JPH0387193A - Production of maltooligosaccharide - Google Patents
Production of maltooligosaccharideInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、マルトオリゴ糖の製造法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application fields] The present invention relates to a method for producing maltooligosaccharides.
[従来の技術]
サイクロデキストリアーゼ〔サイクロマルトデキストリ
ナーゼ(cyclomaltodextrinase)
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(、バチルス・マセランス(
Bacillusmacerans)が生産するもの[
バイオケミストリー(Biochemistry) 、
第7巻、第121−124頁1968]、バチルス・コ
アギユランス(Bacilluscoagulans)
が生産するもの[ジャーナル・オフ・アグリカルチュラ
ル・バイオロジカル・ケミストリー(Agric、Bi
ol、Chem、) 、第47巻、第1441〜144
7頁、 1983]等が知られているに過ぎない。[Prior art] Cyclodextriase [cyclomaltodextrinase]
There are very few reports on Bacillus macerans (also known as E, C, 3゜2.1.54).
produced by Bacillus macerans [
Biochemistry,
7, pp. 121-124 1968], Bacillus coagulans
[Journal of Agricultural Biological Chemistry]
ol, Chem,), Volume 47, Nos. 1441-144
7, 1983] are only known.
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作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、BiochemBiophys)、第1
55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61191690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−(Method
s in Enzymology)、第5巻、第148
〜155頁、 1962]
マルトオリゴ穂は、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。Conventionally, a known method for producing malto-oligosaccharides is, for example, a method in which they are produced from starch or the like by the action of amylase, which produces specific oligosaccharides from glucose to maltohexaose. [Arch, Biochem Biophys, 1st
55, pp. 290-298, 1973] On the other hand,
A method for producing malto-oligosaccharides of maltohexaose or higher by using cyclodextrin as a raw material and cleaving cyclodextrin by an acid hydrolysis method (Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-1690), or cyclodextrin produced by Bacillus macerans, etc. Glucanotransferase (E, C, 2, 4, 1, 19)
A method is known for producing oligosaccharides greater than maltoheptaose by catalyzing the coupling reaction of cyclodextrin, monosaccharides, and oligosaccharides using [Methods in Enzymology
s in Enzymology), Volume 5, No. 148
-155 pages, 1962] Maltooligo panicles are not only in increasing demand as a substrate for measuring serum amylase, but are also expected to be widely applicable to medicines and foods as nutrients, excipients, bulking agents, etc. has been done.
[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塩」二のマ
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。[Problem to be solved by the invention] However, amylase that specifically produces maltoheptaose salts and malto-oligosaccharides from starch is still unknown, and efficient production using an enzymatic method using starch as a raw material is not yet known. The reality is that the law has not yet been established.
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
量が者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 producing oligosaccharides of maltohexaose or higher using the above-mentioned cyclodextrin as a raw material, the method using acid hydrolysis has disadvantages such as a large amount of by-products and a drastic decrease in the yield of the desired decomposition product. However, in the enzymatic method using cyclodextrin glucanotransferase, as the reaction progresses, the product itself decomposes or the accumulation of by-products due to the coupling reaction between the product and cyclodextrin increases, so the production of cyclodextrin increases. It is necessary to keep the reaction rate of the product low, and there are problems such as a large amount of unreacted cyclodextrin remaining in the reaction solution, making subsequent purification difficult.
[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アーゼを
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。[Means for Solving the Problems] The present inventors have conducted extensive studies to solve the above-mentioned difficulties with the aim of rapidly and efficiently obtaining highly pure maltooligosaccharides, and as a result, have developed a novel cyclodextrease. They found that when cyclodextrin is brought into contact with a cyclodextrin, malto-oligosaccharides corresponding to the degree of glucose polymerization of the cyclodextrin are accumulated in high yields, and a patent application has been filed.
− (特願平1−152257号明細書)。− (Specification of Japanese Patent Application No. 1-152257).
