JP6830762B2 - 糖組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1) α−1,6結合によって連続して結合したグルコースを含んで構成される糖質を含む糖組成物であって、(a)糖組成物に含まれる四糖類以上の成分の重量割合と糖組成物をデキストラナーゼ処理した後の処理物に含まれる四糖類以上の成分の重量割合との差分が10〜30%であり、(b)糖組成物に含まれるグルコース間の結合様式のうち、α−1,6結合の割合が35〜80%である、上記糖組成物。
(2) 糖組成物のDEが15〜75である、(1)に記載の糖組成物。
(3) (1)又は(2)に記載の糖組成物を含む、飲食品用改良剤。
(4) (1)又は(2)に記載の糖組成物を飲食品に添加することを含む、飲食品の改良方法。
(5) (1)又は(2)に記載の糖組成物を製造する方法であって、
澱粉分解物を基質として、GHファミリー31に属する酵素を50℃以上で作用させることを含む、上記方法。
(6) 前記酵素のデキストラン分解活性とマルトース分解活性の比率が0.06以上である、(5)に記載の方法。
(7) 前記酵素が、アスペルギルス属由来のα−グルコシダーゼである、(5)又は(6)に記載の方法。
(8) 前記酵素が、アスペルギルス属フラビ節由来のα−グルコシダーゼである、(5)〜(7)のいずれかに記載の方法。
(9) 前記酵素が、アスペルギルス オリゼー(Aspergillus oryzae)由来又はアスペルギルス ソヤ(Aspergillus sojae)由来のα−グルコシダーゼである、(5)〜(8)のいずれかに記載の方法。
(10) 基質である澱粉分解物のDEが5〜60である、(5)〜(9)のいずれかに記載の方法。
(11) (1)又は(2)に記載の糖組成物の還元物。
(12) (11)の還元物を含む飲食品用改良剤。
(13) (11)に記載の還元物を飲食品に添加することを含む、飲食品の改良方法。
本発明に係る糖組成物は、α−1,6結合によって連続して結合したグルコースを含んで構成される糖質を含むものである。本発明に係る糖組成物は、連続したα−1,6結合を有する四糖類以上の成分を含み、かつ、α−1,6結合を比較的多く含む。具体的には、(a)糖組成物に含まれる四糖類以上の成分の重量割合(A)と糖組成物をデキストラナーゼ処理した後の処理物に含まれる四糖類以上の成分の重量割合(B)との差分(Y=A−B)が10〜30%であり、(b)糖組成物に含まれるグルコース間の結合様式のうち、α−1,6結合の割合が35〜80%である。
また、糖組成物については、クロマト分離などを用いて生成し、連続したα−1,6結合を有する四糖類以上の成分の含有量を適宜調製できる。
本発明の糖組成物の製造方法は特に限定されないが、好ましい態様において、澱粉分解物等の糖原料に酵素を作用させて製造することができる。
(1)酵素活性の測定
<マルトース分解活性>
マルトースを基質とした加水分解活性は、以下のように分析した。20mM MES緩衝液(pH6.0)に溶解した20mM マルトース 50μLと、同緩衝液で希釈した酵素溶液50μLとを混合し、40℃で30分間反応させた後、10%シュウ酸溶液を1μL添加し100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止した。反応液に生成したグルコース量をグルコースCIIテストワコー(和光純薬工業製)にて分析した。1分間に1μmolのマルトースを分解する酵素量を1Uと定義した。
上記したマルトース分解活性の分析方法において、20mM マルトースに替えて2%デキストランを用い、酵素の反応温度を40℃から50℃に替えた以外は同様の方法によって、デキストランを基質とした加水分解活性を測定した。1分間に1μmolのグルコースを生成する酵素量を1Uと定義した。
デキストラン分解活性とマルトース分解活性の比率は、各酵素のデキストラン分解活性をマルトース分解活性で割ることによって算出した。その際、マルトース分解活性は、上記したマルトース分解活性の分析方法において、酵素の反応温度を40℃から50℃に替えて測定した。
<DE(Dextrose Equivalent)>
糖組成物のDEは、「澱粉糖関連工業分析法」(澱粉糖技術部会編、5〜6ページ)に記載のレインエイノン法に従って算出した。
糖組成物の重合度(DP)は、糖組成物を以下の条件でゲル濾過カラムにより分析した。DP1、2、3、4、5以上の成分は、グルコース、マルトース、マルトトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオース試薬をスタンダードとして分析した。
