[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2002065291A - Method for manufacturing glucan having cyclic structure - Google Patents

Method for manufacturing glucan having cyclic structure

Info

Publication number
JP2002065291A
JP2002065291A JP2000257148A JP2000257148A JP2002065291A JP 2002065291 A JP2002065291 A JP 2002065291A JP 2000257148 A JP2000257148 A JP 2000257148A JP 2000257148 A JP2000257148 A JP 2000257148A JP 2002065291 A JP2002065291 A JP 2002065291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
enzyme
glucan
starch
activity
cyclic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000257148A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigetaka Okada
岡田茂孝
Takeshi Takaba
武史 鷹羽
Hiroki Takada
洋樹 高田
Michiyo Yanase
美千代 柳瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ezaki Glico Co Ltd
Original Assignee
Ezaki Glico Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ezaki Glico Co Ltd filed Critical Ezaki Glico Co Ltd
Priority to JP2000257148A priority Critical patent/JP2002065291A/en
Publication of JP2002065291A publication Critical patent/JP2002065291A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for manufacturing a cyclic structure- containing glucan having excellent properties higher in solubility in water when compared with a known starch, low in the viscosity of a solution prepared by dissolving the glucan, free from the aging which is observed in a common starch and useful as an alternative substance to starch. SOLUTION: An α-glucan is cyclized by using an enzyme which cuts an α-1,4-glucoside bond and forms a new α-1,4-glucoside bond by a transfer reaction, and can not use glucose as a receptor of the transfer reaction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デンプン加工工業にお
ける原料、飲食用組成物、食品添加用組成物、包接また
は吸着物形成剤、あるいは生物崩壊性プラスチック用の
デンプンの代替物質として有用な、グルカンあるいはそ
の誘導体の製造方法に関する。さらに詳しくは少なくと
も11個のα-1,4-グルコシド結合を有する環状構造を分
子内に一つ有するグルカン、またはその誘導体の製造方
法に関する。
The present invention is useful as a raw material in the starch processing industry, a composition for food and drink, a composition for food addition, an inclusion or adsorbate forming agent, or a substitute for starch for biodegradable plastics. , Glucan or a derivative thereof. More specifically, the present invention relates to a method for producing a glucan having one cyclic structure having at least 11 α-1,4-glucoside bonds in a molecule, or a derivative thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】(従来のデンプンの問題点と、環状グル
カンについて)従来、デンプンはマルトース、水飴類、
またはシクロデキストリンなどの製造の為の原料、飲食
用組成物、食品添加用組成物、包接または吸着物形成
剤、あるいは生物崩壊性プラスチック用素材として用い
られている高分子物質である。しかし、既存のデンプン
には、溶解性の低さ、老化性、および高粘度という問題
がある。具体的には、デンプンは、一般的に水に対する
溶解度が低い。したがって、デンプンを溶解するために
は、加熱処理、または、有機溶媒、酸、あるいはアルカ
リなどにより処理を行うことが必要である。溶解したデ
ンプンもしくは糊化したデンプンは、迅速に老化し、不
溶性の沈殿を形成する。デンプンの老化は、デンプン溶
液の粘弾性、デンプンの接着性などの物性を変化させ
る、あるいは、デンプン質を含有する食品においては、
保水性、保形性、冷凍耐性、または消化性を低下させる
などの問題を引き起こしている。
BACKGROUND OF THE INVENTION (Problems of conventional starch and cyclic glucan) Conventionally, starch is maltose, starch syrup,
Alternatively, it is a polymer material used as a raw material for production of cyclodextrin or the like, a composition for eating and drinking, a composition for adding food, an inclusion or adsorbate forming agent, or a material for a biodegradable plastic. However, existing starches suffer from poor solubility, aging, and high viscosity. Specifically, starch generally has low solubility in water. Therefore, in order to dissolve the starch, it is necessary to perform a heat treatment or a treatment with an organic solvent, an acid, an alkali, or the like. The dissolved or gelatinized starch rapidly ages and forms an insoluble precipitate. Aging of starch changes the viscoelasticity of the starch solution, the physical properties such as the adhesiveness of the starch, or in foods containing starch,
It causes problems such as reduced water retention, shape retention, freezing resistance, or digestibility.

【0003】さらに糊化したデンプンは、高い粘度を有
する。これは、デンプン中のアミロペクチンが、房状構
造が多数連なった非常に長い分子であることに起因す
る。高粘度であるため、デンプンをマルトースあるいは
サイクロデキストリンなどを製造するための原料として
用いる場合、取扱が困難であるという問題がある。例え
ば、一定濃度以上の糊化したデンプンを用いた場合に
は、製造時に輸送用のパイプが詰まることがある。
[0003] Further, gelatinized starch has a high viscosity. This is due to the fact that amylopectin in starch is a very long molecule with a large number of tufted structures. When starch is used as a raw material for producing maltose or cyclodextrin due to its high viscosity, there is a problem that handling is difficult. For example, when gelatinized starch having a certain concentration or more is used, a transport pipe may be clogged during production.

【0004】このように既存のデンプンが有する上記性
質(溶解性の低さ、老化性、および高粘度)は、食品お
よびその他の産業において、デンプンの利用を制限する
ものであった。そこで、これらのデンプンを低分子化さ
せることにより、溶解性および耐老化性を向上させる研
究が行われ、ある程度は老化を防止し得るようになっ
た。しかし、過剰な分子量低下を抑えることは困難であ
り、高分子である本来のデンプンの持つ固有の性質を失
うという問題が生じた。さらに、これらの方法では、デ
ンプンの還元力が増加するため、タンパク質やアミノ酸
などと混合して加熱した際に、これらの物質との反応に
より、デンプンが着色してしまうため、その用途は制限
されていた。一方で、これらのデンプンを低分子化する
ことなく、溶解性を向上させる研究が行われ、デンプン
のα-1,4-結合を切断し、α-1,6-結合を転移反応により
合成する酵素(Q-酵素、EC 2.4.1.18)、すなわち枝作
り酵素をデンプンに反応させて、水溶性デンプンが得ら
れている(特開昭60−75295号公報)。しかし、
この方法で得られた水溶性デンプンは、原料として用い
たデンプンと同程度の分子量を有する高分子物質であ
り、上記デンプンが有する問題点を解決するものではな
かった。
[0004] Such properties (low solubility, aging, and high viscosity) of existing starches have limited the use of starch in food and other industries. Therefore, studies have been made to improve the solubility and aging resistance by reducing the molecular weight of these starches, and it has become possible to prevent aging to some extent. However, it is difficult to suppress an excessive decrease in the molecular weight, and there has been a problem that the inherent properties of the original starch, which is a polymer, are lost. Furthermore, in these methods, the reducing power of starch increases, and when mixed with proteins or amino acids, the starch is colored by the reaction with these substances when heated. I was On the other hand, studies have been conducted to improve the solubility of these starches without reducing their molecular weight, cutting the α-1,4-bond of starch and synthesizing α-1,6-bond by a transfer reaction. Water-soluble starch has been obtained by reacting an enzyme (Q-enzyme, EC 2.4.1.18), a branching enzyme, with starch (JP-A-60-75295). But,
The water-soluble starch obtained by this method is a high-molecular substance having the same molecular weight as the starch used as a raw material, and has not solved the above-mentioned problems of starch.

【0005】他方、上記デンプンの代替物として、D-グ
ルコースからなる環状の多糖類、すなわち環状グルカン
を使用することが考えられる。この環状グルカンとして
は、重合度が6から8のシクロデキストリン類が既に知
られており、特に包接化合物形成剤としての用途開発が
行われている。例えば、揮発性物質の安定化、難溶性物
質の乳化や可溶化、不安定物質の酸化防止などの目的
で、包接化合物形成剤として、様々な産業分野に利用さ
れている。一方、より重合度の大きい環状グルカンも開
発されている(特開平8−134104、特開平8−3
11103)。これらの環状グルカンは、水溶性が高
く、その水溶液は老化をおこさず、かつ低粘度であるた
め、デンプン固有の問題点のないグルカンであり、飲食
用組成物、食品添加用組成物、包接または吸着物形成
剤、あるいは生物崩壊性プラスチック用素材として用い
られる。さらに、シクロデキストリンよりも高分子であ
るため、特に包接または吸着物形成剤として、シクロデ
キストリンでは包接できない化合物に対する応用が可能
である。シクロデキストリンよりも高分子の環状グルカ
ン(以下、単に環状グルカンという)の製造方法とし
て、従来次の3つの方法が用いられてきた。
On the other hand, it is conceivable to use a cyclic polysaccharide composed of D-glucose, that is, a cyclic glucan, as an alternative to the above-mentioned starch. As this cyclic glucan, cyclodextrins having a degree of polymerization of 6 to 8 are already known, and their use as an inclusion compound-forming agent has been particularly developed. For example, it is used in various industrial fields as an inclusion compound forming agent for the purpose of stabilizing volatile substances, emulsifying or solubilizing hardly soluble substances, and preventing oxidation of unstable substances. On the other hand, cyclic glucans having a higher degree of polymerization have also been developed (JP-A-8-134104, JP-A-8-3104).
11103). These cyclic glucans are highly water-soluble, the aqueous solution does not age, and has low viscosity, so it is a glucan having no problems inherent in starch, and it is a composition for eating and drinking, a composition for adding food, and a clathrate. Alternatively, it is used as an adsorbate-forming agent or a material for biodegradable plastics. Furthermore, since it is a polymer higher than cyclodextrin, it can be applied to a compound that cannot be included by cyclodextrin, particularly as an inclusion or adsorbate-forming agent. Conventionally, the following three methods have been used as a method for producing cyclic glucan having a higher molecular weight than cyclodextrin (hereinafter, simply referred to as cyclic glucan).

【0006】(従来の環状グルカンの製造法とその問題
点) (D酵素を用いる方法)D酵素(ディスプロポーショネー
ティングエンザイムまたはアミロマルターゼとも呼ばれ
る。EC 2.4.1.25)を用いた環状グルカンの製造法が知
られている(特開平8-311103、特開平11-46780など)。こ
の環状グルカン製造工程を図1に示す。すなわち、D酵素
をアミロースやデンプンなどのα‐グルカンに作用させ
ると、その基質グルカン鎖の一部を環状化する。この環
状化工程の後、加熱処理などによってD酵素を失活させ
る。そして、例えばグルコアミラーゼやβアミラーゼな
どのエキソ型アミラーゼ、およびイソアミラーゼやプル
ラナーゼ等の枝きり酵素を作用させて、未反応の基質を
分解し、膜処理やエタノール沈殿などの操作により環状
グルカンを精製することができる。
(Conventional Method for Producing Cyclic Glucan and Problems Thereof) (Method Using D Enzyme) Method for Producing Cyclic Glucan Using D Enzyme (also called Dispositioning Enzyme or Amylomaltase; EC 2.4.1.25) Are known (JP-A-8-311103, JP-A-11-46780, etc.). This cyclic glucan production process is shown in FIG. That is, when the D enzyme acts on α-glucan such as amylose or starch, a part of the substrate glucan chain is cyclized. After this cyclization step, the D enzyme is inactivated by heat treatment or the like. Then, exo-amylases such as glucoamylase and β-amylase, and debranching enzymes such as isoamylase and pullulanase act to decompose unreacted substrates, and purify cyclic glucan by operations such as membrane treatment and ethanol precipitation. can do.

