JP2623507B2 - Method for producing maltooligosaccharides - Google Patents
Method for producing maltooligosaccharidesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、マルトオリゴ糖の製造法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing maltooligosaccharides.
[従来の技術] サイクロデキストリナーゼ〔サイクロマルトデキスト
リナーゼ(cyclomalodextrinase)E.C.3.2.1.54とも呼
称されている〕についての報告は極めて少なく、バチル
ス・マセランス(Bacillus macerans)が生産するもの
[バイオケミストリー(Biochemistry),第7巻、第12
1〜124頁,1968]、バチルス・コアギュランス(Bacillu
s coagulans)が生産するもの[ジャーナル・オブ・ア
グリカルチュラル・バイオロジカル・ケミストリー(Ag
ric.Biol.Chem.),第47巻、第1441〜1447頁,1983]等
が知られているに過ぎない。[Prior Art] There are very few reports on cyclodextrinase (also called cyclomalodextrinase EC3.2.1.54), and it is produced by Bacillus macerans [Biochemistry] (Biochemistry), Volume 7, Volume 12
1-124, 1968], Bacillus coagulans (Bacillu
s coagulans) [Journal of Agricultural Biological Chemistry (Ag
ric. Biol. Chem.), Vol. 47, pp. 1441-147, 1983] and the like.
従来、マルトオリゴ糖の製造法としては、例えば、グ
ルコースからマルトヘキサオースまでの特定のオリゴ糖
を生産するアミラーゼの利用により澱粉等から生産する
方法が知られている。[アーク・バイオケム・バイオフ
ィズ(Arch.Biochem.Biophys),第155巻,第290〜298
頁,1973] また一方、サイクロデキストリンを原料として、酸加
水分解法によりサイクロデキストリンを開裂させること
によって、マルトヘキサオース以上のマルトオリゴ糖を
製造する方法(特開昭61−191690号公報)、あるいは、
バチルス・マセランス等の生産するサイクロデキストリ
ングルカノトランスフェラーゼ(E.C.2.4.1.19)を用い
て、サイクロデキストリン、単糖およびオリゴ糖のカッ
プリング反応を触媒することにより、マルトヘプタオー
ス以上のオリゴ糖を生産する方法が知られている。[メ
ソッズ・イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymol
ogy),第5巻,第148〜155頁,1962] マルトオリゴ糖は、血清アミラーゼの測定用基質とし
て、その需要が増大しているのみならず、栄養剤、賦形
剤、増量剤等として広く薬品及び食品に応用できるもの
と期待されている。BACKGROUND ART Conventionally, as a method for producing maltooligosaccharides, for example, a method of producing maltooligosaccharides from starch or the like by utilizing an amylase that produces specific oligosaccharides from glucose to maltohexaose is known. [Arc Biochem. Biophys, Vol. 155, 290-298
On the other hand, cyclodextrin is used as a raw material, and a cyclodextrin is cleaved by an acid hydrolysis method to produce a maltooligosaccharide of maltohexaose or higher (JP-A-61-191690), or
Using cyclodextrin glucanotransferase (EC2.4.1.19) produced by Bacillus macerans, etc. to catalyze the coupling reaction of cyclodextrins, monosaccharides and oligosaccharides to produce oligosaccharides of maltoheptaose or higher There are known ways to do this. [Methods in Enzymol
ogy), Vol. 5, pp. 148-155, 1962] Maltooligosaccharides are not only increasing in demand as a substrate for measuring serum amylase, but also widely used as nutrients, excipients, bulking agents and the like. It is expected to be applicable to medicines and foods.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、澱粉からマルトヘプタオース以上のマ
ルトオリゴ糖を特異的に生産するアミラーゼは、いまだ
知られておらず、澱粉を原料とした酵素法による効率的
な製造法はまだ確立されていないのが実情である。[Problems to be Solved by the Invention] However, an amylase that specifically produces maltooligosaccharides of maltoheptaose or more from starch has not yet been known, and an efficient production method using an enzyme method using starch as a raw material has not been known. The fact is that it has not been established yet.
更にまた、上記のサイクロデキストリンを原料とした
マルトヘキサオース以上のオリゴ糖の生産の場合、酸加
水分解による方法は、副産物の量が多く目的の分解物の
収量が著しく低下すること等の欠点があり、サイクロデ
キストリングルカノトランスフェラーゼを用いた酵素法
も、反応が進むにつれて生産物自身の分解、あるいは、
生産物とサイクロデキストリンとのカップリング反応に
よる副産物の蓄積が増加するため、サイクロデキストリ
ンに対する生産物の反応率を低く抑える必要があり、未
反応のサイクロデキストリンが大量に反応液に残存し、
その後の精製が困難であること等の問題点があった。Furthermore, in the case of the production of oligosaccharides of maltohexaose or more using the above cyclodextrin as a raw material, the method using acid hydrolysis has disadvantages such as a large amount of by-products and a remarkable decrease in the yield of a target decomposed product. There is also an enzymatic method using cyclodextrin glucanotransferase, as the reaction proceeds, the decomposition of the product itself, or
Since the accumulation of by-products due to the coupling reaction between the product and the cyclodextrin increases, the reaction rate of the product with respect to the cyclodextrin must be kept low, and a large amount of unreacted cyclodextrin remains in the reaction solution,
There were problems such as difficulty in subsequent purification.
