JPH0313878B2 - - Google Patents
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- JPH0313878B2 JPH0313878B2 JP60167427A JP16742785A JPH0313878B2 JP H0313878 B2 JPH0313878 B2 JP H0313878B2 JP 60167427 A JP60167427 A JP 60167427A JP 16742785 A JP16742785 A JP 16742785A JP H0313878 B2 JPH0313878 B2 JP H0313878B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、D−グルコサミンの単糖類を含ま
ず、主としてD−グルコサミンの重合度が2〜8
のオリゴ糖を含むキトサンオリゴ糖を高収率で得
ることができるキトサンオリゴ糖の製造法に関す
るものであつて、本発明により得られたキトサン
オリゴ糖は、食品添加物、化粧品成分、医薬品ま
たは医療材料などの広範な用途に利用できるもの
である。
〔技術の背景および従来技術の説明〕
キチンは、エビやカニなどの甲殻類の殻から得
られる多糖類であつて、セルロースと極めてよく
似た化学構造を有していて、セルロースを構成す
るグルコースの2位の水酸基がアセトアミド基で
置換された2−アセトアミド−2−デオキシ−D
−グルコース(N−アセチルグルコサミン)がβ
−1,4結合した直鎖状の多糖類である。
一方において、キトサンの分解産物のキトサン
オリゴ糖、たとえば、キトビオース(GlcN)2、
キトトリオース(GlcN)3、キトテトラオース
(GlcN)4、キトペンタオース(GlcN)5、および
キトヘキサオース(GlcN)6などがアミノ糖(塩
基性の糖)であることから、これらのキトサンオ
リゴ糖を食品添加物(増量剤)、化粧品成分また
は医薬品などの広範な用途に利用することが考え
られ、これらのキトサンオリゴ糖を経済的に製造
する技術と開発が要望されている。
また最近、キトサンオリゴ糖のうちのキトヘキ
サオース(GlcN)6およびキトヘプタオース
(GlcN)7に抗カビ性が見出され〔デイー・エフ・
ケンドラおよびリー・エー・ハドウイガー:エク
スペリメンタル・マイコロジー(D.F.Kendra
and Lee A.Hadwiger:Experimental
Mycology)第8巻、第276−281頁(1984年)〕、
重合度の比較的大きいキトサンオリゴ糖の製造技
術の開発が要望されている。
これまでに、塩酸による加水分解法〔エス・テ
イー・ホロウイツツ他:ジヤーナル・オブ・アメ
リカン・ケミカル・ソサイエテイ(S.T.
Horowitz et al:J.A.C.S)第79巻、第5046−
5049頁(1957年)〕、亜硝酸による酸化分解法〔エ
フ・ヤク他:セルロース・ケミストリ・アンド・
テクノロジー(F.Yaku et al:Cellulose
Chemistry and Technology)第11巻、第421−
430頁(1977年)〕、および塩素による酸化分解法
(平野茂博ら:日本農芸化学会、昭和59年度大会、
講演要旨集第330頁)がキトサンの化学的な分解
法として知られている。塩酸による加水分解法
は、キトサンオリゴ糖を生産することができる
が、高濃度の塩酸および長時間の反応を必要と
し、また多量のD−グルコサミンの単糖類の生成
により反応液からキトサンオリゴ糖を単離する工
程を必要とし、そのための操作がはん雑になり、
そのコストも高いという難点がある。また亜硝酸
または塩素による酸化分解法は、酸化による脱ア
ミノ化のために、純粋なキトサンオリゴ糖を得る
ことが困難であるという難点がある。
これに対して、酵素法によるキトサンの分解で
は、酵素の特異性を利用することができるので、
D−グルコサミンのような単糖類の生成を少なく
して、目的とするキトサンオリゴ糖を著量に生産
することができる。これまでに報告されているキ
トサンを分解する酵素には、バチルス(Bacillus
sp.)R−4の生産するキトサナーゼ〔トミナガ
およびツジサカ:ビオヒミカ・エ・ビオフイジ
カ・アクタ(Y.Tominaga&Y.Tsujisaka:
Biochimica et Biophysica Acta)第410巻、第
145−155頁(1975年)〕、ペニシリウム・イスラン
デイクム(Penicillium islandicum)の生産する
キトサナーゼ〔デイー・エム・フエントン等:ジ
ヤーナル・オブ・ジエネラル・ミクロバイオロジ
ー(D.M.Fenton et al:Journal of General
Microbiology)、第126巻、第151−165頁(1981
年)〕、バチルス(Bacillus.sp.)99−5の生産す
るキトサナーゼ(堀内:日本農芸化学会、昭和59
年度大会、講演要旨集第550頁)、ストレプトマイ
セス(Streptomyces sp.)No.6〔ジエイ・エス・
プライス等:ジヤーナル・オブ・バクテリオロジ
ー(J.S.Price et al:Journal of Bacteriology)
第124巻、第1574−1585頁(1975年)〕およびスト