そこで更に、本発明者等は、サイクロデキストリンを出
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
トリンに新規サイクロデキストリア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
マルトオリゴ糖が生じ、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 conducted various studies to quickly and efficiently obtain maltooligosaccharides with a lower degree of polymerization using cyclodextrin as a starting material. Or, if the contact is applied sequentially,
First, a maltooligosaccharide corresponding to the degree of glucose polymerization of the cyclodextrin is generated, and then, by the action of a maltooligosaccharide-producing enzyme, a maltooligosaccharide with a lower degree of glucose polymerization than the maltooligosaccharide, such as maltohexaose, maltopentaose, maltotetra, is produced. Obtained the knowledge that malto-oligosaccharides such as ose can be obtained in high yield,
The present invention has been completed.
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アーゼ及
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 is characterized by contacting cyclodextrin with a novel cyclodextrinase and a maltooligosaccharide-forming enzyme having the following physical and chemical properties simultaneously or sequentially.
6−
■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コ゛糖を生成させる
。6- ■ Action - Cleavage of cyclodextrin to produce oricosaccharide 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コ゛穂よりも大であること。■Substrate specificity: The rate of water decomposition or affinity for cyclodextrin is greater than that of polysaccharides or linear oligonucleotides with 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を基質とした場合
、80付近であり、安定pH範囲は、55〜95である
。(2) Optimal pH and stable pH range: When β-cyclodextrin is used as a substrate, the optimum pH is around 80, and the stable pH range is 55-95.
■作用適温の範囲: 40°C付近に作用適温を有する。■Suitable temperature range for action: It has an optimal temperature of action around 40°C.
■温度等による失活の条件: 50°C以上、15分間の処理によりほぼ失活する。■Conditions for inactivation due to temperature, etc.: It is almost inactivated by treatment at 50°C or higher for 15 minutes.
■阻害及び活性化:
1 g 2 + 、 (u 2 + 、 l n 2
+ 、 Ni 2+及びFe”十で90%以」二阻害さ
れ、Ca2+及びMg2+ニヨリ 10−30%活性化
される。■Inhibition and activation: 1 g 2 + , (u 2 + , l n 2
+, Ni2+ and Fe are inhibited by more than 90%, and Ca2+ and Mg2+ are activated by 10-30%.
■分子量ニ
ゲル濾過法テハ144.Oooテあり、SDS PAG
E法では72,000である。■Molecular weight Nigel filtration method Teha 144. Ooote available, SDS PAG
According to E method, it is 72,000.
以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.
先ず、新規なサイクロデキストリアーゼの理化学的性質
について述べる。First, the physicochemical properties of the new cyclodextriase 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 to produce 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、サイクロデキスト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 summarized in Table 1. Furthermore, the reaction rate parameters for cyclodextrin and maltooligosaccharide are shown in Table 2.
第
表
第
表
(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伺近である
。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、55〜9.5である。Table (3) Optimum pH and Stable pH Range: The optimal pH is as shown in FIG. 1, and is approximately pH 8.0 when 1% β-cyclodextrin is used as a substrate. The stable pH range is as shown in FIG. 2, and was determined by measuring the residual activity after treatment at each pH for 24 hours at a temperature of 25°C. As is clear from FIG. 2, the stable pH range is 55 to 9.5.
0
(4)12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100 mMリン酸緩衝l夜(pH7
,5) 500μk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) Dodecvalent measurement method: 2% β-cyclodextrin solution at 500μ℃ and 100mM phosphate buffer (pH 7) containing an appropriate amount of this enzyme.
, 5) After mixing 500 μk and reacting at a temperature of 40°C for an appropriate time, the reaction was stopped by boiling for 10 minutes, and the produced maltoheptaose was quantified by high performance liquid chromatography (hereinafter abbreviated as HPLC). did. In addition, when the amount of enzyme was small, the reducing power was determined by the Somogyi-Nelson method using glucose as the 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 enzyme that produces 1 micromole 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℃イ」近に作用適温
を有する。(5) Range of suitable temperature for action As shown in Figure 3, this enzyme has a suitable temperature for action near 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、100 mMリン酸緩
衝液(pH7,5)中、15分間処理で、45°Cまで
は安定であったが、50℃以上では失活した。(6) Conditions for temperature-induced inactivation As shown in Figure 4, this enzyme was stable up to 45°C when treated in 100 mM phosphate buffer (pH 7.5) for 15 minutes. It was deactivated at temperatures above 50°C.
