Page 1 Page 2 ラクツロン酸とD一グ`ルクロン酸が主なものであ る

4
7
弘前大学教 育学部紀 要 第 9
4
号 :4
7
-5
2(
2
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5
年1
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植物細胞壁多糖構成中性糖及び各種 グル コ二糖類の
陰イオ ンクロマ トによる分析
Ana
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yukiWATANABE=
【
論文要 旨】
植物細胞壁多糖 を構成す る主 な中性単糖 7
種 とグル コ二糖類 を,短時間で連続的に分離 同定す る方法 とし
3
0
0 (日本 ダイオネクス社) によ
て,パ ルス ドア ンペ ロメ トリー検 出 (
金電極)付 きの イオ ンクロマ トDXHPAEC) を用いての条件検討 を行 った。
る陰イオ ンクロマ トグラフィー (
その結果,溶離液 として超純水 を用いることによ り, 目的の中性単糖 7
種 (
L
フコース,L
アラビノース,
Lラムノース,D
ガ
ラク トース,D
グル コース,D
キシロース,D
マ ンノース) を分離す ることがで きた。 ま
boPacPAlカラムを用い,グラジェ ン ト溶出によって,aグルコ二糖類 1
a.
aた,中性単糖分析 と同様のCar
トレハ ロース [αD
GI
c(
1
-1
)
-αDGI
c
]
, コ-ジビオース [αD
GI
c(
1
-2)
D
GI
c
]
,ニゲロース [αDGI
c(
1
-3)
D
GI
c
]
,マ ル トース [aDGI
c(
1
-4)
DGI
c
]
, イ ソマ ル トース [a DI
GI
c(
1
-6)
DI
GI
c
]
t 及 び βグル コ
二糖類
8,
β-トレハ ロース [βDI
GI
c(
1
-1
)
βD
I
GI
c
]
,ソホロース [βD
GI
c(
1-2
)
DI
GI
c
]
,ラ ミナ リビオー
1
D
GI
c(
1
-3)
DGI
c
]
, セ ロ ビ オ ー ス [βD
GI
c(
1
-4)
DI
GI
c
]
, ゲ ンチ オ ビ オ ー ス [βDGI
c(
1
-6)
ス [βD
GI
c
]
Ⅰの分離 ・同定が可能であるとわかった。 このことか ら,植物細胞壁多糖構成中性単糖及 びグルコ二
boPacPAlカラムによ り,多糖 の酸加水分解物及 び部分分解物 の分離 同定
糖 の分析 が, ダイオネクスのCar
を迅速 に行 えることが示唆 された。
キーワー ド:細胞壁多糖,中性単糖, グルコ二糖類,陰イオ ンクロマ トグラフィー
1.緒言
アラビノキシランな どのキシラン系多糖及 びキシ
ロ グル カ ンで あ り, セ ル ロー ス画分 は, (
1-4)
植物細胞壁 を構成す る多糖 は,一般 に熱水,シュ
β-D-グル カ ンであ る。 これ ら細胞壁,あ るいは
ウ酸 ア ンモニウム,キ レー ト剤 EDTA,メタリン
ペ クチ ン質,ヘ ミセルロース,セルロースの各画
酸 な どによって抽出 されるペ クチ ン質画分,それ
分か ら分離精製 した多糖 を構成 している単糖組成
4%の水酸化 カ リウム (
水酸化 ナ トリ
に続 く4-2
を知 る際,それぞれを酸で加水分解 し,生成 した
ウム) な どのアルカリで抽 出 されるヘ ミセルロー
単糖類 を種 々の クロマ トグラフィーで分離 同定 し
ス画分,そ して,アルカリ抽 出残液,セルロース
ている1・2)。
画分 に大 きく分 けることがで きる1
)
。
高等植物細胞壁多糖 を構成 している単糖類 は,
ペ クチ ン質画分 には, ラムノガラクツロナ ン,
ヘ キ ソース としてD-グル コース, D-ガラク トース
アラビナ ン及びアラビノガラクタンなどのガラク
及 びDマ ンノース,ペ ン トース としてL-アラビノー
タ ン系 多糖, ヘ ミセ ル ロース画分 には, (
1-3)
ス, D-キ シロース, メチ ルペ ン トース としてL-ラ
β-D-グ ル カ ン, (
1-3)
,(
1
-4)
-β-D-グ ル カ ン,
ムノース とL-フコース,それ に酸性糖 としてD-ガ
*弘前大学教育学部家政学科講座
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**福 島大学教育学部
