FI58157B - VAERME- OCH SYRASTABILT ALFA-AMYLASENZYM OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING - Google Patents

VAERME- OCH SYRASTABILT ALFA-AMYLASENZYM OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING Download PDF

Info

Publication number
FI58157B
FI58157B FI771240A FI771240A FI58157B FI 58157 B FI58157 B FI 58157B FI 771240 A FI771240 A FI 771240A FI 771240 A FI771240 A FI 771240A FI 58157 B FI58157 B FI 58157B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
alpha
amylase
enzyme
starch
minutes
Prior art date
Application number
FI771240A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI58157C (en
FI771240A (en
Inventor
Masaki Tamura
Mutsuo Kanno
Yoshiko Ishii
Original Assignee
Cpc International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cpc International Inc filed Critical Cpc International Inc
Publication of FI771240A publication Critical patent/FI771240A/fi
Publication of FI58157B publication Critical patent/FI58157B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI58157C publication Critical patent/FI58157C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2408Glucanases acting on alpha -1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/2411Amylases
    • C12N9/2414Alpha-amylase (3.2.1.1.)
    • C12N9/2417Alpha-amylase (3.2.1.1.) from microbiological source
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase

Description

ri KUULUTUSJULKAISU rft1c7 JSA m (11) UTLÄGGN INQSSKItl PT 3Ö1 0 / (4$) pc .-· - p (51) KyJfcVci.3 σ 12 I 9/28, σ 07 G 7/00 SUOMI —FINLAND (21) hewtdh*mw-Fwwami«wlii| 7712U0 (22) HriMwitipttvt—AitelcwInpAt 19.0U.77 (23) Altopilvi—GiMgh«Csd*t 19.0U.77 (41) Tvihit (ulkltakai—.feIMt offntNg 20 10 77ri ADVERTISEMENT rft1c7 JSA m (11) UTLÄGGN INQSSKItl PT 3Ö1 0 / ($ 4) pc .- · - p (51) KyJfcVci.3 σ 12 I 9/28, σ 07 G 7/00 FINLAND —FINLAND (21) hewtdh * mw-Fwwami «wlii | 7712U0 (22) HriMwitipttvt — AitelcwInpAt 19.0U.77 (23) Altopilvi — GiMgh «Csd * t 19.0U.77 (41) Tvihit (from outside — .feIMt offntNg 20 10 77

Patentti* ja rekisterihallitut (44) NlhtSvaksipanon ja kuaLfulkal«m pvm. —Patents * and registries (44) Date of filing and registration date. -

Patent- och reglsterstyrelsan AiwCUcan utl**d ech utl.»kr*ft*n publkarad 29.08.80 (339(33)(31) Pyri««r «CmoHc·!*—··*« prforltat 19.oU.76 02.02.77 USA(US) 678513, 76U923 (71) CPC International Inc., International Plaza, Englewood Cliffs,Patent and Regulatory Authority AiwCUcan utl ** d ech utl. »Kr * ft * n publkarad 29.08.80 (339 (33) (31) Pyri« «r« CmoHc ·! * - ·· * «prforltat 19.oU.76 02.02.77 USA (US) 678513, 76U923 (71) CPC International Inc., International Plaza, Englewood Cliffs,

New Jersey 07632, USA(US) (72) Masaki Tamura, Yokosuka-shi, Kanagawa Pref., Mutsuo Kanno, Iruma-gun,New Jersey 07632, USA (72) Masaki Tamura, Yokosuka-shi, Kanagawa Pref., Mutsuo Kanno, Iruma-gun,

Saitama Pref., Yoshiko Ishii, Tokyo, Japani-Japan(JP) (7U) Oy Roister Ab (5U) lämmön- ja haponkestävä alfa-amylaasi-entsyymi ja menetelmä sen valmistamiseksi - Vanne— och syrastäbilt alfa-amylasenzym och förfarande för dess framställning Tämä keksintö koskee uutta lämpöä ja happoja kestävää alfa-amylaasi-entsyymiä ja menetelmää sen valmistamiseksi.Saitama Pref., Yoshiko Ishii, Tokyo, Japan-Japan (JP) (7U) Oy Roister Ab (5U) heat- and acid-resistant alpha-amylase enzyme and method for its preparation - Rim- and ochyrastäbilt alpha-amylase enzyme and for the preparation of framställning This invention relates to a novel heat and acid resistant alpha-amylase enzyme and to a process for its preparation.

Alfa-amylaasi-entsyymi -valmist eitä käytetään hydrolysoimaan, nesteyttämään — ja/tai muuttamaan tärkkelyspitoisia aineita tärkkelys-hydrolysaateiksi; niitä käy tetään myös pesuainekoostumuksissa. Alfa-amylaasi-entsyymejä käytetään tärkkelyspitoisten aineiden käsittelyyn monien tärkkelyshydrolysaattien, kuten malto-dekst-riinien, maissisiirapin, dekstroosin, levuloosin, ja maltoosin valmistuksessa. Alfa-amylaasi-entsyymi hydrolysoi tärkkelysmolekyylejä pilkkoen ne erilaisiksi mole-kyylipainoltaan keskikokoisiksi fragmenteiksi, joista käytetään nimitystä maltodekstriinit. Maltodekstriinejä käsitellään sen jälkeen yhdellä tai useammalla muulla entsyymivalmisteella, esim. glukoamylaasilla, beta-amylaasilla ja/tai glukoosi-isomeraasilla, halutun lopputuotteen saamiseksi. Vaihtoehtoisesti monia tällaisia entsyymivalmisteita voidaan lisätä samanaikaisesti tärkkelys-raaka -ainelietteeseen, jotta saataisiin suoraan haluttua tärkkelyshydrolysaattia.Alpha-amylase enzyme preparations are used to hydrolyze, liquefy - and / or convert starchy substances into starch hydrolysates; they are also used in detergent compositions. Alpha-amylase enzymes are used to treat starchy substances in the manufacture of many starch hydrolysates, such as maltodextrins, corn syrup, dextrose, levulose, and maltose. The enzyme alpha-amylase hydrolyzes starch molecules, cleaving them into various medium molecular weight fragments called maltodextrins. The maltodextrins are then treated with one or more other enzyme preparations, e.g. glucoamylase, beta-amylase and / or glucose isomerase, to obtain the desired end product. Alternatively, many such enzyme preparations can be added simultaneously to the starch-raw material slurry to directly obtain the desired starch hydrolyzate.

Alfa-amylaasi-entsyymejä saadaan hyvin erilaisista lähteistä. Suurin osa alfa-amylaasi-entsyymeistä valmistetaan bakteerien, kuten lajien Bacillus subtilis, I > 58157Alpha-amylase enzymes are obtained from a wide variety of sources. Most alpha-amylase enzymes are produced by bacteria such as Bacillus subtilis, I> 58157

Bacillus licheniformis, Bacillus stearothermophilus tuottamina, joita viljellään sopivassa viljelyliemessä, minkä jälkeen tuotetut solut hajotetaan ja entsyymi-valmiste erotetaan viljelyliemestä ja puhdistetaan.Bacillus licheniformis, Bacillus stearothermophilus, which are cultured in a suitable culture broth, after which the cells produced are lysed and the enzyme preparation is separated from the culture broth and purified.

Monet nykyisin tuotetuista kaupan olevista alfa-amylaasi-entsyymeistä on saatu Bacillus subtilis-mikro-organismiviljelmistä. Kun näitä entsyymejä käytetään muuttamaan tärkkelys tärkkelyshydrolysaatiksi, niin optimilämpötila on yleensä noin 80°-85°C, ja optimi-pH noin 6,0. Entsyymin tehokkaan käytön kannalta näillä lämpötila- ja pH-olosuhteilla on kaksi varjopuolta. Ensinnäkin jos tärkkelys muutetaan entsyymin avulla pH:n ollessa noin 6 ja lämpötilan ollessa noin 80°-85°C, osa tärkkelyksen pelkistävistä pääteryhmistä isomeroituu ja seuraavassa konversioprosessis-sa muodostuu maltuloosia, joka pienentää halutun tuotteen, esim. dekstroosin, levu-loosin tai maltoosin saantoa. Toiseksi konversiossa ja sokeriksi muuttamisproses-sissa käytettävän glukoamylaasin optimi-pH on tavallisesti noin 4,5 kun kyseessä ovat Aspergillus niger-tyyppiset entsyymit, ja noin 5,0 kun kyseessä ovat Rhizopus-tyyppiset entsyymit. Sen vuoksi nesteyttämisvaiheen päätyttyä käytettäessä alfa-amylaasi-entsyymiä, pH on säädettävä välille noin 6-4,5 tai 5,0. Tämä pH:n säätö lisää ionikonsentrantiota ja käytettäessä ionivaihtajahartseja lopputuotteen puhdistuksessa puhdistuskulut kasvavat.Many of the currently produced commercial alpha-amylase enzymes are derived from cultures of the microorganism Bacillus subtilis. When these enzymes are used to convert starch to starch hydrolyzate, the optimum temperature is generally about 80 ° -85 ° C, and the optimum pH is about 6.0. For efficient use of the enzyme, these temperature and pH conditions have two drawbacks. First, if the starch is modified by an enzyme at a pH of about 6 and a temperature of about 80 ° -85 ° C, some of the reducing end groups of the starch are isomerized and in the subsequent conversion process maltulose is formed which reduces the desired product, e.g. dextrose, Levuose. yield. Second, the optimum pH of the glucoamylase used in the conversion and sugar conversion process is usually about 4.5 for Aspergillus niger-type enzymes and about 5.0 for Rhizopus-type enzymes. Therefore, at the end of the liquefaction step, when using an alpha-amylase enzyme, the pH must be adjusted to between about 6-4.5 or 5.0. This pH adjustment increases the ion concentration and the use of ion exchanger resins in the purification of the final product increases the purification costs.

Viime vuosina on kehitetty erilaisia lämpöä kestäviä alfa-amylaasi-entsyyr-mejä. Esimerkkejä tällaisista lämpöä kestävistä alfa-amylaasi-entsyymeistä ovat entsyymit, joita on tuotettu mikro-organismin Bacillus stearothermophilus kannoilla /Ogasawara et ai., J. Biol. Chem., 67, 65, 77 ja 83 (1970); G.B. Manning ja L.L. Campbell, J. Biol. Chem·, 236, 2952, 2958 ja 2962 (1961)¾ S.L. Pfueller ja W.H. Elliot, J. Biochem, 244 48 (1969)7· Äskettäin on markkinoille ilmestynyt tava-ramerkillä Thermaraylalfa-amylaasi-entsyymejä, joita valmistaa Novo Industri A/S ja joiden lämmönkestävyys on hyvä neutraaleissa tai heikosti aikalisissä liuoksissa. Niitä valmistetaan viljelemällä lajia Bacillus licheniformis, kuten on selostettu julkaisuissa GB-patenttijulkaisussa n:o 1 296 839, Die Stärke, 25, 304, 305 ja 308 (1973) ja Shigemasa Saito, ABB, 155, 290 (1973). Vaikkakin lajista Bacillus licheniformis peräisin olevat alfa-amylaasi-entsyymit ovat suhteellisen hyvin läm- ; pöä kestäviä neutraaleissa ja heikosti aikalisissä liuoksissa, niin niiden stabiilisuus ei ole käytön taloudellisuuden kannalta riittävä happamissa olosuhteissa.In recent years, various heat-resistant alpha-amylase enzymes have been developed. Examples of such heat-resistant alpha-amylase enzymes are those produced with strains of the microorganism Bacillus stearothermophilus / Ogasawara et al., J. Biol. Chem., 67, 65, 77 and 83 (1970); G.B. Manning and L.L. Campbell, J. Biol. Chem ·, 236, 2952, 2958 and 2962 (1961) ¾ S.L. Pfueller and W.H. Elliot, J. Biochem, 244 48 (1969) 7 · Thermaraylalfa amylase enzymes, manufactured by Novo Industri A / S and having good heat resistance in neutral or poorly temporal solutions, have recently been marketed under the trademark. They are prepared by culturing Bacillus licheniformis as described in GB Patent No. 1,296,839, Die Stärke, 25, 304, 305 and 308 (1973) and Shigemasa Saito, ABB, 155, 290 (1973). Although alpha-amylase enzymes from Bacillus licheniformis are relatively warm; durable in neutral and poorly temporal solutions, so their stability is not sufficient for economical use under acidic conditions.

Keksinnön kohteena on siten alfa-amylaasi-entsyymi, jonka lämmönkestävyys ja stabiilisuus happamissa olosuhteissa on hyvä, ja jota voidaan käyttää olosuhteissa, joita voidaan verrata muiden amylaasien, kuten esimerkiksi gluko-amylaasin käyttöolosuhteisiin.The invention thus relates to an alpha-amylase enzyme which has good heat resistance and stability under acidic conditions and which can be used under conditions comparable to those under which other amylases, such as glucoamylase, are used.

Keksinnön mukaiselle alfa-amylaasi-entsyymille on tunnusomaista, että se on valmistettu viljelemällä mikro-organismin Bacillus stearothermophilus· kantaa ATCC 31 199 ja että sillä on seuraavat ominaisuudet: 3 58157 (1) molekyylipaino määritettynä natriumdodekyylisulfaatti-levy-elektro-foreesilla on noin 90 000 - 100 000; (2) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään n, 70 % 10 minuutin kuumennuksen jälkeen 90°C:ssa pH-arvossa 6,0 ilman kalsium-ioni-lisäystä; (3) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 50 % 30 minuutin kuumennuksen jälkeen 85°C:ssa pH-arvossa U,5 väliaineessa, jonka kalsium-ionipitoisuus on 0,005-m ja tärkkelyspitoisuus 22,5 paino-#; (it) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 50 % 60 minuutin kuumennuksen jälkeen 90°C:ssa pH-arvossa 6,0 ilman kalsium-ionilisäystä; ja (5) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 50 % 10 minuutin kuumennuksen jälkeen 80°C:ssa pH-arvossa U,5 väliaineessa, jonka kalsium-ionipitoisuus on 0,005-m-The alpha-amylase enzyme of the invention is characterized in that it has been prepared by culturing the microorganism Bacillus stearothermophilus strain ATCC 31 199 and has the following properties: 3,585,157 (1) molecular weight as determined by sodium dodecyl sulfate plate electrophoresis is about 90,000 - 100 000; (2) at least n, 70% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 10 minutes at 90 ° C at pH 6.0 without the addition of calcium ion; (3) at least about 50% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 30 minutes at 85 ° C at pH U.5 in a medium having a calcium ion content of 0.005 m and a starch content of 22.5 wt%; (it) at least about 50% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 60 minutes at 90 ° C at pH 6.0 without the addition of calcium ions; and (5) at least about 50% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 10 minutes at 80 ° C at pH U.5 in a medium having a calcium ion content of 0.005 m

Keksinnön mukaiselle alfa-amylaasi-entsyymille on myös ominaista, että sillä ei esiinny oleellista proteaasi-aktiivisuutta, esimerkiksi sen proteaasi/alfa-amylaasi -suhde on pienanpi kuin 3, ja lähinnä pienempi kuin 1.The alpha-amylase enzyme of the invention is also characterized in that it lacks substantial protease activity, for example, its protease / alpha-amylase ratio is less than 3, and essentially less than 1.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin opt imi pH-alu eet.Figure 1 shows the optimum pH ranges of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin optimilämpötilat.Figure 2 shows the optimum temperatures of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin lämpöstabiiliutta 80°C;ssa pH:n ollessa H, 5 kun läsnä on 5 mmoolia Ca++-ioneja.Figure 3 shows the thermal stability of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase at 80 ° C at pH 5.5 in the presence of 5 mmol Ca ++ ions.

