JP2004350586A - Sulfite reductase, method for producing the same, and use thereof - Google Patents

Sulfite reductase, method for producing the same, and use thereof Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sulfite reductase, a method for producing the sulfite reductase, and use of the sulfite reductase. <P>SOLUTION: The purified sulfite reductase has the following characteristics: (a) acting so as to catalyze the reduction of the sulfite to a sulfide, or so as to recover a sulfhidryl group from a disulfide group; (b) acting so that a reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH), a methyl viologen (MVH) or another donor group may act as an electron donating group in the catalytic reaction of the reduction; (c) having 100,000-400,000 molecular weight; (d) having the optimum temperature of the activity at 20-30°C; and (e) having the optimum pH at 6.5-8.0. The method for producing the purified sulfite reductase, and the method for recovering a denatured fish protein by using the sulfite reductase in a solution or powder shape are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は精製された亜硫酸レダクターゼに関する。より詳細には、本発明の亜硫酸レダクターゼは亜硫酸塩の硫化物への還元を触媒し、変性した魚に使用された場合は、変性した魚肉のタンパク質を効果的に再生し、変性した魚タンパク質の反応性スルフヒドリル基の数およびゲル強度を増加させる。本発明はまた、精製された亜硫酸レダクターゼを生産する方法および変性した魚タンパク質を前記溶液または粉末形態の亜硫酸レダクターゼを使用して再生する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
植物および微生物に広く存在している亜硫酸レダクターゼはシステイン生合成の重要な過程である同化型硫酸塩還元の最終過程で亜硫酸塩の硫化物への還元を触媒する酵素である。次のように6個の電子が反応に提供される:SO 2−+6e+6H→S2−+3HO、亜硫酸塩の硫化物への還元反応中には大腸菌においては還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)が電子供与基として作用し、酵母においてはNADPHまたは還元型メチルビオロゲン(MVH)が電子供与基として作用し、他の生物または組織中では他の供与基が作用する。
【0003】
筋肉タンパク質はほとんどが様々な生理的作用を有する多種のタンパク質であって、ペプチド結合、ジスルフィド結合、水素結合、イオン結合および疎水基結合を介したL−アミノ酸の相互作用によって、および双極子モーメントによる作用によって形成される。「タンパク質の変性」とは、ペプチド結合を破壊することのないタンパク質の二次的、三次的、四次的な三次元構造変化をいう。
【0004】
