JP2000316581A - Production of cyclic glucan by highly thermotolerant branching enzyme - Google Patents

Production of cyclic glucan by highly thermotolerant branching enzyme

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JP2000316581A
JP2000316581A JP11130833A JP13083399A JP2000316581A JP 2000316581 A JP2000316581 A JP 2000316581A JP 11130833 A JP11130833 A JP 11130833A JP 13083399 A JP13083399 A JP 13083399A JP 2000316581 A JP2000316581 A JP 2000316581A
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branching enzyme
glucan
enzyme
food
cyclic
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Hiroki Takada
高田洋樹
Takeshi Takaba
鷹羽武史
Takashi Kuriki
隆 栗木
Shigetaka Okada
岡田茂孝
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Ezaki Glico Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing cyclic glucan which has cyclic structure by glucose in its molecule and is useful for improving foods and so on by cyclizing α-glucan using a branching enzyme having a specific optimal temperature. SOLUTION: This is a method for effectively and efficiently producing cyclic glucan which has cyclic structure by glucose molecule in its molecule and is useful as an additive and an improving agent for foods such as boiled rice, Japanese-style confections, snack sweets, breads, noodles, pastry cases for chaozu and shao-mai, fishery milled products, processed foods for chilled or freezed circulation, weaning foods, baby foods, feeds for animals, drinks, foods for sports, and nutritional auxiliaries by cyclizing α-glucan using a branching enzyme having an optimal reaction temperature at 65-70 deg.C where starch begins to become paste or higher.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高度耐熱性ブラン
チングエンザイムを用いる、環状グルカンの製造方法、
および食品の改質方法に関する。
The present invention relates to a method for producing a cyclic glucan using a highly heat-resistant blanching enzyme,
And a method for modifying food.

【0002】[0002]

【従来の技術】 ブランチングエンザイム(EC. 2.4.1.
18)は、α−グルカン分子のα-1,4-グルコシド結合に
作用して、糖転移反応によりα-1,6-グルコシド結合を
生じる反応、いわゆる枝作り反応を触媒する酵素である
(図1)。この酵素は大腸菌、バチルス属細菌、酵母な
どの微生物、馬鈴薯塊茎、トウモロコシ胚乳、ホウレン
ソウなどの植物組織、および筋肉、肝臓、脳などの動物
組織に広く分布していることが知られている。近年、ブ
ランチングエンザイムは、α−グルカンの環状化反応を
触媒し得る事が見出されている(図2)。例えば、ブラ
ンチングエンザイムは、アミロペクチンの分子内転移反
応を触媒して、分子内に1個の環状構造部分と、それに
結合した1個以上の非環状構造部分とを有する環状グル
カンを合成し得る事が報告されている(特開平8-311103
号)。このような環状グルカンは、水への溶解性が非常
に高く、かつその溶液は白濁を生じにくい安定なもので
あるという特性を持ち、食品、医薬品、紙製品などへの
応用が期待されている。環状グルカンは、特に、デンプ
ン加工工業における原料、飲食用組成物、食品添加用組
成物、輸液、接着用組成物、デンプンの老化防止剤、ま
たは生分解性プラスチック用のデンプンの代替物質とし
て有用である(特開平8-311103号を参照)。
2. Description of the Related Art A branching enzyme (EC. 2.4.1.
18) is an enzyme that acts on the α-1,4-glucosidic bond of the α-glucan molecule to produce an α-1,6-glucosidic bond by a transglycosylation reaction, a so-called branching reaction (see FIG. 1). 1). It is known that this enzyme is widely distributed in microorganisms such as Escherichia coli, Bacillus bacteria and yeast, plant tissues such as potato tubers, corn endosperm and spinach, and animal tissues such as muscle, liver and brain. In recent years, it has been found that branching enzymes can catalyze the cyclization of α-glucan (FIG. 2). For example, a branching enzyme can catalyze the intramolecular transfer reaction of amylopectin to synthesize a cyclic glucan having one cyclic structural part and one or more non-cyclic structural parts bonded thereto in the molecule. (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-311103)
issue). Such cyclic glucans have very high solubility in water, and have the property that the solution is stable without causing cloudiness, and are expected to be applied to foods, pharmaceuticals, paper products, and the like. . Cyclic glucans are particularly useful as a raw material in the starch processing industry, food and beverage compositions, food additive compositions, infusions, adhesive compositions, starch aging inhibitors, or starch substitutes for biodegradable plastics. (See JP-A-8-311103).

【0003】現在までのところ、ブランチングエンザイ
ムはウサギ筋肉、ウサギ肝臓、脳などの動物組織や、馬
鈴薯塊茎、ホウレンソウ緑葉、トウモロコシ胚乳、米胚
乳などの、さまざまな植物組織においてその存在が認め
られている。さらに、ブランチングエンザイムは、酵
母、大腸菌、およびバチルスメガテリウム等の中温性微
生物や、バチルスステアロサーモフィラスやバチルスカ
ルドリティカスなどの好熱性微生物にも見出されてい
る。
Until now, branching enzymes have been found in animal tissues such as rabbit muscle, rabbit liver and brain, and in various plant tissues such as potato tubers, spinach green leaves, corn endosperm and rice endosperm. I have. Furthermore, branching enzymes have been found in mesophilic microorganisms such as yeast, Escherichia coli, and Bacillus megaterium, and also in thermophilic microorganisms such as Bacillus stearothermophilus and Bacillus calditicus.

【0004】ブランチングエンザイムは、様々な工業的
用途に適用され得る。一つの例として、ブランチングエ
ンザイムは環状グルカンの生産のようなα−グルカン加
工において利用され得る。工業的に酵素を使用する場合
は、できるだけ高温で、できれば約60℃以上で反応を行
う事が望ましい。これは、雑菌による反応系の汚染を防
止するためである。さらにα−グルカンのうち、比較的
安価なデンプンを基質として用いる場合には、65〜70℃
以上で反応を行う事が望ましい。これは、基質であるデ
ンプンの結晶性の消失しはじめる温度、すなわち糊化開
始温度が65〜70℃であり(A.-C.Eliasson編Carbohydrat
e in Food, Marcel Dekker社, pp. 431-503 (1996))、
酵素は未糊化デンプンには非常に作用しにくいためであ
る。特に工業的に最もよく用いられている、トウモロコ
シデンプンの糊化開始温度は、約70℃であるため、ブラ
ンチングエンザイムの反応も70℃以上で行う事が望まし
い。しかし、上述したブランチングエンザイムのうち、
植物、動物、および中温性微生物由来のものは、全て25
〜35℃程度の中温域で高い活性を有する酵素である。た
とえば、トウモロコシ胚乳由来のブランチングエンザイ
ムの反応至適温度は25〜35℃程度であり(Takedaら、Ca
rbohydr.Res. Vol. 240, pp. 253-263, (1993))、大腸
菌由来のブランチングエンザイムの反応至適温度は約30
℃である(Guanら、Arch. Biochem. Biophys., Vol. 34
2, pp. 92-98 (1997))。一方、高温域に至適温度を有
する酵素を得るために、好熱菌由来の酵素を検索するこ
とが広く行われている。ブランチングエンザイムにおい
ても、増殖最適温度60〜65℃の中等度好熱菌であるバチ
ルスステアロサーモフィラスから検索が行われた。その
結果、反応至適温度が約50℃であるブランチングエンザ
イムが得られた(Kielら、Mol.Gen. Genet. Vol. 230,
pp. 136-144, (1991)、およびTakataら、Appl.Environ.
Microbiol. Vol. 60, pp. 3096-3104, (1994))。この
ブランチングエンザイムは65℃では急速に失活するが、
60℃、30分の加熱では80%以上の残存活性を有してい
た。一般に酵素は、その安定域で上限の温度、あるいは
それよりもやや高い温度に反応の至適温度を有する。こ
のことから、50℃という比較的低い至適温度を持つこと
は、不可解なことであった。
[0004] Branching enzymes can be applied to various industrial applications. As one example, branching enzymes can be utilized in α-glucan processing, such as in the production of cyclic glucans. When an enzyme is used industrially, it is desirable to carry out the reaction at as high a temperature as possible, preferably at about 60 ° C. or higher. This is to prevent contamination of the reaction system by various bacteria. Further, among α-glucans, when relatively inexpensive starch is used as a substrate, 65-70 ° C.
It is desirable to carry out the above reaction. This is because the temperature at which the crystallinity of starch as a substrate starts to disappear, that is, the gelatinization start temperature is 65 to 70 ° C. (Carbohydrat edited by A.-C. Eliasson).
e in Food, Marcel Dekker, pp. 431-503 (1996)),
This is because the enzyme is very unlikely to act on ungelatinized starch. In particular, since the gelatinization start temperature of corn starch, which is most frequently used industrially, is about 70 ° C., it is desirable that the reaction of the branching enzyme be carried out at 70 ° C. or higher. However, among the branching enzymes mentioned above,
Plant, animal and mesophilic microorganisms
It is an enzyme with high activity in the middle temperature range of about 35 ° C. For example, the optimal reaction temperature of a branching enzyme derived from corn endosperm is about 25 to 35 ° C. (Takeda et al.,
rbohydr. Res. Vol. 240, pp. 253-263, (1993)), and the optimal reaction temperature of a branching enzyme derived from Escherichia coli is about 30.
° C (Guan et al., Arch. Biochem. Biophys., Vol. 34).
2, pp. 92-98 (1997)). On the other hand, in order to obtain an enzyme having an optimum temperature in a high temperature range, searching for an enzyme derived from a thermophilic bacterium is widely performed. The branching enzyme was also searched from Bacillus stearothermophilus, a moderately thermophilic bacterium with an optimum growth temperature of 60 to 65 ° C. As a result, a branching enzyme having an optimal reaction temperature of about 50 ° C. was obtained (Kiel et al., Mol. Gen. Genet. Vol. 230,
pp. 136-144, (1991), and Takata et al., Appl.Environ.
Microbiol. Vol. 60, pp. 3096-3104, (1994)). This branching enzyme rapidly deactivates at 65 ° C,
Heating at 60 ° C. for 30 minutes had a residual activity of 80% or more. Generally, the enzyme has an optimum temperature for the reaction at the upper limit temperature in the stable region or at a temperature slightly higher than the upper limit temperature. From this, it was inexplicable to have a relatively low optimal temperature of 50 ° C.

【0005】さらに、増殖最適温度が約70℃であり、10
0℃でも生育可能な高度好熱菌であるバチルスカルドリ
ティカス(HeinenとLauwers、Arch. Microbiol. Vol. 1
29,pp. 127-128, (1981))から、ブランチングエンザイ
ムが得られたが、この酵素の反応至適温度は約39℃にす
ぎなかった(Kielら、DNA Seq.-J. DNA Seq. Map.Vol.
3, pp. 221-232, (1992))。また、中温性生物由来の
ブランチングエンザイムに関しては、バチルスメガテリ
ウム由来の酵素について安定性と反応至適温度が調べら
れている。この酵素の場合も、約40℃まで安定であるに
もかかわらず、反応至適温度は約25℃であった(岡田
ら、澱粉化学 第30巻、pp. 223-230、(1983))。さら
に、トウモロコシ胚乳由来の3種類のブランチングエン
ザイムも、その耐熱性から予想されるよりも、低い反応
至適温度を示した(Takedaら、Carbohydr.Res. Vol. 24
0, pp. 253-263, (1993))。
Further, the optimum growth temperature is about 70 ° C.
Bacillus calditicus, a highly thermophilic bacterium that can grow at 0 ° C (Heinen and Lauwers, Arch. Microbiol. Vol. 1
29, pp. 127-128, (1981)), a branching enzyme was obtained, but the optimal reaction temperature of this enzyme was only about 39 ° C. (Kiel et al., DNA Seq.-J. DNA Seq.). . Map.Vol.
3, pp. 221-232, (1992)). With respect to branching enzymes derived from mesophilic organisms, the stability and optimal reaction temperature of Bacillus megaterium-derived enzymes have been investigated. Even in the case of this enzyme, the optimum temperature for the reaction was about 25 ° C., although it was stable up to about 40 ° C. (Okada et al., Starch Chemistry Vol. 30, pp. 223-230, (1983)). In addition, three branching enzymes derived from corn endosperm also exhibited lower optimal reaction temperatures than expected from their thermostability (Takeda et al., Carbohydr. Res. Vol. 24
0, pp. 253-263, (1993)).

