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産業酵素の応用技術と最新動向

  • Application Technologies and New Trends in Industrial Enzymes
※こちらの書籍は,電子書籍(eBook)として販売をしております。
・価格5,600円(税抜)
丸善販売サイト「Knowledge Worker」にてPDF版販売中!
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★ 専門家47名が産業酵素の実際と最新の酵素研究を解説!
★ 食品、医薬・化成品、診断・検査・試薬、エネルギー、機能材料、環境の6編で構成。各分野での酵素の産業利用・研究動向を紹介!

商品コード: T0678

  • 監修: 井上國世
  • 発行日: 2009年3月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、345ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0108-2
こちらの書籍については、お問い合わせください。
  • 酵素 / 食品 / 医薬 / 洗剤 / 診断 / バイオマス / バイオ電池 / バイオプラスチック / 産業用酵素

刊行にあたって

 酵素の産業利用の歴史は古い。科学的認識に裏打ちされた酵素利用技術は、1910年頃に始まったといわれる。酵素の産業利用の歴史は1世紀以上になることになる。酵素が活躍する分野も食品、洗剤、繊維、皮革、紙・パルプ、飼料、診断、医薬、遺伝子工学用など多岐にわたっている。最近では、バイオエタノール製造や新規の機能材料の開発に酵素が利用されるなど、新しい用途も開発されつつあり、酵素への期待は増すばかりである。また、近年の遺伝子工学やタンパク質工学の進展により、新規な酵素の探索や酵素機能の解明と同時に、新機能をもつ酵素の創出や酵素の大量生産が可能になってきており、酵素の産業利用はさらに加速・高度化していくであろう。
 酵素化学の基礎研究が産業酵素にも反映され、その利用技術を進展させてきたことは言うまでもないが、われわれは酵素とその反応を十分に理解しているとは言えない。これからの基礎研究と産業界の応用研究の両輪がかみ合い、産業酵素がさらなる発展を遂げることを願っている。
 本書では、改めて注目を集める産業酵素の実際や最新の酵素化学、新しい用途開発について、企業・大学で活躍される専門家の方々にご解説頂いている。本書が、酵素とその産業利用に関心をもつ企業の企画・研究・開発担当者はもとより、酵素化学、産業酵素に関心をもつ多くの方々に活用され、その研究開発の一助となれば幸甚である。
(「はじめに」より一部抜粋)

 2009年3月  京都大学 大学院農学研究科 井上國世

著者一覧

井上國世   京都大学 大学院農学研究科 食品生物科学専攻 教授
箕田正史   大和化成(株) 技術部 部長
米谷 俊   江崎グリコ(株) 健康科学研究所 所長
北岡本光   (独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食品バイオテクノロジー研究領域 酵素研究ユニット長
坪井 誠   一丸ファルコス(株) 開発部 次長
宮入一夫   弘前大学 農学生命科学部 分子生命科学科 教授
橋田泰彦   京都大学 大学院農学研究科 食品生物科学専攻
草野正雪   京都大学 大学院農学研究科 食品生物科学専攻保川 清   京都大学 大学院農学研究科 食品生物科学専攻 准教授
橋詰千恵子   松谷化学工業(株) 海外部 課長代理
大隈一裕   松谷化学工業(株) 研究所 副所長
藤井良和   メルシャン(株) 生物資源研究所 研究員;北海道大学 大学院農学院 応用生物科学専攻
田村具博   (独)産業技術総合研究所 ゲノムファクトリー研究部門 遺伝子発現工学研究グループ長;北海道大学 大学院農学院 応用生物科学専攻 客員教授
有澤 章   メルシャン(株) 生物資源研究所 第一研究室 室長
葛山智久   東京大学 生物生産工学研究センター 准教授
勝部祐至   クラシエ製薬(株) 評価・分析センター 分析研究チーム 研究員
伊藤伸哉   富山県立大学 工学部 生物工学科(生物工学研究センター) 教授
島田裕司   (地独)大阪市立工業研究所 理事長
友清和彦   (財)化学及血清療法研究所 蛋白製剤研究部 主任研究員
佐伯勝久   花王(株) 生物科学研究所 副主席研究員
太田 徹   名寄市立大学 保健福祉学部 教授
山本達朗   名寄市立大学 保健福祉学部 助教
西村直道   名寄市立大学 保健福祉学部 准教授
中澤洋三   東京農業大学 生物産業学部 食品科学科 助教
髙野克己   東京農業大学 応用生物科学部 生物応用化学科 教授
金谷建一郎  横浜薬科大学 健康薬学科 食化学研究室 講師
近藤仁司   ユニチカ(株) 中央研究所 特命研究員
新谷晃司   東ソー(株) バイオサイエンス事業部 開発部 AIA試薬開発グループ グループリーダー
井上益男   東ソー(株) バイオサイエンス事業部 開発部 部長
大熊廣一   東洋大学 生命科学部 バイオ・ナノエレクトロニクス研究センター 教授
田谷敏貴   アジレント・テクノロジー(株) バイオアプリケーショングループ シニアアプリケーションコンサルタント
荒井基夫   中部大学 応用生物学部 教授
田中孝明   新潟大学 工学部 機能材料工学科 准教授
谷口正之   新潟大学 工学部 機能材料工学科 教授
渡辺誠也   京都大学 エネルギー理工学研究所 生体エネルギー研究分野 助教
辻村清也   京都大学 大学院農学研究科 応用生命科学専攻 助教
加納健司   京都大学 大学院農学研究科 応用生命科学専攻 教授
田口精一   北海道大学 大学院工学研究科 生物機能高分子専攻 生物工学講座バイオ分子工学研究室 教授
芦内 誠   高知大学 教育研究部自然科学系農学部門 准教授
渡邉剛志   新潟大学 大学院自然科学研究科 教授
椎原美沙   ナガセケムテックス(株) 生化学品本部 酵素事業部 製品開発第1課 研究員
簗瀬英司   鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 教授
伊東昌章   沖縄工業高等専門学校 生物資源工学科 准教授
木村哲哉   三重大学 大学院生物資源学研究科 資源循環学専攻 微生物工学研究室 准教授
粟冠和郎   三重大学 大学院生物資源学研究科 資源循環学専攻 微生物工学研究室 教授
上田光宏   大阪府立大学 大学院生命環境科学研究科 准教授