【0007】D酵素を用いる方法では、特に高分子のア
ミロースを基質として用いると非常な高収率で環状グル
カンを得ることができる。例えば、Thermus aquaticus
由来のD酵素を用い、分子量11万のアミロースを基質と
した場合、環状グルカンの収率は80%以上に達すること
が開示されている(Teradaら、Appl. Envionment. Micr
obiol. 1999 Vol 65, p.910-915)。さらに、この反応
の際、D酵素の添加量や反応時間を制御することによ
り、環状グルカンの分子量を制御することが可能であ
る。例えば、反応の初期に、加熱処理などによって反応
を停止させると、重合度が50程度以上の高分子環状グル
カンを製造できる。一方、反応を充分に進行させること
により、重合度20程度の比較的低分子の環状グルカンを
製造できる。
[0007] In the method using the enzyme D, cyclic glucan can be obtained at a very high yield, particularly when high-molecular amylose is used as a substrate. For example, Thermus aquaticus
It has been disclosed that the yield of cyclic glucan can reach 80% or more when amylose having a molecular weight of 110,000 is used as a substrate by using a D enzyme derived from the enzyme (Terada et al., Appl. Envionment. Micr.
obiol. 1999 Vol 65, p.910-915). Further, at the time of this reaction, the molecular weight of the cyclic glucan can be controlled by controlling the amount of addition of the D enzyme and the reaction time. For example, when the reaction is stopped by a heat treatment or the like at the beginning of the reaction, a macromolecular cyclic glucan having a degree of polymerization of about 50 or more can be produced. On the other hand, by allowing the reaction to proceed sufficiently, a relatively low-molecular cyclic glucan having a degree of polymerization of about 20 can be produced.

【0008】しかし、一方でより安価な基質であるデン
プンやデキストリンを基質とした場合は、環状グルカン
の収率は低くなる。例えば馬鈴薯由来D酵素を用い、ワ
キシーコーンスターチを基質としたとき、α-1,4-結合
のみからなる環状グルカンの収率は15.2%であり、α-1,
6-結合を含む環状グルカンを加えても収率は31.7%であ
ったことが開示されている(Takahaら、Biochem. Bioph
ys. Res. Commun. 1998Vol 247, p. 493-497)。また、
この場合には、重合度が50程度以上の高分子環状グルカ
ンを製造することは難しいという問題もある。すなわ
ち、どのような反応条件であっても得られる環状グルカ
ンの重合度は20程度であることが示されている。
However, when starch or dextrin, which is a cheaper substrate, is used, the yield of cyclic glucan is low. For example, using a potato-derived D enzyme, when using waxy corn starch as a substrate, the yield of a cyclic glucan consisting of only α-1,4-linkage is 15.2%, α-1,
It is disclosed that the yield was 31.7% even when a cyclic glucan containing a 6-linkage was added (Takaha et al., Biochem. Bioph.
ys. Res. Commun. 1998 Vol 247, p. 493-497). Also,
In this case, there is also a problem that it is difficult to produce a macromolecular cyclic glucan having a degree of polymerization of about 50 or more. That is, it is shown that the degree of polymerization of the cyclic glucan obtained under any reaction conditions is about 20.

【0009】さらに、環状グルカン収率に影響する因子
として、環状化工程後の精製工程が上げられる。この精
製工程において、グルコアミラーゼやβアミラーゼなど
のエキソ型アミラーゼ、およびイソアミラーゼやプルラ
ナーゼ等の枝きり酵素を作用させて、未反応の基質を分
解するが、この前にD酵素を完全に失活させておく必要
がある。すなわち、活性のあるD酵素が微量でも存在し
ていると、精製工程で生じるグルコースなどを受容体と
した環状グルカンの開環反応が起こり、環状グルカンの
収率が極端に低下してしまう。この開環反応については
Takahaら、J. Biol. Chem. 1996 Vol. 271, p. 2902-29
08等に示されている。従って、環状化工程の後に、反応
液を加熱するなどの操作により、D酵素を完全に失活さ
せる必要がある。
Further, as a factor affecting the yield of cyclic glucan, a purification step after the cyclization step can be mentioned. In this purification step, exo-amylases such as glucoamylase and β-amylase and debranching enzymes such as isoamylase and pullulanase act to decompose unreacted substrates, but before this, the D enzyme is completely inactivated. You need to keep it. That is, when a small amount of the active D enzyme is present, a cyclic glucan ring-opening reaction using glucose or the like as an acceptor generated in the purification step occurs, and the yield of cyclic glucan is extremely reduced. About this ring opening reaction
Takaha et al., J. Biol. Chem. 1996 Vol. 271, p. 2902-29.
08 mag. Therefore, it is necessary to completely inactivate the D enzyme by an operation such as heating the reaction solution after the cyclization step.

【0010】(CGTを用いる方法)CGT(サイクロデキス
トリングルカノトランスフェラーゼ。EC 2.4.1.19)を
用いた環状グルカンの製造法も知られている(特開平9-2
89など)。すなわち、CGTは低分子の環状糖であるシクロ
デキストリンの製造酵素として知られているが、特に反
応初期においては、重合度16以上の環状グルカンの生成
も行う。このCGTを用いた環状グルカン製造において
は、上述のD酵素を用いた方法で述べた、デンプンなど
からの収率が低い問題、完全な失活工程が必要となる問
題がある他、混入してくるサイクロデキストリンとの分
画が必要となる問題も上げられる。
(Method using CGT) A method for producing a cyclic glucan using CGT (cyclodextrin glucanotransferase; EC 2.4.1.19) is also known (Japanese Patent Laid-Open No. 9-2).
89, etc.). That is, CGT is known as an enzyme for producing cyclodextrin, which is a low-molecular cyclic sugar, but also generates a cyclic glucan having a degree of polymerization of 16 or more, particularly in the early stage of the reaction. In the production of cyclic glucan using this CGT, there is a problem that the yield from starch and the like is low, a problem that a complete inactivation step is required, and a problem described above in the method using the above-mentioned D enzyme. Another problem is that fractionation from the coming cyclodextrin is required.

【0011】(枝作り酵素を用いる方法)枝作り酵素
(Q-酵素、ブランチングエンザイムとも呼ぶ。EC 2.4.
1.18)を用いた環状グルカンの製造法も知られている
(特開平8-134104など)。しかし、この製造法で得られる
環状グルカンは、外分岐構造を有するものであり、環状
構造のみを有するグルカンを得ようとした場合にはその
収率は、たとえばワキシーコーンスターチを基質とした
場合には約5%程度(Takataら、Carbohydr. Res. 1996, V
ol. 295, p. 91-101)、アミロースを基質とした場合で
も約15%程度と非常に低い (Takataら、J. Bacteriol. 1
996, Vol. 178, p. 1600-1606)。以上のように、従来の
環状グルカン製造法には種々問題があり、環状グルカン
の簡易な製造方法が望まれていた。
(Method using branching enzyme) Branching enzyme (also called Q-enzyme, branching enzyme. EC 2.4.
1.18) is also known for the production of cyclic glucan
(For example, JP-A-8-134104). However, the cyclic glucan obtained by this production method has an outer branched structure, and when it is intended to obtain a glucan having only a cyclic structure, the yield is, for example, when waxy corn starch is used as a substrate. About 5% (Takata et al., Carbohydr. Res. 1996, V
295, p. 91-101), which is as low as about 15% even when amylose is used as a substrate (Takata et al., J. Bacteriol. 1
996, Vol. 178, p. 1600-1606). As described above, the conventional method for producing cyclic glucan has various problems, and a simple method for producing cyclic glucan has been desired.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決することを目的とするものである。既存のデンプ
ンと比較して、水に対する溶解度が高く、溶解した溶液
の粘度が低く、そして通常のデンプンに観察される老化
が起こらないという優れた性質を有する、デンプンの代
替物質として有用な物質の新規な製造方法を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems. Compared to existing starches, it has higher solubility in water, lower viscosity of the dissolved solution, and excellent properties such that the aging observed in ordinary starch does not occur. It is intended to provide a new manufacturing method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、従来、環状グ
ルカンを生成し得るとは全く考えられていなかった、グ
リコーゲンデブランチングエンザイム(EC 2.4.1.25/EC
3.2.1.33、以下、GDEという)が、α‐グルカンを高い
効率で環状化し得ることを見出して本願発明に至ったも
のである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, glycogen debranching enzyme, which has never been considered to be able to produce cyclic glucan, has been hitherto considered. (EC 2.4.1.25/EC
3.2.1.33, hereafter referred to as GDE), which led to the present invention by finding that α-glucan can be cyclized with high efficiency.

【0014】すなわち、図2に示すように、GDEは本来グ
リコーゲンホスホリラーゼと共同して、グリコーゲンの
分解に働くと考えられてきた。GDEはこの生理機能から
も予想されるように、GDEの最良の基質は、あらかじめG
Pで充分に分解されたグリコーゲンであり、アミロース
やデンプンへよく作用するとは考えられておらず、まし
て環状化反応を触媒するとは全く予想されていなかっ
た。さらに、このGDEの持つような、α-1,4-グルコシド
結合を切断し、転移反応により新たなα-1,4-グルコシ
ド結合を合成する活性を有する酵素活性であって、かつ
グルコースを転移反応の受容体として利用できない酵素
活性(以下、単にα-1,4-転移活性という)を用いて環
状グルカンを生成し得るとは考えられておらず、利用も
されていなかった。
That is, as shown in FIG. 2, GDE was originally considered to work with glycogen phosphorylase to degrade glycogen. As expected from this physiological function, the best substrate for GDE is GDE
It is a glycogen sufficiently decomposed by P and is not considered to act well on amylose or starch, and was never expected to catalyze the cyclization reaction. Furthermore, the enzyme activity having the activity of cleaving the α-1,4-glucosidic bond and synthesizing a new α-1,4-glucosidic bond by a transfer reaction as in GDE, and transferring glucose. It was not thought that enzymatic activity that cannot be used as a receptor for the reaction (hereinafter simply referred to as α-1,4-transferring activity) could be used to produce cyclic glucan, and was not used.

