JPH0336512B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Description
(技術分野)
本発明は、バシルス属菌による新規な糖転移酵
素Aの製造方法に関するものである。
(従来技術)
糖を転移する酵素には、転移酵素(トランスフ
エラーゼ)によるものと、加水分解酵素(ヒドロ
ラーゼ)の逆反応によるものがある。また、転移
酵素は移転する残基の種類により7種に分けられ
る。このうち、糖転移に係る酵素は、オリゴ糖ま
たは多糖を供与体として、その糖残基を、他の単
糖、オリゴ糖、各種アルコールなど、適当な受容
体に転移する酵素であり、この中に、グルコース
残基、キシロース残基、ガラクトース残基など、
種々の糖を、それぞれ転移する酵素がある。ま
た、転移がおこる結合の種類によつても分けられ
る。
糖転移酵素を工業的に応用している例として、
サイクロデキストリン・グルカノトランスフエラ
ーゼによる、サイクロデキストリンの生産、同酵
素を用いたカツプリング・シユガーの生産や、グ
ルコシル・ステビオシドの生産などがある。また
加水分解酵素の逆反応を利用しているものとし
て、プルラナーゼを利用した分岐サイクロデキス
トリンの生産、グルコアミラーゼを用いたイソマ
ルトースの生産などがある。
本発明者は、ある種の糖転移酵素が、グルコア
ミラーゼによる澱粉分解において、グルコースの
増収に顕著な効果のあることを認めた。
グルコースは、現在、澱粉をα−アミラーゼで
液化し、次いで、グルゴアミラーゼで糖化するこ
とにより製造されている。
グルコアミラーゼは、澱粉のα−1、4−グル
コシド結合とα−1、6−グルコシド結合の両結
合を加水分解することができるので、希薄な澱粉
溶液の場合は、これをほぼ完全にグルコースまで
分解することができる。しかし、工業的規模で
は、30〜35%の高濃度の澱粉のもとで糖化が行わ
れるため、グルコアミラーゼ自体のもつ、逆合成
作用などにより、生成したグルコースの重合化が
おこり、このため、グルコースの収量は、通常、
93〜95%程度である。そして、残りはマルトー
ス、イソマルトース、パノース、その他のより高
分子のオリゴ糖として残存する。従つて、これら
残存するオリゴ糖を分解してグルコースを増収す
ることは、ブドウ糖製造における長年の念願であ
つた。
(発明が解決しようとする問題点)
グルコアミラーゼによる、澱粉糖化において、
α−1、6−グルコシド結合分解能をもつプルラ
ナーゼを存在させて澱粉を糖化すると、糖化反応
が促進され、かつ、グルコースが0.5〜2%増収
することができることが知られている(特公昭54
−29570、57−39、57−174089他)。また、ある種
のα−アミラーゼによつてもグルコースを増収す
ることができる(特公昭61−19498)。
プルラナーゼはプルランのほか、アミロペクチ
ン、またはその派生物中のα−1、6−グルコシ
ド結合を分解する酵素であり、プルランからは最
終的にマルトトリオースを生成する。しかし、プ
ルラナーゼは逆合成もすることが知られており、
例えば、マルトトリオースから六糖(G6)など
を生成する。このため、プルラナーゼを、グルコ
アミラーゼによる澱粉糖化に併用した場合、グル
コースの増収が認められる反面、プルラナーゼの
持つ逆合成作用により、グルコアミラーゼによつ
て分解され難いオリゴも生成するという問題があ
つた。
(問題点を解決するための手段)
本発明者は、グルコアミラーゼを用いて、澱粉
を糖化するに際し、グルコースの増収に有効な新
規酵素の探索を行つてきた結果、土壌中より分離
し、バシルス属と同定した細菌の生産する酵素が
グルコースの増収に極めて顕著な効果を示すこと
を認めた。この酵素は、可溶性澱粉に作用させる
と、マルトースを主成分とする糖化物を生成する
が、マルトース以上のマルトオリゴ糖に作用させ
ると、より小さい分子量のマルトオリゴ糖と、よ
り大きい分子量の、種々のマルトオリゴ糖を生成
する。すなわち、分解と糖転移を同時に行う、新
規な糖転移酵素であることを認めた。例えば、本
酵素を、マルトトリオース(G3)に作用させた
ときは、グリコシル基がα−1、4−グルコシド
結合で結合した、マルトース(G2)、マルトテト
ラオース(G4)、マルトペンタオース(G5)、マ
ルトヘキサオース(G6)など、一連のマルトオ
リゴ糖を生成する。第1図は、本酵素を1%のマ
ルトトリオースに作用させて得られる生成糖のう
ち、マルトヘプタオース(G7)までの組成量を
示す液体クロマトグラムであるが、更に、高分子
量のマルトオリゴ糖も生成された。よく似た作用
をする酵素として、4−α−D−グルカノトラン
スフエラーゼ(EC2.4.1.25)が知られているが、
この酵素とは、下記に詳述するように、作用、温
度耐性、分子量などの性質において、大きな差異
が認められた。本発明はこの知見に基づいてなさ
れたものである。
(構成)
本発明は、糖転移酵素Aを生産するバシルス属
菌を培養し、培養物から糖転移酵素Aを採取する
ことを特徴とする糖転移酵素Aの製造方法に関す
るものである。
以下に、本発明の方法を更に具体的に説明す
る。
本発明の糖転移酵素Aは以下に記載する酵素的
性質を持つている。
(1) 作用
可溶性澱粉、アミロース、アミロペクチンな
どに作用させると、主としてマルトースを生成
するが、この他、マルトトリオース、マルトテ
トラオース、マルトペンタオース、マルトヘキ
サオースなど、一連のマルトオリゴ糖を生成す
る。しかし、グルコースの生成は少ない。ま
た、マルトトリオース以上のマルトオリゴ糖に
作用させても、マルトース以上の一連のマルト
オリゴ糖を生成すが、グルコースの生成は少な
い。
第1図に、本酵素を1%のマルトトリオース
に作用させた場合の生成糖のうち、マルトヘプ
タオースまでの糖組成を示したが、これよりも
更に分子量の大きいオリゴ糖も生成される。ま
た、マルトテトラオース以上のマルトオリゴ糖
に作用させたときもよく似た組成の分解物を生
成する。すなわち、本酵素は分解と同時に転移
作用により、基質分子から、分子量のより小さ
いマルトオリゴ糖と、分子量のより大きいマル
トオリゴ糖を生成するという、いわゆる基質分
子の再配分を行う糖転移酵素の一種である。よ
く似た作用をする酵素として、4−α−D−グ
ルカノトランスフエラーゼ(EC2.4.1.25)が知
られているが、この酵素の場合、マルトトリオ
ースを基質としたとき、グルコースが生成する
{活性測定法として利用されている(赤堀四郎
他編、酵素ハンドブツク、第272ページ、朝倉
書店)}。しかし、本発明の酵素の場合、第1図
から明らかなように、グルコースの生成は少な
く、そして、反応初期に、主として、マルトー
スとマルトテトラオースが生成する。このこと
は、本酵素による転移がグルコシル単位で多く
おこつていることを示している。また、本酵素
は、弱いながら、マルトースに対しても作用し
て、マルトースよりも分子量の大きい種々のマ
ルトオリゴ糖を生成する。また、本酵素を、マ
ルトペンタオース(G5)に作用させたとき、
反応の比較的初期から、マルトテトラオース
