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希少糖ってなに?

「希少糖」とは、自然界での存在量が少ない単糖(糖の最小単位)や糖アルコールのことを指し、50種類以上あります。自然界の単糖はその多くがぶどう糖(グルコース)であり、ほかに果糖(フラクトース)などが多く存在しています。これらはエネルギー源として利用されたために生物の進化とともに大量に存在してきました。一方で、微量ながらも「プシコース(アルロース)」「アロース」といった様々な単糖もあり、これらが代表的な「希少糖」です。自然界に少ないことは、生物の進化の過程であまり必要とされてこなかったと理解されており、その存在の理由が謎でした。しかし、昨今これら「希少糖」には、現代人にとって役立つ様々な生理機能があることが解明されてきています。

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日本でも既に市民権を得ている希少糖では、虫歯予防に効果があると認知されている「キシリトール」や、低カロリー甘味料として市販されている「エリスリトール」があります。これらの普及品は天然の糖類をもとに酵母による醗酵や還元反応を利用して工業的に作られた糖アルコールです。
また「プシコース(アルロース)」や「アロース」は人工的な大量生産がこれまで難しい希少糖でしたが、香川大学で生産方法についての研究が進み、新しい酵素の発見によって量産化に成功。そうして作られた素材をもとに、様々な機能についても日々研究されています。

始まりは香川大学農学部

1991年、香川大学農学部に在籍していた何森健教授(当時)が、農学部食堂裏の土壌の中から、果糖を希少糖(D-プシコース(D-アルロース))に変換させる酵素を持つ微生物を発見しました。何森氏は、後にこのことを「研究者人生で一生に一度ある贈り物」と表現しています。

当時、研究用D-プシコース(D-アルロース)は1gで5万円という高価格な素材であり、希少糖研究が進まない阻害要因の一つに価格がありました。したがって、希少糖研究を進める上で必要だったのは、低価格の素材から効率的にほかの希少糖に変換させるための酵素。何森氏は、出かけた先の土壌や瀬戸内海の海水までも採集し、求める酵素を持つ微生物を探し続けたのです。

その微生物が、身近な香川大学農学部の食堂裏から見つかったことはこの上ない幸運であり、なかなか光の当たらない希少糖研究を地道にコツコツと続けていた何森氏に贈られたものだったのかもしれません。

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希少糖の生産戦略 Izumoring (イズモリング)

2002年、希少糖生産戦略であるIzumoring(イズモリング)が発表されました。下図は、ぶどう糖(グルコース)や果糖(フラクトース)など6炭糖C6H12O6についての現在利用されているイズモリングです。この図の中には、プシコース(アルロース)(英:Allulose)やアロースなど、主な希少糖の生産戦略が盛り込まれています。

イズモリングが構築されたことにより、様々な単糖の効率的な生産設計図が得られ、希少糖がこれまでに比べて高価な素材ではなくなりました。その結果、研究の拡大や事業化にメリットをもたらしました。

また、イズモリングは、様々な6炭糖の関係性を明らかにしました。これまで素材ごとに個々に行われていた研究を、6炭糖全体の中に位置付けて広い視点から見直せるようになりました。

単糖は既に研究し尽くされたと思われがちな分野でしたが、このように全体像や関係性が見えたことにより、糖の機能についての再発見が期待されるだけでなく、生物の進化や宇宙の成り立ちに関わる研究にまで、糖研究が重要な役割を果たす可能性を示すことになりました。

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