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フードプロテオミクス―食品酵素の応用利用技術―

(2004年『食品酵素化学の最新技術と応用―フードプロテオミクスへの展望―』普及版)

商品コード: B0890

  • 監修: 井上國世
  • 発行日: 2009年10月
  • 価格(税込): 3,672 円
  • 体裁: A5判,243ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0127-3

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刊行にあたって

 食品科学・食品工学の領域では,多種多様な酵素が利用されており,歴史的に見れば,この領域での酵素利用が酵素の分子論的な理解を刺激しリードしてきたとも言える。各種のアミラーゼやプロテアーゼが好個の例である。そして,それら多くのものが,わが国の研究者により開発され,研究されてきたことを忘れてはならない。部位特異的変異導入によるタンパク質工学的研究の対象とされたズブチリシンBPN‘やアスパルテーム製造に用いられているサーモライシン,チーズ製造用の微生物レニン,デンプン工業におけるグルコアミラーゼやグルコース・イソメラーゼ,タンパク質ゲル化剤としてのトランスグルタミナーゼなど枚挙にいとまがない。肉の軟化,チーズ製造,皮革なめし,ビール醸造など,欧米で産業に利用されてきた酵素の多くが,動物や植物に由来することを考えると,わが国で開発された食品関連酵素の多くが微生物酵素であることは特筆にあたいする。
 食品工業における酵素利用の特長は,酵素の種類が多岐にわたることであり,利用の形態も,高温,高圧,高塩濃度下,酸性,アルカリ性,油中,粉末状など様々である。近年の酵素化学研究では,新規な酵素の検索と同時に,新機能をもつ酵素の創製がタンパク質工学的手法を用いて積極的になされている。プロテアーゼの逆反応を用いるペプチド合成や糖関連酵素の転移反応よる各種機能性糖類の合成,リパーゼによる脂質の改質や医薬品原体の合成など,本来の酵素機能からはみ出す新機能が開拓されてきている。
 従来は多分に経験的に利用されてきた食品用酵素の研究が,近年になり,明確な目的を志向した,積極的で「挑戦的」な研究に転換しつつある。ゲノム情報とその翻訳産物であるタンパク質をめぐる網羅的情報がゲノミクスやプロテオミクスという形で急速に蓄えられ,食品科学においてもフード・ゲノミクスおよびフード・プロテオミクスといった学問領域が広がりつつある。
 ポストゲノム時代に突入した21世紀において,酵素化学は酵素機能の解析から酵素機能の創出へ,ギアを切りかえることが求められている。本書では,このような今日的な学問的・技術的情景を鑑み,食品を取り巻く現状を「酵素化学」の窓を通して見つめなおすことを主旨とした。本書が,食品工学において「酵素」はいかにしてより積極的な役目を果たしうるのかを考察する良い機会となれば幸いである。
(「はじめに」より)

2004年3月  京都大学大学院農学研究科 食物生物科学専攻 井上國世

<普及版の刊行にあたって>
 本書は2004年に『食品酵素化学の最新技術と応用―フードプロテオミクスへの展望―』として刊行されました。普及版の刊行にあたり,内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので,ご了承ください。

