川端 康之

食用昆虫の安全性を検討するため微生物検査を行った。将来の安定供給を目指してコオロギの養殖法を検討するとともに、飼料の違いが与える栄養価への影響を検討した。さらに、昆虫食に関するアンケート調査を実施した。

昆虫の栄養学的意義を解明する一環として、クマゼミの栄養価を検討することを目的とした。さらに昆虫食に関する食経験や意識などについてのアンケート調査を併せて行った。

大学における全学科制を対象とした帰属感高揚プログラムの開発を検討。受講生の所属する学科教員が登壇し「教員トーク」を加えることでプログラムの効果が高まることが示唆された。

<I>B. circulans </I>T-3040株由来の環状イソマルトオリゴ糖グルカノトランスフェラーゼ(CITase)について、部位特異的変異導入により、触媒活性に重要な役割を果たすアミノ酸残基を特定した。C末端領域を幾つかの領域に分け、欠失変異導入を行い解析した結果、糖質結合に重要な役割を果たす部分と酵素の安定化に重要な役割を果たす部分を同定した。また、デンプンを炭素源とした場合でもCITaseが誘導生産されることを発見し、デンプンからCIを生産する系の存在を示唆した。

Cycloisomaltooligosaccharide glucanotransferase (CITase) belongs to glycoside hydrolase family 66. According to the sequence alignment of enzymes in the same family, we divided the structure of CITase into five regions from the N terminus to the C terminus: an N-terminal conserved region (Ser1-Gly403), an insertion region (R1; Tyr404-Tyr492), two conserved regions (R2; Glu493-Ser596 and R3; Gly597-Met700), and a C-terminal variable region (R4; Lys701-Ser934). CITase catalyzes the synthesis of cycloisomaltooligosaccharides (CIs) with 7-17 glucose units (CI-7 to CI-17) from dextran. In order to clarify the functions of these C-terminal regions (R1-R4), we constructed 15 deletion mutant enzymes. M123 Delta, (R4-deleted), M Delta 234 (R1-deleted), and M Delta 23 Delta (R1/R4-deleted) catalyzed CI synthesis, but other mutants were inactive. M123 Delta, M Delta 234, and M Delta 23 Delta increased their K(m) values against dextran 40. The wild-type enzyme and M123 Delta produced CI-8 predominantly, but M Delta 234 and M Delta 23 Delta lost CI-8 production specificity. The k(cat) values of M Delta 234 and M Delta 23 Delta decreased, and these mutants showed narrowed temperature and pH stability ranges. Our deletion analysis suggests that (i) R2 and R3 are crucial for CITase to generate an active form; (ii) both R1 and R4 contribute to substrate binding; and (iii) R1 also contributes to preference of CI-8 production and enzyme stability. (c) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cyclic isomaltooligosaccharides (CIs) usually consist of 7 to 12 glucose units, although only CI-10 has strong inclusion complex-forming ability. Four Bacillus strains and two Paenibacillus strains were isolated as novel CI-producing bacteria. Among these, five strains produced small amounts of CI-7 to CI-9, but mainly produced CI-10 to CI-12. Larger CIs, tip to CI-17, were also identified.

&lt;I&gt;Bacillus circulans&lt;/I&gt; T-3040由来環状イソマルトオリゴ糖合成酵素（CITase）が重合度10、11、12の新規な環状イソマルトオリゴ糖（CI-10, -11, -12）を作ることを発見した。それぞれを精製し、構造をNMRと質量分析で同定した。これらのCIの中でCI-10は高い溶解性とともに包接化合物を形成することを見出した。<br /> 担当部分：CITaseの調製、およびCIの分析

