酵母・麹菌・乳酸菌は古くから発酵・醸造食品製造において利用されてきた重要かつ代表的な微生物であり、特に最近では食品の第一次機能（栄養）や第二次機能（嗜好）よりもむしろ第三次機能である生体調整機能に着目した研究が非常に盛んになってきている状況にある。さらに、近年の遺伝子工学技術やゲノム解析の進展により、これらの微生物が持つ有用な遺伝子機能を活用して、有用物質生産・バイオリファイナリー・化粧品・医療・環境浄化など、食品以外のさまざまな産業分野へ応用しようとする研究が盛んに行われるようになった。
本書では、酵母・麹菌・乳酸菌のそれぞれについて、食品に関する最新の研究事例も一部取り入れたものの、主として発酵・醸造食品製造以外の産業分野への展開を視野に入れた基盤研究や技術開発について、産学官の多くの研究者から話題提供していただいた。多忙の中、執筆の労をとっていただいた執筆者の方々に心から感謝申し上げる次第である。本書が食品や微生物関連企業の企画・研究・開発従事者の方々にとって、新規事業や新商品開発のための一助となることを願うとともに、大学・研究機関の研究者においても発酵・醸造関連微生物の新規有用機能開発などに役立つことができれば幸いである。
（本書「はじめに」より抜粋・改変）
目次
【第I編 酵母菌 】
第1章 木質系バイオマスからの有用物質生産に向けた酵母の育種開発
1 はじめに
2 バイオマスの特徴と発酵生産における酵母の必要特性
3 酵母のキシロース発酵性
3.1 キシロース発酵性酵母の開発
3.2 キシロース発酵性酵母のオミックス解析
3.3 呼吸欠損株によるキシロース発酵
4 酵母の高温耐性
4.1 高温発酵の重要性
4.2 酵母の耐熱性機構の解析と耐熱性酵母の活用
4.3 耐熱性を示すキシロース発酵性酵母株の開発
5 おわりに
第2章 スーパー酵母・スーパー麹菌によるバイオリファイナリー技術
1 清酒醸造とバイオエタノール
2 清酒酵母と細胞表層工学
3 清酒酵母に麹菌の機能を付与させる
4 バイオマスからのエタノール発酵
5 安定な遺伝子発現するための新技術 - HELOH法
6 スーパー麹菌によるバイオマスの直接分解
7 醸造技術をバイオ燃料生産へ
第3章 耐熱性酵母Kluyveromyces marxianusを用いた物質生産と育種技術
1 はじめに
2 耐熱性酵母Kluyveromyces marxianusの歴史
3 Kluyveromyces marxianusの耐熱性と糖資化性
4 Kluyveromyces marxianusのエタノール発酵
5 Kluyveromyces marxianusの遺伝学を確立するために
6 1倍体性酵母(haploid-prone yeast)と2倍体性酵母(diploid-prone yeast)
7 1倍体性ホモタリック酵母Kluyveromyces marxianusの交配育種
8 1倍体性酵母Kluyveromyces marxianusの栄養要求性変異株の取得
9 Kluyveromyces marxianusにおけるウラシル要求性変異株の取得
10 Kluyveromyces marxianusの遺伝子操作と非相同末端結合
11 Kluyveromyces marxianusをモデル酵母とする基礎研究
第4章 酵母による高活性ターミネーターを利用したタンパク質高生産
1 はじめに
2 ターミネーター活性の網羅的な評価と最高活性DIT1ターミネーターの発見
3 DIT1ターミネーターの作用原理の解明と目的タンパク質の高生産への応用