2009年10月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

井上國世   (現)京都大学大学院 農学研究科 食品生物科学専攻 教授
新田康則   大阪府立大学 農学生命科学研究科 教授
         (現)大阪府立大学 名誉教授
三宅英雄   三重大学 生物資源学部 分子生物情報学研究室 助手
         (現)三重大学大学院 生物資源学研究科 助教
秦 洋二   (現)月桂冠(株) 総合研究所 所長
田中悟広   ナガセケムテックス(株) 生化学品事業部 製品開発第1課 課長
小根田洋史  京都大学大学院 農学研究科 食品生物科学専攻 研究員;長田産業(株) 管理開発部 研究員
武藤徳男   (現)県立広島大学 生命環境学部 教授
澤田雅彦   合同酒精(株) 酵素医薬品研究所 マネージャー
山下 洋   (現)(株)林原生物化学研究所 開発センター アシスタントディレクター
深溝 慶   (現)近畿大学 農学部 バイオサイエンス学科 教授
齋藤 努   不二製油(株) フードサイエンス研究所 ASSPプロジェクトリーダー
         (現)不二製油(株) 蛋白加工食品カンパニー 商品・ソフト開発部 主事
坂野好幸   東京農工大学 農学部 応用生物科学科 生物化学研究室 教授
廣瀬順造   福山大学 生命工学部 応用生物科学科 教授
         (現)福山大学 薬学部 教授
安田正昭   琉球大学 農学部 生物資源科学科 教授
森本康一   (現)近畿大学 生物工学科 准教授
山口庄太郎  (現)天野エンザイム(株) 岐阜研究所 産業用酵素開発部 部長
吉川和宏   日本水産(株) 中央研究所 研究員
水城英一   (現)福岡県工業技術センター 生物食品研究所 生物資源課 課長
奥村史朗   福岡県工業技術センター 生物食品研究所 生物資源課 研究員
赤尾哲之   福岡県工業技術センター 生物食品研究所 生物資源課 生体物質化学研究室長
島田裕司   (現)(地独)大阪市立工業研究所 理事長
受田浩之   (現)高知大学 農学部 教授
小笠原博信  (現)秋田県総合食品研究所 応用発酵・酵素・微生物グループ 主任研究員
高橋砂織   (現)秋田県総合食品研究所 主席研究員
鳥居恭好   日本大学 生物資源科学部 食品科学工学科 助手
         (現)日本大学 生物資源科学部 食品生命学科 講師
高柳博樹   日本大学大学院 生物資源科学研究科
大澤俊彦   (現)名古屋大学大学院 生命農学研究科 教授
礒部公安   (現)岩手大学 農学部 教授
田中晶善   (現)三重大学 生物資源学研究科 教授
金谷建一郎  (財)日本食品分析センター 受託事業部 学術担当部長
青山好男   (現)(財)東洋食品研究所 主席研究員
大熊廣一   (現)東洋大学 生命科学部 食環境科学科 教授

 執筆者の所属表記は、注記以外は2004年当時のものを使用しております。

目次

第1章 食品酵素化学への期待
1. 生命科学の源流は食の理解にある
2. 食の理解には新たな視点が求められている
3. 食糧不足は目の前にある
4. わが国の食糧自給率はきわめて低い
5. 食品産業廃棄物
6. 安全性と品質管理
7. 遺伝子組み換えによる分子育種
8. 食品の栄養性と機能性
9. エネルギーと水
10. 文明と生活習慣病
11. 食品工業には多くの酵素が利用されている
12. 食品用酵素は産業用酵素のなかで重要な位置を占める
13. 食品用酵素利用の最近のトピックス
13.1 デンプン糖化関連酵素
13.2 タンパク質関連酵素
13.3 製パン関連酵素
13.4 飲料関連酵素
14. 酵素の機能は多彩多岐である

第2章 糖質関連酵素
1. 微生物β-アミラーゼの構造と機能
1.1 概説
1.2 基質の結合とサブサイト親和力
1.3 分子構造と機能
1.3.1 一次構造
1.3.2 三次構造
(1) ドメイン構造
(2) 酵素‐基質複合体の構造と機能
(3) 糖結合部位と生デンプン吸着
1.4 触媒機構
1.5 植物および微生物β-アミラーゼの特性

2. 麹菌グルコアミラーゼの構造と機能
2.1 はじめに
2.2 糸状菌のグルコアミラーゼ
2.3 麹菌(A.oryzae)のグルコアミラーゼ
2.4 麹菌グルコアミラーゼ遺伝子の発現
2.5 微生物の機能探索

3. 異性化糖をつくるグルコースイソメラーゼ
3.1 グルコースイソメラーゼ〔Glucose isomerase〕
3.2 グルコースイソメラーゼの実用(異性化糖の製造)