Kuvio 1+ esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin lämpöstabiiliutta 90°C:ssa ja pHm ollessa 6,0.Figure 1+ shows the thermal stability of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase at 90 ° C and pH 6.0.

^ Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin lämpöstabiiliutta 90°C;ssa pH:n ollessa 6,0 kun läsnä on 1 ninooli Ca++-ioneja.Figure 5 shows the thermal stability of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase at 90 ° C at pH 6.0 in the presence of 1 ninol Ca ++ ions.

Kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin lämpöstabiiliutta 85°C:ssa ja pH:n ollessa J+,5 kun läsnä on 22,5 % tärkkelystä.Figure 6 shows the thermal stability of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase at 85 ° C and pH + + in the presence of 22.5% starch.

Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Thermamyl-alfa-amylaasin lämpöstabiiliutta 85°C:ssa pH:n ollessa i+,5 kun läsnä on 22,5 % tärkkelystä ja 5 mmoolia Ca++-ioneja.Figure 7 shows the thermal stability of the enzyme of the invention and Thermamyl alpha-amylase at 85 ° C at pH i +, 5 in the presence of 22.5% starch and 5 mmol Ca ++ ions.

Kuvio 8 esittää graafisesti keksinnön mukaisen entsyymin molekyylipainon määritystä n at riumdodekyyli sulfaatti -levy-elektroforeesi -menetelmällä.Figure 8 shows graphically the determination of the molecular weight of an enzyme according to the invention by the method of sodium sodium decodate sulphate plate electrophoresis.

Kuvio 9 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Bacillus stearothermo-philus-lajista peräisin olevien kahden tunnetun alfa-amylaasin pH:n ja entsyymiaktiivisuuden suhdetta.Figure 9 shows the relationship between the pH and enzyme activity of an enzyme according to the invention and two known alpha-amylases from Bacillus stearothermo-philus.

Kuvio 10 esittää keksinnön mukaisen entsyymin ja Bacillus s tearothermo-philus-lajista peräisin olevan tunnetun alfa-amylaasin lämpötilan ja entsyymi- “* 58157 aktiivisuuden suhdetta*Figure 10 shows the relationship between the temperature of the enzyme according to the invention and the known alpha-amylase from Bacillus s tearothermo-philus and the activity of the enzyme.

Kuvio 11 esittää tämän keksinnön mukaisen entsyymin ja lajeista Bacillus subtilis ja Bacillus licheniformis peräisin olevien aikaisempien alfa-amylaasien deaktivoitumiskäyriä niitä käsiteltäessä 80°C:ssa pH:n ollessa U,5 kun läsnä on 5 mmoolia kalsium-ioneja.Figure 11 shows the deactivation curves of the enzyme of the present invention and previous alpha-amylases from Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis when treated at 80 ° C at pH U in the presence of 5 mmol of calcium ions.

Kuvio 12 esittää tämän keksinnön mukaisen entsyymin ja lajeista Bacillus licheniformis ja Bacillus stearothermophilus peräisin olevien aikaisempien alfa-amylaasien deaktivoitumiskäyriä niitä käsiteltäessä 90°C:ssa ja pH:n ollessa 6,0 ja kalsium-ioneja lisäämättä.Figure 12 shows the deactivation curves of the enzyme of the present invention and previous alpha-amylases from Bacillus licheniformis and Bacillus stearothermophilus when treated at 90 ° C and pH 6.0 without the addition of calcium ions.

Eri mikro-organismien kykyä tuottaa lämmönkestävää alfa-amylaasia tutkittiin viljelemällä niitä kohoavissa lämpötiloissa (37°C, U5°C, 55°C ja 70°C), eri pH-arvoissa (5,0 ja 7,0) ja viljelyliemissä. Todettiin, että eristetyt termo-fiiliset sädesienet tuottavat 55°C:ssa ja termofiiliset sienet t5°C:ssa suurella saannolla termolabiilia alfa-amylaasia, kun taas termofiiliset bakteerit tuottavat 70°C;ssa alhaisella saannolla termostabiilia alfa-amylaasia. Näiden alku-tutkimusten perusteella suoritettiin mikro-organismien seulontaa alfa-amylaasin happo- ja lämpöstabiiliuden perusteella suorittamalla viljelyt 55°C:ssa ja 70°C:ssa.The ability of different microorganisms to produce heat-stable alpha-amylase was studied by culturing them at elevated temperatures (37 ° C, U5 ° C, 55 ° C, and 70 ° C), different pH values (5.0 and 7.0), and broth. Isolated thermophilic radial fungi were found to produce thermolabile alpha-amylase in high yield at 55 ° C and thermophilic fungi at t5 ° C, while thermophilic bacteria produce thermostable alpha-amylase in low yield at 70 ° C. Based on these initial studies, microorganisms were screened for alpha-amylase acid and thermal stability by performing cultures at 55 ° C and 70 ° C.

Eri paikoista koottiin kaikkiaan 550 mikrobiologista näytettä, kuten multa-, kuumalähdevesi-, komposti- jne. näytteitä.A total of 550 microbiological samples were collected from different locations, such as soil, hot spring water, compost, etc. samples.

Happo- ja lämpöstabiilius saatiin määrittämällä viljelmäsuodosten alfa-amylaasiaktiivisuus ennen 10 minuutin käsittelyä 80°C:ssa, pH-arvossa 5,0 Ca-ionien läsnäollessa (10 mmoolia), ja käsittelyn jälkeen.Acid and thermal stability was obtained by determining the alpha-amylase activity of the culture filtrates before treatment for 10 minutes at 80 ° C, pH 5.0 in the presence of Ca ions (10 mmol), and after treatment.

Alfa-amylaasi-aktiivisuus määritettiin seuraavasti:Alpha-amylase activity was determined as follows:

Viikottain valmistettiin 0,2-painoprosenttista liukoisen tärkkelyksen liuosta seuraavalla tavalla: 200 mg liukoista tärkkelystä 50 ml:ssa 0,2-m asetaattipuskuria (pH ^,5), jossa oli 0,013 moolia CaCl2· 2^0 :ta, lämmitettiin 100°C:een kiehuvassa vedessä, ja saatu liuos laimennettiin samalla puskurilla 100 ml:ksi. Putkea, jossa oli 0,1 ml entsyymiliuosta ja 0,3 ml 0,2-painoprosent-tista liukoisen tärkkelyksen liuosta inkuboitiin 5 minuuttia 6o°C:ssa. Reaktio pysäytettiin lisäämällä 1,0 ml 0,5~n etikkahappoa. Lisättiin 3,0 ml 0,015-paino-prosenttista jodiliuosta, sekoitettiin ja optinen tiheys luettiin HgOrta vasten aaltopituudella 700 pm. Entsyymiä sisältämätön putki toimi sokeakokeena ja sen optinen tiheys 700 pn:n kohdalla merkittiin merkillä OD^. Yksi entsyymiyksikkö oli se määrä, joka katalysoi sinisen värin 10 $:n laskun minuuttia kohden edellä selostetuissa olosuhteissa.A 0.2% by weight solution of soluble starch was prepared weekly as follows: 200 mg of soluble starch in 50 ml of 0.2 M acetate buffer (pH 0.5) with 0.013 moles of CaCl 2 · 2 ^ 0 was heated to 100 ° C. in boiling water, and the resulting solution was diluted to 100 ml with the same buffer. A tube containing 0.1 ml of enzyme solution and 0.3 ml of 0.2% by weight soluble starch solution was incubated for 5 minutes at 60 ° C. The reaction was quenched by the addition of 1.0 mL of 0.5 N acetic acid. 3.0 ml of 0.015% by weight iodine solution was added, stirred and the optical density was read against HgO at a wavelength of 700. The enzyme-free tube served as a blank and its optical density at 700 pn was denoted OD ^. One unit of enzyme was the amount that catalyzed the $ 10 decrease in blue color per minute under the conditions described above.

' (OD - 0D) x 100 !WL-yksik6t = cörrmö- b'(OD - 0D) x 100! WL units = cörrmö- b

Ellei toisin ole mainittu, ilmoitettu alfa-amylaasi-aktiivisuus on määritetty edellä esitetyllä menetelmällä (NML-yksikköinä). Milloin alfa-amylaasi- 5 58157 aktiivisuus on merkitty CPC-alfa-amylaasi-yksikköinä, CPC-yksikkö on suunnilleen 1/lUO NML-yksiköstä.Unless otherwise stated, the reported alpha-amylase activity has been determined by the method described above (in NML units). When alpha-amylase activity is denoted as CPC alpha-amylase units, the CPC unit is approximately 1/10 of the NML unit.

CPC-alfa-amylaasi-aktiivisuusyksiköt on määritetty seuraavalla menetelmällä:The units of CPC alpha-amylase activity are determined by the following method:

Yksi millilitra sopivasti laimennettua entsyymiliuosta lisätään 10 ml:aan 1-prosenttista liukoisen tärkkelyksen liuosta 0,03-molaarisessa etikkahappo-puskuriliuoksessa (pH 6,0) ja reaktio suoritetaan 10 minuutin kuluessa 60°C:ssa. Yksi millilitra reaktioliuosta pannaan 100 ml:n asteikolla varustettuun pulloon, jossa on 50 ml 0,02-n suolahappoliuosta, lisätään 3 ml 0,05~prosenttista jodi-liuosta, ja kokonaistilavuus säädetään vettä lisäämällä 100 ml:ksi. Mitataan kehittyvä sinisen värin absorbanssi aaltopituudella 620 jm. Entsyymimäärä, joka tarvitaan hajottamaan 10 mg tärkkelystä minuutin aikana määritetään 1 CPC-yksi-köksi.One milliliter of the appropriately diluted enzyme solution is added to 10 ml of a 1% solution of soluble starch in 0.03 molar acetic acid buffer solution (pH 6.0) and the reaction is carried out for 10 minutes at 60 ° C. One milliliter of the reaction solution is placed in a 100 ml graduated flask containing 50 ml of 0.02% hydrochloric acid solution, 3 ml of 0.05% iodine solution is added, and the total volume is adjusted to 100 ml by adding water. Measure the evolving absorbance of the blue color at a wavelength of 620 μm. The amount of enzyme required to degrade 10 mg of starch per minute is determined as 1 CPC unit.

1 crc-yksitta = 1° °s i ioViÖ x (laimemmskerroin)1 crc unit = 1 ° ° s i ioViÖ x (dilution factor)

OO

jossa D = kontrolliliuoksen absorbanssi (entsyymiliuoksen asemesta on lisätty ° vettä) D = reaktioliuoksen absorbanssi swhere D = absorbance of the control solution (water has been added instead of the enzyme solution) D = absorbance of the reaction solution s

Seulontatutkimuksessa käytetyt olosuhteet ja ravintoliuokset on koottu taulukkoon 1.The conditions and nutrient solutions used in the screening study are summarized in Table 1.

Ensimmäisen ja toisen seulontatutkimuksen tulokset on ilmoitettu taulukossa 2.The results of the first and second screening studies are reported in Table 2.

6 581576 58157

Taulukko 1table 1

Viljely-olosuhteet ja ravintoliuoksetCulture conditions and nutrient solutions

OlosuhteetConditions

Maljaviljelys^ ^ Viistopintaviljelys^ ^ Pulloviljelys^^ a) 55°C pH 5 55°C, pH 5 50°C, pH 6 b) 55°C, pH T 55°C, pH 7 50°C, pH 7 c) 70°C, pH 5 70°C, pH 5 60°C, pH 6 d) 70°C, pH 7 70°C, pH 7 60°C, pH 7 (l) Maljaviljelyksen (2) Viistopinta- (3) Pullovilje- ~· ravintoliuos___ viljelyksen lyksen ravinto- (B-B) ravintoliuos liuos (B-D) (b-M)Plate culture ^ ^ Oblique surface culture ^ ^ Bottle culture ^^ a) 55 ° C pH 5 55 ° C, pH 5 50 ° C, pH 6 b) 55 ° C, pH T 55 ° C, pH 7 50 ° C, pH 7 c) 70 ° C, pH 5 70 ° C, pH 5 60 ° C, pH 6 d) 70 ° C, pH 7 70 ° C, pH 7 60 ° C, pH 7 (1) Cup growing (2) Sloping (3) Bottle culture ~ · nutrient solution___ culture lysis nutrient (BB) nutrient solution (BD) (bM)

Amylopektiini 0,02 % Liukoinen tärkkelys 1,0 % 3,0 % (NH, ) HPO, 0,025 % Bacto-tryptoni 0,5 % 0,5 $ (Difco)Amylopectin 0.02% Soluble starch 1.0% 3.0% (NH 4) HPO, 0.025% Bacto-tryptone 0.5% $ 0.5 (Difco)

Hiivauute 0,025 % Hiivauute 0,5 55 1,0 ίYeast extract 0.025% Yeast extract 0.5 55 1.0 ί

Na-sitraatti 0,01 % CaClg· 2H20 0,05 % 0,05 %Na citrate 0.01% CaCl 2 · 2H 2 O 0.05% 0.05%

MgSO^· 7H20 0,05 % MnCl2· i+HgO 0,05 % KOI 0,15 % MgSOj^* 7H20 - 0,05MgSO 2 · 7H 2 O 0.05% MnCl 2 · i + HgO 0.05% COD 0.15% MgSO 2 • 7H 2 O - 0.05

CaCl2*2H20 0,05 % KH2P0U 0,1 % 0,1 %CaCl2 * 2H2O 0.05% KH2PO0 0.1% 0.1%

Agar 2,0 % Agar 2,0 % 581 57 7Agar 2.0% Agar 2.0% 581 57 7

dPdP

O O i—IO O i — I

itiiti

_ WC_ WC

° . CO ·Η°. CO · Η

o Ql Oo Ql O

in £ «Η o oo in O OO OO OO MCin £ «Η o oo in O OO OO OO MC

rHrH

w · O :(Dw · O: (D

* ω rH* ω rH

·* 3 r-t >) ..a)· * 3 r-t>) ..a)

ffi Hffi H

o ft :id O rH -π — mog ^rooo r- o o o o n o o g m (N co ·ηo ft: id O rH -π - mog ^ rooo r- o o o o n o o g m (N co · η