変性タンパク質の構造は、折り畳まれていない状態でまたは凝集された状態でランダム螺旋を形成しており、このとき、ペプチド鎖上またはペプチド鎖間の官能基が相互作用し、それによってその元来の生理的、化学的、生物学的特性が失われている。タンパク質が変性する理由は一般的に次のように考えられている。筋肉中の水分が凍結し、これが塩濃度を上昇させ、タンパク質の周囲pH値を変化させ、その結果塩析や分子間または分子中の疎水基の凝集に起因して、タンパク質分子が沈殿したり、また同時に新しい水素結合、ジスルフィド結合、イオン結合が形成されてタンパク質を凝集させて、変性させる。加えて、タンパク質分子の周りの水分は、タンパク質分子の−SH、−COOH、−NHおよび−CO等の官能基と結合水を形成する。更に、温度降下により、結合強度が低下した水分子がまず氷の結晶を形成する。同時に、体積膨張によりタンパク質分子の立体配座が変化し、官能基が露出され、新しい結合が分子間または分子内に形成され、これによってタンパク質分子が凝集し変性する。
【0005】
凍結貯蔵された魚タンパク質が変性すると共有結合が形成される理由は、スルフヒドリル基が酸化されジスルフィド基になることであるとわかっている(Jiangら、J.Food Sci.63:777−781、1998、Jiangら、J.Food Sci.60:652−655、1998)。凍結貯蔵によって変性した魚肉においては、魚肉の軟化、組織液の流出、スポンジ状組織形成といった現象が起こるばかりでなく、乳化特性、水分保持能、ゲル形成能、および粘弾性が全て、鮮魚より悪化する。これらの劣化の理由は主に筋原繊維タンパク質の変性による。
【0006】
変性された後、タンパク質は正常な網目構造を形成し、加熱によって硬化した後、この網目構造が弾性特性を筋肉タンパク質に与える。魚タンパク質のゲル化は、魚タンパク質に弾性を与え、魚タンパク質の精製製品への加工中に最も重要とされる性質のひとつである。タンパク質のゲル化は、塩濃度、pH値、温度、タンパク質濃度、構成成分、添加物、イオン強度、鮮度等の多くの因子の影響を受ける。精製品の生化学的性質から、網目構造を形成する結合には水素結合、疎水基結合、イオン結合、ジスルフィド結合および他の共有結合が含まれることがわかる。
【0007】
加えて、ゲル強度はすり身の精製品の品質を決定する指標である。精製品の弾性は、塩濃度、pH値、温度、タンパク質濃度、構成成分、添加物、イオン強度、鮮度等の多くの因子の影響を受ける。したがって、魚肉の精製品の弾性を高めるために多くの方法が提案されてきた。
【0008】
魚肉のゲル形成能は凍結貯蔵中に低下する。その理由は、主に魚の筋肉タンパク質の溶解性が徐々に低下するからであり、これは、ジスルフィド結合および他の共有結合の形成によりミオシンの二量体および多量体等の高分子が形成される結果生じると考えられている。筋肉タンパク質間でジスルフィド結合が形成された結果、魚筋肉のアクトミオシンが凝集および変性する。
【0009】
上記のように、魚肉のゲル形成能は凍結貯蔵中に低下し、これによって魚肉がコロイド状タンパク質食品への加工に不適切なものとなる。よって、凍結貯蔵された魚肉のコロイド状タンパク質食品の生産への適用が限られる。
【0010】
サバすり身のゲル形成能を改良するためにアルカリ洗浄処理が長く用いられてきたが、色の改良には役立たない。アルカリ洗浄サイクルを増やすかまたはオゾン漂白を使用することによってサバの色を実質的に改良することはできるが、サバの筋肉タンパク質のゲル形成能が劣化することになる。
【0011】
加えて、システイン、二亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸等の化学的還元剤を変性魚筋肉中に加えることによって得られた凍結すり身については、アクトミオシンの全スルフヒドリル基と反応性スルフヒドリル基および抽出可能なアクトミオシンの量が全て、還元剤が添加されていない凍結すり身よりもはるかに高い。タンパク質のゲル形成能は凍結により低下するが、還元剤の添加によってタンパク質の大部分を回復(再生)することができる。したがって、還元剤が凝集および変性されたアクトミオシンを回復できることがわかる。還元剤を添加した結果、挽肉中に凍結変性魚肉のジスルフィド結合が還元されてスルフヒドリル結合になる。精製品のゲル化中にジスルフィド結合が再形成されると、これによって網目構造がより堅く安定になる。しかしながら、化学還元剤は外部添加物であるとみなされ、消費者に簡単には受け入れられない。
【0012】
