大阪公立大学の研究チームは、微生物による発酵が大豆の成分に与える影響を分子レベルで詳しく調べました。その結果、「超硫黄分子（スーパースルフィド）」と呼ばれる、体の健康維持に重要な分子が、納豆の発酵過程で大きく増加することを世界で初めて実証しました。

この研究は、理学研究科の伊原英臣教授が率いるチームによって行われ、成果は2025年11月に学術誌Nitric Oxideに掲載されています。大学は今週、その研究内容を公式に発表しました。

発酵が「体に役立つ分子」を増やす仕組みを初めて解明

スーパースルフィドとは、硫黄を含む代謝物の一種で、近年の医学・栄養学研究で注目されています。
細胞のエネルギー産生を助け、強い抗酸化作用を持ち、病気の予防に関わると考えられている分子です。

これまで、納豆にスーパースルフィドが多く含まれていること自体は知られていました。しかし、なぜ発酵によって増えるのか、どの段階で作られているのかは分かっていませんでした。

研究チームは、3つの異なる産地から入手した乾燥大豆と、4つの市販納豆ブランドを比較しました。その結果、未加工の大豆では、どの産地でもスーパースルフィドの量はほぼ同じでした。

一方で、発酵後の納豆では、すべてのサンプルでスーパースルフィドが大幅に増加しており、その増え方にはブランドごとの差が見られました。
このことから、増加の原因は大豆そのものではなく、発酵という工程にあることが明確になりました。

伊原教授は、「微生物による発酵が、植物由来の分子構成をここまで変えることを示したのは世界初です」と説明しています。

納豆菌が大豆の成分を「変換」していることが判明

研究チームは、質量分析を用いた「スーパースルフィドオミクス」という分析手法を使い、納豆が発酵する過程で分子がどのように変わっていくのかを時間ごとに追跡しました。

その結果、大豆全体に含まれる硫黄の総量は変わらないことが分かりました。
つまり、発酵によって硫黄が増えているのではなく、納豆菌が既存の硫黄化合物の形を作り替えているのです。

具体的には、納豆菌が大豆タンパク質を分解する過程で、もともと存在していた硫黄を含む分子が、より生理的に働きやすいスーパースルフィドへと変換されていました。

発酵が進むにつれて、
システインヒドロペルスルフィドやシステインヒドロトリスルフィドといった還元型のスーパースルフィド、
さらにシスチントリスルフィドなどの酸化型スーパースルフィドの両方が、時間とともに着実に増加していくことが確認されました。

また、発酵前に大豆を加熱処理した場合でも、スーパースルフィドの増加が見られました。
これは、調理工程が発酵の効果を弱めるどころか、むしろ有益な化学変化を後押しする可能性を示しています。

心血管疾患リスク低下との関係が分子レベルでつながる

今回の研究成果は、納豆の摂取と心血管疾患リスクの低下を示してきた疫学研究に、明確な科学的裏付けを与えるものです。

日本で行われた29,000人以上を対象とする16年間の大規模コホート研究では、納豆を最も多く食べる人は、ほとんど食べない人に比べて心血管疾患による死亡リスクが約25%低いことが報告されています。

スーパースルフィドは、非常に強い抗酸化作用を持ち、タンパク質を不可逆的な酸化ダメージから守る働きがあります。
さらに、ミトコンドリアの機能を改善し、細胞の老化を抑えることも示されており、これらはいずれも心臓や血管の健康を保つうえで重要な仕組みです。

今回の研究は、なぜ納豆が心臓に良いとされてきたのかを、分子の働きという形で説明できる段階に近づいたことを意味します。

発酵食品の価値を広げる重要な研究成果

大阪公立大学の研究は、発酵を適切に制御することで、健康機能を高めた食品を意図的に作り出せる可能性を示しています。
納豆という身近な食品が、科学的に見ても非常に高度な機能性を持つことが、改めて裏付けられました。