(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+Zn”、 Ni
2+及びFe2+等で90%以上阻害され、Ca2+及
びMg2+により約10〜30%活性化された。(7) Inhibition and activation: The results of the study on the effect of metal ions on the activity of this enzyme were
Shown in the table. As is clear from Table 3, this enzyme supports divalent metal ions such as Hg2+, Cu2+Zn'', and Ni
It was inhibited by more than 90% by 2+ and Fe2+, and activated by about 10-30% by Ca2+ and Mg2+.
第 表 (8) 精製方法: 実施例1に記載の通りである。No. table (8) Purification method: As described in Example 1.
3
(9)分子量:
SDS PAGE法では、72,000であり、ゲル濾
過法では144,000であることから、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
。3 (9) Molecular weight: It is 72,000 according to the SDS PAGE method and 144,000 according to the gel filtration method, so this enzyme is a dimer consisting of subunits with a molecular weight of 72,000.
本酵素と従来公知のサイクロデキストリアーゼとの理化
学的性質の相異点を第4表に示す。Table 4 shows the differences in physicochemical properties between this enzyme and conventionally known cyclodextriases.
4
以上詳述した如く、本酵素は、従来公知のサイクロデキ
ストリア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。4. As detailed above, this enzyme is a completely new enzyme in that its properties are different from conventionally known cyclodextriases, and in particular it acts best on cyclodextrins.
次に、本酵素の製造法について述べる。Next, the method for producing this enzyme will be described.
本酵素を生産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・スフエリカス(Bacillus 5
phaericus) E−244菌株がある。バチ
ルススフエリカス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 that produces this enzyme belongs to the genus Bacillus,
Any substance that produces this enzyme may be used, for example, Bacillus sphaericus (Bacillus 5
phaericus) E-244 strain. Bacillus sphaericus E-244 strain is a wild strain obtained from soil. The mycological properties of this strain are shown below.
◎バチルス・スフエリカスE−244菌株の菌学的性質
(a)形態
■細胞の形及び大きさ
■細胞の多形性有無
■運動性の有無
06〜0.8 X 1.6〜4.0ミクロンの桿菌
である。◎Mycological properties of Bacillus sphaericus E-244 strain (a) Morphology ■ Cell shape and size ■ Presence or absence of cell pleomorphism ■ Presence or absence of motility 06-0.8 X 1.6-4.0 microns It is a bacillus.
認められない 周鞭毛を有し、運動性 あり。unacceptable Has periflagella and is motile can be.
■胞子の有無 有り。■Presence or absence of spores Yes.
胞子嚢 膨出
大きさ 0.8〜0.9 X 1.1
〜12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。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。Sporangia Swelling size 0.8-0.9 x 1.1
~12 micron shape, oval position, sub-end ■Gram staining positive ■acid-fast negative (b) Growth status in each medium■Meat juice agar plate culture Forms colorless, diffusive colonies. The settlement is smooth with smooth edges. 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。■ Flesh agar slant culture The fungal moss is smooth with smooth edges.
色素の産生は 認められない。Pigment production is unacceptable.
■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。■ Broth liquid culture Growth is observed throughout the medium, but no precipitation is observed.
■肉汁ゼラチン穿刺培養 ■ リドマスミルク 生理学的性質 硝酸塩の還元 脱窒反応 MRテスト ■Pテスト インドールの生成 硫化水素の生成 デンプンの加水分解 クエン酸の利用 無機窒素源の利用 色素の生成 培地上部にのみ生育し、 液化は認められない。■Meat juice gelatin puncture culture ■ Ridmus milk physiological properties Nitrate reduction Denitrification reaction MR test ■P test Generation of indole Production of hydrogen sulfide Hydrolysis of starch Use of citric acid Utilization of inorganic nitrogen sources production of pigments Grows only on the top of the medium, No liquefaction is observed.
凝固は認められず、酸、 アルカリの産生も認め られない。No coagulation was observed, acid, Alkali production was also observed. I can't.
還元しない。No refunds.
無し。none.
陰性 陰性 生成しない。negative negative Not generated.
生成しない。Not generated.
分解しない。Do not disassemble.