目次

総論 「産業酵素」研究の過去,現在,将来
1. 「不思議に酵素あり」あるいは「酵素の妙」
2. 酵素化学の現状認識
2.1 酵素化学は大きい曲がり角を超えた?
2.2 酵素に対するイメージ
2.3 酵素反応の妙,遷移状態
2.4 本書を企画した目的のひとつ
3. 産業酵素のはじまり
3.1 酵素の認識は発酵と消化にある
3.2 酵素の産業利用は1世紀になる
4. 産業酵素の現状と課題
4.1 酵素の産業利用は拡大している
4.2 固相反応場での酵素反応
5. 食品用酵素
5.1 食品用酵素の承認と規格化
5.2 酵素の命名は機能に基づいてなされている
5.3 食品用酵素のあいまいさ
6. 産業酵素の市場
6.1 産業酵素の市場動向
6.2 食品関連
6.3 洗剤
6.4 繊維
6.5 医薬原体・化成品
6.6 医薬用酵素
6.7 診断,検査,試薬
6.8 機能材料
6.9 エネルギー,環境


【 第 1 編 食品 】

第1章 耐酸耐熱性α-アミラーゼ(商品名:クライスターゼY)の開発
1. はじめに
2. クライスターゼYが求められる背景
3. クライスターゼYの特長
3.1 育種
3.2 耐酸耐熱性(液化力)の比較
3.3 耐酸耐熱性(糖化力)の比較
3.4 実用評価
3.5 安定化及び阻害
3.6 分子量,等電点及び比活性
3.7 アミノ酸置換部位
3.8 最近の研究
4. おわりに(今後の市場性)

第2章 サイクロデキストリン
1. サイクロデキストリン
2. サイクロデキストリンの利用
3. サイクロデキストリンの安全性
4. 分岐サイクロデキストリン
5. サイクロデキストリン合成酵素
6. サイクロデキストリン合成酵素の利用

第3章 オリゴ糖
1. 食品用オリゴ糖の歴史
2. 既存のオリゴ糖の製造技術
2.1 天然資源からの抽出
2.2 加水分解
2.3 糖転移
2.4 縮合
2.5 異性化
3. 酵素法によるオリゴ糖製造技術の最近の話題
3.1 結晶フラクトオリゴ糖
3.2 ホスホリラーゼを用いたオリゴ糖製造技術

第4章 シルクペプチド(エディブルシルク:EDIBLE SILK)
1. はじめに
2. 製法と活性画分
3. 抗酸化作用
4. 免疫賦活作用
5. 抗発癌プロモーション作用
6. サイトカイン産生作用(ex vivo)
7. ストレス性皮膚ダメージに対する作用
8. 肥満に対する作用
9. 糖尿病に対する作用
10. おわりに