(HPLC分析条件)
カラム: MCI GEL CK04S(三菱化学製)
カラム温度: 65℃
移動相: 超純水
検出器: RI(示差屈折検出器)
流量: 0.35mL/分
糖組成物の分子量分布は、糖組成物を以下の条件でゲル濾過カラムにより分析した。なお、糖組成物重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、LabSolutions GPC ソフトウェア(島津製作所製)を用いて、既知のプルラン(プルランスタンダードP−82;昭和電工製)、グルコース、マルトトリオース、マルトペンタオースにより検量線を作成して算出した。
(HPLC分析条件)
カラム: Shodex OHpak SB−804とShodex OHpak SB−802.5(共に昭和電工製)とを連結
カラム温度: 35℃
移動相: 20mM NaCl
検出器: RI(示差屈折検出器)
流量: 0.8mL/分
糖組成物の連続α−1,6結合糖質量は、デキストラナーゼ分解による評価法により分析した。
糖組成物を固形分濃度30%に調製した液30μLに対して、1000倍希釈のデキストラナーゼL「アマノ」(天野エンザイム製)30μL、20mM MES緩衝液(pH6.0)390μLを混合し、50℃で16時間反応させた後、100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止した。
糖組成物に含まれるα−1,6結合の割合は、1H−NMR測定によって得られるチャートに基づき、ピークの積分値より算出した。ピークの同定は、Carbohydrate Research(第343巻、101ページ〜、2008)を参照して行った。
α−1,6結合を生成する酵素として市販されているトランスグルコシダーゼL「アマノ」(天野エンザイム製)を用いて糖組成物を製造して分析した。本実験においては、重合度の異なる市販の澱粉分解物として、(1)MR750(DE57)、(2)SPD(DE30)、(3)M−SPD(DE20)、(4)J−SPD(DE13)を使用した(いずれも昭和産業製)。
(1)NBRC4239株由来α−グルコシダーゼの取得
<α−グルコシダーゼの遺伝子配列の定義>
公開されているアスペルギルス属菌のゲノム配列から、アスペルギルス・オリゼーRIB40由来のGH31ファミリーに属するα−グルコシダーゼと推定されているagdCの配列(Accession no. XP_001825390)と同一性が90%以上となる配列を探索し、アスペルギルス・ソヤNBRC4239株のゲノム配列(Accession no. BACA00000000)より定義した(配列番号1)。
50mLチューブに、滅菌したYPD培地5mLを入れ、NBRC4239株を植菌し、30℃で24時間培養した。そして培養菌体を回収し、DNeasy Plant Mini Kit(QIAGEN製)で染色体DNAを抽出した。なお菌体は前述のKitのAP1緩衝液を添加し、マルチビーズショッカー(安井器械製)で破砕した。
定義した遺伝子配列の終止コドンの前に、10残基のヒスチジンタグを付加するように塩基配列を挿入したPCR産物を得るためのプライマーセットを設計した。抽出した染色体DNAをテンプレートとして、プライマーセットを用いてPCRを行った。PCR産物はIn Fusion HD Cloning Kit(クロンテック製)を用いて、高発現プロモーターとしてRIB40由来の翻訳伸長因子TEF1のプロモーター領域、ターミネーターとして本酵素の遺伝子配列の終止コドンより下流300bpの領域とともに、制限酵素KpnI、HindIIIで消化したpPTRII(タカラバイオ製)に導入したベクターを構築した。ベクターの設計を図1に示す。そして、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)ATCC38163株を宿主にプロトプラスト−PEG法(Agricultural and Biological Chemistry、第51巻、2549ページ〜、1987年)を行い、遺伝子組換え株を作製した。
(NBRC4239株由来α−グルコシダーゼF:配列番号2)
5´−CGCACCACCTTCAAAATGTATCTTAAGAAGCTGCTCACTTC−3´
(NBRC4239株由来α−グルコシダーゼR:配列番号3)