3 <N · co rH3 <N · co rH

iD ) w ·· 0iD) w ·· 0

X £ OX £ O

(D >> O (D(D >> O (D

•π o P• π o P

o oo coo oo co

3 O rH <U3 O rH <U

<U OS (DO CM CN ΤΓΟ CM O OH OO 3 'O<U OS (DO CM CN ΤΓΟ CM O OH OO 3 'O

•π , ^ CD 3• π, ^ CD 3

(D V w CO(D V w CO

P X I—I ·Η P >> :(D > Ο ·η ·ΗP X I — I · Η P >>: (D> Ο · η · Η

3 O rH 'H3 O rH'H

^ 4-1 o E no -<j· h oo on h h o <n £ f? 3 ^ «" rH 7e o p -π ' a> cu co co p a^ 4-1 o E no - <j · h oo on h h o <n £ f? 3 ^ «" rH 7e o p -π 'a> cu co co p a

x CO (0 PHx CO (0 PH

^ (D >> -H H^ (D >> -H H

X Ό rH o CO -HX Ό rH o CO -H

H >, O H :iD 2 3 3 S ^ £ λ; c p id <D ι \ ο ο σ\ o co o in *r or»om a H P I O · H rH H . ,¾ 3 3 v o “ 3H>, O H: iD 2 3 3 S ^ £ λ; c p id <D ι \ ο ο σ \ o co o in * r or »om a H P I O · H rH H. , ¾ 3 3 v o “3

3 <0 Ο σ h ^ -HiD3 <0 Ο σ h ^ -HiD

3 H r*> E rH3 H r *> E rH

(D 3 3 rH(D 3 3 rH

O CU Ο ·Η £h rH CO rH cnO CU Ο · Η £ h rH CO rH cn

3 (t 1+1+ ,+ |+ 1+1+ -H3 (t 1 + 1 +, + | + 1 + 1 + -H

CU · 2 CO > GO CN 3 ·Η 3 ·Η CO pCU · 2 CO> GO CN 3 · Η 3 · Η CO p

•H *H• H * H

> CO> CO

•H O• H O

cd ·Η ftcd · Η ft

P P cd P IP P cd P I

P (DmPcÖ (Ddprt P tf P PP (DmPcÖ (Ddprt P tf P P

>> 3 § -H «S C® ·Η^ >H .2 -H 5 HJ « ^ P CUP 3-g 0)¾ 3 -g 3 -g 3jg>> § 3 -H «S C® · Η ^> H .2 -H 5 HJ« ^ P CUP 3-g 0) ¾ 3 -g 3 -g 3jg

0) H ö dl m H jj a) jj (D s 0) iD (D0) H ö dl m H jj a) jj (D s 0) iD (D

pp m S a> Ja «m <u x <u x tuo > hpp m S a> If «m <u x <u x brings> h

CO 2 CU Λ P CU +> +) -H cn (Di—ICO 2 CU Λ P CU +> +) -H cn (Di — I

He X) CO CM X) CT) X CT> X H X cr> H ·Η 3 aj st! o (D cd sO in id ω ιΰ .=r (D ΟΛί W ,3 COmCQoi CO m M t"- pQoopQH ·Η g s Ο Ο O O a) *\ ·* ^ r' ,r"3 (—) m r* m r- .* iti H enHe X) CO CM X) CT) X CT> X H X cr> H · Η 3 aj st! o (D cd sO in id ω ιΰ. = r (D ΟΛί W, 3 COmCQoi CO m M t "- pQoopQH · Η gs Ο Ο OO a) * \ · * ^ r ', r" 3 (-) mr * m r-. * iti H en

P P 33 K S SP P 33 K S S

3 <U ft ft ft ft O (U < I—I co p » >. *«α33 <U ft ft ft ft O (U <I — I co p »>. *« Α3

3 >iÄ O U U U3> iÄ O U U U

CU P 3 o o o o co co co tn tn o o h o m in f' r~CU P 3 o o o o co co co tn tn o o h o m in f 'r ~

• 3 H• 3 H

H w OH w O

8 581578 58157

Noin 25 Xilla termofiilisistä 55°C:ssa eristetyistä sädesienistä alfa-amylaasi-tuotanto oli 100-2 500 yksikköä viljelyliemen millilitraa kohden,mutta aktiivisuutta ei ollut jäljellä lainkaan lämpökäsittelyn jälkeen (80°C, 10 minuuttia , pH 5,0).About 25 Xilla of thermophilic ray fungi isolated at 55 ° C had alpha-amylase production of 100-2,500 units per milliliter of culture broth, but no activity remained after heat treatment (80 ° C, 10 minutes, pH 5.0).

55°C:ssa eristetyistä 10βΐ termofiilisestä bakteerikannasta yhteensä 35 kannan alfa-amylaasi-tuotanto oli 100-1000 yksikköä, ja näistä kannoista 10 tuotti termostabiilia alfa-amylaasia. Lähes kaikki 70°C:ssa eristettyjen termo-fiilisten bakteerien tuottamista alfa-amylaaseista olivat happo- ja lämpöstabii-leja; parhaiten tuottavat saatiin pH 5,0:ssä eristetyistä.Of the 10βΐ thermophilic bacterial strains isolated at 55 ° C, a total of 35 strains had alpha-amylase production of 100–1000 units, and 10 of these strains produced thermostable alpha-amylase. Almost all of the alpha-amylases produced by thermophilic bacteria isolated at 70 ° C were acid and heat stable; the best yields were obtained from those isolated at pH 5.0.

70°C:ssa pH-arvossa 5,0 eristettyjen 219 kannan aktiivisuuden ja kirk-kaan alueen koon suhdetta tutkittiin. Tulokset on esitetty taulukossa 3, josta voidaan nähdä, että 90 $:lla näistä kannoista kirkkaan alueen läpimitta oli pienempi kuin 3 cm ja että ne tuottivat 0-200 yksikköä alfa-amylaasia. Suurin tuotanto saatiin kannoilla, joilla kirkkaan alueen läpimitta oli suurempi kuin 3 cm, mutta näiden määrä oli vain 10 % kokeilluista kannoista.The relationship between the activity of the 219 strains isolated at 70 ° C at pH 5.0 and the size of the Kirk region was examined. The results are shown in Table 3, which shows that $ 90 of these strains had a clear region diameter of less than 3 cm and produced 0-200 units of alpha-amylase. The highest production was obtained with strains with a clear area greater than 3 cm in diameter, but these accounted for only 10% of the strains tested.

Taulukko 3Table 3

Eristetyn kannan aktiivisuuden ja kirkkaan alueen koon välinen suhdeRelationship between the activity of the isolated strain and the size of the clear area

Kirkkaan alueen koko eristyslevyltä (läpimitta senttimetreinä)_The size of the clear area from the insulation board (diameter in centimeters) _

Aktiivisuus pullossa (yks./ml) < 2 2-3 3-k .-k yhteensä 0 - 100 153 U0 15 0 208 - 200 32 10 6 - 500 0 0 2 0 2 - 1000 00 10 1 - 1500 00 11 2Activity in the bottle (units / ml) <2 2-3 3-k.-K total 0 - 100 153 U0 15 0 208 - 200 32 10 6 - 500 0 0 2 0 2 - 1000 00 10 1 - 1500 00 11 2

Yhteensä 156 k2 20 1 219Total 156 k2 20 1,219

Voidaan todeta, että erinomainen seulontamenetelmä sellaisten mikro-organismien löytämiseksi, jotka pystyvät suurella saannolla tuottamaan hapon-ja länsnönkestävää alfa-amylaasia, käsittää bakteerien eristämisen edellä olevissa kokeissa pesäkkeistä, joiden kirkkaan alueen läpimitta on yli 3 cm.It can be seen that an excellent screening method for finding microorganisms capable of producing acid- and west-resistant alpha-amylase in high yield involves isolating bacteria in the above experiments from colonies with a clear area diameter greater than 3 cm.

Tämän seulonnan tuloksena hapon- ja lämmönkestäviä alfa-amylaasi-entsyy-mejä tuottavista kannoista valittiin parhaiten tuottava.As a result of this screening, strains producing acid- and heat-resistant alpha-amylase enzymes were selected as the best producing.

Tämä kanta on talletettu American Type Culture Collection (ATCC):n vakinaiseen kokoelmaan, 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, josta se on vapaasti saatavissa.This stock is deposited in the permanent collection of the American Type Culture Collection (ATCC), 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, where it is freely available.

9 581579 58157

Talletettu organismi NML-kanta η·ο ATCC n; oDeposited organism NML strain η · ο ATCC n; o

Bacillus stearothermophilus B-968 31 199 ATCC:ssä talletetun kannan "bakteriologiset ominaisuudet ovat seuraavat: (1) Morfologiset ominaisuudet: A. Solujen muoto ja koko: 0,6 x 2-3 pn; sauvabakteeriyksilöitä harvoin ketjuissa B. Pleomorfisuus: negatiivinen C. Liikkuvuus: liikkuvia ja niissä on flagelloja D. Itiö: 0,6 x 1,5 /mi, munan muotoinen: tennismailan muotoinen itiörunko E: Gram-värjäys: positiivinen F: Haponkestävyys: negatiivinen (2) Kasvu erilaisissa ravintoalustoissa: A. Ravinto-agar-levy: aktiivisesti leviäviä yhdyskuntia, joiden pinta karkea ja reuna epätasainen B. Ravinto-agar-viisto- pinta: hyväkasvu, samean valkea, aktiivista leviämistä, kampamaisia kasvannaisia C. Ravintoliemi- viljelmä: läpinäkyvän ruskea, valkea himmeä pinta D. Ravintogelatiini- nesteytyminen pistovilj elrnä: E. Ravinto-gelatiini - agar-levy: leveä kirkas alue F. Suola-ravinto- nestevilj elmä: kasvun estyminen kun suolaa 2 % G. Maito-agar-levy: kirkas alue kaseiinin hydrolysoituessa H. Glukoosi-agar-viisto- pinta: hyvä kasvu, samanlaisia yhdyskuntia kuin ravinto- agarilla I. Proteosi-peptoni-agar- viistopinta: Ei kasvua (3) Fysiologiset ominaisuudet: A. Nitraatin pelkistyminen: positiivinen B. Katalaasi-koe: positiivinen C. Voges-Proskauer-reaktio: positiivinen D. Sitruunahapon hyväksikäyttö: positiivinen E. Rikkivedyn muodostuminen: positiivinen F. Tärkkelyksen hydrolysoituminen: voimakasta hydrolysoitumista G. Hapon ja kaasun muodostuminen: glukoosista, ksyloosista, arabinoosista, mannitolista muodostuu happoa mutta ei kaasua 10 581 57 H. Lämpötilan ja pH:n vaikutus kasvuun: ATCC n:o 31 199 (B-968)_ 50-70°C hyvä kasvuBacillus stearothermophilus B-968 31 199 The bacteriological characteristics of the strain deposited with the ATCC are as follows: (1) Morphological characteristics: A. Cell shape and size: 0.6 x 2-3 pn; rodent bacteria rarely in chains B. Pleomorphism: negative C. Mobility: mobile and with flagella D. Spore: 0.6 x 1.5 / ml, egg-shaped: tennis racket-shaped spore body E: Gram staining: positive F: Acid resistance: negative (2) Growth in different media: A. Nutritional agar plate: actively spreading colonies with a rough surface and an uneven edge B. Nutrient agar sloping surface: good growth, cloudy white, active spread, comb-like growths C. Broth culture: transparent brown, white opaque surface D. Nutritional gelatin liquefaction of cuttings: E. Nutritional gelatine - agar plate: wide clear area F. Salt-nutrient liquid culture: growth inhibition when salt is 2% G. Milk agar plate: clear area when casein is hydrolysed H. Glucose agar v germination surface: good growth, similar colonies to nutrient agar I. Proteosi-peptone agar sloping surface: No growth (3) Physiological properties: A. Nitrate reduction: positive B. Catalase test: positive C. Voges-Proskauer reaction: positive D. Citric acid utilization: positive E. Hydrogen sulphide formation: positive F. Starch hydrolysis: strong hydrolysis G. Acid and gas formation: glucose, xylose, arabinose, mannitol form acid but no gas 10 581 57 H. Temperature and pH: effect on growth: ATCC No. 31,199 (B-968) _ 50-70 ° C good growth

Kasvulle edullinen pH-alue 5~8The preferred pH range for growth is 5 ~ 8

Optimi-pH 6-7Optimum pH 6-7

Edellämainitut kokeet suoritettiin julkaisujen "Laboratory Methods'in Microbiology", W.F. Harrigan ym., ja "Manual, of Microbiological Methods", julkaisija American Bacteriological Association, mukaisesti.The above experiments were performed according to "Laboratory Methods Microbiology", W.F. Harrigan et al., And "Manual, of Microbiological Methods," published by the American Bacteriological Association.

Edellämainitut ominaisuudet omaava kanta identifioitiin Bacillus stearo- " thermophilus-kannaksi Bergey'n teoksen Manual of Determinative Bacteriology, 0.paino s, mukaisesti.The strain having the above characteristics was identified as a Bacillus stearo thermophilus strain according to Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 0th ed.

Tämä kanta puhdistettiin edelleen levyviljelmällä. Valitun kannan eristys-, viljely- ja puhdistusolosuhteet on koottu taulukkoon h. Kuten taulukosta h voidaan nähdä, puhdistettu kanta ATCC n:o 31 199 (B-968) tuottaa 2111 NML-yksikköä alfa-amylaasi-aktiivisuusyksikköä millilitraa kohden viljelylientä (noin 15 CFC-yksikköä).This strain was further purified by plate culture. The isolation, culture, and purification conditions for the selected strain are summarized in Table h. As can be seen from Table h, the purified strain ATCC No. 31,199 (B-968) produces 2111 NML units of alpha-amylase activity units per milliliter of culture broth (about 15 CFC points).