[課題を解決するための手段] 本発明者等は、迅速かつ効率的に高純度のマルトオリ
ゴ糖を取得することを目的として上記難点を解決すべく
鋭意検討を重ねた結果、新規サイクロデキストリナーゼ
をサイクロデキストリンに接触作用させると、サイクロ
デキストリンのグルコース重合度に応じたマルトオリゴ
糖が高収率で蓄積すること等の知見を得、特許出願を行
なった。(特願平1−152257号明細書)。[Means for Solving the Problems] The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned difficulties for the purpose of obtaining high-purity maltooligosaccharides quickly and efficiently, and as a result, a novel cyclodextrinase was obtained. Was contacted with cyclodextrin, and it was found that maltooligosaccharides accumulating in a high yield depending on the degree of glucose polymerization of cyclodextrin, etc., and applied for a patent. (Japanese Patent Application No. 1-152257).
そこで更に、本発明者等は、サイデキストリンを出発
原料として迅速かつ効率的に更に低重合度のマルトオリ
ゴ糖を取得すべく種々検討した結果、サイクロデキスト
リに新規サイクロデキストリナーゼ及びマルトオリゴ糖
生成酵素を同時もしくは順次に接触作用させれば、先ず
サイクロデキストリンのグルコース重合度に応じたマル
トオリド糖が生じ、次いで該マルトオリゴ糖からマルト
オリゴ糖生成酵素の作用により、該マルトオリゴ糖より
グルコース重合度の低下した、例えばマルトヘキサオー
ス、マルトペンタオース、マルトテトラオース等のマル
トオリゴ糖が高収率で得られること等の知見を得、本発
明を完成させた。Therefore, the present inventors further conducted various studies to obtain a maltooligosaccharide having a lower degree of polymerization quickly and efficiently using cydextrin as a starting material, and as a result, a novel cyclodextrinase and maltooligosaccharide-forming enzyme were added to cyclodextrin. Simultaneously or sequentially, a malto-olidose sugar corresponding to the degree of glucose polymerization of cyclodextrin is produced, and then the degree of glucose polymerization is reduced from the maltooligosaccharide by the action of the maltooligosaccharide-forming enzyme from the maltooligosaccharide. For example, the present inventors have found that maltooligosaccharides such as maltohexaose, maltopentaose, and maltotetraose can be obtained in high yield, and have completed the present invention.
すなわち本発明は、サイクロデキストリンに、以下の
理化学的性質を有する新規なサイクロデキストリナーゼ
及びマルトオリゴ糖生成酵素を同時もしくは順次に接触
作用させることを特徴とするマルトオリゴ糖の製造法で
ある。That is, the present invention is a method for producing maltooligosaccharides, which comprises simultaneously or sequentially contacting cyclodextrin with a novel cyclodextrinase having the following physicochemical properties and a maltooligosaccharide-forming enzyme.
作用: サイクロデキストリンを開裂し、サイクロデキストリ
ンのグルコース重合度に由来したオリゴ糖を生成させ
る。Action: Cleavage cyclodextrin to produce oligosaccharides derived from the degree of glucose polymerization of cyclodextrin.
基質特異性: サイクロデキストリンに対する水解速度または親和性
が、多糖類あるいはサイクロデキストリンと同じグルコ
ース重合度の直鎖オリゴ糖よりも大であること。Substrate specificity: The hydrolysis rate or affinity for cyclodextrin is greater than that of a polysaccharide or linear oligosaccharide having the same degree of glucose polymerization as cyclodextrin.
至適pH及び安定pH範囲: 至適pHは、βサイクロデキストリンと基質とした場
合、8.0付近であり、安定pH範囲は、5.5〜9.5である。Optimum pH and stable pH range: The optimum pH is around 8.0 when β cyclodextrin and a substrate are used, and the stable pH range is 5.5 to 9.5.
作用適温の範囲: 40℃付近に作用適温を有する。 Optimum temperature range for working: Suitable working temperature around 40 ℃.
温度等による失活の条件: 50℃以上、15分間の処理によりほぼ失活する。 Deactivation conditions by temperature, etc .: Almost deactivated by treatment at 50 ° C or higher for 15 minutes.
阻害及び活性化: Hg2+,Cu2+,Zn2+,Ni2+及びFe2+で90%以上阻害され、C
a2+及びMg2+により10〜30%活性化される。Inhibition and activation: more than 90% inhibited by Hg 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ and Fe 2+ , C
10-30% activated by a2 + and Mg2 + .
分子量: ゲル濾過法では144,000であり、SDS PAGE法では72,00
0である。Molecular weight: 144,000 by gel filtration, 72,00 by SDS PAGE
It is 0.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
先ず、新規なサイクロデキストリナーゼの理化学的性
質について述べる。First, the physicochemical properties of the novel cyclodextrinase will be described.
(1)作用: サイクロデキストリンに作用し、そのサイクロデキス
トリンのグルコース重合度に由来したマルトオリゴ糖を
生成させる。(1) Action: Acts on cyclodextrin, and produces maltooligosaccharides derived from the degree of glucose polymerization of the cyclodextrin.