【0015】本発明者らは、α-1,4-転移活性を用い
て、α-グルカンを環状化することにより、重合度が50
程度以上の高分子環状グルカンを製造しやすく、かつグ
ルコースが反応系内に存在しても、環状グルカンの収率
が下がらないこと、すなわち、上記課題を解決できるこ
とを見出し、本願発明を完成させたものである。従っ
て、本発明は、少なくとも11個のα-1,4-グルコシド結
合からなる環状構造を分子内に1つ有するグルカンの製
造方法であって、α-1,4-グルコシド結合を有する糖類
と、α-1,4-転移活性をもつ酵素とを反応させる工程を
含む、方法である。さらに、本発明は、少なくとも11個
のα-1,4-グルコシド結合からなる環状構造を分子内に
1つ有するグルカンの製造方法であって、α-1,4-グル
コシド結合を有する糖類と、α-1,4-転移活性をもつ酵
素、およびα-1,6-グルコシド結合を加水分解する活性
(以下、α-1,6-分解活性という)をもつ酵素とを反応
させる工程を含む、方法である。
The present inventors cyclized α-glucan using α-1,4-transferring activity to obtain a polymerization degree of 50%.
It has been found that it is easy to produce a high-molecular cyclic glucan of a degree or higher, and that even if glucose is present in the reaction system, the yield of the cyclic glucan does not decrease, that is, the above-mentioned problem can be solved, and the present invention was completed. Things. Therefore, the present invention is a method for producing a glucan having at least one cyclic structure comprising at least 11 α-1,4-glucosidic bonds in a molecule, comprising a saccharide having an α-1,4-glucosidic bond, A method comprising the step of reacting with an enzyme having α-1,4-transfer activity. Further, the present invention is a method for producing a glucan having one cyclic structure in a molecule comprising at least 11 α-1,4-glucoside bonds, and a saccharide having an α-1,4-glucoside bond, reacting with an enzyme having α-1,4-transfer activity and an enzyme having an activity of hydrolyzing α-1,6-glucosidic bond (hereinafter referred to as α-1,6-degrading activity). Is the way.

【0016】以下にGDEの酵素としての特徴を示す 好適な実施態様においては、α-1,4-転移活性は、GDEに
よる活性である。好適な実施態様においては、α-1,6-
分解活性は、アミロ−1,6−グルコシダーゼ活性であ
る。好適な実施態様においては、α-1,6-分解活性は、
グルコシル-シクロデキストリンからグルコースを遊離
できる酵素の活性である。好適な実施態様においては、
α-1,4-転移活性とα-1,6-分解活性は、単一のポリペプ
チドに由来する酵素活性である。好適な実施態様におい
ては、α-1,4-転移活性とα-1,6-分解活性はGDEに由来
する酵素活性である。好適な実施態様においては、GDE
は糸状菌あるいは酵母等の真菌類由来である。好適な実
施態様においては、GDEは酵母由来である。好適な実施
態様においては、GDEはSaccharomyces cerevisiae由来
である。
[0016] In a preferred embodiment showing the characteristics of GDE as an enzyme in the following, the α-1,4-transfer activity is an activity by GDE. In a preferred embodiment, α-1,6-
Degradation activity is amylo-1,6-glucosidase activity. In a preferred embodiment, the α-1,6-degrading activity is
It is the activity of an enzyme capable of releasing glucose from glucosyl-cyclodextrin. In a preferred embodiment,
α-1,4-transfer activity and α-1,6-degrading activity are enzyme activities derived from a single polypeptide. In a preferred embodiment, the α-1,4-transfer activity and α-1,6-degrading activity are enzyme activities derived from GDE. In a preferred embodiment, the GDE
Is derived from a fungus such as a filamentous fungus or yeast. In a preferred embodiment, the GDE is from yeast. In a preferred embodiment, the GDE is from Saccharomyces cerevisiae.

【0017】以下、本発明をさらに詳述する。本発明に
使用するα-1,4-転移活性を有する酵素としては、例え
ばGDEがあげられる。GDEは哺乳類、糸状菌類や酵母に広
く分布していることが知られており、そのままあるいは
エンド型でα-1,4-グルコシド結合を切断する酵素が含
まれない程度に精製しても、用いられ得る。GDEとして
は好適には、パン酵母やビール酵母など、Saccharomyce
s cerevisiae由来のGDEが用いられ得る。GDEは、2つの
活性中心を有する酵素として知られている(Gillard
ら、J. Biol.Chem. (1980) 255巻, p. 8451-8457)。す
なわち、一方の活性中心でα-1,4-転移活性を触媒し、
もう一方の活性中心でα-1,6-分解活性を触媒する。こ
のようなタイプの酵素は、それぞれの活性を有する2つ
のポリペプチドに分断し得ることが知られている(例え
ば、Araら、Biosci. Biotechnol. Biochem.(1996) 60
巻、p634〜639に、α-1,6-グルコシド結合分解活性と、
α-1,4-グルコシド結合分解活性を有する1つのポリペプ
チドから、それぞれの活性を持つ2つのポリペプチドを
得た例が記載されている)。従って、GDEを、タンパク
質分解酵素を用いて、あるいは遺伝子工学的手法を用い
て、小型化することにより、得られるα-1,4-転移活性
のみを持つGDE由来のタンパク質も同様に用いられ得
る。さらに、α-1,4-転移活性を有する酵素としては、
グルコースを転移反応の受容体とできない酵素であれ
ば、種類を問わず用いられ得る。たとえば、Thermotoga
maritima由来の4−α−グルカノトランスフェラーゼや
Bacillus subtilis由来の4−α−グルカノトランスフ
ェラーゼがあげられる(Takaha and Smith Biotechno
l. Genet. Eng. Rev. (1999) 16巻: p. 257-280に記載
されている)。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The enzyme having α-1,4-transfer activity used in the present invention includes, for example, GDE. GDE is known to be widely distributed in mammals, filamentous fungi and yeast, and it can be used as it is or purified to the extent that it does not contain an enzyme that cleaves α-1,4-glucosidic bond in endo form. Can be As the GDE, preferably, Saccharomyce such as baker's yeast and brewer's yeast
GDE from S. cerevisiae can be used. GDE is known as an enzyme having two active centers (Gillard
Et al., J. Biol. Chem. (1980) 255, p. 8451-8457). That is, one active center catalyzes the α-1,4-transfer activity,
The other active center catalyzes α-1,6-degrading activity. It is known that enzymes of this type can be cleaved into two polypeptides having their respective activities (eg, Ara et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. (1996) 60
Volume, p634-639, α-1,6-glucosidic bond decomposition activity,
An example is described in which two polypeptides having respective activities were obtained from one polypeptide having α-1,4-glucosidic bond decomposing activity). Therefore, by reducing the size of GDE using a proteolytic enzyme or using genetic engineering techniques, the resulting GDE-derived protein having only α-1,4-transfer activity can also be used. . Further, as an enzyme having α-1,4-transfer activity,
Any enzyme that can not use glucose as a receptor for the transfer reaction can be used. For example, Thermotoga
4-alpha-glucanotransferase from maritima or
4-α-glucanotransferase from Bacillus subtilis (Takaha and Smith Biotechno).
l. Genet. Eng. Rev. (1999) 16: pp. 257-280).

【0018】さらにGDEはα−1,6-分解活性を有する酵
素であることも、環状グルカン製造上有利であるが、イ
ソアミラーゼ(EC 3.2.1.68)やプルラナーゼ(EC 3.2.
1.41)などの他のα−1,6-グルコシド結合分解酵素や、
他のアミロ−1,6−グルコシダーゼ活性をもつ酵素も好
適に用いられ得る。
GDE is also an enzyme having α-1,6-degrading activity, which is advantageous for producing cyclic glucan. However, GDE is isoamylase (EC 3.2.1.68) and pullulanase (EC 3.2.
1.41) and other α-1,6-glucoside bond-degrading enzymes,
Other enzymes having amylo-1,6-glucosidase activity can also be suitably used.

【0019】本発明に使用する原料としてはα−1,4-グ
ルコシド結合を有する糖類が用いられ得る。このような
糖類としては、デンプンが挙げられる。デンプンとして
は、通常市販されているデンプンであればどのようなデ
ンプンでも用い得る。例えば、馬鈴薯デンプン、甘藷デ
ンプン、くずデンプン、タピオカデンプン等の地下デン
プン、コーンスターチ、小麦デンプン、米デンプン等の
地上デンプンが用いられ得る。デンプンにはアミロペク
チン、アミロースが含まれ得る。デンプンの部分分解物
も好適に用いられ得る。デンプンの部分分解物として
は、上記デンプンを酵素や酸などで部分加水分解したも
の、デンプンの枝きり物が挙げられる。また、原料とし
ては、上記デンプンあるいはデンプンの部分分解物など
の誘導体も用いられ得る。例えば、上記デンプンのアル
コール性の水酸基の少なくとも一つが、グルコシル化、
アルキル化、アセチル化、カルボキシメチル化、硫酸
化、あるいはリン酸化された誘導体なども用いられ得
る。さらに、これらの2種以上の混合物も原料として用
いられ得る。本発明の原料としては、上記のデンプンで
ある、α−1,4-グルコシド結合のみを有する糖類、α-
1,4-グルコシド結合とα-1,6-グルコシド結合とを有す
る糖類が使用され得る。α-1,4-グルコシド結合のみを
有する糖類としては、アミロース、デンプンの部分分解
物、デンプン枝きり物、ホスホリラーゼによる酵素合成
アミロース、マルトオリゴ糖などが挙げられる。α-1,4
-グルコシド結合とα-1,6-グルコシド結合とを有する糖
類としては、デンプン、デンプンの部分分解物、アミロ
ペクチン、グリコーゲン、ワキシーデンプン、ハイアミ
ロースデンプン、可溶性デンプン、デキストリン、デン
プン加水分解物、ホスホリラーゼによる酵素合成アミロ
ペクチンなどのα-1,6-分岐構造を有する糖類が挙げら
れる。
As a raw material used in the present invention, a saccharide having an α-1,4-glucoside bond can be used. Such saccharides include starch. As the starch, any starch which is generally commercially available can be used. For example, underground starch such as potato starch, sweet potato starch, waste starch, tapioca starch and above-ground starch such as corn starch, wheat starch and rice starch can be used. Starch can include amylopectin, amylose. A partially decomposed product of starch can also be suitably used. Examples of the partially decomposed products of starch include those obtained by partially hydrolyzing the above-mentioned starch with an enzyme, an acid, or the like, and branched products of starch. In addition, as the raw material, derivatives such as the above-mentioned starch or partially decomposed products of starch may be used. For example, at least one of the alcoholic hydroxyl groups of the starch is glucosylated,
Alkylated, acetylated, carboxymethylated, sulfated or phosphorylated derivatives and the like can also be used. Further, a mixture of two or more of these can also be used as a raw material. As a raw material of the present invention, the above-mentioned starch, a saccharide having only an α-1,4-glucoside bond, α-
A saccharide having a 1,4-glucoside bond and an α-1,6-glucoside bond can be used. Examples of the saccharide having only an α-1,4-glucoside bond include amylose, partially decomposed products of starch, branched products of starch, amylose synthesized by phosphorylase, and maltooligosaccharides. α-1,4
-As a saccharide having a glucoside bond and an α-1,6-glucoside bond, starch, partially degraded starch, amylopectin, glycogen, waxy starch, high amylose starch, soluble starch, dextrin, starch hydrolyzate, phosphorylase Saccharides having an α-1,6-branched structure such as enzyme-synthesized amylopectin.

