematical Models, Microbiological, and Chemical Analyses
author:
Maryam, Ameri, Abdellah , Ajji, Samuel, Kessler
date:
2024-10-08
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-wxnz6?rft_dat=source%3Ddrss
Mutual Interactions of Silymarin and Colon Microbiota in Healthy Young and Healthy Elder Subjects
1. 目的:
この多オミクス研究は、シリマリンの代謝と腸内細菌叢との双方向の相互作用を調査し、さまざまな年齢層にわたる差異的な効果を強調しています。シリマリンは、シリブム・マリアナム（マリアアザミ）からの抽出物で、その肝保護効果が一般的に利用されています。
2. 使用したデータや情報:
健康なドナーから得られた20の便サンプルの微生物叢を用いた体外発酵大腸モデルを使用しました。さらに、次世代シーケンシング、1H-NMR、LC-MSという3つの先進的な分析技術を組み合わせて、24時間にわたるシリマリンの微生物代謝産物、全体の代謝物、および微生物叢の組成を定量しました。
3. 新規性や解決できた問題:
シリマリンが低用量（50 µg/mL）でも腸内細菌叢の代謝に顕著な変化をもたらし、短鎖脂肪酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸）の生産の減少、グルコースの利用の減少、及びアルファ多様性の増加を引き起こすことを明らかにしました。特に、シリマリンの代謝における年齢関連の違いを明らかにし、健康な高齢ドナー（70-80歳）ではOscillibacter sp.に関連した特定の代謝産物の増加が、健康な若年ドナー（12-45歳）ではシリマリン成分、特にisosilybin Bのより速い分解がFaecalibacteriumおよびErysipelotrichaceae UCG-003の高い存在量と関連していることが示されました。
4. 未解決問題:
年齢に応じた栄養戦略の明確化や、食事ポリフェノールの代謝に関する理解を深めるために、さらなる研究が必要です。また、シリマリンの代謝産物が具体的にどのような生理活性を持つか、その機能的意義についても解明が求められます。
title:
Mutual Interactions of Silymarin and Colon Microbiota in Healthy Young and Healthy Elder Subjects
author:
Kateřina, Valentová, Katerina, Tomisova, Veronika, Jarosova, Petr, Marsik, Anna, Mascellani Bergo, Ondrej, Cinek, Lucie, Hlinakova, Pavel, Kloucek, Vaclav, Janousek, Jaroslav, Havlik
date:
2024-10-04
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-4drz1-v5?rft_dat=source%3Ddrss
The glycerol/water mixture is an effective
Deep Eutectic Solvent for the extractions
from food waste matrixes
1. 与えられた論文の目的:
この研究の目的は、グリセロールと水の混合物（モル比1/2.55）がディープユーテクティック溶媒（DES）であることを実験的な融点と理論的な融点曲線の比較によって示すことです。また、このDESを異なる食品廃棄物マトリックス（玉ねぎ、トマト、リンゴの皮、使用済みコーヒーかす、ブドウの果皮）で抽出剤として使用し、水やグリセロールとの比較を行い、抽出能力と抽出物の抗酸化特性においてDESの優れた性能を示すことを目的としています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、グリセロールと水の混合物の融点を実験的に測定し、理論的な融点曲線と比較してDESとしての特性を確認しました。さらに、このDESを使用して異なる食品廃棄物マトリックスからの抽出実験を行い、得られた抽出物の抗酸化特性を評価し、水やグリセロールのみを使用した場合と比較しました。
3. 新規性や解決した問題:
この研究の新規性は、食品グレードの成分からなるDESを用いて、食品廃棄物から有用な抽出物を直接得る方法を提案している点にあります。従来の溶媒と比較してDESが抽出効率と抽出物の抗酸化特性において優れていることを示し、さらなる精製手順なしでの抽出物の直接利用を促進することができました。
4. 未解決の問題:
将来的には、他の食品廃棄物マトリックスに対するこのDESの抽出効果の検証、抽出物の具体的な応用可能性の探求、またDESの組成や比率を最適化することによる抽出効率のさらなる向上が課題として残されています。さらに、抽出物の安全性や品質に関する詳細な評価も必要です。
title:
The glycerol/water mixture is an effective
Deep Eutectic Solvent for the extractions
from food waste matrixes
author:
Matteo, Tiecco, Francesca, Pompei, Elison, Lepore, Alejandro, Torregrosa-Chinillach, Francesco, Catalini, Diego A., Alonso, Rafael, Chinchilla, Serena, Gabrielli, Cinzia, Mannozzi, Sauro, Vittori
date:
2024-09-27
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-1d751-v2?rft_dat=source%3Ddrss
Simplifying Wheat Quality Assessment: Using Near-Infrared Spectroscopy and Analysis of Variance Simultaneous Component Analysis to Study Regional and Annual Effects
1. 目的:
この研究の目的は、小麦の品質を簡単かつ環境に優しい方法で評価することです。具体的には、近赤外分光法（NIRS）と分散分析（ANOVA）を組み合わせた同時成分分析（ASCA）を用いて、小麦の品質評価を簡素化する手法を開発することを目指しています。
2. 使用データ・情報:
この研究では、オーストリアの4つのサイトで3年間にわたって収集された180個の小麦サンプルのデータを使用しました。これらのデータは近赤外分光法（NIRS）によって取得され、サンプルの収集地点と年度による品質の違いを分析するために使用されました。
3. 新規性・解決した問題:
この研究の新規性は、NIRSとASCAを組み合わせることにより、時間や化学薬品を消費するキャリブレーション開発の必要なく、NIRベースの小麦品質評価を簡素化できる点にあります。また、年度、収集地点、そしてそれらの組み合わせが小麦のNIRスペクトルに顕著な影響を与えることを明らかにしました。さらに、小麦成分（タンパク質、炭水化物、水分、脂肪など）が年度や地域の違いに寄与していることも示されました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、さらに多様な環境や栽培条件下での小麦サンプルを分析し、NIRSとASCAの組み合わせが異なる状況下でどの程度効果的であるかを検証する必要があります。また、他の作物に対しても同様のアプローチが有効かどうかを調査することも重要です。
title:
Simplifying Wheat Quality Assessment: Using Near-Infrared Spectroscopy and Analysis of Variance Simultaneous Component Analysis to Study Regional and Annual Effects
author:
Stephan, Freitag, Maximilian, Anlanger, Maximilian , Lippl, Klemens, Mechtler, Elisabeth, Reiter, Heinrich, Grausgruber, Rudolf, Krska
date:
2024-09-27
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-9g449-v2?rft_dat=source%3Ddrss
Microfluidic Sensors for the Detection of Motile Plant Zoospores
1. 目的:
この研究の主な目的は、植物病原体の動く胞子（遊走子）を早期に検出するための新しいセンシングデバイスを開発することです。これにより、効果的な病原体管理が可能となり、重要な植物病気の伝播を防ぐことが期待されます。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、Phytophthora cactorumの遊走子を用いて実験が行われました。遊走子は、流れのチャネル内の直角の曲がり角にある突起で渦を作りながら捕捉され、そこから誘引剤の濃度勾配に従って検出チャネルを上に泳ぎました。その後、遊走子が電極のペアの間を通過する際にインピーダンスの一時的な変化を、シングルチップロックインアンプリファイアを用いて測定しました。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、マイクロフルイディックシステムとマイクロフルイディックサイトメーターを組み合わせ、化学走性応答を利用して動く胞子を選択的に検出するデバイスを開発した点にあります。従来の方法では、労働集約的な試料収集と実験室でのテストが必要であり、リアルタイムのフィードバックが不足していましたが、このシステムは現場での展開や遠隔操作が可能であり、低コストで携帯可能なセンシングシステムへの発展が期待されます。
4. 未解決の問題:
今後の課題としては、このセンシングシステムのさらなる小型化、コスト削減、そして多様な病原体に対する適用範囲の拡大が挙げられます。また、実際の農業現場での広範囲なテストと、そのデータを基にした病原体管理戦略の最適化も必要です。
title:
Microfluidic Sensors for the Detection of Motile Plant Zoospores
author:
David, Williams, Peikai, Zhang, Jadranka, Travas-Sejdic, Logan, Stephens, Robert, Helps, Shamini, Pushparajah, Marion, Wood
date:
2024-09-24
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-rn2fc?rft_dat=source%3Ddrss
