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JPH0746989B2 - Lignin degrading enzyme and method for producing the same - Google Patents
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JPH0746989B2 - Lignin degrading enzyme and method for producing the same - Google Patents

Lignin degrading enzyme and method for producing the same

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JPH0746989B2
JPH0746989B2 JP6027786A JP6027786A JPH0746989B2 JP H0746989 B2 JPH0746989 B2 JP H0746989B2 JP 6027786 A JP6027786 A JP 6027786A JP 6027786 A JP6027786 A JP 6027786A JP H0746989 B2 JPH0746989 B2 JP H0746989B2
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lignin
glycerol
ether
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一雄 小出
純 杉浦
和也 辻岡
徹成 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は新規なリグニン分解酵素およびその製造方法に
関するものである。本発明の酵素はリグニンに作用し
て、これを低分子化または分解する性質を有するため、
木材等のリグノセルロース材料を原料とする紙パルプ製
造工程における種々の工程で利用できる。たとえば、パ
ルプ化工程、パルプ漂白工程、排水処理工程等における
リグニンの低分子化または分解を行わせることに利用で
きる。さらに木材の糖化において、糖化の前段の処理と
してリグニンを分解することによって、セルラーゼ作用
を高めるといういわゆるセルロース系バイオマス利用の
分野にも適用できる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel lignin degrading enzyme and a method for producing the same. The enzyme of the present invention acts on lignin and has the property of degrading or degrading it.
It can be used in various processes in the paper pulp manufacturing process using a lignocellulosic material such as wood as a raw material. For example, it can be used for lowering or degrading the molecular weight of lignin in the pulping process, pulp bleaching process, wastewater treatment process and the like. Further, in the saccharification of wood, it can be applied to the field of so-called cellulosic biomass utilization in which cellulase action is enhanced by decomposing lignin as a treatment before saccharification.

[従来の技術] 木材等のリグノセルロース物質に白色腐朽菌を接種、培
養することによってリグニンを分解し、セルロースパル
プを製造する方法が提案されている(特開昭50−46903
号公報参照)。しかし、この方法の白色腐朽菌は共存す
る炭水化物をも分解してしまい、またセルラーゼ欠損変
異株を用いた場合には、本来のリグニン分解力が弱まっ
てしまうこと等の問題点があり、実用化されるに至って
いない。
[Prior Art] A method has been proposed in which a lignocellulosic material such as wood is inoculated with a white rot fungus and cultured to decompose lignin to produce cellulose pulp (Japanese Patent Laid-Open No. 50-46903).
(See the official gazette). However, the white-rot fungus of this method also decomposes coexisting carbohydrates, and when a cellulase-deficient mutant strain is used, there is a problem that the original lignin degrading power is weakened and the like. It has not been done.

一方、このような問題点を解決するため、白色腐朽菌の
リグニン分解酵素をリグノセルロース物質に作用させ、
リグニンのみを選択的に分解させようとする試みがなさ
れている(サイエンス第221巻、第661〜第662頁、1983
年12月)。この酵素はファネロケーテ・クリソスポリウ
ム(Phanerochaete chrysosporium)が生産する菌体外
酵素であり、主な特徴は鉄含有酵素であること、分子量
が42,000であること、酵素作用に過酸化水素が必要であ
ること、リグニンモデル化合物の4位のフェノール性水
酸基がメトキシル基になった化合物に対して作用するこ
とが確認されていること等である。
On the other hand, in order to solve such a problem, lignin-degrading enzyme of white-rot fungus acts on the lignocellulosic material,
Attempts have been made to selectively decompose only lignin (Science Vol. 221, 661-662, 1983).
December year). This enzyme is an extracellular enzyme produced by Phanerochaete chrysosporium, and its main characteristics are that it is an iron-containing enzyme, that it has a molecular weight of 42,000, and that it requires hydrogen peroxide for its action. It has been confirmed that the 4-position phenolic hydroxyl group of the lignin model compound acts on the compound having a methoxy group.