(G4)、次いで、マルトトリオース(G3)、マ
ルトース(G2)と、転移物として、マルトヘ
キサオース(G6)、次いで、マルトヘプタオー
ス(G7)、マルトオクタオース(G8)などが
生成することから、グルコシル基の他に、マル
トシル基やマルトトリオシル基単位でも転移す
ると考えられる。また、高分子の可溶性澱粉に
作用して、主としてマルトースを生成すること
や、プルランなどにも作用して還元力を増加す
ることなどから、水も受容体になると考えられ
る。
これに対し、バシルス・ズブチルスの生産す
る4−α−D−グルカノトランスフエラーゼ
は、マルトシルからマルトペンタオシル単位で
転移すると報告されている{Journal of
Biological Chemistry、243、4732(1968)}。
(2) 作用PHおよび最適作用PH
PH約3〜約9の広い範囲で作用し、最適作用
PHは5付近に認められた(第3図、1%可溶性
澱粉、0.1M酢酸緩衝液または燐酸緩衝液、1
×10-2M塩化カルシウムの下で、50℃で、1時
間反応)。
(3) 作用温度範囲および最適作用温度
約80℃の温度まで作用し、最適作用温度は約
60℃に認められた{第4図、1%可溶性澱粉、
2.5×10-2M酢酸緩衝液(PH5)の下で、30分
間反応}。
(4) 熱安定性
酵素水溶液を50、55、60℃で、それぞれ10分
間加熱処理してのち、残存活性を測定した。そ
の結果、それぞれ、約0%、約30%、約80%失
活した。50℃では、30分間加熱しても殆ど失活
が認められなかつた。一方、バシルス・ズブチ
リスの4−α−D−グルカノトランスフエラー
ゼは熱に不安定で、50℃、15分の加熱で、約50
%失活すると報告されている{Journal of
Biological Chemistry、243、4732、(1968)}。
(5) PH安定性
PH約4.5〜約7で安定であつた(5x10-2M酢
酸緩衝液またはトリス緩衝液の下で、室温で3
時間放置後、残存活性を測定)。
(6) 安定化剤および賦活剤
カルシウムおよび鉄イオンの存在は酵素を安
定化する。またカルシウム・イオンは酵素活性
を増加する。前記バシルス・ズブチリスの酵素
ではこのような性質は認められていない
{Journal of Biological Chemistry、243、
4732(1968)}。
(7) 阻害剤
1x10-3Mの銅、水銀、銀イオンにより強く阻
害される。
(8) 分子量
セフアデツクスG−200を用いたゲルろ過法
により測定した分子量は約50万であつた。前
記、バシルス・ズブチリスの酵素は、7〜8万
と報告されている。{Journal of Biological
Chemistry、243、4732(1968)}。
(9) 精製方法
本酵素は、培養上澄に硫酸アンモニウムを70
%飽和になるように加え、生成する沈澱区分を
遠心分離により集め、透析、濃縮後、セフアデ
ツクスG−200カラムクロマトグラフイー、同
カラムによる再クロマトグラフイーにより、均
一まで生成することができる。
(10) 力価測定法
1x10-2M塩化カルシウムを含む0.1M酢酸緩
衝液(PH5.0)に溶解した2%可溶性澱粉(ま
たはプルラン)溶液0.5mlに、適量の酵素を加
え、蒸溜水で全量1mlとし、60℃で反応させ
る。この条件で、1分間に1μMのグルコース
に相当する還元力を生成する酵素量を1A単位
(プルランを基質とするとき1P単位)とした。
精製酵素の場合、P単位/A単位は、約1/4で
ある。
(発明な効果)
第1表は、30%濃度のデキストリンを、PH4.5、
温度60℃で、市販アスペルギルス・ニガーのグル
コアミラーゼを用いて、72時間糖化したときの、
グルコース収量に対する、本発明の酵素および市
販バシルス属プルラナーゼの効果を示している。
(Technical Field) The present invention relates to a novel method for producing glycosyltransferase A using Bacillus bacteria. (Prior Art) Enzymes that transfer sugars include those that use transferases (transferases) and those that use reverse reactions of hydrolases. Furthermore, transferases are divided into seven types depending on the type of residue transferred. Among these, enzymes involved in sugar transfer are enzymes that use oligosaccharides or polysaccharides as donors and transfer their sugar residues to appropriate acceptors such as other monosaccharides, oligosaccharides, and various alcohols. In addition, glucose residues, xylose residues, galactose residues, etc.
There are enzymes that transfer various sugars. They are also classified according to the type of bond in which the transition occurs. As an example of industrial application of glycosyltransferase,
Examples include the production of cyclodextrin using cyclodextrin glucanotransferase, the production of coupling juice using the same enzyme, and the production of glucosyl stevioside. Examples of methods that utilize the reverse reaction of hydrolytic enzymes include the production of branched cyclodextrin using pullulanase and the production of isomaltose using glucoamylase. The present inventors have recognized that certain glycosyltransferases have a remarkable effect on increasing the yield of glucose in starch decomposition by glucoamylase. Glucose is