4 発現カセット・ライブラリを利用したコンビナトリアル・スクリーニング
5 おわりに
第5章 酵母によるコエンザイムQ10の生産
1 コエンザイムQ(CoQ)とは
2 酵母におけるCoQ研究〜CoQ合成とイソプレノイド側鎖合成〜
3 CoQ合成経路の上流の経路〜メバロン酸経路〜
4 CoQの高生産
5 酵母を用いたCoQ生産性の向上
6 CoQ10高生産に向けたアプローチ
第6章 酵母によるヒト型セラミドの高効率生産技術
1 はじめに
2 スフィンゴ脂質について
3 皮膚や毛髪におけるセラミドの役割について
4 組換え酵母によるセラミドNSの生産
5 代謝改変によるセラミドNS生産の向上
6 代謝の区画化によるセラミドNS生産の向上
7 おわりに
第7章 担子菌酵母によるバイオ化学品の生産
1 はじめに
2 担子菌酵母による物質生産
3 有機酸の生産
4 脂質の生産
5 糖脂質(バイオ界面活性剤)の生産
6 おわりに
第8章 バイオ医薬品生産に向けた出芽酵母の糖鎖構造改変
1 バイオ医薬品とその動向
2 バイオ医薬品と糖タンパク質糖鎖
3 バイオ医薬品生産プラットフォームとしての出芽酵母
4 出芽酵母のN-結合型糖鎖構造改変
5 出芽酵母のO-結合型糖鎖構造改変
6 出芽酵母によるバイオ医薬品生産の現状と今後の展望
第9章 新しい創薬ツールとしての出芽酵母
1 はじめに
2 化学遺伝学プロファイリング
3 形態プロファイリング
4 遺伝子発現プロファイリング
5 細胞壁をターゲットとした新しい抗真菌剤
6 おわりに
第10章 酵母ケミカルゲノミクスを用いた化合物作用機序解明のための大規模高速解析法
1 はじめに
2 合成致死性にもとづいたケミカルゲノミクス
3 ハプロ不全にもとづいたケミカルゲノミクス
4 遺伝子過剰発現による化合物の耐性化を利用したケミカルゲノミクス
5 おわりに
第11章 老香を発生させにくい清酒酵母の育種
1 はじめに
2 スクリーニング方法の検討
3 MTA 非資化性変異株のスクリーニング
4 DMTS-P1 簡易生成試験
5 DMTS-P1 低生産株の原因遺伝子の調査
6 DMTS-P1 低生産株による小仕込試験
7 ホモ変異型2 倍体の取得
8 ホモ変異型2 倍体による小仕込試験
9 安定性試験
10 まとめ
【第II編 麹菌】
第1章 麹菌のカーボンカタボライト抑制関連因子の制御による酵素高生産
1 はじめに
2 CCR 制御に関わる因子
3 糸状菌におけるCCR の制御機構
4 麹菌のCCR 関連因子(CreA,CreB)の破壊によるアミラーゼの高生産
5 麹菌のcreA およびcreB 破壊によるバイオマス分解酵素の高生産
6 CreD の機能解析と変異導入による酵素高生産
7 まとめと今後の展望
第2章 麹菌によるタンパク質大量生産システムの開発
1 はじめに
2 麹菌タンパク質高発現システムの構築と改良
2.1 シス・エレメントRegionⅢの機能を利用したプロモーターの構築
2.2 5’UTRの改変による翻訳の効率化
2.3 高効率なターミネーターを用いた発現システムの改良
3 高発現システムを用いたタンパク質生産の実績
4 おわりに
第3章 麹菌酵素の生産と応用
1 麹菌酵素製剤の歴史
2 麹菌酵素製剤の製造
3 麹菌酵素の応用
3.1 ヘルスケア分野
3.1.1 日本国内での消化酵素製剤への利用
3.1.2 米国でのダイエタリーサプリメント利用
3.2 食品加工分野
3.2.1 糖質加工分野
3.2.2 タンパク質加工分野
3.2.3 その他分野