58157 -p vo α> I <υ w I» -ρ ft Η ft φ 0 · •-s ω Ο Η Ο Ο58157 -p vo α> I <υ w I »-ρ ft Η ft φ 0 · • -s ω Ο Η Ο Ο

Ή ι—t LTVLT ι — t LTV

> Ο ια >> ιΗ s st Γ3 ·Η *Η £ > “5 •Η S « «δ -> >> ια >> ιΗ s st Γ3 · Η * Η £> “5 • Η S« «δ -

•H ^ OJ• H ^ OJ

-Ρ ·—' <_ I Ο) Μ >» -Ρ ft Η Λ <υ s «* ό tn ο Η Ο Ο •Η »—I Ο > ο νο cd «β .¾ cd 'g cd Ρ ο r*>-Ρ · - '<_ I Ο) Μ> »-Ρ ft Η Λ <υ s« * ό tn ο Η Ο Ο • Η »—I Ο> ο νο cd« β .¾ cd' g cd Ρ ο r *>

03 H ^ O03 H ^ O

CÖ ^ (U +> ^ C ™ H* ^ * CM > pt cdCÖ ^ (U +> ^ C ™ H * ^ * CM> pt cd

PP

O 03 03 Λ Si 3 Ρ 3 3 ·Η 03 ^ > rj ΟΟO 03 03 Λ Si 3 Ρ 3 3 · Η 03 ^> rj ΟΟ

Cd > ·Η Β Ον Ε-ι ·Η ο ο -ρ Ιο -Ρ ft — Η ο 5 > Ö ο W ο ·Η -Ρ -Ρ ft m >-< ο ο Ό ft .-s n ft Λ! W °*·Cd> Η Β Ον Ε-ι · Η ο ο -ρ Ιο -Ρ ft - Η ο 5> Ö ο W ο · Η -Ρ -Ρ ft m> - <ο ο Ό ft.-S n ft Λ! W ° * ·

ft IAft IA

cd ^ •P o Ö o o ^cd ^ • P o Ö o o ^

i—i Pi — i P

0 0> «d0 0> «d

<υ l <υ rH<υ l <υ rH

CO CO -p *riCO CO -p * ri

>> Λ -P>> Λ -P

. P d :0 O. P d: 0 O

«- m m a c— •h o a )¾¾ 3«- m m a c— • h o a) ¾¾ 3

OO

G CJ\G CJ \

ONIS

O HO H

OO

Eh HEh H

< ΓΟ 7 12 5 81 5 7<ΓΟ 7 12 5 81 5 7

Keksinnön mukaisia alfa-amylaasi-entsyymiä tuotetaan viljelemällä Bacillus stearothermophilus-kantaa ATCC n:o 31 199 sen viljelyyn sopivassa ravintoalustassa, joka sisältää assimiloituvaa hiili- ja typpilähdettä sekä muita tarvittavia ravinteita»The alpha-amylase enzyme of the invention is produced by culturing Bacillus stearothermophilus strain ATCC No. 31,199 in a culture medium suitable for its cultivation, which contains an assimilable source of carbon and nitrogen and other necessary nutrients.

Sopivia assimiloituvia hiililähteitä ovat hiilihydraatit kuten tärkkelykset, maissijauho, vehnäjauho. Ravintoalustassa käytettävän hiilihydraatin määrä voi vaihdella laajoissa rajoissa, sen määrä voi olla esim. noin 1 % (paino/til.)-25 % (paino/til), ja edullisesti se on noin 10 % (paino/til.) - 20 % (paino/til.), (prosentit on laskettu dekstroosina). Edullisia assimiloituvia hiilihydraatteja ovat tärkkelys ja osittain hydrolysoitu tärkkelys (painoprosentteina niiden käyttömäärä on 1-5 paino-%). ”Suitable assimilable carbon sources include carbohydrates such as starches, corn flour, wheat flour. The amount of carbohydrate used in the culture medium can vary within wide limits, for example from about 1% (w / v) to 25% (w / v), and preferably from about 10% (w / v) to 20% ( w / v) (percentages are calculated as dextrose). Preferred assimilable carbohydrates are starch and partially hydrolyzed starch (in a weight percentage of 1 to 5% by weight). "

Ravintoalustan typpilähde voi olla epäorgaaninen ja/tai orgaaninen. Sopivia epäorgaanisia typpilähteitä ovat ammoniumsuolat ja epäorgaaniset nitraatit.The nitrogen source in the culture medium may be inorganic and / or organic. Suitable inorganic nitrogen sources include ammonium salts and inorganic nitrates.

Sopivia orgaanisia typpilähteitä ovat peptoni, lihauute, entsyymiuute, kaseiini, maissinliotusneste, mallasuute, soijapapujauho, kuorittu maito.Suitable organic nitrogen sources include peptone, meat extract, enzyme extract, casein, corn steep liquor, malt extract, soybean meal, skim milk.

Lisäksi ravintoalustan tulee sisältää tavanomaisia hivenaineita kuten epäorgaanisia suoloja, joita ovat kalsiumkloridi, magnesiumsulfaatti, fosfaatit, natriumkloridi, kaliumkloridi.In addition, the medium should contain conventional trace elements such as inorganic salts such as calcium chloride, magnesium sulfate, phosphates, sodium chloride, potassium chloride.

Näitä hiililähteitä, typpilähteitä ja epäorgaanisia suoloja voidaan käyttää yksin tai sopivina seoksina. Lisäksi kasvun ja bakteerien tuottavuuden lisäämiseksi voidaan käyttää pieniä määriä metalli suoloja, vitamiineja, aminohappoja.These carbon sources, nitrogen sources and inorganic salts can be used alone or in suitable mixtures. In addition, small amounts of metal salts, vitamins, amino acids can be used to increase growth and bacterial productivity.

Tämän keksinnön alfa-amylaasi-entsyymin valmistuksessa käytettävät viljelyolosuhteet ovat samoja, joita normaalisti käytetään termofiilisia bakteereja viljeltäessä. Lähinnä kantaa viljellään submersisti viljelyliemessä sekoittamalla ja ilmastoimalla 1-5 vuorokautta 50°C-70°C:ssa pH:n ollessa 5~9. Entsyymi kertyy viljeltyyn ravintoliuokseen.The culture conditions used in the preparation of the alpha-amylase enzyme of the present invention are the same as those normally used for culturing thermophilic bacteria. Mainly the strain is cultured submerged in culture broth with stirring and aeration for 1-5 days at 50 ° C-70 ° C with a pH of 5 ~ 9. The enzyme accumulates in the cultured nutrient solution.

Keksinnön mukaisen alfa-amylaasi-entsyymin valmistuksen jälkeen mikrobi-solut poistetaan tavanomaisin keinoin kuten esim. sentrifugoimalla. Sitten entsyymin saostamiseksi ja konsentroimiseksi suodoksesta lisätään epäorgaanisia suoloja kuten ammoniumsulfaattia, natriumsulfaattia tai magnesiumsulfaattia, ja/tai veteen sekoittuvia orgaanisia liuottimia kuten asetonia, etanolia, 2-propanolia. Alfa-amylaasi voidaan saada talteen myös lisäämällä tärkkelystä suodokseen siten, että alfa-amylaasi absorboituu tärkkelykseen.After preparation of the alpha-amylase enzyme according to the invention, the microbial cells are removed by conventional means, such as, for example, by centrifugation. Inorganic salts such as ammonium sulfate, sodium sulfate or magnesium sulfate, and / or water-miscible organic solvents such as acetone, ethanol, 2-propanol are then added to precipitate and concentrate the enzyme from the filtrate. Alpha-amylase can also be recovered by adding starch to the filtrate so that the alpha-amylase is absorbed into the starch.

Entsyymin puhdistamiseksi entsyymiä sisältävästä suodoksesta suodosta käsitellään kylmällä asetonilla, jota käytetään suodokseen verrattuna kaksinkertainen tilavuus, jolloin entsyymi saostuu. Saostunut entsyymi liuotetaan 0,05-molaariseen tris-suolahappo-puskuriliuokseen (pH 8,5) ja liuos saa valua DEAE-selluloosa-kolonnin läpi, joka on tasapainoitettu samalla puskuriliuoksella (pH 8,5).To purify the enzyme from the enzyme-containing filtrate, the filtrate is treated with cold acetone, which is used in twice the volume of the filtrate, whereupon the enzyme precipitates. The precipitated enzyme is dissolved in 0.05 molar tris-hydrochloric acid buffer solution (pH 8.5) and the solution is allowed to run through a DEAE-cellulose column equilibrated with the same buffer solution (pH 8.5).

Suurin osa alfa-amylaasista jää liuokseen. Muut proteiinit, pigmentit jne. absorboituvat DEAE-selluloosaan. Alfa-amylaasi-entsyymiä sisältävästä suodoksesta käy- 13 581 57 tetään tässä nimitystä "osittain puhdistettu entsyymi". Osittain puhdistettu entsyymi voidaan puhdistaa edelleen dialysoimalla 0,01 tris-suolahappo-puskuriliuosta (pH 7,9) vastaan ja laskea sen jälkeen hydroksiapatiitti-kolonnin läpi, joka on tasapainoitettu samalla puskuriliuoksella. Entsyymi absorboituu tässä vaiheessa kolonniin. Absorboitunut entsyymi eluoidaan lisäämällä anmoniumsulfaatin konsentraa-tiota lineaarisesti 0-molaarisestä 0,5-molaariseksi.Most of the alpha-amylase remains in solution. Other proteins, pigments, etc. are absorbed into DEAE cellulose. The filtrate containing the alpha-amylase enzyme is referred to herein as the "partially purified enzyme". The partially purified enzyme can be further purified by dialysis against 0.01 tris-hydrochloric acid buffer solution (pH 7.9) and then passed through a hydroxyapatite column equilibrated with the same buffer solution. The enzyme is absorbed into the column at this stage. The absorbed enzyme is eluted by increasing the concentration of ammonium sulfate linearly from 0 molar to 0.5 molar.

Näin saatu osittain puhdistettu entsyymi johdetaan konsentroinnin jälkeen Sephadex G-150-kolonnin läpi. Entsyymi absorboituu heikosti Sephadex'iin ja se uutetaan fraktioon, jonka molekyylipaino on pienempi kuin 100 000. Tällä tavalla saadun puhdistetun entsyymin aktiivisuus on kasvanut alkuperäiseen suodokseen ver-rattuna 100-kertaiseksi, mutta levyelektroforeesissa alfa-amylaasi-entsyyminauhan ohella on havaittavissa myös muutamien muiden proteiinien nauhoja, eikä entsyymi ole vielä kiteinen.After concentration, the partially purified enzyme thus obtained is passed through a Sephadex G-150 column. The enzyme is poorly absorbed into Sephadex and is extracted into a fraction with a molecular weight of less than 100,000. The activity of the purified enzyme thus obtained has increased 100-fold compared to the original filtrate, but in plate electrophoresis, among other alpha-amylase enzyme bands, other strips, and the enzyme is not yet crystalline.

Seuraavan esimerkin tarkoituksena on kuvata täydellisemmin edellä selostettua menetelmää ja esittää parhaaksi katsottu tapa keksinnön eri kohteiden toteuttamiseksi .The following example is intended to more fully illustrate the method described above and to present the preferred mode for carrying out the various objects of the invention.

EsimerkkiExample

Vilj elyväliaineeseen, jossa oli 3 % maissitärkkelystä, 0,5 % peptonia, 1 % maissinliotusnestettä, 0,05 % kalsiumkloridia, 0,05 % mangaanikloridia, 0,05 % magnesiumkloridia ja 0,05 % kaliumkloridia, pH säädettiin 7,5:ksi. 50 ml:n näyte tästä vilj elmäravintoliuoksesta pantiin 500 ml:n erienmeyer-pulloon ja steriloitiin 15 minuuttia 121°C:ssa. Steriloituun ravintoliemeen ympättiin Bacillus s.tearother-mophilus-kantaa ATCC n:o 31 199 (B-968) ja sekoitettiin U vuorokautta 55°C:ssa. Viljelyn jälkeen mikrobisolut poistettiin sentrifugoimalla. Suodoksen alfa-amylaasi aktiivisuus oli lU CPC-yksikköä/ml. Alfa-amylaasi saostettiin lisäämällä suodoksen ^ määrään nähden kaksinkertainen tilavuus 2-propanolia. Sakka lyofilisoitiin kuivaksi jauheeksi. Raaka entsyymijauhe liuotettiin 0,05-mooliseen tris-HCl-puskuriin (pH 8,5), ja liuos johdettiin DEAE-selluloosakolonnin läpi, joka oli tasapainoitettu samalla puskuriliuoksella. Alfa-amylaasi-entsyymi ei absorboitunut DEAE-sellu-loosaan, kun taas useimmat muut proteiinit, pigmentit jne. absorboituivat DEAE-sel-luloosaan ja saatiin näin poistetuiksi. Näin saatu osittain puhdistettu entsyymi konsentroitiin, minkä jälkeen se johdettiin Sephadex-G-150-kolonnin läpi. Entsyymi absorboitui heikosti Sephadex'iin ja se eluoitiin siitä fraktioksi, jonka molekyyli-paino oli pienempi kuin 100 000. Näin saatu puhdistettu entsyymi lyof ilisoitiin, ja sen suhteellinen aktiivisuus oli 230 CPC-yksikköä/mg proteiinia.In a culture medium containing 3% corn starch, 0.5% peptone, 1% corn steep liquor, 0.05% calcium chloride, 0.05% manganese chloride, 0.05% magnesium chloride and 0.05% potassium chloride, the pH was adjusted to 7.5 . A 50 ml sample of this culture medium was placed in a 500 ml batch flask and sterilized for 15 minutes at 121 ° C. The sterilized broth was inoculated with Bacillus s.tearother-mophilus strain ATCC No. 31,199 (B-968) and stirred for U days at 55 ° C. After culturing, the microbial cells were removed by centrifugation. The alpha-amylase activity of the filtrate was 1U CPC units / ml. Alpha-amylase was precipitated by adding twice the volume of 2-propanol relative to the amount of filtrate. The precipitate was lyophilized to a dry powder. The crude enzyme powder was dissolved in 0.05 M Tris-HCl buffer (pH 8.5), and the solution was passed through a DEAE-cellulose column equilibrated with the same buffer solution. The alpha-amylase enzyme was not absorbed into DEAE-cellulose, while most other proteins, pigments, etc. were absorbed into DEAE-cellulose and were thus removed. The partially purified enzyme thus obtained was concentrated and then passed through a Sephadex-G-150 column. The enzyme was poorly absorbed into Sephadex and eluted therefrom as a fraction having a molecular weight of less than 100,000. The purified enzyme thus obtained was lyophilized and had a relative activity of 230 CPC units / mg protein.

Eristetyllä kannalla kokeiltiin lämpötilan ja pH:n vaikutusta alfa-amylaasin muodostumiseen. Alfa-amylaasi-aktiivisuus ilmoitettiin kolmen kokeen huippuaktiivi-suuksien keskiarvona. Sekä esi viljelyssä että pääviljelyssä käytetty ravintoliuoksen koostumus oli sama kuin taulukossa 1 esitetty (B-M-ravintoliuos). Näiden kokeiden tulokset on koottu taulukkoon 5.The effect of temperature and pH on alpha-amylase formation was tested with the isolated strain. Alpha-amylase activity was reported as the average of the peak activities of the three experiments. The composition of the nutrient solution used in both the pre-culture and the main culture was the same as shown in Table 1 (B-M nutrient solution). The results of these experiments are summarized in Table 5.

