2010. 11. 26「食品素材としての植物由来機能性多糖」
１．植物多糖/オオムギβ-グルカンとは
２．植物多糖/オオムギβ-グルカンの生合成
３．機能性食品素材としてのオオムギβ-グルカン
教育学部教授 川嶋かほる 先生との共同取り組み
埼玉大学 大学院理工学研究科生命科学部門(理学部 分子生物学科)

円谷 陽一

食品（植物とキノコ）と食物繊維（Dietary fibers）
食物繊維：ヒトの消化酵素で加水分解されない難消化性あるいは難吸収性の食品成分
リグニンと細胞壁多糖類（セルロース、ヘミセルロース、ペクチン、その他）

食物繊維量
大麦（押麦）
小麦（薄力粉）米（玄米）（白米）
とうもろこし（コーンミール）
さつまいも
じゃがいも
えんどう（全粒）
だいず
きゃべつ
だいこん（根）ほうれんそうりんご（生）
しいたけ（生）

不溶性

3.6

6.00

水溶性

510（g/100 g可食部）

1520

五訂 日本食品標準成分表

特定保健用食品
食物繊維を含む食品類の例
オールブラン [小麦ふすま（ブラン）を原料]
快適繊維プルーン
今日のみそ汁 合わせ味噌仕立て
クラッシュタイプの蒟蒻畑ライトグレープフルーツ味
小岩井低脂肪のむヨーグルト[酵母食物繊維入り]
繊維補給
ナタデココ ファイバー
日清おいしさプラス サイリウムヌードル チキンタンメン
ファイバーチョキレP
ファイブミニメナード 緑の健康野菜
ファイバー食パン 爽快健美

作用・効果例：
整腸作用（腸の蠕動運動活発化、排便状態改善、老廃物除去、等）、血中脂質調整作用、血糖値調節作用、等
国立健康・栄養研究所ホームページから抜粋

様々な植物多糖
グルカン = グルコースの重合体
アミロース： (1→4)-α-グルカン
デンプンの成分（ヒトの栄養源）
アミロペクチン：(1→4) ),(1→6)-α-グルカン
デンプンの成分
グリコーゲンも同じ構造
セルロース： (1→4)-β-グルカン
植物細胞壁多糖（製紙業、など）

相互変換

オオムギの(1→3),(1→4)-β-グルカン （β-グルカン）(1→3),(1→4)-β-グルカン （略して単にβ-グルカン）の性質
構造： 細胞壁多糖（ヘミセルロース）の一種、β-グルコースが(1→3)-結合と(1→4)-結合で千～１万個連なった多糖、
分布： イネ科植物（穀物）の種子に多く含まれる。特にオオムギ種子に多い。
働き： 植物細胞壁の形・成長の制御、種子の発芽時の栄養源
利用： 様々な健康維持・促進機能

セロトリオース
セロテトラオース大麦胚乳細胞壁多糖
オオムギ種子の主成分（全体の60～70％）はデンプン。細胞壁多糖は全体の約10％を占める。

大麦種子

デンプン粒
胚乳細胞細胞壁多糖

細胞壁Briggs, 1978

細胞壁多糖中の割合(1→3),(1→4)-β-グルカン (β-グルカン)～ 75%

アラビノキシラン～ 20%

グルコマンナン

～ 2%

セルロース

～ 2%

オオムギβ-グルカンの生理機能（２）
米国食品医薬品局（FDA）は2006年5月、大麦の可溶性食物繊維（β-グルカン）の摂取が、血清コレステロール値を低下させる作用がある事を認め、大麦及びそれを含む食品に含まれる大麦の可溶性食物繊維が、1食あたり0.75g以上含む製品に対し、冠状心疾患の危険を減らすという 健康強調表示 を認可した。

米国のスーパーマーケットで増えている大麦食品

アメリカ穀物協会ホームページ
http://www.grainsjp.org/2009/08/post-22.html

オオムギβ-グルカンの生理機能発現のメカニズム
β-グルカン→腸管の樹状細胞（免疫担当細胞の一種）→デクチン受容体と結合→情報伝達→抗体産生→免疫機能の活性化

八村敏志、化学と生物、2005
東京大学 医科学研究所ホームページ
http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/jp/research/papers/2il17t.php

炭素循環：循環型炭素資源としての植物細胞壁多糖
植物細胞壁多糖の合成の仕組み → 低炭素社会・循環型社会→ バイオマス（バイオエタノールの効率生産、等）

大気中 CO2 750 Gt（ギガトン;10億トン）
炭素循環/年
吸収122 Gt

呼吸 60 Gt
分解 60 Gt

人間活動 2 Gt
人間活動 6 Gt
90 Gt

92 Gt

土壌微生物
土壌炭素 1600 Gt

化石炭素 4000 Gt

海中炭素 39800 Gt

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/CarbonCycle/carbon_cycle4.php を改変

植物多糖類の合成経路
二酸化炭素

太陽エネルギー

光合成（炭酸同化）

グルコース
糖代謝

エネルギー・
組織成分

植物体
各種糖ヌクレオチド（約20種類）
多糖合成：含量と構造の制御

デンプン・細胞壁多糖
抽出・加工：低分子化、化学修飾、など

食品、工業製品など

その他の糖ヌクレオチドの例
UDP-ガラクトース、UDP-L-アラビノース、UDP-キシロース、GDP-マンノース、ADP-グルコース（デンプン合成）、など

多糖の合成
グルコースが出発物質● その他の糖（約20種類）は糖ヌクレオチドの形で合成・変換される。
● 多糖は糖ヌクレオチドが基質となって、多糖合成酵素によって合成される。