第5章 ペクチナーゼとその利用
1. はじめに
2. ペクチンの構造
3. ペクチナーゼの分類と構造
4. 各種ペクチナーゼの分解様式と特徴
4.1 加水分解酵素
4.1.1 エンドポリガラクツロナーゼ(EndoPG)
4.1.2 エキソポリガラクツロナーゼ(ExoPG)
4.1.3 その他の加水分解酵素
4.2 β-脱離酵素
4.2.1 ペクチン酸リアーゼ(PL)
4.2.2 ペクチンリアーゼ(PNL)
4.2.3 その他の脱離酵素
4.3 エステラーゼ
5. ペクチナーゼの産業への利用
5.1 果汁の抽出と清澄化への利用
5.2 ペクチンオリゴ糖生産への利用

第6章 サーモライシンの応用と高機能化
1. はじめに
2. サーモライシン(TLN)によるアスパルテームの合成
3. サーモライシン(TLN)の構造と反応機構
4. 媒質の改変によるサーモライシン(TLN)の高機能化
5. タンパク質工学によるサーモライシン(TLN)の高機能化
6. おわりに

第7章 セロビオースの開発
1. はじめに
2. 構造と特徴
3. 生産方法
4. 物性と安定性
5. 生理機能と安全性
6. 応用


【 第 2 編 医薬・化成品 】

第8章 ビタミンD3を活性化する酵素の医薬品・中間体製造への応用
1. はじめに
1.1 ビタミンDとは
1.2 ビタミンDの代謝系
2. シトクロムP450とは
2.1 シトクロムP450の性質
2.2 シトクロムP450の分類
2.3 細菌由来シトクロムP450の産業利用
3. ビタミンD水酸化酵素
4. ビタミンD水酸化酵素の産業応用
4.1 現在の活性型VD3製造プロセス
4.2 vdh遺伝子組み換え株による水酸化VD3生産
5. おわりに

第9章 構造多様性を創出する芳香族基質プレニル基転移酵素
1. はじめに
2. プレニル化合物
3. NphBとSCO7190によるプレニル化芳香族化合物の合成
3.1 NphBを用いたジヒドロキシナフタレンのプレニル化
3.2 NphBを用いたフラボノイドのプレニル化
3.3 植物ポリケチドのプレニル化
3.4 SCO7190によるプレニル化反応
4. NphBとSCO7190により合成したプレニル化合物の抗菌活性
5. NphBの反応機構
6. NphB反応の経時変化
7. 今後の展望

第10章 ラッカーゼによる緑茶カテキン類の変換
1. 緒言
2. ラッカーゼによる緑茶カテキンのepitheaflagallin類への変換
3. ペルオキシダーゼやCamellia sinensis培養細胞を用いる緑茶カテキンのtheaflavin類への変換
4. epitheaflagallin 3-O-gallate及びtheaflavin 3-O-gallateの膵リパーゼ阻害による肥満予防効果の可能性

第11章 リパーゼ反応を利用した有用物質の精製
1. はじめに
2. 高度不飽和脂肪酸(PUFA)の精製
2.1 選択的エステル化の利用
2.1.1 DHAの精製
2.1.2 その他のPUFAの精製
2.2 選択的アルコリシスの利用
3. 有用物質の精製
3.1 トコフェロール,ステロール
3.2 FAStEの遊離体への変換
4. おわりに

第12章 酵素製剤としての血液凝固・制御因子
1. はじめに
2. 血液凝固経路の概要
3. ビタミンK依存性凝固因子の分子的特徴
3.1 FVIIa
3.2 トロンビン
3.2.1 フィブリンクロット形成反応
3.2.2 PARsの活性化反応
3.2.3 抗凝固反応
3.2.4 抗線溶反応
3.3 活性化プロテインC
4. 血液凝固因子の薬剤として応用
4.1 血友病治療薬
4.2 止血剤
4.3 抗凝固薬
5. おわりに

第13章 洗剤用セリンプロテアーゼ
1. 洗浄剤の歴史
2. 洗浄剤への酵素の配合
3. プロテアーゼの分類
4. セリンプロテアーゼの作用機構
5. 洗剤用プロテアーゼ
5.1 第一世代のプロテアーゼ
5.2 第二世代のプロテアーゼ
5.3 第三世代のプロテアーゼ
5.3.1 低温高活性
5.3.2 酸化剤耐性
5.4 洗剤用プロテアーゼの結晶構造
5.5 新規な洗剤用プロテアーゼ