第4章 麹菌の有性世代の探索・不和合性の発見と交配育種への利用
1 はじめに
2 麹菌には2つの接合型MAT1-1型とMAT1-2型が存在する
3 麹菌の接合型遺伝子の機能解析
4 麹菌の細胞融合能の再発見
5 麹菌における不和合性の発見
6 麹菌における有性生殖の発見の試み
7 おわりに
第5章 麹菌Aspergillus oryzaeが産生する環状ペプチド,フェリクリシン,デフェリフェリクリシン
1 フェリクリシン(Fcy)
1.1 貧血改善効果
1.2 Fcyの溶解特性
2 デフェリフェリクリシン(Dfcy)
2.1 抗酸化活性
2.2 メラニン抑制効果
2.3 炎症抑制効果
第6章 α-エチル-D-グルコシドの発酵生産法の開発と新規機能性を利用した各種商品への応用
1 はじめに
2 焼酎醸造でのα-EG 生産
3 酒粕再発酵でのα-EG 生産
3.1 高生産発酵法
3.2 蒸留残渣の用途開発
4 日本酒醸造でのα-EG 生産
4.1 酒母仕込の純米酒
4.2 純米吟醸酒
5 ヒトパッチ試験によるα-EG の評価
5.1 有効濃度と時間
5.2 浴用酒としての用途開発
6 ヒト成人線維芽細胞によるα-EG の評価
6.1 有効濃度
6.2 クロロゲン酸との比較
7 まとめと今後の展開
第7章 麹菌由来酸性プロテアーゼによる腸内善玉菌増加作用
1 はじめに
2 麹菌発酵ごぼうの機能性
3 麹菌由来プロテアーゼ剤の機能性
4 米麹菌由来酸性プロテアーゼの善玉菌増加作用の発見
5 おわりに
第8章 麹菌を宿主としたカビの二次代謝産物の生産
1 はじめに
2 麹菌異種発現系を用いた天然物の異種生産
2.1 生合成マシナリーの再構築による天然物の異種生産
2.2 麹菌異種発現系の特徴
2.2.1 標的遺伝子に含まれるイントロンの除去が不要
2.2.2 補助酵素の共発現が不要
2.2.3 毒性物質に対する自己耐性能
2.2.4 課題
3 麹菌異種発現系の応用例
4 まとめ
第9章 麹菌の細胞壁α-1,3グルカン欠損株による高密度培養と物質高生産への利用
1 糸状菌の細胞壁構築シグナル伝達機構解析
2 糸状菌における細胞壁多糖AGの生物学的機能
3 AG欠損株の高密度培養への応用
4 麹菌における第二の菌糸接着因子の発見
第10章 麹菌由来界面活性タンパク質(ハイドロフォービン)の特性とその応用技術
1 ハイドロフォービンの生態
2 ハイドロフォービンの構造と重合性
3 ハイドロフォービンの物理的性質
4 ハイドロフォービンと酵素タンパク質の相互作用
5 ハイドロフォービンの産業応用
第11章 黒麹菌のゲノム解析とその産業応用
1 黒麹菌のゲノム解析の意義
2 黒麹菌の歴史
3 黒麹菌のゲノム解析による再分類
4 黒麴菌A. luchuensis NBRC 4314株の全ゲノム解析
5 全ゲノム情報によるA. luchuensisの種内系統解析
6 A. luchuensisのルーツは沖縄県
7 黒麹菌のゲノム解析によるさらなる産業振興
第12章 麹菌酵素活性の制御による機能性ペプチド高含有醤油の開発
1 はじめに
2 醤油中のペプチドを増加させる試み
3 諸味中のペプチダーゼ活性の抑制方法
4 大豆発酵調味液からのACE阻害ペプチドの単離同定と定量
5 血圧が高めのヒトを対象とした連続摂取試験
6 特定保健用食品(トクホ)としての実用化と機能性表示食品への展開
【第III編 乳酸菌】
第1章 乳酸菌の脂肪酸変換機能とその産業利用
1 はじめに
2 乳酸菌に見出された不飽和脂肪酸飽和化代謝