●

ヒトの多糖類（糖鎖）の合成経路
グルコース（出発物質）から全ての糖（植物とは異なるが約20種類）を作る。
ヒトには“必須糖”はない ⇔ “必須アミノ酸”。
糖の合成・変換は糖ヌクレオチドを介する。
糖鎖合成例
グルコサミンを含む生体成分
例：コンドロイチン硫酸

各種糖ヌクレオチドの合成と相互変換
1) 再利用経路で様々なUDP-糖を合成するUDP-糖ピロホスホリラーゼ（USP）を発見
2) L-フコースをGDP-L-フコースに変換する二機能性酵素（FKGP）の発見
3) 細胞質性のUDP-L-アラビノース合成酵素（PsUGE1）の発見

PsUGE1

Kotake et al. 2004

オオムギ品種間のβ-グルカン合成酵素活とβ-グルカン含量● β-グルカン合成酵素活性は品種によって大きく異なる。
● β-グルカン合成酵素活性とβ-グルカン（グルコース）含量の相関性は不明瞭⇒ その他の要因（UDP-グルコースの供給量）も関与？
● 大麦胚乳提供：つくば作物研究所 小前幸三博士、河田尚之博士

Tsuchiya et al. 2005(1→3),(1→4)-β-グルカン (β-グルカン)の含量の制御

オオムギ胚乳細胞
グルコース/ショ糖合成/輸送の抑制

合成/輸送の促進

ADP-グルコース UDP-グルコース
デンプン
合成酵素

デンプン
アミロプラストエネルギー・組織成分

UDP-キシロース

UDP-L-アラビノース

ゴルジ体
β-グルカン
合成酵素

キシロース
合成酵素

(1→3),(1→4)-β-グルカン(β-グルカン)セルロース
合成酵素 セルロース

・原料の糖ヌクレオチドの合成と輸送の制御
・多糖合成酵素（糖転移酵素）の活性の制御

L-アラビノース転移酵素

アラビノキシラン

細胞壁多糖
高β-グルカン オオムギ

機能性多糖、オオムギβ-グルカン、に着目した食品開発
従来技術
オオムギβ-グルカンは、抽出、分別などによって高濃度の製品が得られてきたが高価格。
β-グルカン高含量の穀物品種も開発されてきているが、従来の粉砕法
では粒子径が大きく、利用に限界があった。

埼玉大学の機能性食品開発コンセプト
高β-グルカン含量のオオムギ栽培種を使用。
オオムギの天然組成を維持した穀物粉体を利用。
粉砕方法を工夫して微粉にすることで、食品として利用しやすくする。

おいしい、健康食品

埼玉県産のβ-グルカン含量の高い大麦栽培種の利用

食物繊維
高β-グルカン大麦
大麦（押麦）
小麦（薄力粉）米（玄米）（白米）
とうもろこし（コーンミール）
さつまいも
じゃがいも
えんどう（全粒）
だいず
きゃべつ
だいこん（根）ほうれんそうりんご（生）
しいたけ（生）

水溶性

10.305（g/100 g可食部）

不溶性

2.1

101520高β-グルカン含有大麦
小麦粉

粗粉

微粉

手延べ生麺 試作品
大麦粗粉
５０％

大麦微粉
大麦微粉
５０％
１００％
β-グルカン含量/1食100 g
3ｇ
3ｇ6ｇ

生麺 食味評価（大麦粉 配合 生麺）
大麦粉の種類

微粉

粗粉

大麦粉配合率0%

15%

30%

50%

100%

15%

色

4.7

54.5

43.7

4.3

異物感

555552におい555545

味

4.7

555

3.7

5

コシの強さ

454.5

4.3

4

4.7

のど越し

455

4.5

44.7

総合評価（美味しい）

45

4.7

4.5

44.5

外観

評価スコア付け
評価

評点
塗りつぶし色

美味し
い

普通

まずい

良い

普通

悪い

54321

◎

◎～○

○△×

高β-グルカンオオムギを配合したうどんの試作・販売
第61回 むつめ祭（埼玉大学学園祭；2010.10.29 - 31）での出店販売
焼きうどん試作は埼玉県八潮市のうどん加工業者に依頼
乾麺は秋田県のメーカーに依頼
宣伝チラシ
むつめ祭限定８００食￥200円
選べる！ソースor塩＊麺一筋四十年の中野食品（株）が協賛しています！

日時：むつめ祭期間中・ＡＭ10時～ＰＭ7時
場所：Ａ１２，Ａ１３（総合研究棟の前）○お持ち帰り用商品

・埼玉大学 大麦力稲庭うどん（乾麺）△埼大 大麦力焼きうどんの特徴 とは !?

￥800＊写真はイメージです。

☛一般のうどんよりモチモチ感がスゴく、具だくさんでボリューム満点！
☛埼玉県産特選コムギに、独自開発したオオムギを使用。オオムギの栄養成分の一つβ-グルカンを通常のものより多く含み、あなたの健康をサポートします！
＊β-グルカン⇒可溶性食物繊維で、血清コレステロール値の低下（つまりメタボ予防）、ダイエット補助、免疫力向上、がん予防などの健康促進効果が多数報告。
醸造酒研究会協力金（一口￥1000）も同時募集。お礼として日本酒を進呈！

提供：大麦食品研究会＆理学部分子生物学科有志学生

出店風景

乾麺