第14章 Aspergillus由来プロリダーゼを用いるオピオイドペプチド,モルフィセプチンの合成
1. はじめに
2. モルフィセプチンについて
3. プロリン関連酵素について
3.1 Aspergillus由来プロリダーゼの性質
3.2 Aspergillus由来DPPIVの性質
4. プロリン含有ペプチド合成について
4.1 プロリン含有ジペプチドの合成
4.2 モルフィセプチンの合成
5. おわりに

第15章 放線菌ホスホリパーゼDのホスファチジル基転移反応を利用したリン脂質誘導体の生産
1. はじめに
2. リン脂質の極性基置換を触媒するホスホリパーゼDの発見小史
3. 起源の異なるホスホリパーゼDのホスファチジル基転移触媒能の差異
4. ホスホリパーゼDの触媒反応機構
5. 遺伝子工学的手法によるホスホリパーゼDの機能改変
6. 食品・医薬品への応用:機能性リン脂質の生産
6.1 ビタミン類などの生理活性物質のリン脂質誘導化
6.2 酵素阻害剤などの医薬製剤のリン脂質誘導化
7. おわりに


【 第 3 編 診断・検査・試薬 】

第16章 食品分析技術
1. はじめに
2. 低分子食品成分の分析における酵素の活用
3. 酵素法による複数低分子成分の同時分析
4. 高分子食品成分の分析における酵素の活用
5. 食物繊維の分析と酵素
6. 分析の前処理における酵素の活用

第17章 生化学検査
1. はじめに
2. 生化学検査用の酵素開発の最近の流れ
3. HbA1c測定用酵素の開発
4. 血糖自己測定用バイオセンサー用酵素の開発
5. おわりに

第18章 酵素免疫測定法
1. はじめに
2. 免疫測定法の種類
3. 酵素免疫測定法に使われる主な酵素とその特徴
4. 酵素免疫測定法における測定原理
5. 測定系の構築と高感度化の要因
6. 酵素の改質
7. 臨床検査薬の有用性
8. 最近の動向および今後の可能性

第19章 抗酸化物質・抗酸化能のセンシング
1. はじめに
2. 抗酸化物質のセンシング
2.1 アスコルビン酸センサー
2.2 ポリフェノールセンサー
3. 抗酸化能のセンシング
3.1 スーパーオキシドアニオン検出センサー
3.2 抗酸化能検出システム

第20章 核酸増幅法
1. はじめに
2. PCR
3. PCR以外のDNA増幅法
4. RNA増幅法
5. DNAポリメラーゼ
6. 逆転写酵素
7. おわりに

第21章 転写酵素をめぐるマイクロアレイの新しい活用
1. はじめに
2. DNAマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析
3. DNAマイクロアレイを用いた遺伝子診断
4. DNAマイクロアレイを用いたRNAライブラリ合成とシーケンスキャプチャ


【 第 4 編 エネルギー 】

第22章 セルラーゼ―バイオマス資源の利用―
1. セルラーゼによるセルロースの分解
2. セルラーゼ遺伝子
3. セルラーゼの立体構造
4. セルラーゼの用途

第23章 リグニン(バイオマス資源の利用)
1. はじめに
2. リグニンの工業的利用法
3. リグニン分解酵素
4. リグニンペルオキシダーゼとマンガンペルオキシダーゼ
5. ラッカーゼ
6. リグニン分解酵素の生産
7. 酵素を用いたリグニンの改質と機能化
8. リグニン分解酵素を用いた有機化合物の処理反応
9. おわりに

第24章 サッカロミセス酵母による効率的キシロース発酵を目指したキシリトール脱水素酵素の機能変換
1. はじめに
2. 発酵性微生物の育種戦略
3. XR-XDH経路による組み換えサッカロミセス酵母
4. XDHの補酵素特異性の改変
4.1 脱水素酵素の補酵素特異性の改変
4.2 XDHのD207A/I208R変異体
4.3 XDHのD207A/I208R/F209S変異体
4.4 XDHのD207A/I208R/F209S/N211R変異体
5. XDHの熱安定性の向上
5.1 安定化戦略
5.2 XDHのS96C/S99C/Y102C変異体
5.3 XDHのC4変異体のさらなる安定化
5.4 NADP+依存型XDH変異体のC4変異による安定化
6. XDH機能改変のキシロース発酵に与える影響
7. おわりに