currently produced by liquefying starch with α-amylase and then saccharifying it with glugoamylase. Glucoamylase can hydrolyze both α-1,4-glucosidic bonds and α-1,6-glucosidic bonds in starch, so in the case of a dilute starch solution, it almost completely converts it into glucose. Can be disassembled. However, on an industrial scale, saccharification is carried out in the presence of starch at a high concentration of 30 to 35%, and the resulting glucose is polymerized due to the retrosynthetic action of glucoamylase itself. The yield of glucose is usually
It is about 93-95%. The remainder remains as maltose, isomaltose, panose, and other higher molecular weight oligosaccharides. Therefore, it has been a long-held desire in glucose production to increase the yield of glucose by decomposing these remaining oligosaccharides. (Problems to be solved by the invention) In starch saccharification using glucoamylase,
It is known that when starch is saccharified in the presence of pullulanase, which has the ability to decompose α-1,6-glucoside bonds, the saccharification reaction is accelerated and glucose yield can be increased by 0.5 to 2%.
−29570, 57−39, 57−174089, etc.). In addition, the yield of glucose can also be increased by using a certain kind of α-amylase (Japanese Patent Publication No. 19498, 1983). Pullulanase is an enzyme that decomposes α-1,6-glucoside bonds in amylopectin or its derivatives in addition to pullulan, and ultimately produces maltotriose from pullulan. However, pullulanase is also known to be retrosynthesized.
For example, it produces hexasaccharide (G6) from maltotriose. For this reason, when pullulanase is used in combination with starch saccharification using glucoamylase, an increase in glucose yield is observed, but on the other hand, there is a problem in that the retrosynthetic action of pullulanase also produces oligos that are difficult to be degraded by glucoamylase. (Means for Solving the Problem) The present inventor has been searching for a new enzyme that is effective in increasing the yield of glucose when saccharifying starch using glucoamylase. It was found that enzymes produced by bacteria identified as belonging to the genus had an extremely significant effect on increasing glucose yield. When this enzyme acts on soluble starch, it produces a saccharide whose main component is maltose, but when it acts on maltooligosaccharides larger than maltose, it produces maltooligosaccharides with smaller molecular weights and various maltooligosaccharides with larger molecular weights. produces sugar. In other words, it was confirmed that it is a novel glycosyltransferase that simultaneously performs decomposition and glycosyltransfer. For example, when this enzyme is applied to maltotriose (G3), maltose (G2), maltotetraose (G4), maltopentaose ( G5) and maltohexaose (G6). Figure 1 is a liquid chromatogram showing the composition of maltoheptaose (G7) among the sugars produced by the action of this enzyme on 1% maltotriose. Sugar was also produced. 4-α-D-glucanotransferase (EC2.4.1.25) is known as an enzyme that has a similar effect.