本発明の発明者は、化学的還元剤の代わりに、微生物由来の亜硫酸リダクターゼを使用することを提案した。例えば、Jiangらは、オゾンで脱色変性されかつ凍結変性されたサバすり身の変性魚肉筋肉タンパク質の回復に対する酵母由来の亜硫酸リダクターゼの作用を研究し、粗亜硫酸リダクターゼが変性筋肉タンパク質を回復させ、精製品のゲル形成能を高め得ることを発見した(Jiangら、J.Food Sci.60:652−655、1998;Jiangら、J.Food Sci.60:777−781、1998)。更に、Wuらはサッカロミセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae)から調製した亜硫酸リダクターゼの粗凍結乾燥粉末を凍結魚の加工に応用して、精製製品のゲル形成能が著しく高められたことも発見した(Wuら、J.Food Sci.65:1400−1403、2000)。しかしながら、微生物由来の亜硫酸リダクターゼはこれまで調製されたことがなく、変性魚筋肉の回復に対するその影響もまた研究されたことはなかった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術における前記記載の問題を解消するために、本発明の発明者は微生物由来の亜硫酸リダクターゼを生産する方法および得られた亜硫酸リダクターゼの変性魚肉から生来の筋肉タンパク質の回復に対する影響を研究し、前記目的が、大腸菌またはサッカロミセス属の1種に由来する精製された亜硫酸リダクターゼを使用することによってなし遂げられ得ることを発見した。本発明はこれによって完成された。
【0014】
【課題を解決するための手段】
したがって本発明は下記特性:
a.亜硫酸塩硫化物への還元を触媒するかまたはジスルフィド基からスルフヒドリル基を回復(再生)する作用を有すること;
b.前記還元の触媒反応においては、還元されたニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン(燐)酸(NADPH)、メチルビオロゲン(MVH)または他の供与基が電子供与基として作用すること;
c.分子量は100,000から400,000であること;
d.活性の至適温度は20℃から30℃であること;および
e.活性の至適pHは6.5から8.0であること
を特徴とする精製亜硫酸レダクターゼを提供する。
【0015】
好ましくは、亜硫酸レダクターゼの電子供与体はNADPHである。加えて、亜硫酸レダクターゼが大腸菌またはサッカロミセス属の1種に由来することが好ましい。サッカロミセス属の1種は、サッカロミセス・セレビシアエ、サッカロミセス・バヤナス(Saccharomyces bayanus)、サッカロミセス・エリプソイデウス(Saccharomyces ellipsoideus)およびサッカロミセス・アセテイ(Saccharomyces aceti)であってよい。以上の中で、サッカロミセス・セレビシアエが好ましい。
【0016】
加えて、本発明はまた、硫酸アンモニウム分画またはクロマトグラフィーを使用して大腸菌またはサッカロミセス属の1種の粗酵素溶液から亜硫酸レダクターゼを精製することを特徴とする精製亜硫酸レダクターゼを生産する方法も提供する。
【0017】
精製亜硫酸レダクターゼを生産する方法では、前記粗酵素溶液が次の工程:
pH6.5から8.5のリン酸緩衝液を大腸菌またはサッカロミセス属の1種の細胞に添加する工程、超音波処理器を使用して2から10℃の温度で0.1から2時間細胞を破砕する工程、5000×gで30分間遠心分離した後、上澄み液を採取する工程、残渣砕片細胞を同緩衝液中に懸濁した後、前記砕片細胞を摩砕する工程、上記のように遠心分離をした後、上澄み液を採取する工程、複数の上澄み液を混合する工程、によって生産される。
【0018】
更に、硫酸アンモニウム分画は、次の工程:上記(請求項6に記載)のように生産された前記粗酵素溶液に硫酸アンモニウムを静かに加える工程、3000から15,000×gの速度で0.1から2時間遠心分離した後、30から60%飽和状態での沈殿物を採集し、沈殿物の溶液を0.1Mから0.2Mリン酸緩衝液(pH6.5から8.5)に対して透析して透析物を得る工程を含み、全工程は2から10℃で行われる。
【0019】
また更に、前記クロマトグラフィーはDEAEセファセル・カラム・クロマトグラフィーおよび/またはセファクリルS−300HRカラム・クロマトグラフィーからなる群より選択される。
【0020】
本発明はまた、変性した魚タンパク質に適用することを含む変性した魚タンパク質を再生する方法を提供する。本発明の亜硫酸レダクターゼは、溶液あるいは粉末形態で、変性した魚タンパク質1グラム当たり0.01から0.5活性単位の量で使用し得る。溶液あるいは粉末形態の亜硫酸レダクターゼが変性魚タンパク質に作用する時間は5から40分である。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明において、亜硫酸レダクターゼ、すなわち原料の酵素溶液および原料の酵素粉末は大腸菌またはサッカロミセス・セレビシアエから得た。更に、変性した魚肉タンパク質の再生に対する上記酵素の影響についても研究した。