(2)基質特異性: 基質特異性については、第1表にまとめて示した通り
である。また、サイクロデキスリン及びマルトオリゴ糖
についての反応速度パラメーターについては、第2表に
示す通りである。(2) Substrate specificity: The substrate specificity is as summarized in Table 1. The reaction rate parameters for cyclodextrin and maltooligosaccharide are as shown in Table 2.
(3)至適pH及び安定pH範囲: 至適pHは、第1図に示す通りであり、1%βサイクロ
デキストリンを基質とした場合、pH8.0付近である。安
定pH範囲は、第2図に示す通りであり、各pHにて温度25
℃で24時間処理したのちの残存活性を測定して求めたも
のである。第2図から明らかなように、安定pH範囲は、
5.5〜9.5である。 (3) Optimum pH and stable pH range: The optimum pH is as shown in FIG. 1, and is around pH 8.0 when 1% β-cyclodextrin is used as a substrate. The stable pH range is as shown in FIG.
It was determined by measuring the residual activity after treatment at 24 ° C. for 24 hours. As is clear from FIG. 2, the stable pH range is:
5.5 to 9.5.
(4)力価測定法: 2%βサイクロデキストリン溶液500μ及び適当量
の本酵素を含んだ100mMリン酸緩衝液(pH7.5)500μ
を混和し、温度40℃で適当時間反応させたのち、10分間
煮沸することにより反応を停止し、高速液体クロマトグ
ラフ(以下HPLCと略称する)法により生じたマルトヘプ
タオースを定量した。また、酵素量が少量の場合にはグ
ルコースを標準としたソモギーネルソン法により還元力
を定量した。(4) Titer measurement method: 500 μ of a 2% β-cyclodextrin solution and 500 μ of a 100 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing an appropriate amount of the present enzyme
Was reacted at a temperature of 40 ° C. for an appropriate period of time, followed by boiling for 10 minutes to stop the reaction, and maltoheptaose produced was quantified by a high-performance liquid chromatography (hereinafter abbreviated as HPLC) method. When the amount of the enzyme was small, the reducing power was quantified by the Somogyi-Nelson method using glucose as a standard.
本酵素の酵素単位は、1分間に1マイクロモルのマル
トヘプタオースを生成する酵素量を1単位と定義した。The enzyme unit of this enzyme was defined as the amount of the enzyme that produces 1 micromol of maltoheptaose per minute.
(5)作用適温の範囲 第3図に示すように本酵素は、40℃付近に作用適温を
有する。(5) Range of suitable temperature of action As shown in FIG. 3, the present enzyme has a suitable temperature of action around 40 ° C.
(6)温度による失活の条件 第4図に示すように、本酵素は、100mMリン酸緩衝液
(pH7.5)中、15分間処理で、45℃までは安定であった
が、50℃以上では失活した。(6) Inactivation conditions depending on temperature As shown in FIG. 4, this enzyme was stable in a 100 mM phosphate buffer (pH 7.5) for 15 minutes up to 45 ° C., but it was stable at 50 ° C. Above was deactivated.
(7)阻害及び活性化: 金属イオンによる本酵素活性への影響の検討結果を第
3表に示す。第3表から明らかなように、本酵素は、2
価の金属イオンであるHg2+,Cu2+,Zn2+,Ni2+及びFe2+で9
0%以上阻害され、Ca2+及びMg2+により10〜30%活性化
された。(7) Inhibition and activation: Table 3 shows the results of studies on the effect of metal ions on the activity of the present enzyme. As is clear from Table 3, this enzyme was 2
Hg 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ and Fe 2+
It was inhibited by 0% or more, and activated by 10 to 30% by Ca 2+ and Mg 2+ .
(8)精製方法: 実施例1に記載の通りである。 (8) Purification method: As described in Example 1.
(9)分子量: SDS PAGE法では、72,000であり、ゲル濾過法では144,
000であことから、本酵素は、分子量72,000のサブユニ
ットからなる2量体である。(9) Molecular weight: 72,000 by SDS PAGE method, 144, by gel filtration method
000, the enzyme is a dimer composed of 72,000 molecular weight subunits.
本酵素と従来公知のサイクロデキストリナーゼとの理
化学適性質の相異点を第4表に示す。Table 4 shows the differences in physicochemical properties between the present enzyme and a conventionally known cyclodextrinase.
以上詳述した如く、本酵素は、従来公知のサイクロデ
キストリナーゼとはその性質を異にし、特にサイクロデ
キストリンに対して最も良く作用するという点において
全く新しい酵素である。 As described in detail above, the present enzyme is a completely new enzyme which differs in its properties from conventionally known cyclodextrinases, and in particular, it acts best on cyclodextrin.
次に、本酵素の製造法について述べる。 Next, a method for producing the present enzyme will be described.
本酵素を精製する微生物としては、バチルス属に属
し、本酵素を生産するものであれば如何なるものでもよ
く例えば、バチルス・スフェリカス(Bacillus sphaeri
cus)E−244菌株がある。バチルス スフェリカスE−
244菌株は、土壌中から取得した野生株である。以下
に、本菌株の菌学的性質を示す。The microorganism for purifying the present enzyme may be any microorganism that belongs to the genus Bacillus and that produces the present enzyme. For example, Bacillus sphaeris (Bacillus sphaeri)
cus) E-244 strain. Bacillus sphaericus E-
The 244 strain is a wild strain obtained from soil. The bacteriological properties of this strain are shown below.