【0006】以上のように、ブランチングエンザイム
は、その熱安定性から、あるいはその由来となる生物の
増殖最適温度から予測されるよりも、低い反応至適温度
を持つ現象が一般に見られている。そして、これまでに
見出された最高の反応至適温度は約50℃にすぎない。
[0006] As described above, a phenomenon in which a branching enzyme has an optimum reaction temperature lower than that predicted from its thermal stability or from the optimum growth temperature of the organism from which it is derived is generally observed. . And the highest reaction optimum temperature found so far is only about 50 ° C.

【0007】このような矛盾を説明し得るものとして、
以下の仮説が立てられている。すなわち、ブランチング
エンザイムが反応を触媒するためには、基質がある特定
の高次構造をとることが重要であり、その高次構造は低
温でより安定であるということである(Borovskyら、FE
BS Lett., Vol. 54, pp. 201-205 (1975)およびBorovsk
yら、Eur. J. Biochem.,Vol. 62, pp. 307-312 (197
6))。その高次構造としては、グルカン鎖の平行2重螺
旋構造が想定されており、この構造はデンプンの結晶構
造中に見られるものと基本的に同じである(Imberty
ら、J.Mol. Biol. Vol. 201, pp. 365-378 (1988))。
従って、ブランチングエンザイムは、たとえその温度で
酵素自体が安定であったとしても、グルカン鎖が平行2
重螺旋構造をとれないような高温では、ほとんど、ある
いは全く活性を有さないと考えられた。そのような高温
の具体的な例として、デンプン中の強固な結晶構造が破
壊され始める65〜70℃以上という温度が特に想定され得
る。このことから、65〜70℃以上で生育する好熱菌の菌
体内ではブランチングエンザイムが高温でも作用できる
ようにするための別の因子(疎水的環境などの特殊な細
胞内環境、あるいは別種のタンパク質)が必要である可
能性が考えられる。以上のことから、ブランチングエン
ザイムは、工業的規模でのデンプンなどの安価なα−グ
ルカン加工への利用、特にデンプンの糊化開始温度であ
る65〜70℃以上での利用には適さないと考えられてき
た。このように、雑菌による汚染を防止しつつ、安価な
デンプンから環状グルカンを効率よく製造する事が困難
であるという従来の問題点は、十分に解決されていなか
った。それゆえ、65〜70℃以上の温度において環状グル
カンを製造し得る方法の開発が期待されていた。
As an explanation for such inconsistency,
The following hypothesis has been made. That is, in order for the branching enzyme to catalyze the reaction, it is important that the substrate adopt a certain conformation, and that the conformation is more stable at low temperatures (Borovsky et al., FE
BS Lett., Vol. 54, pp. 201-205 (1975) and Borovsk
y et al., Eur. J. Biochem., Vol. 62, pp. 307-312 (197
6)). As its higher-order structure, a parallel double helix structure of a glucan chain is assumed, and this structure is basically the same as that found in the crystal structure of starch (Imberty).
J. Mol. Biol. Vol. 201, pp. 365-378 (1988)).
Therefore, the branching enzyme has two parallel glucan chains, even if the enzyme itself is stable at that temperature.
It was considered that the compound had little or no activity at a high temperature at which a double helix structure could not be obtained. As a specific example of such a high temperature, a temperature of 65-70 ° C. or higher, in which the strong crystal structure in the starch starts to be broken, can be particularly envisaged. This suggests that in the cells of a thermophilic bacterium that grows at 65-70 ° C or higher, another factor (such as a special intracellular environment such as a hydrophobic environment, Protein) may be required. From the above, the branching enzyme is not suitable for use in inexpensive α-glucan processing of starch and the like on an industrial scale, especially for use at 65 to 70 ° C. or higher, which is the gelatinization start temperature of starch. Has been considered. As described above, the conventional problem that it is difficult to efficiently produce a cyclic glucan from inexpensive starch while preventing contamination by various bacteria has not been sufficiently solved. Therefore, development of a method capable of producing cyclic glucan at a temperature of 65 to 70 ° C. or higher has been expected.

【0008】ブランチングエンザイムを工業的用途に適
用する別の例として、ブランチングエンザイムは、デン
プンを多く含む食品を改質するために直接利用され得
る。デンプンは、穀物中の主成分であり、非常に多くの
食品において多量に含まれている。しかし、デンプン
は、老化しやすい、粘性が高い、および溶解性が低いと
言う性質を有する。そのため、デンプンを多く含む食品
では、製造後経時的に品質(例えば、物性および食感)
が低下するという事がある。その結果、食品の保形性、
消化性、および冷凍または冷蔵耐性の低下などが付随し
て生じ、商品価値が著しく損なわれ得るという問題があ
る。そのため、食品中のデンプンの老化を抑制する技術
が強く望まれており、従来、2つの方法が用いられてき
た。
[0008] As another example of the application of branching enzymes to industrial applications, branching enzymes can be used directly to modify starch-rich foods. Starch is a major component in cereals and is found in large quantities in very many foods. However, starch has the properties of being easily aged, highly viscous, and poorly soluble. Therefore, for foods high in starch, the quality (eg, physical properties and texture)
May decrease. As a result, the shape retention of food,
There is a problem that the digestibility and the decrease in freezing or refrigeration resistance are accompanied and the commercial value can be significantly impaired. Therefore, a technique for suppressing the aging of starch in food is strongly desired, and conventionally, two methods have been used.

【0009】第1の方法は、食品中に、デンプン老化防
止および粘性の低下に対して効果を有する物質を添加す
る方法である。現在までに、糖類、多糖類、糖アルコー
ル、タンパク質、および脂肪酸エステルを添加する方法
が、数多く試みられている。さらには、上述のように、
環状グルカンをデンプンに添加する事によって、デンプ
ンの老化が防止された事が報告されている(特開平8-31
1103号を参照)。第2の方法は、デンプンに作用する酵
素を食品素材に直接添加して、デンプンを低分子化させ
る方法である。従来この方法に用いられてきた酵素は主
に、デンプンを加水分解するアミラーゼである。例え
ば、耐熱性β-アミラーゼを用いる方法(特開昭62-7974
5号および特開昭62-79746号を参照)およびマルトース
生成α-アミラーゼを用いる方法(欧州特許出願公開第4
94233号明細書を参照)が報告されている。しかし、ア
ミラーゼは加水分解酵素であるため、甘味を有する低分
子等を生じるという点で、その用途が制限される。従っ
て、アミラーゼは、デンプンを含む食品を改質するため
には不適当である場合が多い。
A first method is to add a substance having an effect on preventing starch aging and reducing viscosity to food. To date, many methods have been tried to add saccharides, polysaccharides, sugar alcohols, proteins, and fatty acid esters. Furthermore, as mentioned above,
It has been reported that aging of starch was prevented by adding cyclic glucan to starch (Japanese Patent Laid-Open No. 8-31).
See 1103). The second method is a method in which an enzyme acting on starch is directly added to a food material to reduce the molecular weight of starch. The enzymes conventionally used in this method are mainly amylase which hydrolyze starch. For example, a method using a thermostable β-amylase (JP-A-62-7974)
No. 5 and JP-A-62-79746) and a method using maltose-forming α-amylase (European Patent Application Publication No. 4).
No. 94233). However, since amylase is a hydrolase, its use is limited in that it produces low-molecular-weight molecules having a sweet taste. Therefore, amylase is often unsuitable for modifying starch-containing foods.

【0010】食品を改質するために、グルカノトランス
フェラーゼ、例えば、ブランチングエンザイムを使用す
る事も検討されている(例えば、特公昭58-22182、ある
いはPCT出願W097/41736を参照)。これは、ブランチン
グエンザイムがデンプンを環状化反応により低分子化し
て、老化抑制効果のある環状グルカンを生じさせるため
である。しかし、上述のように、ブランチングエンザイ
ムはデンプンの糊化開始温度である65〜70℃以上ではほ
とんど作用し得ないため、その使用範囲は著しく制限さ
れる。それゆえ、デンプンの糊化開始温度である65〜70
℃以上でブランチングエンザイムを作用させ、食品の改
質に利用するための方法の開発が求められている。
[0010] The use of glucanotransferases, such as branching enzymes, for modifying foods has also been studied (see, for example, Japanese Patent Publication No. 58-22182 or PCT Application W097 / 41736). This is because the branching enzyme lowers the molecular weight of starch by a cyclization reaction to produce a cyclic glucan having an antiaging effect. However, as described above, the branching enzyme can hardly act at a starch gelatinization start temperature of 65 to 70 ° C. or higher, and its use range is significantly limited. Therefore, the gelatinization start temperature of starch is 65-70.
There is a demand for the development of a method for allowing a branching enzyme to act at a temperature of at least ℃ and utilizing it for modifying foods.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためのものであり、その目的とするところは以
下ような点である: (1)デンプンの糊化開始温度である65〜70℃以上にお
いてブランチングエンザイムを作用させ、高効果、かつ
高効率に環状グルカンを製造する方法を提供すること (2)デンプンの糊化開始温度である65〜70℃以上にお
いてブランチングエンザイムを作用させ、デンプン含有
食品を改質、あるいは製造する方法を提供すること
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has the following objects. (1) The starting temperature of starch gelatinization: 65 to To provide a method for producing a cyclic glucan with high effect and high efficiency by allowing a branching enzyme to act at 70 ° C or more (2) Acting a branching enzyme at 65 to 70 ° C or more, which is the starch gelatinization start temperature To provide a method for modifying or producing starch-containing foods

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ある種のブラ
ンチングエンザイムが、従来の仮説に反し、デンプンの
糊化開始温度である65℃以上において高い活性を有する
ことを見出した。さらにこのブランチングエンザイム
が、今までに発見された同種の酵素中で環状グルカンを
生産するため、および食品を改質するために特に優れた
性質を有することを見出し、本発明を完成した。本発明
に使用する高度耐熱性ブランチングエンザイムは、α-
グルカンを基質として、分子内転移反応により環状グル
カンを生成する作用を有し、反応至適温度が65℃以上で
あり、65℃以上において10分間以上活性を維持する性質
を有する。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, it has been found that a certain type of branching enzyme, contrary to the conventional hypothesis, has a temperature at the onset of starch gelatinization. It has been found that it has high activity at a certain 65 ° C. or higher. Furthermore, they have found that this branching enzyme has particularly excellent properties for producing cyclic glucan in the same kind of enzymes discovered so far and for modifying foods, and completed the present invention. The highly heat-resistant branching enzyme used in the present invention is α-
Using glucan as a substrate, it has the effect of generating a cyclic glucan by an intramolecular transfer reaction, has an optimal reaction temperature of 65 ° C or higher, and has the property of maintaining activity at 65 ° C or higher for 10 minutes or longer.