利用せず。Not used.
利用せず。Not used.
生成しない。Not generated.
8
■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°CpH6〜105
[相]酸素に対する態度 好気性
[相]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
、麦芽糖、ショ糖、乳糖、トレハロース、D−ソルビッ
ト、D−マンニット、イノジット、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。8 ■ Urease negative ■ Oxidase positive ■ Catalase positive ■ Growth range Temperature 13-38°C pH 6-105 [Phase] Attitude toward oxygen Aerobic [phase] O-F test Negative (no acid production recognized) ■ Attitude toward sugars L-arabinose, D-xylose, D-glucose,
Neither acid production nor gas production from D-mannose, D-fructose, D-galactose, maltose, sucrose, lactose, trehalose, D-sorbitol, D-mannite, inosit, glycerin, and starch is observed.
(d)フェニルアラニンの脱アミノ反応 陽性バチルス
・スフエリカス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
ことからパージエイズ・マニュアル・オブ・システィマ
チイック・バクテリオロジー、第2巻、1984年に基
づき、バチルス属のスフエリカス種に属する細菌である
と同定した。(d) Deamination reaction of phenylalanine The positive 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 acid or gas generation from sugar was observed, the pH of the VP broth was 7.0 or higher, and deamination of phenylalanine was observed, Purge Aids Manual of Systematic Bacteriology, Vol. 2, 1984, it was identified as a bacterium belonging to the species Sphaericus of the genus Bacillus.
なお、バチルス・スフエリカス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(F
ERM BP−2458)として寄託されている。In addition, Bacillus sphaericus E-244 was submitted to the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, as part of the Microbiological Research Institute No. 2458 (F
ERM 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p
H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。Cultivation of the bacterial strain is in principle the same as the method used for aerobic cultivation of general microorganisms, but usually a shaking culture method using a liquid medium or an aerated agitation culture method is used. The medium used includes a suitable nitrogen source, carbon source, vitamins, minerals, etc., and cyclodextrin, which is an inducing substrate for this enzyme. The pH is the pH at which this bacterium grows.
Any value in the H range may be used, but a range of 6 to 8 is usually preferred.
培養条件は、例えば、通常20〜40°C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 aerated agitation 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 enzyme collection process shown below. To obtain the enzyme from the above culture, the bacteria are collected by centrifugation or membrane concentration, and then the cells are crushed by ultrasonication or surfactant treatment, and the bacterial residue is removed by centrifugation to obtain the crude enzyme. Get the liquid. A purified product of the present enzyme is obtained by subjecting the crude enzyme solution to appropriate combinations of 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ア
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。Cyclodextrin is contacted with the above-mentioned cyclodextriase and maltooligosaccharide-forming enzyme simultaneously or sequentially, and malto-oligos such as maltohexaose, maltopentaose, maltotetraose, etc. are extracted from the reaction solution according to the maltooligosaccharide-forming enzyme. We get sugar.
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1
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 preferred examples include β-cyclodextrin and α-cyclodextrin.
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アーゼの基質に対するKm値以
上の濃度が好ましい。Regarding the substrate concentration of cyclodextrin, e.g.
The concentration is preferably equal to or higher than the Km value for the substrate of the above-mentioned cyclodextriase.
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。Examples of maltooligosaccharide-producing enzymes include known enzymes such as maltotetraose-producing enzymes, maltopentaose-producing enzymes, and maltohexaose-producing enzymes, although they vary depending on the target oligosaccharide.
サイクロデキストリンに、サイクロデキストリアーゼ及
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アーゼ
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分〜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2−
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 contacting cyclodextrin with cyclodextrinase and maltooligosaccharide-forming enzyme simultaneously or sequentially may be any conditions as long as they are within the action pH and temperature range of cyclodextrinase and maltooligosaccharide-forming enzyme, for example, pH7.0~
8.0 and a temperature of 35-45°C is preferred. Furthermore, if necessary, it is also possible to add an organic solvent or the like to the reaction product. The reaction time varies depending on the stability of the reaction product, but is preferably about 30 minutes to 48 hours. The amount of enzyme may be any amount, and it is sufficient to adjust the amount of enzyme so that the maximum amount of the product within the reaction time is 2-, and add the required amount as appropriate. It is desirable to stop the reaction by, for example, acid or heat treatment when the product reaches its maximum level.