5´−CAGAATCGTAATCTCATTCTCGC−3´
(プロモーターF:配列番号4)
5´−TGATTACGCCAAGCTTGATTTTCACTGTGGACCAGACA−3´
(プロモーターR:配列番号5)
5´−TTTGAAGGTGGTGCGAACT−3´
(ターミネーターF(ヒスチジンタグの塩基配列を含む):配列番号6)
5´−GAGATTACGATTCTGCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACTGAATGATTTGGTTGGTGAGATAG−3´
(ターミネーターR:配列番号7)
5´−GTGAATTCGAGCTCGGTACCAGGTGATGAACGGAGCTTTAA−3´
得られた酵素の遺伝子のcDNA配列を確認するために上記遺伝子組換え株から、前述した<染色体DNA抽出>と同様の操作で菌体を回収し、RNeasy Plant Mini Kit(QIAGEN製)でRNAの抽出を行った。得られたRNAからRever Tra Ace(東洋紡製)を用いて逆転写反応でcDNAを合成し、PCR反応で酵素遺伝子のcDNAを得た。得られたcDNAをTOPO TA Cloning KitでPCR2.1 TOPO(いずれもインビトロジェン製)に導入した後、シーケンス解析を行いcDNAの全長配列を決定した(配列番号8;ヒスチジンタグの塩基配列は除いた)。得られたcDNAからアミノ酸配列を決定した(配列番号9;ヒスチジンタグ部分は除いた)。
2L三角フラスコにツァペック ドックス培地1Lを入れて蒸気滅菌した後、ピリチアミンを添加し、上記遺伝子組換え株を植菌、37℃で4日間振とう培養を行った。そして、ミラクロス(メルク・ミリポア製)で集菌、蒸留水で洗浄後、水分をよく搾った。
得られた粗酵素液を、以下の2段階のクロマト分離に供した。下記のクロマト分離で得られた画分を、Native−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(GEヘルスケア製、「PhastSystem」)で分析した結果、110000ダルトンの単一バンドが見られた(図2左)。
(第1段階) Ni−NTAアフィニティークロマトグラフィー
粗酵素液を0.2μmのフィルターに通した後、His−Trap HP(GEヘルスケア製)に供し、0.5M NaCl、500mM イミダゾールを含む20mM Tris緩衝液(pH7.4)で溶出した。これにより、ヒスチジンタグが付加されたタンパク質を選択的に回収した。
(第2段階) ゲル濾過クロマトグラフィー
第1段階のアフィニティークロマトフィーで得られた溶出液を、限外濾過により20mM MES緩衝液(pH6.0)に置換し、HiLoad 16/60 Superdex Prepgrade(GEヘルスケア製)による分離を行い、マルトース分解活性の高い画分を回収した。得られた画分からマルトース分解活性として17Uのα−グルコシダーゼを得た。
得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼについて、その性質を下記の手順によって評価した。
精製酵素をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(GEヘルスケア製、「PhastSystem」)に供した結果を図2(右方)に示す。分子量65000、76000ダルトンの2本のバンドが検出された。Native−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による結果と比較すると、本酵素はヘテロダイマーの構造を持つと考えられた。
本酵素のマルトース分解活性に対する温度、pHの影響を調べた。マルトース分解活性は実験1に記載の<マルトース分解活性>に準じて分析した。その結果を図3(温度の影響)、図4(pHの影響)に示す。本酵素の至適温度はpH6.0、30分間の反応で55℃であり、至適pHは40℃、30分間の反応で5.5であった。
本酵素のマルトース分解活性について温度安定性、pH安定性を調べた。マルトース分解活性は実験1に記載の<マルトース分解活性>に準じて分析した。その結果を図5(温度安定性)、図6(pH安定性)に示す。本酵素の温度安定性は、50℃で活性が90%以上残存していた。また、pH安定性は、pH4.5〜10の範囲で活性が80%以上、pH6.0〜10.0の範囲で活性が90%以上残存していた。
本酵素の基質特異性を40℃、pH6.0の条件にて評価した。結果を表2に示す。