【0013】一つの実施態様においては、上記のブラン
チングエンザイムは、生育最適温度が80℃以上である超
好熱菌由来である。一つの実施態様においては、上記の
ブランチングエンザイムはThermotogales目に属する細
菌、またはAquificales目に属する細菌由来である。一
つの実施態様においては、上記のブランチングエンザイ
ムは、Aquifex aeolicus VF5由来であり、そのアミノ酸
配列は配列表の配列番号1の1位のMetから630位のGlyま
でである。一つの実施態様においては、上記のブランチ
ングエンザイムは、配列表の配列番号1のアミノ酸配列
をコードする遺伝子を含有するベクターで形質転換され
た微生物から回収される。これらの高度耐熱性ブランチ
ングエンザイムが、他の因子の介在無しで、65℃以上の
温度においてα-1,6-グルコシド結合合成反応を触媒し
得ること、さらにはα-1,6-グルコシド結合を合成する
ことによりグルカンを環状化し得ることは、従来考えら
れているブランチングエンザイムの作用機構から、全く
予想ができないものである。
In one embodiment, the above branching enzyme is derived from a hyperthermophilic bacterium having an optimum growth temperature of 80 ° C. or higher. In one embodiment, the branching enzyme is derived from a bacterium belonging to the order Thermotogales or a bacterium belonging to the order Aquificales. In one embodiment, the above branching enzyme is derived from Aquifex aeolicus VF5, and its amino acid sequence is from Met at position 1 of SEQ ID NO: 1 to Gly at position 630 in the sequence listing. In one embodiment, the above branching enzyme is recovered from a microorganism transformed with a vector containing a gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. That these highly thermostable branching enzymes can catalyze the α-1,6-glucosidic bond synthesis reaction at a temperature of 65 ° C. or higher without the intervention of other factors, and furthermore, the α-1,6-glucosidic bond The fact that the glucan can be cyclized by synthesizing is completely unpredictable from the mechanism of action of the branching enzyme that has been conventionally considered.

【0014】本発明は、上記の高度耐熱性ブランチング
エンザイムのいずれかを用いて65℃以上の温度でα-グ
ルカンを環状化する工程、および該環状グルカンを回収
および精製する工程を含む、環状グルカンの製造方法に
関する。一つの実施態様においては、上記の環状化する
工程前に、α-グルカンをα-アミラーゼで処理する。一
つの実施態様においては、上記の環状化する工程におい
て、アミロマルターゼまたはD-エンザイムをさらに使用
する。一つの実施態様においては、上記の環状化する工
程において、サイクロデキストリングルカノトランスフ
ェラーゼをさらに使用する。
[0014] The present invention provides a cyclic compound comprising a step of cyclizing α-glucan at a temperature of 65 ° C. or higher using any of the above-mentioned highly thermostable branching enzymes, and a step of recovering and purifying the cyclic glucan. It relates to a method for producing glucan. In one embodiment, the α-glucan is treated with α-amylase before the cyclization step described above. In one embodiment, in the cyclization step, amylomaltase or D-enzyme is further used. In one embodiment, cyclodextrin glucanotransferase is further used in the cyclization step.

【0015】さらに本発明は、上記の高度耐熱性ブラン
チングエンザイムのいずれかを食品素材に、素材の加熱
調理前または加熱調理直後に添加する工程であって、こ
こで、ブランチングエンザイムが該食品素材中のデンプ
ンから環状グルカンを精製する工程を含む、食品の製造
方法に関する。一つの実施態様においては、上記の食品
は、米飯類、和菓子、スナック菓子類、ベーカリー類、
麺類、餃子およびシュウマイの皮、水産練り商品、冷凍
もしくは冷蔵流通の加工食品、離乳食、ベビーフード、
ペットフード、動物用飼料、飲料、スポーツ食品、なら
びに栄養補助食品からなる群より選択される。一つの実
施態様においては、上記の食品は和菓子である。一つの
実施態様においては、上記の食品はスナック菓子類であ
る。
Further, the present invention is a step of adding any of the above-mentioned highly heat-resistant blanching enzyme to a food material before or immediately after cooking the material, wherein the blanching enzyme is added to the food material. The present invention relates to a method for producing a food, comprising a step of purifying cyclic glucan from starch in a material. In one embodiment, the food is cooked rice, Japanese confectionery, snack confectionery, bakery,
Noodles, dumplings and shrimp skins, fishery products, frozen or chilled processed foods, baby foods, baby foods,
It is selected from the group consisting of pet food, animal feed, beverages, sports foods, and dietary supplements. In one embodiment, the food is a Japanese sweet. In one embodiment, the food product is a snack.

【0016】本発明はまた、上記の高度耐熱性ブランチ
ングエンザイムのいずれかを含有する事を特徴とする食
品素材、食品添加物、および食品改質剤に関する。
The present invention also relates to a food material, a food additive, and a food modifier characterized by containing any of the above-mentioned highly heat-resistant blanching enzymes.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本明細書において、「α-グルカン」とはα-1,4-グルカ
ン(マルトースを構成二糖単位とする鎖状構造の多糖
類)、またはα-1,6-分岐構造を有するα-1,4-グルカン
であり、アミロース、アミロペクチン、デンプンおよび
グリコーゲンの他、ワキシースターチ、ハイアミロース
デンプン、可溶性デンプン、デキストリン、デンプン加
水分解産物、ホスホリラーゼによる酵素合成アミロペク
チンなどを含む。本明細書において、「環状グルカン」
とは、環状構造を分子内に1つ有するグルカンであり、
その環状構造はα-1,4-グルコシド結合とα-1,6-グルコ
シド結合の両方からなる。さらに1つ以上の非環状構造
部分が、環状構造部分に結合し得る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
In the present specification, “α-glucan” is α-1,4-glucan (polysaccharide having a chain structure having maltose as a disaccharide unit), or α-1 having an α-1,6-branched structure. , 4-glucan and includes amylose, amylopectin, starch, and glycogen, as well as waxy starch, high amylose starch, soluble starch, dextrin, starch hydrolyzate, and enzyme synthesis amylopectin by phosphorylase. As used herein, “cyclic glucan”
Is a glucan having one cyclic structure in the molecule,
Its cyclic structure consists of both α-1,4-glucosidic bonds and α-1,6-glucosidic bonds. Additionally, one or more non-cyclic structural moieties may be attached to the cyclic structural moiety.

【0018】本明細書において、「ブランチングエンザ
イム活性」とは、10mMリン酸ナトリウム(pH 7.5)、0.06
% (w/v)アミロースからなる組成液中で、70℃で10分
間、ブランチングエンザイムを作用させた後の反応産物
をヨウ素で呈色することにより測定される活性をいう。
1分間に660nmにおける吸光度を1%低下させる活性を1ユ
ニットとする。本明細書において、「環状構造部分の定
量」とは、環状グルカン中の、非環状構造部分を除いた
環状構造部分のみを定量することをいう。環状構造部分
の量は、環状グルカンをグルコアミラーゼで消化した
際、グルコアミラーゼにより分解されないグルカン量と
して測定される。本明細書において、「65℃で10分間以
上活性を維持する」とは、10mMリン酸ナトリウム緩衝液
(pH 7.5)中でブランチングエンザイムを、65℃で10分間
処理した場合に、活性の低下が認められないことをい
う。
As used herein, the term "branching enzyme activity" refers to 10 mM sodium phosphate (pH 7.5), 0.06
% (w / v) The activity measured by coloring a reaction product with iodine after allowing a branching enzyme to act at 70 ° C. for 10 minutes in a composition solution composed of amylose.
The activity of reducing the absorbance at 660 nm by 1% per minute is defined as one unit. In the present specification, “quantification of a cyclic structure portion” means to quantify only a cyclic structure portion of a cyclic glucan excluding a non-cyclic structure portion. The amount of the cyclic structure portion is measured as the amount of glucan that is not decomposed by glucoamylase when the cyclic glucan is digested with glucoamylase. As used herein, "maintaining the activity at 65 ° C for 10 minutes or more" refers to a 10 mM sodium phosphate buffer.
When the branching enzyme is treated at 65 ° C. for 10 minutes in (pH 7.5), no decrease in activity is observed.

【0019】本明細書において、「反応至適温度」と
は、10mM リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)中で、0.06%
(w/v)アミロースが存在する条件下、各温度において10
分間、ブランチングエンザイムを作用させた際に、最も
活性が高い温度を意味する。本明細書において、「好熱
菌」とは、生育最適温度が50℃以上であり、40℃以下で
はほとんど増殖しない微生物をいう。このうち、生育最
適温度が50〜70℃である微生物を「中等度好熱菌」とい
い、70℃以上である微生物を「高度好熱菌」という。さ
らにそのうち、生育最適温度が80℃以上である微生物を
「超好熱菌」という。本明細書において、「中温菌」と
は、生育温度が通常の温度環境にある微生物のことであ
り、特に生育最適温度が20〜40℃である微生物をいう。
As used herein, the term “optimal reaction temperature” refers to 0.06% in 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.5).
(w / v) 10% at each temperature under conditions where amylose is present
The temperature at which the activity is highest when the branching enzyme is allowed to act for a minute. As used herein, the term "thermophilic bacterium" refers to a microorganism whose optimal growth temperature is 50 ° C or higher and hardly grows at 40 ° C or lower. Among these, microorganisms having an optimum growth temperature of 50 to 70 ° C are referred to as “moderate thermophiles”, and microorganisms having a temperature of 70 ° C or higher are referred to as “extreme thermophiles”. Among them, microorganisms whose optimum growth temperature is 80 ° C or higher are called “hyperthermophiles”. As used herein, the term “mesophilic bacterium” refers to a microorganism having a growth temperature in a normal temperature environment, and particularly refers to a microorganism having an optimum growth temperature of 20 to 40 ° C.

【0020】(ブランチングエンザイムおよびその精
製)本発明の方法に使用する高度耐熱性ブランチングエ
ンザイムは、上述のように、耐熱性であり、かつ高い反
応至適温度を有することを特徴とする。この酵素は、好
ましくは60℃で10分間、より好ましくは70℃で10分間の
加熱後も活性を維持し、好ましくは65から100℃、より
好ましくは70〜95℃、さらに好ましくは70〜85℃に反応
至適温度を有する。なお、反応至適温度が65℃以下であ
っても、65〜70℃以上で十分な活性を有していれば本発
明の方法に使用することが可能である。
(Branching enzyme and purification thereof) The highly heat-resistant branching enzyme used in the method of the present invention is characterized by being heat-resistant and having a high optimal reaction temperature as described above. The enzyme preferably remains active after heating at 60 ° C. for 10 minutes, more preferably at 70 ° C. for 10 minutes, preferably at 65 to 100 ° C., more preferably at 70 to 95 ° C., even more preferably at 70 to 85 ° C. It has an optimum reaction temperature in ° C. In addition, even if the optimal reaction temperature is 65 ° C or lower, it can be used in the method of the present invention as long as it has sufficient activity at 65 to 70 ° C or higher.

【0021】表1の配列表の配列番号1で示されるアミ
ノ酸配列を有する高度耐熱性ブランチングエンザイム、
および配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列の1
またはそれ以上のアミノ酸の欠失、置換、または付加に
よる変異を含む高度耐熱性ブランチングエンザイムは、
本発明の方法に使用し得る酵素である。変異を含む後者
の高度耐熱性ブランチングエンザイムは、変異を含まな
い前者の酵素と同等またはそれ以上の活性を有し、同様
の耐熱性と反応至適温度を示す。上記のような変異は、
天然に生じるか、または変異原物質の作用によって、も
しくは人為的に部位特異的あるいは部位非特異的突然変
異の導入を用いて生じさせ得る。部位特異的あるいは部
位非特異的突然変異の手法は、当該分野では周知である
(例えば、Nucl. Acid Research, Vol.10, pp. 6487-65
00 (1982)、Kuipers, Methods Mol Biol. Vol. 57, pp.
351-356 (1996)を参照)。本明細書において、「1ま
たはそれ以上のアミノ酸の欠失、置換、または付加」と
は、部位特異的あるいは部位非特異的突然変異により導
入できる程度の数の欠失、置換、または付加をいう。当
業者は、所望の性質を有するブランチングエンザイム変
異体を容易に選択することができる。
A highly heat-resistant branching enzyme having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing in Table 1,
And 1 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in the sequence listing
Or higher amino acid deletion, substitution, or highly thermostable branching enzyme containing mutation by addition,
An enzyme that can be used in the method of the present invention. The latter highly thermostable branching enzyme containing the mutation has the same or higher activity as the former enzyme not containing the mutation, and exhibits the same heat resistance and optimal reaction temperature. Mutations such as those described above
It can occur naturally or by the action of a mutagen, or artificially by introducing site-specific or site-unspecific mutations. Techniques for site-specific or site-unspecific mutation are well known in the art (eg, Nucl. Acid Research, Vol. 10, pp. 6487-65).
00 (1982), Kuipers, Methods Mol Biol. Vol. 57, pp.
351-356 (1996)). As used herein, the term "deletion, substitution, or addition of one or more amino acids" refers to a number of deletions, substitutions, or additions that can be introduced by site-specific or site-unspecific mutation. . One skilled in the art can easily select a branching enzyme mutant having the desired properties.