この研究は、文部科学省および日本学術振興会の支援を受けて実施されています。
今後は、スーパースルフィドが体内でどのように働くのかをさらに詳しく調べることで、心血管疾患の予防を意識した新たな発酵食品の開発につながることが期待されています。

ソース

nutritioninsight.com
Nitric Oxide
大阪公立大学 公式発表
phys.org
bioengineer.org
PubMed
PMC

投稿 納豆の発酵が心臓を守る？大阪公立大学が解明した「超硫黄分子」の驚きの健康効果 は 仕事終わりの小節 に最初に表示されました。

テーマは「近藤効果（こんどうこうか）」と呼ばれる現象です。
これは、磁石の性質を持つ原子が、周囲の電子とどのように影響し合うかを表す、量子物理の基本現象です。

今回の研究で分かったのは、
「その振る舞いは、スピンの大きさによって正反対になる」
という、これまで見落とされてきた決定的なルールでした。

そもそも「近藤効果」とは何か

近藤効果とは、簡単に言うと、

金属の中に少量混ざった磁性原子が、周囲の電子を巻き込み、物質の性質を大きく変えてしまう現象

です。

この効果は、

・電気の流れ方
・磁性の有無
・量子材料の性質

を左右するため、量子材料研究の基礎中の基礎とされています。

ただし現実の物質では、
電荷、結晶構造、電子軌道などが複雑に絡み合い、
近藤効果だけを純粋に観測することが非常に難しいという問題がありました。

50年前に考えられた「理想的なモデル」

1977年、物理学者セバスチャン・ドニアックは、
この問題を解決するために 「近藤ネックレスモデル」 を提案しました。

これは、

不要な要素をすべて取り除き、スピンの動きだけを見る理想的な理論モデル

です。

しかし長年、
このモデルを現実の実験で再現することは不可能
と考えられてきました。

実験を可能にした新しい材料設計

大阪公立大学の研究チームは、
有機ラジカルとニッケルイオンを組み合わせた特殊な材料を開発しました。

この材料の最大の特徴は、

・電荷の影響を受けにくい
・電子軌道の複雑さを排除できる

という点です。

その結果、「スピン」という量子の向きだけに注目できる実験環境が実現しました。
これにより、世界で初めて近藤ネックレスモデルを実験で再現することに成功しました。

スピンとは何かを簡単に説明すると

スピンとは、
電子や原子が持つ「量子レベルの向き」のような性質です。

数値で表すと、

・スピン1/2
・スピン1
・スピン2

などがあり、
この「大きさの違い」が物質の性質を決定します。

スピンの大きさで結果が真逆になる

研究チームが調べた結果、次のことが分かりました。

スピンが1/2の場合

・周囲の電子と強く結びつく
・全体のスピンがゼロになる状態（一重項状態）を作る
・結果として 磁性が消える

つまり、非磁性状態になるということです。

スピンが1以上の場合

・電子と完全には結びつかない
・磁気の向きが長距離にわたって揃う
・結果として 磁性が保たれる

つまり、磁石の性質が安定するのです。

たった一つの違いが物質の性質を変える

今回の発見で最も重要なのは、

「スピンの大きさが少し違うだけで、
物質が磁石になるか、ならないかが完全に分かれる」

という点です。

これは偶然ではなく、
近藤効果に共通する基本ルール（普遍的境界）
であることが初めて示されました。

量子技術にとって何が重要なのか

この成果は、次の分野に直結します。

・量子コンピューター
・量子情報通信
・量子センサー

これらでは、

・磁気ノイズの制御
・量子もつれ（エンタングルメント）の安定化

が極めて重要です。

スピンの大きさを設計で制御できれば、
量子状態を意図的に切り替える材料設計が可能になる
と研究者は考えています。

量子材料設計の考え方が変わる

これまでの量子材料研究では、

「どんな元素を使うか」
「どんな構造にするか」

が主な焦点でした。

今回の研究は、

「スピンの大きさそのものを設計する」

という、まったく新しい発想を示しています。

ソース

・Communications Materials
・大阪公立大学
・Innovation News Network
・Phys.org
・SciTechDaily

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