トレハロース

トレハロース
	IUPAC名 (2R,3S,4S,5R,6R)-2-(Hydroxymethyl)-6-[(2R,3R,4S,5S,6R)-3,4, 5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxyoxane-3,4,5-triol
	別称 α,α‐Trehalose; α-D-glucopyranosyl-(1→1)-α-D-glucopyranoside
識別情報
CAS登録番号	99-20-7, （無水物）; 6138-23-4（二水和物）
PubChem	7427
ChemSpider	7149
UNII	B8WCK70T7I
日化辞番号	J4.965D
EC番号	2027396
	SMILES C([C@@H]1[C@H]([C@@H]([C@H]([C@H](O1)O[C@@H]2[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O2)CO)O)O)O)O)O)O)O;
	InChI InChI=1S/C12H22O11/c13-1-3-5(15)7(17)9(19)11(21-3)23-12-10(20)8(18)6(16)4(2-14)22-12/h3-20H,1-2H2/t3-,4-,5-,6-,7+,8+,9-,10-,11-,12-/m1/s1 Key: HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N ; InChI=1/C12H22O11/c13-1-3-5(15)7(17)9(19)11(21-3)23-12-10(20)8(18)6(16)4(2-14)22-12/h3-20H,1-2H2/t3-,4-,5-,6-,7+,8+,9-,10-,11-,12-/m1/s1 Key: HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHBN;
特性
化学式	C12H22O11（無水物）
モル質量	342.296 g/mol（無水物）; 378.33 g/mol（二水和物）
外観	白色斜方晶
密度	1.58 g/cm3 at 24 °C
融点	203 °C（無水物）; 97 °C（二水和物）
水への溶解度	68.9 g/100 g H2O（20 °C）
溶解度	エタノールに可溶、ジエチルエーテルおよびベンゼンに不溶
比旋光度 [α]D	+199（c = 5、水、20 ºC）
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

トレハロース（trehalose）とはグルコースが1,1-グリコシド結合してできた二糖の一種である。1832年にウィガーズがライ麦の麦角から発見し^[3]、1859年、マルセラン・ベルテロが象鼻虫（ゾウムシ）が作るトレハラマンナ（マナ）から分離して、トレハロースと名づけた^[4]。

高い保水力を持ち、食品や化粧品に使われる。抽出する方法が難しく高価なものだったが近年デンプンからの安価な大量生産技術が岡山県の企業林原によって確立され、さまざまな用途に用いられている。

構造

トレハロースは2つのα-グルコースが1,1-グリコシド結合してできた二糖類である。還元基同士が結合しているため還元性を持たない。

物理的性質

常温常圧で白色の粉末状の結晶。
20℃において、100 gの水に68.9 g溶解する。
スクロース（蔗糖）の約45%の甘味を持つ。

化学的性質

還元性 - 非還元性である。
分解性 - トレハラーゼ (trehalase) により分解されグルコースになる。

生物学的性質

所在

トレハロースは自然界の多くの動・植物や微生物中にある。

動物ではエビや昆虫類に含まれている。バッタ、イナゴ、蝶、ハチなど多くの昆虫の血糖はトレハロースであり分解酵素・トレハラーゼによってブドウ糖（グルコース）に変えて利用している。また、スズメバチとその幼虫の栄養交換液の中にもある。

植物ではひまわりの種子、イワヒバ、海藻類などに含まれている。また菌類では椎茸、シメジ、マイタケ、ナメコ、キクラゲなどキノコ中に乾燥重量当たり1-17%もあって別名マッシュルーム糖ともいわれる。その他に、パン酵母や酒酵母などの微生物にも含まれている。

クリプトビオシス

緩歩動物「クマムシ」は乾燥状態になると、体内のグルコースをトレハロースに変えて乾眠（かんみん）する。この一見死んだように見える状態をクリプトビオシス（cryptobiosis）と呼ぶ。そして水分を得ると復活して活動を開始する。このほかにもネムリユスリカの幼虫・アルテミア（シーモンキー）の卵などが、乾燥状態に耐えられるのも細胞内にトレハロースを蓄えるからと考えられている。

植物においても砂漠や山岳地帯に生えているイワヒバはトレハロースを有することで乾燥してカラカラになっていても雨が降ると青々と復活するため、「復活草」とも呼ばれている。また、干椎茸がよく水で戻るのもトレハロースを含有するためと言われている。