4. 小麦由来タンパク質性α-アミラーゼインヒビター
4.1 はじめに
4.2 タンパク質性AI
4.3 小麦由AI
4.4 0.19 AIの基礎的性質
4.4.1 0.19 AIの構造
4.4.2 0.19 AIとα-アミラーゼの相互作用
4.4.3 0.19 AIによる種々のα-アミラーゼ活性の阻害
4.5 0.19 AIの応用
4.6 おわりに

5. グルコシダーゼを用いるアスコルビン酸配糖体の合成
5.1 はじめに
5.2 誘導体合成への糖質加水分解酵素の利用
5.3 α-グルコシダーゼによるアスコルビン酸配糖体の合成
5.4 アスコルビン酸配糖体合成能を有するグルコシダーゼの探索とその反応特性
5.5 糖転移酵素によるアスコルビン酸配糖体の合成
5.6 アスコルビン酸配糖体の生物学的有用性
5.7 糖質分解酵素による配糖体合成の利用展望

6. ペクチナーゼとその応用
6.1 はじめに
6.2 ペクチンとは
6.3 ペクチンの構造
6.4 ペクチナーゼのペクチン分解様式と分類
6.4.1 加水分解酵素
6.4.2 β-脱離酵素(リアーゼ,トランスエリミナーゼ)
6.4.3 エステラーゼ
6.4.4 プロトペクチナーゼ(プロトペクチン可溶化酵素)
6.5 ペクチナーゼの産業利用
6.5.1 飲料産業
6.5.2 食材加工
6.5.3 単細胞化(シングルセル)食品,化粧品
6.5.4 ペクチンオリゴ糖(オリゴガラクチュロン酸)
6.5.5 食品以外の産業用途
6.6 市販ペクチナーゼ剤について

7. トレハロース生成酵素とその反応機構
7.1 トレハロースとは
7.2 トレハロースを生成する酵素系
7.2.1 トレハロース6-リン酸シンターゼ/トレハロースホスファターゼ
7.2.2 マルトオリゴシルトレハロースシンターゼ/マルトオリゴシルトレハローストレハロハイドロラーゼ
7.2.3 トレハロースシンターゼ
7.2.4 トレハロースホスホリラーゼ
7.3 なぜMTSase/MTHase系は高率かつ大量にトレハロースを生産できるのか?
7.3.1 トレハロース生成段階の反応が可逆的反応でないこと
7.3.2 反応系に高エネルギー化合物を必要としないこと
7.4 おわりに

8. 放線菌キトサナーゼの構造と機能
8.1 はじめに
8.2 Streptomyces sp. N174キトサナーゼの一次構造
8.3 キトサナーゼのX線結晶構造
8.4 触媒反応機構
8.5 触媒基の同定
8.6 触媒に必須な分子内相互作用
8.7 基質結合性の定量的解析
8.7.1 オリゴ糖の加水分解様式
8.7.2 オリゴ糖結合に伴う熱安定性の上昇
8.7.3 その他の基質結合解析法
8.8 基質結合に必須なアミノ酸の同定
8.9 おわりに

9. フィターゼ~大豆たん白質への応用~
9.1 はじめに
9.2 フィチン酸とは
9.3 フィターゼとは
9.4 フィターゼの用途
9.4.1 飼料分野への利用
9.4.2 食品分野への利用
9.5 大豆たん白質への応用
9.5.1 大豆たん白質とは
9.5.2 大豆たん白質とフィチン酸
9.5.3 フィターゼ処理によるグリシニンの凝集沈殿
9.5.4 新規な分画方法
9.6 おわりに

10. プルラン分解酵素の構造と機能
10.1 はじめに
10.2 短い基質に特異的に作用するグルコアミラーゼ
10.3 プルラナーゼ
10.4 T.vulgaris α-アミラーゼなどのパノースを生成する酵素
10.5 イソプルラナーゼ