【0022】本発明の方法に使用する高度耐熱性ブラン
チングエンザイムを得るための、対応する高度耐熱性ブ
ランチングエンザイム遺伝子は以下のようにして得るこ
とができる。超好熱菌、例えばAquifex aeolicus VF5株
のブランチングエンザイムのアミノ酸配列(配列表1の
配列番号1に記載)をコードする遺伝子を、当業者に周
知の方法により、化学的に合成する。この遺伝子の両端
には、後の遺伝子発現あるいはサブクローニングを容易
にするため、各種制限酵素切断部位や、転写および翻訳
のシグナルとなる配列を付加することも可能である。ま
た、Aquifex aeolicus VF5株のゲノムDNAなどを鋳型
に、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いて、直接ブラ
ンチングエンザイム遺伝子を増幅することもできる。
The corresponding highly thermostable branching enzyme gene for obtaining the highly thermostable branching enzyme used in the method of the present invention can be obtained as follows. A gene encoding the amino acid sequence of the branching enzyme of a hyperthermophilic bacterium, for example, Aquifex aeolicus VF5 (described in SEQ ID NO: 1 in Sequence Listing 1) is chemically synthesized by a method well known to those skilled in the art. To both ends of this gene, various restriction enzyme cleavage sites and sequences serving as transcription and translation signals can be added to facilitate subsequent gene expression or subcloning. Alternatively, the branching enzyme gene can be directly amplified using polymerase chain reaction (PCR) using genomic DNA of Aquifex aeolicus VF5 strain as a template.

【0023】さらに、例えばAquifex pyrophilus DSM68
58などのAquificales目に属する細菌や、Thermotoga ma
ritima MSB8などのThermotogales目に属する細菌のゲノ
ムDNAを用いれば、Aquifex aeolicus VF5のブランチン
グエンザイムをコードする遺伝子をプローブとしたサザ
ンハイブリダイゼーションなどにより、それぞれの菌の
ブランチングエンザイム遺伝子を得ることができる。こ
れは、Aquifex aeolicus VF5とAquifex pyrophilus DSM
6858などのAquificales目に属する細菌や、Thermotoga
maritima MSB8などのThermotogales目に属する細菌と
が、遺伝系統的に互いに近縁であるためである(たとえ
ば、Pace,Science, Vol. 276, pp. 734-740 (1997)を参
照)。近縁の種が、機能的ならびに構造的に類似した酵
素およびその遺伝子を有することは、当業者に周知であ
り、ある遺伝子は、構造的に類似する別の遺伝子、また
はその一部を用いて、ストリンジェントな条件でサザン
ハイブリダイゼーションを行うことにより検出し得るこ
とも当業者に周知である。本明細書中で使用する用語
「ストリンジェントな条件」とは、特異的な配列にはハ
イブリダイズするが、非特異的な配列にはハイブリダイ
ズしない条件をいう。ストリンジェントな条件の設定
は、当業者に周知であり、例えば、Sambrookら、Molecu
lar Cloning: A Laboratory Manual (1989)に記載され
ている。
Further, for example, Aquifex pyrophilus DSM68
Bacteria belonging to the order Aquificales such as 58, and Thermotoga ma
Using genomic DNA of a bacterium belonging to the order Thermotogales such as ritima MSB8, a branching enzyme gene of each bacterium can be obtained by Southern hybridization using a gene encoding a branching enzyme of Aquifex aeolicus VF5 as a probe. . This is Aquifex aeolicus VF5 and Aquifex pyrophilus DSM
Bacteria belonging to the order Aquificales such as 6858, and Thermotoga
This is because bacteria belonging to the order Thermotogales such as maritima MSB8 are closely related genetically to each other (for example, see Pace, Science, Vol. 276, pp. 734-740 (1997)). It is well known to those skilled in the art that closely related species have functionally and structurally similar enzymes and their genes, and one gene may be used to identify another structurally similar gene, or a portion thereof. It is also well known to those skilled in the art that they can be detected by performing Southern hybridization under stringent conditions. As used herein, the term “stringent conditions” refers to conditions that hybridize to a specific sequence but do not hybridize to a non-specific sequence. The setting of stringent conditions is well known to those skilled in the art and is described, for example, in Sambrook et al., Molecu.
lar Cloning: A Laboratory Manual (1989).

【0024】なお、超好熱菌以外の菌、たとえば高度好
熱菌等の最適生育温度が80℃未満の菌であっても、80℃
以上で生育可能であれば、高度耐熱性ブランチングエン
ザイム遺伝子の供与菌となりうる。上述のようにして得
られた高度耐熱性ブランチングエンザイム遺伝子の発現
は、該遺伝子断片を挿入した適切な発現ベクターの構
築、発現ベクターの微生物への導入、ならびに組換え微
生物の培養および生産物の回収により達成される。これ
らの方法は、当業者に周知である。高度耐熱性ブランチ
ングエンザイム生産のための微生物宿主には、原核生物
および真核生物が含まれる。好ましい原核生物宿主に
は、中温菌、例えば大腸菌や枯草菌が含まれる。
It is noted that even if a bacterium other than a hyperthermophilic bacterium, for example, a bacterium having an optimum growth temperature of less than 80 ° C.
If it can grow as above, it can be a donor of a highly thermostable branching enzyme gene. Expression of the highly thermostable branching enzyme gene obtained as described above can be performed by constructing an appropriate expression vector into which the gene fragment has been inserted, introducing the expression vector into a microorganism, and culturing and producing a recombinant microorganism. Achieved by recovery. These methods are well known to those skilled in the art. Microbial hosts for production of highly thermostable branching enzymes include prokaryotes and eukaryotes. Preferred prokaryotic hosts include mesophiles such as E. coli and Bacillus subtilis.

【0025】(高度耐熱性ブランチングエンザイムによ
る環状化反応)上述のようにして得られた高度耐熱性ブ
ランチングエンザイムを用いて、α-グルカンを基質と
して環状グルカンを生産し得る。この際、高度耐熱性ブ
ランチングエンザイムを固定化酵素として使用すること
も可能である。環状グルカンの生産は、適切な濃度のα
-グルカンを含む溶液中で、高度耐熱性ブランチングエ
ンザイムを作用させることにより行い得る。α-グルカ
ンとしては、重合度100程度以上の直鎖のα-グルカン、
あるいは重合度200程度以上の分岐α-グルカンが好まし
い。アミロペクチン、グリコーゲン、デンプン、ワキシ
ースターチ、ハイアミローススターチ、などが特に好ま
しい。本発明の方法により、環状化反応が円滑に進行し
て、代表的には、重合度が50以上であり、環状構造部分
の重合度が10〜200の環状グルカンを生産し得る。特
に、重合度約50〜5000であり、環状構造部分の重合度が
10〜100の環状グルカンが生産されることが好ましい。
(Cyclization reaction with highly heat-resistant branching enzyme) Using the highly heat-resistant branching enzyme obtained as described above, cyclic glucan can be produced using α-glucan as a substrate. At this time, a highly thermostable branching enzyme can be used as the immobilized enzyme. Cyclic glucan production is achieved at the appropriate concentration of α
-It can be carried out by reacting a highly thermostable branching enzyme in a solution containing glucan. As α-glucan, linear α-glucan having a degree of polymerization of about 100 or more,
Alternatively, a branched α-glucan having a degree of polymerization of about 200 or more is preferable. Amylopectin, glycogen, starch, waxy starch, high amylose starch and the like are particularly preferred. By the method of the present invention, a cyclization reaction proceeds smoothly, and typically, a cyclic glucan having a degree of polymerization of 50 or more and a degree of polymerization of a cyclic structure portion of 10 to 200 can be produced. In particular, the degree of polymerization is about 50 to 5000, and the degree of polymerization of the cyclic structure portion is
Preferably, between 10 and 100 cyclic glucans are produced.

【0026】また、基質であるα-グルカンの粘度を低
下させて、環状グルカンの生成効率を上昇させるため
に、高度耐熱性ブランチングエンザイムの添加に先立っ
て、α-グルカンをα-アミラーゼで処理することも可能
である。代表的には還元糖の比率がグルコース換算で10
%を超えない範囲でα-アミラーゼの反応を停止させるこ
とが好ましい。また、より複雑な構造の環状グルカンを
生産するために、高度耐熱性ブランチングエンザイムを
別の糖転移酵素とともに使用し得る。例えば、ブランチ
ングエンザイムとともに、アミロマルターゼ(EC.2.4.
1.25)やシクロデキストリングルカノトランスフェラー
ゼ(EC.2.4.1.19)を使用し得る。反応温度は65℃以
上、好ましくは65〜110℃、特に好ましくは70〜100℃で
ある。このことにより、基質であるα-グルカンは糊化
して環状化反応の効率が上がるとともに、グルカンの老
化、および反応系の雑菌による汚染が防止される。上述
の方法において生産された環状グルカンの老化性、粘
性、デンプンの老化防止効果、消化性、およびエネルギ
ー変換効率などの特性は、当業者に公知の任意の方法を
用いて評価し得る。例えば、特開平8-311103号に記載さ
れる試験方法を用い得る。
In order to reduce the viscosity of α-glucan as a substrate and increase the efficiency of cyclic glucan production, α-glucan is treated with α-amylase prior to addition of a highly thermostable branching enzyme. It is also possible. Typically, the reducing sugar ratio is 10
It is preferable to stop the reaction of α-amylase within a range not exceeding%. Also, highly thermostable branching enzymes can be used with other glycosyltransferases to produce cyclic glucans with more complex structures. For example, with a branching enzyme, amylomaltase (EC.2.4.
1.25) or cyclodextrin glucanotransferase (EC. 2.4.1.19). The reaction temperature is at least 65 ° C, preferably 65 to 110 ° C, particularly preferably 70 to 100 ° C. As a result, α-glucan as a substrate is gelatinized to increase the efficiency of the cyclization reaction, and at the same time, aging of the glucan and contamination of the reaction system by various bacteria are prevented. The properties of the cyclic glucan produced in the above-described method, such as aging, viscosity, anti-aging effect of starch, digestibility, and energy conversion efficiency, can be evaluated using any method known to those skilled in the art. For example, a test method described in JP-A-8-311103 can be used.

【0027】(食品を改質するための高度耐熱性ブラン
チングエンザイムの使用)ブランチングエンザイムは、
食品中のデンプンに作用してデンプンの環状化反応を触
媒する。その結果、食品中のデンプンは低分子化されて
環状グルカンを生じる。この反応により生じる環状グル
カンは、上述のように、非常に粘性が低く、溶解性に優
れ、デンプンの老化抑制効果を有する。従って、ブラン
チングエンザイムを使用して食品を改質し得る。代表的
には、食品中のデンプンにブランチングエンザイムを作
用させて環状グルカンを蓄積させることにより、食品の
物性(特に、保存時の安定性)および食感を改質させ
る。さらに、デンプンの環状化反応により生じる環状グ
ルカンは、α-1,4-グルコシド結合およびα-1,6-グルコ
シド結合からなる構造を有する。この環状グルカンは、
生物体内に存在する酵素によって容易にグルコースに分
解される。したがって、環状グルカンはまた、消化性に
優れ、エネルギー変換効率が高いという特性を有する。
高度耐熱性ブランチングエンザイムは、上述のように非
常に耐熱性に優れており、かつ65〜70℃以上でも高い活
性を有する。それゆえ、食品を改質するためにブランチ
ングエンザイムを使用するにおいて、食品素材の加熱調
理前または加熱調理直後に酵素を添加することが可能で
あるという利点を有する。
(Use of highly heat-resistant blanching enzyme for modifying foods)
Acts on starch in foods to catalyze the cyclization of starch. As a result, starch in foods is degraded to produce cyclic glucan. As described above, the cyclic glucan produced by this reaction has a very low viscosity, is excellent in solubility, and has an effect of inhibiting starch aging. Thus, a food can be modified using a branching enzyme. Typically, a branching enzyme acts on starch in food to accumulate cyclic glucan, thereby improving the physical properties (especially, stability during storage) and texture of the food. Further, the cyclic glucan produced by the cyclization of starch has a structure composed of α-1,4-glucosidic bonds and α-1,6-glucosidic bonds. This cyclic glucan
It is easily broken down into glucose by enzymes present in the organism. Therefore, the cyclic glucan also has characteristics of being excellent in digestibility and having high energy conversion efficiency.
The highly heat-resistant branching enzyme has extremely excellent heat resistance as described above, and has high activity even at 65 to 70 ° C or higher. Therefore, in using the branching enzyme for modifying food, there is an advantage that it is possible to add the enzyme before or immediately after cooking the food material.

