麹触媒による蒟蒻芋多糖類の完全加水分解物の多様な用途開発と食料自給率向上への寄与

利用曲催化剂开发魔芋马铃薯多糖完全水解物的各种用途，为提高食品自给率做出贡献

基本信息

批准号：
21K05438
负责人：
足立収生
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

これまで人が消化不能であった蒟蒻芋マンナンを蒟蒻芋麹によって、人が消化して高カロリーが得られる食糧資源へ完全加水分解できた。加水分解物はマンノースとグルコースを含むので、本研究の目的に沿って高度化利用を目指した。その結果、酢酸菌の細胞膜に新規な膜結合型マンノース異性化酵素(MMI)を発見した。MMIは酸性域で最大活性を示し、熱に安定で、40－60度Cで最適反応温度を示し、マンノースは果糖へ異性化された。MMIが本来膜結合型であるために、典型的な固定化触媒として取り扱える利点を有している。従来の糖質異性化酵素が例外なく水溶性でアルカリ域で反応し、熱に不安定なものが多いことなど、MMIの特徴は従来の知見と全てに対照的であった。MMIはマンノースは80%以上の高変換率で果糖へ異性化した。トウモロコシ澱粉からのグルコースを使用する現行の異性化糖製造では、果糖濃度が約42%に達すると反応は停止するのとは対照的であった。MMIの酵素化学的、理化学的諸性質も明らかになった。MMIの酵素分子質量は196 kDaで、48 kDaサブユニット４個から構成されていた。N末端アミノ酸配列解析からMMIが真のマンノース異性化酵素であることも明らかになった。MMIを含む酢酸菌の細胞や細胞膜をCa-アルギン酸ゲルへ固定化して、MMIの固定化触媒を作成した。固定化MMI触媒は高濃度に果糖やグルコースが存在していても、マンノースをよく果糖へ異性化した。蒟蒻芋加水分解物と反応させると、80%を超える変換効率で果糖が生成・蓄積された。トウモロコシ澱粉からの現行の異性化糖製造法には多くの技術的欠陥が指摘されている。本研究はそれらを補う新規な技術開発となり、コンニャク以外に用途が無かった蒟蒻芋を新しい食料資源としての利用に見通しを得た。本法の普及は我が国の食糧自給率の向上と疲弊した中山間地農業の復興につながる。

人类以前难以理解的konnyaku地瓜曼南（Mannan）能够将konnyaku地瓜曲吉完全水解为人类可以消化并获得高热量含量的食物资源。由于水解产物含有甘露糖和葡萄糖，因此我们旨在根据本研究的目的改善使用。结果，在乙酸细菌的细胞膜中发现了一种新型的膜结合的甘露糖异构酶（MMI）。 MMI在酸性区域表现出最大活性，热稳定，在40-60°C下表现出最佳的反应温度，并且将甘露糖异构化为果糖。由于MMI最初是膜结合的类型，因此它具有可以将其视为典型固定催化剂的优势。 MMI的特征与常规知识形成鲜明对比，例如，常规的碳水化合物异构酶在碱性区域反应而毫无例外，其中许多是热不变的。 MMI以高转化率为80％或以上的高转化率同异构为果糖。当果糖浓度达到约42％时，使用玉米淀粉中的葡萄糖与玉米淀粉中的葡萄糖的产生与停止的反应形成鲜明对比。也已经揭示了MMI的酶促和物理化学特性。 MMI的酶分子质量为196 kDa，由四个48 kDa亚基组成。 N末端氨基酸序列分析还表明，MMI是真正的甘露糖异构酶。将含有MMI的乙酸细菌细胞和细胞膜固定在Ca- alinginate凝胶上，以制备催化剂以固定MMI。固定化的MMI催化剂通常会异构化甘露糖果糖，即使在高浓度下果糖和葡萄糖的情况下也是如此。当与Konnyaku-Miko水解剂反应时，产生果糖并积累，转化效率超过80％。目前从玉米淀粉的异构糖产生的当前方法中都注意到了许多技术缺陷。这项研究是一种弥补这一点的新技术开发，并提供了使用konjac的前景，而konjac除了konjac以外没有其他用作作为新的食品资源。该法律的传播将导致日本食品自给自足率的改善，并重建耗尽的山区和山区农业。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Aroma Components of Absolute Oil from Natsudaidai (<i>Citrus natsudaidai</i> Hayata) Flowers

Natsudaidai（<i>Citrus natsudaidai</i> Hayata）花绝对油的香气成分

DOI：
10.5650/jos.ess22226
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Oleo Science
影响因子：
1.5
作者：
Mami Hayasaki;Minami Iwakiri;Akane Shikata;Machi Oyama;Noe Souda;Yoshihiko Akakabe
通讯作者：
Yoshihiko Akakabe

Membrane-bound D-mannose isomerase of acetic acid bacteria: finding, characterization, and application.

醋酸菌的膜结合 D-甘露糖异构酶：发现、表征和应用。

DOI：
10.1093/bbb/zbac049
发表时间：
2022
期刊：
Bioscience. Biotechnology. Biochem.
影响因子：
0
作者：
Osao Adachi;Naoya Kataoka;Kazunobu Matsushita;Yoshihiko Akakabe;Toshihiro Harada;Toshiharu Yakushi.
通讯作者：
Toshiharu Yakushi.

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