環状イソマルトオリゴ糖合成酵素(CITase)高生産菌Bacillus circulans G22-10より同酵素遺伝子をクローニングし、大腸菌で大量発現させた。組換え型CITaseはN末端に6×Hisタグを含む21アミノ酸の付加配列を持つが、機能的には天然型CITaseと同じであった。組換え型CITaseは10 mM Ca2+の添加により活性化されるとともに、温度安定性も向上した。反応産物からCI-10および、これより高重合度の環状オリゴ糖を検出した。<br /> 担当部分：実験計画立案、実験結果解析、論文執筆を担当。

サイクロデキストランはα1,6結合したグルコースからなる環状オリゴ糖である。ストレプトコッカス属のグルカンシュークラーゼ活性を強く阻害するため、抗う触材としての利用が期待されている。我々は、従来見つかっていたものより重合度の大きなCIを分離し構造を決定した。また、CITase高生産菌を育種することに成功し、CIの工業化に着手した。さらに、黒糖からCIの分離に成功した。<br /> 担当部分：CITase高生産菌を育種,培養条件の検討を担当。

CITase高生産株として育種した、&lt;I&gt;Bacillus circulans&lt;/I&gt; G22-10より、同酵素遺伝子をクローニングし、大腸菌を宿主とした発現系を作成した。クローニングした同酵素遺伝子は野生株であるT-3040株のものと同一であった。発現用大腸菌に形質転換し、同酵素を生産させ、Ni-NTAアガロースカラムで精製酵素標品を得た。大腸菌組換え型にはN末端にHis-tagを含む21アミノ酸の付加配列が存在するが、諸性質を野生型酵素と比較したところ、同じであった。

環状イソマルトオリゴ糖合成酵素（CITase）生産菌である&lt;I&gt;Bacillus circulans&lt;/I&gt; T-3040の育種について、ニトロソグアニジンによる変異処理とストレプトマイシン耐性付与による変異処理を繰り返すことで，親株の110倍のCITaseを生産するG22-10株を取得した。<br /> 担当部分：実験計画立案、実験結果解析、論文執筆を担当。

健常女子学生を対象に、難消化性デキストリン含有ちくわの摂取がヒト便通に及ぼす影響についてシングルブラインド・クロスオーバー試験により検討した。その結果、同ちくわ摂取期間における排便回数および排便量の有意（p&lt;0.05）な増加が認められた。<br /> 担当部分：官能検査実施およびデータの解析に関する考察を担当。

川端が担当する食物栄養学科1回生春期必修科目「化学」と「食品学総論」について、基礎から専門への連続性を確保するため、1セメスターを前半・後半に分割し、前半を「化学」後半を「食品学総論」にあて、週2回の授業を試行的に行ない、この授業方法の学生側と教員側の利点・欠点について整理した｡

&lt;I&gt;Neurospora crassa&lt;/I&gt;由来グリコーゲン枝作り酵素(BE)の疎水クロマトグラフィーによる簡易精製法について検討した。菌体内抽出液を硫安分画後、疎水クロマトグラフィーによって部分精製されたBEの比活性は7.55 U/mgであり、粗酵素の比活性0.034 U/mgに比べて222倍に精製された。部分精製酵素は澱粉分解活性をほとんど持たず、そのまま枝作り反応に利用できた。また、部分精製BEをデキストリン(DE 70)に作用させたところ、生成物の単位鎖長分布の解析から、G6単位の転移が確認できた。以上の結果から,BEは澱粉だけでなく、直鎖の低分子デキストリンにも作用すると考えられた。<br /> 担当部分：実験計画立案、実験結果解析、論文執筆（一部）を担当。

ストレプトマイセス属E-86菌の生産するファミリー10に属するキシラナーゼが持つ糖鎖結合領域が認識するラクトースを結合させたラクトシル－セファロースを利用したアフィニティークロマトグラフィーにより，効率的に精製することが可能になった。 キシラナーゼは、食品産業や製紙工業では重要な酵素であるが、この結果を用いることで従来法に比べて格段に費用をかけずに効率的にキシラナーゼの精製が可能となることから、キシラナーゼの工業的利用が広まるものと予想される。<br /> 担当部分：非組換えキシラナーゼの調製と考察の一部を担当