Taulukko 5 111 58157 Lämpötilan ja pH:n vaikutus ö(-amylaasin muodostumiseen.Table 5 111 58157 Effect of temperature and pH on δ-amylase formation.

Lämpötila__Aktiivisuus yks./ml viljelyaika_ ATCC (°C) pH 5,5 pH 6,0 pH 6,5 PH 7,0 pH7,5 pH 8,0 n: o 31 199 1+5 1U3 (139) 133 (139) 113 (139) 115 (139) 86 (139) 50 686 (139) 663 (139) 5^3 (139) ^93 (139) *+91 (139) 55 1 608 (U3) 1 365 (1+3) 1 267 (1+3) 1 025 (1+3) 9*+6 (1+3) 60 1 k85 (1+3) 1 1+57 (1+3) 1 295 (1+3) 1 15l+ (1*3) 1 117 (1+3) 65 0 (65) o (65) o (65) o (65) o (65)Temperature__Activity units / ml culture time_ ATCC (° C) pH 5.5 pH 6.0 pH 6.5 pH 7.0 pH7.5 pH 8.0 No. 31 199 1 + 5 1U3 (139) 133 (139) 113 (139) 115 (139) 86 (139) 50 686 (139) 663 (139) 5 ^ 3 (139) ^ 93 (139) * + 91 (139) 55 1 608 (U3) 1 365 (1 + 3 ) 1 267 (1 + 3) 1 025 (1 + 3) 9 * + 6 (1 + 3) 60 1 k85 (1 + 3) 1 1 + 57 (1 + 3) 1 295 (1 + 3) 1 15l + (1 * 3) 1 117 (1 + 3) 65 0 (65) o (65) o (65) o (65) o (65)

Taulukosta 5 voidaan nähdä, että kannan ATCC n:o 31 199 viljelyssä ravinto-liuoksen optimi-pH-arvo on 5,5 lämpötilassa 55~60°C. -It can be seen from Table 5 that in the culture of strain ATCC No. 31,199, the optimum pH of the nutrient solution is 5.5 at a temperature of 55-60 ° C. -

Taulukossa 6 on yhteenveto eristetyn kannan alfa-amylaasi-tuotannosta.Table 6 summarizes alpha-amylase production in the isolated strain.

Kokeissa käytettiin ensin viistopinta-alustoja, ja kantaa siirrettiin 9-H kertaa kahden tyyppiselle viistopinta-alustalle, minkä jälkeen viljely tapahtui nesteessä.Experimental slides were first used in the experiments, and the strain was transferred 9-H times to two types of sloping slides, followed by culture in liquid.

Näin löydettiin sopiva viistopinta-ravintoliuos, joka pystyi ylläpitämään jatkuvaa alfa-amylaasin tuotantoa. Taulukossa 7 on määritelty ravintoliuoksen tilavuuden vaikutus alfa-amylaasin muodostumiseen. Ilmastuksen vaikutusta alfa-amylaasin muodostumiseen tutkittiin vaihtelemalla ravintoliuoksen tilavuutta 500 ml:n pulloissa.Thus, a suitable sloping nutrient solution was found that was able to maintain continuous alpha-amylase production. Table 7 defines the effect of nutrient solution volume on alpha-amylase formation. The effect of aeration on alpha-amylase formation was studied by varying the volume of the nutrient solution in 500 ml flasks.

Taulukko 6 C^-amylaasin muodostuminen käytettäessä useita siirroksia viistopinta-alustoille.Table 6 Formation of C 1-4 amylase using multiple inocula on sloping surfaces.

ATCCATCC

Ravintoliuos Pullovil.i elmä —' n:o . -- ja siirrosten lukumäärä Aktiivisuus, Olosuhteet yks./ml lämpötila „ _(v il.i elyaika. t) (°C)___ 31 199 BD*1 2 1 163 (W+) 55 5,5 BD, 9 1 013 (68) 55 5,5 NA*2 9 775 (68) 55 5,5 *1 Viistopinta-ravintoliuos *2 Ravinto-agar-viistopinta seulontaa varten Bacto-peptoni (Difco) 0,5 %Nutritional solution Pullovil.i life - 'no. and number of transplants Activity, Conditions units / ml temperature „_ (v il.i lifetime. t) (° C) ___ 31 199 BD * 1 2 1 163 (W +) 55 5.5 BD, 9 1 013 ( 68) 55 5.5 NA * 2 9 775 (68) 55 5.5 * 1 Sloping surface nutrient solution * 2 Nutrient agar sloping surface for screening Bacto-peptone (Difco) 0.5%

Liukoinen tärkkelys 1,0 % Bacto-häränlihauuteSoluble starch 1.0% Bacto beef extract

Bacto-tryptoni (Difco) 0,5 % (Difco) 0,3 %Bacto-tryptone (Difco) 0.5% (Difco) 0.3%

Hiivauute 0,5 % Agar 2,0 ?Yeast Extract 0.5% Agar 2.0?

CaCl2 · 2 H20 0,05 % pH 7,2 %CaCl 2 · 2 H 2 O 0.05% pH 7.2%

MnCl2‘i+ H20 0,05 % KHgPO^ 0,1 %MnCl 2 + H 2 O 0.05% KHgPO ^ 0.1%

Agar 2,0 % PH 5,0Agar 2.0% PH 5.0

Taulukko 7 15 58157Table 7 15 58157

Ravintoliuoksen tilavuuden vaikutus amylaasin muodostumiseenEffect of nutrient solution volume on amylase formation

Pullovil.j elmä ATCC Viistopinta- Olosuhteet Ravintoliuoksen Aktiivisuus, n:o siirrosten T_ . . pH tilavuus ml/500 ml:n yks./ml lukumäärä f°C) & pullo (viljelyaika, t) 30 1 131 (Ui1) ho 1 2ko (hh) 31 199 BD-2 55 5,5 50 1 163 (¾¾) 60 1 05U (68) TO 1 22¾ (68) Tämän keksinnön kanta (ATCC numero 31 199) puhdistettiin ja sen tuottaman alfa-amylaasin ominaisuuksia verrattiin puhdistetun Thermamyl Liquid 60, Batch AN 1005·η ominaisuuksiin alla selostetulla menetelmällä.Pullovil.j elmä ATCC Oblique Surface- Conditions Nutrient Activity, No. Transitions T_. . pH volume ml / 500 ml units / ml number f ° C) & flask (culture time, t) 30 1 131 (Ui1) ho 1 2ko (hh) 31 199 BD-2 55 5.5 50 1 163 (¾¾ ) 60 1 05U (68) TO 1 22¾ (68) The strain of this invention (ATCC No. 31 199) was purified and the properties of the alpha-amylase produced by it were compared with those of purified Thermamyl Liquid 60, Batch AN 1005 · η by the method described below.

AIfa-amylaasi-entsyymi saostettiin ATCC 31 199:n viljelysuodoksestä tai Thermamyl-alfa-amylaasista (laimennettu kahdesti) lisäämällä kaksi tilavuusosaa kylmää asetonia. Sakka koottiin talteen sentrifugoimalla ja liuotettiin 0,025-mooli-seen kalsiumasetaattiliuokseen. Liuokseen lisättiin liukoista tärkkelystä siten, että saatiin 20-prosenttista tärkkelyssuspensiota. Tätä suspensiota lämmitettiin 30 minuuttia 85°Cissa ja sakka poistettiin sentrifugoimalla. Sitten liuos dialysoi-tiin 0,05-m tris-HC1-puskuria (pH 8,5) vastaan, jossa oli 10 mmoolia Ca++-ioneja, vaihtamalla puskuri kahdesti. Dialysaattia käsiteltiin DEAE-selluloosa-kolonnissa, joka oli tasapainoitettu dialyysipuskurilla. Alfa-amylaasi ei absorboitunut kolonniin ja eluoitiin samalla puskurilla. Fraktiot, joilla oli alfa-amylaasi-aktiivi-suutta, koottiin ja alfa-amylaasi-entsyymi konsentroitiin saostamalla asetonilla. Alfa-amylaasi-aktiivisuus määritettiin edellä selostetulla CPC-menetelmällä. Puhdistusmenetelmästä on yhteenveto taulukossa 8.The alpha-amylase enzyme was precipitated from the culture filtrate of ATCC 31,199 or Thermamyl-alpha-amylase (diluted twice) by adding two volumes of cold acetone. The precipitate was collected by centrifugation and dissolved in 0.025 M calcium acetate solution. Soluble starch was added to the solution to give a 20% starch suspension. This suspension was heated for 30 minutes at 85 ° C and the precipitate was removed by centrifugation. The solution was then dialyzed against 0.05 M Tris-HCl buffer (pH 8.5) containing 10 mmol Ca ++ ions by changing the buffer twice. The dialysate was treated on a DEAE-cellulose column equilibrated with dialysis buffer. Alpha-amylase was not absorbed onto the column and eluted with the same buffer. Fractions with alpha-amylase activity were pooled and the alpha-amylase enzyme was concentrated by precipitation with acetone. Alpha-amylase activity was determined by the CPC method described above. The cleaning method is summarized in Table 8.

Taulukko 8 16 5 81 5 7 oC-amylaasin puhdistusTable 8 16 5 81 5 7 Purification of oC amylase

Puhdistus- Viljelyliemi Asetoni- Lämpö- DEAE- menetelinä tai raaka- saostus käsittely selluloosa Q^-amylaa s i ent syymi - valmi st e ATCC n:o 31 199Purification Broth Acetone Thermal DEAE Process or Crude Precipitation Treatment Cellulose Q 1 -amylase S i ent Enzyme - Finished st e ATCC No. 31 199

Kokonaisaktiivisuus (CPC-yksikköä) 9 910 8 210 7 214 2 310Total activity (CPC units) 9,910 8,210 7,214 2,310

Kokonaisprot eiinimäärä (mg) 4914 1969 1206 33Total protin (mg) 4914 1969 1206 33

Cmi naisakt iivi suu s (yks./mg) 2,0 4 ,2 6,0 70Cmi female active mouth (units / mg) 2.0 4, 2 6.0 70

Saanto (%) 100 82,8 72,8 23,3 _ frYield (%) 100 82.8 72.8 23.3 _ fr

Thermamyl^ (valmistaja Novo Industri A /S)Thermamyl ^ (manufactured by Novo Industri A / S)

Kokonaisaktiivisuus (CPC-yks.) 12 100 9 400 9 540 2 4l0Total activity (CPC units) 12,100 9,400 9,540 2,410

Kokonaisprot eiinimäärä (mg) 684 286 I83 24Total protein content (mg) 684 286 I83 24

Ominaisaktiivisuus (yks./mg) 17,7 32,9 52,1 100,4Specific activity (units / mg) 17.7 32.9 52.1 100.4

Saanto (%) 100 77,7 78,8 19,9Yield (%) 100 77.7 78.8 19.9

Kannan ATCC n:o 31 199 tuottaman osittain puhdistetun alfa-amylaasi-valmisteen ja Thermanyl-alfa-amylaasin (jossa oli 7 yks./ml) hapon- ja lämmönkestävyydet määritettiin inkuhoimalla 60 minuuttia seuraavissa olosuhteissa: — (a) 90°C, pH 6,0, Ca++ 0 tai 1 mmoolia» (b) 80°C, pH 4,5 Ca++ 5 mmoolia} ja (c) 85°C, pH 4,5, Ca++ 1 mmoolia tai 5 nmoolia, 22,5 % liukoista tärkkelystä. 1 5 ml alfa-amylaasi-valmist että dialysoitiin Visking 8/32 selluloosaputkes-sa 0,05-moolista kalsiumasetaatti-puskuria (pH 4,5-6,0) vastaan, jossa oli 0-5 nmoolia kalsiumasetaattia, kolmen tunnin ajan 4°C:ssa, vaihtaen puskuria kahdesti. Sitten 4 ml dialysaattia pantiin pieniin koeputkiin ja inkuboitiin ilmoitetussa lämpötilassa vesihauteessa. Putket jäähdytettiin nopeasti jäävesihauteessa ja määritettiin jäljellä oleva alfa-amylaasi-aktiivisuus . idc . .The acid and heat resistance of the partially purified alpha-amylase preparation and Thermanyl-alpha-amylase (containing 7 units / ml) produced by strain ATCC No. 31,199 was determined by incubation for 60 minutes under the following conditions: - (a) 90 ° C, pH 6.0, Ca ++ 0 or 1 mmol »(b) 80 ° C, pH 4.5 Ca ++ 5 mmol} and (c) 85 ° C, pH 4.5, Ca ++ 1 mmol or 5 nmol, 22.5% soluble starch. 15 ml of alpha-amylase preparation was dialyzed in a Visking 8/32 cellulose tube against 0.05 M calcium acetate buffer (pH 4.5-6.0) containing 0-5 nmol calcium acetate for 3 hours at 4 ° In C, changing the buffer twice. 4 ml of dialysate was then placed in small test tubes and incubated at the indicated temperature in a water bath. The tubes were rapidly cooled in an ice-water bath and the residual alpha-amylase activity was determined. idc. .

0,3 ml dialysoitua alfa-amylaasin entsyymiliuosta, 0,5 ml 1-mool. kalsium-asetaatti-puskuria, 0,2 ml 0,5~mool. CaClgia ja 3,0 ml 30-$:sta liukoisen tärkkelyksen lietettä pipetoitiin koeputkeen. Seosta inkuboitiin sen jälkeen 85°C:ssa 30 minuuttia jatkuvasti sekoittaen. Sitten koeputket jäähdytettiin nopeasti jäävesi- 17 581 57 hauteessa ja jäljellä oleva alfa-amylaasi-aktiivisuus määritettiin.0.3 ml of dialyzed alpha-amylase enzyme solution, 0.5 ml of 1 mol. calcium acetate buffer, 0.2 ml 0.5 ~ mol. CaCl 2 and 3.0 ml of a $ 30-soluble starch slurry were pipetted into a test tube. The mixture was then incubated at 85 ° C for 30 minutes with constant agitation. The test tubes were then rapidly cooled in an ice water bath and the remaining alpha-amylase activity was determined.

Jäljellä olevat alfa-amylaasi-aktiivisuudet määritettiin kun inkuboinnista oli kulunut 5, 10, 20, 30 ja 60 minuuttia.Residual alpha-amylase activities were determined 5, 10, 20, 30, and 60 minutes after incubation.