【0020】本発明のグルカンあるいはその誘導体の製
造方法における、上記原料とα-1,4-転移活性を持つ酵
素とを反応させる工程は、少なくとも一つの環状構造を
分子内に一つ有するグルカンあるいはその誘導体を製造
し得るpH、温度、酵素量などの反応条件を選択して行
い得る。上記原料の濃度(基質濃度)も、反応条件を考
慮して決定し得る。α-1,4-転移活性を有する酵素とし
てGDEを用いる場合には、使用する酵素量は、基質1g当
たり通常約0.01から約1000単位、好ましくは約0.1〜約5
00単位、より好ましくは約0.5〜約500単位である。反応
時のpHは通常約2から約10である。反応速度、効率、
酵素の安定性などの点から、好ましくは約3から約9、
さらに好ましくは約4から約8である。反応温度は、約20
℃から約105℃、反応速度、効率、酵素の安定性などの
点から、好ましくは、約30℃から90℃、さらに好ましく
は約40℃から70℃である。
In the method for producing a glucan or a derivative thereof according to the present invention, the step of reacting the above-mentioned raw material with an enzyme having α-1,4-transfer activity is carried out by using a glucan or a glucan having at least one cyclic structure in the molecule. The reaction can be carried out by selecting reaction conditions such as pH, temperature, amount of enzyme and the like which can produce the derivative. The concentration of the raw material (substrate concentration) can also be determined in consideration of the reaction conditions. When GDE is used as the enzyme having α-1,4-transfer activity, the amount of the enzyme to be used is generally about 0.01 to about 1000 units per gram of the substrate, preferably about 0.1 to about 5 units.
00 units, more preferably about 0.5 to about 500 units. The pH during the reaction is usually about 2 to about 10. Reaction rate, efficiency,
From the viewpoint of the stability of the enzyme, preferably about 3 to about 9,
More preferably, from about 4 to about 8. The reaction temperature is about 20
C. to about 105.degree. C., preferably from about 30.degree. C. to 90.degree. C., more preferably about 40.degree. C. to 70.degree. C., from the viewpoints of reaction rate, efficiency, enzyme stability and the like.

【0021】上記の反応で、環状構造を分子内に一つ有
するグルカンが得られ得る。ここで、具体的に、本願発
明の方法で環状グルカンが生成していることを説明す
る。図3に、GDEを酵素合成アミロースに作用させた際
の、環状グルカン量の経時変化、および反応液のヨウ素
呈色度の変化を示す。なお、反応液中環状グルカン量は
グルコアミラーゼにより分解されないグルコース量を測
定して求めた。さらに図3の各時点の生産物をグルコア
ミラーゼ処理した後、ダイオネクス社の糖分析システム
(送液システム:DX300、検出端:PAD‐2、カ
ラム:CarboPacPA100)にかけ、分析し
た。溶出は、流速:1ml/min、NaOH濃度:1
50mM、硝酸ナトリウム濃度:0分−8mM、2分−
8mM、2.1分−8mM、13分−26mM(Gra
dient curve No.3)、35分−70mM
(Gradient curve No.4)、50分−
200mM(Gradient curve No.
7)、52分−200mMの条件で行った。
By the above reaction, glucan having one cyclic structure in the molecule can be obtained. Here, the fact that cyclic glucan is produced by the method of the present invention will be specifically described. FIG. 3 shows the change over time in the amount of cyclic glucan and the change in iodine coloration of the reaction solution when GDE was allowed to act on enzyme-synthesized amylose. The amount of cyclic glucan in the reaction solution was determined by measuring the amount of glucose not decomposed by glucoamylase. Further, after the product at each time point in FIG. 3 was treated with glucoamylase, the product was analyzed by a sugar analysis system (solution sending system: DX300, detection end: PAD-2, column: CarboPacPA100) manufactured by Dionex. Elution was performed at a flow rate of 1 ml / min and a NaOH concentration of 1
50 mM, sodium nitrate concentration: 0 min-8 mM, 2 min-
8 mM, 2.1 min-8 mM, 13 min-26 mM (Gra
dient curve No. 3), 35 minutes-70 mM
(Gradient curve No. 4), 50 minutes-
200 mM (Gradient curve No.
7) for 52 minutes-200 mM.

【0022】図4に示したように、反応初期には重合度
が少なくとも50以上である環状グルカンが主として生
産されている。反応にしたがって低分子の環状グルカン
が増加し、最終的に、重合度が11以上の環状グルカンが
蓄積している。本発明においては、原料にグルコースが
混入していても差し支えない。反応終了後、非還元末端
からグルカンを分解する酵素と、α−1,6−グルコシ
ド結合を切断するが、α−1,4−グルコシド結合を切
断しない酵素とを反応させることにより、α−1,4−
グルコシド結合を有する環状構造のみからなるグルカン
が製造され得る。本発明においては、反応終了後、必ず
しも、α-1,4-転移活性を有する酵素を失活させる工程
を加える必要はない。非還元末端からグルカンを分解す
る酵素としては、βアミラーゼやグルコアミラーゼが挙
げられる。α−1,6−グルコシド結合を切断するが、
α−1,4−グルコシド結合を切断しない酵素として
は、イソアミラーゼ、プルラナーゼが挙げられる。上記
で得られた環状構造を有するグルカンは、その後、通常
の溶媒(例えば、メタノール、エタノール)を用いる沈
澱、膜分離、クロマト分離(例えば、ゲル濾過クロマト
グラフィー、HPLC)等の当業者に周知の分離方法で
精製され得る。本発明はまたα-1,4-転移活性を有する
酵素を用いたグルカンの誘導体の製造方法にも関する。
上記の方法に用いる原料の糖類として、原料の糖類が有
するアルコール性水酸基のうちの少なくとも1つが、グ
ルコシル化、ヒドロキシアルキル化、アルキル化、アセ
チル化、カルボキシメチル化、硫酸化、またはリン酸化
されているものを使用することにより、α-1,4-転移活
性を有する酵素によるグルカン誘導体が製造され得る。
誘導体化は、公知の種々の方法が用いられ得る。例え
ば、リン酸化したグルカンは、上記で得られたグルカン
をジメチルホルムアミド中でオキシ塩化リンと反応させ
て、得られ得る。
As shown in FIG. 4, cyclic glucans having a degree of polymerization of at least 50 or more are mainly produced in the initial stage of the reaction. As the reaction proceeds, low-molecular cyclic glucan increases, and finally, cyclic glucan having a degree of polymerization of 11 or more accumulates. In the present invention, the raw material may be mixed with glucose. After completion of the reaction, the enzyme which degrades glucan from the non-reducing end and an enzyme which cleaves the α-1,6-glucoside bond but does not cleave the α-1,4-glucoside bond are reacted with each other to form α-1. , 4-
A glucan consisting only of a cyclic structure having a glucoside bond can be produced. In the present invention, it is not always necessary to add a step of inactivating the enzyme having α-1,4-transfer activity after the completion of the reaction. Examples of enzymes that decompose glucan from the non-reducing end include β-amylase and glucoamylase. cleaves the α-1,6-glucosidic bond,
Enzymes that do not cleave α-1,4-glucosidic bonds include isoamylase and pullulanase. The glucan having a cyclic structure obtained as described above is then known to those skilled in the art such as precipitation using a common solvent (eg, methanol, ethanol), membrane separation, chromatographic separation (eg, gel filtration chromatography, HPLC) and the like. It can be purified by a separation method. The present invention also relates to a method for producing a glucan derivative using an enzyme having α-1,4-transfer activity.
As the raw material saccharide used in the above method, at least one of the alcoholic hydroxyl groups of the raw material saccharide is glucosylated, hydroxyalkylated, alkylated, acetylated, carboxymethylated, sulfated, or phosphorylated. The glucan derivative can be produced by using an enzyme having α-1,4-transfer activity.
Various known methods can be used for derivatization. For example, phosphorylated glucan can be obtained by reacting the glucan obtained above with phosphorus oxychloride in dimethylformamide.

【0023】本発明の製造方法により得られたグルカン
が、環状構造を有することは、以下の(1)〜(5)の
性質で確認され得る。 (1)還元性末端、非還元性末端が、いずれも検出でき
ない。 (2)非還元性末端のα−1,4−グルコシド結合を加
水分解するエキソ型アミラーゼであるβ−アミラーゼ
(生化学工業(株)製)およびグルコアミラーゼ(東洋紡
(株)製)では分解されない。 3)澱粉中のα−1,6−グルコシド結合を加水分解す
るイソアミラーゼとプルラナーゼ(いずれも株式会社林
原生化学研究所製)の併用、もしくはイソアミラーゼと
プルラナーゼとβ−アミラーゼとの併用でも分解されな
い。 (4)澱粉分子内部のα−1,4−グルコシド結合を加
水分解するエンド型アミラーゼであるα−アミラーゼ
(ナガセ生化学工業(株)製)により完全に分解される。 (5)細菌糖化型α−アミラーゼ(ナガセ生化学工業
(株)製)で加水分解し、HPLCで分析すると、グルコ
ース、マルトース、および若干量のマルトトリオースの
みが得られる。すなわち、α−1,4−グルコシド結合
以外の結合は存在しない。
The fact that the glucan obtained by the production method of the present invention has a cyclic structure can be confirmed by the following properties (1) to (5). (1) Neither the reducing terminal nor the non-reducing terminal can be detected. (2) Not degraded by β-amylase (manufactured by Seikagaku Corporation) or glucoamylase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), which is an exo-type amylase that hydrolyzes the α-1,4-glucosidic bond at the non-reducing terminal. . 3) Decomposition by combined use of isoamylase and pullulanase (both manufactured by Hayashibara Biochemical Laboratory) which hydrolyze α-1,6-glucosidic bond in starch, or combined use of isoamylase, pullulanase and β-amylase Not done. (4) It is completely degraded by α-amylase (manufactured by Nagase Seikagaku Co., Ltd.), which is an endo-type amylase that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds in starch molecules. (5) Bacterial saccharification type α-amylase (Nagase Biochemical Co., Ltd.)
Hydrolysis and HPLC analysis yield only glucose, maltose, and some maltotriose. That is, there is no bond other than the α-1,4-glucoside bond.

