米は日本人の主要な炭水化物源であり，穀物の中でも澱粉の純度が最も高い．澱粉生合成には多くの酵素が関与しており，その変異体の単離と分析から澱粉の主成分であるアミロペクチンの生合成モデルが構築され，澱粉生合成メカニズムの解明に大きく貢献した．また，変異体米の中には，通常の米品種とは全く異なる構造や物性を示す澱粉を貯めるものがあった．特に，食感が異なったり，機能性を示す可能性を持ったりする変異体米は実用化のため，戻し交配による品種改良を行い，品種登録申請した．スターチシンターゼ (SS) IIIa欠損変異体は高アミロース性を示し，食感が独特な「あきたぱらり」および「あきたさらり」となった．SSIIIaと枝作り酵素 (BE) IIbを同時に欠損した二重変異体は，レジスタントスターチ (RS) が通常の米と比べて10倍高く，血糖値上昇抑制作用が証明された．この変異体は超多収米との戻し交配によって，高RS米「まんぷくすらり」となった．「まんぷくすらり」の炊飯米や米粉は，通常品種と比べて120分までに消化される澱粉が有意に少なく，16時間でも消化されないRSが有意に多かったため，今後，機能性食品の開発に有効である．

馬鈴薯澱粉には，リンがエステル結合した形で特に多く存在し，このようなリン酸基には種々の陽イオンがイオン結合している．馬鈴薯澱粉は他の澱粉と比べて粘度が高いが，その理由としてリン酸基が影響していると考えられている．筆者は，馬鈴薯澱粉に含まれるリン酸基に着目し数多くの研究成果を生み出した．まず，収穫日の異なる馬鈴薯数品種から得られた澱粉特性を検討し，収穫日が遅くなると，リン含量，最高粘度が高くなることを明らかにした．分級によって得られた粒子径の異なる澱粉特性を評価したところ，極小粒子の澱粉にはリンを明らかに多く含むが，最高粘度は低いことが判明した．リン含量の異なる馬鈴薯をはじめとした根茎澱粉を酵素により消化したところ，澱粉中にリン酸基が多く存在すると消化されにくいことが確認された．澱粉中のリンの麺物性に与える影響に関する研究も行い，リン含量が高い馬鈴薯澱粉を用いた即席麺では腰が強く，冷麺ではぷりっとした食感になることを明らかにした．さらに，カルシウムをはじめとした2価の陽イオンに置換することにより粘度特性が改善された馬鈴薯澱粉の調製法についても確立した．

ムチン糖タンパク質の分子機能は，ムチン型糖鎖とも呼称されるO-結合型糖鎖構造の多様性と深く関連し，細胞-細胞間，微生物-宿主間等の相互作用において多岐にわたる．このような複雑で多様な複合糖質の機能-構造相関解析において網羅的糖鎖解析技術 (グライコミクス) は威力を発揮する．筆者は，グライコミクス的手法によって，複合糖質の糖鎖構造の差異 (グライコフォーム) を明らかにするとともに，ムチン糖鎖の機能と微生物による分解性及びそのメカニズム，あるいは他の糖鎖関連タンパク質の機能性に関する研究を展開してきた．さらにはバイオ医薬品をはじめとする機能性糖鎖・糖タンパク質の応用利用を志向し，糖タンパク質糖鎖の化学-酵素合成法による糖鎖合成・リモデリングに関連する変異体酵素の作出等の成果を報告している．本稿ではそれら研究成果の一部について紹介する．

広葉樹に含まれる主要なヘミセルロースである4-O-メチルグルクロノキシラン (GXと略す) が，疎水性物質を水へ分散する機能を有していることを見出した．分散される物質は，カーボンナノチューブ (CNT) の他，化学物質 (色素や医薬品・化粧品) など広範囲な疎水性物質に及ぶ．今回の開発研究では，主にCNTの分散のメカニズムを解明するとともに，この分散技術をナノテクノロジーに応用して製品開発を行った．電気材料系のナノテクノロジーの分野では，静電気を発生しない透明プラスチックや電磁波遮蔽シリコーンゴムの開発研究を行った．さらにセルロースナノファイバーとのコンポジットには，電気特性のみならず，高強度，低熱膨張係数など多くの優れた特性のあることを見出した．バイオナノテクノロジーでの利用に関する研究では，単層CNTをガラス上に集積させた細胞の足場が，間葉系幹細胞を特異的に骨細胞に分化することを見出した．今後，GXは，医薬・化粧品，化成品，プラスチック，電池などの製造過程で広く使われるものと考えられる．

希少糖の一種であるD-プシコースは，D-フルクトースのC-3エピマーであり，砂糖の7割ほどの甘味度を有するにもかかわらず，そのエネルギーは0.39 kcal/gで，且つ食後血糖上昇抑制効果や内臓脂肪蓄積抑制効果を有することが知られており，現代人の健康維持，増進に資する有用な食品素材の候補として挙げられる．我々は，アルカリ異性化法の開発や実用的な異性化酵素Arthrobacter globiformis M30株由来D-プシコース3-エピメラーゼの開発によるD-プシコースの大量生産技術について検討し，それぞれの開発を通してD-プシコースなどの希少糖を13%程度含む希少糖含有シロップと純品のD-プシコースに係る大量生産技術を確立することができた．我々は前者を2012年，後者を2021年に上市した．また近年，希少糖含有シロップはそれ自体が低GI食品であり，砂糖と比較して血糖応答が穏やかであること，純品のD-プシコースは軽度運動時の体脂肪燃焼促進効果を持つことを新たに見出し，それらを機能性関与成分とする機能性表示食品の開発につなげた．