レプトマイセス・グリセウス(Streptomyces
griseus)の生産するキトサナーゼ〔オオタカ
ラ:キチン、キトサン・アンド・リレイテツド・
エンザイムス(A.Ohtakara:Chitin、Chitosan
and Related Enzymes)第147〜160頁(1985
年)、アカデミツクプレス〕が知られているが、
キトサンオリゴ糖を著量に生産するという報告は
見当らない。
本発明者らは、キトサンオリゴ糖を経済的に生
産する技術の開発を企図して、キトサナーゼを生
産する細菌の検索を行なつて得られたバチルス属
に属する微生物の変異株のバチルス(Bacillus
sp.)No.7−Mがキトサナーゼを生産しうること
およびこのキトサナーゼをキトサンに作用させる
と、D−グルコサミンの単糖類を生成することな
く、キトサンオリゴ糖だけを生産しうることを見
出し、これらの知見にもとづいて本発明に到達し
た。
〔発明の目的および発明の要約〕
本発明の目的は、D−グルコサミンの単糖類を
生産することなく、キトサンオリゴ糖を著量に生
産しうる経済的に実施可能のキトサンオリゴ糖の
製造法を提供することにある。
本発明は、キトサンを、バチルス属に属する微
生物により生産される酵素であつて、作用PH5〜
7、安定PH範囲5〜11及び分子量3.0万(SDSで
4.1万)を有するによつて分解し、D−グルコサ
ミンの単糖類を含むことなく、主として重合度が
2〜8のオリゴ糖を含むキトサンオリゴ糖を得る
ことを特徴とするキトサンオリゴ糖の製造法であ
る。
本発明のキトサンオリゴ糖の製造において、キ
トサナーゼは、バチルスNo.7−M(微工研菌寄第
8139号)の培養によつて生産されたキトサナーゼ
を使用することができ、キトサンは、キトサン溶
液の他に、コロイダルキトサンを使用することが
でき、さらにキトサナーゼによるキトサンの加水
分解をPH6付近の反応液において行なうのが好ま
しい。
〔発明の具体的な説明〕
本発明により製造されるキトサンオリゴ糖は、
D−グルコサミンの重合度が2〜8のオリゴ糖を
主として含み、D−グルコサミンの単糖類を含ま
ないキトサンオリゴ糖である。
このキトサンオリゴ糖は、陽イオンとして作用
し、また吸湿性を有するから、化粧品に使用した
ときに皮膚の保湿剤として有用である。またキト
サンオリゴ糖のうちの比較的高重合度のものは、
安全性が高く、かつ抗カビ性および抗菌性を有す
るから、化粧品、食品等の防腐剤、また土壌改良
剤または種子コーテイング剤などにおける抗カビ
剤および抗菌剤として使用するのに適している。
本発明のキトサンオリゴ糖の製造においては、
先ずキトサン溶液を調製する。キトサンは酸に溶
けるので、キトサンに酸水溶液を加えて、キトサ
ン溶液とする。これとは別にキトサナーゼ溶液を
調製し、前に得られたキトサン溶液とともに、反
応温度においてプレインキユベートした後、キト
サナーゼ溶液をキトサン溶液に加え、反応温度に
おいてキトサンをキトサナーゼによつて分解す
る。反応温度はキトサナーゼの作用温度の30〜80
℃とすることができるが、40℃前後の温度にする
のが好ましい。また反応液のPHは、キトサナーゼ
の作用PH範囲の3〜9とすることができるが、そ
の最適PHの6前後のPHにするのが好ましい。
本発明のキトサンオリゴ糖の製造に使用するキ
トサンは、キトサナーゼによつて分解されるもの
であれば、いかなるものであつても、これを使用
することができるが、脱アセチル化度50〜100%
のキトサンを使用するのが好ましい。これらのキ
トサンにキトサナーゼを加えて、分解する場合、
前記のキトサン溶液の他に、コロイダルキトサン
を水に懸濁した状態におくこともできる。
キトサン溶液の調製に使用する酸は、キトサン
を溶解しうるものであれば、有機酸または無機酸
のいかなるものであつても、これを使用すること
ができるが、塩酸または硝酸の希薄溶液、ギ酸、
酢酸、乳酸、グルタミン酸またはアスコルビン酸
の希薄溶液を使用するのが好ましい。
キトサンオリゴ糖の重合度分布は反応時間によ
つて変化するから、予備実験において、反応時間
と生成物のキトサンオリゴ糖の重合度分布の関係
を実験的に求めておき、これに基づいて所望の重
合度分布のキトサンオリゴ糖を得るのに必要な反
応時間とすることもできる。
所定の反応時間の経過後に、反応液中のキトサ
ナーゼを失活して、反応を停止し、反応液の遠心
分離または濾過によつて上澄液を集め、これを常
法のイオン交換樹脂によるクロマトグラフイー、
ゲル濾過または活性炭による着色物質の除去など
を行なつて、不純物を除去した後、乾燥して、所
望のキトサンオリゴ糖の粉末を得る。
本発明のキトサンオリゴ糖の製造に使用される
キトサナーゼは、5〜11のPH領域において安定で
あり、キトサンを分解したときに、D−グルコサ
ミンの単糖類を生成することなく、主として重合
度2〜8のオリゴ糖を生成するキトサナーゼであ
つて、このようなキトサナーゼは、バチルス
(Bacillus sp.)No.7−M(微工研菌寄第8139号)
を培養した時に、培地中に生産される。
バチルスNo.7−Mは、長崎県南高来郡小浜町雲
仙の原生沼の土壌よりキチンまたはキトサンを唯
一の炭素源とする培地に生育しうる細菌として分
離されたバチルス(Bacillus sp.)No.7株を親株
として、この親株をN−メチル−N'−ニトロソ