【0024】前記還元末端数の定量は、Hizukuriら、Ca
rbohydr. Res. 94:205-213(1981)の改変パークジョンソ
ン法により、非還元性末端の定量はHizukuriら、Carboh
ydr.Res. 63:261-264(1978)の迅速スミス分解法により
行い得る。前記エキソ型アミラーゼであるβ−アミラー
ゼおよびグルコアミラーゼ、あるいは、イソアミラー
ゼ、プルラナーゼ、あるいはエンド型アミラーゼである
α−アミラーゼによる分解は、例えば、本発明の環状α
−1,4−グルカンを0.1%(W/V)となるように
蒸留水に溶解後、100μlをとり、上記分解酵素をそ
れぞれ適当量加え、30−45℃で数時間反応させる。
この反応物をDionex社製の糖分析システム(送液
システム:DX300、検出器:PAD−2、カラム:
Carbo Pac PA100)にかけ、分析し得る。
溶出は、例えば、流速:1ml/分、NaOH濃度:1
50mM、硝酸ナトリウム濃度:0分−8mM、2分−
8mM、2.1分−8mM、13分−26mM(Gra
dientcurve No.3)、35分−70mM
(Gradient curve No.4)、50分−
200mM(Gradient curve No.
7)、52分−200mMの条件で行い、重合度および
生じる糖を分析し得る。環状α−1,4−グルカンの重
合度は、クロマトグラフィーを用いて測定し得る。既
に、CGTを用いて得られた環状グルカンについては、そ
の構造とクロマトグラフィーでの挙動が詳細に検討され
ており(Koizumiら、J.Chromatogr. A. (1999) 852巻、
p. 407-416)、それぞれの分子の溶出位置を比較するこ
とにより、環状多糖の重合度を決定することができる。
また、レーザーイオン化TOF-MSを用いることによって
も、重合度の決定と、環状であることの証明を行い得る
(Koizumiら、J.Chromatogr. A. (1999) 852巻、p. 407
-416)。
The quantification of the number of reducing ends was determined by Hizukuri et al., Ca.
According to the modified Park Johnson method of rbohydr. Res. 94: 205-213 (1981), quantification of non-reducing ends was determined by Hizukuri et al., Carboh.
ydr. Res. 63: 261-264 (1978). Degradation by β-amylase and glucoamylase, which are exo-type amylase, or isoamylase, pullulanase, or α-amylase, which is an endo-type amylase, is, for example, the cyclic α-amylase of the present invention.
After dissolving -1,4-glucan in distilled water to a concentration of 0.1% (W / V), take 100 μl, add an appropriate amount of each of the above-mentioned degrading enzymes, and react at 30-45 ° C. for several hours.
The reaction product was subjected to a sugar analysis system manufactured by Dionex (liquid sending system: DX300, detector: PAD-2, column:
Carbo Pac PA100).
For elution, for example, the flow rate is 1 ml / min, and the NaOH concentration is 1
50 mM, sodium nitrate concentration: 0 min-8 mM, 2 min-
8 mM, 2.1 min-8 mM, 13 min-26 mM (Gra
dientcurve No. 3), 35 minutes-70 mM
(Gradient curve No. 4), 50 minutes-
200 mM (Gradient curve No.
7), performed for 52 minutes-200 mM, and the degree of polymerization and the resulting sugar can be analyzed. The degree of polymerization of cyclic α-1,4-glucan can be measured using chromatography. Already, the structure and chromatographic behavior of cyclic glucan obtained using CGT have been studied in detail (Koizumi et al., J. Chromatogr. A. (1999) 852,
p. 407-416), the degree of polymerization of the cyclic polysaccharide can be determined by comparing the elution positions of the respective molecules.
Also, by using laser ionization TOF-MS, it is possible to determine the degree of polymerization and to prove that the compound is cyclic (Koizumi et al., J. Chromatogr. A. (1999) 852, p. 407).
-416).

【0025】なお、GDEの活性測定は、60μlの30mM
グルコシル−β−シクロデキストリン溶液(20m M
酢酸ナトリウムバッファーでpH6.0に調整)をあら
かじめ30℃に設定した恒温槽にいれ、次いで、この溶
液に60μlのGDE溶液を加えて反応を開始させる。3
0分問の反応の後、この反応溶液中に生成したグルコー
ス量を、グルコースオキシダーゼ−パーオキシダーゼ法
で定量する。このときあらかじめ加熱失活させたGDEを
添加したものをブランクとして調製し、同様の操作を行
う。活性1単位はこの条件下、1分間に1μmolのグ
ルコースを生じる酵素量とした。α-1,4-転移活性を有
する酵素として、GDE以外の酵素を使用する場合、ヨウ
素呈色度の変化を指標に活性を調節し得る。図3で示し
たように、環状グルカンの合成量と、ヨウ素呈色度の間
には逆相間の関係があるためである。
The GDE activity was measured using 60 μl of 30 mM
Glucosyl-β-cyclodextrin solution (20 mM
(Adjusted to pH 6.0 with sodium acetate buffer) into a thermostat set at 30 ° C. in advance, and then add 60 μl of GDE solution to this solution to start the reaction. 3
After the reaction for 0 minutes, the amount of glucose produced in the reaction solution is quantified by the glucose oxidase-peroxidase method. At this time, a blank to which GDE previously inactivated by heating was added is prepared as a blank, and the same operation is performed. One unit of the activity was defined as the amount of an enzyme that produced 1 μmol of glucose per minute under these conditions. When an enzyme other than GDE is used as the enzyme having α-1,4-transfer activity, the activity can be adjusted using the change in iodine coloration as an index. This is because, as shown in FIG. 3, there is an inverse phase relationship between the amount of cyclic glucan synthesized and the degree of iodine coloration.

【0026】[0026]

【実施例】(実施例1) (α−1,4-転移活性を有する酵素の調製)本実施例で
は、Saccharomyces cerevisiae由来のGDEを用いた。Sac
charomyces cerevisiaeとしては製パン用に市販されて
いる生イーストブロックを使用した。2kgの生イースト
ブロックを4Lの10mMTris-HCl緩衝液 (pH7.5、1mM のPhe
nylmethylsulfonyl fluorideを含む)に懸濁し、ダイノ
ミル(600ml容のグラインディングコンテナー使用、 40m
l/minで連続運転)を用いて菌体破砕した。回収した菌体
破砕液を遠心分離し、集めた上清に30%飽和となるよう
に硫酸アンモニウムを加えた。4℃で2h放置後上清を回
収し、さらに70%飽和となるよう硫酸アンモニウムを加
え4℃一晩放置後、沈殿を回収した。沈殿を10mM Tris-H
Cl緩衝液 (pH7.5)に溶解し、透析後、50℃で20min熱処
理した。不溶物を除いた後、20mM Tris-HCl緩衝液 (pH
7.0) で平衡化したQ-Sepharoseカラム(直径5cm、長
さ20cmカラム、アマシャムファルマシアバイオテク
(株)製)にかけ、 0.1 M NaClを含む同緩衝液で洗浄し
た。その後、緩衝液中のNaCl濃度を直線的に0.5Mま
で上げ、溶出するGDE活性画分を回収した。活性画分を
20mMリン酸緩衝液(pH6.8)に対して透析し、
10mMリン酸緩衝液(pH6.8)で平衡化したHydrox
yapatiteカラム(直径1.5cm、長さ10cmカラ
ム、日本バイオラッドラボラトリーズ(株)製)にかけ
た。リン酸緩衝液濃度を直線的に160mM まで上げ、GDE
活性画分を回収した。活性画分に終濃度0.5Mとなる
ように硫酸アンモニウムを添加し、 0.5M硫酸アン
モニウムを含む50mM Tris−HCl 緩衝液(pH7.0)で平衡
化したPhenyl-TOYOPEARLカラム(直径1.6cm、長さ
10cmカラム、東ソー(株)製)にかけ、緩衝液中の硫
酸アンモニウム濃度を直線的に0Mまで下げることによ
り、GDE活性を溶出した。得られた活性画分を、20mM Tr
is-HCl緩衝液 (pH7.0)に対して透析し、約53単位の精製
GDEを得た。
EXAMPLES (Example 1) (Preparation of enzyme having α-1,4-transfer activity) In this example, GDE derived from Saccharomyces cerevisiae was used. Sac
As charomyces cerevisiae, a raw yeast block commercially available for bread making was used. Add 2 kg of raw yeast block to 4 L of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5, 1 mM Phe
Suspend in nylmethylsulfonyl fluoride and use Dynomill (600ml grinding container, 40m
The cells were disrupted using a continuous operation at 1 / min). The collected cell lysate was centrifuged, and ammonium sulfate was added to the collected supernatant so as to be 30% saturated. After leaving at 4 ° C. for 2 hours, the supernatant was recovered, ammonium sulfate was further added to 70% saturation, and the mixture was left overnight at 4 ° C., and the precipitate was recovered. Precipitate 10 mM Tris-H
It was dissolved in a Cl buffer (pH 7.5), dialyzed, and then heat-treated at 50 ° C for 20 minutes. After removing insolubles, 20 mM Tris-HCl buffer (pH
7.0) Equilibrated Q-Sepharose column (diameter 5 cm, length 20 cm column, Amersham Pharmacia Biotech)
Was washed with the same buffer containing 0.1 M NaCl. Thereafter, the NaCl concentration in the buffer was increased linearly to 0.5 M, and the eluted GDE-active fraction was collected. The active fraction was dialyzed against 20 mM phosphate buffer (pH 6.8),
Hydrox equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 6.8)
The sample was applied to a yapatite column (1.5 cm diameter, 10 cm length column, manufactured by Nippon Bio-Rad Laboratories). The phosphate buffer concentration was increased linearly to 160 mM and GDE
The active fraction was collected. Ammonium sulfate was added to the active fraction to a final concentration of 0.5 M, and a Phenyl-TOYOPEARL column (1.6 cm in diameter, length 1.6 mm) equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 0.5 M ammonium sulfate GDE activity was eluted by applying a 10 cm column (manufactured by Tosoh Corporation) to linearly reduce the concentration of ammonium sulfate in the buffer to 0M. The obtained active fraction was subjected to 20 mM Tr
Dialyze against is-HCl buffer (pH 7.0) and purify about 53 units
Got GDE.