次に」二連のようにして得られたマルトオリゴ穂含有反
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 desired malto-oligosaccharide is obtained from the malto-oligosaccharide-containing reaction solution obtained in duplicate, but any conventional oligosaccharide separation method may be used.
In the case of this production method, a highly purified maltooligosaccharide solution can be easily obtained by removing unreacted cyclodextrin from the reaction solution and further fractionating it using an activated carbon column or the like if necessary. As a method for removing unreacted cyclodextrin from the reaction solution, it can be separated and removed by, for example, known methods such as cooling treatment, organic solvent addition treatment, cyclodextrin adsorption column treatment, and the like.
[発明の効果]
本発明によれば、サイクロデキストリナーセ及びマルト
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, maltooligosaccharide having a chain length derived from a maltooligosaccharide-forming enzyme can be efficiently produced from cyclodextrin by contacting cyclodextrinase and a maltooligosaccharide-forming enzyme simultaneously or sequentially. This is extremely meaningful industrially.
[実施例コ
以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する
。[Example] The present invention will be explained in more detail below by giving examples.
実施例1
1%βサイクロデキストリン、1%ペプトン、0.5%
NaC1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) 100 mRを500m
1容坂ロフラスコに入れ、120℃で20分間、殺菌処
理を行なった。これに、バチルス・スフエリカスE−2
44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50m1を上記と同様の培地組成と殺滅菌条件に
より調製した22の培地を含有する3℃容ミニジャーに
接種し、30℃、1vvm、 350 r、p、m、の
条件で2日間通気攪拌培養を行ない、培養終了後、培養
液から8.00Or、p、m。Example 1 1% β-cyclodextrin, 1% peptone, 0.5%
Liquid medium consisting of NaCl and 0.1% yeast extract (tap water used, pH 7.0) 100 mR to 500 m
The mixture was placed in a 1-volume Slope flask and sterilized at 120°C for 20 minutes. In addition, Bacillus sphaericus E-2
One platinum loop was inoculated from 44 strain (FERM BP-2458) preserved slant and cultured with shaking at 30°C for 1 day. 50 ml of the main culture solution was inoculated into a 3°C mini-jar containing 22 media prepared with the same medium composition and sterilization conditions as above, and aerated for 2 days at 30°C, 1 vvm, 350 r, p, m. Perform agitation culture, and after completion of culture, 8.00 Or, p, m from the culture solution.
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−iooを含有する 10mMリン酸緩衝液
(pH7,0) 500 rnuに菌体を懸濁して2
5°Cで1日間攪拌した。該懸濁液から 12.00O
r、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10 mMリン酸緩衝液(pH
70)に対して16時間透析した。透析物を12.00
Or、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。The bacterial cells were separated by centrifugation for 20 minutes, and 2%
Suspend the bacterial cells in 500 rnu of 10mM phosphate buffer (pH 7.0) containing Triton x-ioo.
The mixture was stirred at 5°C for 1 day. From the suspension 12.00O
After removing bacterial cell residue by centrifugation at R, P, and M for 20 minutes, the supernatant was diluted with 10 mM phosphate buffer (pH
70) for 16 hours. 12.00 for dialysate
The mixture was centrifuged at Or, p, m for 20 minutes to remove insoluble matter, and the supernatant was used as a crude enzyme solution (1).
次いで、この粗酵素液(1)約500 mj (総連性
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 X 170 mm)に供し
、本酵素を吸着させたのち、0〜0.5 M NaC1
のグラジェント勾配により溶出を行なった。このDEA
E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) 105 mf! (総連性145単位、比活性
0.58 、収率725%)を得た。Next, approximately 500 mj of this crude enzyme solution (1) (200 units in total, specific activity 0.1, pH 7.0) was placed in a DEAE Sepharose-packed column (φ34 170 mm) to adsorb this enzyme, then 0 to 0.5 M NaCl
Elution was performed using a gradient gradient of This DEA
The elution pattern of E-Sepharose column chromatography is shown in FIG. Collect the active fraction and make crude enzyme solution (2) 105 mf! (145 total units, specific activity 0.58, yield 725%) was obtained.