(1)各重合度の基質にNBRC4239株由来α−グルコシダーゼを作用させて得られる糖組成物の分析
重合度の異なる市販の澱粉分解物(MR750:DE57、SPD:DE30、M−SPD:DE20、J−SPD:DE13(いずれも昭和産業製))を濃度30%になるように水に溶解し、温度50℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で各澱粉分解物の固形分1g当たりそれぞれ0.8U、1U、1.5U、2.5U添加し作用させた。24、48、96、168、264時間反応時にサンプリングし、DE、分子量分布、連続α−1,6結合糖質量を分析した。
重合度の異なる市販の澱粉分解物(SPD:DE30、M−SPD:DE20、J−SPD:DE13(いずれも昭和産業製))を濃度30%になるように水に溶解し、温度50℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で各澱粉分解物の固形分1g当たりそれぞれ1.5U、2U、3U添加し、同時に枝切酵素としてプルラナーゼ(クライスターゼPLF、天野エンザイム製)を各澱粉分解物の固形分1g当たり0.25%、及び、イソアミラーゼ(GODO−FIA、合同酒精製)を固形分1g当たり0.07%を添加し作用させた。24、48、96、168、264時間反応時にサンプリングし、実験1(2)に記載の分析方法に従ってDE、分子量分布、連続α−1,6結合糖質量を分析した。
(1)NBRC4239株由来α−グルコシダーゼを含有する酵素製剤の調製
500mLの三角フラスコに小麦ふすま10gを入れて蒸気滅菌した後、NBRC4239株をYPD培地で培養した前培養液を10mL添加し、水分が均一になるようによく撹拌した後、30℃で4日間、固体培養を行った。培養終了後、100mLの滅菌水で小麦ふすまを洗浄し、ミラクロス(メルク・ミリポア製)による濾過、3500rpm、20分間で2回遠心分離後、上清を回収し粗酵素液とした。この粗酵素液を凍結乾燥しNBRC4239株由来酵素製剤とした。この酵素製剤についてマルトース分解活性を測定したところ、24Uであった。
前述した手法で得られた粗酵素液を0.2μmのフィルターで濾過したものを陰イオン交換クロマトグラフィーに供した。分離樹脂はTOYOPEARL DEAE−650M(東ソー製)を用い、樹脂量(以降はCVと記載)は100mLとした。0.12M 塩化ナトリウムを含む20mM Tris緩衝液(pH7.4)500mLで洗浄、0.22M 塩化ナトリウムを含む20mM Tris緩衝液(pH7.4)を用いて、0.12→0.22M 塩化ナトリウムの直線的濃度勾配(10CV)で溶出し、実験1(1)に記載の<デキストラン分解活性>に従って活性測定し、デキストラン分解活性の高い画分を回収した。この回収液を凍結乾燥しNBRC4239株由来部分精製酵素とした。この酵素についてマルトース分解活性を測定したところ、11Uであった。
(1)RIB40由来agdCにコードされている推定α−グルコシダーゼの取得並びに当該α−グルコシダーゼを作用させて得られる糖組成物の分析
<RIB40由来agdCにコードされている推定α−グルコシダーゼの取得>
実験3(1)に記載の手法に準じて、RIB40由来agdCにコードされている推定α−グルコシダーゼの遺伝子組換え株を作製、培養・菌体破砕後に精製し、Native−ポリアクリルアミドゲル電気泳動で単一のバンドを示すRIB40由来agdCにコードされている推定α−グルコシダーゼを得た。当該α−グルコシダーゼのマルトース分解活性は11Uであった。
得られたRIB40由来agdCにコードされているα−グルコシダーゼをマルトペンタオースへ作用させた。精製酵素液0.2mL(マルトース分解活性7.2U/mL)を45%マルトペンタオース溶液(pH6.0)0.4mLに加え、40℃で72時間反応を行った。反応後に沸騰浴槽で10分間加熱し、酵素を失活させた。得られた糖組成物の連続α−1,6結合糖質量を実験1(2)に記載の<糖組成物における連続α−1,6結合糖質量>に従って分析した結果、連続α−1,6結合糖質はほとんど検出されなかった。
実験3(1)に記載した通り、NBRC4239株由来α−グルコシダーゼ遺伝子とRIB40由来agdCにコードされているα−グルコシダーゼのアミノ酸配列の同一性は99%であり、かつGH31ファミリーが共通に持つ2つの保存領域(POSITE:PS00129、PS00707)における配列が完全に一致する。触媒残基を含む保存領域(POSITE:PS00129)付近のアミノ酸配列を比較したところ、触媒残基の10残基下流がアルギニンとヒスチジンで異なることがわかった(表5)。この違いが、NBRC4239株由来α−グルコシダーゼとRIB40由来agdCにコードされているα−グルコシダーゼとの連続α−1,6結合糖質を生成する活性の違いに寄与すると考えられた。