【0027】(実施例2) (GDEを用いたα−1,4−グルコシド結合のみを有す
る環状グルカンの調製)0.2%の酵素合成アミロース
AS−30(平均分子量30,000、(株)中埜酢店製)5
mlと実施例1で調製したGDE 2.3単位を、40℃の
条件下24時間作用させた。反応液を100℃で10分
間加熱したのち、遠心分離により変性した酵素タンパク
を除いた。上清5mlに10単位のグルコアミラーゼを
添加し40℃で18時間反応させ非環状のアミロースを
除いた。再び反応液を100℃で10分問加熱したの
ち、遠心分離により変性した酵素タンパクを除き、その
上清に9倍量のエタノールを添加し、遠心分離を行っ
た。得られた沈殿を蒸留水に溶解させ、凍結乾燥した。
このようにしてα−1,4−グルコシド結合のみを有す
る環状グルカン5.2mgを得た。このようにして得ら
れた環状グルカンをダイオネクス社の糖分析システム
(送液システム:DX300、検出器:PAD‐2、カ
ラム:CarboPacPA100)により分析した。
溶出は流速:1ml/min,NaOH濃度:150m
M、硝酸ナトリウム濃度:0分−8mM、2分−8m
M、2.1分−8mM、13分−26mM(Gradi
ent curve No.3)、35分−70mM(G
radient curve No.4)、50分−20
0mM(Gradient curve No.7)、5
2分−200mMの条件で行った。その結果を図5に示
す。この比較により、GDEにより得られた生産物のピー
クは、CGTによる環状グルカンの内、重合度11以上のピ
ークと完全に一致した。以上のことから、GDEによる生
産物のピークはα−1,4−グルコシド結合のみを有す
る環状グルカンであり、その重合度は、11以上であるこ
とがわかった。
(Example 2) (Preparation of cyclic glucan having only α-1,4-glucosidic bond using GDE) Enzymatically synthesized amylose AS-30 with 0.2% (average molecular weight 30,000, Nakano vinegar Co., Ltd.) 5)
ml and 2.3 units of GDE prepared in Example 1 were allowed to act for 24 hours at 40 ° C. After heating the reaction solution at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation. Ten units of glucoamylase were added to 5 ml of the supernatant, and reacted at 40 ° C. for 18 hours to remove non-cyclic amylose. After the reaction solution was again heated at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation, and a 9-fold amount of ethanol was added to the supernatant, followed by centrifugation. The obtained precipitate was dissolved in distilled water and freeze-dried.
In this way, 5.2 mg of cyclic glucan having only an α-1,4-glucoside bond was obtained. The cyclic glucan thus obtained was analyzed using a sugar analysis system (Dionex Co., Ltd .: DX300, detector: PAD-2, column: CarboPacPA100).
Elution: flow rate: 1 ml / min, NaOH concentration: 150 m
M, sodium nitrate concentration: 0 min-8 mM, 2 min-8 m
M, 2.1 min-8 mM, 13 min-26 mM (Gradi
ent curve No. 3), 35 minutes-70 mM (G
radiant curve No. 4), 50 minutes-20
0 mM (Gradient curve No. 7), 5
The test was performed for 2 minutes at -200 mM. The result is shown in FIG. From this comparison, the peak of the product obtained by GDE completely coincided with the peak of the degree of polymerization of 11 or more among the cyclic glucans obtained by CGT. From the above, it was found that the peak of the product by GDE was a cyclic glucan having only an α-1,4-glucoside bond, and its polymerization degree was 11 or more.

【0028】(実施例3) (実施例2の物質がα−1,4−グルコシド結合のみを
有する環状グルカンであることの確認) 還元性末端、非還元性末端の定量 実施例2で得られた凍結乾燥サンプルの還元性末端の定
量は、Hizukuriら (1981) Carbohydr. Res : 94巻 : p.
205‐213のパークジョンソン変法によリ行った。非還
元性末端の定量は、Hizukuriら (1978) Carbohydr. Res
: 63巻: p. 261‐264の迅速スミス分解法により行っ
た。その結果、還元性末端、非還元性末端は、両者とも
検出できなかった。 エキソ型酵素およびα−1,6−グルコシド結合分解酵
素による消化 実施例2で得られた粉末を、0.1%(w/v)となる
ように蒸留水に溶解後、この水溶液100μ1に、以下
に示した澱粉分解酵素それぞれ1単位を加え40℃で2
時間反応させた。この反応物を、実施例2と同じ条件
で、ダイオネクス社の糖分析システムにかけて、分析し
た。実施例2で得られた粉末は、澱粉分子の非還元性末
端のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエキソ
型アミラーゼであるβ−アミラーゼ(生化学工業株式会
社)およびグルコアミラーゼ(東洋紡(株)製)では分解
されなかった。また、澱粉中のα−1,6−グルコシド
結合を加水分解するイソアミラーゼ((株)林原生化学研
究所製)とプルラナーゼ((株)林原生化学研究所製)の
併用、もしくはイソアミラーゼとプルラナーゼとβ−ア
ミラーゼとの併用でも分解されなかった。しかしこの粉
末は、澱粉分子内部のα−1,4−グルコシド結合を加
水分解するエンド型アミラーゼであるα−アミラーゼ
(ナガセ生化学工業(株)製)によリ完全に分解された。 (3)エンド型酵素による消化実施例2で得られた凍結
乾燥サンプルを0.1%(V/V)となるように蒸留水
に溶解後、この水溶液100μlに、細菌糖化型α−ア
ミラーゼ(ナガセ生化学工業(株)製)1単位を加え、4
0℃で2時間反応させた。この反応物をHPLCで分析
したところ、グルコース、マルトース、および若干量の
マルトトリオースのみが得られた。このことから、上記
実施例2で得られた粉末には、α−1,4−グルコシド
結合以外の結合は存在しないことが証明され、得られた
凍結乾燥サンプルが、α−1,4−グルコシド結合のみ
を有する環状グルカンであることがわかった。
(Example 3) (Confirmation that the substance of Example 2 is a cyclic glucan having only an α-1,4-glucoside bond) Quantification of reducing end and non-reducing end Obtained in Example 2 (1981) Carbohydr. Res: 94: p.
205-213 Park Johnson modified method. Quantification of non-reducing ends was determined by Hizukuri et al. (1978) Carbohydr. Res.
: 63: p. 261-264 by rapid Smith decomposition method. As a result, neither reducing terminal nor non-reducing terminal could be detected. Digestion with Exo Enzyme and α-1,6-Glucoside Bond Degrading Enzyme The powder obtained in Example 2 was dissolved in distilled water so as to have a concentration of 0.1% (w / v). Add 1 unit of each of the following starch-degrading enzymes and add 2 units at 40 ° C.
Allowed to react for hours. The reaction product was analyzed under the same conditions as in Example 2 using a sugar analysis system manufactured by Dionex. The powder obtained in Example 2 was obtained from β-amylase (Seikagaku Corporation) and glucoamylase (Toyobo Co., Ltd.), which are exo-type amylases that hydrolyze α-1,4-glucosidic bonds at the non-reducing terminals of starch molecules. Was not decomposed. Further, a combination of isoamylase (manufactured by Hayashibara Biochemical Laboratories) and pullulanase (manufactured by Hayashibara Biochemical Laboratories) which hydrolyzes the α-1,6-glucoside bond in starch, or isoamylase is used. It was not degraded by the combined use of pullulanase and β-amylase. However, this powder was completely decomposed by α-amylase (manufactured by Nagase Seikagaku Kogyo Co., Ltd.), which is an endo-type amylase that hydrolyzes α-1,4-glucosidic bonds inside starch molecules. (3) Digestion with endo-type enzyme The lyophilized sample obtained in Example 2 was dissolved in distilled water so as to have a concentration of 0.1% (V / V), and 100 μl of this aqueous solution was added to bacterial saccharified α-amylase ( 1 unit of Nagase Seikagaku Corporation)
The reaction was performed at 0 ° C. for 2 hours. Analysis of the reaction by HPLC showed only glucose, maltose, and some maltotriose. From this, it was proved that the powder obtained in Example 2 had no bond other than the α-1,4-glucoside bond, and the obtained lyophilized sample was identified as α-1,4-glucoside. It was found to be a cyclic glucan having only a bond.

【0029】(実施例4) (各種基質を用いた場合の、環状グルカンの調製)0.
2%の酵素合成アミロースAS−5,10,30,7
0,110,320(平均分子量:それぞれ5,000,10,
000,30,000、70,000、110,000、320,000、(株)中埜
酢店製)、短鎖アミロースEX-I(平均分子量2,700、
(株)林原生物化学研究所製)、またはアミロペクチン
(馬鈴薯由来、TypeIII、Sigma社製)5mlと実施例1
で調製したGDE 2.3単位を、40℃の条件下24時間
作用させた。反応液を100℃で10分間加熱したの
ち、遠心分離により変性した酵素タンパクを除いた。上
清5mlに10単位のグルコアミラーゼを添加し40℃
で18時間反応させ非環状のアミロースを除いた。再び
反応液を100℃で10分問加熱したのち、遠心分離に
より変性した酵素タンパクを除き、その上清に9倍量の
エタノールを添加し、遠心分離を行った。得られた沈殿
を蒸留水に溶解させ、凍結乾燥した。得られた環状グル
カンを実施例2と同様の条件で、ダイオネクス社の糖分
析システムを用いて分析した。図6に示すように、いず
れの基質からも重合度11以上の環状グルカンが生じてい
ることがわかった。
(Example 4) (Preparation of cyclic glucan using various substrates)
2% enzymatically synthesized amylose AS-5,10,30,7
0, 110, 320 (average molecular weight: 5,000, 10,
000, 30,000, 70,000, 110,000, 320,000, manufactured by Nakano Vinegar Co., Ltd.), short-chain amylose EX-I (average molecular weight 2,700,
Example 1 with 5 ml of Hayashibara Biochemical Laboratory Co., Ltd.) or amylopectin (potato-derived, Type III, Sigma)
2.3 units of GDE prepared in the above was allowed to act for 24 hours at 40 ° C. After heating the reaction solution at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation. Add 10 units of glucoamylase to 5 ml of the supernatant, and add
For 18 hours to remove acyclic amylose. After the reaction solution was again heated at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation, and a 9-fold amount of ethanol was added to the supernatant, followed by centrifugation. The obtained precipitate was dissolved in distilled water and freeze-dried. The obtained cyclic glucan was analyzed under the same conditions as in Example 2 using a sugar analysis system manufactured by Dionex. As shown in FIG. 6, it was found that a cyclic glucan having a degree of polymerization of 11 or more was generated from any of the substrates.