【0028】高度耐熱性ブランチングエンザイムは、幅
広い食品(すなわち、デンプンを含む任意の食品)を改
質するために使用され得る。デンプンを多く含む食品と
しては、米飯類(例えば、おにぎり、寿司飯、および弁
当のご飯)、和菓子(例えば、ワラビモチ、まんじゅ
う、モチ、ういろ、およびおはぎ)、スナック菓子類
(例えば、煎餅、おかき、ポテトチップス、および他の
スナック類)、ベーカリー類(例えば、パン、パイ、ピ
ザ、ケーキ、クッキー、ビスケット、およびクラッカ
ー)、麺類(例えば、うどん、そば、およびラーメン、
ならびに、スパゲッティーおよびマカロニなどのパスタ
類)餃子およびシュウマイの皮、水産練り商品(例え
ば、ちくわおよびかまぼこ)、冷凍もしくは冷蔵流通の
加工食品、離乳食、ベビーフード、動物飼料、飲料(例
えば、スポーツ飲料)、ならびに栄養補助食品などが挙
げられる。デンプンを特に多く含む、米飯類、和菓子、
スナック菓子類、ベーカリー類、麺類は、本発明の対象
として好ましい食品の例である。低温保存時の安定性が
重要である冷凍もしくは冷蔵流通の加工食品は、好まし
い食品の他の例である。本発明において、食品素材と
は、上述の食品を製造するための任意の材料、および食
品への加工課程における任意の調製物を言う。
[0028] The highly thermostable branching enzyme can be used to modify a wide range of foods (ie, any food containing starch). Foods rich in starch include cooked rice (eg, onigiri, sushi rice, and rice for lunch), Japanese confectionery (eg, bracken, manju, mochi, uiro, and rice), snack confectionery (eg, rice cracker, oyster, potato) Chips, and other snacks), bakeries (eg, bread, pie, pizza, cake, cookies, biscuits, and crackers), noodles (eg, udon, buckwheat, and ramen)
And pasta such as spaghetti and macaroni) dumplings and shrimp skins, fish paste products (eg, chikuwa and kamaboko), processed foods frozen or refrigerated, baby foods, baby foods, animal feeds, beverages (eg sports drinks) And dietary supplements. Boiled rice, Japanese sweets,
Snacks, bakeries and noodles are examples of foods preferred as objects of the present invention. Frozen or refrigerated processed foods, for which stability at low temperatures is important, are another example of a preferred food. In the present invention, a food material refers to any material for producing the above-mentioned food and any preparation in the course of processing into food.

【0029】高度耐熱性ブランチングエンザイムを作用
させた食品が改質されたことは、食品中のデンプンが低
分子化され、環状グルカンが生成されたことを調べるこ
とによって確認し得る。本発明においては、高度耐熱性
ブランチングエンザイムを添加した食品中において、環
状グルカンの生成が観察された場合に、その食品が改質
されているという。高度耐熱性ブランチングエンザイム
を含有する食品素材、食品添加物、および食品改質剤
は、上述のように改質された食品を製造するために有用
である。添加する酵素の量は、当業者によって適宜選択
され得る。食品添加物としては、調味料類(例えば、し
ょうゆ、たれ、ソース、だしの素、シチューの素、カレ
ーの素、マヨネーズ、ドレッシング、ケチャップ、およ
び複合調味料)などが挙げられる。食品改質剤として
は、デンプン老化防止剤、米飯改質剤などが挙げられ
る。
It can be confirmed that the food treated with the highly heat-resistant blanching enzyme has been modified by examining that the starch in the food has been reduced in molecular weight and cyclic glucan has been produced. In the present invention, when the formation of cyclic glucan is observed in a food to which a highly heat-resistant blanching enzyme is added, the food is said to be modified. Food materials, food additives, and food modifiers containing highly heat-resistant blanching enzymes are useful for producing foods modified as described above. The amount of enzyme to be added can be appropriately selected by those skilled in the art. Food additives include seasonings (eg, soy sauce, sauce, sauce, stock, stew, curry, mayonnaise, dressing, ketchup, and complex seasonings). Examples of the food modifier include a starch aging inhibitor, a cooked rice modifier and the like.

【0030】[0030]

【実施例】以下に具体的に実施例を用いて説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されない。 (実施例1:高度耐熱性ブランチングエンザイムの組換
え生産) (A)Aquifex aeolicus VF5ブランチングエンザイム遺
伝子の作成 配列表1のアミノ酸配列をコードする遺伝子の化学的合
成を行った。遺伝子の翻訳開始コドン上流にはSD配列を
賦与し、さらにその上流にBamHIサイトを設けた。ま
た、翻訳停止コドン下流にはEcoRIサイトを設けた。こ
の合成遺伝子をBamHIとEcoRIで切断し、同じくBamHIとE
coRIで切断したプラスミドpUC19(宝酒造株式会社製)
とT4-DNAリガーゼを用いて連結することによりプラスミ
ドpAQBE1を得た。 (B)高度耐熱性ブランチングエンザイム遺伝子の大腸
菌における発現 組換えプラスミドpAQBE1で形質転換された大腸菌TG-1株
を終濃度100μg/mlのアンピシリンを含む0.2リットルの
L培地(1% トリプトン(Difco)、0.5% イーストエキス
トラクト(Difco)、1% NaCl、pH7.5)で対数増殖期中
期まで(約3時間)、37℃で培養した後、終濃度0.1mM
のIPTG(イソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド)
を加えた。さらに37℃で21時間培養を継続した後、遠心
分離を行い集菌した。得られた菌体を50mlの緩衝液A(1
0mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5))で洗浄し、次い
で20mlの緩衝液Aに分散させた後、超音波により菌体を
破砕した。この菌体破砕液を70℃で30分加熱することに
より、大腸菌由来のタンパク質を変成させ、これを酵素
液とした。この酵素液とpAQBE1を持たない大腸菌を同様
に処理した液をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動に
かけて、それらのパターンを比較することによりブラン
チングエンザイム遺伝子が発現し、本遺伝子にコードさ
れているタンパク質が生産されていることを確認した。
The present invention will be described in detail with reference to the following examples.
The present invention is not limited to these examples. (Example 1: Recombinant production of highly thermostable branching enzyme) (A) Preparation of Aquifex aeolicus VF5 branching enzyme gene A gene encoding the amino acid sequence of Sequence Listing 1 was chemically synthesized. An SD sequence was provided upstream of the translation initiation codon of the gene, and a BamHI site was further provided upstream thereof. An EcoRI site was provided downstream of the translation stop codon. This synthetic gene was cut with BamHI and EcoRI, and
Plasmid pUC19 cut by coRI (Takara Shuzo Co., Ltd.)
Was ligated with T4-DNA ligase to obtain plasmid pAQBE1. (B) Expression of highly thermostable branching enzyme gene in Escherichia coli Escherichia coli TG-1 strain transformed with the recombinant plasmid pAQBE1 was prepared using 0.2 l of a final concentration of 100 μg / ml ampicillin.
After culturing at 37 ° C. in an L medium (1% tryptone (Difco), 0.5% yeast extract (Difco), 1% NaCl, pH 7.5) until mid-log phase (about 3 hours), the final concentration is 0.1 mM
IPTG (Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside)
Was added. After further culturing at 37 ° C. for 21 hours, the cells were collected by centrifugation. The obtained cells were added to 50 ml of buffer A (1
After washing with 0 mM sodium phosphate buffer (pH 7.5) and then dispersing in 20 ml of buffer A, the cells were disrupted by ultrasonication. The lysate was heated at 70 ° C. for 30 minutes to denature Escherichia coli-derived protein, which was used as an enzyme solution. This enzyme solution and a solution obtained by treating Escherichia coli having no pAQBE1 in the same manner were subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and their patterns were compared, whereby the branching enzyme gene was expressed and the protein encoded by this gene was expressed. It was confirmed that it was produced.