ATCC 31 199alfa-amylaasin ja Thermamyl'in alfa-amylaasin pH-optimi ja opt imi-lämpötila määritettiin muuten edellä selostetuissa CPC-koeolosuht eissa paitsi että reaktio seoksen pH:ta tai lämpötilaa muutettiin. Kokeiden tulokset on esitetty piirroksissa 1 ja 2. ATCC n:o 31 199:n alfa-amylaasin pH-optimi oli välillä H,0-5,2 ja Thermamyl'in alfa-amylaasin U,5· Thermamyl'in alfa-amylaasin todettiin säilyttävän suuren entsymaattisen aktiivisuuden neutraalissa ja alkalisessa pH-alueessa.The pH optimum and optimum temperature of ATCC 31 199 alpha-amylase and Thermamyl alpha-amylase were otherwise determined under the CPC experimental conditions described above except that the pH or temperature of the reaction mixture was changed. The results of the experiments are shown in Figures 1 and 2. The pH optimum of ATCC No. 31 199 alpha-amylase was between H, 0-5.2 and that of Thermamyl alpha-amylase U.5 · Thermamyl alpha-amylase was found maintaining high enzymatic activity in the neutral and alkaline pH range.

^ ATCC n:o 31 199»n alfa-amylaasin optimilämpötila oli 75°C ja Thermamyl'in alfa-amylaasilla 85°C. Entsymaattisen aktiivisuuden ja reaktiolämpötilan suhde oli ATCC n:o 31 199;n alfa-amylaasilla ja Thermamyl'in alfa-amylaasilla hyvin erilainen. Todettiin, että Thermamyl-alfa-amylaasin alfa-amylaasiaktiivisuus lisääntyi 2Ö-30 $:lla kun sitä inkuboitiin 85°C:ssa ja pH:n ollessa 6,0 tärkkelyksen ja Ca++-ionien läsnäollessa. Tämä tosiasia voi selittää eroavuuden entsymaattisen aktiivisuuden ja reaktiolämpötilan suhteessa ATCC n:o 31 199:n alfa-amylaasin ja Thermamyl'in alfa-amylaasin välillä.The optimum temperature for ATCC No. 31,199 alpha-amylase was 75 ° C and for Thermamyl alpha-amylase 85 ° C. The ratio of enzymatic activity to reaction temperature was very different for ATCC No. 31,199 alpha-amylase and Thermamyl alpha-amylase. It was found that the alpha-amylase activity of Thermamyl alpha-amylase increased by 20-30 ° C when incubated at 85 ° C and pH 6.0 in the presence of starch and Ca ++ ions. This fact may explain the difference in enzymatic activity and reaction temperature between ATCC No. 31 199 alpha-amylase and Thermamyl alpha-amylase.

Piirros 3 kuvaa ATCC n;o 31 199:n alfa-amylaasin ja Thermamyl'in alfa-amylaasin inaktivoitumiskäyriä kun niitä on inkuboitu 80°Ctssa pH:n ollessa k,5 ja läsnä on ollut 5 mmoolia CaCl^ia. ATCC n:o 31 199ϊη alfa-amylaasin lämpöstabiilisuus oli suurempi kuin Thermamyl'in alfa-amylaasin lämpöstabiilisuus näissä olosuhteissa.Figure 3 depicts the inactivation curves of ATCC No. 31,199 alpha-amylase and Thermamyl alpha-amylase when incubated at 80 ° C at pH k.5 and in the presence of 5 mmol CaCl 2. The thermal stability of ATCC No. 31 199ϊη alpha-amylase was greater than the thermal stability of Thermamyl alpha-amylase under these conditions.

Piirros h kuvaa ATCC n:o 31 199;n alfa-amylaasin, Thermamyl'in alfa-amylaasin ja Bacillus stearothermophilus'in tuottaman alfa-amylaasin (selostaneet Ogasawara ym-, J. Biochem., 67, 65, 77, 83 (1970)) inaktivoitumiskäyriä kun niitä inkuboitiin 90°C:ssa pH:n ollessa 6,0 Ca++-ionien poissaollessa (Ogasawaran ym:n selostamat) inkubointiolosuhteet olivat samanlaiset kuin ne, joita on käytetty tässä kokeessa).Figure h depicts alpha-amylase of ATCC No. 31,199, alpha-amylase of Thermamyl, and alpha-amylase produced by Bacillus stearothermophilus (described by Ogasawara et al., J. Biochem., 67, 65, 77, 83 (1970)). )) inactivation curves when incubated at 90 ° C at pH 6.0 in the absence of Ca ++ ions (described by Ogasawara et al.) incubation conditions were similar to those used in this experiment).

Kuten piirroksesta U voidaan nähdä, tämän keksinnön alfa-amylaasin lämpöstabiilisuus oli paljon suurempi kuin sekä Thermamyl'in alfa-amylaasin että Ogasawara'n et. ai. alfa-amylaasin (vaikka myös keksinnön mukainen alfa-amylaasi kuuluu Bacillus stearothermophilus-lajin tuottamaan).As can be seen from Figure U, the thermal stability of the alpha-amylase of this invention was much higher than that of both Thermamyl alpha-amylase and Ogasawara et al. Oh. alpha-amylase (although the alpha-amylase of the invention is also produced by Bacillus stearothermophilus).

Piirros 5 kuvaa ATCC n:o 31 199ίη alfa-amylaasin ja Thermamyl'in alfa-amylaasin inaktivoitumiskäyriä muuten samoissa olosuhteissa kuin edellä piirroksen 1+ yhteydessä on selostettu (esim. 90°C ja pH 6,0), mutta ravintoliuoksessa oli 1 nmooli Ca++-ioneja. Tämän keksinnön alfa-amylaasin lämpöstabiilisuus oli yhä suurempi kuin Thermamyl'in alfa-amylaasin, mutta ero ei ollut yhtä suuri kuin inkuboitaessa ilman Ca++-ioneja. Nämä tosiasiat ovat omiaan osoittamaan, että ATCC n;o 31 199 alfa-amylaasi sitoo Ca++-ionit lujemmin kuin Thermamyl'in alfa-amylaasi, ja sen vuoksi ne tarvitsevat vähemmän Ca++-ioneja proteiinimolekyylin stabiloimiseen kuin Thermamyl'in alfa-amylaasi.Figure 5 depicts ATCC No. 31 199ίη alpha-amylase and Thermamyl alpha-amylase inactivation curves under otherwise the same conditions as described above for Figure 1+ (e.g. 90 ° C and pH 6.0), but the nutrient solution contained 1 nmole Ca ++ ions. The thermal stability of the alpha-amylase of this invention was still higher than that of the alpha-amylase of Thermamyl, but the difference was not as great as when incubated without Ca ++ ions. These facts suggest that ATCC No. 31 199 alpha-amylase binds Ca ++ ions more strongly than Thermamyl alpha-amylase and therefore require fewer Ca ++ ions to stabilize the protein molecule than Thermamyl alpha-amylase.

18 _ Λ ^ r- n 5815718 _ Λ ^ r- n 58157

Piirrokset 6 ja 7 kuvaavat ATCC n:o 31 199:n alfa-amylaasin ja Thermamyl'in alfa-amylaasin inaktivoitumiskäyriä kun niitä inkuboitiin 85°C:ssa pH:n ollessa l+,5 liukoisen tärkkelyksen (22,5 % kuiva-ainetta) ja Ca++-ionien (1 mmooli Ca++-ioneja, kuten on kuvattu piirroksessa 6 ja 5 mmoolia Ca -ioneja, kuten on kuvattu piirroksessa 7) läsnäollessa. ATCC n:o 31 199:n alfa-amylaasin lämpöstabiilisuus oli parempi kuin Thermamyl1 in alfa-amylaasin sekä piirroksen 6 että piirroksen 7 olosuhteissa. Koska piirroksissa 6 ja 7 kuvatut edellä esitettyjen kokeiden olosuhteet ovat samanlaisia kuin monissa teollisissa tärkkelyksen nesteyttämisolosuhteis-sa, on odotettavissa, että tämän keksinnön alfa-amylaasin lämpöstabiilisuus osoittautuu paremmaksi happamella pH-alueella teollisessa tärkkelyksen nesteyttämisessä ja konversiossa.Figures 6 and 7 depict the inactivation curves of ATCC No. 31 199 alpha-amylase and Thermamyl alpha-amylase when incubated at 85 ° C at pH 1.5 + soluble starch (22.5% dry matter). and in the presence of Ca ++ ions (1 mmol Ca ++ ions as described in Figure 6 and 5 mmol Ca ions as described in Figure 7). The thermal stability of alpha-amylase of ATCC No. 31,199 was better than that of Thermamyl1 alpha-amylase under both Figure 6 and Figure 7 conditions. Since the conditions of the above experiments described in Figures 6 and 7 are similar to many industrial starch liquefaction conditions, it is expected that the thermal stability of the alpha-amylase of this invention will prove to be better in the acidic pH range for industrial starch liquefaction and conversion.

ATCC n:o 31 199:n alfa-amylaasin molekyylipainoiksi määritettiin 96 000 mitattuna Weber'in ja Osborn'in menetelmällä, J. Biol. Chem., 2kb, i+Uo6 (1969) nat-riumdodekyylisulfaatti-levyelektroforeesilla. Merkki-proteiineina olivat albumiini “ (mp. 67 000), ovalbumiini (mp. 1*5 000), kymotrypsiini (mp. 25 000) ja sytokromi c (mp. 12 500). Tämän keksinnön alfa-amylaasin asema polyakryyliamidi-geelillä määritettiin panemalla geeliä amyloosi-Azure-agar-levylle ja inkuboimalla sitä 37°C:ssa.The molecular weights of alpha-amylase of ATCC No. 31,199 were determined to be 96,000 as measured by the method of Weber and Osborn, J. Biol. Chem., 2kb, i + Uo6 (1969) by sodium dodecyl sulfate plate electrophoresis. The marker proteins were albumin (mp. 67,000), ovalbumin (mp. 1 * 5,000), chymotrypsin (mp. 25,000) and cytochrome c (mp. 12,500). The position of the alpha-amylase of this invention on a polyacrylamide gel was determined by placing the gel on an amylose-Azure agar plate and incubating it at 37 ° C.

Tämän kokeen tulokset on kuvattu piirroksessa 8.The results of this experiment are described in Figure 8.

Tämän keksinnön alfa-amylaasin molekyylipainoksi saatu arvo 96 000 on paljon suurempi kuin niiden Bacillus stearothermophilus'in tuottamien alfa-amylaasien molekyylipaino-arvot, joita ovat ilmoittaneet Ogasawara ym., J. Biochem., 67, 65, 77, 83 (I970) (molekyylipainoksi ilmoitettu U8 000) ja Manning ym., J. Biol. Chem., 236, 2952, 2958, 2962 (1961) (molekyylipainoksi ilmoitettu 15 600).The molecular weight value of 96,000 for the alpha-amylase of this invention is much higher than the molecular weight values for the alpha-amylases produced by Bacillus stearothermophilus reported by Ogasawara et al., J. Biochem., 67, 65, 77, 83 (1970) ( reported molecular weight U8,000) and Manning et al., J. Biol. Chem., 236, 2952, 2958, 2962 (1961) (reported molecular weight 15,600).

Eristetyn kannan proteaasi-aktiivisuus tutkittiin koska proteaasin tai pro-teolyyttisen entsyymin ollessa läsnä alfa-amylaasin joukossa entsyymit pyrkivät reagoimaan monissa tärkkelysraaka-aineissa olevien erilaisten proteiinien kanssa muodostaen vesiliukoisia proteiinihydrolysaatteja kuten aminohappoja. Tästä syystä proteaasi-entsyymin läsnäolo epäpuhtautena alfa-amylaasi-entsyymin joukossa on haitallinen tärkkelysraaka-aineiden tehokkaan hydrolysoitumisen kannalta. Eristetyn kannan tuottaman alfa-amylaasientsyyjnin proteaasi-aktiivisuus määritettiin viljelysuodosten asetonisakoista vaiheessa, jolloin alfa-amylaasin muodostuminen oli huipussaan, käyttämällä modifioitua Anson-Kagi vara -menetelmää.The protease activity of the isolated strain was studied because, in the presence of a protease or a proteolytic enzyme among alpha-amylase, the enzymes tend to react with various proteins in many starch raw materials to form water-soluble protein hydrolysates such as amino acids. Therefore, the presence of the protease enzyme as an impurity among the alpha-amylase enzyme is detrimental to the efficient hydrolysis of starch raw materials. The protease activity of the alpha-amylase enzyme produced by the isolated strain was determined from the acetone precipitates of the culture filtrates at the peak of alpha-amylase formation using a modified Anson-Kagi reserve method.

Saatuja tuloksia verrattiin Thermamyl'in alfa-amylaasin ja CFC-bakteeri-alfa-amylaasin entsyymivalmisteisiin. Kuten seuraavassa on esitetty, Thermamyl'in viljelysuodokset sisälsivät suuria määriä proteaasia. Toisaalta tämän keksinnön termostabiilia alfa-amylaasia tuottavat kannat eivät muodostaneet merkittäviä proteaasim ääriä.The results obtained were compared with the enzyme preparations of Thermamyl alpha-amylase and CFC-bacterial alpha-amylase. As shown below, the culture filtrates of Thermamyl contained large amounts of protease. On the other hand, the thermostable alpha-amylase-producing strains of this invention did not generate significant amounts of protease.

Alfa-amylaasin proteaasi-aktiivisuusAlpha-amylase protease activity

Entsyymi Proteaasi/alfa-amylaasi _suhde_ ATCC n:o 31 199 0,06 CPC-ELA 6,2Enzyme Protease / alpha-amylase _ ratio_ ATCC No. 31,199 0.06 CPC-ELA 6.2

Thermamyl 60 36,5 19 58157Thermamyl 60 36.5 19 58157

Kuten edellä olevista tuloksista voidaan nähdä, tämän keksinnön alfa-amylaa-sissa ei ole merkittäviä määriä proteaasi-aktiivisuutta. Tämä on merkittävä etu käytettäessä entsyymiä tärkkelysraaka-aineiden hydrolysointiin.As can be seen from the above results, the alpha-amylase of this invention lacks significant amounts of protease activity. This is a significant advantage when using an enzyme to hydrolyze starch raw materials.

Keksinnön mukaisen alfa-amylaasin käyttökoeUse of an alpha-amylase according to the invention

Seuraavassa käyttökokeessa kuvataan keksinnön mukaisen alfa-amylaasi-entsyy-min käyttöä tärkkelyksen nesteyttämiseen.The following use experiment describes the use of the alpha-amylase enzyme of the invention for liquefying starch.