さらに、ファネロケーテ・クリソスポリウム(Phaneroc
haete chrysosporium)が生産する菌体外酵素として、
2つの酵素が報告されている(フェデレーション・オブ
・ヨーロピアン バイオケミカル ソサイエテーズ レ
ターズ 第169巻、第2号第247〜第250頁、1984年)。
これらの酵素の1つは分子量が41,000以下であること、
もう1つの酵素は分子量が46,000以下であること、さら
にいずれの酵素も鉄含有酵素であると推定されているこ
と、酵素作用に過酸化水素が必要であること、リグニン
モデル化合物の4位のフェノール性水酸基がエトキシル
基になった化合物に対して作用することが確認されてい
ること等である。
In addition, Phaneroc chrysosporium
haete chrysosporium) as an extracellular enzyme produced by
Two enzymes have been reported (Federation of European Biochemical Society Letters Vol. 169, No. 2, pp. 247-250, 1984).
One of these enzymes has a molecular weight of 41,000 or less,
The other enzyme has a molecular weight of 46,000 or less, and it is presumed that each enzyme is an iron-containing enzyme, that hydrogen peroxide is required for the enzyme action, and phenol at the 4-position of the lignin model compound It has been confirmed that the functional hydroxyl group acts on the compound having an ethoxy group.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、白色腐朽菌をリグノセルロース物質に作用さ
せるときに生ずるリグニンの分解の他に共存する炭水化
物の分解を起こすという問題点を解決することを意図す
る。又、従来公知のリグニン分解酵素の酵素作用には過
酸化水素が必要であり、工業的適用においてはコスト高
となる問題点があったのを解決しようとするものであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention is intended to solve the problem of causing the decomposition of coexisting carbohydrates in addition to the decomposition of lignin that occurs when white-rot fungi act on a lignocellulosic material. . Further, the present invention intends to solve the problem that hydrogen peroxide is necessary for the enzymatic action of a conventionally known lignin-degrading enzyme, which causes a problem of cost increase in industrial application.

従って、本発明の目的は新規なリグニン分解酵素および
その製造方法を提供することにあり、他の目的は主とし
てリグノセルロース物質中のリグニンを低分子化または
分解する新規酵素およびその製造方法を提供することに
ある。また他の目的は過酸化水素依存性のない新規酵素
およびその製造方法を提案することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a novel lignin degrading enzyme and a method for producing the same, and another object is to provide a novel enzyme mainly for reducing or degrading lignin in a lignocellulosic material and a method for producing the same. Especially. Another object is to propose a novel enzyme that does not depend on hydrogen peroxide and a method for producing the same.

[問題点を解決するための手段I] 本発明は新規なリグニン分解酵素およびその製造方法に
関するものである。
[Means I for Solving Problems] The present invention relates to a novel lignin degrading enzyme and a method for producing the same.

リグニンは木材腐朽菌と呼ばれる担子菌によって良く分
解されることが知られている。しかしながら、高分子化
合物であるリグニンの化学構造は複雑であり、現在でも
その化学構造が決定されていないため、リグニン分解酵
素に関する知見は非常に少ないのが実情である。
Lignin is known to be well decomposed by basidiomycetes called wood-destroying fungi. However, since the chemical structure of lignin, which is a high molecular compound, is complicated and its chemical structure has not been determined even now, the fact is that there is very little knowledge about lignin-degrading enzymes.

本発明者らは、クラフトパルプ晒排液およびリグニンモ
デル化合物を基質として鋭意研究を行った結果、従来よ
り研究されている菌とは分類上異った菌であり、木材腐
朽菌の1種であるカイガラタケ(レンチテス・ベツリナ
(Lenzites betulina))を増殖させ、その培養物から
得た菌体外酵素を、硫安分画、イオン交換体等を使用
し、高度に精製して標品を得て、本発明に到達した。
As a result of intensive studies using bleached kraft pulp effluent and lignin model compounds as substrates, the present inventors have found that they are different from the types of bacteria that have been studied in the past, and are one species of wood-destroying fungi. A certain moss mushroom (Lentites betulina) is proliferated, and the extracellular enzyme obtained from the culture is highly purified using ammonium sulfate fractionation, ion exchanger, etc. The present invention has been reached.

カイガラタケ(レンチテス・ベツリナ(Lenzites betul
ina))は、レンチテス属に属する菌であるが、同レン
チテス属に属する菌として和名カイガラタケ、学名レン
チテス・ベツリナ(Lenzites betulina)と呼ばれるこ
の菌のみであり、1属1種の菌である。
Kaigaratake (Lenzites betul)
ina)) is a bacterium belonging to the genus Lentites, and is the only strain belonging to the genus Lentites, which is called the Japanese name Kaigaratake, scientific name Lentites betulina, and is a genus of one genus.

本発明のリグニン分解酵素の主な特徴は銅含有酵素であ
ること、等電点が3.5付近であること、酵素作用に酸素
が必要であること、分子量が65,000±5000〔SDS電気泳
動による〕であること、リグニンモデル化合物の4位の
フェノール性水酸基がメトキシル基になった化合物に対
して作用しないこと等であり、前記のファネロケーテ・
クリソスポリウム(Phanerochaete chrysosporium)の
生産する菌体外酵素とは全く性質が異なる酵素である。
The main characteristics of the lignin-degrading enzyme of the present invention are that it is a copper-containing enzyme, that its isoelectric point is around 3.5, that oxygen is required for its enzymatic action, and that its molecular weight is 65,000 ± 5000 (by SDS electrophoresis). That is, the phenolic hydroxyl group at the 4-position of the lignin model compound does not act on the compound having a methoxyl group.
It is an enzyme with completely different properties from the extracellular enzyme produced by Phanerochaete chrysosporium.