Optimization of Cosolvent Enhanced Lignocellulosic Fractionation for Isolating Switchgrass Lignin with Distinct Structural Features Using Response Surface Methodology
1. 目的:
この研究の目的は、バイオマスポリマーを燃料、化学製品、その他の製品に変換するために分離・分画するプレトリートメントと分画技術に焦点を当て、特に未凝縮リグニン製品を分離できる反応条件を最適化することにあります。また、このリグニンを高価値の芳香族プラットフォーム分子に変換することも目的としています。
2. 使用されたデータ・情報:
この研究では、スイッチグラスを使用した共溶媒強化リグノセルロース分画（CELF）プロセスを通じて、時間（10-30分）、温度（140-180°C）、酸濃度（0.025-0.1M H2SO4）の効果をモデル化しました。リグニンの収率、分子量（Mw = 700-2000 g/mol）、ヒドロキシル基含有量（3.55-6.06 mmol OH/g）というデータを用いています。
3. 新規性・解決した問題:
プレトリートメントの厳しさを単一の値として統合することの問題点を明らかにし、リグニンの品質に対する各条件の個別および組み合わせた効果を解析しました。特に、酸濃度がリグニン収率に最も影響を与え、酸濃度と温度が分子量に影響を与えることを明らかにし、滞留時間が収率や分子量に統計的に有意な影響を与えないことを示しました。これにより、連続および流れるプロセスにおいて短い滞留時間がコスト削減につながる可能性があることが示されました。
4. 未解決問題:
プレトリートメントと分画技術におけるさまざまな条件の組み合わせがリグニン製品の特性にどのように影響を与えるかについてのさらなる研究が必要です。また、短い滞留時間が実際の連続プロセスや流れるプロセスにおいてどのように機能するかを詳細に調査することも、今後の課題です。
title:
Optimization of Cosolvent Enhanced Lignocellulosic Fractionation for Isolating Switchgrass Lignin with Distinct Structural Features Using Response Surface Methodology
author:
Stephen, Chmely, James, Godwin, Hojae, Yi, Kendhl, Seabright, David, Harper
date:
2024-09-20
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-qbjg2-v3?rft_dat=source%3Ddrss
Temperature Correction of Near-Infrared Spectra of Raw Milk
1. 目的:
この研究の主な目的は、酪農業における製品品質、経済効率、そして動物の健康を向上させるために、牛乳の成分分析の正確性を改善することです。具体的には、温度変動などの外部要因が牛乳の分子振動や水素結合に影響を与え、近赤外線（NIR）スペクトルを変化させることによる誤差を修正し、脂肪、タンパク質、乳糖などの主要成分の予測精度を向上させる方法を評価することが目的です。
2. 使用データ・情報:
この研究では、合計270個の生乳サンプルを分析し、5つの異なる温度（20°C、25°C、30°C、35°C、40°C）で反射スペクトルと透過スペクトルを収集しました。実験設定には正確な温度制御と正確なスペクトル測定が保証されています。PLSRモデルは30°Cで校正され、牛乳の脂肪、タンパク質、乳糖含量を予測するために使用されました。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、温度誘発の変動が予測に与える影響を修正するための方法として、Piecewise Direct Standardization (PDS)、Continuous PDS (CPDS)、External Parameter Orthogonalization (EPO)、Dynamic Orthogonal Projection (DOP) の四つの手法を比較した点にあります。特にEPOとDOPは、モデルの堅牢性と予測精度を大幅に向上させ、特に乳糖の予測でPDSとCPDSを上回る性能を示しました。これにより、温度制御が難しい農場条件下でのインライン牛乳品質測定において、これらの直交化方法が特に適していることが示されました。
4. 未解決の問題:
将来の課題としては、他の外部要因（例えば、異なる飼料や乳牛の健康状態など）がNIRスペクトルに与える影響を理解し、これらの影響を補正する追加的な方法を開発することが挙げられます。また、さらに多くの温度範囲や異なる環境条件下でのデータを収集し、モデルの一般化能力を高めるための研究も必要です。
title:
Temperature Correction of Near-Infrared Spectra of Raw Milk
author:
José Antonio, Díaz Olivares, Stef, Grauwels, Xinyue, Fu, Ines, Adriaens, Wouter, Saeys, Ryad, Bendoula, Jean-Michel, Roger, Ben, Aernouts
date:
2024-09-18
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-ls0j0?rft_dat=source%3Ddrss
A nanoparticle contrast agent enables dynamic microscale X-ray computed tomography imaging of the soil aqueous phase
1. 目的:
本論文の主な目的は、土壌の健康を保ちながら気候変動への影響を減少させる代替農業技術を開発することです。具体的には、土壌内の自然過程を理解するために、流体や栄養素の輸送を高解像度で動的にイメージングする3Dイメージング技術の需要が高まっています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、土壌内の水相をラベル付けするためにポリマーテンプレート金ナノ粒子をコントラスト剤として開発しました。金は低毒性であるため選ばれました。ナノ粒子は、ブロック共重合体ミセル内でテンプレート合成によって生成され、安定性を内在的に示すPEGボトルブラシコロナを持つように設計されています。ブロック共重合体はグループ転移重合（GTP）によって生成されます。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、低密度の水相や有機相を区別しにくい問題を解決し、土壌中の水の輸送をイメージングするためのコントラスト剤として金ナノ粒子を用いる点にあります。これにより、土壌中でラベル付けされた水相とラベル付けされていない水相を区別できるようになりました。また、ナノ粒子システムの有効な拡散係数を実験的に決定し、拡散係数が希薄溶液中の単一粒子の拡散係数よりも大きいことが示唆されました。
4. 未解決問題:
将来的には、ナノ粒子が土壌環境でどのように振る舞うかのさらなる詳細な解析が必要です。また、他の土壌タイプや異なる環境条件下でのナノ粒子の挙動を調査することも重要です。これにより、ナノ粒子を用いたイメージング技術の汎用性と効果をさらに向上させることができるでしょう。
title:
A nanoparticle contrast agent enables dynamic microscale X-ray computed tomography imaging of the soil aqueous phase
author:
Shuchen, Wang, Anna , Constantinou, Guanglei , Zhang, Yihuai , Zhang, Mohammad Javad , Shojaei, Bo , Zhou, Davey, Jones, Tiina, Roose, Martin, Blunt, Theoni, Georgiou, Iain , Dunlop
date:
2024-09-13
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-cjnmw?rft_dat=source%3Ddrss
In Situ pH-Controlled Electrochemical Sensors for Glucose and pH Detection in Saliva
1. 目的:
この研究の主な目的は、高感度で安定した電気化学的非侵襲性グルコースおよびpHバイオセンサーを人工唾液および実際の唾液で使用し、効果的な現場でのpH制御方法を利用してこれらのバイオマーカーを検出することです。これは、動物の健康と福祉に不可欠なバイオマーカーの監視に重要です。
2. 使用したデータや情報:
研究では、プラチナブラックで修飾された金の指形電極にグルコースオキシダーゼ（GOx）を電気沈着法で固定化し、o-フェニレンジアミン（o-PD）とβ-シクロデキストリン（β-CD）の混合物を使用しました。さらに、光学顕微鏡、電気化学インピーダンス分光法（EIS）、走査電子顕微鏡（SEM）、エネルギー分散型X線分光法（EDX）、原子間力顕微鏡（AFM）などの様々な技術を用いて製造した電極を評価しました。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、現場でのpH制御技術を利用したことにあります。これにより、検出点での局所的なpH調整が可能となり、追加の試薬が不要になります。これは、人工唾液および実際の唾液中のグルコースを正確に検出するための方法を提供します。また、グルコースセンサーは人工唾液で非常に高い感度を示し、pHセンサーは広いpH範囲で感度を記録しました。
4. 未解決の問題:
将来的には、さらに多くのバイオマーカーを同時に検出できるマルチプレックスセンサーの開発が必要です。また、センサーの長期安定性や実際の使用環境での耐久性向上も重要な課題です。さらに、この技術を他の疾患のモニタリングに応用するための研究も求められています。
title:
In Situ pH-Controlled Electrochemical Sensors for Glucose and pH Detection in Saliva
author:
Alan, O'Riordan, MD Ridwan, Adib, Colm, Barrett, Shane, O'Sullivan, Anna, Flynn, Marie, McFadden, Emer, Kennedy
date:
2024-09-06
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-8q4qd?rft_dat=source%3Ddrss
Study of the potential for Streptomyces coelicolor to produce bioactive compounds from flower waste as a sustainable feedstock
1. 与えられた論文の目的:
この研究の主な目的は、農業や園芸産業において大量に発生する花の廃棄物を利用し、Streptomycesという微生物を用いて有用なバイオアクティブ化合物を生産することです。これにより、環境汚染の問題を解決しつつ、持続可能な資源として花の廃棄物を再利用する方法を探ることが目的です。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、花の廃棄物をブレンドしてISP4培地に接種し、Streptomyces coelicolor M145という種を使用して6週間の好気的培養を行いました。その後、GC-MS分析を通じて水性媒体から多くのバイオアクティブ化合物を同定しました。これにより、花の廃棄物が持続可能な原料としての潜在性を持つことが示されました。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、花の廃棄物を利用してバイオアクティブ化合物を生産するという点にあります。特に、Streptomycesを用いることで、抗がん剤や抗生物質などの医薬品産業に役立つ化合物を生成する可能性を探りました。これにより、廃棄物の有効利用と環境保護の両方を実現する方法を提案しています。
4. 未解決問題としての残された課題:
今後の課題としては、実際の産業規模での応用可能性を評価すること、さらに多様な花の種類を使用しての実験、そして生産された化合物の具体的な用途や効果を詳細に分析することが挙げられます。また、プロセスの最適化やコスト効率の向上も重要なポイントです。
title:
Study of the potential for Streptomyces coelicolor to produce bioactive compounds from flower waste as a sustainable feedstock
author:
Parimala, Shivaprasad, Sarah , Evans, Sean , Craig, Samantha, Bryan
date:
2024-09-05
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-zbgw7?rft_dat=source%3Ddrss
Proving the Potential: External Validation of STopTox as in Silico Alternative to Animal Toxicity Testing
1. 目的:
この研究の主な目的は、動物実験を減少させるために、化学物質の急性全身毒性および局所毒性試験に対する従来の動物実験の代替として、in-silicoの代替手段であるSTopTox（Systemic and Topical chemical Toxicity）プラットフォームを開発し、その予測性能を評価することです。
2. 使用したデータや情報:
STopToxモデルの初期開発においては、広範囲にわたる公開データセットが使用されました。これらのデータは、モデルの厳密な検証に利用され、OECD（経済協力開発機構）の原則に準拠していることが確認されました。また、この研究では、独立したデータセットを用いて外部検証を行い、六つの主要な急性毒性エンドポイント（急性経口、皮膚、吸入毒性、皮膚感作性、皮膚刺激／腐食性、眼刺激／腐食性）についての予測性能を評価しています。
3. 新規性と解決できた問題:
STopToxプラットフォームの新規性は、in-silico手法を用いて、動物実験の代替として機能することにあります。このプラットフォームは、QSAR（定量的構造活性関係）モデルを利用して化学物質の毒性を予測し、ユーザーフレンドリーでアクセスしやすいツールを提供します。初期の開発段階での厳密な検証により、高い内部精度と外部予測力を持つことが実証されました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、新しい化合物に対する継続的な検証が必要です。これは、STopToxが動物実験の代替として使用されるために必要な堅牢性と信頼性を確立するために不可欠です。また、このプラットフォームの予測性能をさらに向上させるために、追加のエンドポイントやデータセットを組み込むことも考慮されるべきです。
title:
Proving the Potential: External Validation of STopTox as in Silico Alternative to Animal Toxicity Testing
author:
Eugene, Muratov, Ricardo, Scheufen Tieghi, Cleber, Melo Filho, Holli-Joi, Martin, Jose Teofilo, Morera Filho, Tripp, LaPratt, Dave, Allen, Judy, Strickland, Nicole, Kleinstreuer, Alexander , Tropsha
date:
2024-09-04
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-f54pl?rft_dat=source%3Ddrss
Determination of major chemical constituents and antimicrobial activities of essential oils extracted from Nonsaleable Grade (NSG) spices of Cymbopogon nardus, Rosmarinus officinalis, Thymus vulgaris and Coriandrum sativum seeds
1. 目的:
この研究の主な目的は、非売品グレード（NSG）の植物スパイスを使用して、それらから抽出されるエッセンシャルオイルの化学成分を分析し、抗菌活性を評価することにあります。また、農業廃棄物を減らし、スパイス農家の収入を増やす新しいアプローチを提案しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、シトロネラ、ローズマリー、タイム、コリアンダーの種子から抽出されたエッセンシャルオイルの化学成分をガスクロマトグラフィー質量分析計（GC-MS）を用いて分析しました。さらに、これらのオイルの抗菌活性をエシェリキア・コリ、黄色ブドウ球菌、カンジダ・アルビカンスといった微生物に対して試験しました。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、通常は市場に出回らない非売品グレードのスパイスを利用するという点にあります。これにより、農業廃棄物の問題を緩和し、エッセンシャルオイルの抽出によって農家の収益を向上させる可能性が示されました。また、一部の非売品グレードのエッセンシャルオイルは、市販の製品よりも優れた抗菌活性を示すことが分かりました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、さらに多くの非売品グレードのスパイス種を同様の方法で分析し、その効果や利用可能性を広げることが挙げられます。また、抽出プロセスの最適化や、抗菌活性のメカニズムについての詳細な研究も必要です。
title:
Determination of major chemical constituents and antimicrobial activities of essential oils extracted from Nonsaleable Grade (NSG) spices of Cymbopogon nardus, Rosmarinus officinalis, Thymus vulgaris and Coriandrum sativum seeds
author:
Siying, LIU, Lingcheng, Su, Chiu-Hong, Lee, Jiajun, Chen, Huada Daniel, Ruan
date:
2024-09-03
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-8h389?rft_dat=source%3Ddrss
Rapid On-Site and Sensitive Detection of Microplastics Using Zirconium (IV)-Assisted SERS Label
1. 目的:
この研究の主な目的は、農業・食品および環境システムにおけるマイクロプラスチックの迅速かつ現場での感度の高い検出方法を開発することです。これにより、マイクロプラスチックの蓄積が人間の健康に与える潜在的なリスクを評価し、最小化することが目指されています。
2. 使用したデータや情報:
この研究では、表面増強ラマン分光法（SERS）技術を新たに開発し、ジルコニウム(IV)を利用したSERSラベル戦略とローダミンBをラマンレポーターとして使用しています。これにより、10μmのポリスチレンマイクロプラスチック（PSMPs）を0.1 ppmの低濃度で定量的かつ超感度で検出することが可能になり、検出限界は1 ppbとされています。
3. 新規性および解決した問題:
この研究の新規性は、ジルコニウムを助けるSERSラベルアプローチを利用することにより、マイクロプラスチックの質的および超感度な定量が可能である点にあります。また、実際の環境下でのマイクロプラスチックの検出が可能であり、水道水システムでのポリスチレンマイクロプラスチックの回収率が90％を超えるという点も、大きな進歩と言えます。
4. 未解決の問題:
将来的には、さまざまなタイプのマイクロプラスチックに対するこの技術の適用範囲を広げること、また、さらに低濃度での検出限界を下げることなどが挑戦として残されています。さらに、環境への広範な影響評価やリスク管理のための総合的な戦略の開発も必要とされています。
title:
Rapid On-Site and Sensitive Detection of Microplastics Using Zirconium (IV)-Assisted SERS Label
author:
Haoming, Yang, Tianxi, Yang, Haoxin, Ye, Song, Yan, Chu, Chu
date:
2024-09-03
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-mbz91?rft_dat=source%3Ddrss
From chemical fingerprints to environmental footprints: Advancing feed production through near-infrared spectroscopy
1. 目的:
この研究の主な目的は、動物用飼料の生産において栄養品質、利益性、環境持続可能性のバランスを取ることです。具体的には、飼料成分のリアルタイム品質管理に現在使用されている近赤外分光法（NIRS）を用いて、それらの環境持続可能性も予測する方法を示すことです。
2. 使用データ・情報:
この研究では、飼料成分の起源を特定するためにNIRSを使用し、その情報をグローバルに空間的に明示されたライフサイクル評価（LCA）と組み合わせて環境フットプリントを評価しました。また、成分価格と輸送を考慮に入れて、品質、利益性、持続可能性の三重目標に向けて飼料を最適化しました。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、NIRSを用いて飼料成分の環境持続可能性を予測する方法を開発した点にあります。これにより、気候変動や生物多様性への土地利用の影響を3.3-39%削減しつつ、利益性をわずか0.82-2.4%しか低下させない最適な飼料比率を提供することができ、品質も保証されました。これは、意思決定者がより環境に優しい飼料に移行するのを助けるためのフットプリントと利益性のトレードオフを特定します。
4. 未解決問題:
将来的には、このNIRSとLCAの組み合わせを飼料だけでなく、食品、繊維、その他のバイオベースの商品に拡張することが挑戦となります。また、さらに多様な地域や成分に対するデータの拡充が必要であり、より広範囲での環境影響の評価が求められるでしょう。
title:
From chemical fingerprints to environmental footprints: Advancing feed production through near-infrared spectroscopy
author:
Maria, Cairoli, Anne, Ottenbros, Sin Yong, Teng, Steef, Hanssen, Mark, Schoot, Christiaan, Kapper, Rosalie, van Zelm, Lutgarde, Buydens, Mark, Huijbregts, Jeroen, Jansen
date:
2024-08-28
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-1dr51?rft_dat=source%3Ddrss
Revisiting the influence of acid-base equilibrium and tautomerism on the free radical scavenging activities of curcumin derivatives in the physiological environment – A mechanistic and kinetic study
1. 目的:
この研究は、クルクミンとその誘導体の抗酸化特性に関して、特に水酸化物（HOO•）という標準化されたフリーラジカルに対する反応の熱力学と動力学を体系的に調査することを目的としています。クルクミンが持つ抗がん、抗アルツハイマー、抗炎症、抗酸化などの薬効は、フリーラジカルの除去活動が重要な役割を果たしているため、これらの反応メカニズムを明らかにすることが重要です。
2. 使用したデータや情報:
この研究では、クルクミンI（Cur-I）とクルクミンIII（Cur-III）という二つのクルクミン誘導体を対象に、水とペンチルエタノエート（PEA）溶液中でのHOO•ラジカル除去活動を調査しました。反応の評価には密度汎関数理論（DFT）アプローチが用いられ、中性およびアニオン形式のタウトマー（ケトエノール形とジケトン形）の抗酸化特性が、水素移動（HT）、ラジカル付加形成（RAF）、単一電子移動（SET）という三つの一般的なメカニズムを通じて調査されました。また、クルクミン-HOOラジカル反応の本質的パラメータ、熱化学パラメータ、および動力学が体系的に特徴づけられました。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、クルクミンとその誘導体の抗酸化特性に関する熱力学と動力学の反応を体系的に調査した点にあります。特に、水とPEA溶液中でのクルクミン誘導体のHOO•ラジカルに対する反応速度を定量的に評価し、ケトエノール形がジケトン形に比べて反応速度に大きく寄与していることを明らかにしました。また、フェノール性-OH基（O22HおよびO23H）で最も支配的なHT反応がプロトン結合電子移動（PCET）過程を介して行われることを詳細に分析しました。
4. 未解決問題:
将来的には、クルクミン誘導体の抗酸化特性をさらに向上させるための構造改良や、他の溶媒や条件下での反応性の評価、さらにはクルクミン誘導体の他の生物学的な効果との相関を明らかにする研究が必要です。また、クルクミンの抗酸化メカニズムを利用した新しい治療法の開発も重要な課題となります。
title:
Revisiting the influence of acid-base equilibrium and tautomerism on the free radical scavenging activities of curcumin derivatives in the physiological environment – A mechanistic and kinetic study
author:
Duy Quang , Dao, Dinh Hieu , Truong, Thi My Duyen , Trinh, Thi Tu, Dinh, Thi Hong Minh , Pham, Urszula , Gawlik-Dziki, Minh Quan , Pham
date:
2024-08-26
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-0h0hn?rft_dat=source%3Ddrss
Evaluating Postharvest Washing Methods for Micro-Nanoplastic Removal from Edible Vegetable Leaves
1. 目的:
この研究の主な目的は、農業において食用植物の表面からマイクロおよびナノプラスチック（MNP）を効果的に除去するための家庭用および産業用の収穫後洗浄方法の有効性を評価することです。これは、食品安全と人間の健康に対する潜在的な脅威を軽減するために重要です。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、コンフォーカルラマン分光法と表面増強ラマン分光法（SERS）を使用して、野菜の葉の表面からMNPを除去するための洗浄方法の有効性を評価しました。具体的には、水道水洗浄、野菜用洗剤洗浄、および超音波洗浄の3つの洗浄技術が含まれています。テストされたプラスチック粒子は、42 µmのポリスチレン（PS）、6 µmのポリメチルメタクリレート（PMMA）、および61 nmのPSでした。
3. 新規性と解決した問題:
この研究は、新鮮な農産物からMNPを除去するための一般的な洗浄方法の有効性を評価し比較するために、コンフォーカルラマン分光法とSERSを使用した最初の例です。この研究は、特に水道水洗浄が42 µm PSの除去に高い有効性を示し（93.1％）、野菜用洗剤がPMMAの除去に最も効果的であること（73.3％）を明らかにしました。また、超音波洗浄方法が61 nm PSの除去に最も高い有効性を示しました（59.8％）。
4. 未解決の問題:
今後の研究では、さらに効果的な洗浄方法を開発する必要があるとされています。特に、より小さなナノプラスチック粒子の除去効率を向上させるための方法の開発が求められています。これにより、食品の安全性をさらに向上させることができるでしょう。
title:
Evaluating Postharvest Washing Methods for Micro-Nanoplastic Removal from Edible Vegetable Leaves
author:
Mingjiu, Liu, Huiyuan, Guo, Anupam, Das, Lynn, Terry
date:
2024-08-21
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-qmfsc?rft_dat=source%3Ddrss
All-Natural Aggregation-Induced Emission-Active Glycyrrhizic Acid Hydrogels for Drug-Resistant Bacteria-Infected Wound Healing
1. 目的:
この研究は、全天然成分からなる集合誘導発光（AIE）活性ハイドロゲルを開発し、それを用いてメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）に感染した創傷の治癒を促進することを目的としています。特に、生物学的活性が高く、生体適合性が良好で、環境に優しいプロセスを持つ天然小分子からのバイオアクティブAIEハイドロゲルを開発することが目標です。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、自然界に存在する中国のハーブ成分である甘草酸（GA）と黄連素（BR）を用いています。これらの分子は、超分子GAナノファイバー（GN）の自己組織化とBR分子との相互作用により、強い蛍光発光、優れた機械的強度、構造回復能力、そして興味深い刺激応答性蛍光特性を持つ集合繊維ネットワークを形成します。
3. 新規性と解決された問題:
この研究の新規性は、全天然成分からなるAIE活性ハイドロゲルの開発にあります。特に、GAとBRの固有の免疫調節効果とGN-BRアセンブルの独特なAIE特性を利用することで、高い抗炎症および抗菌能力を発揮し、可視光下で活性酸素種を生成することによる効果的な光動力抗菌能力を持つ点が挙げられます。さらに、MRSA感染創傷の治癒を促進する能力も確認されています。
4. 未解決の問題:
将来的には、このハイドロゲルの臨床応用に向けて、さらなる安全性評価や効果の最適化が必要です。また、他の種類の抗生物質耐性菌に対する効果の検証や、さまざまなタイプの創傷に対する適用可能性の評価も重要な課題となります。
title:
All-Natural Aggregation-Induced Emission-Active Glycyrrhizic Acid Hydrogels for Drug-Resistant Bacteria-Infected Wound Healing
author:
Zhili, Wan, Qing , Li, Yang, Liu, Shiqi, Zhang, Xinke, Yu, Sili, Liu, Yang , Yuan, Paul, Van der Meeren, Xiaoquan , Yang
date:
2024-08-20
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-hhr43?rft_dat=source%3Ddrss
Towards a Circular Nitrogen Bioeconomy: Integrating Nitrogen Bioconcentration, Separations, and High-Value Products for Nitrogen Recovery
1. 目的:
この論文では、廃水からの窒素（N）回収を通じて、エネルギー集約型の合成窒素固定（ハーバー・ボッシュ法）への依存を減らし、窒素を含む廃水の処理を改善することを目的としています。また、窒素回収の技術的、経済的な課題を克服し、廃水からの窒素回収技術を向上させるための統合的な生物学的および物理化学的技術を提案し、回収された窒素製品の市場と製品ポートフォリオを拡大することを提案しています。
2. 使用されたデータや情報:
この論文では、市町村の廃水中の低濃度の窒素、高効率の分離技術の欠如、および回収された窒素の適切な製品や市場の不足といった、窒素回収の障壁についての情報を用いています。さらに、窒素回収のための潜在的なターゲットとして、多様な細菌によって生産される窒素豊富なバイオポリマーであるシアノフィシンに焦点を当てています。
3. 新規性と解決された問題:
この論文の新規性は、生物学的システムと物理化学的分離技術を統合し、市場評価を同等に重視することで、窒素回収技術を進化させるというアプローチにあります。また、従来の肥料以外にも回収された窒素製品の市場と製品ポートフォリオを拡大する提案も新規性があります。解決された問題は、窒素回収のための選択的かつ調整可能な技術の改善と、新たな市場ポテンシャルの探求です。
4. 未解決問題:
未解決問題としては、市町村の廃水からの効率的な窒素の生物濃縮と回収のための具体的な技術の開発、高効率の分離技術の実現、回収された窒素製品の市場での受け入れと経済的実現可能性の評価が挙げられます。これらの課題に対応するためには、さらなる研究と技術開発が必要です。
title:
Towards a Circular Nitrogen Bioeconomy: Integrating Nitrogen Bioconcentration, Separations, and High-Value Products for Nitrogen Recovery
author:
Edward, Apraku, McKenna, Farmer, Chayse, Lavallais, Danna, Soriano, Justin, Notestein, Keith, Tyo, Jennifer, Dunn, William, Tarpeh, George, Wells
date:
2024-08-16
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-mmj9z?rft_dat=source%3Ddrss
Inverse Relationship Between Ice Nucleation and Ice Growth in Frozen Foods
1. 目的:
この研究の目的は、食品の冷凍プロセス中における食品損失を減らすことです。具体的には、食品が冷凍される際の二つの主要なプロセス、氷の核生成と氷の成長を定量的に測定し、食品の品質を向上させるためのカスタマイズされた冷凍プロセスの設計を目指しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、新たに開発されたマイクロサーモグラフィーシステムを使用して、肉類とズッキーニ、ブロッコリー、ジャガイモの氷の核生成率と成長率を実際に測定しました。また、これらの食品の化学組成を分析し、結晶成長と核生成の既存の原理を適用して、氷の核生成と成長の関係が逆転する理由を説明しました。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、食品ごとに異なる氷の核生成率と成長率を直接測定し、それらのプロセスが相反することを明らかにした点にあります。これにより、食品の化学組成に基づいて、各食品に最適な冷凍プロセスを設計するための理論的根拠が提供されました。これは、食品の品質を向上させ、食品損失を減らすための重要なステップです。
4. 未解決の問題:
今後の課題としては、他の多様な食品に対しても同様の測定を行い、さらに広範なデータを収集することが挙げられます。また、実際の冷凍プロセスにおいて、これらの測定結果をどのように応用していくかの具体的な方法論の開発も必要です。これにより、理論的な研究成果を実際の食品加工技術に生かすことができるようになります。
title:
Inverse Relationship Between Ice Nucleation and Ice Growth in Frozen Foods
author:
Ran, Drori, Martin , Zalazar, Shriya Jitendra, Kalburge, Yining, Zhang
date:
2024-08-16
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-lwczt-v2?rft_dat=source%3Ddrss
Studying Superheated Stevia with Polynomial Chaos in Quantum ESPRESSO: opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization
1. 与えられた論文の目的:
この研究は、ステビアを加えた際にマイクロ波で加熱されたコーヒーが超加熱する現象を調査し、その原因を理解することを目的としています。ステビアの粒子が泡の核形成サイトとして機能し、物質の第一次相転移が発生する理論的な背景と量子力学的シミュレーションを用いて解析しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、ステビアの活性成分の構造緩和を量子力学的シミュレーションにより分析し、最小基底状態の電子密度エネルギー力を用いています。また、ステビアの分子平面上に存在するカルボキシルおよびヒドロキシル基の側鎖の高周波数の動的相互作用が超加熱を引き起こす原因として仮説を立てています。
3. 新規性や解決できた問題:
ステビアがコーヒーの超加熱を引き起こす核形成サイトとして機能する可能性を示し、これまで理解されていなかったコーヒーの超加熱現象に対する新たな理解を提供しました。また、ステビアの分子構造が超加熱現象にどのように寄与するかを量子力学的アプローチを用いて解明しました。
4. 未解決問題:
この研究ではステビアによる超加熱現象の詳細なメカニズムは明らかにされましたが、他の添加物がコーヒーの超加熱にどのように影響を与えるかについてはまだ未解決です。また、超加熱現象が実際の環境や他の液体でどのように発生するかについても、さらなる研究が必要です。
title:
Studying Superheated Stevia with Polynomial Chaos in Quantum ESPRESSO: opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization
author:
Saleem, Al Dajani
date:
2024-08-06
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-50ctc?rft_dat=source%3Ddrss
Commercially available carrageenans show broad variation in their structure, composition, and functionality
1. 与えられた論文の目的:
この研究の目的は、異なる仕様を持つ商業的カラギーナンの広範なコレクションを体系的かつ包括的に特徴付けることです。さらに詳細な特性評価のために、部分的酵素加水分解に基づく分析手法を開発し、HPLC-MSおよびHPSEC-RIを用いて適用しました。さらに、選択したサンプルの機能性について詳細な洞察を得るためにレオロジーを使用しました。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、異なる製造業者からの異なる仕様を持つ商業的カラギーナンの広範なコレクションが使用されました。さらに、部分的酵素加水分解に基づく分析手法としてHPLC-MSおよびHPSEC-RIが使用され、選択したサンプルのレオロジー分析も行われました。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、商業的カラギーナンの実際の構造と指定されたタイプとの間に重要な構造的差異があることを示すことにあります。特にλ-カラギーナンのサンプルは、λ型の構造要素を含んでいなかったことが判明しました。この研究は、異なるハイブリッドカラギーナンが存在することを示し、商業的カラギーナンサンプルの構造と組成を分析するために開発された酵素-クロマトグラフィー手法が適していることを示しました。
4. 未解決問題:
将来の研究では、商業的カラギーナンのさらなる詳細な構造分析と、それらが異なるアプリケーションでどのように振る舞うかを理解するための機能分析が必要です。また、異なるカラギーナンタイプ間の相互作用や、特定の用途における最適なカラギーナンの選定に関する研究も求められています。
title:
Commercially available carrageenans show broad variation in their structure, composition, and functionality
author:
Daniel, Wefers, Julia, Hale, Julian, Gerhäuser, Volker, Gaukel
date:
2024-07-30
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-96r6r-v2?rft_dat=source%3Ddrss
Imaging and quantifying the biological uptake and distribution of nanoplastics using a dual-functional model material
1. 目的:
本研究の目的は、植物組織におけるナノプラスチック（NP）の摂取を可視化し、定量化するための二重機能モデルNPを開発し、評価することです。具体的には、SERS（表面増強ラマン分光法）とICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析法）を用いて、モデルNPの植物組織への取り込みを効果的に定量化し、資格付けすることを目指しています。
2. 使用データ・情報:
この研究では、コアシェル構造を持つモデルNPを使用しました。コアにはラマンレポーター機能化された金ナノ粒子が、シェルにはプラスチック層が含まれています。ニンニク植物を実験マトリックスとして使用し、異なる濃度のモデルNP懸濁液で30日間栽培しました。SERSによる視覚化とICP-MSによる定量化のデータを収集し、分析しました。
3. 新規性および解決した問題:
この研究の新規性は、SERSとICP-MSを組み合わせた二重機能モデルNPを開発し、それを使用して植物組織内でのNPの挙動を研究する方法を提案した点にあります。従来の分析方法ではNPの検出において精度や精密性が低かった問題を、モデルNPの開発によって解決しました。これにより、NPの生物的取り込み、輸送、蓄積の理解が進むことが期待されます。
4. 未解決問題:
将来の研究で取り組むべき未解決問題として、他の植物種や環境条件下でのモデルNPの挙動の研究が挙げられます。また、長期間にわたる環境への影響や、他の生物への影響についてもさらに調査する必要があります。さらに、モデルNPの環境安全性や持続可能性に関する評価も重要な課題です。
title:
Imaging and quantifying the biological uptake and distribution of nanoplastics using a dual-functional model material
author:
Mingjiu, Liu, Huiyuan, Guo, Anupam, Das, Nubia, Zuverza-Mena, Jason, White