第25章 バイオ電池
1. バイオ電池とは
1.1 電池について
1.2 酵素電極反応(バイオエレクトロカタリシス反応)
2. アノード用酵素
2.1 ニコチンアミドジヌクレオチド(リン酸)(NAD(P))依存性酵素反応系
2.2 メディエータ型反応系
2.3 直接電子移動型反応系
2.4 アノード酵素に求められる特性
3. カソード用酵素
4. 酵素固定化技術
4.1 DET型(多孔質炭素電極の改良)
4.2 MET型(メディエータの選択)
5. おわりに


【 第 5 編 機能材料 】

第26章 バイオプラスチックの合成・調節・分解に関わる酵素群の科学と工学
1. はじめに
2. バイオプラスチックPHAの特徴と生合成調節メカニズム
2.1 PHAとは
2.2 PHA生合成経路
2.3 PHA生合成調節の要であるリプレッサータンパク質PhaR
3. PHA合成酵素の改変によるPHA物性の制御
3.1 PHA重合酵素の進化工学研究
3.2 乳酸重合酵素の発見により実現した乳酸ポリマー生産のための微生物工場の開発
3.3 モノマー供給酵素PhaJの立体構造に立脚したタンパク質工学
4. PHAの寿命コントロールに関与する分解酵素
5. おわりに

第27章 ポリ-γ-グルタミン酸の合成・分解・加工
1. はじめに
2. ポリ-γ-グルタミン酸の構造特性
3. ポリ-γ-グルタミン酸の微生物合成と酵素合成
4. ポリ-γ-グルタミン酸分解酵素とキラルポリマー加工技術への応用
5. ポリ-γ-グルタミン酸の酵素バイオ分野での応用
6. おわりに

第28章 キチナーゼ
1. キチナーゼとその関連酵素
2. 単糖,オリゴ糖生産へのキチナーゼとその関連酵素の利用
3. キチナーゼによる結晶性キチンの分解
4. 農業園芸分野へのキチナーゼの利用
5. 抗真菌キチナーゼの構造と機能

第29章 ホスホリパーゼと機能性リン脂質
1. はじめに
2. ホスホリパーゼの分類
2.1 ホスホリパーゼA
2.2 ホスホリパーゼC
2.3 ホスホリパーゼD
3. 食品への応用
4. 機能性リン脂質
4.1 リゾホスファチジン酸(LPA)
4.2 ホスファチジルイノシトール(PI)
4.3 ホスファチジルセリン(PS)
5. おわりに

第30章 多機能転移酵素による新規配糖体の合成
1. はじめに
2. アルコール醸造細菌,Zymomonas mobilis由来FTaseの特性
3. FTase構造-機能相関のタンパク質工学的解析
3.1 フルクトシル結合の切断に関与するアミノ酸残基
3.2 フルクトシル基転移反応に関与するアミノ酸残基
3.3 フルクトシル基転移受容体特異性に関与するアミノ酸残基
4. 高重合度フルクタン・ヘテロフルクトオリゴ糖・新規配糖体の酵素合成
4.1 高重合度フラクタンの連続酵素合成
4.2 フルクトオリゴ糖の連続酵素合成
4.3 新規配糖体の酵素合成
5. おわりに


【 第 6 編 環境・健康 】

第31章 ラッカーゼ―その特性と環境関連分野への利用―
1. はじめに
2. ラッカーゼとは?
3. 漆をモデルとした環境負荷低減型人工塗料
4. 繊維加工用酵素としての利用
5. パルプ漂白への利用
6. 耐熱性ラッカーゼの発見と利用
7. おわりに

第32章 有機塩素化合物(環境汚染物質の分解)
1. はじめに
2. 微生物による有機塩素化合物の分解
3. 好気性菌によるPCB分解経路
4. バイオレメディエーションへの応用

第33章 ミミズ由来抗植物ウイルス性プロテアーゼ
1. 概説(はじめに)
2. ミミズの生理・生態とその利用
3. 植物ウイルスの形態
4. 植物ウイルスに対する防除法
5. 抗植物ウイルス活性の測定方法
6. E.foetida由来の抗植物ウイルス活性を有するプロテアーゼの単離・精製
7. E.foetida由来の抗植物ウイルス性プロテアーゼの性質
7.1 N-末端アミノ酸配列
7.2 CMVならびにトマトモザイクウイルス(TMV)に対する阻害効果
7.3 pHと温度の影響
7.4 基質特異性
7.5 阻害剤の影響
7.6 まとめと展望
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