ーN−ニトロソグアニジン(NTG)で処理して
突然変異を誘発させ、得られたストレプトマイシ
ン耐性の変異株の中から、高活性のキトサナーゼ
を生産しうるものとして分離された変異株であつ
て、微工研菌寄第8139号(FERM P−8139)と
して通商産業省微生物工業技術研究所に寄託され
ている。
バチルスNo.7−Mの菌学的性質は以下に示され
る。
A 細胞の形態
(1) 細胞の形および大きさ:短桿菌、
(肉汁および肉汁寒天斜面培養、37℃、24
〜72時間の培養)
(2) 細胞の多形性の有無:無し、
(3) 運動性の有無:有り、
(肉汁寒天半流動高層穿刺培養)
(4) 胞子の有無:有り、内生胞子および裸の胞
子、球状、
〔ドーナー(Dorner)の染色法およびウ
イツツ(Witz)変法〕
(5) グラム染色性:陽性、〔肉汁寒天斜面培養、
37℃、18時間、ヒユツカー(Hucker)の変
法により染色〕
B 各培地における生育状態
(1) 肉汁寒天平板培養(37℃、24〜168時間):
糸状の周縁を有する円形で、隆起した乳白
色のコロニーを形成する。コロニーの表面は
凹凸でやや光沢があり、半透明である。時間
の経過とともに盛上つてくる。色素は生産し
ない。
(2) 肉汁寒天斜面培養(37℃、24〜168時間):
拡布状に盛上つた乳白色のコロニーを形成
する。コロニーは凸円形の隆起があり、光沢
がある。生育は良好で、時間とともに拡がつ
てくる。色素は生産しない。
(3) 肉汁液体培養(37℃、24〜168時間):
表面に膜を形成しない。時間とともに全体
的に濁つてくる。底部に絮状(顆粒状)の沈
デンが形成され、徐々に多くなつてくる。
(4) 肉汁ゼラチン穿刺培養(25℃、24〜168時
間):
穿刺線に沿つて生育し、液化する。表面お
よび内部は漏斗状に生育し、液化する。液化
部分は白濁する。
(5) リトマスミルク(37℃、24〜168時間):
2日後から上部が少しずつ液化し、4日目
には色は完全に変色し、酸性となつた。凝固
はしない。時間の経過とともに、液化は進
み、半透明になつた。
C 生理学的性質
(1) 硝酸塩の還元:−
(硝酸塩肉汁培地、37℃、24〜120時間)
(2) 脱窒反応:−
(駒形らの方法、発酵管を使用、37℃、24
〜120時間)
(3) MRテスト:+
(37℃、24〜168時間)
(4) VPテスト(アセチルメチルカルビノール
生成試験:+
(37℃、24〜168時間)
(5) インドールの生成:−
(37℃、24〜168時間)
(6) 硫化水素の生成:−
(TSI寒天法、37℃、24〜168時間)
(7) デン粉の加水分解:+
(37℃、24〜168時間)
(8) クエン酸の利用
(コーザーの培地、37℃、24〜168時間):
−
(クリステンセンの培地、37℃、24〜168
時間):+
(9) 無機窒素源の利用(37℃、24〜168時間)
硝酸塩:未定、
アンモニウム塩:未定、
(10) 色素の生成
(マンニツト・酵母エキス寒天斜面培
地):−
〔キング(King)A寒天斜面培地〕:−
(11) 蛍光の有無:無し
(12) ウレアーゼ:+
(クリステンセン−ウレア寒天培地、37
℃、24〜168時間)
(13) オキシダーゼ:+
(肉汁寒天培地、37℃、24〜48時間)
(14) カタラーゼ:+
(肉汁寒天培地、37℃、24〜48時間)
(15) 生育の範囲:(肉汁寒天培地)
温度:未定、
PH:5〜10、
添加食塩濃度:未定、
(16) 酸素に対する態度:好気性
(1%グルコース肉汁高層寒天培地、37
℃、24〜72時間)
(17) 0−Fテスト〔ヒユー−ライフソン
(Hugh−Leifson)法、37℃、D−グルコー
ス〕:発酵的に酸を生成する。
(fermentative)
(18) 糖類からの酸およびガスの生成の有無
(37℃、24〜168時間):
糖 類 酸 ガス
D−グルコース + −
D−マンノース − −
D−ガラクトース − −
D−フラクトース + −
L−アラビノース − −
D−キシロース − −
D−ソルビツト − −
D−マンニツト − −
イノシツト − −
マルトース + −
サツカロース + −
ラクトース − −
デン粉 + −
セルロース − −
グリセリン − −
以上の菌学的性質について、バージエイス・マ
ニユアル・オブ・デターミネイテイブ・バクテリ
オロジー(Bergey's Manual of Determinative
Bacteriology)の第8版(1974年)を検索した
ところ、No.7−M株はバチルス(Bacillus)属に
属するのが相当であることがわかつた。
バチルスNo.7−Mにより生産されたキトサナー
ゼの酵素化学的性質は以下に示すとおりである。
(1) 作 用:
キトサンに作用し、分子の内部鎖から任意に
β−1,4結合を分解して、主としてキトサン
オリゴ糖(GlcN)o(n=2〜8)(2量体〜8
量体)を生成する。キトサンオリゴ糖は高速液
体クロマトグラフイーを用いてキトサン分解液
から分離することができる。この分解液におけ
るキトサンの分解度は約45%である。カルボキ
シメチルセルロース(CMC)にも作用し、あ
る程度はこれを分解するが、キチンには全く作
用しない。
(2) 作用温度範囲および最適作用温度:
可溶性キトサンを基質とした場合、80℃まで