【0030】(実施例5) ( GDEを用いた場合の、デンプンを基質とした環状グル
カン生成量および環状グルカンの分子量)0.1%の低
分解度デキストリン(デンプンをα-アミラーゼによ
り、軽度に分解したもの。商品名:パインデックス #10
0、 松谷化学(株)製)10mlと実施例1で調製したGD
E 2.3単位を、40℃で保温した。経時的にサンプリ
ングし、反応液を100℃で10分間加熱したのち、遠
心分離により変性した酵素タンパクを除いた。上清5m
lに100単位のグルコアミラーゼと944単位のイソ
アミラーゼを添加し40℃で18時間反応させ非環状の
アミロースを除いた。再び反応液を100℃で10分問
加熱したのち、遠心分離により変性した酵素タンパクを
除き、その上清に9倍量のエタノールを添加し、遠心分
離を行うことにより、環状グルカンを調製した。図7の
黒丸のカーブで示すように、環状グルカンの収率は反応
6時間まで上昇し、約60%に達した。また、その時点の
反応液から得られた環状グルカンをを実施例2と同様の
条件でダイオネクス社の糖分析システムを用いて分析し
た。図8Aに示すように、重合度40以上の環状グルカ
ンが有意に検出され、さらに重合度50以上の環状グル
カンも、明らかに検出された。この重合度分布パターン
は反応の初期から後期を通じてあまり変化していなかっ
た。
(Example 5) (Amount of cyclic glucan produced using starch as a substrate and molecular weight of cyclic glucan when GDE is used) 0.1% low-resolution dextrin (starch is slightly reduced by α-amylase. Disassembled product name: Paindex # 10
0, manufactured by Matsutani Chemical Co., Ltd.) and GD prepared in Example 1.
E 2.3 units were incubated at 40 ° C. After sampling over time and heating the reaction solution at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation. Supernatant 5m
To this were added 100 units of glucoamylase and 944 units of isoamylase and reacted at 40 ° C. for 18 hours to remove acyclic amylose. After the reaction solution was heated again at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation, and a 9-fold amount of ethanol was added to the supernatant, followed by centrifugation to prepare a cyclic glucan. As shown by the black circle curve in Fig. 7, the yield of cyclic glucan
It rose to 6 hours and reached about 60%. The cyclic glucan obtained from the reaction solution at that time was analyzed under the same conditions as in Example 2 using a sugar analysis system manufactured by Dionex. As shown in FIG. 8A, cyclic glucan having a degree of polymerization of 40 or more was significantly detected, and cyclic glucan having a degree of polymerization of 50 or more was clearly detected. The distribution pattern of the degree of polymerization did not change much from the beginning to the end of the reaction.

【0031】(比較例1) (従来の方法を用いた場合の、デンプンを基質とした環
状グルカン生成量および環状グルカンの分子量)実施例
5と比較するため、従来の方法を用いて、実施例5と同
じ基質から環状グルカンの合成を行った。環状化酵素と
しては、環状グルカンの収率が既知の酵素の中では最良
である(Takaha and Smith, (1999), Biotechnology an
d Genetic.Engineering Reviews, 16巻, p. 257-280)
馬鈴薯由来のD酵素を用いることとし、特開平8−13
4104に記載の方法で調製した。反応は3500単位のD
酵素を用いて30℃で行った。図7の黒四角のカーブで示
すように、D酵素を用いた場合は、環状グルカンの収率
は最高でも15%程度あった。さらに、環状グルカンの
収率を上げるため、枝きり酵素として5900単位のイソア
ミラーゼをD酵素と同時に作用させた。図7の黒ひし形の
カーブで示すように、環状グルカンの収率は上昇した
が、最高でも38%程度であった。さらに6時間後のの
反応液から得られた環状グルカンを実施例2と同様の条
件でダイオネクス社の糖分析システムを用いて分析し
た。図8のBとCに示すように、枝きり酵素の有無にかか
わらず、重合度のパターンは変わらず、重合度40以上
の環状グルカンは極少量しか生じていなかった。また、
重合度50以上の環状グルカンについては全く検出され
なかった。この重合度分布パターンは反応の初期から後
期を通じてあまり変化していなかった。実施例5および
比較例1の結果から、α-1,4-転移活性を有する酵素、特
にGDEを用いると、従来の方法に比べ、安価なデンプン
から高収率で、かつ比較的高分子の環状グルカンを得ら
れることがわかった。
Comparative Example 1 (Amount of Cyclic Glucan Produced Using Starch as Substrate and Molecular Weight of Cyclic Glucan When Using Conventional Method) In order to compare with Example 5, a conventional method was used. A cyclic glucan was synthesized from the same substrate as in Example 5. As a cyclizing enzyme, the yield of cyclic glucan is the best among known enzymes (Takaha and Smith, (1999), Biotechnology an).
d Genetic.Engineering Reviews, vol. 16, p. 257-280)
A potato-derived D enzyme is used.
4104. Reaction is 3500 units of D
Performed at 30 ° C. using enzymes. As shown by the black square curve in FIG. 7, when the enzyme D was used, the yield of cyclic glucan was at most about 15%. Furthermore, to increase the yield of cyclic glucan, 5900 units of isoamylase were allowed to act simultaneously with the D enzyme as a debranching enzyme. As shown by the black diamond curve in FIG. 7, the yield of cyclic glucan increased, but was at most about 38%. Further, cyclic glucan obtained from the reaction solution after 6 hours was analyzed under the same conditions as in Example 2 using a sugar analysis system manufactured by Dionex. As shown in FIGS. 8B and 8C, regardless of the presence or absence of the debranching enzyme, the pattern of the degree of polymerization did not change, and only a very small amount of cyclic glucan having a degree of polymerization of 40 or more was produced. Also,
No cyclic glucan having a degree of polymerization of 50 or more was detected at all. The distribution pattern of the degree of polymerization did not change much from the beginning to the end of the reaction. From the results of Example 5 and Comparative Example 1, the use of an enzyme having α-1,4-transferring activity, particularly GDE, provides a high yield from inexpensive starch and a relatively high molecular weight as compared with the conventional method. It was found that cyclic glucan was obtained.

【0032】(実施例6) (グルコース存在下における、環状グルカンの調製)
0.1%の酵素合成アミロースAS−30(平均分子量
30,000、(株)中埜酢店製)10ml溶液に、終濃度0
%、0.01%、または0.1%となるようにグルコー
スを添加し、実施例1で調製したGDE 5単位を、40℃
の条件下1時間または2時間作用させた。反応液を10
0℃で10分間加熱したのち、遠心分離により変性した
酵素タンパクを除いた。上清10mlに100単位のグ
ルコアミラーゼを添加し40℃で18時間反応させ非環
状のアミロースを除いた。再び反応液を100℃で10
分問加熱したのち、遠心分離により変性した酵素タンパ
クを除き、その上清に9倍量のエタノールを添加し、遠
心分離を行って環状グルカンを調製した。図9に示すよ
うに、環状グルカンの収率はグルコースの有無に全く影
響を受けなかった。
(Example 6) (Preparation of cyclic glucan in the presence of glucose)
0.1% enzyme synthesized amylose AS-30 (average molecular weight
30,000, manufactured by Nakano Vinegar Co., Ltd.)
%, 0.01% or 0.1%, and 5 units of GDE prepared in Example 1 was heated at 40 ° C.
For 1 hour or 2 hours. Reaction solution is 10
After heating at 0 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation. 100 units of glucoamylase was added to 10 ml of the supernatant and reacted at 40 ° C. for 18 hours to remove acyclic amylose. Again, the reaction solution was
After the heating, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation, and a 9-fold amount of ethanol was added to the supernatant, followed by centrifugation to prepare a cyclic glucan. As shown in FIG. 9, the yield of cyclic glucan was not affected at all by the presence or absence of glucose.

【0033】(比較例2) (従来の方法を用いたグルコース存在下における、環状
グルカンの調製)実施例6と比較するため従来の方法を
用いて、実施例6と同様に環状グルカンの合成を行っ
た。環状化酵素として、比較例1で調製したD酵素を3
50単位用い、反応温度は30℃で同様の実験を行った。
図10に示すように、ごく少量のグルコースの存在によ
り、環状グルカンの収率が極端に低下した。実施例6と
比較例2の結果から、α-1,4-転移活性を有する酵素、
特にGDEを用いると、グルコースの混在した基質からも
効率よく環状グルカンを合成できること、また環状グル
カンの精製工程前の環状化酵素を失活させる工程を省略
できることがわかった。
(Comparative Example 2) (Preparation of cyclic glucan in the presence of glucose using conventional method) To compare with Example 6, the synthesis of cyclic glucan was performed in the same manner as in Example 6 using the conventional method. went. As the cyclizing enzyme, the D enzyme prepared in Comparative Example 1 was 3
A similar experiment was performed using 50 units and a reaction temperature of 30 ° C.
As shown in FIG. 10, the presence of a very small amount of glucose drastically reduced the yield of cyclic glucan. From the results of Example 6 and Comparative Example 2, an enzyme having α-1,4-transfer activity
In particular, it was found that when GDE was used, cyclic glucan could be efficiently synthesized from a substrate mixed with glucose, and the step of inactivating the cyclizing enzyme before the step of purifying cyclic glucan could be omitted.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明のグルカンの製造方法により、従
来使用することができないと考えられていたGDEをもち
いて、非常に容易に、少なくとも11個のα−1,4−
グルコシド結合を有する環状構造を分子内に1つ有する
グルカンまたはその誘導体を製造できる。その際、基質
としてアミロースだけでなく、より安価なデンプンを基
質として高収率で環状グルカンを製造することができ、
かつ比較的高分子の環状グルカンの製造が容易になる。
さらに、グルコースの混在した基質からも効率よく環状
グルカンを合成できること、また従来必須であった、環
状グルカン精製工程前の環状化酵素を失活させる工程を
省略できる。
According to the method for producing glucan of the present invention, at least 11 α-1,4-α-glycans can be very easily prepared using GDE, which was conventionally considered unusable.
Glucan having one cyclic structure having a glucoside bond in the molecule or a derivative thereof can be produced. In that case, not only amylose as a substrate, it is possible to produce cyclic glucan in high yield using cheaper starch as a substrate,
In addition, the production of relatively high-molecular cyclic glucan becomes easy.
Furthermore, it is possible to efficiently synthesize cyclic glucan from a substrate mixed with glucose, and it is possible to omit the step of inactivating the cyclizing enzyme before the step of purifying cyclic glucan, which is conventionally required.