As detailed below, significant differences were observed between this enzyme and properties such as action, temperature resistance, and molecular weight. The present invention has been made based on this knowledge. (Structure) The present invention relates to a method for producing glycosyltransferase A, which comprises culturing a Bacillus bacterium that produces glycosyltransferase A, and collecting glycosyltransferase A from the culture. The method of the present invention will be explained in more detail below. Glycosyltransferase A of the present invention has the enzymatic properties described below. (1) Action When acting on soluble starch, amylose, amylopectin, etc., it mainly produces maltose, but also produces a series of malto-oligosaccharides such as maltotriose, maltotetraose, maltopentaose, and maltohexaose. . However, less glucose is produced. Moreover, even if it is made to act on malto-oligosaccharides greater than maltotriose, a series of maltooligosaccharides greater than maltose are produced, but the production of glucose is small. Figure 1 shows the sugar composition up to maltoheptaose among the sugars produced when this enzyme acts on 1% maltotriose, but oligosaccharides with even larger molecular weights are also produced. . Furthermore, when it acts on maltooligosaccharides of maltotetraose or higher, decomposition products with a similar composition are produced. In other words, this enzyme is a type of glycosyltransferase that redistributes substrate molecules by producing maltooligosaccharides with smaller molecular weights and maltooligosaccharides with larger molecular weights from substrate molecules by simultaneous decomposition and transfer action. . 4-α-D-glucanotransferase (EC2.4.1.25) is known as an enzyme with a similar action, but in the case of this enzyme, when maltotriose is used as a substrate, glucose Generates {Used as a method for measuring activity (edited by Shiro Akahori et al., Enzyme Handbook, page 272, Asakura Shoten)}. However, in the case of the enzyme of the present invention, as is clear from FIG. 1, less glucose is produced, and maltose and maltotetraose are mainly produced at the early stage of the reaction. This indicates that the transfer by this enzyme occurs mostly in glucosyl units. This enzyme also acts on maltose, albeit weakly, and produces various maltooligosaccharides that have a higher molecular weight than maltose. Furthermore, when this enzyme was allowed to act on maltopentaose (G5),
From a relatively early stage of the reaction, maltotetraose (G4), then maltotriose (G3), maltose (G2), maltohexaose (G6), then maltoheptaose (G7), maltose Since octaose (G8) etc. are produced, it is thought that in addition to glucosyl groups, maltosyl and maltotriosyl groups are also transferred. Water is also considered to be a receptor because it acts on polymeric soluble starch to mainly produce maltose, and acts on pullulan and the like to increase its reducing power. In contrast, 4-α-D-glucanotransferase produced by Bacillus subtilis is reported to transfer from maltosyl to maltopentaosyl units {Journal of
Biological Chemistry, 243, 4732 (1968)}. (2) Action PH and optimal action PH It works in a wide range of pH from about 3 to about 9, and has an optimal action.
The pH was found to be around 5 (Figure 3, 1% soluble starch, 0.1M acetate buffer or phosphate buffer, 1% soluble starch, 0.1M acetate buffer or phosphate buffer,
Reaction for 1 hour at 50°C under ×10 -2 M calcium chloride). (3) Working temperature range and optimum working temperature It works up to a temperature of about 80℃, and the optimum working temperature is about 80℃.
60℃ {Figure 4, 1% soluble starch,
React for 30 minutes under 2.5×10 -2 M acetate buffer (PH5)}. (4) Thermostability The enzyme aqueous solution was heat-treated at 50, 55, and 60°C for 10 minutes each, and then the residual activity was measured. As a result, approximately 0%, approximately 30%, and approximately 80% inactivation occurred, respectively. At 50°C, almost no inactivation was observed even after heating for 30 minutes. On the other hand, Bacillus subtilis 4-α-D-glucanotransferase is unstable to heat, and when heated at 50°C for 15 minutes,
It has been reported that % inactivation {Journal of
Biological Chemistry, 243, 4732, (1968)}. (5) PH stability Stable at pH about 4.5 to about 7 (under 5x10 -2 M acetate buffer or Tris buffer at room temperature)
After standing for a period of time, measure the remaining activity). (6) Stabilizers and activators The presence of calcium and iron ions stabilizes the enzyme. Calcium ions also increase enzyme activity. Such properties have not been observed in the enzyme of Bacillus subtilis {Journal of Biological Chemistry, 243,
4732 (1968)}. (7) Inhibitor Strongly inhibited by 1x10 -3 M copper, mercury, and silver ions. (8) Molecular weight The molecular weight measured by gel filtration using Cephadex G-200 was approximately 500,000. The number of enzymes of Bacillus subtilis is reported to be 70,000 to 80,000. {Journal of Biology
Chemistry, 243, 4732 (1968)}. (9) Purification method This enzyme is prepared by adding ammonium sulfate to the culture supernatant for 70 min.
