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METHOD FOR PRODUCING BRANCHED STARCH

Patent code P04A005331
Posted date Jan 11, 2005
Application number P2000-267656
Publication number P2002-078497A
Patent number P3684374
Date of filing Sep 4, 2000
Date of publication of application Mar 19, 2002
Date of registration Jun 10, 2005
Inventor
  • (In Japanese)小前 幸三
  • (In Japanese)加藤 常夫
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
Title METHOD FOR PRODUCING BRANCHED STARCH
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily and efficiently producing various starches having from a long branch to a short by carrying out the concerted synthesis of a straight-chain α-glucan by a phosphorylase and the transfer of the α-glucan chain to construct the basic skeleton of the branched glucan and by controlling efficiently the elongation of branched chain by glucose transfer reaction.
SOLUTION: This method for producing branched starch comprises carrying out the synthesis of α-glucan by phospholase a or b using glucose-1-phosphate as the reaction substrate and tetramer maltooligosaccharide or larger one as the receptor and the intramolecular and/or intermolecular transfer of α-glucan chain by starch branching enzyme SBE-II.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



分岐澱粉(または分岐グルカン)はアミロペクチン、フィトグリコーゲンおよびグリコーゲンとして自然界に広く存在し、人間をはじめ動植物および微生物のエネルギー源として利用されている。分岐澱粉の1種であるアミロペクチンは穀物の澱粉(アミロースおよびアミロペクチンからなる)に含まれる構成要素であり、マルチプルクラスター構造(複数の分岐グルカンが連なった構造)を持ち、溶解性が低い。フィトグリコーゲンおよびグリコーゲンはシングルクラスター構造を持ち、6~15量体を比較的多く持つ溶解性の高い短鎖分岐澱粉であるが、フィトグリコーゲンはトウモロコシおよびイネの突然変異体の種子に含まれる澱粉の構成要素として蓄積されており、高純度なものは得られない。また、グリコーゲンは蛋白質と分岐α-グルカンが結合した糖蛋白質である。





アミロペクチンの合成に関しては、ADPグルコース(アデノシン二リン酸グルコース)を反応基質として、まず(1)可溶性スターチシンターゼ(α-グルカンの合成反応、J. L. Ozbun et al. Biochem. Biophys. Res. Commun., 43, 631, 1971)および澱粉枝付け酵素(α-グルカンの1,4-結合を6量体以上で切断し、α-グルカンの6位に転移させる反応、W. N. Haworth et al., Nature, 154, 236, 1944)の協奏反応に基づくシングルクラスタ-の形成、次いで(2)澱粉枝切り酵素による余剰分岐鎖の間引き処理、再び(1)の反応による新たなクラスターの形成が行われ、(1)→(2)→(1)の連続的な反応によるマルチプルクラスター構造の構築機構が提唱されている(Steven Ball et al., Cell, 86, 349-352, 1996)が、実験的な実証例は無い。





一方、分岐グルカンであるグリコーゲンはUDPグルコース(ウリジン二リン酸グルコース)を反応基質として、グリコーゲンシンターゼ(L. F. Leloir and S. H. Goldemberg, J. Biol. Chem., 235, 919, 1960)およびグリコーゲン枝付け酵素(G. T. Cori and C. F. Cori, J. Biol. Chem., 151, 57, 1943))の協奏反応に基づくことが知られている。これまでに、グルコース-1-リン酸を反応基質として、ホスホリラーゼのグルコース転移作用に基づいた直鎖α-グルカン(人工アミロース)の合成方法についてはすでに技術化され、市販されている(株式会社アジノキ)。





また、動物由来のグリコーゲンシンターゼと枝付け酵素を用いた分岐グルカンの合成例(A. J. Parodi et al., Arch. Biochem. Biophys., 132, 111, 1969)、さらにホウレンソウ由来のスターチホスホリラーゼとトウモロコシ由来の澱粉枝付け酵素を用いた分岐澱粉の合成例(M. N. Sivak, Carbohydrate Research, 227, 241-255, 1992)も報告されているが、どちらも限定された反応条件にとどまっており、合成された分岐グルカン(または分岐澱粉)の構造的特徴は詳細には示されていない。したがって、任意の受容体(マルトオリゴ糖4量体以上またはパラアミノフェニルマルトオリゴ糖など)を共存させ、さらにホスホリラーゼと澱粉枝付け酵素の活性量比を調整し、直鎖α-グルカンの合成と分岐の転移を連続的に進行させることを基本とする、分岐鎖長を任意に設定でき、かつ再現性のある人工分岐澱粉の合成に関する製造方法は確立していない。





ところで、澱粉枝付け酵素には2種類存在し、それぞれSBE-IとSBE-IIと呼ばれている。前者の酵素は比較的長い単位のα-グルカンを転移し、後者は短い単位のα-グルカンを転移することが知られている。したがって、SBE-IIによって合成される分岐澱粉は溶解性に優れることが考えられる。市販澱粉の中には、SBE-Iを主体として合成・蓄積されたトウモロコシの分岐澱粉が知られるが、SBE-IIを主体として合成・蓄積された澱粉はない。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
グルコース-1-リン酸を反応基質とし、4量体以上のマルトオリゴ糖を受容体として、ホスホリラーゼaまたはbによるα-グルカンの合成と、澱粉枝付け酵素SBE-IIによるα-グルカン鎖の分子内および/または分子間転移とを行う方法であって、
ホスホリラーゼに対する澱粉枝付け酵素SBE-
II
のユニット比を0.15~0.7にすることにより、分岐鎖がグルコース重合度として70量体以上である長鎖分岐澱粉を製造することを特徴とする分岐澱粉の製造方法。

【請求項2】
 
グルコース-1-リン酸を反応基質とし、4量体以上のマルトオリゴ糖を受容体として、ホスホリラーゼaまたはbによるα-グルカンの合成と、澱粉枝付け酵素SBE-IIによるα-グルカン鎖の分子内および/または分子間転移とを行う方法であって、
ホスホリラーゼに対する澱粉枝付け酵素SBE-
II
のユニット比を13.5~40にすることにより、分岐鎖がグルコース重合度として6~7量体である短鎖分岐澱粉を製造することを特徴とする分岐澱粉の製造方法。

【請求項3】
 
澱粉枝付け酵素が大麦澱粉枝付け酵素SBE-IIである請求項1または2記載の製造方法。

【請求項4】
 
澱粉枝付け酵素が大麦種子に含まれている大麦澱粉枝付け酵素SBE-IIである請求項1または2記載の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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13430_01SUM.gif
State of application right Registered


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