本発明のリグニン分解酵素は、カイガラタケから生産さ
れ、下記性質を有する新規なリグニン分解酵素である。
The lignin-degrading enzyme of the present invention is a novel lignin-degrading enzyme having the following properties, which is produced from Pleurotus ostreatus.

(1)作用 (i)シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテル
に作用して、2,6−ジメトキシフエノールを生成する。
(1) Action (i) Syringyl Glycerol-acts on β-syringyl ether to produce 2,6-dimethoxyphenol.

(ii)化学パルプ製造の多段漂白工程からの排液中に含ま
れるリグニンを低分子化する。
(ii) Reduce the molecular weight of lignin contained in the effluent from the multistage bleaching process of chemical pulp production.

(2)基質特異性 シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテルに対
して作用するが、シリンギルグリセロール−β−シリン
ギルエーテルの4位のフェノール性水酸基がメトキシル
基になった化合物に対しては作用しない。
(2) Substrate specificity Acts on syringyl glycerol-β-syringyl ether, but acts on compounds in which the 4-position phenolic hydroxyl group of syringyl glycerol-β-syringyl ether becomes a methoxyl group. do not do.

(3)至適pHおよびpH安定性 pH4.0〜5.0付近が至適であり、安定pHは7.5〜9.0であ
る。
(3) Optimum pH and pH stability The optimum pH is around pH 4.0 to 5.0, and the stable pH is 7.5 to 9.0.

(4)至適温度および熱安定性 60℃付近が至適であり、50℃までの熱に安定である。(4) Optimum temperature and thermal stability The optimum temperature is around 60 ℃, and it is stable to heat up to 50 ℃.

(5)等電点は3.5付近である。(5) The isoelectric point is around 3.5.

(6)分子量が65000±5000(SDS電気泳動による) (7)本酵素は銅含有酵素であり、水溶液は深青色を呈す
る。
(6) Molecular weight 65,000 ± 5000 (by SDS electrophoresis) (7) This enzyme is a copper-containing enzyme, and its aqueous solution exhibits deep blue color.

(8)本酵素の作用には酸素を必要とする。(8) Oxygen is required for the action of this enzyme.

本酵素の作用機序を確認するために、リグニンモデル化
合物としてシリンギルグリセロール−β−シリンギルエ
ーテル(以下SOSと称する)を用いて試験を行なった。
In order to confirm the action mechanism of this enzyme, a test was conducted using syringyl glycerol-β-syringyl ether (hereinafter referred to as SOS) as a lignin model compound.

少量のジオキサンに溶解した0.4M SOSを含有する200mM
酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)4ml中に実施例1で得た
本発明の酵素溶液0.4mlを含む反応液を25℃で30秒間及
び8時間反応させた。
200 mM containing 0.4 M SOS dissolved in a small amount of dioxane
A reaction solution containing 0.4 ml of the enzyme solution of the present invention obtained in Example 1 in 4 ml of sodium acetate buffer (pH 4.5) was reacted at 25 ° C for 30 seconds and 8 hours.

得られた酵素反応液をTLC、ガスクロマトグラフィー、
マススペクトルグラフィーで分析した。
The obtained enzyme reaction solution was subjected to TLC, gas chromatography,
It was analyzed by mass spectrometry.

TLC分析 酵素添加後30秒でSOSのスポットが消滅しておりSOSは速
やかに分解される。
TLC analysis The SOS spot disappears 30 seconds after addition of the enzyme, and SOS is rapidly decomposed.

ガスクロマトグラフィーおよびマススペクトルグラフ
ィー分析 SOSと本発明酵素を8時間反応させた酵素反応液をガス
クロマトグラフィーによって分析したところ第1図に示
すようなピークが認められ、マススペクトルよりピーク
Iは2,6−ジメトキシフェノールであることが判明した
(第2図)。
Gas chromatography and mass spectroscopic analysis When an enzyme reaction solution obtained by reacting SOS with the enzyme of the present invention for 8 hours was analyzed by gas chromatography, a peak as shown in Fig. 1 was observed, and peak I was 2, from the mass spectrum. It was found to be 6-dimethoxyphenol (Fig. 2).

以上の結果により、本発明の酵素によってシリンギルグ
リセロール−β−シリンギルエーテルのβ−アリルエー
テル結合が切断されることが確認された。
From the above results, it was confirmed that the enzyme of the present invention cleaves the β-allyl ether bond of syringyl glycerol-β-syringyl ether.