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†現 ㈲ オ リジン生化学研究所 (
東京)
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ラク ツロ ン酸 とD-グル クロ ン酸 が主 な もので あ
(
1
-3
)
D
GI
c
]
, セ ロ ビオー ス [βD
GI
c(
1
-4)
D
-
る。 これ ら単糖類 の分離同定 には,種 々の方法が
D
GI
c(
1
-6)
D
GI
c
] 及 び ゲ ンチ オ ビオ ー ス [β-
知 られている。 我 々はこれ まで, これ ら細胞壁多
GI
c
] を用 いた。
糖構成単糖 のなかで も,主要 な中性単糖 をアルジ
トール トリフルオロアセテー トに した後,GLCに
2)中性単糖の分析
て分析 を行 っていた。 一方,HPLCに よる分析 方
中性単糖 のス タンダー ド溶液 を,パ ルス ドアン
法 も用 い られているが,誘導体化す る必要があ り
ペ ロメ トリー検 出陰 イオ ンクロマ トグ ラフ ィー
迅 速 的 で は な い。 さ らに, 現 在 で は蛍 光 分 析
(
HPAEC分析)にて分離 ・定量を行った。HPAEC
(
HPLC)な ども用い られている
分析 は,パルス ドア ンペ ロメ トリー検 出 (
金電極)
。
HPLCで は,単糖 類2
分子 が縮合 した二糖類 な
3
0
0 (日本 ダイオ ネク
付 きの イオ ンクロマ トDX-
ども分析 されている。二糖類 は,同一の単糖類 の
r
bo
Pa
cPAl (日
ス社) を用 い,分離 カラムはCa
結合であ って も,縮合 す るOH基の位置が異 なれ
r
本 ダ イ オ ネ ク ス社 ) を, ガ ー ドカ ラ ム はCa
ば,異 なる二糖類が生成す る。 例 えば, グル コー
bo
Pa
cPAIGUARD(日本 ダイオネクス社) を用
α-トレハ ロース (α1
スか らなる二糖類 で も, α,
6m
いた3)。分析条件 は, は じめに溶離液 として1
結合), コ- ジビオース (α1-2
結合), ニ
-α1
M水酸化 ナ トリウム (
糖分析標準溶離液)を用い,
結合),マル トース (α1-4
結合),
ゲロース (α1-3
グラジェン トをかけるな どして最適分離条件 を検
結合)があ り,また,β,
βイソマル トース (α1-6
討 した。
トレハ ロース (
β1-β1結合), ソホロース (
β1
-2
結合), ラ ミナ リビオース (
β1-3
結合), セ
3)グル コ二糖類の分析
β1-4
結合)及びゲ ンチオビオース
ロビオース (
グル コ二糖類 の分析 も上述の2) と同様 に,パ
(β1-6結合)があ る グル コ二糖 の結合位置の
ルス ドア ンペ ロメ トリー検 出陰イオ ンクロマ トグ
違いは,物理的性質や生理的機能性 の違 いにも影
ラフ ィー (
HPAEC分析 ) を行 った。溶離液 はA
響す ることが多数報告 されている。
液 と して1
0
0
mM水 酸化 ナ トリウム,B液 と して
。
我 々の研究室ではこれ まで,糖組成分析 の迅速
1
0
0
mM水酸化 ナ トリウム/5
0
0
mM酢酸 ナ トリウ
化及 びオ リゴ糖 の簡便 な分析法の検討 を進めて き
0
0
%(
開始0分) ∼7
0
%(
3
0
分後),
ムを用 い,A液 1
た。今 回,植物細胞壁多糖構成中性単糖 とグル コ
B液0
%(
開始0分 ) ∼3
0
%(
3
0
分後 ) の直線 的 グ ラ
二糖類 の分離同定について,陰イオ ンクロマ トを
.
O
ml
/分の流速で行 った。
ジェン トで1
用 いて検討 した結果 を報告す る。
2.実験方法
1)試料
LFuc),
市販の標準 中性単糖 であるフコース (
アラビノース (
L
Ar
a
)
, ラムノース (
LRha
)
,ガ
3.結果及び考察
多糖 の糖組成 を分析するには,多糖 を酸加水分
解 などで単糖類 に分解 し,それか ら種 々の方法で
L
Rha
,L
Fuc
,LAr
a
,D
Ⅹyl
,D
GI
c
,
中性単糖類 (
l
,D
Ma
n)の分離 ・定量を行 う。
D
Ga
D
Ga
l
),グルコース (
D
GI
〔
)
,キシロー
ラク トース (
PPC及びTLC分析 は,加水分解で調製 したサ ン
D
Ⅹyl
)及 びマ ンノース (
D
Ma
n)の7
種 を超
ス (
プルをその まま漉紙及 び薄層上 に負荷 して多重展
純水 に溶解 し,それぞれ0
.