作用し、最適作用温度は50℃である。
PH6.0において10分間反応させた場合の温度
と比活性の関係を第1図に示す。
(3) 作用PH範囲および最適PH:
PH3〜9の範囲において作用し、最適PHはPH
6である。
1%可溶性キトサン1mlに各PHの緩衝液2ml
および酵素液1mlを加えた反応液を37℃におい
て10分間反応させた場合のPHと酵素の比活性の
関係を第2図に示す。
(4) 熱安定性:
50℃における15分間の保温まで、ほぼ安定
で、60℃における15分間の加熱により、酵素の
約40%が失活し、70℃における15分間の加熱に
より、完全に失活した。
温度と比活性の関係を第3図に示す。
(5) PH安定性:
0.1M緩衝液中で30℃において2時間放置し
た後、残存する酵素活性を測定したが、PH5〜
11の範囲において安定であつた。PH10〜11にお
いて安定であることは、バチルスNo.7−Mによ
り生産されたキトサナーゼの大きな特徴の一つ
である。PHと比活性の関係を第4図に示す。
(6) 阻害剤:
バチルスNo.7−Mにより生産されたキトサナ
ーゼは、1×10-3Mの終濃度のHgCl2、PbCl2、
AgNO3、およびPCMBの存在によりほぼ100
%が阻害された。
(7) 基質特異性:
種々の基質を使用し、基質の終濃度を0.25%
とした時に、酵素反応液4ml当り酵素蛋白質1
mgによつて1時間後に遊離する全還元糖とヘキ
サミンの量(mg/mg蛋白質/時)を測定した。
その結果が第1表に示される。
[Industrial Application Field] The present invention does not contain monosaccharides of D-glucosamine, and mainly has a degree of polymerization of D-glucosamine of 2 to 8.
This invention relates to a method for producing chitosan oligosaccharides that can obtain chitosan oligosaccharides containing oligosaccharides in high yield, and the chitosan oligosaccharides obtained by the present invention can be used as food additives, cosmetic ingredients, pharmaceuticals or medical treatments. It can be used for a wide range of applications such as materials. [Technical Background and Description of Prior Art] Chitin is a polysaccharide obtained from the shells of crustaceans such as shrimp and crabs, and has a chemical structure very similar to cellulose. 2-acetamido-2-deoxy-D in which the hydroxyl group at position 2 of is substituted with an acetamido group
-Glucose (N-acetylglucosamine) is β
-It is a linear polysaccharide with 1,4 bonds. On the one hand, chitosan oligosaccharides, which are degradation products of chitosan, such as chitobiose (GlcN) 2 ,
Since chitotriose (GlcN) 3 , chitotetraose (GlcN) 4 , chitopentaose (GlcN) 5 , and chitohexaose (GlcN) 6 are amino sugars (basic sugars), these chitosan oligosaccharides It is thought that chitosan oligosaccharides can be used for a wide range of applications such as food additives (fillers), cosmetic ingredients, and pharmaceuticals, and there is a need for technology and development to economically produce these chitosan oligosaccharides. Recently, chitohexaose (GlcN) 6 and chitoheptaose (GlcN) 7 , both chitosan oligosaccharides, have been found to have antifungal properties.