なおSOSのフェノール性水酸基をメトキシル基に変えた
基質に対しては本発明の酵素は全く作用を示さない。こ
のことから本発明の酵素はフェノール性水酸基を有する
基質に対して特異的に作用するものと考えられる。
The enzyme of the present invention has no effect on a substrate in which the phenolic hydroxyl group of SOS is changed to a methoxyl group. From this, it is considered that the enzyme of the present invention specifically acts on the substrate having a phenolic hydroxyl group.

[作用] 本発明酵素が天然リグニンに作用する機構は次のように
考えられる。
[Action] The mechanism by which the enzyme of the present invention acts on natural lignin is considered as follows.

リグニンのフェノール性水酸基を有する骨格に対して本
発明酵素が特異的に作用しβ−アリルエーテル結合を切
断する。その結果2,6−ジメトキシフェノールに相当す
る構造を有しその4位に更にリグニン基体骨格が結合し
たフェノール性水酸基を有する化合物が生成する。この
ようにβ−アリルエーテル結合の切断により新たにフェ
ノール性水酸基が生成するためリグニンは本発明酵素に
より引き続き分解を受け反応が進行する。
The enzyme of the present invention specifically acts on the skeleton of lignin having a phenolic hydroxyl group to cleave the β-allyl ether bond. As a result, a compound having a structure corresponding to 2,6-dimethoxyphenol and further having a phenolic hydroxyl group bonded to the lignin substrate skeleton at the 4-position is produced. Thus, a new phenolic hydroxyl group is generated by the cleavage of the β-allyl ether bond, so that the lignin is subsequently decomposed by the enzyme of the present invention and the reaction proceeds.

[問題点を解決するための手段II] なお、天然リグニン中ではβ−アリルエーテル結合が約
50%存在することから、本発明の酵素がβ−アリルエー
テル結合を切断することは天然リグニンの分解において
極めて意義がある。
[Means for Solving Problems II] In the natural lignin, β-allyl ether bonds have about
Since it is present at 50%, it is extremely significant that the enzyme of the present invention cleaves the β-allyl ether bond in the decomposition of natural lignin.

本発明の酵素は反応に際し、酸素を必要とするが、反応
は大気中より純酸素雰囲気中の方が望ましく振とう、攪
拌することなどにより酵素反応速度を更に高めることが
できる。
Although the enzyme of the present invention requires oxygen during the reaction, the reaction rate in the pure oxygen atmosphere is preferably shaken and stirred in the atmosphere rather than in the air, whereby the enzyme reaction rate can be further increased.

また本発明はレンチテス(Lenzites)属に属するカイガ
ラタケ(レンチテス・ベツリナ)から成るリグニン分解
酵素生産菌を培地に培養し、培養物から前記(1)〜(8)の
性質を有するリグニン分解酵素を採取することを特徴と
するリグニン分解酵素の製造方法に存する。
The present invention also cultivates a lignin-degrading enzyme-producing bacterium, which is composed of a moss mushroom (Lentites beturina) belonging to the genus Lenzites, in a medium, and collects the lignin-degrading enzyme having the properties (1) to (8) from the culture And a method for producing a lignin-degrading enzyme.

上記菌体の培養形態は、液体培養、固体培養のいずれで
あっても良い。培地の栄養源としては、微生物の培養に
通常用いられているものが広く使用することができる。
炭素源としては同化可能な炭素源であれば良く、例えば
木粉、グルコース、シュークロス、ラクトース、糖蜜な
どが使用される。特にリグノセルロース成分からなる木
粉培地で培養すると本発明のリグニン分解酵素を純度高
く生産することができるため有利である。窒素源として
は利用可能な窒素化合物であれば良く、例えばペプト
ン、肉エキス、大豆粉、カゼイン加水分解物などが用い
られる。その他、リン酸塩、硫酸、塩、マグネシウム、
カルシウム、カリウム、ナトリウム、銅、マンガン、亜
鉛などの塩類が必要に応じて使用される、特に本酵素は
銅含有酵素であり、銅塩の添加は有効である。
The culture form of the above-mentioned bacterial cells may be either liquid culture or solid culture. As the nutrient source for the medium, those commonly used for culturing microorganisms can be widely used.
The carbon source may be any assimilable carbon source, and for example, wood flour, glucose, choucloth, lactose, molasses and the like are used. In particular, it is advantageous to culture in a wood flour medium containing a lignocellulosic component because the lignin-degrading enzyme of the present invention can be produced in high purity. As the nitrogen source, any available nitrogen compound may be used, and for example, peptone, meat extract, soybean powder, casein hydrolyzate and the like are used. Others, phosphate, sulfuric acid, salt, magnesium,
Salts of calcium, potassium, sodium, copper, manganese, zinc and the like are used as necessary. Especially, this enzyme is a copper-containing enzyme, and addition of a copper salt is effective.