<NBRC4261株由来α−グルコシダーゼの、GH31ファミリーが共通に持つ保存領域(POSITE:PS00129)付近のアミノ酸配列の推定>
アスペルギルス・オリゼーNBRC4261株由来α−グルコシダーゼの染色体DNAの抽出は、実験3(1)に記載の<染色体DNAの抽出>のNBRC4239株に替えてNBRC4261株を用いた以外は同様の試験を行った。
(シーケンス解析用プライマーF:配列番号10)
5´−ATGACTCCTTATTGGGGACT−3´
(シーケンス解析用プライマーR:配列番号11)
5´−GCTGGTATCTGATGGAGATT−3´
NBRC4261株由来α−グルコシダーゼ遺伝子のシーケンス解析を行うため、RIB40由来agdCの300bp上流付近と300bp下流付近の塩基配列から下記のプライマーセットを設計した。NBRC4261株から抽出した染色体DNAを鋳型に設計したプライマーセットを用いてPCRを行い、さらにPCR産物を鋳型にプライマーセットを用いてシーケンス解析した。解析した塩基配列を用いてさらにプライマーを設計し、NBRC4261株由来α−グルコシダーゼ遺伝子の全配列を解析した(配列番号12)。NBRC4239株由来α−グルコシダーゼの遺伝子配列とcDNA配列からNBRC4261株由来α−グルコシダーゼ遺伝子のイントロンを推測し、アミノ酸配列を予想した(配列番号13)。NBRC4261株由来α−グルコシダーゼは、RIB40由来agdCにコードされているGH31ファミリーに属するα−グルコシダーゼの配列と同一性が99%であり、かつGH31ファミリーが共通に持つ2つの保存領域(POSITE:PS00129、PS00707)における配列がRIB40由来agdCにコードされているα−グルコシダーゼと完全に一致するため、NBRC4261株由来α−グルコシダーゼはGH31ファミリーに属する酵素と考えられた。
(RIB40由来agdC上流300bpF:配列番号14)
5´−TGTTTTTGCCGACTGAGCT−3´
(RIB40由来agdC下流300bpR:配列番号15)
5´−GTGAGAACGGAGCTTTAATAATAC−3´
実験3(1)に記載の手法に準じて、NBRC4261株由来α−グルコシダーゼの遺伝子組換え株を作製、培養・菌体破砕、精製し、Native−ポリアクリルアミドゲル電気泳動で単一のバンドを示すNBRC4261株由来α−グルコシダーゼを得た。
当該α−グルコシダーゼのマルトース分解活性は10Uであった。
市販の澱粉分解物(M−SPD:DE20(昭和産業製))を濃度30%になるように水に溶解し、温度50℃、pH6.0に調整した後、上記で得られたNBRC4261株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で澱粉分解物の固形分1g当たり1.5U添加し48時間作用させた。
実験5に記載の手法に準じて、NBRC4261株を培養し、粗酵素液を取得、凍結乾燥してマルトース分解活性で26UのNBRC4261株由来酵素製剤得た。また、粗酵素液からマルトース分解活性で11UのNBRC4261株由来部分精製酵素を調製した。
(1)NBRC4239株及び、NBRC4261株由来のα−グルコシダーゼ、酵素製剤、部分精製酵素のデキストラン分解活性とマルトース分解活性の比率
下記の酵素について、実験1(1)<デキストラン分解活性とマルトース分解活性の比率>に記載の活性測定方法で、デキストラン分解活性とマルトース分解活性を測定し、両者の比率(デキストラン分解活性/マルトース分解活性)を算出した。結果を表7に示す。
・実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼ
・実験5で得られたNBRC4239株由来酵素製剤
・実験5で得られたNBRC4239株由来部分精製酵素
・実験6(3)で得られたNBRC4261株由来α−グルコシダーゼ
・実験7で得られたNBRC4261株由来酵素製剤
・実験7で得られたNBRC4261株由来部分精製酵素
・市販酵素であるトランスグルコシダーゼL「アマノ」
・実験6(1)で得られたRIB40由来agdCにコードされているα−グルコシダーゼ