Neurospora crassa N2-44のグリコーゲン枝付け酵素を用いた高度分子澱粉の調製法およびその諸性質・応用方法を開発した。

赤パンカビ由来の枝作り酵素を利用して枝分かれ構造の密な新規な加工澱粉を調製し，澱粉ゲルに添加したときの澱粉ゲル老化抑制効果について検討した。老化抑制のモデル実験として，上新粉だんごに添加し，冷蔵保存してその硬さを測定したところ，硬化を抑制したり，表面の保水力を向上させることが示唆された。 以上の結果から、高度分岐澱粉は老化しやすい澱粉に少量添加することで、澱粉ゲルの保水力を向上させ、老化を抑制するユニークな特徴をもつことがわかった。食品には様々な形で澱粉が添加されており、その老化が品質の低下をまねく原因の一つとされていることから、高度分岐澱粉の応用が期待できる。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

赤パンカビ由来の枝作り酵素を利用して枝分かれ構造の密な新規な加工澱粉を開発しその食品への応用について検討した。澱粉湖液に添加することで，粘度が低下したり，湖液の透明度が向上したりすることがわかった。また，老化抑制のモデル実験として，上新粉だんごに添加し，冷蔵保存してその硬さを測定したところ，わずかではあるが硬化を抑制できることがわかった。 以上の結果から、今回開発した新規加工澱粉は従来のデキストリンにはない特徴をもつ新しい食品素材として利用できる可能性が示唆された。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

食品産業廃棄物であるコーンハルおよびビートパルプを高圧蒸煮処理することで機能性糖質として期待されているＬ－アラビノ－スを効率よく抽出する方法を検討した。その結果、コーンハルを処理圧力2-15 kg/cm2で蒸煮すると、コーンハルから最大7.9％のアラビノースが遊離した。また、ビートパルプでは高圧蒸煮中に0.1Mリン酸を添加することで、ビートパルプから最大16％のアラビノースが生成した。 アラビノースは砂糖の消化吸収およびエネルギー代謝を抑制する新しい食品素材として注目されており、本方法により廃棄物から簡単な方法でアラビノースを選択的に取り出すことができることがわかった。<br /> 担当部分：本研究では、生成アラビノースの高速液体クロマトグラフィーでの定量を担当。

難消化性デキストリン含有カニ風味蒲鉾の摂取によるヒト便通に及ぼす影響について健常女性を被験者として検討した。その結果、1日あたり5.3 gの難消化性デキストリンを含有するカニ風味蒲鉾の摂取により排便回数、排便量が有意に増加した。また、便の形状及び排便後の感覚についても改善効果が認められた。この結果より難消化性デキストリン含有カニ風味蒲鉾の摂取は、不足しがちな食物繊維を補い、排便状態の改善に有効であることが確認された。 <br /> 担当部分：官能検査実施およびデータの解析に関する考察を担当。

モチトウモロコシ澱粉を赤パンカビのグリコーゲン枝作り酵素で処理し、生成した澱粉の性質を明らかにした。生成した澱粉はグリコーゲンと同様な分岐鎖長分布を示し、平均単位鎖長は21.2から15.2へ変化した。また、その分子量はゲルろ過分析により2000 kDaと計算された。本澱粉の見かけ粘度は3%溶液で同濃度のモチトウモロコシ澱粉の1/10であり、水溶性に富み、その水溶液は4℃に1週間放置しても沈殿を生じず透明であった。以上の結果から、グリコーゲン枝作り酵素で処理された澱粉は、従来澱粉の老化が問題とされていた食品への応用が期待される新しい食品素材と期待された。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

