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好熱性 GH13 および GH57 α-グルカン分岐酵素で処理したコーンスターチの構造特性と栄養分率の比較
Comparison of the Structural Properties and Nutritional Fraction of Corn Starch Treated with Thermophilic GH13 and GH57 α-Glucan Branching Enzymes.
PMID: 31581739 PMCID: PMC6835866. DOI: 10.3390/foods8100452.
抄録
2 種類の好熱性 1,4-α-グルカン分岐酵素(GBE)である Caldicellulosiruptor bescii の CbGBE と Pyrococcus horikoshii の PhGBE をクローン化し、それぞれグリコシドヒドロラーゼファミリー 13 と 57 に属している。2つのGBEは様々な基質に対してα-1,6分岐活性を有することが確認されたが、基質特異性は明らかであった。澱粉は2つのGBEによって修飾され、インビトロでの消化率と構造特性を調べた。CbGBE修飾デンプンでは、重合度(DP)が6-12の短分岐A鎖が増加し、遅消化性デンプンと抵抗性デンプン(RS)の割合が増加した。PhGBE修飾デンプンでは、RS画分の増加は、A鎖の一部がわずかに増加しただけであった（DP, 6-9）。GBEで処理していない対照の割合と比較して、CbGBE-及びPhGBE修飾デンプンのα-1,6結合の割合は3.1倍及び1.6倍増加した。C交差偏光/マジックアングルサンプルスピニング(CP/MAS)NMRとXRDパターン解析により、GBE修飾デンプンは二重らせんを再構築したが、結晶構造は再構築しなかったことが報告されている。これらの結果から、CbGBEとPhGBEは異なる分岐活性を示し、α-1,6分岐比や鎖長分布、デンプンの二重らせん量が異なり、最終的にはデンプンの消化率に影響を与えていることがわかった。したがって、これらのGBEは、消化率が制御されたカスタマイズされたデンプンを製造するために使用することができます。
Two thermophilic 1,4-α-glucan branching enzymes (GBEs), CbGBE from Caldicellulosiruptor bescii and PhGBE from Pyrococcus horikoshii, which belong to the glycoside hydrolase family 13 and 57 respectively, were cloned and expressed in Escherichia coli. Two GBEs were identified to have α-1,6 branching activity against various substrates, but substrate specificity was distinct. Starch was modified by two GBEs and their in vitro digestibility and structural properties were investigated. Short-branched A chains with a degree of polymerization (DP) of 6-12 increased with CbGBE-modified starch, increasing the proportion of slow digestible and resistant starch (RS) fractions. PhGBE-modified starch resulted in an increase in the RS fraction only by a slight increase in part of A chains (DP, 6-9). Compared to the proportion of control not treated with GBE, the proportion of α-1,6 linkages in CbGBE- and PhGBE-modified starch increased by 3.1 and 1.6 times. C cross polarization/magic angle sample spinning (CP/MAS) NMR and XRD pattern analysis described that GBE-modified starches reconstructed double helices but not the crystalline structure. Taken together, CbGBE and PhGBE showed distinct branching activities, resulting in different α-1,6 branching ratios and chain length distribution, and double helices amount of starch, ultimately affecting starch digestibility. Therefore, these GBEs can be used to produce customized starches with controlled digestion rates.