1〟mo
l
相 当量 を含 むス
開を行 い,個 々の単糖類 を識別で きる。 しか し,
ml
を試料 として用 いた。 ま
タンダー ド混合溶液 1
その状態か らは定量することはで きず, さらに定
デ オキ シグル コース
た, 内部標 準 物 質 と して2
量分析 を必要 とす る ものである。 さらに, この分
(
2
DG) を用 いた。
析 は数時間か ら場合 によっては半 日以上の時間を
α-トレハ ロース
また, グル コ二糖 として, α,
要す ることもあ り,数多 くの試料 を分析す る時な
[aD
I
GI
c(
1
-1)
-aD
GI
c
],コ-ジビオース [aD
-
どは好 ましくない。そ して,当研究室で主に用い
c(
1
-2)
D
GI
c], ニゲ ロース [aD
GI
c(
1
-3
)
D
GI
て きたGLC分析 は,加水分解で得 られた単糖 をア
, マ ル トー ス [αD
GI
c(
1
-4)
D
GI
c
]
,イソ
GI
c
]
ルジ トールアセテー トな どの誘導体化す る必要が
D
GI
c(
1
-6)
D
GI
c
]
, β,
β-トレハ
マル トース [α-
あ り, この分析法 によって分離 ・定量が同時 に可
D
GI
c(
1
-1
)
βD
GI
c
]
, ソホ ロース
ロ ー ス [β-
能 となるが,分析 の前処理 に非常 に時間を要す る
[
βD
GI
c(
1
-2)
D
GI
c
]
,ラミナ リビオース [
βD
GI
c
ものである。 また,HPLC分析 は,GLC分析 に比
4
9
植物細胞壁多糖構成中性糖及び各種 グルコ二糖類 の陰イオ ンクロマ トによる分析
ベ ると誘導体化 の前処理 な しに直接 クロマ トグラ
-3)
DGI
c
]
, イ ソ マ ル トー ス [a D
GI
c(
1
-6
)
フィーにかけ られ,PPCやTLCと同程度のサ ンプ
DGI
c
]は清酒中の酷味成分 として知 られてお り,
ル量で数十分のオーダーで分析が可能 とな り,修
コ-ジビオースは抗 う蝕性, イソマル トースはビ
飾す ることな く分離精製 した ものを分取 で きるこ
フィズス菌の増殖 を促進す ることな ども報告 され
とな ど利点が多 い。 しか し,HPLCの一つ,単糖
ている6)。 また, トレハ ロースは非還元性 オ リゴ
に蛍光標識 をつけて高感度選択的検 出をす る方法
糖 で,デ ンプンの老化 防止や骨租擬症改善効果 な
は,個 々の糖 を特異的に認識で きない とい う欠点
どが報告 されてい る7・8)。近年 で は, グル コ二糖
もある。 もう一つ,その ままクロマ トグラフィー
はイ ンター ロイキ ン1
2(
I
L1
2)依存症 の1
型ヘル
にか け る方法 もあ るが, これ は カラムの種類 に
パーT細胞 (
Th) タイプの免疫応答の活性化 を通
よって分離で きる もの と分離で きない ものがある
して免疫 を賦活す るこ とが報告 され るな ど9・
1
0
)
,
ため,その 目的に合 わせてその都度 カラムを変 え
グルコシ ド結合
生理的機能が注 目されている。 β-
なければな らない。 これは,連続分析 には適 さな
のゲ ンチオビオースは,糖類 の中で も甘味ではな
い もの と考 える。
く苦味 を呈す るグル コ二糖 であ り,構成糖 が同 じ
そ こで,HPAEC分析 は,多糖 の酸加水分解物
で も,結合位置 によって様 々な性質 を示す。 これ
をす ぐにクロマ トにかけ られ,分析 に要す る時間
らオ リゴ糖 の構造解析 の一手法 として,部分分解
の短縮及 び微量分析が可能で,多糖構成単糖 の分
とそれに引 き続 くオ リゴ糖分析が一般 になされて
析 には非常 に有効 な方法 であ る。 HPAEC分析 が
い る。 オ リゴ糖 分 析 に はHPLCが 主 に用 い られ
最 も簡便であるとし,その測定条件 を検討 した。
1
ト1
3
)
, グル コ二糖 の ような結合位置異性体 は高感
これ まで,
HPAEC分析 での中性単糖 の分離 には,
度分析が必要 となるが,迅速 に行 える方法 は少 な
1
6mM Na
OHを溶離液 と して用 いて行 われ て き
たが,図1
のAよ り,7
種 の中性単糖 のい くつかの
ピークが重 なって検 出 された。 この条件ではすべ
てを分離で きず,それぞれの糖 を定量す ることも
で きなか った。 そ こで,7
種 の中性単糖 を分離 で
きるまで溶離液のアルカ リ濃度 を薄 くしていった
結果, 図1