◎ バチルス・フェリカスE−244菌株の菌学的性質 (a)形態 細胞の形及び大きさ 0.6〜0.8×1.6〜4.0 ミクロンの桿菌である。Bacteriological properties of Bacillus ferricus E-244 strain (a) Morphology Bacteria having a cell shape and size of 0.6 to 0.8 × 1.6 to 4.0 microns.
細胞の多形性有無 認められない 運動性の有無 周鞭毛を有し、運動性 あり。 Presence or absence of cell polymorphism Not observed Presence or absence of motility Has periflagellate and motility.
胞子の有無 有り。 Spore presence Yes.
胞子嚢 膨出 大きさ 0.8〜0.9×1.1〜1.2 ミクロン 形 楕円形 位置 亜端立 グラム染色性 陽性 抗酸性 陰性 (b)各培地における生育状態 肉汁寒天平板培養 無色の拡散性集落を形成。 Spore swelling Size 0.8-0.9 × 1.1-1.2 micron Oval position Subvertebral Gram stain Positive Acid-fast Negative (b) Growth condition in each medium Gravy agar plate culture Form colorless diffusible colonies.
集落は平滑で周縁はなめら か。色素の産生は認められ ない。 The village is smooth and the periphery is smooth. No pigment production is observed.
肉汁寒天斜面培養 菌苔は平滑で周縁はなめら か。色素の産生は認められ ない。 Gravy agar slope culture Bacterial moss is smooth and the periphery is smooth. No pigment production is observed.
肉汁液体培養 培地全体に生育が認められ るが、沈殿は認められな
い。Growth of liquid broth liquid culture medium is observed, but no precipitate is observed.
肉汁ゼラチン穿刺培養 培地上部にのみ生育し、液 化は認められない。 Broth gelatin stab culture Growing only on the upper part of the culture medium, no liquefaction is observed.
リトマスミルク 凝固は認められず、酸、ア ルカリの産生も認められな い。 No litmus milk coagulation and no acid or alkali production.
(c)生理学的性質 硝酸塩の還元 還元しない。(C) Physiological properties Reduction of nitrate Not reduced.
脱窒反応 無し。 No denitrification reaction.
MRテスト 陰性 VPテスト 陰性 インドールの生成 生成しない。 MR test negative VP test negative Indole generation Not generated.
硫化水素の生成 生成しない。 Generation of hydrogen sulfide Not generated.
デンプンの加水分解 分解しない。 Starch hydrolysis Not decomposed.
クエン酸の利用 利用せず。 Use of citric acid Not used.
無機窒素源の利用 利用せず。 Use of inorganic nitrogen source Not used.
色素の生成 生成しない。 Dye formation Not generated.
ウレアーゼ 陰性 オキシダーゼ 陽性 カタラーゼ 陽性 生育の範囲 温度 13〜38℃ PH 6〜10.5 酸素に対する態度 好気性 O−Fテスト 陰性(酸の産生を認めず) 糖類に対する態度 L−アラビノース、D−キシロース、D−グルコー
ス、D−マンノース、D−フラクトース、D−ガラクト
ース、麦芽塘、ショ糖、乳糖、トレハロース、D−ソル
ビット、D−マンニット、イノシット、グリセリン及び
デンプンからの酸生成及びガス生成は何れも認められな
い。Urease Negative Oxidase Positive Catalase Positive Growth Range Temperature 13-38 ° C PH 6-10.5 Attitude to Oxygen Aerobic OF Test Negative (no acid production) Attitude to Sugars L-arabinose, D-xylose, D-glucose , D-mannose, D-fructose, D-galactose, malt tongue, sucrose, lactose, trehalose, D-sorbitol, D-mannitol, inosit, glycerin and starch. .
(d)フェニルアラニンの脱アミノ反応 陽性 バチルス・スフェリカスE−244菌株は、胞子を形成
するグラム陽性桿菌であることからバチルス属に属する
細菌であると同定とした。更に、糖からの酸及びガスの
生成が認められないこと、VPブロスのpHが、7.0以上で
あること及びフェニルアラニンの脱アミノ反応が認めら
れることからバージェイズ・マニュアル・オブ・システ
ィマティック・バクテリオロジー、第2巻、1984年に基
づき、バチルス属のスフェリカス種に属する細菌である
と同定した。(D) Deamination reaction of phenylalanine positive The Bacillus sphaericus E-244 strain was identified as a bacterium belonging to the genus Bacillus because it is a gram-positive bacillus that forms spores. Furthermore, since no generation of acid and gas from the sugar was observed, the pH of the VP broth was 7.0 or more, and the deamination of phenylalanine was observed, the Bergez Manual of Cistimatic Bacteriology , Vol. 2, 1984, and identified as a bacterium belonging to the sphaericus species of the genus Bacillus.
なお、バチルス・スフェリカスE−244は、工業技術
院 微生物工業技術研究所に微工研条寄第2458号(FERM
BP−2458)として寄託されている。In addition, Bacillus sphaericus E-244 was supplied to the Institute of Microbial Industry and Technology by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
BP-2458).