重合度の異なる市販の澱粉分解物(MR750:DE57、SPD:DE30、M−SPD:DE20、J−SPD:DE13(いずれも昭和産業製))を濃度30%になるように水に溶解し、温度50℃、pH6.0に調整した後、それぞれの基質に実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼ、実験5で得られた酵素製剤、部分精製酵素、及び、実験6(3)で得られたNBRC4261株由来α−グルコシダーゼ、実験7で得られた酵素製剤、部分精製酵素について、マルトース分解活性で各澱粉分解物の固形分1g当たり0.25U、0.5U、1U、2Uと添加量をふり64時間作用させた。実験1(2)に記載の分析方法に従ってDE、分子量分布、連続α−1,6結合糖質量を分析した。
(1)NBRC4239株由来α−グルコシダーゼを用いた糖組成物の調製
<サンプルA〜D>
重合度の異なる市販の澱粉分解物(MR750:DE57、マルデックPH400:DE35、M−SPD:DE20(いずれも昭和産業製))を濃度30%になるように水に溶解し、温度50℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で各澱粉分解物の固形分1g当たりそれぞれ1U添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し凍結乾燥した。得られた糖組成物をそれぞれサンプルA、サンプルB、サンプルCとした。さらに、MR750に作用させて得られた糖組成物の一部については、固形分50%の水溶液を調製し、60℃に加熱した強酸性カチオン交換樹脂(FX1040、オルガノ製)を充填した連続式クロマト分離装置(トレソーネ、オルガノ製)に供し、グルコースを除去した。回収した溶液は活性炭・イオン精製処理した後凍結乾燥し、サンプルDとした。
市販の澱粉分解物(M−SPD:DE20(昭和産業製))を濃度30%になるように水に溶解し、温度50℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で澱粉分解物の固形分1g当たり1U添加し、同時に枝切酵素としてプルラナーゼ(クライスターゼPLF、天野エンザイム製)を澱粉分解物の固形分1g当たり0.25%、及び、イソアミラーゼ(GODO−FIA、合同酒精製)を澱粉分解物の固形分1g当たり0.07%を添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し凍結乾燥した。得られた糖組成物はサンプルEとした。
固形分30%のとうもろこし澱粉液化液(DE13)を温度55℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で固形分1g当たり4U添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し凍結乾燥した。得られた糖組成物はサンプルFとした。
固形分30%の甘蔗澱粉液化液(DE8)を温度55℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で固形分1g当たり4U添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し凍結乾燥した。得られた糖組成物はサンプルGとした。
固形分30%のワキシーコーン澱粉液化液(DE5)を温度55℃、pH6.0に調整した後、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で固形分1g当たり4U添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し凍結乾燥した。得られた糖組成物はサンプルHとした。
固形分30%のとうもろこし澱粉液化液(DE20)を温度55℃、pH6.0に調整した後、実験5(1)で得られたNBRC4239株由来酵素製剤をマルトース分解活性で固形分1g当たり4U添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し凍結乾燥した。得られた糖組成物はサンプルIとした。
調製した糖組成物サンプルA〜Iについて、実験1(2)に記載の分析方法に従ってDE、分子量分布、連続α−1,6結合糖質量、α−1,6結合の割合を分析した。その結果を表9に示す。なお、サンプルAのα−1,6結合の割合の算出に用いた1H−NMR測定によって得られるチャートを図7に示す。