のBに示 した ように超純水 のみ を使用
す るこ とで,7
種 の中性単糖 すべ て を分離 ・定量
す ることが可能である とわかった。
一方,食品中の糖 質の分析 に も,各種 クロマ ト
が使用 されている。 食品中の糖 質のなかで もグル
コ二糖類 に注 目し,含有食 品 と構造 を表 1にまと
めた2・
4
・5
)。 αグル コシ ド結合 の コ- ジ ビオース
図 1 中性単糖のHPAECクロマ トグラム
溶離液 -A:
1
6
mMNa
OH,
B:
超純水
[aD
I
GI
c(
1-2)
DGI
c
]やニゲ ロース [aDGI
c(
1
表 1 食品中のグルコ二糖類
グルコ二糖
食
品
構
造
トレハ ロース
椎茸 ・しめ じ ・マ ッシュルーム ・酵母
αDGI
c(
1
-1
)
-αD
GI
c
コ-ジビオース
清酒 ・蜂蜜
c(
1-2)
DGI
c
αDGI
ニゲロース
清酒 ・蜂蜜 ・み りん ・ビール
c(
1
-3)
DGI
c
αDGI
マル トース
麦芽 ・蜂蜜 ・デ ンプ ン
c(
1-4)
DGI
c
αDGI
イソマル トース
清酒 ・蜂蜜 ・水飴
c(
1-6)
DGI
c
αDGI
ソホロース
エ ンジュ (
薬用植物)
β
D
GI
c(
1-2)
DGI
c
ラミナ リビオース
褐藻 (コンプ,
ワカメ)
P
I
D
GI
c(
I-3
)
DGI
c
セロビオース
野菜や果実 な どのセルロース
c(
1-4)
DGI
c
βDGI
ゲ ンチオ ビオース
蜂蜜
c(
1-6)
DGI
c
βDGI
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加 藤
陽
治 ・伊
藤
い。微量で定量分析が可能 な4
ア ミノ安息香酸エ
聖
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辺 敏
幸
の分離 ・同定が可能であるとわかった。
チルエステル標識化法 (
ABEE標識化法) を用 い
以上 の結果か ら,HPAEC分析 に よって, 中性
た高感度分析 14 16)や αグルコシダーゼ分解物 (
マ
単糖 とグルコ二糖類 の分離 ・定量 を迅速 に行 える
ル トオリゴ糖 ・ニゲロオリゴ糖)のHPAEC分析 17)
ことが示 された。我 々は,細胞壁多糖 の詳細構造
について一部報告 されているが,我 々は, α-及
解析 法 として, キ シログル カ ン多糖 の,HPAEC
び βグル コ二糖類 を簡便 に分離 ・同定す る方法
を用いた構成オ リゴ糖単位での分析結果 を報告 し
として,HPAEC分析 を試 みた。 中性単糖 分析 と
てお り18・19),ca
r
bo
Pa
cPAlカラム を用 い,溶離
同様 のCa
r
bo
Pa
cPAlカラムを用 い,前処理 な し
液や溶 出グラジェ ン トを検討す ることで,様 々な
にグラジェ ン 下落 出 した結果,結合位置の異 なる
糖質の微量分析が可能である。 また,糖質の生理
グル コ二糖 (
図3)
各 αグルコ二糖 (
図2) 及び β-
的機能 について も注 目される近年,詳細 な構造解
G
l
c
a
,
α
ト
レ
ハ
鼻O
.
i
ロ
ス
析がで きる と同時に,機能性食品素材の分析 も簡
便 に行 える方法 として非常 に有効 であ る と考 え
.
。
る。
引用文献
1)桜井直樹, 山本良一,加藤陽治 :腰働戯彪壁
1
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一
言
下
し
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と多厳 粛■
,培風館 (
1
9
91
)
2)新家龍,南浦能至,北畑寿美雄,大西正健 :
倉F
I
D
F
l
成分 シ リーズ,勝 者 の# 学,朝倉 書 店
(
1
9
95)
3)高性 能イオ ン交換 クロマ トグラフィー とパ ル
ス ドア ンペ ロメ トリ検 出 (
HPAEPAD)法
■
∼l
I
l
による糖 質の分析 (
第4
版), 日本 ダイオネク
ス株式会社 (
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結合グルコ二糖類の
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図3 βグルコシ ド結合グルコ二糖類のHPAECクロ
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