【0031】(実施例2:高度耐熱性ブランチングエン
ザイムの活性)実施例1で得た酵素液のブランチングエ
ンザイム活性は、以下のようにして測定した。50μlの
0.12%(w/v)アミロース(シグマ社製TypeIII)に、50μl
の酵素液を70℃で10分間作用させた。アミロース溶液は
1.2%(w/v)となるように、ジメチルスルホキシドに溶解
しておいたストック液100μlに、200μlの50mMリン酸カ
リウム溶液と700μlの蒸留水を添加しよく攪拌すること
により使用直前に調製した。作用後、0.4mM塩酸を1ml添
加することにより反応を停止し、さらにヨウ素液(0.05
%(w/v)ヨウ化カリウム、0.005%(w/v)ヨウ素、1.54mM塩
酸を含む)を1ml添加し、660nmの吸光度を測定した。対
照として、酵素液を0.4mM塩酸添加後に加えたものを用
いた。1分間に、660nmにおける吸光度を1%低下させる活
性を1ユニットとし、活性を算出したところ、実施例1
の酵素液のブランチングエンザイム活性は、9500ユニッ
ト/mlであった。ヨウ素による吸光度の低下は、必ずし
もα-1,6-グルコシド結合の合成を意味しない。すなわ
ち、α-アミラーゼなどによる加水分解反応によるアミ
ロースのα-1,4-グルコシド結合の切断や、アミロマル
ターゼなどによるα-1,4-グルコシド結合合成によって
もヨウ素による吸光度は低下し得る。そこで、この酵素
液中のタンパク質のα-1,6-グルコシド結合合成活性を
確認するため、アミロースからの生産物を次のように分
析した。5mgのアミロース(AS-1000、株式会社アジノキ
製)を900μlの10mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)
に溶解し、100μlの酵素液を添加して、70℃、60分保温
した。これを110℃で10分加熱して反応を停止した後、5
0μlを分取し、5μlの1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH3.
5)と5μlのイソアミラーゼ溶液(0.05mg/ml。株式会社
林原生物化学研究所製)を加え、37℃で16時間保温し
た。得られた溶液をダイオネクス社製の糖分析システム
(送液システム:DX300、検出器:PAD-2、分析カラム:
CarboPacPA100)により分析した。溶出は、流速:1ml/
分、NaOH濃度:150mM、酢酸ナトリウム濃度:0分−50m
M、2分−50mM、37分−350mM(Gradient curve No.3)、
45分−850mM(Gradient curve No.7)、47分−850mMの
条件で行った。図3に示すように、イソアミラーゼ処理
しない場合は、短い鎖長のグルカンはほとんど検出され
ないのに対し、イソアミラーゼ処理した場合は、重合度
6〜30の短鎖長のグルカンが検出された。イソアミラー
ゼはα-グルカンのα-1,6-グルコシド結合を特異的に認
識して加水分解する酵素である。このことにより、本酵
素は70℃という高温において、α-1,6-グルコシド結合
を生成できることが確認され、他の超好熱菌由来因子の
介在は必要ないことがわかった。
(Example 2: Activity of highly thermostable branching enzyme) The branching enzyme activity of the enzyme solution obtained in Example 1 was measured as follows. 50 μl
50 μl in 0.12% (w / v) amylose (Sigma Type III)
Was allowed to act at 70 ° C. for 10 minutes. Amylose solution
1.2% (w / v), prepared immediately before use by adding 200 μl of a 50 mM potassium phosphate solution and 700 μl of distilled water to 100 μl of a stock solution dissolved in dimethyl sulfoxide, and stirring well to prepare a solution immediately before use. . After the action, the reaction was stopped by adding 1 ml of 0.4 mM hydrochloric acid.
1 (% (w / v) potassium iodide, 0.005% (w / v) iodine, 1.54 mM hydrochloric acid) was added, and the absorbance at 660 nm was measured. As a control, a solution obtained by adding the enzyme solution after adding 0.4 mM hydrochloric acid was used. The activity which reduced the absorbance at 660 nm by 1% per minute was defined as 1 unit, and the activity was calculated.
The branching enzyme activity of the enzyme solution was 9,500 units / ml. The decrease in absorbance due to iodine does not necessarily mean the synthesis of α-1,6-glucosidic bond. That is, the absorbance of iodine may be reduced by cleavage of α-1,4-glucoside bond of amylose by hydrolysis reaction with α-amylase or the like, or synthesis of α-1,4-glucoside bond by amylomaltase or the like. Therefore, in order to confirm the α-1,6-glucoside bond synthesizing activity of the protein in the enzyme solution, the product from amylose was analyzed as follows. 5 mg of amylose (AS-1000, manufactured by Azinoki Co., Ltd.) was added to 900 μl of 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.5).
, And 100 μl of the enzyme solution was added thereto, followed by incubation at 70 ° C. for 60 minutes. This was heated at 110 ° C. for 10 minutes to stop the reaction.
Aliquot 0 μl, and add 5 μl of 1 M sodium acetate buffer (pH 3.
5) and 5 μl of an isoamylase solution (0.05 mg / ml; manufactured by Hayashibara Biochemical Laboratory Co., Ltd.) were added, and the mixture was kept at 37 ° C. for 16 hours. The obtained solution was subjected to a sugar analysis system manufactured by Dionex (liquid sending system: DX300, detector: PAD-2, analysis column:
CarboPacPA100). For elution, flow rate: 1 ml /
Min, NaOH concentration: 150 mM, sodium acetate concentration: 0 min-50 m
M, 2min-50mM, 37min-350mM (Gradient curve No.3),
The measurement was performed under the conditions of 45 minutes-850 mM (Gradient curve No. 7) and 47 minutes-850 mM. As shown in FIG. 3, when no isoamylase treatment was performed, almost no glucan having a short chain length was detected.
Glucans with short chain lengths of 6-30 were detected. Isoamylase is an enzyme that specifically recognizes α-1,6-glucosidic bond of α-glucan and hydrolyzes it. This confirmed that the enzyme can generate α-1,6-glucoside bond at a high temperature of 70 ° C., and that it was not necessary to intervene with other hyperthermophilic bacteria-derived factors.

【0032】(実施例3:高度耐熱性ブランチングエン
ザイムの諸性質)実施例1のブランチングエンザイムの
酵素学的性質を、当業者に周知の方法を用いて分析し
た。本酵素の反応至適温度は75〜80℃であり(図4)、
85℃にて10分間の熱処理を行っても、ほぼ100%の残存活
性を有しており、ほとんど失活が認められなかった(図
5)。また、65〜90℃において実際にα-1,6-グルコシ
ド結合合成活性を有することを実施例2と同様の方法で
確認した。
(Example 3: Properties of highly thermostable branching enzyme) The enzymatic properties of the branching enzyme of Example 1 were analyzed using a method well known to those skilled in the art. The optimal reaction temperature of this enzyme is 75-80 ° C (Fig. 4),
Even after the heat treatment at 85 ° C. for 10 minutes, it had almost 100% residual activity, and almost no deactivation was observed (FIG. 5). In addition, it was confirmed in the same manner as in Example 2 that it actually had α-1,6-glucoside bond synthesizing activity at 65 to 90 ° C.

【0033】(実施例4:高度耐熱性ブランチングエン
ザイムによる環状グルカンの生産) (環状グルカンの生産)20gのワキシーコーンスターチ
(三和澱粉工業(株)製)を100mlの10mMリン酸ナトリウ
ム緩衝液(pH7.5)に懸濁し、加熱により糊化させた
後、実施例1で得られた酵素を、6,000単位添加し、70
℃で16時間反応させた。反応液を100℃で20分間加熱し
た後、ろ紙によりろ過し、さらに孔径5μmの膜を透過さ
せた。この溶液に等量のエタノールを添加して、グルカ
ンを沈殿させ、さらに凍結乾燥することにより環状グル
カンを含む12gの粉末を得た。 (グルカンの分子量分析)得られたグルカンの平均分子
量は多角度レーザー光散乱光度計(ワイアットテクノロ
ジー社製、DAWN DSP)と示差屈折計(昭和電工(株)
製、Shodex RI-71)を備えた高速液体クロマトグラフィ
ー(HPLC)システム(カラム:昭和電工(株)製、OHPA
K SB-806MHQ)を用いて調べた。粉末30mgを10mlの100mM
硝酸ナトリウム水溶液に溶解し、孔径0.5μmの膜を透過
させ、そのうちの50μlを上記HPLCシステムに注入し
た。図6に示すようにグルカンは約8.5分から10.5分に
かけての単一ピークとして溶出され、重量平均分子量は
約174,000(重合度にして約1,070)であることが示され
た。なお、横軸にカラム保持時間、縦軸に分子量および
示差屈折計応答を示す。 (グルカン中の環状構造部分の分析)上述のグルカン
が、環状構造を有していることを以下の方法で示した。
グルコアミラーゼは、デンプンなどのグルカンの非還元
末端から準じα-1,4-グルコシド結合を加水分解する酵
素である。速度は遅いが、非還元末端からα-1,6-グル
コシド結合をも加水分解し得ることが知られている。分
子内に環状構造部分と非環状構造部分を有する環状グル
カンに、グルコアミラーゼを作用させると環状構造部分
のみを単離することができることがTakataらによって示
されている(Carbohydrate Research、Vol.295, pp. 91
-101 (1996))。さらに、ワキシーコーンスターチから
はこのような環状構造部分は全く得られないことも同じ
論文により示されている。0.25gのグルカンを5mlの蒸留
水に溶解した後、0.25mlの1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH
5.5)と0.25mlの500単位/mlグルコアミラーゼ(東洋紡
(株)製)溶液を添加し、37℃で一晩保温した。この溶
液を100℃で10分加熱後、遠心して変成したタンパク質
を沈殿させた。上清に5倍量のアセトンを添加し、遠心
することに環状構造部分を沈殿として回収した。もう一
度グルコアミラーゼ処理を行うことにより非環状構造部
分を完全に除去し、環状構造部分13.5mgを得た。この環
状構造部分を上述のHPLCシステムに供することにより、
重量平均分子量は約8,600(重量平均重合度として約5
3)であることが示された。さらに、還元力を改変パー
クジョンソン法(Hizukuriら、Starch,Vol., 35, pp. 3
48-350, (1983))により調べたところ、ほとんど検出さ
れず(全糖量に対して0.1%未満)、この環状構造部分が
確かに環状であり、還元末端を有さないことが確認され
た。
(Example 4: Production of cyclic glucan by highly heat-resistant blanching enzyme) (Production of cyclic glucan) 20 g of waxy corn starch (manufactured by Sanwa Starch Industry Co., Ltd.) was added to 100 ml of 10 mM sodium phosphate buffer ( pH 7.5) and gelatinized by heating. Then, 6,000 units of the enzyme obtained in Example 1 were added,
The reaction was carried out at 16 ° C for 16 hours. After the reaction solution was heated at 100 ° C. for 20 minutes, it was filtered through filter paper, and further passed through a membrane having a pore size of 5 μm. An equal amount of ethanol was added to this solution to precipitate glucan, which was then freeze-dried to obtain 12 g of a powder containing cyclic glucan. (Molecular weight analysis of glucan) The average molecular weight of the obtained glucan was measured by a multi-angle laser light scattering photometer (DAWN DSP, manufactured by Wyatt Technology) and a differential refractometer (Showa Denko KK)
High Performance Liquid Chromatography (HPLC) System with Shodex RI-71 (manufactured by Showa Denko KK, OHPA)
(SB-806MHQ). 30 mg of powder, 10 ml of 100 mM
It was dissolved in an aqueous solution of sodium nitrate, passed through a membrane having a pore size of 0.5 μm, and 50 μl of the solution was injected into the HPLC system. As shown in FIG. 6, glucan was eluted as a single peak from about 8.5 minutes to 10.5 minutes, indicating that the weight average molecular weight was about 174,000 (approximately 1,070 in terms of polymerization degree). The horizontal axis shows the column retention time, and the vertical axis shows the molecular weight and the differential refractometer response. (Analysis of cyclic structure portion in glucan) It was shown by the following method that the above-mentioned glucan has a cyclic structure.
Glucoamylase is an enzyme that hydrolyzes α-1,4-glucosidic bonds from the non-reducing end of glucan such as starch. It is known that α-1,6-glucosidic bonds can be hydrolyzed from the non-reducing end, though at a slow rate. It has been shown by Takata et al. That when a glucoamylase is acted on a cyclic glucan having a cyclic structure portion and a non-cyclic structure portion in a molecule, only the cyclic structure portion can be isolated (Carbohydrate Research, Vol. 295, Vol. pp. 91
-101 (1996)). In addition, the same paper indicates that no such ring-shaped structure can be obtained from waxy corn starch. After dissolving 0.25 g of glucan in 5 ml of distilled water, 0.25 ml of 1 M sodium acetate buffer (pH
5.5) and 0.25 ml of a 500 unit / ml glucoamylase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) solution were added, and the mixture was kept at 37 ° C. overnight. This solution was heated at 100 ° C. for 10 minutes, and then centrifuged to precipitate denatured protein. A 5-fold amount of acetone was added to the supernatant, and the circular structure was recovered as a precipitate by centrifugation. The non-cyclic structure portion was completely removed by another glucoamylase treatment to obtain 13.5 mg of the cyclic structure portion. By subjecting this cyclic structure part to the above-mentioned HPLC system,
Weight average molecular weight is about 8,600 (weight average polymerization degree is about 5
3). Furthermore, the reducing power is modified by the modified Park Johnson method (Hizukuri et al., Starch, Vol., 35, pp. 3
48-350, (1983)), it was hardly detected (less than 0.1% based on the total amount of sugars), and it was confirmed that this cyclic structure was indeed cyclic and had no reducing end. Was.