菌株の培養は、原則的には一般微生物の好気的培養で
採用される方法と同じであるが、通常は、液体培地によ
る振盪培養法又は、通気攪拌培養法等が用いられる。培
地としては、適当な窒素源、炭素源、ビタミン、ミネラ
ル等及び本酵素の誘導基質であるサイクロデキストリン
等を含んだものが用いられる。pHは、本菌が生育する。
pH域ならばいずれでもよいが、通常は、6〜8の範囲が
好ましい。The cultivation of the strain is basically the same as the method employed in aerobic cultivation of general microorganisms, but usually, a shaking culture method using a liquid medium or an aeration stirring culture method is used. As the medium, a medium containing an appropriate nitrogen source, carbon source, vitamins, minerals, and the like, and cyclodextrin, which is a substrate for induction of the present enzyme, is used. As for pH, this bacterium grows.
Any range may be used as long as it is in the pH range, but usually a range of 6 to 8 is preferred.
培養条件は、例えば、通常20〜40℃で、16時間〜4日
間振盪培養又は通気攪拌培養を行なう。As for the culture conditions, for example, shaking culture or aeration and stirring culture is usually performed at 20 to 40 ° C. for 16 hours to 4 days.
以上の如くして得た培養物を用いて例えば、以下に示
す酵素採取工程により本酵素の精製品を得る。上記培養
物から酵素を得るには遠心分離、または膜濃縮等により
集菌したのち、菌体を超音波処理あるいは、界面活性剤
処理等により破砕し、菌残渣を遠心分離等で除いて粗酵
素液を得る。該粗酵素液に対してイオン交換クロマトグ
ラフィー、疎水クロマトグラフィー、ゲル濾過等のカラ
ムクロマトグラフィーを適宜組合せて実施することによ
り本酵素の精製品を得る。Using the culture obtained as described above, a purified product of the present enzyme is obtained, for example, by the following enzyme collecting step. To obtain the enzyme from the above culture, the cells are collected by centrifugation or membrane concentration, and then the cells are disrupted by sonication or treatment with a surfactant, and the bacterial residue is removed by centrifugation or the like. Obtain a liquid. A purified product of the enzyme is obtained by appropriately combining the crude enzyme solution with column chromatography such as ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, and gel filtration.
次に、マルトオリゴ糖の製造法について述べる。 Next, a method for producing maltooligosaccharide will be described.
サイクロデキストリンに、上述のサイクロデキストリ
ナーゼ及びマルトオリゴ糖生成酵素を同時もしくは順次
に接触作用させ、反応液からマルトオリゴ糖生成酵素に
応じた、例えば、マルトヘキサオース、マルトペンタオ
ース、マルトテトラオース等のマルトオリゴ糖を得るの
である。The cyclodextrin is contacted with the cyclodextrinase and the maltooligosaccharide-forming enzyme simultaneously or sequentially, depending on the maltooligosaccharide-forming enzyme from the reaction solution.For example, maltohexaose, maltopentaose, maltotetraose, etc. You get maltooligosaccharides.
サイクロデキストリンとしては、如何なるものでも良
く、例えばβサイクロデキストリンあるいはαサイクロ
デキストリン等が好適である。Any cyclodextrin may be used, and for example, β cyclodextrin or α cyclodextrin is preferable.
サイクロデキストリンの基質濃度については、例え
ば、上記サイクロデキストリナーゼの基質に対するKm値
以上の濃度が好ましい。The concentration of the cyclodextrin substrate is preferably, for example, a concentration equal to or higher than the Km value for the cyclodextrinase substrate.
マルトオリゴ糖生成酵素としては、目的とするオリゴ
糖により異なるが、例えば公知酵素であるマルトテトラ
オース生成酵素、マルトペンタオース生成酵素及びマル
トヘキサオース生成酵素等が挙げられる。The maltooligosaccharide-forming enzyme varies depending on the target oligosaccharide, and examples thereof include known enzymes such as maltotetraose-forming enzyme, maltopentaose-forming enzyme, and maltohexaose-forming enzyme.
サイクロデキストリンに、サイクロデキストリナーゼ
及びマルトオリゴ糖生成酵素を同時もしくは順次に接触
作用させる反応条件としては、サイクロデキストリナー
ゼ及びマルトオリゴ糖生成酵素の作用pH及び温度範囲で
あれば、如何なる条件でもよく、例えば、pH7.0〜8.0
で、温度35〜45℃が好ましい。更に必要に応じて、反応
物中への有機溶媒等の添加も可能である。反応時間は、
反応生成物の安定性により異なるが、好ましくは30〜48
時間程度である。酵素量は、如何なる量でもよく、反応
時間内に生成物が最大になるように合わせ、適宜、必要
量を添加すれば良い。反応停止は、例えば生成物が最大
になった際に、酸あるいは熱処理等により、停止させる
ことが望ましい。The reaction conditions for simultaneously or sequentially contacting cyclodextrin with cyclodextrinase and maltooligosaccharide-forming enzyme may be any conditions as long as they are within the action pH and temperature range of cyclodextrinase and maltooligosaccharide-forming enzyme. For example, pH 7.0-8.0
And a temperature of 35 to 45 ° C. is preferred. Further, if necessary, an organic solvent or the like can be added to the reaction product. The reaction time is
Depending on the stability of the reaction product, it is preferably 30-48
About an hour. The amount of the enzyme may be any amount, and may be adjusted so that the product is maximized within the reaction time, and the necessary amount may be appropriately added. It is desirable to stop the reaction by, for example, acid or heat treatment when the product reaches a maximum.