【0035】[0035]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の環状グルカン製造工程を示す図である。FIG. 1 is a view showing a conventional cyclic glucan production process.

【図2】従来考えられていたGDEの反応を示す模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a GDE reaction conventionally considered.

【図3】平均分子量30,000のアミロースにGDEを作
用させたときの、環状グルカン収率とヨウ素呈色度の経
時変化を示す図である。
FIG. 3 is a graph showing the change over time in the cyclic glucan yield and iodine coloration when GDE is applied to amylose having an average molecular weight of 30,000.

【図4】平均分子量30,000のアミロースにGDEを作
用させたときに、各反応時間において生じた環状グルカ
ンを、ダイオネクス社の糖分析システムにかけたときの
分析結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of analysis when cyclic glucan produced during each reaction time was applied to a sugar analysis system manufactured by Dionex when GDE was allowed to act on amylose having an average molecular weight of 30,000.

【図5】平均分子量30,000のアミロースからGDEを
用いて得られた環状グルカンの重合度を、ダイオネクス
社の糖分析システムを用いて調べた結果を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the results of examining the degree of polymerization of cyclic glucan obtained from amylose having an average molecular weight of 30,000 using GDE using a sugar analysis system manufactured by Dionex.

【図6】各種の基質からGDEを用いて得られた環状グルカ
ンを、ダイオネクス社の糖分析システムにかけたときの
分析結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing analysis results when cyclic glucans obtained from various substrates using GDE were applied to a sugar analysis system manufactured by Dionex.

【図7】デンプンを基質とした場合の、GDEによる環状グ
ルカン収率の経時変化を示す図である。従来の環状グル
カン製造方法と比較するため、D酵素、またはD酵素と枝
切り酵素を併用した場合の環状グルカン収率の経時変化
も示す。
FIG. 7 is a graph showing the time-dependent change in cyclic glucan yield by GDE when starch is used as a substrate. For comparison with the conventional method for producing cyclic glucan, changes over time in the yield of cyclic glucan when the D enzyme or the D enzyme and the branching enzyme are used in combination are also shown.

【図8】GDE、D酵素、またはD酵素と枝切り酵素を併用し
た場合、それぞれにおいて得られた環状グルカンの重合
度分布を、ダイオネクス社の糖分析システムを用いて調
べた結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the results of examining the distribution of the degree of polymerization of the cyclic glucan obtained using each of GDE, D enzyme, or D enzyme and a branching enzyme using a sugar analysis system manufactured by Dionex. is there.

【図9】各種濃度のグルコースの存在下において、GDEを
用いて環状グルカンを製造した場合の、収率を比較した
図である。
FIG. 9 is a graph comparing yields when cyclic glucans are produced using GDE in the presence of various concentrations of glucose.

【図10】各種濃度のグルコースの存在下において、D
酵素を用いて環状グルカンを製造した場合の、収率を比
較した図である。
FIG. 10. D in the presence of various concentrations of glucose.
It is a figure which compared the yield at the time of producing a cyclic glucan using an enzyme.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4B050 CC01 DD04 FF04E FF05E FF09E FF11E LL02 LL05 4B064 AF12 AF15 CA21 CB07 CB30 CC01 CD19 CD30 DA10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4B050 CC01 DD04 FF04E FF05E FF09E FF11E LL02 LL05 4B064 AF12 AF15 CA21 CB07 CB30 CC01 CD19 CD30 DA10

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】α-1,4-グルコシド結合を切断し、転移反
応により新たなα-1,4-グルコシド結合を合成する活性
を有する酵素活性であって、かつグルコースを転移反応
の受容体として利用できない酵素活性(以下、α-1,4-
転移活性という)を用いて、α-ク゛ルカンを環状化する工程
を含む、環状グルカンの製造方法
1. An enzyme having the activity of cleaving an α-1,4-glucosidic bond and synthesizing a new α-1,4-glucosidic bond by a transfer reaction, and a receptor for the transfer reaction of glucose. Enzyme activity that cannot be used as
A process for cyclizing α-quantan using the term “transfer activity”).
【請求項2】前記α-1,4-転移活性がグリコーゲンデブ
ランチングエンザイムに由来する活性である、請求項1
に記載の方法
2. The method according to claim 1, wherein the α-1,4-transfer activity is an activity derived from a glycogen debranching enzyme.
The method described in
【請求項3】前記α-1,4-転移活性に加えて、α-1,6-グ
ルコシド結合を加水分解する酵素活性(以下、α-1,6-
分解活性という)を用いる請求項1および2に記載の方法
3. An enzyme activity for hydrolyzing an α-1,6-glucosidic bond (hereinafter referred to as α-1,6-transferase) in addition to the α-1,4-transfer activity.
3. The method according to claim 1, wherein
【請求項4】前記α-1,6-分解活性が、アミロ−1,6−グ
ルコシダーゼ活性である、請求項1から3に記載の方法
4. The method according to claim 1, wherein the α-1,6-degrading activity is amylo-1,6-glucosidase activity.
【請求項5】前記α-1,6-分解活性が、グルコシル-サイ
クロデキストリンからグルコースを遊離できる酵素の活
性である、請求項3および4に記載の方法
5. The method according to claim 3, wherein the α-1,6-degrading activity is an activity of an enzyme capable of releasing glucose from glucosyl-cyclodextrin.
【請求項6】前記α-1,4-転移活性とα-1,6-分解活性
が、単一のポリペプチドに由来する酵素活性である、請
求項1から5に記載の方法
6. The method according to claim 1, wherein the α-1,4-transfer activity and α-1,6-degrading activity are enzyme activities derived from a single polypeptide.
【請求項7】前記単一のポリペプチドが、グリコーゲン
デブランチングエンザイムである、請求項6に記載の方
7. The method of claim 6, wherein said single polypeptide is a glycogen debranching enzyme.
【請求項8】前記、グリコーゲンデブランチングエンザ
イムが糸状菌あるいは酵母等の真菌類由来である、請求
項7に記載の方法
8. The method according to claim 7, wherein the glycogen debranching enzyme is derived from a fungus such as a filamentous fungus or yeast.
【請求項9】前記、グリコーゲンデブランチングエンザ
イムが酵母由来である、請求項7に記載の方法
9. The method according to claim 7, wherein the glycogen debranching enzyme is derived from yeast.
【請求項10】前記α-グルカンが、アミロースである
請求項1〜10に記載の方法
10. The method according to claim 1, wherein the α-glucan is amylose.
【請求項11】前記α-グルカンが、デンプンであっ
て、環状グルカンの収率が40%以上であることを特徴
とする、請求項1〜10に記載の方法
11. The method according to claim 1, wherein the α-glucan is starch and the yield of cyclic glucan is 40% or more.
JP2000257148A 2000-08-28 2000-08-28 Method for manufacturing glucan having cyclic structure Pending JP2002065291A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000257148A JP2002065291A (en) 2000-08-28 2000-08-28 Method for manufacturing glucan having cyclic structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000257148A JP2002065291A (en) 2000-08-28 2000-08-28 Method for manufacturing glucan having cyclic structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002065291A true JP2002065291A (en) 2002-03-05

Family

ID=18745658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000257148A Pending JP2002065291A (en) 2000-08-28 2000-08-28 Method for manufacturing glucan having cyclic structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002065291A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2223942A1 (en) 2009-02-26 2010-09-01 Universität Leipzig Process for the preparation of cyclodextrins composed of more than eight glucose units
JP2010226988A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Showa Sangyo Co Ltd Starch decomposition product, and food additive, food and drink and drug containing the starch decomposition product, and method for producing the starch decomposition product
CN116656759A (en) * 2023-05-25 2023-08-29 江南大学 Method for preparing beta-cyclodextrin

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2223942A1 (en) 2009-02-26 2010-09-01 Universität Leipzig Process for the preparation of cyclodextrins composed of more than eight glucose units
WO2010097434A1 (en) 2009-02-26 2010-09-02 Universität Leipzig Process for the preparation of cyclodextrins composed of more than eight glucose units
JP2010226988A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Showa Sangyo Co Ltd Starch decomposition product, and food additive, food and drink and drug containing the starch decomposition product, and method for producing the starch decomposition product
CN116656759A (en) * 2023-05-25 2023-08-29 江南大学 Method for preparing beta-cyclodextrin
CN116656759B (en) * 2023-05-25 2023-11-17 江南大学 Method for preparing beta-cyclodextrin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0710674B1 (en) Method for producing a glucan having cyclic structure
EP0140410B2 (en) Novel enzyme product and its use in the saccharification of starch
Takata et al. Cyclization reaction catalyzed by branching enzyme
JP3150266B2 (en) Glucan having cyclic structure and method for producing the same
US6248566B1 (en) Glucan having cyclic structure and method for producing the same
US20150111259A1 (en) Method for Making High Maltose Syrup
Abdalla et al. One-pot production of maltoheptaose (DP7) from starch by sequential addition of cyclodextrin glucotransferase and cyclomaltodextrinase
Martins et al. Bacillus agaradhaerens LS-3C cyclodextrin glycosyltransferase: activity and stability features
US5686132A (en) Glucans having a cycle structure, and processes for preparing the same
JP4473402B2 (en) Dextran production method
JP2002065291A (en) Method for manufacturing glucan having cyclic structure
JPH0547199B2 (en)
Dobreva et al. Effect of temperature on some characteristics of the thermostable α-amylase from Bacillus licheniformis
JP3109841B2 (en) Process for producing maltohexaose and maltoheptaose-containing starch sugar
US5827697A (en) Process for preparing glucans having a cyclic structure
EP0506790B1 (en) A method for enzymatically converting starch into cyclodextrins
EP3839054A1 (en) Production of fructose from oligo- and/or polysaccharides
JP5726499B2 (en) Method for producing branched glucan having a cyclic structure
JPH09289A (en) Production of glucan having cyclic structure
EP0907662B1 (en) Galactosylated hydroxyalkyl polysaccharides and their derivatives
Kim et al. Enzyme modification of starch granules: formation and retention of cyclomaltodextrins inside starch granules by reaction of cyclomaltodextrin glucanosyltransferase with solid granules
JP2004222506A (en) METHOD FOR PRODUCING CELLOBIOSE FROM alpha-GLUCAN
JPH07191A (en) Production of highly branched oligosaccharide
JP2840772B2 (en) How to increase glucose yield
JPH04293493A (en) Produciton of dextran