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

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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。