【0034】(実施例5:高度耐熱性ブランチングエン
ザイムの食品への利用)鍋に、90gの市販のワラビモチ
粉(主成分:甘藷デンプン、製造業者:山元貢資商店)
と360mlの水とを十分に混合した。絶えず攪拌しながら
鍋を火にかけ、ワラビ粉が透明なモチ状になった時点で
鍋を火から下ろし、そのまま攪拌を続けた。鍋の温度が
80℃程度にまで下がった時点で、30,000ユニットの実施
例1で得られた酵素を加え、その後15分間、70℃程度で
攪拌を続けた。このようにしてできたモチを平らな容器
に流しいれ、そして冷蔵庫で冷やしてワラビモチを作製
した。コントロールとして酵素を添加しないワラビモチ
を同様に作製した。得られたワラビモチ1gを、それぞ
れ、20mlの水に加熱溶解してデンプンを抽出した。抽出
したデンプン20mgを1mlの100mM塩化ナトリウム水溶液に
溶解して、そのうち250μlをSuperose6(Φ1cm×30cm、
アマシャムファルマシアバイオテク社製)とSuperdex30
(Φ1cm×30cm、アマシャムファルマシアバイオテク社
製)とを連結したカラムに注入した。このカラムに100m
M塩化ナトリウム水溶液を1ml/分で送液し、検出は示差
屈折計で行ったところ、図7に示す結果を得た。酵素を
添加したワラビモチのデンプンは、環状化反応により低
分子化されたことが分かる。さらに、実施例4と同様の
実験を行い、この低分子化されたグルカンが、環状構造
を有することを確認した。
(Example 5: Use of highly heat-resistant blanching enzyme for food) In a pot, 90 g of commercially available bracken flour (main component: sweet potato starch; manufacturer: Mitsushi Yamamoto)
And 360 ml of water were mixed well. The pot was put on the heat with constant stirring, and when the bracken powder became transparent, the pot was removed from the fire and the stirring was continued. The temperature of the pot
When the temperature dropped to about 80 ° C., 30,000 units of the enzyme obtained in Example 1 were added, and then stirring was continued at about 70 ° C. for 15 minutes. The rice cake thus obtained was poured into a flat container, and cooled in a refrigerator to produce bracken rice cake. As a control, Bracken beetle to which no enzyme was added was similarly prepared. 1 g of the obtained bracken beetle was heated and dissolved in 20 ml of water to extract starch. 20 mg of the extracted starch was dissolved in 1 ml of 100 mM aqueous sodium chloride solution, and 250 μl of the dissolved starch was Superose6 (Φ1 cm × 30 cm,
Amersham Pharmacia Biotech) and Superdex30
(Φ1 cm × 30 cm, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech) was injected into the connected column. 100m in this column
M sodium chloride aqueous solution was sent at a rate of 1 ml / min, and the detection was performed with a differential refractometer. The results shown in FIG. 7 were obtained. It can be seen that the starch of Bracken beech to which the enzyme was added was reduced in molecular weight by the cyclization reaction. Further, the same experiment as in Example 4 was performed, and it was confirmed that the low-molecular-weight glucan had a cyclic structure.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明により、これまでの一般的理解に
反して、ある種の耐熱性ブランチングエンザイムがデン
プンの糊化開始温度である65℃以上でも、他の因子の介
在無しでα-1,6-グルコシド結合生成反応の触媒を行う
能力を有することが証明された。すなわち高度耐熱性ブ
ランチングエンザイムは、反応至適温度が75〜80℃であ
り、85℃での加熱後もほとんど失活せず、90℃でも十分
に使用し得る。従って、環状グルカンを生産するにおい
ては、反応温度が低いために生じる雑菌の汚染、および
α-グルカンの老化という問題を克服するとともに、安
価なデンプンの糊化開始温度以上で反応を行うことがで
きるため、環状グルカンを効率よく製造することが可能
になった。また、食品の改質においては、食品の加熱調
理前または加熱調理直後に酵素を添加して、食品中のデ
ンプンを低分子化して環状グルカンを生成することが可
能になった。
According to the present invention, contrary to the general understanding so far, even when a certain heat-resistant branching enzyme is used at a temperature of 65 ° C. or more, which is the temperature at which gelatinization of starch starts, α-α is obtained without intervening other factors. It has been proved that it has the ability to catalyze the 1,6-glucosidic bond formation reaction. That is, the highly heat-resistant blanching enzyme has an optimum reaction temperature of 75 to 80 ° C, hardly deactivates even after heating at 85 ° C, and can be sufficiently used at 90 ° C. Therefore, in producing cyclic glucan, it is possible to overcome the problems of contamination of various bacteria caused by a low reaction temperature and the problem of aging of α-glucan, and to carry out the reaction at a gelatinization starting temperature of inexpensive starch or higher. Therefore, it has become possible to efficiently produce cyclic glucan. In addition, in the modification of food, it has become possible to reduce the molecular weight of starch in the food to produce cyclic glucan by adding an enzyme before or immediately after cooking the food.

【配列表】 配列番号1 配列の長さ:630 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 配列番号1の配列 Met Lys Lys Phe Ser Leu Ile Ser Asp Tyr Asp Val Tyr Leu Phe Lys 5 10 15 Glu Gly Thr His Thr Arg Leu Tyr Asp Lys Leu Gly Ser His Val Ile 20 25 30 Glu Leu Asn Gly Lys Arg Tyr Thr Phe Phe Ala Val Trp Ala Pro His 35 40 45 Ala Asp Tyr Val Ser Leu Ile Gly Asp Phe Asn Glu Trp Asp Lys Gly 50 55 60 Ser Thr Pro Met Val Lys Arg Glu Asp Gly Ser Gly Ile Trp Glu Val 65 70 75 80 Leu Leu Glu Gly Asp Leu Thr Gly Ser Lys Tyr Lys Tyr Phe Ile Lys 85 90 95 Asn Gly Asn Tyr Glu Val Asp Lys Ser Asp Pro Phe Ala Phe Phe Cys 100 105 110 Glu Gln Pro Pro Gly Asn Ala Ser Val Val Trp Lys Leu Asn Tyr Arg 115 120 125 Trp Asn Asp Ser Glu Tyr Met Lys Lys Arg Lys Arg Val Asn Ser His 130 135 140 Asp Ser Pro Ile Ser Ile Tyr Glu Val His Val Gly Ser Trp Arg Arg 145 150 155 160 Val Pro Glu Glu Gly Asn Arg Phe Leu Ser Tyr Arg Glu Leu Ala Glu 165 170 175 Tyr Leu Pro Tyr Tyr Val Lys Glu Met Gly Phe Thr His Val Glu Phe 180 185 190 Leu Pro Val Met Glu His Pro Phe Tyr Gly Ser Trp Gly Tyr Gln Ile 195 200 205 Thr Gly Tyr Phe Ala Pro Thr Ser Arg Tyr Gly Thr Pro Gln Asp Phe 210 215 220 Met Tyr Leu Ile Asp Lys Leu His Gln Glu Gly Ile Gly Val Ile Leu 225 230 235 240 Asp Trp Val Pro Ser His Phe Pro Thr Asp Ala His Gly Leu Ala Tyr 245 250 255 Phe Asp Gly Thr His Leu Tyr Glu Tyr Glu Asp Trp Arg Lys Arg Trp 260 265 270 His Pro Asp Trp Asn Ser Phe Val Phe Asp Tyr Gly Lys Pro Glu Val 275 280 285 Arg Ser Phe Leu Leu Ser Ser Ala His Phe Trp Leu Asp Lys Tyr His 290 295 300 Ala Asp Gly Leu Arg Val Asp Ala Val Ala Ser Met Leu Tyr Leu Asp 305 310 315 320 Tyr Ser Arg Lys Glu Trp Val Pro Asn Ile Tyr Gly Gly Lys Glu Asn 325 330 335 Leu Glu Ala Ile Glu Phe Leu Arg Lys Phe Asn Glu Ser Val Tyr Arg 340 345 350 Asn Phe Pro Asp Val Gln Thr Ile Ala Glu Glu Ser Thr Ala Trp Pro 355 360 365 Met Val Ser Arg Pro Thr Tyr Val Gly Gly Leu Gly Phe Gly Met Lys 370 375 380 Trp Asn Met Gly Trp Met Asn Asp Thr Leu Phe Tyr Phe Ser Lys Asp 385 390 395 400 Pro Ile Tyr Arg Lys Tyr His His Glu Val Leu Thr Phe Ser Ile Trp 405 410 415 Tyr Ala Phe Ser Glu Asn Phe Val Leu Pro Leu Ser His Asp Glu Val 420 425 430 Val His Gly Lys Gly Ser Leu Ile Gly Lys Met Pro Gly Asp Tyr Trp 435 440 445 Gln Lys Phe Ala Asn Leu Arg Ala Leu Phe Gly Tyr Met Trp Ala His 450 455 460 Pro Gly Lys Lys Leu Leu Phe Met Gly Gly Glu Phe Gly Gln Phe Lys 465 470 475 480 Glu Trp Asp His Glu Thr Ser Leu Asp Trp His Leu Leu Glu Tyr Pro 485 490 495 Ser His Arg Gly Ile Gln Arg Leu Val Lys Asp Leu Asn Glu Val Tyr 500 505 510 Arg Arg Glu Lys Ala Leu His Glu Thr Asp Phe Ser Pro Glu Gly Phe 515 520 525 Glu Trp Val Asp Phe His Asp Trp Glu Lys Ser Val Ile Ser Phe Leu 530 535 540 Arg Lys Asp Lys Ser Gly Lys Glu Ile Ile Leu Val Val Cys Asn Phe 545 550 555 560 Thr Pro Val Pro Arg Tyr Asp Tyr Arg Val Gly Val Pro Lys Gly Gly 565 570 575 Tyr Trp Arg Glu Ile Met Asn Thr Asp Ala Lys Glu Tyr Trp Gly Ser 580 585 590 Gly Met Gly Asn Leu Gly Gly Lys Glu Ala Asp Lys Ile Pro Trp His 595 600 605 Gly Arg Lys Phe Ser Leu Ser Leu Thr Leu Pro Pro Leu Ser Val Ile 610 615 620 Tyr Leu Lys His Glu Gly 625 630[Sequence Listing] SEQ ID NO: 1 Sequence length: 630 Sequence type: Amino acid Topology: Linear Sequence type: Protein Sequence of SEQ ID NO: 1 Met Lys Lys Phe Ser Leu Ile Ser Asp Tyr Asp Val Tyr Leu Phe Lys 5 10 15 Glu Gly Thr His Thr Arg Leu Tyr Asp Lys Leu Gly Ser His Val Ile 20 25 30 Glu Leu Asn Gly Lys Arg Tyr Thr Phe Phe Ala Val Trp Ala Pro His 35 40 45 Ala Asp Tyr Val Ser Leu Ile Gly Asp Phe Asn Glu Trp Asp Lys Gly 50 55 60 Ser Thr Pro Met Val Lys Arg Glu Asp Gly Ser Gly Ile Trp Glu Val 65 70 75 80 Leu Leu Glu Gly Asp Leu Thr Gly Ser Lys Tyr Lys Tyr Phe Ile Lys 85 90 95 Asn Gly Asn Tyr Glu Val Asp Lys Ser Asp Pro Phe Ala Phe Phe Cys 100 105 110 Glu Gln Pro Pro Gly Asn Ala Ser Val Val Trp Lys Leu Asn Tyr Arg 115 120 125 Trp Asn Asp Ser Glu Tyr Met Lys Lys Arg Lys Arg Val Asn Ser His 130 135 140 Asp Ser Pro Ile Ser Ile Tyr Glu Val His Val Gly Ser Trp Arg Arg 145 150 155 160 Val Pro Glu Glu Gly Asn Arg Phe Leu Ser Tyr Arg Glu Leu Ala Glu 165 170 175 Tyr Leu P ro Tyr Tyr Val Lys Glu Met Gly Phe Thr His Val Glu Phe 180 185 190 Leu Pro Val Met Glu His Pro Phe Tyr Gly Ser Trp Gly Tyr Gln Ile 195 200 205 Thr Gly Tyr Phe Ala Pro Thr Ser Arg Tyr Gly Thr Pro Gln Asp Phe 210 215 220 Met Tyr Leu Ile Asp Lys Leu His Gln Glu Gly Ile Gly Val Ile Leu 225 230 235 240 Asp Trp Val Pro Ser His Phe Pro Thr Asp Ala His Gly Leu Ala Tyr 245 250 255 Phe Asp Gly Thr His Leu Tyr Glu Tyr Glu Asp Trp Arg Lys Arg Trp 260 265 270 His Pro Asp Trp Asn Ser Phe Val Phe Asp Tyr Gly Lys Pro Glu Val 275 280 285 Arg Ser Phe Leu Leu Ser Ser Ala His Phe Trp Leu Asp Lys Tyr His 290 295 300 Ala Asp Gly Leu Arg Val Asp Ala Val Ala Ser Met Leu Tyr Leu Asp 305 310 315 320 Tyr Ser Arg Lys Glu Trp Val Pro Asn Ile Tyr Gly Gly Lys Glu Asn 325 330 335 Leu Glu Ala Ile Glu Phe Leu Arg Lys Phe Asn Glu Ser Val Tyr Arg 340 345 350 Asn Phe Pro Asp Val Gln Thr Ile Ala Glu Glu Ser Thr Ala Trp Pro 355 360 365 Met Val Ser Arg Pro Thr Tyr Val Gly Gly Leu Gly Phe Gly Met Lys 370 375 380 380 Trp Asn Met G ly Trp Met Asn Asp Thr Leu Phe Tyr Phe Ser Lys Asp 385 390 395 400 400 Pro Ile Tyr Arg Lys Tyr His His Glu Val Leu Thr Phe Ser Ile Trp 405 410 415 Tyr Ala Phe Ser Glu Asn Phe Val Leu Pro Leu Ser His Asp Glu Val 420 425 430 Val His Gly Lys Gly Ser Leu Ile Gly Lys Met Pro Gly Asp Tyr Trp 435 440 445 Gln Lys Phe Ala Asn Leu Arg Ala Leu Phe Gly Tyr Met Trp Ala His 450 455 460 Pro Gly Lys Lys Leu Leu Phe Met Gly Gly Glu Phe Gly Gln Phe Lys 465 470 475 480 Glu Trp Asp His Glu Thr Ser Leu Asp Trp His Leu Leu Glu Tyr Pro 485 490 495 Ser His Arg Gly Ile Gln Arg Leu Val Lys Asp Leu Asn Glu Val Tyr 500 505 510 Arg Arg Glu Lys Ala Leu His Glu Thr Asp Phe Ser Pro Glu Gly Phe 515 520 525 Glu Trp Val Asp Phe His Asp Trp Glu Lys Ser Val Ile Ser Phe Leu 530 535 540 Arg Lys Asp Lys Ser Gly Lys Glu Ile Ile Leu Val Val Cys Asn Phe 545 550 555 560 Thr Pro Val Pro Arg Tyr Asp Tyr Arg Val Gly Val Pro Lys Gly Gly 565 570 575 Tyr Trp Arg Glu Ile Met Asn Thr Asp Ala Lys Glu Tyr Trp Gly Ser 580 585 590 590 Gly Met Gly A sn Leu Gly Gly Lys Glu Ala Asp Lys Ile Pro Trp His 595 600 605 Gly Arg Lys Phe Ser Leu Ser Leu Thr Leu Pro Pro Leu Ser Val Ile 610 615 620 Tyr Leu Lys His Glu Gly 625 630