培養温度は菌が発育し、該リグニン分解酵素を生産する
範囲内で適宜変更し得るが、好ましくは23〜27℃程度が
良い。培養時間は条件によって異なるが、液体培養では
5〜10日間、固体培養は1〜3ケ月程度である。
The culturing temperature can be appropriately changed within a range in which the bacterium grows and produces the lignin-degrading enzyme, but it is preferably about 23 to 27 ° C. The culture time varies depending on the conditions, but it is 5 to 10 days for liquid culture and 1 to 3 months for solid culture.

次いで、このようにして得られた培養物からリグニン分
解酵素を採取するのであるが、本酵素は主として菌体外
に分泌されるので、本酵素を採取するには、液体培養に
おいては菌体を遠心分離等で除去した培養液、また固
体培養においては培養物から抽出した抽出液を用いて、
酵素含有溶液を濃縮するか、または濃縮することなく可
溶性塩類、例えば硫酸アンモニウムなどを用いて塩析せ
しめるか、親水性溶媒、例えばメタノール、エタノー
ル、アセトン、イソプロパノールなどの添加により本酵
素を沈殿せしめれば良い。
Then, the lignin-degrading enzyme is collected from the thus obtained culture. Since this enzyme is mainly secreted outside the cells, the cells should be collected in liquid culture in order to collect this enzyme. Using the culture solution removed by centrifugation, etc., or the extract solution extracted from the culture in solid culture,
If the enzyme-containing solution is concentrated, or salted out without concentration with a soluble salt such as ammonium sulfate, or if the enzyme is precipitated by adding a hydrophilic solvent such as methanol, ethanol, acetone, or isopropanol. good.

次いで、この沈殿物は水または緩衝液に溶解し、半透膜
にて透析せしめて低分子量の不純物を除去することがで
きる。また吸着剤あるいはゲル過剤などによるクロマ
トグラフィーにより、リグニン分解酵素を精製する。さ
らにこれらの手段により得られた酵素溶液は減圧濃縮、
限外過膜濃縮、さらに凍結乾燥などの処理により精製
されリグニン分解酵素を得る。
The precipitate can then be dissolved in water or buffer and dialyzed through a semipermeable membrane to remove low molecular weight impurities. Further, the lignin-degrading enzyme is purified by chromatography with an adsorbent or a gel filter. Further, the enzyme solution obtained by these means is concentrated under reduced pressure,
The lignin-degrading enzyme is obtained by purification by ultrapermeabilization and further freeze-drying.

[実施例] 以下本発明を実施例によって説明する。[Examples] The present invention will be described below with reference to Examples.

実施例1 グルコース3%、ペプトン1%、KH2PO40.15%、MgSO4
・7H2O0.05%、塩酸チアミン0.0002%、CuSO4・5H2O0.0
016%を含有する培地(pH5.0)5lを10l容ジャーファー
メンターに入れ、120℃、20分間加熱殺菌した後、カイ
ガラタケ{レンチテス・ベツリナ(Lenzites betulin
a)}を接種し28℃、8日間、50rpm(攪拌速度)。5l/
分(通気量)の条件下で培養を行なった。
Example 1 Glucose 3%, Peptone 1%, KH 2 PO 4 0.15%, MgSO 4
・ 7H 2 O 0.05%, thiamine hydrochloride 0.0002%, CuSO 4 5H 2 O0.0
5 l of a medium (pH 5.0) containing 016% was placed in a 10 l jar fermenter and sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes, and then the oyster mushroom {Lenzites betulin (Lenzites betulin
a)} and 28 rpm, 8 days, 50 rpm (stirring speed). 5l /
Culture was performed under the condition of minute (aeration amount).

培養終了後、布で過し除菌して粗酵素液を得た。After completion of the culture, the mixture was passed through a cloth to remove the bacteria to obtain a crude enzyme solution.