% saturation, the resulting precipitate fraction is collected by centrifugation, dialyzed, concentrated, and then subjected to Sephadex G-200 column chromatography and rechromatography using the same column to produce a homogeneous product. (10) Titer measurement method Add an appropriate amount of enzyme to 0.5 ml of a 2% soluble starch (or pullulan) solution dissolved in 0.1 M acetate buffer (PH5.0) containing 1x10 -2 M calcium chloride, and add it with distilled water. Make the total volume 1 ml and react at 60°C. Under these conditions, the amount of enzyme that generated a reducing power equivalent to 1 μM glucose per minute was defined as 1 A unit (1 P unit when pullulan was used as a substrate).
In the case of purified enzyme, the P unit/A unit is approximately 1/4. (Inventive effect) Table 1 shows that dextrin at a concentration of 30% is used at pH 4.5,
When saccharified for 72 hours using commercially available Aspergillus niger glucoamylase at a temperature of 60℃,
Figure 2 shows the effect of the enzyme of the invention and commercially available Bacillus pullulanase on glucose yield.
【表】
表から明らかなように、グルコアミラーゼ単独
では、95.2%のグルコースしか得られなかつた
が、本発明の酵素を存在させたときは、97.1%の
収量でグルコースが得られた。この収量は、プル
ラナーゼを用いた場合の収量(97.2%)とほぼ同
じあつた。しかし、本発明の酵素の場合、二糖類
(G2)はプルラナーゼの場合よりも少し多いが、
三糖類(G3)以上のオリゴ糖はプルラナーゼの
場合よりも少ないという特徴がみられた。
糖化液中に高分子量のオリゴ糖が存在すると、
糖液の濾過性が悪くなり、また濁りを生ずる原因
になるので、高分子のオリゴ糖はできるだけ少な
いことが望ましい。従つて、本発明の酵素はグル
コースの増収という効果のほかに、分子量の大き
いオリゴ糖の少ない糖液が得られるという利点が
ある。
第2図はグルコアミラーゼ単独および本発明の
酵素を併用したときの液化澱粉糖化の時間経過を
示しているが、図から明らかなように、本酵素が
存在すると糖化が促進されるという効果も認めら
れた。このことは、グルコアミラーゼを節減でき
ることを意味している。
グルコアミラーゼによる澱粉糖化に本発明の酵
素が果たす役割は、次ぎのように理解することが
できる。すなわち、グルコアミラーゼの基質に対
する親和性(反応性)は、グルコースの重合度に
より大きく影響されることが知られており、分子
量の小さい基質よりも、大きい基質に対して親和
性が大きい。グルコアミラーゼによる澱粉糖化の
後期には、グルコアミラーゼによつて分解し難い
種々の重合度のオリゴ糖が生成するが、本発明の
酵素は、分解と転移作用を通じて、グルコアミラ
ーゼの分解し易い基質を供給することにより、分
解率が向上し、グルコースが増収できるものと考
えられる。したがつて、このような転移作用を持
つ酵素は、本発明で例示した酵素と同様に、グル
コースの増収を達成することができる。しかし、
このような転移作用のない、例えば、バシルス・
ズブチリス(Bacillus subtilis)、バシルス・リ
ケニフオルミス(Bacillus licheniformis)やア
スペルギルス・オリーゼ(Aspergillus oryzae)
などのα−アミラーゼを用いても、グルコースの
増収効果は認められなかつた。
一方、プルラナーゼによる糖化反応の促進は、
グルコアミラーゼの弱い分岐結合(α−1、6−
グルコシド結合)切断能を補うことにあると考え
られているので、本発明の酵素とはグルコースの
増収機構が異なつている。したがつて、両者の澱
粉糖化物の糖組成は、当然、異なると考えられ
る。
本発明の酵素を生産する例示菌として、土壌中
より分離したバシルス・メガテリウム(Bacillus
megaterium)を挙げる。本菌株は下記の酵素的
性質を持つている。
(1) 形態:桿菌、運動性あり
(2) 芽胞:胞子嚢;非膨出、胞子;楕円形、位
置;中立〜亜端立
(3) グラム染色:+
(4) カタラーゼ:+
(5) V−P反応:−
PH5.0
(6) 嫌気下での生育:−
(7) 澱粉分解:+
(8) ゼラチン液化:+
(9) 卵黄反応:−
(10) グルコースより酸生産:+
(11) グルコースよりガス生産:−
(12) PH5.7での生育:+
(13) 50℃での生育:−
(14) クエン酸塩の利用:+
(15) 5%NaCl存在下での生育:+
(16) 硝酸塩還元:−
以上の菌学的性質について、Bergey's
Manual of Determinative Bacteriologyの8版
(The William & Wilkins Co.、1974)を参
照し、本菌をバシルス・メガテリウム(Bacillus
megaterium)と固定した。本菌は工業技術院微
生物工業技術研究所ににFERM BP−1672とし
て寄託されている。
本菌株を用いて、本発明の酵素を生産するに
は、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーン・
ステイープ・リカーのような有機窒素源、尿素、
塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、燐酸アン
モニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムのよう
な無機窒素化合物、そして、炭素源としては、可
溶性澱粉、デキストリン、砂糖、マルトース、グ
ルコースなどが使用される。この他、少量のリン
酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などを添加
した培地をPH5〜8に調整し、通常、30℃で1〜
4日間、好気的に培養される。酵素は殆ど菌体外
に生産されるので、培養後、濾過または遠心分離
により除菌し、上澄液を濃縮するか、または、硫
酸ナトリウム、硫酸アンモニウムなどで塩析沈澱
させるか、または、メタノール、エタノール、プ
ロパノール、イソプロパノール、アセトンのよう
な有機溶剤を加えて、酵素を沈澱させ回収する。
本菌株は、本発明の酵素以外に、マルトース生
成アミラーゼを生産する。この酵素は、グルコー
スの増収作用は持たず、本発明の酵素の活性測定
においては妨害となるので、培養液または粗酵素
の場合、プルランを基質として用いると、本発明
の酵素を正確に測定することができる。
本発明の酵素をグルコアミラーゼと併用して、
澱粉を糖化する反応は、通常、液化澱粉濃度30〜
35(W/V)%、PH4〜5、温度55〜60℃で、2
〜4日間行われる。
次に、実施例により本発明の詳細を説明する。
実施例 1
ポリペプトン2%、可溶性澱粉2%、
K2HPO40.3%、MgSO4・7H2O0.1%からなる培
地(PH5)300mlを2リツトル容三角フラスコに
入れ、常法により、殺菌後、バシルスメガテリウ