【0036】[0036]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ブランチングエンザイムによるα−1,6−グ
ルコシド結合合成反応を示す概念図。各グルコース残基
の六員環構造を構成する炭素原子は省略している。点線
は、さらにグルコース残基が連なってゆく方向を示して
いる。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an α-1,6-glucoside bond synthesis reaction by a branching enzyme. The carbon atoms constituting the six-membered ring structure of each glucose residue are omitted. The dotted line indicates the direction in which glucose residues continue.

【図2】ブランチングエンザイムによる環状化反応を示
す概念図。各グルコース残基は○で示し、α−1,4−
グルコシド結合を実線で、α−1,6−グルコシド結合
を縦の矢印で示す。点線はさらにグルコース残基が連な
ってゆく方向を示している。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cyclization reaction by a branching enzyme. Each glucose residue is indicated by ○, and α-1,4-
Glucosidic bonds are indicated by solid lines, and α-1,6-glucosidic bonds are indicated by vertical arrows. The dotted line indicates the direction in which glucose residues continue.

【図3】高度耐熱性ブランチングエンザイムをアミロー
スに作用させ、その産物をイソアミラーゼによって処理
する前(A)、および処理した後(B)にダイオネクス社
製の糖分析システムにより分析した結果を示す図であ
る。
FIG. 3 shows the results of analysis using a sugar analysis system manufactured by Dionex before (A) and after (B) the treatment of amylose with a highly thermostable branching enzyme and treating the product with isoamylase. FIG.

【図4】高度耐熱性ブランチングエンザイムの反応至適
温度を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an optimum reaction temperature of a highly heat-resistant blanching enzyme.

【図5】高度耐熱性ブランチングエンザイムの耐熱性を
示したグラフである。10mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH
7.5)中で、示した温度にて10分間加熱した後の残存活
性を示す。
FIG. 5 is a graph showing the heat resistance of a highly heat-resistant branching enzyme. 10 mM sodium phosphate buffer (pH
In 7.5), the residual activity after heating at the indicated temperature for 10 minutes is shown.

【図6】高度耐熱性ブランチングエンザイムによって生
産された環状グルカンの分子量を分析した結果を示す図
である。実線が示差屈折計の応答を示し、黒点が各溶出
位置におけるグルカンの分子量を示す。
FIG. 6 is a view showing the results of analyzing the molecular weight of cyclic glucan produced by a highly thermostable branching enzyme. The solid line shows the response of the differential refractometer, and the black dots show the molecular weight of glucan at each elution position.

【図7】酵素を添加したワラビモチ(B)において、環
状グルカンが生産されたことを示す図である。コントロ
ールとして、酵素を添加しないワラビモチを用いた
(A)。
FIG. 7 is a diagram showing that cyclic glucan was produced in Bracken beetle (B) to which an enzyme was added. As a control, Bracken beetle to which no enzyme was added was used (A).

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (C12N 9/10 C12R 1:01) Fターム(参考) 4B024 AA05 BA10 CA05 CA06 DA06 EA04 GA11 HA01 4B035 LC03 LG20 LG51 LP01 LP21 4B050 CC01 CC03 DD02 LL02 4B064 AF12 AG01 CA02 CA19 CB30 CC24 CD19 DA10 4B065 AA01Y AA26X AB01 AC14 BA02 CA29 CA41 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) (C12N 9/10 C12R 1:01) F term (reference) 4B024 AA05 BA10 CA05 CA06 DA06 EA04 GA11 HA01 4B035 LC03 LG20 LG51 LP51 LP01 LP21 4B050 CC01 CC03 DD02 LL02 4B064 AF12 AG01 CA02 CA19 CB30 CC24 CD19 DA10 4B065 AA01Y AA26X AB01 AC14 BA02 CA29 CA41

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 65℃以上に反応の至適温度を有するブラ
ンチングエンザイムを用いて、α−グルカンを環状化す
る工程を含む、分子内にグルコース分子による環状構造
を有する環状グルカンの製造方法。
1. A method for producing a cyclic glucan having a cyclic structure with a glucose molecule in a molecule, comprising a step of cyclizing an α-glucan using a branching enzyme having an optimal temperature of the reaction at 65 ° C. or higher.
【請求項2】 70℃以上に反応の至適温度を有するブラ
ンチングエンザイムを用いて、α−グルカンを環状化す
る工程を含む、分子内にグルコース分子による環状構造
を有する環状グルカンの製造方法。
2. A method for producing a cyclic glucan having a cyclic structure with a glucose molecule in a molecule, comprising a step of cyclizing an α-glucan using a branching enzyme having an optimal temperature of 70 ° C. or higher.
【請求項3】 前記ブランチングエンザイムが、生育最
適温度80℃以上である超好熱菌由来のブランチングエン
ザイムである請求項1または2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the branching enzyme is a branching enzyme derived from a hyperthermophilic bacterium having an optimum growth temperature of 80 ° C. or higher.
【請求項4】前記ブランチングエンザイムが、Thermoto
gales目、またはAquificales目に属する細菌由来のブラ
ンチングエンザイムである請求項1または2記載の方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the branching enzyme is Thermoto.
3. The method according to claim 1, wherein the branching enzyme is a bacterial-derived branching enzyme belonging to the order Gales or Aquificales.
【請求項5】前記ブランチングエンザイムが、Aquifex
aeolicusVF5由来のブランチングエンザイムである請求
項1または2に記載の方法
5. The method according to claim 5, wherein the branching enzyme is Aquifex.
The method according to claim 1 or 2, which is a branching enzyme derived from aeolicus VF5.
【請求項6】前記ブランチングエンザイムが、Aquifex
pyrophilusDSM6858由来のブランチングエンザイムであ
る請求項1または2に記載の方法
6. The method according to claim 6, wherein the branching enzyme is Aquifex.
The method according to claim 1 or 2, which is a branching enzyme derived from pyrophilus DSM6858.
【請求項7】前記ブランチングエンザイムが、Thermoto
ga maritimaMSB8由来のブランチングエンザイムである
請求項1または2に記載の方法
7. The method according to claim 1, wherein the branching enzyme is Thermoto.
The method according to claim 1 or 2, which is a branching enzyme derived from ga maritima MSB8.
【請求項8】前記ブランチングエンザイムが以下の
(a)、(b)または(c)のブランチングエンザイム
である請求項1または2に記載の方法。 (a)配列表の配列番号1の1位のMetから630位のGlyま
でのアミノ酸配列(GenBank塩基配列データベース、ACC
ESSION番号、AE000704の7449〜9341番目までの塩基配列
を翻訳して得られるアミノ酸配列)を有するブランチン
グエンザイム (b)アミノ酸配列(a)において、1またはそれ以上
のアミノ酸配列が欠失、置換、または付加されたアミノ
酸配列を有し、反応至適温度が65℃以上であるブランチ
ングエンザイム (c)GenBank塩基配列データベース、ACCESSION番号、
AE000704に記載されている塩基配列を有するDNA、また
はその一部とストリンジェントな条件下でハイブリダイ
ズするDNAにコードされるブランチングエンザイムであ
って、反応至適温度が65℃以上であるブランチングエン
ザイム
8. The method according to claim 1, wherein the branching enzyme is the following branching enzyme (a), (b) or (c). (A) Amino acid sequence from Met at position 1 to Gly at position 630 of SEQ ID NO: 1 in the sequence listing (GenBank base sequence database, ACC
ESSION No., a branching enzyme having an amino acid sequence obtained by translating the nucleotide sequence from 7449 to 9341 of AE000704) (b) In the amino acid sequence (a), one or more amino acid sequences are deleted, substituted, Or a branching enzyme having an added amino acid sequence and having an optimal reaction temperature of 65 ° C. or higher. (C) GenBank base sequence database, ACCESSION number,
A branching enzyme encoded by a DNA having the nucleotide sequence described in AE000704, or a DNA that hybridizes under stringent conditions with a part thereof, wherein the optimal reaction temperature is 65 ° C or higher. Enzyme
【請求項9】請求項1から8のいずれかの項に記載のブラ
ンチングエンザイムを食品素材に、該素材の加熱処理前
または加熱処理直後に添加する工程であって、ここで該
ブランチングエンザイムが該食品素材中のデンプンから
環状グルカンを生成する工程、を含む、食品の製造方
法。
9. A step of adding the branching enzyme according to any one of claims 1 to 8 to a food material before or immediately after heat treatment of the material, wherein the branching enzyme is added to the food material. Producing a cyclic glucan from starch in the food material.
【請求項10】前記食品が、米飯類、和菓子、スナック菓
子類、ベーカリー類、麺類、餃子およびシュウマイの
皮、水産練り商品、冷凍もしくは冷蔵流通の加工食品、
離乳食、ベビーフード、動物用飼料、飲料、スポーツ食
品、ならびに栄養補助食品からなる群より選択される、
請求項9に記載の方法。
10. The food is cooked rice, Japanese confectionery, snack confectionery, bakery, noodles, gyoza and shumai peel, fishery kneaded product, frozen or refrigerated processed food,
Baby food, baby food, animal feed, beverages, sports foods, and selected from the group consisting of dietary supplements,
The method according to claim 9.
【請求項11】請求項1から8のいずれかの項に記載のブラ
ンチングエンザイムを含有することを特徴とする、食品
素材、食品添加物、および食品改質剤。
A food material, a food additive, and a food modifier, comprising the branching enzyme according to any one of claims 1 to 8.
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