次に上述のようにして得られたマルトオリゴ糖含有反
応液から目的のマルトオリゴ糖を得るのであるが、通常
のオリゴ糖分離方法であれば如何なる方法でもよいが、
本製造法の場合、反応液から未反応のサイクロデキスト
リンを除き、更に、必要により活性炭カラム等を用いて
分画することにより、容易に高純度のマルトオリゴ糖液
を得ることができる。反応液からの未反応サイクロデキ
ストリンの除去方法としては、例えば、冷却処理、有機
溶媒添加処理、サイクロデキストリン吸着カラム処理等
の公知方法で分離除去することができる。Next, the target maltooligosaccharide is obtained from the maltooligosaccharide-containing reaction solution obtained as described above, and any method may be used as long as it is a normal oligosaccharide separation method.
In the case of this production method, high-purity maltooligosaccharide liquid can be easily obtained by removing unreacted cyclodextrin from the reaction solution and, if necessary, fractionating it using an activated carbon column or the like. As a method for removing the unreacted cyclodextrin from the reaction solution, separation and removal can be performed by a known method such as a cooling treatment, an organic solvent addition treatment, or a cyclodextrin adsorption column treatment.
[発明の効果] 本発明によれば、サイクロデキストリナーゼ及びマル
トオリゴ糖生成酵素を同時もしくは順次に接触作用させ
ることにより、サイクロデキストリンからマルトオリゴ
糖生成酵素に由来する鎖長のマルトオリゴ糖を効率良く
製造することができ、産業上極めて有意義である。[Effects of the Invention] According to the present invention, a cyclodextrinase and a maltooligosaccharide-forming enzyme are simultaneously or sequentially brought into contact with each other to efficiently produce a maltooligosaccharide having a chain length derived from the maltooligosaccharide-forming enzyme from cyclodextrin. Can be industrially very significant.
[実施例] 以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明す
る。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
実施例1 1%βサイクロデキストリン、1%ペプトン、0.5%N
aCl及び0.1%イーストエキスからなる液体培地(水道水
使用、pH7.0)100mlを500ml溶坂口フラスコに入れ、120
℃で20分間、殺菌処理を行なった。これに、バチルス・
スフェリカスE−244菌株(FERM BP−2458)保存スラン
トより1白金耳接種し、30℃で1日間振盪培養した。本
培養液50mlを上記と同様の培地組成と殺滅菌条件により
調製した2の培地を含有する3容ミニジャーに接種
し、30℃、1vvm、350r.p.m.の条件で2日間通気撹拌培
養を行ない、培養終了後、培養液から8,000r.p.m.で20
分間の遠心分離処理により菌体を分離し、2%トリトン
X−100を含有する10mMリン酸緩衝液(pH7.0)500mlに
菌体を懸濁して25℃で1日間撹拌した。該懸濁液から1
2,000r.p.m.で20分間の遠心分離処理により菌体残渣を
除去したのち、上清液を10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に
対して16時間透析した。透析物を12,000r.p.m.で20分間
遠心分離処理して不溶物を除去し上清を粗酵素液(1)
とした。Example 1 1% β-cyclodextrin, 1% peptone, 0.5% N
100 ml of a liquid medium consisting of aCl and 0.1% yeast extract (using tap water, pH 7.0) is placed in a 500 ml dissolution flask, and
Sterilization treatment was performed at 20 ° C. for 20 minutes. In addition, Bacillus
One loopful of loops was inoculated from a stock of Sphericus strain E-244 (FERM BP-2458) and cultured with shaking at 30 ° C for 1 day. 50 ml of the main culture solution was inoculated into a 3-volume mini jar containing the medium 2 prepared under the same medium composition and sterilization conditions as above, and aerated and agitated at 30 ° C., 1 vvm, 350 rpm for 2 days. After the culture is completed, remove the culture solution at 8,000 rpm for 20 minutes.
The cells were separated by centrifugation for 5 minutes, suspended in 500 ml of 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 2% Triton X-100, and stirred at 25 ° C. for 1 day. 1 from the suspension
After removing bacterial cell residues by centrifugation at 2,000 rpm for 20 minutes, the supernatant was dialyzed against 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) for 16 hours. The dialysate is centrifuged at 12,000 rpm for 20 minutes to remove insolubles, and the supernatant is used as a crude enzyme solution (1).
And
次いで、この粗酵素液(1)約500ml(総活性200単
位、比活性0.1、pH7.0)を10mMリン酸緩衝液(pH7.0)
で平衡化したDEAEセファロース充填カラム(φ34×170m
m)に供し、本酵素を吸着させたのち、0〜0.5M NaClの
グラジエント勾配により溶出を行なった。このDEAEセフ
ァロースカラムクロマトグラフィーの溶出パターンを第
5図に示す。活性フラクションを集めて粗酵素液(2)
105ml(総活性145単位、比活性0.58、収率72.5%)を得
た。Then, about 500 ml of the crude enzyme solution (1) (total activity 200 units, specific activity 0.1, pH 7.0) was added to 10 mM phosphate buffer (pH 7.0).