次にこの粗酵素液を10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.
0)で緩衝化したDEAEトヨパールカラム(20×5cm)に通
した。酵素は吸着されるので同じ緩衝液で吸着されない
不純蛋白を洗い流した後、30%硫酸アンモニウムを含む
10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)で溶出した。活性
画分を集め、50%飽和硫酸アンモニウムで沈殿する不純
蛋白を遠心分離で除き、70%飽和硫酸アンモニウムで沈
殿する部分を遠心分離で集めた。少量の水に溶解し、蒸
留水2lに対し透析した。透析外液は1日に数回交換し、
一晩透析した後限外過(Amicon社、PM−10)で濃縮し
た。30mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を加えて限外
過する操作を2回くり返した後、同じ緩衝液で平衡化
したDEAEトヨパールカラム(1.5×20cm)にのせた。同
じ緩衝液400mlで洗滌した後、溶出は45mMの同緩衝液で
行ない、2.2mlずつ分画した。活性のある画分からそれ
ぞれ一部をポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけて均
一性を検討し、電気泳動の結果で均一な画分を集めた。
この画分はさらにSDSを含むポリアクリルアミドゲル電
気泳動で均一性を確めた。
Next, this crude enzyme solution was mixed with 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.
It was passed through a DEAE Toyopearl column (20 × 5 cm) buffered with 0). Enzymes are adsorbed, so after washing away unadsorbed impure proteins with the same buffer, it contains 30% ammonium sulfate
Elution was performed with 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0). The active fractions were collected, the impure protein precipitated with 50% saturated ammonium sulfate was removed by centrifugation, and the portion precipitated with 70% saturated ammonium sulfate was collected by centrifugation. It was dissolved in a small amount of water and dialyzed against 2 l of distilled water. The dialysis solution is changed several times a day,
After dialysis overnight, it was concentrated by ultrafiltration (Amicon, PM-10). The procedure of adding 30 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) and performing an ultrafiltration was repeated twice, and then loaded on a DEAE Toyopearl column (1.5 × 20 cm) equilibrated with the same buffer. After washing with 400 ml of the same buffer, elution was performed with the same buffer of 45 mM, and 2.2 ml was fractionated. A portion of each of the active fractions was subjected to polyacrylamide gel electrophoresis to examine homogeneity, and uniform fractions were collected based on the results of electrophoresis.
The homogeneity of this fraction was confirmed by polyacrylamide gel electrophoresis containing SDS.

次に本発明酵素の力価の測定法および性質などについて
述べる。
Next, the assay method and properties of the enzyme of the present invention will be described.

(1)力価の測定法 少量のジオキサンに溶解した0.4mM SOSを含有する200mM
酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)溶液4ml中に本発明酵素
溶液0.4mlを含む反応液を30℃に保温し、290mmにおける
吸光度の増加を測定する。
(1) Measurement of titer 200 mM containing 0.4 mM SOS dissolved in a small amount of dioxane
A reaction solution containing 0.4 ml of the enzyme solution of the present invention in 4 ml of a sodium acetate buffer solution (pH 4.5) is kept at 30 ° C., and the increase in absorbance at 290 mm is measured.

酵素活性は1分間に0.01の吸光度増加を1単位とする。Enzyme activity is defined as a unit of 0.01 increase in absorbance per minute.

(2)本酵素はシリンギルグリセロール−β−シリンギ
ルエーテルに作用して、2,6−ジメトキシフェノール を生成する。
(2) This enzyme acts on syringyl glycerol-β-syringyl ether to give 2,6-dimethoxyphenol. To generate.

(3)シリンガ酸に作用して、カルボキシル基の脱離反
応が起こり、2,6−ジメトキシ−p−ベンゾキノン、並
びにシリンガ酸のフェノール性水酸基の脱水素反応に伴
うラジカルを生成し、引続きラジカル重合による6−メ
トキシ−4−(2′,6′−ジメトキシ−4′−カルボキ
シフェノキシ)ベンゾキノン(1,2)を生成する。
(3) Reaction on silingaic acid to cause elimination reaction of carboxyl group to generate radicals associated with dehydrogenation reaction of 2,6-dimethoxy-p-benzoquinone and silingic acid's phenolic hydroxyl group, followed by radical polymerization To produce 6-methoxy-4- (2 ', 6'-dimethoxy-4'-carboxyphenoxy) benzoquinone (1,2).

(4)シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテ
ルに対して作用するが、シリンギルグリセロール−β−
シリンギルエーテルの4位のフェノール性水酸基がメト
キシル基になった化合物に対しては作用しない。
(4) Acting on syringyl glycerol-β-syringyl ether, syringyl glycerol-β-
It does not act on compounds in which the 4-position phenolic hydroxyl group of syringyl ether has become a methoxyl group.

(5)至適pH 50mM酢酸緩衝液(pH3〜5.5)、50mMリン酸緩衝液(pH5
〜9)、50mM Tris−HNO3緩衝液(pH8〜9)を用いて本
発明酵素に対する酵素活性を測定した結果第3図に示す
通りであってその至適pHは4.0〜5.0付近と認められる。
(5) Optimal pH 50 mM acetate buffer (pH 3 to 5.5), 50 mM phosphate buffer (pH 5
~ 9), the enzyme activity against the enzyme of the present invention was measured using 50 mM Tris-HNO 3 buffer (pH 8-9), and the results are shown in Fig. 3, and the optimum pH is recognized to be around 4.0-5.0. .