ム(Bacillus megaterium)FERM BP−1672接
種し、30℃で、4日間振盪培養した。
培養後、遠心分離した上澄液について、酵素の
生成量を測定した結果は、培地ml当たり1.5P単位
であつた。
該培養上澄に、硫酸アンモニウムを70%飽和に
なるように加え、生成した沈澱を遠心分離により
集め蒸溜水に溶解し、蒸溜水に対し透析したもの
を、以下の糖化実験に使用した。
実施例 2
基質として市販デキストリン(日本資料(株)製、
NSD DE約13)、グルコアミラーゼは日本フイ
ン・シユガー(株)から市販されているアスペルギル
ス・ニガー(Aspergillus niger)起源のものを
用いた。また、プルラナーゼはノボ・ジヤパン(株)
から販売されているバシルス・アシドプルリテイ
カス(Bacillus acidopululiticus)起源のものを
使用した。反応液の組成を、第2表に示す。[Table] As is clear from the table, only 95.2% of glucose was obtained using glucoamylase alone, but when the enzyme of the present invention was present, glucose was obtained with a yield of 97.1%. This yield was almost the same as the yield (97.2%) when pullulanase was used. However, in the case of the enzyme of the present invention, the disaccharide (G2) is slightly more abundant than in the case of pullulanase;
A characteristic feature was observed in which there were fewer oligosaccharides of trisaccharide (G3) or higher than in the case of pullulanase. When high molecular weight oligosaccharides are present in the saccharification solution,
It is desirable that the amount of high-molecular oligosaccharides be as small as possible, since this will impair the filterability of the sugar solution and cause it to become cloudy. Therefore, the enzyme of the present invention not only has the effect of increasing the yield of glucose, but also has the advantage that a sugar solution containing less oligosaccharides with large molecular weights can be obtained. Figure 2 shows the time course of liquefied starch saccharification when glucoamylase was used alone and when the enzyme of the present invention was used in combination, and as is clear from the figure, the presence of this enzyme also promoted the effect of saccharification. It was done. This means that glucoamylase can be reduced. The role played by the enzyme of the present invention in starch saccharification by glucoamylase can be understood as follows. That is, it is known that the affinity (reactivity) of glucoamylase for a substrate is greatly influenced by the degree of polymerization of glucose, and has a greater affinity for a substrate with a large molecular weight than a substrate with a small molecular weight. In the latter stage of starch saccharification by glucoamylase, oligosaccharides with various degrees of polymerization that are difficult to decompose by glucoamylase are produced, but the enzyme of the present invention can convert substrates that are easily decomposed by glucoamylase through decomposition and transfer actions. It is thought that by supplying it, the decomposition rate can be improved and the yield of glucose can be increased. Therefore, an enzyme having such a transfer effect can achieve an increased yield of glucose in the same manner as the enzymes exemplified in the present invention. but,
Bacillus, for example, which does not have such a metastatic effect
Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis and Aspergillus oryzae
Even when using α-amylase such as, the effect of increasing glucose yield was not observed. On the other hand, the promotion of saccharification reaction by pullulanase is
Glucoamylase weak branched bonds (α-1, 6-
It is thought that the purpose of this enzyme is to compensate for the ability to cleave glucosidic bonds), so the mechanism for increasing glucose yield is different from that of the enzyme of the present invention. Therefore, the sugar compositions of the two starch saccharides are naturally considered to be different. As an exemplary bacterium that produces the enzyme of the present invention, Bacillus megaterium isolated from soil is used.