こうしたクリプトビオシスの時の生体内でのトレハロースの作用機序は、分子の運動を制限する状態を維持するガラス転移説と水の代わりに入り込む水置換説やそれらの作用が複合的に関与しているとも考えられている。

生産・製法

酵母を培養し抽出する製法が行なわれていたが1kg数万円と高価であるため、一部の化粧品・試薬にしか使用されていなかった。

そこで各種の製造法の開発競争が行なわれていたが1994年に岡山のデンプン糖化メーカーである林原の丸田和彦らが従来不可能といわれていたでん粉からの安価な大量生産法を確立し、翌年より従来の約100分の1の価格の1kg数百円で発売を開始した^[5]。

これはデンプンの還元末端をトレハロース構造に変えるグリコシルトレハロース生成酵素とそのトレハロース構造部分を切り離していくトレハロース遊離酵素の2つの酵素を作用させることで、でん粉から非常に高い収率で高純度のトレハロースを安価に大量生産することを可能としている^[6]。

用途

他の糖類では見られない多様な機能を有しており、加工食品を初め多岐にわたる。

食品
- 和・洋菓子、パン、惣菜、水産加工品、畜産加工品、レトルト食品、冷凍食品、飲料などの加工食品から中食、外食、家庭での調理まで様々な食品で使用されている。
- これはトレハロースがさっぱりとした上品な甘味を呈すること、食品の三大栄養素である炭水化物（でん粉など）、蛋白質、脂質に対して品質保持効果を発揮すること、また強力な水和力により乾燥や凍結からも食品を守り食感を保つこと、矯味矯臭効果により苦味や渋味、えぐ味、生臭み、けもの臭、レトルト臭などを抑えるなど多様な作用による複合的効果が期待できるためである。
化粧品
- 保水力を活かし保湿成分として各種の基礎化粧品や入浴剤、育毛剤に使用されている。
医薬品
- 組織や蛋白質の保護作用を活かして臓器移植時の臓器保護液など。
その他
- クールビズや防臭効果をうたった繊維、植物活性剤、抗菌シート、昆虫の栄養剤など多分野に及ぶ。

脚注

^ Higashiyama, T. (2002). “Novel functions and applications of trehalose”. Pure Appl. Chem. 74 (7): 1263-1269. doi:10.1351/pac200274071263.
^ Lide, David R. (1998). Handbook of Chemistry and Physics (87 ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pp. 3–534. ISBN 0849305942
^ Wiggers, H. A. L. (1832). “Untersuchung über das Mutterkorn, Secale cornutum”. Annalen der Pharmacie 1 (2): 129–182. doi:10.1002/jlac.18320010202.
^ Berthelot, M. (1859). “Ueber Trehalose und Mycose”. Liebigs Ann. 109 (1). doi:10.1002/jlac.18591090104.
^ “百年企業 - 林原（岡山市北区）”. asahi.com. (2010年4月27日) 2010年12月2日閲覧。
^ Maruta, K.; Nakada, T.; Kubota, M.; Chaen, H.; Sugimoto, T.; Kurimoto, M.; Tsujisaka, Y. (1995). “Formation of trehalose from maltooligosaccharides by a novel enzymatic system”. Biosci. Biotechnol. Biochem. 59 (10): 1829-1834. NAID 110002677769. PMID 8534970.

外部リンク

[1] Higashiyama, T. (2002). “Novel functions and applications of trehalose”. Pure Appl. Chem. 74 (7): 1263-1269. doi:10.1351/pac200274071263.

[hand-2] Lide, David R. (1998). Handbook of Chemistry and Physics (87 ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pp. 3–534. ISBN 0849305942

[3] Wiggers, H. A. L. (1832). “Untersuchung über das Mutterkorn, Secale cornutum”. Annalen der Pharmacie 1 (2): 129–182. doi:10.1002/jlac.18320010202.

[4] Berthelot, M. (1859). “Ueber Trehalose und Mycose”. Liebigs Ann. 109 (1). doi:10.1002/jlac.18591090104.

[5] “百年企業 - 林原（岡山市北区）”. asahi.com. (2010年4月27日) 2010年12月2日閲覧。

[6] Maruta, K.; Nakada, T.; Kubota, M.; Chaen, H.; Sugimoto, T.; Kurimoto, M.; Tsujisaka, Y. (1995). “Formation of trehalose from maltooligosaccharides by a novel enzymatic system”. Biosci. Biotechnol. Biochem. 59 (10): 1829-1834. NAID 110002677769. PMID 8534970.

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構造