実験9で取得した糖組成物について、以下の試験を実施し、主に食品用途における有用性を評価した。
本発明の糖組成物の添加が澱粉の老化性に与える影響を検討した。固形分12%の小麦澱粉溶液と固形分10%の糖液を等量で混合し、RVA4500(Perten Instruments製)を用いて澱粉の老化性を評価した。糖液は、サンプルA〜I、グルコース、トレハロース、及び市販の澱粉分解物(MR750:DE57、マルデックPH400:DE35、M−SPD:DE20(いずれも昭和産業製))、イソマルトオリゴ糖(IMO900:DE44(昭和産業製))に水を加えて調製した。また試験は、図8に示す条件で処理し、セットバック値(最終粘度と糊化後の最小粘度の差)を算出、その値で老化性を評価した。結果はDE別に図9に示す。
実際にパンを作製して、糖組成物の澱粉老化抑制機能を検証した。表10に示す配合の製パン原料を用いて、ホームベーカリーSD−BH105(Panasonic製)の食パン・早焼きコースにて食パンを作製した。試験区は、コントロール、サンプルI添加区、市販の澱粉分解物(MR750:DE57(昭和産業製))添加区とした。
本発明の糖組成物の添加がタンパク質の変性に与える影響を検討した。卵から卵黄を分け、卵黄の重量に対して2/3量の7.5%糖液と混合し、冷解凍による粘度上昇を指標にタンパク質の変性を評価した。糖液は、サンプルA〜I、市販の澱粉分解物(MR750:DE57、マルデックPH400:DE35、M−SPD:DE20(いずれも昭和産業製))、イソマルトオリゴ糖(IMO900:DE44(昭和産業製))に水を加えて調製した。結果は冷凍前の粘度に糖液による差は認められなかったので、解凍後の粘度のみをDE別に図11に示す。
上記のタンパク質変性抑制機能を、全卵を加熱調理した試験で検証した。全卵に全卵の重量に対し2/3量の15%糖液を混ぜ、10gをアルミカップに量りとり、30分間加熱した。放冷後、−25℃で1日保存し、解凍後の離水量を測定、離水の割合を評価した。試験区は、サンプルI添加区、砂糖、トレハロース、市販の澱粉分解物(MR750:DE57(昭和産業製))添加区とした。結果を図12に示す。
本発明の糖組成物の添加が油脂の酸化に与える影響を検討した。大豆油に1.5倍量の33%糖液、全量の1%量のカルボキシメチルセルロースを添加し、ヒスコトロン(日音医理科器械製作所製)を用いて20000rpmで30秒の混合を5回繰り返した。この混合物を加圧条件下で120℃、90分間加熱し、酸化臭を評価した。糖液は、サンプルA〜I、砂糖、トレハロース、イソマルトオリゴ糖(IMO900:DE44(昭和産業製))を用いた。また、比較として糖を添加しない無添加区も実施した。評価は10人の被験者により無添加に対して酸化臭が抑えられていると答えた人数とした。結果を表11に示す。
(1)クロマト分離による連続α−1,6結合糖質量を高めた糖組成物の調製
<クロマト分離による糖組成物の調製:サンプルJ>
固形分30%とうもろこし澱粉液化液(DE13)を温度55℃、pH6.0に調整し、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で澱粉液化液の固形分1g当たり4U添加し、同時に枝切酵素としてプルラナーゼ(クライスターゼPLF、天野エンザイム製)を各澱粉分解物の固形分1g当たり0.25%、及び、イソアミラーゼ(GODO−FIA、合同酒精製)を固形分1g当たり0.07%を添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し固形分50%まで濃縮した。60℃に加熱した強酸性カチオン交換樹脂(FX1040、オルガノ製)を充填した連続式クロマト分離装置(トレソーネ、オルガノ製)に供し、グルコースを除去した。回収した溶液は活性炭・イオン精製処理後凍結乾燥した。得られた糖組成物はサンプルJとした。
固形分30%とうもろこし澱粉液化液(DE12)を温度60℃、pH5.0に調整した後、β−アミラーゼ(β−アミラーゼ#1500S、ナガセケムテックス製)を澱粉分解物の固形分1g当たり0.3%、及び、プルラナーゼ(クライスターゼPLF、天野エンザイム社製)を各澱粉分解物の固形分1g当たり0.25%を添加し24時間反応させた。約100℃で10分加熱処理した後、温度55℃、pH6.0に調整し、実験3(1)で得られたNBRC4239株由来α−グルコシダーゼをマルトース分解活性で固形分1g当たり3U添加し48時間作用させ、pH4.0に調整後約100℃で10分加熱処理をすることで反応を停止させた。不溶物を濾過して除去した後、活性炭・イオン精製処理し固形分50%まで濃縮した。65℃に加熱したゲル濾過樹脂Bio−Gel P2(バイオラッド製)を充填したカラム(φ6cm×100cm)に供し、DP1、DP2、DP3成分を除去した。回収した溶液は活性炭・イオン精製処理して凍結乾燥し、サンプルKとした。