キシリトールは様々な機能をもつ糖アルコールでチューインガムに添加され，虫歯予防効果があることが知られている。今後の需要の増大が見込まれることから，酵母を利用し微生物によりキシロースからキシリトールへの変換について検討した。 入手した&lt;I&gt;Candida&lt;/I&gt;属12株のうち、9株でキシリトールの生産が確認できた。さらに生産条件を検討したところ、培養液への酸素の供給がキシリトール生産に大きな影響を与え、キシロースの資化を終えたところでキシリトールの生産が最大になった。収率は、対キシロースで25％であった。比較的容易にキシリトールの生産が行えるが、工業化にあたっては耐糖性のある酵母の開発が必要であるなど問題点もわかった。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

Efficient production technique of arabinose by high pressure steaming, from corn hull and beet pulp, which were food-processing by-products was examined. Arabinose was released from corn hull by high pressure steaming at 2similar to15 kg/cm(2), and the yield was reached 7.9%. It was correspondent to 63% of arabinose in corn hull. The yield of arabinose increased up to 82% of that in corn hull, when phosphoric acid (final conc. 0.1 M) was added in the high pressure steaming. On the other hand, 6.6% (corresponding to 30%, of arabinose in beet pulp) of arabinose was released from beet pulp by high pressure steaming at 10kg/cm(2). The yield of arabinose increased, when phosphoric acid (final conc. 0.1 M) was added in the high pressure steaming, and reached 72% of arabinose in beet pulp.

パパインを用いた限定分解によりファミリーF/10βキシラナーゼがもつ触媒ドメインとキシラン結合ドメインを分離し，それらを精製した。精製された2つの機能ドメインの働きについて検討した。分離された触媒ドメインは，天然のキシラナーゼとほぼ同じ特性を持つが，キシランへの結合能は大幅に減少していた。<br /> 担当部分：キシラン結合能試験と生成物の解析を担当。

23種の市販酵素製剤中に含まれるキシラン分解酵素活性（エンド-β-キシラナーゼ，β-キシロシダーゼ，α-アラビノフラノシダーゼ，およびα-グルクロニダーゼ）について検討した。市販の酵素製剤には種々のキシラン分解酵素系が含まれていたが，アラビノグルクロノキシランへの作用については差があり，もっとも適していたのは，ペニシリウム由来のセルラーゼC-0901であった。 以上の結果から、未利用バイオマス資源であるキシランの分解が、市販の酵素製剤でも可能であることがわかった。キシラン分解物として得られるキシロオリゴ糖やキシロース、アラビノースは、ビフィズス菌増殖活性などの機能が報告されており、未利用バイオマス資源からの機能性食品素材の開発が可能となる。<br /> 担当部分：高速液体クロマトグラフィーによる生成物の解析

&lt;I&gt;Neurospora crassa&lt;/I&gt;(赤パンカビ)由来のグリコーゲン枝付け酵素を澱粉糊液に作用させることにより澱粉の枝分かれ構造がより密である新しい加工澱粉の開発を行い，新規な食品としての栄養特性・物性などについて検討した。得られた高度分岐澱粉は，グリコーゲン様の分岐鎖長分布を示し，低温で保存しても老化しなくなっていた。また澱粉糊化液に添加すると，粘度を低下させる性質があることがわかった。 以上の結果から、グリコーゲン枝作り酵素で処理された澱粉は、従来澱粉の老化が問題とされていた食品への応用が期待される新しい食品素材と期待された。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当（分担割合95％）

食物繊維材料として利用されているコーンファイバーを原料にアラビノフラノシダーゼによる酵素分解と酵母による選択的発酵により新規な機能性食品素材として注目されているL-アラビノースを結晶として単離する新規な方法を開発した。最終的に，原料のアラビノキシランに対し，16%の収率で結晶アラビノースを得た。この中にはキシロースは検出できなかった。<br /> アラビノースは、小腸でショ糖の吸収を阻害する働きが報告されているが、結晶純度のアラビノースを容易に得る方法はなく、アラビノースの製品価格が他の糖質に比べ高い原因である。本方法が実用化されれば、安価に製造できるものと思われる。<br /> 担当部分：高速液体クロマトグラフィーによるアラビノースの定量