Column packed with DEAE Sepharose (φ34 × 170m)
m), the enzyme was adsorbed, and then eluted with a gradient gradient of 0 to 0.5 M NaCl. The elution pattern of this DEAE Sepharose column chromatography is shown in FIG. Collect the active fraction and crude enzyme solution (2)
105 ml (total activity 145 units, specific activity 0.58, yield 72.5%) were obtained.
次いで、この粗酵素液(2)を1M硫酸ナトリウム含有
100mMリン酸緩衝液(pH7.0)で平衡化したエーテル5PW
充填カラム(φ21.5×150mm)に供し、サイクロデキス
トリナーゼを吸着させたのち、1M〜0M硫酸ナトリウムの
グラジエント勾配により溶出を行なった。この溶出パタ
ーンを第6図に示す。活性フラクションを集めて粗酵素
液(3)50ml(総活性72単位、比活性2.93、収率36%)
を得た。Then, the crude enzyme solution (2) was mixed with 1M sodium sulfate.
Ether 5PW equilibrated with 100mM phosphate buffer (pH 7.0)
After applying to a packed column (φ21.5 × 150 mm) to adsorb cyclodextrinase, elution was performed with a gradient gradient of 1M to 0M sodium sulfate. This elution pattern is shown in FIG. The active fractions were collected and the crude enzyme solution (3) 50 ml (total activity 72 units, specific activity 2.93, yield 36%)
I got
次いで、この粗酵素液(3)をコロジオンバッグによ
り1.5mlにまで限外濃縮したのち、0.2mlをTSK gel G300
0SWを用いたゲル濾過に供し、0.2M NaCl含有100mMリン
酸緩衝液(pH7.0)により溶出した。この溶出パターン
を第7図に示す。活性フラクションを集めて精製サイク
ロデキストリナーゼ液1.4ml(総活性2.2単位、蛋白量0.
24mg、比活性9.17、収率1%)を得た。サイクロデキス
トリナーゼは、SDS PAGE的に単一であった。(第8図) 実施例2 βサイクロデキストリン10mgを、100mMリン酸緩衝液
(pH7.0)1mlに溶解したものに、実施例1で得られたサ
イクロデキストリナーゼの粗酵素液を0.043単位及び特
公昭50−25552号公報、実施例1記載の方法で調製した
マルトペンタオース生成酵素約1,000単位を添加して、4
0℃で16時間反応を行ない反応液を得た。この反応液に
塩酸を添加してpHを約2.0にすることにより反応を停止
し、更に水酸化ナトリウム溶液により中和したのち、OD
S(オクタデシル化シリカゲル)カラムに通液して未反
応βサイクロデキストリンを吸着させ、通液画分を得
た。通液画分をTSK gel Amide 80カラム(東ソー社製、
分配・吸着クロマトグラフィー溶充填カラム)を用いた
HPLCにより分析した結果を第9図に示す。粗マルトオリ
ゴ糖中のマルトペンタオースの比率は約45%であった。Next, the crude enzyme solution (3) was ultra-concentrated to 1.5 ml with a collodion bag, and 0.2 ml was added to TSK gel G300.
The mixture was subjected to gel filtration using 0SW, and eluted with 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.2 M NaCl. This elution pattern is shown in FIG. The active fractions were collected, and purified cyclodextrinase solution (1.4 ml, total activity 2.2 units, protein amount 0.1 ml).
24 mg, specific activity 9.17, yield 1%). The cyclodextrinase was single in SDS PAGE. (FIG. 8) Example 2 A solution of 10 mg of β-cyclodextrin in 1 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) was mixed with 0.043 units of the crude enzyme solution of cyclodextrinase obtained in Example 1 and Add about 1,000 units of maltopentaose-forming enzyme prepared by the method described in Example 1 of JP-B-50-25552,
The reaction was carried out at 0 ° C. for 16 hours to obtain a reaction solution. The reaction was stopped by adding hydrochloric acid to the reaction solution to adjust the pH to about 2.0, and further neutralized with sodium hydroxide solution.
The solution was passed through an S (octadecylated silica gel) column to adsorb unreacted β-cyclodextrin, and a flow-through fraction was obtained. The flow-through fraction was applied to a TSK gel Amide 80 column (Tosoh Corporation,
Partition / adsorption chromatography solution packed column)
The results of analysis by HPLC are shown in FIG. The proportion of maltopentaose in the crude maltooligosaccharide was about 45%.
