α-グルコシダーゼ (AGL) とデキストラナーゼ (DEX) の分子機構を解析し，酵素機能や生理的役割を明らかにした。すなわち，AGLではグリコシド・ハイドロラーゼファミリー (GH) 13と31に属す酵素の立体構造を解明し，両者を区別する新規な阻害剤の作用を解析した。反応中間体に類似するD-グルカールやアンヒドロフラクトースヘの反応を明らかにすることで，新しい代謝系を提唱した。アイソザイムの機能解析を植物酵素 (多型形成と生澱粉への吸着・分解) およびミツバチ酵素 (生理的機能・ハチミツ生成機構・酵素学的相違の構造因子) について行った。さらにGH66に属す細菌DEXに関してはNおよびC末端領域のプロテアーゼ限定分解により活性上昇することを見出し，「プロ酵素活性化機構」を提唱した。さらに，環状イソマルトオリゴ糖 (CI) を生成するDEXを発見した。GH66酵素はDEXとCIグルカノ転移酵素 (CIT) から成る。本発見からGH66酵素を 1) 純粋なDEX，2) CITase活性を有するDEX，3) CITに分類した。また，ケミカル・レスキュー反応を用いて触媒アミノ酸を決定した。

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私たちは，反応および基質に対する多様な特異性を示すネオプルラナーゼ (EC 3.2.1.135) を発見し，本酵素がα-1,4-およびα-1,6-グルコシド結合の加水分解のみならず，糖転移反応によりα-1,4-およびα-1,6-グルコシド結合を形成する反応を触媒することを示した。本酵素がただ1つの触媒活性中心で上記4つの全ての反応を行っている証拠は，酵素触媒活性中心への変異導入および基質との共結晶の構造解析により示した。これら一連の実験結果より，私たちはこれら4つの反応を触媒する酵素の触媒活性中心の構造上の類似性および共通の触媒機構を指摘し，α-アミラーゼファミリーの概念を提案した。私たちは，この概念を基盤として様々な酵素の特異性変換および機能の付加を行った。α-アミラーゼファミリーの酵素により生産される種々の新素材の産業化も行った。この概念を産業的に利用した典型的な例はThermus由来のアミロマルターゼ (EC 2.4.1.25) の微弱な加水分解活性を消失させ，産業的に有用な完全な4-α-グルカノトランスフェラーゼを創製したことが挙げられる。

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自然界においてセルロースは，主にセルロース分解性の微生物が生産するセルラーゼ (セルロースを加水分解する酵素群) によって可溶化され，代謝されている。一方，多くの糸状菌はセルロース分解時にこれらの加水分解酵素とともにセロビオースの還元末端を酸化するセロビオース脱水素酵素 (CDH) という酸化還元酵素を菌体外に生産することが知られている。著者は，これまで20年にわたってこれらセルロース分解に関わる加水分解酵素と酸化還元酵素の反応メカニズムを解析してきており，その間にCDHの局在性,分子内および分子間電子伝達機構，セロビオヒドロラーゼ (CBH) との連携に関して調べるとともに，CBHによる結晶性セルロース分解機構を生化学的および生物物理学的手法を用いて解析してきた。これらの結果は，セルロース分解性の微生物が自然界でどのようにセルロースを壊しているのかという基礎的な知見を与えるだけでなく，セルロース系バイオマスを効率良く糖化したいという社会の要請に対して,どのようなアプローチを取ることが近道なのかを教えてくれる応用的な知見としても注目されはじめている。

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様々なキシログルカン分解酵素の探索と性状解析を行うとともに，構造機能相関の解析を行った。Geotrichum sp. M128株由来の2種類のキシログルカン分解酵素においては，XEGはエンド型の酵素，OXG-RCBHはキシログルカンオリゴ糖の還元性末端特異的なエキソ型の酵素で，それぞれ側鎖構造を特異的に認識していることを明らかにした。Paenibacillus sp. KM21株由来の2種類のエンド型酵素XEG5とXEG74については，分解様式を詳細に解析し，XEG5は典型的なエンド型，XEG74はエンドプロセッシブ型であることを明らかにした。また，非還元性末端側特異的なIPaseについては，世界で初めて遺伝子クローニングに成功した。さらに，Geo-trichumのXEGとOXG-RCBHについては，構造機能相関の解析を行った。エキソ型の酵素であるOXG-RCBHには活性クレフトをふさぐループが存在し，このループがエキソ型とエンド型を決定づける要因であることや，活性中心の微細な構造の違いによってキシログルカンの側鎖を認識する機構が異なっていることを明らかにした。

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ラクトスクロース (LS) を摂取した際の妊婦における便通および腸内菌叢に及ぼす影響と安全性について検討した。妊婦を無作為に2群 (試験食群およびプラセボ食群) に分け，二重盲検プラセボ対照並行群間比較試験で評価を行った。試験期間は，前観察期4週間，摂取期4週間，後観察期4週間の計12週間とし，試験対象者には，LS配合顆粒 (試験食群) を1日12gまたは同量のマルトース配合顆粒 (プラセボ食群) を摂取させた。その結果，前観察期における排便回数が10回/週未満の被験者では，試験食品の摂取により前観察期に比べて排便回数および排便量が有意に増加した。また，糞便菌叢に及ぼす影響を調べたところ，試験食群の摂取期におけるビフィズス菌の占有率は，前観察期およびプラセボ食群の摂取期に比べて有意に増加した。安全性については，試験食品摂取期間中に水状便の発現は確認されなかった。さらに血液検査，尿検査でも試験食品と因果関係のある変化は観察されず，問診からも異常所見や有害事象は認められなかった。以上の結果から，LSは，妊婦の便通改善に役立ち，安全性にも特に問題がないことが示唆された。

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希少な澱粉として，ハヤトウリ(実大，実小，芽)ならびに花生姜 (地下茎,根) より澱粉を精製し，ハヤトウリは南瓜，花生姜は4種類の生姜の澱粉と性質を比較した。FE-SEMによる観察では，ハヤトウリ澱粉は球形，花生姜澱粉は楕円形や先端が突出しているものなど様々な形状がみられ，粒の厚みは薄かった。平均粒径はハヤトウリ10.9～19.0μm,花生姜26.7～34.3μm，X線回折図はともにB型であった。ハヤトウリ澱粉の膨潤度は南瓜澱粉に比べて非常に高かった。花生姜澱粉の溶解度ならびに膨潤度は，70，80℃で4種類の生姜澱粉より高くなった。DSCならびにRVAの結果より，ハヤトウリ澱粉は糊化温度が低く澱粉糊は老化しにくいこと，花生姜澱粉は糊化温度が高く澱粉糊は老化しやすいことが明らかとなった。酵素による消化性は，ハヤトウリ澱粉は高く花生姜澱粉は低かった。酵素分解残渣のFE-SEM観察の結果，ハヤトウリ澱粉では粒表面に広がる浸食や100～200 nmの突起,紐状の起伏が連なる分解痕が観察された。花生姜澱粉は，分解初期には粒表面の引っ掻いたような分解痕や表面の凹凸部分の浸食，分解が進むと粒の表面の一部が剥がれて露出した起伏状の分解面に50～100 nm前後の無数の細かい突起が観察された。

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