Kendra and Lee A. Hadwiger: Experimental Mycology (DFKendra
and Lee A. Hadwiger: Experimental
Mycology) Volume 8, pp. 276-281 (1984)],
There is a need for the development of a technology for producing chitosan oligosaccharides with a relatively high degree of polymerization. Up to now, a hydrolysis method using hydrochloric acid [S.T. Horowitz et al.: Journal of American Chemical Society (ST.
Horowitz et al: JACS) Volume 79, No. 5046-
5049 pages (1957)], oxidative decomposition method using nitrous acid [F. Yaku et al.: Cellulose Chemistry &
Technology (F. Yaku et al: Cellulose
Chemistry and Technology) Volume 11, No. 421-
430 pages (1977)] and the oxidative decomposition method using chlorine (Shigehiro Hirano et al.: Japanese Society of Agricultural Chemistry, 1988 Annual Meeting,
Abstracts, page 330) is a known method for chemically decomposing chitosan. Although the hydrolysis method using hydrochloric acid can produce chitosan oligosaccharides, it requires a high concentration of hydrochloric acid and a long reaction time, and also produces a large amount of D-glucosamine monosaccharides, which makes it difficult to remove chitosan oligosaccharides from the reaction solution. It requires an isolation process, which makes the operation complicated,
The disadvantage is that the cost is also high. Furthermore, the oxidative decomposition method using nitrous acid or chlorine has the disadvantage that it is difficult to obtain pure chitosan oligosaccharides due to deamination caused by oxidation. On the other hand, when decomposing chitosan using an enzymatic method, the specificity of the enzyme can be utilized.
By reducing the production of monosaccharides such as D-glucosamine, it is possible to produce a significant amount of the desired chitosan oligosaccharide. Enzymes that degrade chitosan that have been reported so far include Bacillus
sp.) Chitosanase produced by R-4 [Tominaga and Y.Tsujisaka: Biohimica e.
Biochimica et Biophysica Acta) Volume 410, No.
145-155 (1975)], chitosanase produced by Penicillium islandicum [DMFenton et al: Journal of General
Microbiology), Vol. 126, pp. 151-165 (1981
Chitosanase produced by Bacillus sp. 99-5 (Horiuchi: Japanese Society of Agricultural Chemistry, 1982)
annual conference, lecture abstracts page 550), Streptomyces sp. No. 6 [G.S.
JSPrice et al: Journal of Bacteriology
124, pp. 1574-1585 (1975)] and Streptomyces griseus
chitosanase [Otakara: chitin, chitosan and related
Enzymes (A.Ohtakara: Chitin, Chitosan
and Related Enzymes) pp. 147-160 (1985
), Academic Press] is known.
There are no reports that chitosan oligosaccharides are produced in significant amounts. With the aim of developing a technology to economically produce chitosan oligosaccharides, the present inventors conducted a search for bacteria that produce chitosanase, and discovered a mutant strain of a microorganism belonging to the genus Bacillus.
We discovered that sp.) No. 7-M can produce chitosanase and that when this chitosanase is applied to chitosan, only chitosan oligosaccharides can be produced without producing D-glucosamine monosaccharides. We have arrived at the present invention based on the findings. [Objective of the Invention and Summary of the Invention] The object of the present invention is to provide an economically viable method for producing chitosan oligosaccharides that can produce a significant amount of chitosan oligosaccharides without producing D-glucosamine monosaccharides. It is about providing. The present invention uses chitosan as an enzyme produced by a microorganism belonging to the genus Bacillus, which has an action of PH5 to
7. Stable pH range 5-11 and molecular weight 30,000 (SDS)
41,000) to obtain a chitosan oligosaccharide containing mainly oligosaccharides having a degree of polymerization of 2 to 8 without containing monosaccharides of D-glucosamine. It is. In the production of chitosan oligosaccharide of the present invention, chitosanase is Bacillus No. 7-M
Chitosanase produced by culturing No. 8139) can be used, and colloidal chitosan can be used in addition to a chitosan solution, and the hydrolysis of chitosan by chitosanase can be carried out in a reaction solution around pH 6. It is preferable to carry out the [Specific description of the invention] The chitosan oligosaccharide produced by the present invention is
It is a chitosan oligosaccharide that mainly contains oligosaccharides with a degree of polymerization of D-glucosamine of 2 to 8 and does not contain monosaccharides of D-glucosamine. Since this chitosan oligosaccharide acts as a cation and has hygroscopic properties, it is useful as a skin moisturizer when used in cosmetics. In addition, among chitosan oligosaccharides, those with a relatively high degree of polymerization are
Since it is highly safe and has antifungal and antibacterial properties, it is suitable for use as a preservative for cosmetics, foods, etc., and as an antifungal and antibacterial agent in soil conditioners, seed coating agents, and the like. In the production of chitosan oligosaccharides of the present invention,
First, a chitosan solution is prepared. Since chitosan is soluble in acid, an aqueous acid solution is added to chitosan to obtain a chitosan solution. Separately, a chitosanase solution is prepared and pre-incubated together with the previously obtained chitosan solution at a reaction temperature, then the chitosanase solution is added to the chitosan solution, and the chitosan is decomposed by the chitosanase at the reaction temperature. The reaction temperature is 30 to 80 degrees above the action temperature of chitosanase.