(6)pH安定性 50mM酢酸緩衝液(pH3〜5.5)、50mMリン酸緩衝液(pH5
〜9)、50mMグリシン緩衝液(pH8〜10)中に本発明酵
素を50℃で30分間放置し酵素活性を測定した。
(6) pH stability 50 mM acetate buffer (pH 3 to 5.5), 50 mM phosphate buffer (pH 5
.About.9), the enzyme of the present invention was allowed to stand in 50 mM glycine buffer (pH 8 to 10) at 50.degree. C. for 30 minutes to measure the enzyme activity.

その結果は第4図に示す通りであってそのpH安定性はpH
7.5〜9付近である。
The results are shown in Fig. 4 and the pH stability is pH.
It is around 7.5-9.

(7)至適温度 温度条件を変えて酵素反応を行ない本発明酵素の活性を
測定した結果、第5図に示す通りであってその至適温度
は60℃付近と認められる。
(7) Optimum temperature As a result of measuring the activity of the enzyme of the present invention by carrying out an enzymatic reaction under different temperature conditions, it is confirmed that the optimum temperature is around 60 ° C as shown in Fig. 5.

(8)熱安定性 50mMリン酸緩衝液(pH7.0)中、30〜70℃の各温度で本
発明酵素を60分間放置し酵素活性を測定した。
(8) Thermostability The enzyme of the present invention was allowed to stand for 60 minutes at a temperature of 30 to 70 ° C in a 50 mM phosphate buffer (pH 7.0), and the enzyme activity was measured.

その結果は第7図に示す通りであってその熱安定性にお
いて本発明酵素は50℃まで安定である。
The results are shown in FIG. 7, and the thermostability of the enzyme of the present invention is stable up to 50 ° C.

(9)種々の物質の影響 種々の物質を添加して本発明酵素の酵素活性を測定した
結果は次の通りである。なお添加濃度は1mMである。
(9) Effect of various substances The results of measuring the enzyme activity of the enzyme of the present invention by adding various substances are as follows. The addition concentration is 1 mM.

(10)分子量 約65,000±5,000〔SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動法(分子量マーカー;LKB社製、分子量範囲12,300〜7
8,000)にて測定〕 (11)等電点は3.5付近である(アンホラインを用いる
等電点電気泳動法により測定) (12)本酵素は銅含有窒素であり、水溶液は深青色を呈
する。
(10) Molecular weight about 65,000 ± 5,000 [SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (molecular weight marker; LKB, molecular weight range 12,300 to 7
8,000)] (11) Isoelectric point is around 3.5 (measured by isoelectric focusing method using ampholine) (12) This enzyme is copper-containing nitrogen, and the solution shows deep blue color.

(13)本酵素の作用には酵素を必要とする。(13) This enzyme requires an enzyme for its action.

実施例2 ダグラスファーのチップを常法によりクラフト蒸解し、
蒸解度(カッパ価)30の未漂白パルプを得、該パルプを
多段漂白(CEHED)し、白色度81ポイントの漂白パルプ
を得た。塩素処理後の第一次アルカリ抽出液を5N硫酸で
pH5に調製し、この調製液10mlに本発明で得た酵素液1ml
を加えて37℃で5時間反応を行なった後、2mlをセファ
デックスG−50(径24×250mm)のカラムにのせ、蒸留
水で溶出した。コントロールとして酵素液の代わりに水
を加えたものを同様に行なうと、第7図に示す通り、酵
素処理により分子量約1,000〜5,000のリグニンが低分子
化している。
Example 2 Kraft cooking of Douglas-fir chips by a conventional method,
Unbleached pulp having a cooking degree (kappa number) of 30 was obtained, and the pulp was subjected to multi-stage bleaching (CEHED) to obtain a bleached pulp having a whiteness of 81 points. The primary alkaline extract after chlorination was treated with 5N sulfuric acid.
The pH was adjusted to 5 and 1 ml of the enzyme solution obtained in the present invention was added to 10 ml of this preparation.
After the reaction was carried out at 37 ° C. for 5 hours, 2 ml was put on a column of Sephadex G-50 (diameter 24 × 250 mm) and eluted with distilled water. When water was added in place of the enzyme solution as a control in the same manner, lignin having a molecular weight of about 1,000 to 5,000 was reduced to a low molecular weight by the enzyme treatment, as shown in FIG.