稲作に伴い，モミ殻や稲わらは農産廃棄物として多量に発生し，バイオマス資源として利用方法の開発が求められている。そこでモミ殻を原料とし，爆砕処理と酵素処理を組み合わせて，ビフィズス菌増殖活性の高いオリゴ糖として注目されているキシロオリゴ糖を調製する方法を開発した。パイロットスケールで， 1 kgのモミ殻から固形分として80 gのキシロオリゴ糖が調製できた。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の実施、論文の作成のほぼ全てを担当

秋田県内の食品加工業者から持ち込まれた変敗したネマガリタケ水煮缶詰から原因菌の分離を行ない、&lt;I&gt;Bacillus subtilis&lt;/I&gt;と同定した。分離株を加熱殺菌したネマガリタケに接種し30℃で培養したところ、ネマガリタケが分解するとともにヘミセルロースに由来する単糖とオリゴ糖が遊離した。さらにこの培養液には、β-キシラナーゼやα-L－アラビノフラノシダーゼなどのヘミセルロース分解酵素活性が検出された。以上の結果より、殺菌不良によりわずかに生き残った分離菌が、殺菌後の缶詰内で増殖し、ヘミセルロース分解酵素を生産することで、ネマガリタケの軟化と変敗が起こると考えた。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

農産廃棄物の有効利用の観点から，モミ殻や稲わらからを原料とするキシロオリゴ糖の生産法の開発を検討した。育種によりキシラナーゼを大量に生産する放線菌を分離し，酵素を精製したところ，従来とは異なる酵素が生産されていることがわかった。さらにこの酵素を用いて，モミ殻を爆砕処理して得た可溶性キシランに作用させることでキシランを分解し，キシロオリゴ糖の調製について検討した。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の実施、論文の作成のほぼ全てを担当

稲作に伴い，モミ殻や稲わらは農産廃棄物として多量に発生し，バイオマス資源として利用方法の開発が求められている。そこでモミ殻を原料とし，爆砕処理と酵素処理を組み合わせて，ビフィズス菌増殖活性の高いオリゴ糖として注目されているキシロオリゴ糖を調製する方法を開発した。実験室規模で， 1 kgのモミ殻から固形分として10 gのキシロオリゴ糖が調製できた。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の実施を担当。

様々なα-グルクロニドにカタツムリ中腸腺由来のα-グルクロニダーゼを作用させ，既報のα-グルクロニダーゼとともにその基質特異性を比較した。カタツムリ中腸腺由来のα－グルクロニダーゼは，天然に存在するα－グルクロニドの他に，今まで分解酵素が見つからなかったpNP-GAなどの基質も分解する，広い基質特異性を持つことがわかった。また、pNP-GAを非常によく分解し、これに対し、天然に存在するα-グルクロニドの分解は遅いことがわかった。以上の結果とこれまでの研究結果を総合すると，α－グルクロニダーゼには基質特異性の異なる３種類の酵素があることがわかった。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

食品増粘剤などに用いられるアラビナンを分解するα-L-アラビノフラノシダーゼの基質特異性研究に欠かせない，アラビナンの分岐点の構造である３糖ユニットを位置選択的の化学合成し，ＮＭＲの帰属を行った。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

植物ヘミセルロースの主成分であるキシランの酵素的加水分解系の完成を目指し，報告のきわめて少なかったα－グルクロニダーゼについて，広く微生物界を検索し，糸状菌（カビ），担子菌，カタツムリ中腸腺，各由来のα-グルクロニダーゼを見つけた。また，各種グルクロニドを化学合成し，これらを用いてα－グルクロニダーゼの基質特異性について比較検討した。その結果、少なくとも3種類の基質特異性の異なるα-グルクロニダーゼが存在することが明らかとなった。このようなα-グルクロニダーゼの基質特異性に関する報告は全くなく、初めての報告である。 英文77ページ