℃, preferably around 40℃. Further, the PH of the reaction solution can be set to 3 to 9, which is the operating PH range of chitosanase, but it is preferably set to around 6, which is the optimum PH. Any chitosan can be used as long as it is decomposed by chitosanase, but the degree of deacetylation is 50 to 100%.
It is preferred to use chitosan. When chitosanase is added to these chitosan to degrade it,
In addition to the chitosan solution described above, colloidal chitosan can also be suspended in water. The acid used to prepare the chitosan solution can be any organic or inorganic acid as long as it can dissolve chitosan, but dilute solutions of hydrochloric acid or nitric acid, formic acid, ,
Preference is given to using dilute solutions of acetic acid, lactic acid, glutamic acid or ascorbic acid. Since the degree of polymerization distribution of chitosan oligosaccharide changes depending on the reaction time, the relationship between the reaction time and the degree of polymerization distribution of the chitosan oligosaccharide product is experimentally determined in a preliminary experiment, and based on this, the desired value can be determined. The reaction time can also be set as the reaction time required to obtain chitosan oligosaccharide having a polymerization degree distribution. After a predetermined reaction time, the chitosanase in the reaction solution is inactivated to stop the reaction, and the supernatant is collected by centrifugation or filtration of the reaction solution, which is then chromatographed using a conventional ion exchange resin. Graphie,
After impurities are removed by gel filtration or removal of colored substances using activated carbon, the mixture is dried to obtain the desired chitosan oligosaccharide powder. The chitosanase used in the production of the chitosan oligosaccharide of the present invention is stable in the PH range of 5 to 11, and does not produce D-glucosamine monosaccharides when chitosan is decomposed, and mainly has a polymerization degree of 2 to 1. Chitosanase that produces oligosaccharides of No. 8, and such chitosanase is Bacillus sp. No. 7-M (Feikoken Bacterial Serial No. 8139)
produced in the medium when cultured. Bacillus sp. No. 7-M is a bacterium that can grow in a medium containing chitin or chitosan as the sole carbon source, and was isolated from the soil of a virgin swamp in Unzen, Obama-cho, Minamitakagi-gun, Nagasaki Prefecture. This parent strain was treated with N-methyl-N'-nitroso-N-nitrosoguanidine (NTG) to induce mutations, and highly active chitosanase was selected from among the streptomycin-resistant mutants obtained. This is a mutant strain isolated as a product that can be produced, and has been deposited with the National Institute of Microbial Technology, Ministry of International Trade and Industry as FERM P-8139. The mycological properties of Bacillus No. 7-M are shown below. A Cell morphology (1) Cell shape and size: Short bacilli, (broth and broth agar slant culture, 37℃, 24
~72 hours of culture) (2) Presence or absence of cell pleomorphism: None, (3) Presence or absence of motility: Yes, (Meat juice agar semi-fluid high-layer puncture culture) (4) Presence or absence of spores: Yes, endospores and naked spores, spherical, [Dorner's staining method and modified Witz method] (5) Gram staining: positive, [broth agar slant culture,
37°C, 18 hours, stained by Hucker's modified method] B Growth status in each medium (1) Broth agar plate culture (37°C, 24-168 hours): Round, raised, milky white with a filamentous periphery. form a colony. The surface of the colony is uneven, slightly shiny, and translucent. It will get better as time passes. Does not produce pigment. (2) Broth agar slant culture (37°C, 24-168 hours): Forms a milky white colony that rises in a spread shape. Colonies have convex circular ridges and are shiny. It grows well and will spread over time. Does not produce pigment. (3) Meat juice liquid culture (37℃, 24-168 hours): No film is formed on the surface. The whole thing becomes cloudy over time. Granular sediments are formed at the bottom and gradually increase in number. (4) Meat juice gelatin puncture culture (25°C, 24-168 hours): Grows along the puncture line and liquefies. The surface and interior grow funnel-shaped and liquefy. The liquefied part becomes cloudy. (5) Litmus milk (37°C, 24-168 hours): After two days, the upper part gradually liquefied, and on the fourth day, the color completely changed and became acidic. It does not coagulate. As time passed, liquefaction progressed and it became translucent. C Physiological properties (1) Nitrate reduction: - (Nitrate broth medium, 37℃, 24-120 hours) (2) Denitrification reaction: - (Komagata et al.'s method, using fermentation tube, 37℃, 24 hours)