Kolmekymmentä grammaa perunatärkkelystä suspendoitiin 70 ml:aan vettä, lisättiin 75 mg kalsiumklorididihydraattia ja pH säädettiin l+,5:ksi. Tähän lietteeseen ^ lisättiin 50 CFC-yksikköä puhdistettua, jauhettua, esimerkissä saatua entsyymiä tärkkelyksen nesteyttämiseksi 85°C:ssa 30 minuutin kuluessa. Nesteytetyn liuoksen hydrolysoitumisnopeus (D.E.) oli noin 21 ja pH oli U,3. Kun lämpötila oli laskettu 60°C:een, lisättiin Aspergillus niger *in tuottamaa glukoamylaasi-entsyymiä ja liuosta sokeroitiin ja konvertoitiin 60°C:ssa 18 tuntia. Sokeriksi muutetun ja konvertoidun liuoksen D.E. oli 97,5 ja sen dekstroosipitoisuus oli 96,0 %.Thirty grams of potato starch was suspended in 70 ml of water, 75 mg of calcium chloride dihydrate was added and the pH was adjusted to 1.5. To this slurry was added 50 CFC units of purified, ground enzyme obtained in the example to liquefy the starch at 85 ° C over 30 minutes. The hydrolysis rate (D.E.) of the liquefied solution was about 21 and the pH was U.3. After lowering the temperature to 60 ° C, the glucoamylase enzyme produced by Aspergillus niger * was added and the solution was saccharified and converted at 60 ° C for 18 hours. D.E. of the sugared and converted solution. was 97.5 and had a dextrose content of 96.0%.

Kuten edellä olevasta ilmenee, tämän keksinnön alfa-amylaasi-entsyymi hydrolysoi ja nesteyttää tärkkelystä. Sitä voidaan käyttää konvertoimaan liukoista tärkkelystä, amyloosia, amylopektiiniä, glykogeeniä, jne., alentamaan nopeasti näiden substraattien viskositeettia. Tämän keksinnön entsyymin reagoidessa liukoisen tärkkelyksen kanssa pH:n ollessa 1,5 60°C:ssa, tärkkelys-jodi-reaktio häviää hydrolysoi-tumisnopeuden (D.E.) ollessa noin 15 ja lopullinen D.E.-nopeus on 32-36. Hydrolysoituneen tuotteen sokerit analysoitiin ja siinä oli maltoosia, maltotrioosia, malto-tetroosia ja muita malto-oligosakkarideja pienen glukoosimäärän kera. Pelkistetyn sokerituotteen mutarotaation on todettu olevan negatiivinen. Tämän mukaisesti tämän keksinnön entsyymi on tyypiltään nesteyttävä alfa-amylaasi-entsyymi ja se hydroly-—' soi esteettömästi tärkkelyksen alfa-1,1-sidoksia.As shown above, the alpha-amylase enzyme of the present invention hydrolyzes and liquefies starch. It can be used to convert soluble starch, amylose, amylopectin, glycogen, etc., to rapidly lower the viscosity of these substrates. When the enzyme of this invention reacts with soluble starch at a pH of 1.5 at 60 ° C, the starch-iodine reaction disappears at a rate of hydrolysis (D.E.) of about 15 and a final D.E. rate of 32-36. The sugars of the hydrolyzed product were analyzed and contained maltose, maltotriose, maltotetrose, and other malto-oligosaccharides with a small amount of glucose. The mutation of the reduced sugar product has been found to be negative. Accordingly, the enzyme of the present invention is a type of liquefying alpha-amylase enzyme and hydrolyzes the alpha-1,1 bonds of starch without hindrance.

Tämän keksinnön entsyymiä käyttäen tapahtuvan nesteytymisen (suhteellinen arvo) ja suorituksessa käytettävän pH:n suhde on esitetty piirroksessa 9 ja sitä w on verrattu vastaavaan suhteeseen Bacillus stearothermophilus'in tuottamien tunnet tujen alfa-amylaasi-entsyymien osalta.The relationship between liquefaction (relative value) using the enzyme of the present invention and the pH used in the operation is shown in Figure 9 and w is compared to the corresponding ratio for known alpha-amylase enzymes produced by Bacillus stearothermophilus.

Kuten piirroksessa 9 on esitetty, tämän keksinnön entsyymin osalta optimi-pH on 1,2-5,2. Tämän keksinnön entsyymi ei menetä aktiivisuuttaan vaikka se jätetään 2l tunniksi huoneen lämpötilaan pH:n ollessa välillä 3-11.As shown in Figure 9, the optimum pH for the enzyme of the present invention is 1.2-5.2. The enzyme of the present invention does not lose its activity even if left for 2 hours at room temperature at a pH between 3 and 11.

Tämän keksinnön entsyymiä käytettäessä tapahtuvan nesteytymisen (suhteellinen arvo) ja suorituksessa käytettävän pH:n suhde on esitetty piirroksessa 10 ja sitä on verrattu vastaavaan suhteeseen Bacillus stearothermophilus*in tuottaman alfa-amylaasin osalta, jota ovat selostaneet Ogasavara ym. Kuten piirroksessa 10 on esitetty, tämän keksinnön entsyymin osalta ensisijainen käyttölämpötila on noin 80°C.The relationship between the liquefaction (relative value) using the enzyme of the present invention and the pH used in the operation is shown in Figure 10 and compared to the corresponding ratio for alpha-amylase produced by Bacillus stearothermophilus * as described by Ogasavara et al. for the enzyme of the invention, the preferred operating temperature is about 80 ° C.

löit en edellä olevasta ilmenee, tämän keksinnön alfa-amylaasi-entsyymiä 20 58157 voidaan käyttää tärkkelyksen nesteytykseen ja konversioon tärkkelystä sokeriksi muuttavassa teollisuudessa, tekstiiliteollisuudessa liisterin poistamiseen ja lisäaineina pesuainekoostumuksissa samalla tavalla kuin tavallisesti käytetään bakteeri -alfa -amylaa s i -en t s yymej ä .As can be seen from the above, the alpha-amylase enzyme of the present invention can be used for the liquefaction and conversion of starch from the starch to sugar converting industry, the textile industry for glue removal and as additives in detergent compositions in the same manner as bacterial alpha-amylase.

Tämän keksinnön alfa-amylaasi-entsyymi soveltuu erityisesti tärkkelyksen nesteytykseen ja konversioon tuotettaessa maltodekstriinejä myöhempää dekstroosin valmistusta varten käyttäen gluko-amylaasia, sillä molekyylien pääteryhmän isome-roituminen voidaan välttää,koska entsyymiä voidaan käyttää tehokkaasti pH:n ollessa happamella puolella (so. pHsn ollessa 4,5-5,0), mikä lisää täten dekstroosin saantoa. Tämän uuden entsyymin käyttäminen pienentää myös puhdistusprosessin ioninvaih-tokuormitusta,koska pH:ta ei tarvitse säätää ennen glukoamylaasientsyymillä suoritettavaa sokeriksi muuttamista ja konversiota.The alpha-amylase enzyme of the present invention is particularly suitable for the liquefaction and conversion of starch in the production of maltodextrins for subsequent dextrose preparation using glucoamylase, as end-group isomerization can be avoided because the enzyme can be used efficiently at pH 4. , 5-5.0), thus increasing the yield of dextrose. The use of this new enzyme also reduces the ion exchange load of the purification process, as the pH does not need to be adjusted before conversion to sugar and conversion to glucose by the enzyme glucoamylase.

Eräässä tämän keksinnön alfa-amylaasi-entsyymin edullisessa käyttötavassa entsyymiä käytetään konvertoimaan tärkkelys tärkkelyshydrolysaatiksi, jolloin jäi- ^ jelle jäänyt konvertoitumaton tärkkelys pysyy rakeisessa muodossaan. Näitä prosesseja on selostettu US-patenteissä 3 992 196¾ 3 922 197; 3 922 198} 3 922 199» 3 922 200 ja 3 922 201, jotka kaikki on julkaistu marraskuun 25. pnä 1975. Näissä rakeista tärkkelystä käyttäen suoritettavissa menetelmissä tärkkelystä käsitellään suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa, so. lämpötilassa, joka on tärkkelyksen gela-tinoitumisen alkamislämpötilan alapuolelta tärkkelyksen todelliseen gelatinoitumis-lämpötilaan. Näissä prosesseissa glukoamylaasi-entsyymiä käytetään edullisesti yhdessä alfa-amylaasi-entsyymin kanssa. Tämän keksinnön entsyymi soveltuu erityisesti käytettäväksi tässä menetelmässä,koska sillä on sama optimaalinen pH-alue kuin glukoamylaasilla.In a preferred use of the alpha-amylase enzyme of this invention, the enzyme is used to convert starch to starch hydrolyzate, leaving the remaining unconverted starch in its granular form. These processes are described in U.S. Patents 3,992,196 to 3,922,197; 3,922,198} 3,922,199 »3,922,200 and 3,922,201, all published November 25, 1975. In these methods using granular starch, the starch is treated at relatively low temperatures, i. at a temperature below the onset of gelatinization of the starch to the actual gelatinization temperature of the starch. In these processes, the glucoamylase enzyme is preferably used in combination with the alpha-amylase enzyme. The enzyme of the present invention is particularly suitable for use in this method because it has the same optimal pH range as glucoamylase.

Keksinnön mukaista alfa-amylaasi-entsyymiä voidaan myös edullisesti käyttää US-patentissa n:o 3 912 590 esitetyssä menetelmässä vähintään 25 paino-# tärkkelystä sisältävän tärkkelyslietteen, kuten maissitärkkelyslietteen, nesteyttämiseen käsittelemällä noin 100°C-115°C; ssa, edullisesti 105°-110°C:ssa 1-60 minuuttia, edullisesti 5-10 minuuttia, ja sitten 80-100°C:ssa, edullisesti 90-100°C:ssa, jolloin ohennetun liuoksen viskositeetti on pienempi kuin 300 cP. mitattuna 95°C:ssa. Verrattomana etuna keksinnön alfa-amylaasi-entsyymin käytöllä tässä menetelmässä on se, että voidaan käyttää alhaisempaa pH:ta, joten seuraavassa glukoamylaasilla suoritettavassa sokeroimisessa pH:ta tarvitsee muuttaa vain vähän tai ei lainkaan.The alpha-amylase enzyme of the invention can also be advantageously used in the process disclosed in U.S. Patent No. 3,912,590 to liquefy a starch slurry containing at least 25 weight starches, such as corn starch slurry, by treating at about 100 ° C to 115 ° C; at preferably 105 ° -110 ° C for 1-60 minutes, preferably 5-10 minutes, and then at 80-100 ° C, preferably 90-100 ° C, wherein the viscosity of the diluted solution is less than 300 cP . measured at 95 ° C. An incomparable advantage of using the alpha-amylase enzyme of the invention in this method is that a lower pH can be used, so that little or no pH change is required in the subsequent saccharification with glucoamylase.

Tämän keksinnön alfa-amylaasi-entsyymin ensisijaisessa käytössä tärkkelys-lietettä käsitellään tärkkelyksen nesteyttämiseksi, entsyymillä, pH-alueella noin 3,5-6,5, edullisesti 4-5, lämpötilavälillä noin 50°C-100°C, edullisesti 60°C-95°C.In the preferred use of the alpha-amylase enzyme of the present invention, the starch slurry is treated to liquefy the starch with the enzyme at a pH in the range of about 3.5-6.5, preferably 4-5, at a temperature in the range of about 50 ° C to 100 ° C, preferably 60 ° C. 95 ° C.

Kun kyseessä on rakeisen tärkkelyksen edellä selostetut hydrolysointimenetelmät, lämpötila-alue ulottuu normaalista gelatinoitumisen alkamislämpötilasta tärkkelyksen todelliseen gelatinoitumisen aikanislänpötilaan, joka maissitärkkelyksellä on noin 6o°C. Kun on kysymyksessä suora nesteyttämisraenettely, entsyymiä sisältävää 21 58157 tärkkelyslietettä lämmitetään tärkkelyksen nesteyttämiseksi esim. suihkukuumenti-mella, lämpötilavälillä noin 85°C - noin 95°C ja edullisesti noin 90°C - 92°C:ssa. Alkuliuotuksen (kuten rakeisen tärkkelyksen hydrolyysissä) tai nesteytyksen jälkeen lietettä käsitellään edullisesti "lämpöisku"-käsittelyllä yli 100°C:n lämpötilassa, edullisesti noin 110°C - noin 150°C:ssa, mahdollisten jäljellä olevien tärkkelys-rakeiden nesteyttämiseksi. Sen jälkeen nesteytetty tärkkelysl iet e jäähdytetään ja sitä käsitellään lisäämällä lisää alfa-amylaasia, yksinään tai muiden entsyymien, kuten esim. glukoamylaasin, beta-amylaasin, pullulanaasin, glukoosi-isomeraasin kera peräkkäin tai samanaikaisesti. Jos alfa-amylaasia käytetään yksinään, toisessa entsyymikäsittelyvaiheessa lämpötila on lähinnä välillä noin 80°C - noin 90°C ja mieluimmin noin 85°C, mikä on tämän keksinnön entsyymien osalta optimilämpötila.In the case of the above-described hydrolysis methods for granular starch, the temperature range extends from the normal onset of gelatinization to the actual gelatinization temperature of the starch at about 60 ° C for corn starch. In the case of a direct liquefaction procedure, the enzyme-containing starch slurry 21 58157 is heated to liquefy the starch, e.g., with a jet heater, at a temperature in the range of about 85 ° C to about 95 ° C, and preferably about 90 ° C to 92 ° C. After initial leaching (such as in the hydrolysis of granular starch) or liquefaction, the slurry is preferably subjected to a "heat shock" treatment at a temperature above 100 ° C, preferably about 110 ° C to about 150 ° C, to liquefy any remaining starch granules. The liquefied starch is then cooled and treated by the addition of additional alpha-amylase, alone or with other enzymes such as glucoamylase, beta-amylase, pullulanase, glucose isomerase sequentially or simultaneously. If alpha-amylase is used alone, the temperature in the second enzyme treatment step is preferably between about 80 ° C and about 90 ° C, and preferably about 85 ° C, which is the optimum temperature for the enzymes of this invention.

Jos läsnä on muita entsyymejä kuten glukoamylaasia ja/tai glukoosi-isomeraasia, lämpötila on hiukan alhaisempi, so. 55~75°C ja lähinnä noin 6o°C .If other enzymes such as glucoamylase and / or glucose isomerase are present, the temperature is slightly lower, i.e. 55 ~ 75 ° C and mostly about 60 ° C.