調製した糖組成物サンプルJ〜Mについて、実験1(2)に記載の分析方法に従ってDE、分子量分布、連続α−1,6結合糖質量を分析した。その結果を表12に示す。
実験10(2)に記載した方法と同様の方法で、サンプルIに替えてサンプルJ、K、L、Mを用いて食パンを作製した。サンプルJ、K、L、Mの澱粉老化抑制機能により柔らかさが持続する食パンを得ることができた。
(1)糖組成物の還元物の調製
サンプルIの固形分50%水溶液を調製し、固形分当たり4%のラネーニッケル触媒の存在下で、水素圧50kg/cm2、温度110℃、反応時間90分にて還元した。得られた溶液は活性炭・イオン精製処理して凍結乾燥し、サンプルNとした。
実験10(2)に記載した方法と同様の方法で、サンプルIに替えてサンプルNを用いて食パンを作製した。サンプルNの添加により柔らかさが持続する食パンを得ることができた。還元物でも澱粉老化抑制機能を持つことが明らかになった。
Claims (13)
- α−1,6結合によって連続して結合したグルコースを含んで構成される糖質を含み、数平均分子量(Mn)が250〜1500、重量平均分子量(Mw)が1000以上、DEが40以下である糖組成物であって、
(a) 糖組成物に含まれる四糖類以上の成分の重量割合と糖組成物をデキストラナーゼ処理した後の処理物に含まれる四糖類以上の成分の重量割合との差分が10〜30%であり、
(b) 糖組成物に含まれるグルコース間の結合様式のうち、α−1,6結合の割合が35〜80%である、上記糖組成物。 - 数平均分子量(Mn)が1200以下である、請求項1に記載の糖組成物。
- 糖組成物のDEをX、前記差分をYとしたとき、Y≦0.73X+4であり、Xが20〜40である、請求項1または2に記載の糖組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物を製造する方法であって、
DEが5〜60である澱粉分解物を基質として、デキストラン分解活性/マルトース分解活性の比率が0.06以上であり、GHファミリー31に属するアスペルギルスオリゼー(Aspergillus oryzae)由来またはアスペルギルスソヤ(Aspergillus sojae)由来のα−グルコシダーゼを50℃以上で作用させることを含む、上記方法。 - 前記酵素のデキストラン分解活性/マルトース分解活性の比率が0.1以上である、請求項4に記載の方法。
- 前記酵素が、DALWIDMNEPANFYNRというアミノ酸配列を有するα−グルコシダーゼである、請求項4または5に記載の方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物の還元物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物または請求項7の還元物を含む、澱粉老化を抑制するための飲食品用改良剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物または請求項7の還元物を含む、タンパク質変性を抑制するための飲食品用改良剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物または請求項7の還元物を含む、油脂酸化を抑制するための飲食品用改良剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物または請求項7に記載の還元物を飲食品に添加することを含む、飲食品の澱粉老化を抑制する方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物または請求項7に記載の還元物を飲食品に添加することを含む、飲食品のタンパク質変性を抑制する方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糖組成物または請求項7に記載の還元物を飲食品に添加することを含む、飲食品の油脂酸化を抑制する方法。
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