~120 hours) (3) MR test: + (37℃, 24-168 hours) (4) VP test (acetylmethylcarbinol production test: + (37℃, 24-168 hours) (5) Indole production: - (37℃, 24-168 hours) (6) Hydrogen sulfide generation: - (TSI agar method, 37℃, 24-168 hours) (7) Starch hydrolysis: + (37℃, 24-168 hours) ) (8) Utilization of citric acid (Koser's medium, 37℃, 24-168 hours):
− (Christensen's medium, 37°C, 24–168
time): + (9) Utilization of inorganic nitrogen source (37℃, 24-168 hours) Nitrate: undetermined, ammonium salt: undetermined, (10) Pigment production (mannitrate/yeast extract agar slant): - [King ( King) A agar slant medium]: - (11) Presence of fluorescence: None (12) Urease: + (Christensen-Urea agar medium, 37
℃, 24-168 hours) (13) Oxidase: + (broth agar, 37℃, 24-48 hours) (14) Catalase: + (broth agar, 37℃, 24-48 hours) (15) Growth Range: (gravy agar medium) Temperature: undetermined, PH: 5-10, Added salt concentration: undetermined, (16) Attitude towards oxygen: aerobic (1% glucose gravy high-rise agar medium, 37
(°C, 24-72 hours) (17) 0-F test (Hugh-Leifson method, 37°C, D-glucose): Acid is produced fermentatively.
(fermentative) (18) Presence or absence of acid and gas production from sugars (37℃, 24-168 hours): Sugar Acid Gas D-glucose + - D-mannose - - D-galactose - - D-fructose + - L-arabinose − − D-xylose − − D-sorbit − − D-mannite − − Inosyte − − Maltose + − Satucarose + − Lactose − − Starch + − Cellulose − − Glycerin − − Regarding the above mycological properties, Bergey's Manual of Determinative Bacteriology
When searching the 8th edition (1974) of Bacteriology, it was found that strain No. 7-M most likely belongs to the genus Bacillus. The enzymatic chemical properties of chitosanase produced by Bacillus No. 7-M are as shown below. (1) Action: Acts on chitosan, arbitrarily decomposes β-1,4 bonds from the internal chains of the molecule, and mainly forms chitosan oligosaccharides (GlcN ) (n=2 to 8) (dimers to 8
(quantity). Chitosan oligosaccharides can be separated from the chitosan decomposition solution using high performance liquid chromatography. The decomposition degree of chitosan in this decomposition solution is about 45%. It also acts on carboxymethyl cellulose (CMC), degrading it to some extent, but has no effect on chitin. (2) Action temperature range and optimal action temperature: When soluble chitosan is used as a substrate, it works up to 80°C, and the optimal action temperature is 50°C. Figure 1 shows the relationship between temperature and specific activity when reacting for 10 minutes at pH 6.0. (3) Action PH range and optimum PH: It works in the range of PH3 to 9, and the optimum PH is PH
It is 6. 1 ml of 1% soluble chitosan and 2 ml of each pH buffer
FIG. 2 shows the relationship between pH and specific activity of the enzyme when a reaction solution containing 1 ml of the enzyme solution was reacted at 37° C. for 10 minutes. (4) Thermostability: Almost stable until kept at 50°C for 15 minutes; heating at 60°C for 15 minutes deactivates approximately 40% of the enzyme; heating at 70°C for 15 minutes completely deactivates the enzyme. Deactivated. Figure 3 shows the relationship between temperature and specific activity. (5) PH stability: The remaining enzyme activity was measured after being left in a 0.1M buffer at 30°C for 2 hours.
It was stable within the range of 11. One of the major characteristics of chitosanase produced by Bacillus No. 7-M is that it is stable at pH 10 to 11. Figure 4 shows the relationship between PH and specific activity. (6) Inhibitor: Chitosanase produced by Bacillus No. 7-M was treated with HgCl 2 , PbCl 2 , at a final concentration of 1×10 −3 M;
AgNO 3 , and nearly 100 due to the presence of PCMB
% was inhibited. (7) Substrate specificity: Various substrates were used, and the final concentration of the substrate was 0.25%.
1 enzyme protein per 4 ml of enzyme reaction solution
The amount of total reducing sugars and hexamine released after 1 hour (mg/mg protein/hour) was measured.
The results are shown in Table 1.