megaterium). This strain has the following enzymatic properties. (1) Morphology: Bacillus, motile (2) Spores: Sporangium; non-swelling, spores; oval, position: neutral to sub-erect (3) Gram staining: + (4) Catalase: + (5) V-P reaction: - PH5.0 (6) Growth under anaerobic conditions: - (7) Starch decomposition: + (8) Gelatin liquefaction: + (9) Egg yolk reaction: - (10) Acid production from glucose: + ( 11) Gas production from glucose: - (12) Growth at PH5.7: + (13) Growth at 50℃: - (14) Utilization of citrate: + (15) Growth in the presence of 5% NaCl :+ (16) Nitrate reduction:- Regarding the above mycological properties, Bergey's
Referring to the 8th edition of the Manual of Determinative Bacteriology (The William & Wilkins Co., 1974), this bacterium was identified as Bacillus megaterium.
megaterium) and fixed. This bacterium has been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology as FERM BP-1672. To produce the enzyme of the present invention using this strain, peptone, meat extract, yeast extract, corn extract,
Organic nitrogen sources such as staple liquor, urea,
Inorganic nitrogen compounds such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium phosphate, sodium nitrate, potassium nitrate, and carbon sources such as soluble starch, dextrin, sugar, maltose, and glucose are used. In addition, a medium containing a small amount of phosphate, magnesium salt, calcium salt, etc. is adjusted to a pH of 5 to 8, and the pH is usually 1 to 1 at 30°C.
Incubate aerobically for 4 days. Most of the enzymes are produced outside the bacterial cells, so after culturing, bacteria are removed by filtration or centrifugation, and the supernatant is concentrated, or salted out with sodium sulfate, ammonium sulfate, etc., or methanol, An organic solvent such as ethanol, propanol, isopropanol, or acetone is added to precipitate and recover the enzyme. This strain produces maltogenic amylase in addition to the enzyme of the present invention. This enzyme does not have the effect of increasing glucose yield and interferes with the activity measurement of the enzyme of the present invention. Therefore, in the case of a culture solution or crude enzyme, using pullulan as a substrate makes it possible to accurately measure the enzyme of the present invention. be able to. Using the enzyme of the present invention in combination with glucoamylase,
The reaction to saccharify starch usually involves a liquefied starch concentration of 30~
35 (W/V)%, PH4~5, temperature 55~60℃, 2
It will be held for ~4 days. Next, the details of the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 2% polypeptone, 2% soluble starch,
Pour 300 ml of a medium (PH5) consisting of 0.3% K 2 HPO 4 and 0.1% MgSO 4 7H 2 O into a 2-liter Erlenmeyer flask, sterilize it using a conventional method, and then prepare Bacillus megaterium FERM BP-1672. The cells were inoculated and cultured with shaking at 30°C for 4 days. After culturing, the amount of enzyme produced in the centrifuged supernatant was measured, and the result was 1.5 P units per ml of medium. Ammonium sulfate was added to the culture supernatant to reach 70% saturation, and the resulting precipitate was collected by centrifugation, dissolved in distilled water, dialyzed against distilled water, and used in the following saccharification experiment. Example 2 Commercially available dextrin (manufactured by Nippon Shiryo Co., Ltd.,
NSD DE approx. 13) and glucoamylase derived from Aspergillus niger, commercially available from Nihon Huynh Schüger Co., Ltd., were used. In addition, pullulanase is manufactured by Novo Japan Co., Ltd.
We used a product derived from Bacillus acidopulliticus sold by Bacillus acidopulliticus. The composition of the reaction solution is shown in Table 2.
【表】
それぞれ、全量10mlとし、PH4.5、60℃で65よ
び72時間糖化した(本酵素使用の試料3において
は、CaCl2を1x10-2M量添加した}。糖化液の糖
組成は高速液体クロマトグラフ法により定量し
た。得られた結果を第3表に示す。[Table] Each sample was made into a total volume of 10 ml and saccharified for 65 and 72 hours at pH 4.5 and 60°C. It was determined by high performance liquid chromatography.The results are shown in Table 3.