Johtopäätös Tämän keksinnön aifa-amylaasi-entsyymi voidaan erottaa selvästi aikaisemmin tunnetuista alfa-amylaaseista, joita on saatu eläimistä, kasveista, hiivoista,Conclusion The alpha-amylase enzyme of the present invention can be clearly distinguished from previously known alpha-amylases obtained from animals, plants, yeasts,

Fungi imperfekti-sienistä ja hameista, koska näiden aikaisemmin tunnettujen entsyymien lämpöstabiilisuus on niin alhainen, että ne menettävät aktiivisuutensa täydellisesti kun niitä käsitellään 5 minuuttia 70°Cissa pH:n ollessa 6,0. Piirroksessa 12 on verrattu keksinnön mukaisen alfa-amylaasin lämpöstabiilisuutta (käytetyt arvot ovat pääasiallisesti samat kuin piirroksessa 6) tunnettujen alfa-amylaasien lämpöstabiilisuuteen. Voidaan havaita, että keksinnön mukaisella alfa-amylaasi-entsyymillä on paljon parempi hapon- ja lämnönkestävyys kuin aikaisemmilla alfa-amy-laasi-entsyymeillä. Piirroksesta 12 ilmenee myös, että tämän keksinnön mukainen alfa-amylaasi säilyttää ainakin 90 % alkuperäisestä aktiivisuudestaan sitä kuumennettaessa 90°C:ssa, pHin ollessa 6,0, 10 minuutin ajan ilman Ca-ioneja ja ainakin noin 50 % alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudestaan sitä kuumennettaessa 90°C:ssa, pH:n ollessa 6,0, 60 minuutin ajan. Piirroksesta 11 nähdään, että keksinnön mukainen alfa-amylaasi säilyttää ainakin noin 50 % alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudestaan sitä kuumennettaessa 10 minuuttia 80°C:ssa pH:n ollessa 1,5, kun läsnä on 5 mmoolia kalsium-ioneja.Fungi from imperfect fungi and skirts because the thermal stability of these previously known enzymes is so low that they completely lose their activity when treated for 5 minutes at 70 ° C at pH 6.0. Figure 12 compares the thermal stability of the alpha-amylase according to the invention (values used are essentially the same as in Figure 6) with the thermal stability of known alpha-amylases. It can be seen that the alpha-amylase enzyme of the invention has much better acid and heat resistance than previous alpha-Amylase enzymes. It is also shown in Figure 12 that the alpha-amylase of this invention retains at least 90% of its original activity when heated at 90 ° C, with a pH of 6.0, for 10 minutes without Ca ions and at least about 50% of its original alpha-amylase activity. when heated at 90 ° C, pH 6.0, for 60 minutes. It can be seen from Figure 11 that the alpha-amylase of the invention retains at least about 50% of its original alpha-amylase activity when heated for 10 minutes at 80 ° C at pH 1.5 in the presence of 5 mmol of calcium ions.

Taulukossa 9 esittää tämän keksinnön alfa-amylaasin ja teollisesti käytettyjen Bacillus subtilis'in ja Bacillus licheniformis'in tuottamien alfa-amylaasi-entsyymien, sekä kirjallisuudesta tunnetun Bacillus stearothermophilus'in tuottamien alfa-amylaasi-entsyymien aktiivisuuden riippuvuutta pH:sta ja lämpötilasta.Table 9 shows the pH dependence of the alpha-amylase of this invention and the alpha-amylase enzymes produced by industrially used Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis, as well as the alpha-amylase enzymes produced by Bacillus stearothermophilus known from the literature.

22 581 5722 581 57

Taulukko 9Table 9

Testatut Optimaalinen Sopiva työskentely- Molekyyli- entsyymit työskentely- lämpötila paino _ PH_ ATCC nio 31 199 1+,0-5,2 80°C 96 000 B. subtilis'in tuottama _ alfa-amylaasi1 1+,5-6,5 l+5-60°C 1+9 000 B. licheniformis'in c tuottama alfa-amylaasi 5,0-9,0 76-78 C 22 500 B. stearothermo- philus'in tuottama — alfa-amylaasi a) Ogasawara ym.^ 5,0-6,0 65~70°C 1+8 000 b) Campbell ym·^ l+,8 55-70°C 15 600^ ^Ogasavara ym., J. Biochem., 67.(1970)» ^Shigemasa Saito ABB, 155. 290 (1973).Tested Optimal Suitable working Molecular enzymes working temperature weight _ PH_ ATCC No. 31 199 1 +, 0-5.2 80 ° C 96 000 Produced by B. subtilis _ alpha-amylase 1 1 +, 5-6.5 l + 5-60 ° C 1 + 9,000 Alpha-amylase produced by B. licheniformis c 5.0-9.0 76-78 C 22,500 - alpha-amylase produced by B. stearothermophilus a) Ogasawara et al. Δ 5.0-6.0 65-70 ° C 1 + 8,000 b) Campbell et al., Λ 55-70 ° C 15,600 ° C Ogasavara et al., J. Biochem., 67. (1970) » ^ Shigemasa Saito ABB, 155. 290 (1973).

^Campbell ym., J. Biol. Chan. 236. 2952 (1961).^ Campbell et al., J. Biol. Chan. 236. 2952 (1961).

^Campbell ym., J^. Biol. Chem., 236, 2958 (l96l).^ Campbell et al., J ^. Biol. Chem., 236, 2958 (1996).

^GB-patentissa n:o 1 296 839 ilmoitetaan B. licheniformis'in tuottaman alfa-amylaasin molekyylipainoksi 18 000-20 000 ja B. subtilis'in tuottaman alfa-amylaasin molekyylipainoksi 96 000.GB Patent No. 1,296,839 discloses an alpha-amylase produced by B. licheniformis having a molecular weight of 18,000 to 20,000 and an alpha-amylase produced by B. subtilis having a molecular weight of 96,000.

Kutoi eräät muut tunnetut alfa-amylaasi-entsyymit, tämän keksinnön entsyymi inhiboituu elohopean ja EDTA:n vaikutuksesta, mutta kalsium stabiloi sitä.Weaving some other known alpha-amylase enzymes, the enzyme of this invention is inhibited by mercury and EDTA, but is stabilized by calcium.

Claims (2)

23 58157 Pat entt ivaat imuk set:23 58157 Pat entt iva suction set: 1. Lämmön- ja haponkestävä alfa-amylaasi-entsyymi, tunnettu siitä, että se on valmistettu viljelemällä mikro-organismin Bacillus stearothermophilus kantaa ATCC 31 199 ja että sillä on seuraavat ominaisuudet: (1) molekyylipaino määritettynä natriumdodekyylisulfaatti-levy-elektro-foreesilla on noin 90 000-100 000; (2) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 70 % 10 minuutin kuumennuksen jälkeen 90°C:ssa pH-arvossa 6,0 ilman kalsium-ionilisäystä; (3) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 50 % 30 minuutin kuumennuksen jälkeen 85°C:ssa pH-arvossa U,5 väliaineessa, jonka kalsium-ionipitoisuus on 0,005~m ja tärkkelyspitoisuus 22,5 paino-#; (*0 sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 50 % 60 minuutin kuumennuksen jälkeen 90°C:ssa pH-arvossa 6,0 ilman kalsium-ionilisäystä; ja (5) sen alkuperäisestä alfa-amylaasi-aktiivisuudesta on jäljellä vähintään noin 50 % 10 minuutin kuumennuksen jälkeen 80°C:ssa pH-arvossa U,5 väliaineessa, jonka kalsium-ionipitoisuus on 0,005~m.A heat- and acid-resistant alpha-amylase enzyme, characterized in that it is prepared by culturing the microorganism Bacillus stearothermophilus strain ATCC 31 199 and has the following properties: (1) the molecular weight determined by sodium dodecyl sulfate plate electrophoresis is about 90,000-100,000; (2) at least about 70% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 10 minutes at 90 ° C at pH 6.0 without the addition of calcium ion; (3) at least about 50% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 30 minutes at 85 ° C at pH 1.5 in a medium having a calcium ion content of 0.005 μm and a starch content of 22.5% by weight; (* 0 at least about 50% of its initial alpha-amylase activity remains after heating for 60 minutes at 90 ° C at pH 6.0 without the addition of calcium ion; and (5) at least about 50% of its initial alpha-amylase activity remains about 50% after heating for 10 minutes at 80 ° C at pH 1.5 in a medium with a calcium ion content of 0.005 m. 2. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen lämmön- ja haponkestävän alfa- amylaasi-entsyymin valmistamiseksi, tunn ettu siitä, että viljellään mikro-organismin Bacillus stearothermophilus kantaa ATCC 31 199 viljelyliemessä, joka sisältää assimiloituvaa hiili- ja typpilähdettä, pH-arvossa 5~9 lämpötila-alueella noin 50-70°C 1-5 vrk.A process for producing a heat- and acid-resistant alpha-amylase enzyme according to claim 1, characterized in that the strain of the microorganism Bacillus stearothermophilus ATCC 31 199 is cultured in a culture broth containing an assimilable carbon and nitrogen source at a temperature of 5 to 9 in the range of about 50-70 ° C for 1-5 days.
FI771240A 1976-04-19 1977-04-19 VAERME- OCH SYRASTABILT ALFA-AMYLAS-ENZYM OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING FI58157C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67851376A 1976-04-19 1976-04-19
US67851376 1976-04-19
US76492377A 1977-02-02 1977-02-02
US76492377 1977-02-02

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI771240A FI771240A (en) 1977-10-20
FI58157B true FI58157B (en) 1980-08-29
FI58157C FI58157C (en) 1980-12-10

Family

ID=27102035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI771240A FI58157C (en) 1976-04-19 1977-04-19 VAERME- OCH SYRASTABILT ALFA-AMYLAS-ENZYM OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING

Country Status (16)

Country Link
JP (1) JPS52151790A (en)
AR (1) AR218023A1 (en)
AU (1) AU513863B2 (en)
BR (1) BR7702475A (en)
CA (1) CA1081633A (en)
DE (1) DE2717333C2 (en)
DK (1) DK149157C (en)
ES (1) ES457925A1 (en)
FI (1) FI58157C (en)
FR (1) FR2348930A1 (en)
GB (1) GB1539694A (en)
IT (1) IT1080353B (en)
MY (1) MY8000095A (en)
NL (1) NL7704280A (en)
NZ (1) NZ183818A (en)
YU (1) YU40476B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IE52434B1 (en) * 1981-01-15 1987-10-28 Cpc International Inc A process for cloning the gene coding for a thermostable alpha-amylase into escherichia coli and bacillus subtilis
US4376824A (en) * 1981-04-27 1983-03-15 Nabisco Brands, Inc. Process for producing glucose/fructose syrups from unrefined starch hydrolysates
GB2129806B (en) * 1982-10-29 1986-04-03 Cpc International Inc Process for preparing high-dextrose starch hydrolysates with immobilized glucoamylase
GB8414272D0 (en) * 1984-06-05 1984-07-11 Cpc International Inc Enzymatic hydrolysis
US5010008A (en) * 1988-12-12 1991-04-23 Enzyme Bio-Systems Ltd. Stable liquid enzyme concentrate and process for its production
JP2019094420A (en) * 2017-11-22 2019-06-20 株式会社ニイタカ Detergent composition, detergent for immerse and detergent for dishwasher
CN110423737B (en) * 2019-09-10 2021-04-30 白银赛诺生物科技有限公司 Heat-resistant alpha-amylase derived from geobacillus stearothermophilus and application thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2695863A (en) * 1952-04-16 1954-11-30 Purdue Research Foundation Process for preparing alpha amylase
GB1285173A (en) * 1968-09-09 1972-08-09 Glaxo Lab Ltd AN alpha-AMYLASE AND A PROCESS FOR ITS PREPARATION
FR2256248A1 (en) * 1973-12-28 1975-07-25 Staley Mfg Co A E Non-retrograded thinned starch hydrolyzates - with reduced alpha amylase requirements
JPS5144690A (en) * 1974-10-14 1976-04-16 Nagase & Co Ltd Tainetsuseiarufua amiraazeno seizoho
FR2304675A1 (en) * 1975-03-21 1976-10-15 Cpc International Inc Granular starch conversion to fructose - in water using alpha-amylase, glucamylase and glucose isomerase mixt. under non-gelatinising conditions

Also Published As

Publication number Publication date
DK149157B (en) 1986-02-17
IT1080353B (en) 1985-05-16
AU513863B2 (en) 1981-01-08
YU40476B (en) 1986-02-28
BR7702475A (en) 1978-05-02
AR218023A1 (en) 1980-05-15
FR2348930B1 (en) 1983-02-11
DK169877A (en) 1977-10-20
DE2717333A1 (en) 1977-11-10
FI58157C (en) 1980-12-10
AU2422677A (en) 1978-10-19
CA1081633A (en) 1980-07-15
NZ183818A (en) 1980-05-08
JPS5752837B2 (en) 1982-11-10
JPS52151790A (en) 1977-12-16
FR2348930A1 (en) 1977-11-18
FI771240A (en) 1977-10-20
NL7704280A (en) 1977-10-21
GB1539694A (en) 1979-01-31
DE2717333C2 (en) 1986-10-16
YU99877A (en) 1982-08-31
MY8000095A (en) 1980-12-31
DK149157C (en) 1986-07-14
ES457925A1 (en) 1978-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0063909B1 (en) Debranching enzyme product, preparation and use thereof
US4560651A (en) Debranching enzyme product, preparation and use thereof
US4284722A (en) Heat and acid-stable alpha-amylase enzymes and processes for producing the same
EP0464095B1 (en) Novel hyperthermostable alpha - amylase
KR100319442B1 (en) Pluranease, a microorganism producing the same, a process for producing itfluoranase and uses thereof
Gote et al. Thermostable α-galactosidase from Bacillus stearothermophilus (NCIM 5146) and its application in the removal of flatulence causing factors from soymilk
US4734365A (en) Process for liquefying starch
Lee et al. Note: purification of amylase secreted from Bifidobacterium adolescentis
FI58157C (en) VAERME- OCH SYRASTABILT ALFA-AMYLAS-ENZYM OCH FOERFARANDE FOER DESS FRAMSTAELLNING
CA1304030C (en) .beta.-AMYLASE ENZYME PRODUCT, PREPARATION AND USE THEREOF
EP0188049A2 (en) Pullulanase-like enzyme, method for preparation thereof, and method for saccharification of starch therewith
US3806421A (en) Amylase inhibitor and method of producing the same
CA1285896C (en) .alpha.-1, 6-GLUCOSIDASE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
EP0558036B1 (en) Debranching enzyme and process for producing the same
Ilori et al. Purification and properties of an α-amylase produced by a cassava-fermenting strain of Micrococcus luteus
EP0255124A2 (en) Thermostable glucoamylase, a method for production of glucose using same and a plant for production thereof
KR960007741B1 (en) Novel(alpha)-1,6-glucosidase and process for producing the same
JPH0365149B2 (en)
JPH0466084A (en) Acidic amylase and production thereof
JPS62126974A (en) Production of amylase g2
JPH0632612B2 (en) Alkaline Cellulase Production Method
JPH02113886A (en) Novel alpha-amylase, its production and production of sugars using same enzyme
JPS62126973A (en) Novel amylase
SI7710998A8 (en) Process for obtaining the heat and acid resistant alpha-amylase enzyme
JPS6036278B2 (en) Production method of amylase G4,5

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired

Owner name: CPC INTERNATIONAL INC.