次いで、この粗酵素液(2)を1M硫酸ナトリウム含有
100 mMリン酸緩衝液(pH7,0)で平衡5
化したエーテル5 PW充填カラム(φ215×150
mm)に供し、サイクロデキストリアーゼを吸着させた
のち、IM〜OM硫酸ナトリウムのグラジェント勾配に
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) 50 m
fl (総連性72単位、比活性2.93 、収率36
%)を得た。Next, this crude enzyme solution (2) was equilibrated with 1M sodium sulfate-containing 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) in an ether 5 PW packed column (φ215 x 150
After adsorption of cyclodextlyase, elution was performed using a gradient gradient from IM to OM sodium sulfate. This elution pattern is shown in FIG. Collect active fractions and add crude enzyme solution (3) 50 m
fl (total linkage 72 units, specific activity 2.93, yield 36
%) was obtained.
次いで、この粗酵素液(3)をコロジオンバッグにより
1.5−にまで限外濃縮したのち、0.2mlをTS
K gel G3000SWを用いたゲル濾過に供し、
0.2 M NaC1含有100 mM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
ストリアーゼ液1.4 mR(総連性22単位、蛋白量
0.24mg、比活性9.17、収率1%)を得た。Next, this crude enzyme solution (3) was ultraconcentrated to a concentration of 1.5 using a collodion bag, and then 0.2 ml was added to TS.
Subjected to gel filtration using K gel G3000SW,
100 mM phosphate buffer containing 0.2 M NaCl (
pH 7.0). This elution pattern was
As shown in the figure. The active fractions were collected to obtain 1.4 mR of purified cyclodextlyase solution (22 units in total, protein amount 0.24 mg, specific activity 9.17, yield 1%).
サイクロデキストリナーセは、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、100 mMリン
酸緩衝液(pH7,0) 1 ml!に溶解したものに
、実6
施例1で得られたサイクロデキストリアーゼの粗酵素液
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、40℃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20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、0DS(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 Am1de 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。Cyclodextrinase was single on SDS PAGE. (Figure 8) Example 2 10 mg of β-cyclodextrin was added to 1 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 7.0)! 0.043 unit of the crude enzyme solution of cyclodextrease obtained in Example 1 and Japanese Patent Publication No. 50-25552,
Approximately 1,000 units of the maltopentaose-generating enzyme prepared by the method described in Example 1 was added, and the reaction was carried out at 40° C. for 16 hours to obtain a reaction solution. The reaction was stopped by adding hydrochloric acid to the reaction solution to bring the pH to about 20, and after neutralization with a sodium hydroxide solution, the solution was passed through an 0DS (octadecylated silica gel) column to remove unreacted β-cyclodextrin. was adsorbed to obtain a permeable fraction. The flow-through fraction was analyzed by HPLC using a TSK gel Am1de 80 column (manufactured by Tosoh Corporation, packed column for partition/adsorption chromatography), and the results are shown in FIG. The proportion of maltopentaose in crude malto-oligosaccharide is approximately 45%
Met.
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) 10 mf!に溶解したものに
、実施例工で得られたサイクロデキストリアーゼの粗酵
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
。更にこの反応液に特公昭5025552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 gelA
mide 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 100mg of β-cyclodextrin was added to 10mM phosphate buffer (pH 7.0) in 10mf! To the solution was added 0.43 units of the crude enzyme solution of cyclodextrease obtained in the example process, the reaction was carried out at 40°C for 2 hours, and then the reaction was stopped by boiling for 10 minutes. . Furthermore, about 1,000 units of maltopentaose-generating enzyme prepared by the method described in Example 1 of Japanese Patent Publication No. 5025552 was added to this reaction solution, and the reaction was carried out at 40° C. for 30 minutes, followed by boiling for 10 minutes. The reaction was stopped. This reaction solution was passed through an ODS (octadecylated silica gel) column to adsorb unreacted β-cyclodextrin, and a passed-through fraction was obtained. The flow-through fraction was transferred to TSK gelA.