実施例3 βサイクロデキストリン100mgを、10mMリン酸緩衝液
(pH7.0)10mlに溶解したものに、実施例1で得られた
サイクロデキストリナーゼの粗酵素液を0.43単位添加し
て、40℃で2時間反応を行なった後、10分間煮沸するこ
とにより反応を停止した。更にこの反応液を特公昭50−
25552号公報、実施例1記載の方法で調製したマルトペ
ンタオース生成酵素約1,000単位を添加して40℃で30分
間反応を行なった後、10分間煮沸することにより反応を
停止した。この反応液を、ODS(オクタデシル化シリカ
ゲル)カラムに通液して未反応βサイクロデキストリン
を吸着させ、通液画分を得た。通液画分をTSK gel Amid
e 80カラム(東ソー社製、分配・吸着クロマトグラフィ
ー用充填カラム)を用いたHPLCにより分析した結果を第
10図に示す。粗マルトオリゴ糖中のマルトペンタオース
の比率は約45%であった。Example 3 To 100 ml of β cyclodextrin dissolved in 10 ml of 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) was added 0.43 unit of the crude enzyme solution of cyclodextrinase obtained in Example 1, and the mixture was added at 40 ° C. After 2 hours, the reaction was stopped by boiling for 10 minutes. Further, this reaction solution was
After adding about 1,000 units of maltopentaose-forming enzyme prepared by the method described in Example 1 of Japanese Patent No. 25552, the reaction was carried out at 40 ° C. for 30 minutes, and the reaction was stopped by boiling for 10 minutes. The reaction solution was passed through an ODS (octadecylated silica gel) column to adsorb unreacted β-cyclodextrin, and a flow-through fraction was obtained. Pass the flow-through fraction to TSK gel Amid
The results of HPLC analysis using an e80 column (Tosoh Corporation, packed column for distribution and adsorption chromatography)
Figure 10 shows. The proportion of maltopentaose in the crude maltooligosaccharide was about 45%.
第1図は、新規サイクロデキストリナーゼの至適pHを示
す図であり、第2図は、該酵素の安定pHを示す図であ
り、第3図は、該酵素の作用温度を示す図であり、第4
図は、該酵素の温度による失活の条件を示す図であり、
第5図は、DEAEセファロースによる該酵素のカラムクロ
マトグラフィーの結果を示す図であり、第6図は、該酵
素のTSK gelエーテル5PWによるHPLCの結果を示す図であ
り、第7図は、該酵素のTSK gel G3000SWによるHPLCの
結果を示す図であり、第8図は、該酵素のSDS PAGEの結
果を示す図であり、第9図及び第10図は、ODSカラム通
過液をTSK gel Amide 80を用いたHPLCで分析したチャー
トパターンである。FIG. 1 is a diagram showing the optimum pH of the novel cyclodextrinase, FIG. 2 is a diagram showing the stable pH of the enzyme, and FIG. 3 is a diagram showing the working temperature of the enzyme. Yes, fourth
The figure is a diagram showing the conditions of inactivation by the temperature of the enzyme,
FIG. 5 is a diagram showing the results of column chromatography of the enzyme using DEAE Sepharose, FIG. 6 is a diagram showing the results of HPLC of the enzyme using TSK gel ether 5PW, and FIG. FIG. 8 is a view showing a result of HPLC of the enzyme using TSK gel G3000SW, FIG. 8 is a view showing a result of SDS PAGE of the enzyme, and FIGS. It is a chart pattern analyzed by HPLC using 80.
Claims (1)
性質を有する新規なサイクロデキストリナーゼ及びマル
トオリゴ糖生成酵素を同時もしくは順次に接触作用させ
ることを特徴とするマルトオリゴ糖の製造法。 作用: サイクロデキストリンを開裂し、サイクロデキストリン
のグルコース重合度に由来したオリゴ糖を生成させる。 基質特異性: サイクロデキストリンに対する水解速度または親和性
が、多糖類あるいはサイクロデキストリンと同じグルコ
ース重合度の直鎖オリゴ糖よりも大であること。 至適pH及び安定pH範囲: 至適pHは、βサイクロデキストリンを基質とした場合、
8.0付近であり、安定pH範囲は、5.5〜9.5である。 作用適温の範囲: 40℃付近に作用適温を有する。 温度等による失活の条件: 50℃以上、15分間の処理によりほぼ失活する。 阻害及び活性化: Hg2+,Cu2+,Zn2+,Ni2+及びFe2+で90%以上阻害され、Ca
2+及びMg2+により10〜30%活性化される。 分子量: ゲル濾過法では144,000であり、SDS PAGE法では72,000
である。1. A method for producing maltooligosaccharides, comprising simultaneously or sequentially contacting cyclodextrin with a novel cyclodextrinase having the following physicochemical properties and a maltooligosaccharide-forming enzyme. Action: Cleavage cyclodextrin to produce oligosaccharides derived from the degree of glucose polymerization of cyclodextrin. Substrate specificity: The hydrolysis rate or affinity for cyclodextrin is greater than that of a polysaccharide or linear oligosaccharide having the same degree of glucose polymerization as cyclodextrin. Optimum pH and stable pH range: Optimum pH is determined by using β-cyclodextrin as a substrate.
It is around 8.0 and the stable pH range is 5.5-9.5. Optimum temperature range for working: Suitable working temperature around 40 ℃. Deactivation conditions by temperature, etc .: Almost deactivated by treatment at 50 ° C or higher for 15 minutes. Inhibition and activation: 90% or more inhibited by Hg 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ and Fe 2+ , Ca
10% to 30% activated by 2+ and Mg 2+ . Molecular weight: 144,000 by gel filtration, 72,000 by SDS PAGE
It is.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1221534A JP2623507B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Method for producing maltooligosaccharides |
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JPH0387193A JPH0387193A (en) | 1991-04-11 |
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CN103694376B (en) | 2014-01-10 | 2016-04-13 | 凯莱英医药集团(天津)股份有限公司 | A kind of method preparing sulfobutyl ether-beta-cyclodextrin |
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- 1989-08-30 JP JP1221534A patent/JP2623507B2/en not_active Expired - Lifetime
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