date:
2024-07-24
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-zt155-v2?rft_dat=source%3Ddrss
Sugar characteristics of honey from Abu Dhabi (United Arab Emirates) market
1. 目的:
この研究は、アブダビ首長国の小売市場で販売されているハチミツの品質を分析し、フルクトース、グルコース、スクロースの含有量を調査することを目的としています。これらの糖類の割合がハチミツの物理化学的特性に影響を及ぼすため、品質評価の重要なパラメータとなります。
2. 使用したデータや情報:
この研究では、アブダビの小売市場から取得したハチミツサンプルを分析し、フルクトース、グルコース、スクロースの含有量を測定しました。これらの糖類はハチミツの主要な成分であり、その品質に大きく影響します。また、糖の総含有量が27％から87％、スクロース含有量が5％から37％の範囲であったことが示されています。
3. 新規性や解決した問題:
この研究の新規性は、特定の地域（アブダビ首長国）で販売されているハチミツの品質を具体的に分析し、糖類の含有量に基づいて品質評価を行った点にあります。解決された問題は、市場で販売されているハチミツの中には、標準閾値に適合しないものが約33％存在するという事実の明らかになったことです。
4. 未解決問題:
将来的には、スクロース含有量が高いハチミツサンプルにおけるグルコースとフルクトースの低下に関連する要因をさらに調査する必要があります。また、品質非適合の高い割合に対処するために、より厳格な監視と検査が必要です。これにより、消費者に安全で品質の高いハチミツを提供するための基準を設定することが求められます。
title:
Sugar characteristics of honey from Abu Dhabi (United Arab Emirates) market
author:
Premanandh, Jagadeesan, Abdullah, Siddiqui, Khuloud Khalfan , Altaleei, Ahmed Awadh Hatem , Al Muharrami, Ali Usama , Lashari
date:
2024-07-19
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-4m97l?rft_dat=source%3Ddrss
Metabolic Engineering in Plants: Advancing Crop Productivity and Sustainability through Precision Pathway Manipulation
1. 目的:
このレビューは、農業、栄養、持続可能性におけるグローバルな課題に対処するために、植物の代謝工学を利用する強力なアプローチとして取り上げています。具体的には、作物の収量、栄養価、ストレス耐性、および貴重な代謝産物の生産を強化するために、植物の一次および二次代謝経路を操作する先進的な戦略を探求しています。
2. 使用されたデータや情報:
このレビューでは、オミクス技術（ゲノミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクス、メタボロミクス）と高度な計算モデリングを統合して、代謝工学の設計を前例のない精度で最適化しています。また、CRISPR/Cas9などの遺伝子編集技術の応用や、植物を医薬品や工業化合物のバイオファクトリーとしての可能性についても議論しています。
3. 新規性と解決できた問題:
このレビューでは、光合成効率、栄養利用、および非生物的ストレス耐性の向上を通じて、標的代謝介入による最近の成功事例を検討しています。さらに、合成生物学アプローチや多遺伝子特性の積み重ねなど、分野を革命的に進化させる新しいトレンドにも踏み込んでいます。
4. 未解決問題:
将来の持続可能な農業と作物改良の未来に向けて、遺伝子改変作物の規制および生物安全性の側面を考慮する必要があります。また、食料安全保障、気候変動への適応、および貴重な化合物の持続可能な生産に向けた植物の代謝工学の変革的な可能性を強調しながら、このダイナミックな分野の課題と今後の展望についても議論しています。
title:
Metabolic Engineering in Plants: Advancing Crop Productivity and Sustainability through Precision Pathway Manipulation
author:
Katie, Fan
date:
2024-07-18
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-qkkg6?rft_dat=source%3Ddrss
Spatially Offset Raman Spectroscopy (SORS) for sustainable Olive Oil authentication - tackling the challenges in on-site food control
1. 与えられた論文は、何を目的としていますか？:
この研究の主な目的は、オリーブオイルの真正性を非侵襲的に分析する方法を開発することです。オリーブオイル生産が直面する多くの課題と価格の上昇により、容器を通しても分析できる非侵襲的な分析方法への需要が高まっています。そのため、空間的オフセットラマン分光法（SORS）を用いた持続可能な食品分析方法の開発が行われました。
2. 与えられた論文では、どのようなデータや情報を用いましたか？:
この研究では、4つのサンプルグループからの検証済みのオリーブオイルのデータセットを使用しました。このデータを基に、プロット作成、主成分分析、分類および回帰モデルを使用した分析戦略を開発しました。
3. 与えられた論文の新規性や、解決できた問題は何ですか？:
この研究の新規性は、SORSを用いてオリーブオイルの真正性を非侵襲的に分析する方法を開発した点にあります。これにより、異なる企業の食品検査での現場分析が可能となり、関与した各方面からの肯定的なフィードバックを得ることができました。さらに、オンライン小売のサンプル30件を分析し、実際に偽造されたオリーブオイルと本物のオリーブオイルのサンプルを区別することができました。
4. 将来取り組むべき未解決問題として、何が残されていますか？:
今後の課題としては、さらに多様なオリーブオイルのサンプルに対する分析方法の適用性を拡大し、より広範な市場での真正性確認の精度を高めることが挙げられます。また、SORS技術をさらに改善し、より迅速かつ正確な分析が可能になるような技術的進歩も求められています。
title:
Spatially Offset Raman Spectroscopy (SORS) for sustainable Olive Oil authentication - tackling the challenges in on-site food control
author:
René, Bachmann, Anna Lena, Horns, Sarah-Marie, Barmbold, Markus, Weidner
date:
2024-07-18
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-4xgxp?rft_dat=source%3Ddrss
Detection of pesticides in sprayed droplets by using biowaste-derived nanocellulose-based SERS nanosubstrate
1. 目的:
人口増加に伴い農業生産性の需要が高まる中で、農薬の使用が拡大しています。しかし、現代の農薬の使用は空気、水、土壌、意図しない対象種に汚染を引き起こしています。この論文では、環境中の様々な農薬を効果的かつ持続可能な方法で検出する技術の開発が目的とされています。具体的には、表面増強ラマン分光法（SERS）を利用して、環境汚染物質を迅速かつ感度高く検出する方法の開発が行われています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、バイオ廃棄物由来のナノセルロースを基盤とした薄膜と金ナノ粒子を組み合わせた持続可能で再現性のあるSERSナノ基盤が開発されました。そして、この新しいナノセルロースベースのSERSナノ基盤とポータブルラマン装置を組み合わせて、カルバリル、フェルバム、チアベンダゾールの3種類の農薬を感度良く選択的に検出しました。検出限界はカルバリルが0.924 mg/L、フェルバムが0.479 mg/L、チアベンダゾールが0.038 mg/Lで、いずれも農業用途で推奨される濃度よりもはるかに低い値です。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、バイオ廃棄物由来のナノセルロースを用いてSERSナノ基盤を作成し、農薬のスプレー滴の検出に利用した点にあります。これにより、環境への影響を抑えつつ農薬の検出が可能となり、農薬の使用による意図しない汚染の監視が可能となります。また、準備されたフェルバムスプレー溶液と収集されたスプレー滴でのSERS信号に大きな違いがないことから、この検出方法が農薬滴の検出に信頼性を持って利用できることが示されました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、さらに多くの種類の農薬に対してこのSERSナノ基盤を用いた検出方法の適用性を広げること、また、実際の農業現場での使用に耐えうる装置の開発が挙げられます。さらに、環境中での農薬の挙動をより詳細に理解するための研究も必要です。これにより、農薬の安全な使用と環境保護の両立が図れるようになるでしょう。
title:
Detection of pesticides in sprayed droplets by using biowaste-derived nanocellulose-based SERS nanosubstrate
author:
Lynn R., Terry, Jacob W., Kruel, Manan, Jain, Alison, Lara, Priyanka, Sharma, Benjamin S., Hsiao, Huiyuan, Guo
date:
2024-07-17
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-dlshr?rft_dat=source%3Ddrss
Functionalized graphene-based biosensors for early detection of subclinical ketosis in dairy cows
1. 目的:
与えられた論文は、乳牛の初乳期に発生する負のエネルギーバランスによって引き起こされる代謝疾患であるケトーシスの検出を目的としています。具体的には、βHB（ベータ-ヒドロキシブチレート）濃度を迅速に検出し定量するための低コストのグラフェンベースセンサー「Keto-sensor」の開発を目的としています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、グラフェンナノシートをスクリーン印刷電極（SPE）に層状に配置し、その表面を安定化酵素（ベータ-ヒドロキシブチレート脱水素酵素、NADH、グリセロール）で機能化することにより、EDC-NHS共役化学を利用しています。また、βHBの濃度を測定するための分析感度と検出限界、検出範囲に関するデータが提供されています。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、従来の方法よりも低コストで迅速にケトーシスを検出できるグラフェンベースのセンサー「Keto-sensor」の開発にあります。このセンサーは、βHBの非常に低い濃度でも検出可能であり、特に亜臨床ケトーシスの早期発見に有効であることが示されています。
4. 未解決の問題:
今後の課題としては、このセンサーを実際の農場での使用に適応させるためのさらなる検証が必要です。また、センサーの耐久性や実用性を高めるための改良が求められます。さらに、他の種類の代謝異常や疾患に対する応用可能性についての研究も必要とされます。
title:
Functionalized graphene-based biosensors for early detection of subclinical ketosis in dairy cows
author:
Md Azahar, Ali, Shannon, Chick, Matin, Ataei Kachouei, Katharine, Knowlton
date:
2024-07-17
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-zj1j2?rft_dat=source%3Ddrss
Solvent Effect on the Hydroxyl Radical Scavenging Activity of New Isothiocyanate Compounds
1. 目的:
この研究の主な目的は、自然由来のイソチオシアネート化合物（Cp1-Cp4）が、非常に反応性の高いHOꞏラジカルを消去する能力を評価することです。これにより、生物分子に対する損傷効果を制限し、過剰なフリーラジカルを減少させる効果的な抗酸化剤に関するデータを豊かにすることができます。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、密度汎関数理論（Density Functional Theory）を用いて、HOꞏラジカルとの反応におけるイソチオシアネート化合物の反応性を調べました。具体的には、M06-2X/6-311++G(3df,3pd)//M06-2X/6-311++G(d,p)の理論レベルで、形式的な水素移動、ラジカル付加体形成、および単一電子移動メカニズムが水およびペンチルエタノエート（PEA、脂質環境を模倣）の中で考慮されました。
3. 新規性および解決された問題:
この研究の新規性は、自然由来のイソチオシアネート化合物がHOꞏラジカルを消去する能力を、定量的な速度定数を用いて明らかにした点にあります。特に、アリルイソチオシアネート（Cp1）が最も効率的なHOꞏスカベンジャーであることが示され、その速度定数は水中で5.20 × 10^9 M^-1s^-1、PEA中で1.85 × 10^9 M^-1s^-1と非常に高いことが確認されました。これにより、イソチオシアネート化合物が生物分子と同等、またはそれ以上の効果を持つ可能性が示されました。
4. 未解決の問題:
今後の研究では、イソチオシアネート化合物の他の種類のフリーラジカルに対する消去活性や、生体内での実際の抗酸化効果を詳細に調べる必要があります。また、これらの化合物の安全性や副作用に関するデータもさらに集める必要があります。これにより、実際の食品添加物や医薬品としての利用可能性を評価することができます。
title:
Solvent Effect on the Hydroxyl Radical Scavenging Activity of New Isothiocyanate Compounds
author:
DUY QUANG, DAO, Thi Chinh, Ngo, Dinh Hieu , Truong, Thi Le Anh , Nguyen, Quang Khuong, Pham
date:
2024-07-16
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-pvxq4?rft_dat=source%3Ddrss
Quantifying the distribution of proteins at the interface of oil-in-water food emulsions
1. 目的:
この研究の目的は、マヨネーズのような食品エマルションの物理化学的安定性を保証するために、油/水ドロップレット界面におけるタンパク質の分布を定量的に分析することです。特に、エマルジョンの安定性に影響を与える因子を理解することが目指されています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、STORM（stochastic optical reconstruction microscopy）を使用して、蛍光標識抗体を用いて油/水ドロップレット界面におけるタンパク質の局在を観察しました。さらに、タンパク質の分布を均一分布と不均一分布でシミュレーションし、相対位置分布（RPD）分析を用いてすべての隣接する局在間の相対距離のヒストグラムを抽出しました。モデル系としては、phosvitin、phospholipids、apolipoprotein B（apoB）、sodium dodecyl sulfate（SDS）を含むエマルジョンを用いました。
3. 新規性および解決した問題:
この研究の新規性は、STORMを使用してエマルション中のタンパク質の局在を高精度に観察し、その分布の定量的な分析を行った点にあります。特に、RPD分析を通じて、ドロップレット界面におけるタンパク質の分布を均一、部分的に不均一、不均一に分類することができました。これにより、エマルジョンの物理化学的安定性に影響を与える因子の理解が進みました。
4. 未解決問題:
将来的には、異なるタンパク質や界面活性剤の組み合わせがエマルジョンの安定性にどのように影響を与えるかをさらに詳細に調査する必要があります。また、タンパク質の分布のさらなる微細構造を解明するための技術的進歩も求められています。これらの問題の解決が、食品エマルションの品質向上と新たな応用の開発に繋がるでしょう。
title:
Quantifying the distribution of proteins at the interface of oil-in-water food emulsions
author:
Johannes, Hohlbein, Abbas, Jabermoradi, John, van Duynhoven
date:
2024-07-12
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-mprn9?rft_dat=source%3Ddrss
Amino acid-based, sustainable organic nanozyme for allergic biomolecule detection
1. 目的:
新たに登場した有機ナノジムは、持続可能な特性により無機ナノジムの長年の問題を克服しています。しかし、農業中心の新開発有機化合物ベースのナノジムには、構成材料の種類が少ない、製造戦略が単調で物理的直径が比較的大きいという問題があり、その応用の多様性を制限しています。これらの制限を軽減するために、物理的寸法が小さく、材料の範囲が広い新しい有機化合物ベースのナノジムの開発が求められています。
2. データや情報:
本研究では、アミノ酸ベースの持続可能な有機ナノジム（OAナノジム）を導入しました。これは、過酸化物酵素様の触媒活性を示します。製造過程は単一キレート/ポリマーの絡み合いに基づいて改良され、3時間以内にナノジムの製造が可能で、物理的直径が小さく（100nm内、D90）、均一な形態を持ち、指定された表面電荷（中性pHで負に帯電）を有しています。このOAナノジムは、Km = 0.009 mM、H2O2の適切な動力学プロファイルを示し、表面電荷相互作用を利用してアレルギー生体分子を検出するのに成功し、ヒスタミンに対して21.37 pgmL-1の検出限界（LOD）を達成し、3分以内に分子を感知する高い選択性を持っています。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、アミノ酸ベースの有機ナノジムの開発にあります。これにより、物理的直径が小さく、製造時間が短縮され、均一な形態と指定された表面電荷を持つナノジムが得られます。さらに、このナノジムは高い選択性と感度でアレルギー生体分子を迅速に検出する能力を持ち、従来のナノジムにはない機能を提供します。
4. 未解決問題:
将来の課題としては、このアミノ酸ベースのナノジムをさらに多様なアプリケーションで利用するための研究が必要です。また、様々な生体分子やその他の化合物に対する選択性や感度をさらに向上させるための改良が求められています。これにより、ナノジムの応用範囲を広げ、より多くの分野での利用が期待されています。
title:
Amino acid-based, sustainable organic nanozyme for allergic biomolecule detection
author:
DONG HOON, LEE, Mohammed , Kamruzzaman
date:
2024-07-11
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-4q3nn?rft_dat=source%3Ddrss
Non-targeted metabolomics-based molecular networking enables the chemical characterization of Rumex sanguineus
1. 目的:
与えられた論文では、伝統的な薬用植物であるPolygonaceae科のRumex sanguineusの化学組成を深く理解することを目的としています。また、この植物が食用資源としての人気が高まっているため、その化学成分の詳細な分析を行い、有益な成分と有害な成分を理解することも目的としています。
2. 使用したデータや情報:
この研究では、Rumex sanguineusの根、茎、葉のサンプルを抽出し、UHPLC-HRMSを使用して分析しました。その後、特徴ベースの分子ネットワーキングによって分析が行われ、正および負のイオン化モードで確立されたライブラリとのスペクトルマッチングにより、347の一次および特殊代謝物が注釈されました。これらの代謝物は8つの生化学クラスに分類され、その中で60%がポリフェノールとアントラキノンのクラスに属していました。
3. 新規性や解決できた問題:
この研究の新規性は、非標的、質量分析に基づくメタボロミクスを用いてRumex sanguineusの詳細な化学組成を解明した点にあります。特に、アントラキノン類の存在による潜在的な毒性を調査し、葉において高い蓄積が見られることを明らかにしました。これにより、歴史的な薬用植物が現代の料理用途に移行する際の有益な成分と有害な成分の理解が進められました。
4. 未解決問題:
将来的には、Rumex sanguineusの他の潜在的な有害成分についての詳細な調査が必要です。また、この植物の安全な食用量や、特定の成分が人体に及ぼす影響についてのさらなる研究が求められます。これにより、薬用としてだけでなく、食用としての安全性と効果を確実にすることができます。
title:
Non-targeted metabolomics-based molecular networking enables the chemical characterization of Rumex sanguineus
author:
Laura, Righetti, Valentina , Ramundi, Mitja M. , Zdouc, Justin J.J. , van der Hooft, Sara, Cimini, Enrica, Donati
date:
2024-07-09
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-03ls0?rft_dat=source%3Ddrss
Identifying the Botanical Origin of Alcohol Using 2H SNIF NMR: A Case Study of “Polish Vodka” PGI
1. 目的:
この研究の主な目的は、ウォッカの生産に使用される原材料の植物起源を区別することにより、製品の真正性を保証し、ブランドを保護し、消費者の安全を保障することです。また、異なるC3植物からのアルコールの混合物を分析することで、偽造品の検出も試みています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、²H SNIF NMR技術と化学計量学的手法を利用して、ウォッカの生産に使用される原材料である穀物、ジャガイモ、サトウダイコンの植物起源を区別しました。さらに、異なるC3植物からのアルコールの混合物についても分析を行い、その組成を決定するために分散分析とトゥーキーのテストを用いて有意な同位体差を確認しました。
3. 新規性と解決できた問題:
この研究の新規性は、異なるC3植物からのアルコールの混合物を初めて分析し、ウォッカの生産における原材料の偽造を検出する手法を提供した点にあります。穀物-ジャガイモ、穀物-サトウダイコン、ダイコン-ジャガイモの混合物において、組成を決定するための線形関係を確立し、偽造品の検出閾値を原材料の種類によって10%から50%の範囲で設定しました。
4. 未解決問題:
今後の課題としては、さらに低い割合の偽造品を検出できるような感度の向上が求められます。また、より多様な原材料や異なる地域からの原材料に対する適用性の拡大も重要です。さらに、実際の市場で流通しているウォッカ製品に対する実証研究も必要とされるでしょう。
title:
Identifying the Botanical Origin of Alcohol Using 2H SNIF NMR: A Case Study of “Polish Vodka” PGI
author:
Barbara, Pacholczyk-Sienicka, Grzegorz, Ciepielowski, Jakub, Krassowski, Łukasz, Albrecht
date:
2024-07-05
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-jc9vb?rft_dat=source%3Ddrss
Unraveling Plant-Microbe Dynamics with Metabolomics: Pathogens, Symbionts, and Endophytes
1. 与えられた論文は、何を目的としていますか？:
このレビューは、メタボロミクスが植物と微生物との相互作用を解明する上でどのように重要な役割を果たしているかを探求することを目的としています。具体的には、病原体攻撃時の代謝変化の明らかにし、植物の抵抗性に関連する重要な代謝物を特定し、病気抵抗性を向上させた作物の育種を支援する方法を詳述しています。また、共生関係の代謝の複雑さを調査し、シグナリング代謝物の重要性を強調し、農業やバイオテクノロジーへの応用可能性を持つエンドファイトからのバイオアクティブ化合物の発見を強調しています。
2. 与えられた論文では、どのようなデータや情報を用いましたか？:
このレビューは、最近の研究を総合して、メタボロミクスが植物とその微生物パートナー間の複雑な化学的相互作用を理解する上でどのように変革をもたらしたかについての詳細な視点を提供しています。具体的には、病原体攻撃時の代謝変化、植物の抵抗性に関連する代謝物の特定、共生関係における代謝の詳細、エンドファイトからのバイオアクティブ化合物の発見などのデータや情報が用いられています。
3. 与えられた論文の新規性や、解決できた問題は何ですか？:
このレビューの新規性は、メタボロミクスを用いて植物と微生物間の相互作用の代謝的側面を詳細に解析し、これまで不明だった植物の病気抵抗性メカニズムや共生関係の代謝プロセスを明らかにした点にあります。また、エンドファイト由来の新しいバイオアクティブ化合物の同定は、農業やバイオテクノロジーにおける新たな応用の可能性を開く解決策として提供されています。
4. 将来取り組むべき未解決問題として、何が残されていますか？:
未解決の問題としては、特定されたバイオアクティブ化合物の作用機序や安全性の詳細な評価、さらにこれらの化合物の実際の農業への応用方法の開発が挙げられます。また、植物と微生物間の相互作用をさらに深く理解するための詳細なメカニズムの解明も必要です。これには、異なる環境条件下での相互作用の影響を評価する長期的な研究が求められるでしょう。
title:
Unraveling Plant-Microbe Dynamics with Metabolomics: Pathogens, Symbionts, and Endophytes
author:
Katie, Fan
date:
2024-07-04
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-k402t?rft_dat=source%3Ddrss
Predicting Multiple Taste Sensations with a Multiobjective Machine Learning Method
1. 与えられた論文の目的:
この研究の主な目的は、食品成分の物理化学的特性に基づいて、基本的な味覚（苦味、甘味、旨味）を区別するためのマルチクラス予測モデルを開発することです。このモデルは、味覚の認識とその分子特性の理解を深めることを目指しており、食品の合理的な設計や特定の味の事前決定、伝統的な薬理治療への補完的な食事の工学化など、新しい方法論の開発に寄与することを意図しています。
2. 使用されたデータや情報:
この研究では、化学化合物の分子構造を用いて味覚を分類するための機械学習ベースのアルゴリズムが使用されました。これにより、味受容体と化学味覚素の間の分子間相互作用を解析し、それに基づいて味覚の認識を行うことが可能になります。
3. 新規性と解決した問題:
この研究の新規性は、基本的な味覚を全スペクトルで予測するためのマルチクラスモデルの開発にあります。従来の研究では、味覚の分類が限定的であったのに対し、本研究では苦味、甘味、旨味を区別するモデルを開発し、これを公開アクセス可能なウェブプラットフォームに統合しました。これにより、味覚の認識と食品設計における分子特性の理解が進みます。
4. 未解決の問題:
今後の課題としては、残りの基本味覚である塩味と酸味も含めた全味覚のスペクトルを予測できるマルチクラスモデルのさらなる開発が必要です。また、味覚の認識に影響を与える可能性のあるその他の要因（例えば、温度や食感など）を考慮に入れた総合的な味覚予測モデルの構築も求められています。
title:
Predicting Multiple Taste Sensations with a Multiobjective Machine Learning Method
author:
Lorenzo, Pallante, Lampros, Androutsos, Agorakis, Bompotas, Filip, Stojceski, Gianvito, Grasso, Dario, Piga, Giacomo, di Benedetto, Christos, Alexakos, Athanasios, Kalogeras, Konstantinos, Theofilatos, Marco Agostino, Deriu, Seferina, Mavroudi
date:
2024-07-02
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2023-k3rcq-v2?rft_dat=source%3Ddrss
Bridging targeted (Zeno MRM-HR) and untargeted (SWATH) LC-MS in a single run for sensitive high-resolution exposomics.
1. 目的:
この研究の目的は、生体試料中に極微量存在する化学物質の曝露を評価するために、従来のターゲットアプローチによる低解像度質量分析法の限界を克服し、ターゲット/アンターゲットLC-MS法を組み合わせることによって、感度を向上させる新しい手法を開発することです。これにより、化学物質の広範なカバレッジと高感度のバランスを取ることが可能になり、エクスポソームのより広範な調査が期待されます。
2. 使用したデータや情報:
この研究では、人間のプラズマ（SRM 1950）と血清（SRM 1958）の標準参照材料を分析することで、Zeno MRM-HR + SWATHおよびSWATH-onlyの方法論を用いてデータを収集しました。また、135種類の多様な毒素（マイコトキシン、可塑剤、PFAS、パーソナルケア製品の成分、工業副産物など）のMRM遷移を最適化しました。
3. 新規性と解決された問題:
この研究の新規性は、ターゲットとアンターゲットのLC-MS法を組み合わせることにより、Zeno技術を活用して感度を向上させた点にあります。これにより、従来のアンターゲットメタボロミクスが十分に機能しなかった超微量バイオモニタリング分析での問題が解決され、化学物質の検出感度が大幅に向上しました（SRM 1950と1958でそれぞれ2.2倍、3倍の低濃度レベルの検出が可能に）。また、検出頻度も68%向上しました。
4. 未解決の問題:
今後の課題としては、この手法を他のオミックス分野、例えばリピドミクスやメタボロミクスのワークフローに適用することが挙げられます。さらに、さまざまな生物学的試料や環境サンプルにおける応用範囲を広げることや、より多くの化学物質に対する遷移の最適化も必要とされます。
title:
Bridging targeted (Zeno MRM-HR) and untargeted (SWATH) LC-MS in a single run for sensitive high-resolution exposomics.
author:
Vinicius, Verri Hernandes, Benedikt, Warth
date:
2024-07-01
link:
https://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-s6sw6-v2?rft_dat=source%3Ddrss