【表】【table】
D−グルコサミンの単糖類を生成することな
く、主として重合度2〜8のオリゴ糖を含むキト
サンオリゴ糖を効率的に製造しうる。
Chitosan oligosaccharides mainly containing oligosaccharides with a degree of polymerization of 2 to 8 can be efficiently produced without producing monosaccharides of D-glucosamine.
第1図は、キトサナーゼの作用温度範囲におけ
る温度と比活性の関係を示す図表、第2図はキト
サナーゼの作用PH範囲におけるPHと比活性の関係
を示す図表、第3図は、キトサナーゼの熱安定性
における温度と比活性の関係を示す図表、第4図
は、キトサナーゼのPH安定性におけるPHと比活性
の関係を示す図表、第5図および第6図はキトサ
ナーゼの分子量測定の結果を示す図表、第7図
は、実施例1における反応時間と還元糖の生成量
の関係を示す図表、第8図は、実施例1における
キトサンオリゴ糖の重合度別の割合を示す図表、
第9図は、実施例2における反応時間と還元糖の
生成量の関係を示す図表、第10図は、実施例3
における反応時間と還元糖の生成量の関係を示す
図表、第11図は、実施例4における反応時間と
還元糖の生成量の関係を示す図表、第12図は、
実施例5におけるキトサンオリゴ糖の重合度別の
割合を示す図表、そして第13図は、実施例6に
おけるキトサンオリゴ糖の重合度別の割合を示す
図表である。
Figure 1 is a chart showing the relationship between temperature and specific activity in the action temperature range of chitosanase, Figure 2 is a chart showing the relationship between PH and specific activity in the action PH range of chitosanase, and Figure 3 is a chart showing the thermostability of chitosanase. Figure 4 is a diagram showing the relationship between temperature and specific activity in PH stability of chitosanase. Figures 5 and 6 are diagrams showing the results of molecular weight measurement of chitosanase. , FIG. 7 is a chart showing the relationship between the reaction time and the amount of reducing sugar produced in Example 1, and FIG. 8 is a chart showing the ratio of chitosan oligosaccharides according to the degree of polymerization in Example 1.
FIG. 9 is a chart showing the relationship between the reaction time and the amount of reducing sugar produced in Example 2, and FIG. 10 is a chart showing the relationship between the reaction time and the amount of reducing sugar produced in Example 3.
FIG. 11 is a chart showing the relationship between the reaction time and the amount of reducing sugar produced in Example 4, and FIG. 12 is a chart showing the relationship between the reaction time and the amount of reducing sugar produced in Example 4.
FIG. 13 is a chart showing the ratio of chitosan oligosaccharide according to degree of polymerization in Example 5, and FIG. 13 is a chart showing the ratio according to degree of polymerization of chitosan oligosaccharide in Example 6.
Claims (1)
り生産される酵素であつて、作用PH5〜7、安定
PH範囲5〜11及び分子量3.0万(SDSで4.1万)を
有するキトサナーゼによつて分解して、D−グル
コサミンの単糖類を含むことなく、主として重合
度が2〜8のオリゴ糖を含むキトサンオリゴ糖を
得ることを特徴とするキトサンオリゴ糖の製造
法。 2 バチルス属に属する微生物が、バチルスNo.7
−M(微工研菌寄第8139号)であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載のキトサンオリ
ゴ糖の製造法。 3 キトサンが、コロイダルキトサンであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
に記載のキトサンオリゴ糖の製造法。 4 キトサナーゼによるキトサンの分解をPH6の
前後において行なうことを特徴とする特許請求の
範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載のキト
サンオリゴ糖の製造方法。[Scope of Claims] 1. Chitosan is an enzyme produced by a microorganism belonging to the genus Pacillus, which has an action of PH5 to 7 and is stable.
It is decomposed by chitosanase having a pH range of 5 to 11 and a molecular weight of 30,000 (41,000 in SDS) to produce chitosan oligos containing mainly oligosaccharides with a degree of polymerization of 2 to 8 without containing D-glucosamine monosaccharides. A method for producing chitosan oligosaccharide characterized by obtaining sugar. 2 The microorganism belonging to the genus Bacillus is Bacillus No.7.
-M (Feikoken Bibori No. 8139). 3. The method for producing chitosan oligosaccharide according to claim 1 or 2, wherein the chitosan is colloidal chitosan. 4. The method for producing chitosan oligosaccharide according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the decomposition of chitosan by chitosanase is carried out before or after pH 6.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP60167427A JPS6230103A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Production of chitosan oligosaccharide |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167427A JPS6230103A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Production of chitosan oligosaccharide |
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|---|---|
| JPS6230103A JPS6230103A (en) | 1987-02-09 |
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ID=15849500
Family Applications (1)
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-
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- 1985-07-31 JP JP60167427A patent/JPS6230103A/en active Granted
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| JPS6230103A (en) | 1987-02-09 |
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