第3章 タンパク質・アミノ酸関連酵素
1. サーモライシン:その好熱性と好塩性および応用の酵素化学
1.1 はじめに
1.2 好熱性酵素サーモライシン(TLN)
1.3 サーモライシン(TLN)の高濃度塩類による活性化
1.4 活性化に対する基質切断部位アミノ酸残基の効果
1.5 活性化に対するpH,温度,有機溶媒の効果
1.6 サーモライシン(TLN)の熱安定性に対する塩の効果
1.7 サーモライシン(TLN)の溶解度に対する塩の効果
1.8 ZAPM合成における塩の添加によりもたらされる効率化
1.9 サーモライシン(TLN)とNaClおよびNaBrとの相互作用
1.10 その他の好塩性酵素

2. ペプチダーゼの構造と機能
2.1 ペプチダーゼの分類
2.2 種々のペプチダーゼの構造と機能
2.2.1 セリンペプチダーゼ(トリプシンを例として)
2.2.2 システインペプチダーゼ(パパインを例として)
2.2.3 アスパラギン酸ペプチダーゼ(ペプシンを例として)
2.2.4 メタロペプチダーゼ(カルボキシペプチダーゼAを例として)

3. 豆腐ようの熟成と紅麹菌のプロテアーゼ
3.1 紅麹菌と豆腐よう
3.2 豆腐ようの製法
3.3 豆腐ようの熟成
3.4 紅麹菌のプロテアーゼ
3.4.1 アスパラギン酸プロティナーゼ
(1) アスパラギン酸プロティナーゼの精製と諸性質
(2) 紅麹菌アスパラギン酸プロティナーゼによる大豆タンパク質の分解と機能性ペプチドの生成
3.4.2 セリンカルボキシペプチダーゼ

4. 植物に含まれるシステイン・ペプチダーゼの利用
4.1 はじめに
4.2 システイン・ペプチダーゼについて
4.3 システイン・ペプチダーゼの触媒反応機構
4.4 天然に存在する阻害物質
4.5 反応機構の解析に用いられる合成基質と阻害物質
4.6 生理的意義
4.7 アレルゲンとしてのシステイン・ペプチダーゼ
4.8 キウイフルーツに含まれるシステイン・プロテアーゼの特徴
4.9 アクチニダインのタンパク質工学
4.10 アクチニダインの酵素工学的な応用
4.11 おわりに

5. トランスグルタミナーゼとプロテイングルタミナーゼ
5.1 蛋白質加工用酵素について
5.2 蛋白質架橋酵素・トランスグルタミナーゼ
5.2.1 反応
5.2.2 放線菌由来のトランスグルタミナーゼ
5.2.3 食品加工への応用
5.2.4 構造と機能相関
5.3 蛋白質脱アミド酵素・プロテイングルタミナーゼ
5.3.1 発見
5.3.2 プロテイングルタミナーゼの性質
5.3.3 食品蛋白質への作用と効果
(1) α-ラクトアルブミン
(2) β‐ラクトグロブリン
5.3.4 食品工業への応用の可能性
5.3.5 プロテイングルタミナーゼによるトランスグルタミナーゼ反応の制御
5.4 おわりに

6. 食品加工に関する最近の酵素の応用例―プロテアーゼを中心に―
6.1 食品加工における酵素の利用,特に調味料製造について
6.2 エキス製造における酵素処理の効果
6.3 微生物を用いた新規な醗酵調味料
6.4 おわりに

7. 微生物農薬(BT)の作用性と酵素活性制御
7.1 Bucillus thuringiensis(BT)が産生する結晶性タンパク質研究の歴史とガン細胞破壊活性
7.2 BTが産生する結晶性タンパク質による酵素活性の制御
7.3 BTが産生する結晶性タンパク質の新規機能
7.3.1 レクチン活性
7.3.2 抗ヒト病原原虫活性