The results of HPLC analysis using a mide 80 column (manufactured by Tosoh Corporation, packed column for partition/adsorption chromatography) are shown in FIG. The proportion of maltopentaose in the crude malto-oligosaccharide was approximately 45%.
第1図は、新規サイクロデキストリアーゼの至適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、該酵素の温度にょ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 get エーテル5PWによるHP
LCの結果を示す図であり、第7図は、該酵素のTSK
gelG3000SW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 Am1de 80を用いたHP
LC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 cyclodextriase, FIG. 2 is a diagram showing the stable pH of the enzyme, and FIG. 3 is a diagram showing the operating temperature of the enzyme. , FIG. 4 is a diagram showing the conditions for temperature-dependent inactivation of the enzyme, FIG. 5 is a diagram showing the results of column chromatography of the enzyme using DEAE Sepharose, and FIG. Enzyme TSK get HP by ether 5PW
FIG. 7 shows the results of LC, and FIG. 7 shows the TSK of the enzyme.
FIG. 8 is a diagram showing the results of HPLC using gelG3000SW, FIG. 8 is a diagram showing the results of SDS PAGE of the enzyme, and FIGS. 9 and 10 are diagrams showing the results of SDS PAGE of the enzyme. FIGS. HP
This is a chart pattern analyzed by LC.
Claims (1)
新規なサイクロデキストリア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。 [1]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。 [2]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。 [3]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。 [4]作用適温の範囲: 40℃付近に作用適温を有する。 [5]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。 [6]阻害及び活性化: Hg^2^+、Cu^2^+、Zn^2^+、Ni^2
^+及びFe^2^+で90%以上阻害され、Ca^2
^+及びMg^2^+により10〜30%活性化される
。 [7]分子量: ゲル濾過法では144,000であり、SDSPAGE
法では72,000である。[Scope of Claims] A method for producing maltooligosaccharides, which comprises contacting cyclodextrin with a novel cyclodextriase and a maltooligosaccharide-forming enzyme having the following physical and chemical properties simultaneously or sequentially. [1] Action: Cleaves cyclodextrin to generate oligosaccharides derived from the degree of glucose polymerization of cyclodextrin. [2] Substrate specificity: The water dissolution rate or affinity for cyclodextrin is greater than that of a polysaccharide or a linear oligosaccharide with the same degree of glucose polymerization as cyclodextrin. [3] Optimal pH and stable pH range: When β-cyclodextrin is used as a substrate, the optimal pH is around 8.0, and the stable pH range is 5.5 to 9.5.
It is. [4] Range of suitable temperature for action: The suitable temperature for action is around 40°C. [5] Conditions for deactivation due to temperature, etc.: Almost all deactivation occurs by treatment at 50° C. or higher for 15 minutes. [6] Inhibition and activation: Hg^2^+, Cu^2^+, Zn^2^+, Ni^2
It was inhibited by more than 90% by ^+ and Fe^2^+, and Ca^2
It is activated by 10-30% by ^+ and Mg^2^+. [7] Molecular weight: 144,000 by gel filtration method, SDSPAGE
According to the law, it is 72,000.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221534A JP2623507B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Method for producing maltooligosaccharides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221534A JP2623507B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Method for producing maltooligosaccharides |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387193A true JPH0387193A (en) | 1991-04-11 |
| JP2623507B2 JP2623507B2 (en) | 1997-06-25 |
Family
ID=16768227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1221534A Expired - Lifetime JP2623507B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Method for producing maltooligosaccharides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623507B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103694376A (en) * | 2014-01-10 | 2014-04-02 | 凯莱英医药集团(天津)股份有限公司 | Method for preparing sulfobutyl ether-beta-cyclodextrin |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1221534A patent/JP2623507B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103694376A (en) * | 2014-01-10 | 2014-04-02 | 凯莱英医药集团(天津)股份有限公司 | Method for preparing sulfobutyl ether-beta-cyclodextrin |
| 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 |
| US10246524B2 (en) | 2014-01-10 | 2019-04-02 | Asymchem Laboratories (Tianjin) Co., Ltd. | Method for preparing sulfobutyl ether-β-cyclodextrin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2623507B2 (en) | 1997-06-25 |
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