【表】
表から明らかなように、本酵素を使用した場
合、無添加の場合に比べグルコースの収量が約2
%増加した。そして、この増加はプルラナーゼを
用いと場合とほぼ同じであつた。本酵素を用いた
場合、プルラナーゼ使用の場合に比べ、二糖類は
少し多いが、三糖類以上のものは少なかつた。
実施例 3
トウモロコシ澱粉を細菌α−アミラーゼで液化
した液化澱粉(DE約13)を固形分として3g、
グルコアミラーゼを固形分当たり0.1%、および
これに実施例1で調製した酵素0.75単位、
CaCl21x10-2M添加したもの、それぞれ、全量10
mlとし、PH4.5、60℃で反応させた。経時的に一
定量をとり、液体クロマトグラフ法により、生成
したグルコースを定量した。結果を第2図に示
す。図がら明らかなように、本酵素が存在すると
き、存在しない場合に比べ、糖化反応が促進され
た。また、グルコースも高い収量で得られた。[Table] As is clear from the table, when this enzyme is used, the yield of glucose is approximately 2
% increase. This increase was almost the same as when pullulanase was used. When this enzyme was used, the amount of disaccharides was slightly higher than when pullulanase was used, but the amount of trisaccharides and higher was lower. Example 3 3 g of liquefied starch (DE approximately 13) obtained by liquefying corn starch with bacterial α-amylase as a solid content,
0.1% glucoamylase per solid content, and 0.75 units of the enzyme prepared in Example 1,
CaCl 2 1x10 -2 M added, each total volume 10
ml and reacted at PH4.5 and 60°C. A fixed amount was taken over time, and the produced glucose was quantified by liquid chromatography. The results are shown in Figure 2. As is clear from the figure, when this enzyme was present, the saccharification reaction was promoted compared to when it was not present. Glucose was also obtained in high yield.
第1図は、転移酵素Aを1%マルト・トリオー
スに作用させたときの生成物の糖組成を示してい
る。第2図は、グルコアミラーゼによる液化澱粉
糖化において、転移酵素Aの影響を示している。
第3図は、転移酵素Aの最適作用PHを示してい
る。第4図は、転移酵素Aの最適作用温度を示し
ている。
FIG. 1 shows the sugar composition of the product obtained when transferase A is allowed to act on 1% maltotriose. Figure 2 shows the influence of transferase A on liquefied starch saccharification by glucoamylase.
FIG. 3 shows the optimal action PH of transferase A. FIG. 4 shows the optimum operating temperature of transferase A.
Claims (1)
産するバシルス属に属する微生物を培養し、培養
物から前記糖転移酵素Aを採取することを特徴と
する糖転移酵素Aの製造法。 (1) マルトース以上のマルトオリゴ糖に作用させ
たとき、加えた基質より重合度の大きな一連の
マルトオリゴ糖を生成し、かつグルコースの生
成量が少ない。 (2) マルトース以上のマルトオリゴ糖の混合物に
作用させたとき、基質分子間の再配分を行い重
合度の高い一連のマルトオリゴ糖を生成する。 (3) 最適作用PHが5付近である。 (4) 最適作用温度が約60℃である。 (5) 50℃30分間の熱処理で安定である。 (6) カルシウムおよび鉄イオンの存在で安定化さ
れる。 (7) 銅、水銀、銀イオンにより阻害される。 (8) 分子量が約50万である。[Scope of Claims] 1. A glycosyltransferase A characterized by culturing a microorganism belonging to the genus Bacillus that produces glycosyltransferase A having the following enzymatic properties, and collecting the glycosyltransferase A from the culture. manufacturing method. (1) When acting on maltooligosaccharides greater than maltose, a series of maltooligosaccharides with a higher degree of polymerization than the added substrate are produced, and the amount of glucose produced is small. (2) When it acts on a mixture of maltooligosaccharides containing maltose or higher, it redistributes among the substrate molecules and produces a series of maltooligosaccharides with a high degree of polymerization. (3) The optimal action pH is around 5. (4) The optimum working temperature is approximately 60°C. (5) Stable after heat treatment at 50℃ for 30 minutes. (6) Stabilized by the presence of calcium and iron ions. (7) Inhibited by copper, mercury, and silver ions. (8) The molecular weight is approximately 500,000.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63028591A JPH01202283A (en) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | Production of sugar transferase a |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63028591A JPH01202283A (en) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | Production of sugar transferase a |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01202283A JPH01202283A (en) | 1989-08-15 |
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ID=12252838
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| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK2671456T3 (en) * | 2011-02-04 | 2019-04-15 | Amano Enzyme Inc | Hitherto UNKNOWN USE OF MALTOTRIOSYL TRANSFERASE |
-
1988
- 1988-02-09 JP JP63028591A patent/JPH01202283A/en active Granted
Also Published As
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|---|---|
| JPH01202283A (en) | 1989-08-15 |
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