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

第1図は酵素反応液のガスクロマトグラム、第2図はピ
ークIのマススペクトルであり、第3図は至適pH、第4
図はpH安定性、第5図は至適温度、第6図は熱安定性を
示すグラフである。第7図は本発明の酵素をパルプ漂白
廃水に適用した場合のゲル過曲線のグラフである。
Fig. 1 shows the gas chromatogram of the enzyme reaction solution, Fig. 2 shows the mass spectrum of peak I, and Fig. 3 shows the optimum pH, 4
FIG. 5 is a graph showing pH stability, FIG. 5 is an optimum temperature, and FIG. 6 is a graph showing thermal stability. FIG. 7 is a graph of gel hypercurve when the enzyme of the present invention is applied to pulp bleaching wastewater.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】カイガラタケ(レンチテス・ベツリナ)か
ら生産され、下記性質を有するリグニン分解酵素 (1)作用 (i)シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテル
に作用して、2,6−ジメトキシフエノールを生成する。 (ii)化学パルプ製造の多段漂白工程からの排液中に含ま
れるリグニンを低分子化する。 (2)基質特異性 シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテルに対
して作用するが、シリンギルグリセロール−β−シリン
ギルエーテルの4位のフエノール性水酸基がメトキシル
基になった化合物に対しては作用しない。 (3)至適pHおよびpH安定性 pH4.0〜5.0付近が至適であり、安定pHは7.5〜9.0であ
る。 (4)至適温度および熱安定性 60℃付近が至適温度であり、50℃までの熱に安定であ
る。 (5)等電点は3.5付近である。 (6)分子量が65000±5000(SDS電気泳動による) (7)本酵素は銅含有酵素であり、水溶液は深青色を呈す
る。 (8)本酵素の作用には酸素を必要とする。
1. A lignin-degrading enzyme which is produced from Pleurotus cornucopiae (Lentites beturina) and has the following properties: (1) action (i) action on syringyl glycerol-β-syringyl ether to give 2,6-dimethoxyphenol. To generate. (ii) Reduce the molecular weight of lignin contained in the effluent from the multistage bleaching process of chemical pulp production. (2) Substrate specificity Acts on syringyl glycerol-β-syringyl ether, but acts on compounds in which the phenolic hydroxyl group at the 4-position of syringyl glycerol-β-syringyl ether becomes a methoxyl group. do not do. (3) Optimum pH and pH stability The optimum pH is around pH 4.0 to 5.0, and the stable pH is 7.5 to 9.0. (4) Optimum temperature and thermal stability The optimum temperature is around 60 ° C, which is stable to heat up to 50 ° C. (5) The isoelectric point is around 3.5. (6) Molecular weight 65,000 ± 5000 (by SDS electrophoresis) (7) This enzyme is a copper-containing enzyme, and its aqueous solution exhibits deep blue color. (8) Oxygen is required for the action of this enzyme.
【請求項2】カイガラタケ(レンチテス・ベツリナ)か
ら成るリグニン分解酵素生産菌を培地に培養し、培養物
から下記の性質すなわち (1)作用 (i)シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテル
に作用して、2,6−ジメトキシフエノールを生成する。 (ii)化学パルプ製造の多段漂白工程からの排液中に含ま
れるリグニンを低分子化する。 (2)基質特異性 シリンギルグリセロール−β−シリンギルエーテルに対
して作用するが、シリンギルグリセロール−β−シリン
ギルエーテルの4位のフエノール性水酸基がメトキシル
基になった化合物に対しては作用しない。 (3)至適pHおよびpH安定性 pH4.0〜5.0付近が至適であり、安定pHは7.5〜9.0であ
る。 (4)至適温度および熱安定性 60℃付近が至適温度であり、50℃までの熱に安定であ
る。 (5)等電点は3.5付近である。 (6)分子量が65000±5000(SDS電気泳動による) (7)本酵素は銅含有酵素であり、水溶液は深青色を呈す
る。 (8)本酵素の作用には酸素を必要とする。 を有するリグニン分解酵素を採取することを特徴とする
リグニン分解酵素の製造方法。
2. A lignin-degrading enzyme-producing bacterium, which is composed of oyster mushroom (Lentites beturina), is cultivated in a medium, and the culture has the following properties: (1) action (i) syringyl glycerol-β-syringyl ether. To produce 2,6-dimethoxyphenol. (ii) Reduce the molecular weight of lignin contained in the effluent from the multistage bleaching process of chemical pulp production. (2) Substrate specificity Acts on syringyl glycerol-β-syringyl ether, but acts on compounds in which the phenolic hydroxyl group at the 4-position of syringyl glycerol-β-syringyl ether becomes a methoxyl group. do not do. (3) Optimum pH and pH stability The optimum pH is around pH 4.0 to 5.0, and the stable pH is 7.5 to 9.0. (4) Optimum temperature and thermal stability The optimum temperature is around 60 ° C, which is stable to heat up to 50 ° C. (5) The isoelectric point is around 3.5. (6) Molecular weight 65,000 ± 5000 (by SDS electrophoresis) (7) This enzyme is a copper-containing enzyme, and its aqueous solution exhibits deep blue color. (8) Oxygen is required for the action of this enzyme. A method for producing a lignin-degrading enzyme, comprising collecting a lignin-degrading enzyme having:
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