α-L-アラビノフラノシダーゼの基質特異性研究に欠かせない，メチルα-L-アラビノフラノビオシドの３種の位置異性体を立体選択的に合成した。位置選択的に保護基を導入した３種類のメチルアラビノフラノシド受容体を合成し，適当な保護を導入したアラビノフラノシルクロリドとルイス酸を活性化剤とするα－選択的グリコシル化反応により高収率でα体を得た。得られた３種類の位置異性体について&lt;SUP&gt;1&lt;/SUP&gt;Hおよび&lt;SUP&gt;13&lt;/SUP&gt;C-NMRのシグナルを完全帰属した。<br /> （共同研究）担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

アルギン酸オリゴ糖が人の健康や疾病予防に与える影響を検討することを目的として，アルギン酸を原料にポリグルロン酸リアーゼを用いたポリマンヌロン酸を特異的に調製する方法を検討した。ポリグルロン酸リアーゼはマンヌロン酸に富む領域を分解できないことから，選択的にマンヌロン酸に富む画分を調製することができた。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、論文の作成のほぼ半分を担当

カタツムリの中腸腺抽出物よりα-グルクロニダーゼを精製し，その酵素化学的諸性質について検討した。精製酵素の分子量は180,000であり，反応至適温度と至適pHは50℃とpH 3.0であった。また，基質特異性について検索したところ，天然に存在するα－グルクロニドの他に，今まで分解酵素が見つからなかったpNP-GAなどの基質も分解する，広い基質特異性を持つことがわかった。<br /> (共同研究)担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

α-グルクロニダーゼの基質特異性を調べるためにα-D-グルクロノシル-D-キシロース（アルドビオウロン酸）の位置異性体を立体選択的に合成した。位置選択的に保護基を導入した３種類のキシロース受容体を合成し，ベンジル基で保護したグルクロノシルクロリドとルイス酸を活性化剤とするα－選択的グリコシル化反応により高収率でα体を得ることができた.<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

2,3,4-テトラベンジル-1-チオ-β-グルコシドと様々なアルコール間での選択的グリコシル化に対する新しい活性化剤としてO-メシチレンスルフォニルヒドロキシルアミンについて検討した。従来用いられている重金属塩を用いなくとも，高収率で目的の生成物を得ることができた。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、原料物質の調製を担当

6-ブロモ-2-ナフチル-α-L-アラビノフラノシドを合成し，これを用いて等電点ゲル電気泳動後のα-L-アラビノフラノシダーゼ活性の高感度な検出方法を開発した。今回開発した方法は，一般的な染色方法であるCBB染色法よりも高感度であった。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、アラビノース誘導体の合成と合成部分の執筆を担当。

化学的に合成したアルドビオウロン酸の位置異性体を基質として，&lt;I&gt;A. niger &lt;/I&gt;5-16と担子菌より調製したα-グルクロニダーゼの基質特異性を比較検討した。その結果&lt;I&gt;，A. niger&lt;/I&gt;の酵素はGA-2Xしか分解しないのに対し，３種類の担子菌の酵素は，GA-2X, GA-3X, GA-4Xの三種類の位置異性体全てを分解した。しかし，pNP-GAは分解できなかった。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。

2-&lt;I&gt;O&lt;/I&gt;-（α-D-グルコピラノシルウロン酸）-D-キシロース（GA-2X）と &lt;I&gt;p&lt;/I&gt;-ニトロフェニル-α-D-グルコピラノシルウロン酸（pNP-GA）を基質として，70種類の担子菌のα-グルクロニダーゼ生産能について調べた。その結果，天然基質であるGA-2Xを分解する酵素を生産するものはいくつか存在したが，合成基質であるpNP-GAを分解する酵素を生産する担子菌は見つからなかった。<br /> 担当部分：本研究にあたっては、実験の企画、実施、論文の作成のほぼ全てを担当。