第4章 脂質関連酵素
1. リパーゼを用いた油脂の改質
1.1 はじめに
1.2 リパーゼの性質と利用用途
1.2.1 リパーゼが触媒する反応と基質特異性
1.2.2 産業用リパーゼの分類と利用用途
1.3 リパーゼを用いた油脂加工
1.3.1 加水分解反応の利用
1.3.2 エステル化反応の利用
(1) TAGの製造
(2) DAGの製造
(3) MAGの製造
1.3.3 エステル交換反応の利用
(1) カカオ脂代替脂の製造
(2) 母乳代替脂の製造
(3) 中鎖脂肪酸含有油の製造
(4) 高吸収性構造脂質の製造
1.4 おわりに

第5章 酸化還元酵素
1. スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)の構造,機能及び食品との関わり
1.1 活性酸素とSOD
1.2 SODの種類と性質
1.2.1 Fe-SOD
1.2.2 Mn-SOD
1.2.3 Cu,Zn-SOD
1.2.4 EC-SOD
1.3 SOD活性と生命現象
1.4 SOD活性測定法
1.4.1 吸光光度法
1.4.2 化学発光法
1.4.3 電子スピン共鳴(ESR)法

2. ポリフェノールオキシダーゼ―チロシナーゼとラッカーゼ―
2.1 ポリフェノールオキシダーゼとは?
2.2 チロシナーゼによる米麹の褐変
2.3 チロシナーゼによるシイタケの褐変化
2.4 ポリフェノールオキシダーゼ(ラッカーゼ)の利用
2.5 今後の展望

3. クルクミン還元酵素とその周辺酵素
3.1 ウコンとクルクミン
3.1.1 抗酸化性
3.1.2 がん予防効果
3.1.3 糖尿病合併症予防効果
3.2 クルクミン代謝に関与する酵素
3.3 クルクミンの水可溶化による反応効率の向上
3.4 今後の展望

4. コレステロールオキシダーゼと食品分析
4.1 はじめに
4.2 酵素を用いたコレステロール測定法の原理
4.3 酵素法以外のコレステロール測定法
4.4 コレステロール測定用試薬の調製法
4.5 微生物起源のコレステロールオキシダーゼの特徴
4.6 おわりに

第6章 食品分析と食品加工
1. 熱測定による酵素の構造と機能の分析
1.1 はじめに
1.2 酵素の安定性の評価
1.2.1 装置と方法
1.2.2 デンプン結合ドメインの可逆変性
1.2.3 熱安定性と変性機構の解釈
1.2.4 基質による「保護効果」の解釈
1.2.5 複数の変性単位を持つ変性
1.3 速度パラメータの評価
1.3.1 装置と方法
1.3.2 解析の原理と測定例
1.3.3 熱測定法の特徴

2. 酵素を用いる食品分析とプロテオミクス
2.1 はじめに
2.2 酵素分析法の特徴と利点
2.3 食品分野における酵素分析法の現状
2.3.1 酵素の基質特異性を活用する低分子成分の分析
2.3.2 加水分解酵素の特異的分解能を活用するオリゴマー,ポリマー成分の分析
2.3.3 酵素免疫測定法による食品成分の分析
2.3.4 酵素阻害作用を活用する有害物質の分析
2.4 酵素分析法に係わるプロテオミクスの展開への期待
2.4.1 酵素の分子設計(モレキュラーデザイン)の進展への期待
2.4.2 極微小酵素センサー開発への期待
2.4.3 多機能酵素センサー開発への期待

3. 食品加工における酵素利用
3.1 はじめに
3.2 食品加工における酵素利用の特徴
3.3 食品加工における内在性酵素の作用
3.3.1 畜肉のおいしさ向上
3.3.2 石焼イモのおいしさ向上
3.3.3 トマトジュースの品質向上
3.4 食品加工への外来性酵素の利用
3.4.1 製造工程への酵素利用
3.4.2 栄養・嗜好性の向上
3.4.3 食品中に存在する問題原因物質の除去
3.4.4 安全性の向上
3.5 おわりに

4. 食品分析 ポリフェノールバイオセンサー
4.1 はじめに
4.2 酵素の基質特異性を利用したバイオセンサー
4.3 おわりに
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