3 乳酸菌の脂肪酸変換活性を活用した脂肪酸誘導体の生産
3.1 共役脂肪酸生産
3.1.1 リノール酸の異性化による共役リノール酸(CLA)生産
3.1.2 リシノール酸の脱水による共役リノール酸(CLA)生産
3.1.3 乳酸菌による種々の共役脂肪酸の生産
3.2 水酸化脂肪酸,オキソ脂肪酸などの不飽和脂肪酸飽和化代謝産物の生産
4 水酸化脂肪酸にみる乳酸菌脂質変換物の実用化開発
4.1 HYAの生物ならびに食品における存在
4.2 HYAの生理機能
4.3 HYAの実用化検討
5 おわりに
第2章 乳酸菌の遺伝子操作技術の進展
1 はじめに
2 プラスミドの発見とその利用
3 従来の遺伝子破壊/置換技術
4 最新の遺伝子破壊/置換技術
4.1 λ Red相同組換え法の応用
4.2 CRISPR-Cas9システムを用いたゲノム編集
第3章 乳酸菌由来抗菌性ペプチド、バクテリオシンの機能と応用
1 はじめに
2 乳酸菌バクテリオシンの多様性
3 乳酸菌バクテリオシンの生合成と作用機構
4 ナイシンの利用
4.1 食品保存への応用
4.2 非食品用途への応用
4.2.1 手指用殺菌洗浄剤
4.2.2 乳房炎予防剤・治療剤
4.2.3 口腔ケア剤
5 新しい乳酸菌バクテリオシンの利用と展望
6 おわりに
第4章 乳酸菌と酵母との相互作用,および乳酸菌の炭水化物への接着現象の解析とプロバイオティクスへの応用
1 はじめに
2 発酵食品における乳酸菌と酵母の関与
3 乳酸菌と酵母の共生系を利用した物質生産
4 乳酸菌と酵母の接着の機構
5 乳酸菌と酵母の接着による応答
6 乳酸菌と酵母との接着の意義
7 乳酸菌の炭水化物への接着とプロバイオティクスとしての応用
8 おわりに
第5章 ビフィズス菌・乳酸菌のプロバイオティクス機能と製品開発
1 プロバイオティクスとは
2 プロバイオティクスの生理作用
2.1 プロバイオティクスの抗アレルギー作用
2.2 プロバイオティクスの抗肥満作用
2.3 プロバイオティクスによる抗がん作用
2.4 プロバイオティクスによる脳機能改善
3 プロバイオティクスとしてのビフィズス菌・乳酸菌の製品開発
3.1 ヨーグルト製品開発
3.2 菌末製造開発
3.3 ビフィズス菌の生菌数測定法
4 おわりに
第6章 乳酸菌・ビフィズス菌発酵を利用した基礎化粧品素材の開発
1 はじめに
2 皮膚と乳酸菌発酵液
3 乳酸菌・ビフィズス菌発酵を利用した化粧品素材
3.1 脱脂粉乳の乳酸菌発酵液
3.2 乳酸桿菌/アロエベラ発酵液
3.3 大豆ビフィズス菌発酵液
3.4 ヒアルロン酸
4 効果測定
5 安全性
6 おわりに
第7章 乳酸菌由来活性物質を用いた新規治療薬の開発
1 はじめに
2 乳酸菌由来の腸管保護活性物質
2.1 菌培養上清からの腸管保護活性物質の同定
2.2 乳酸菌由来長鎖ポリリン酸の作用機序
2.2.1 腸管バリア機能の増強作用
2.22. 腸炎モデルへの治療効果
3 乳酸菌由来の抗腫瘍活性物質
3.1 菌培養上清からの抗腫瘍活性物質の同定
3.2 腫瘍モデルに対する治療効果
4 おわりに
第8章 乳酸菌による細胞のリプログラミング
1 はじめに
2 多能性幹細胞について
3 細菌感染による細胞変性
4 乳酸菌による細胞形質の転換
5 細菌による細胞リプログラミングの応用可能性
第9章 アレルギー改善乳酸菌の開発
1 はじめに
2 アレルギーリスクの抑制への課題
3 アレルギーリスク低減乳酸菌の選択
4 ヒトに対する有効性の確認
5 作用メカニズム
6 おわりに