【0022】
使用した材料および装置、亜硫酸レダクターゼの生産および関連実験またはテスト方法をまず述べる。
(A)材料および装置
(1)細菌および酵母細胞
1.三角フラスコ中の4.0%スクロース、0.4%酵母抽出物、0.4%トリプトン(pH7.5)を含む培養培地に、台湾カルチャーコレクションおよび研究センター(ヒスンチュー(Hisnchu)、台湾)から購入した活性化大腸菌(CCRC11634)1%をループで播種し、100rpmで振蘯しながら37℃で18時間培養した。大腸菌細胞を5000×gで30分間遠心分離して、採集した。
【0023】
2.三角フラスコ中、0.3%酵母抽出物、0.3%麦芽抽出物、0.5%ペプトンおよび1.0%デキストロース(pH7.0)を含むYMブロス培養培地に、台湾カルチャーコレクションおよび研究センター(ヒスンチュー(Hisnchu)台湾)から購入したサッカロミセス・セレビシアエ(CCRC22223)をループで播種し、100rpmで振蘯しながら24℃で60時間で培養した。サッカロミセス・セレビシアエの細胞を4000×gで30分間遠心分離して採集した。
【0024】
(2)試薬
DEAEセファセル、セファクリルS−300HR、電気泳動分子量標準およびゲル浸透濾過分子量標準をファルマシア・バイオテク(Pharmacia Biotech)(ウプサラ、スウェーデン)から購入した。
酵母抽出物、トリプトンはデイフコ(Difco)から購入した。
硫酸アンモニウムはメルク(ダルムスタッド(Darmstadt)ドイツ)から購入した。
【0025】
ウシ血清アルブミン(BSA)、フラビンモノヌクレオチド(FMN)、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェート(NADPH)、グルタチオン、ジチオスレイトール、システイン、5,5’−ジチオビス−(2−ニトロ安息香酸)(DTNB)、β−メルカプトエタノール(β−Me)およびドデシル硫酸ナトリウム(SDS)は、シグマ化学株式会社(セントルイス、ミズーリ州、米国)から購入した。
【0026】
ヨード酢酸(IAA)、N−エチルマレイミド(NEM)、P−クロロマーキュリフェニルスルホン酸(PCMPS)、P−クロロマーキュリベンゾエート(PCMB)、フェニルメチルスルフォニルフルオリド(PMSF)、およびN,N.N’,N’−テトラメチル−エチレンジアミン(TEMED)は、バイオラッド(Bio−Rad)(リッチモンド、カリフォルニア州、米国)から購入した。
他の全ての化学物質は生物化学試薬等級であった。
【0027】
(2)装置
1.低温発振培養箱:ホテック718、ホテック(Hotech)装置株式会社(台北、台湾)製
2.低温および高速遠心分離:SCR20B、日立株式会社、日本
3.超音波処理器;モデルW−200、ウルトラソニック株式会社、日本
4.物性デターミネータ:モデルCR−200、サン化学、東京、日本
5.分光測光計:日立U−2001、日立株式会社、日本
6.ミニ電気泳動:ミニプロテアン(PROTEAN)IIセル、電源供給器はバイオラッド(Bio−Rad)モデル200/2.0、バイオラッド米国
7.pHメータ:HM−30S、トーア(TOA)電気株式会社、日本
8.水浴タンク:モデルB204、マラトン(MARATON、台湾)、
9.グラインダ:CF5kg、チューヤ ファー(Chyau Far)株式会社、台湾、
10.カラム:C26/40、C26/100、ファルマシアLKBバイオテクノロジー、ウプサラ、スウェーデン
11.フラクション・コレクター:FRAC−200、ファルマシアLKBバイオテクノロジー、ウプサラ、スウェーデン
12.高速タンパク質液クロマトグラフィー(FPLC)システム:コントローラーLCC−500プラスおよびポンプP−500、ファルマシアLKB、バイオテクノロジー、ウプサラ、スウェーデン
13.−20℃のフリーザ、バイオフリーザ、モデル8442、フォルマサイエンテイフィック(Forma Scientific)、米国
14.アミコン限外濾過濃縮装置:アミコン、米国から購入、主要構造は濃縮タンク(攪拌セル、モデル8050)および濾過フィルム(YM1043mm膜)
15.消泡ホモジナイザ:バッフルの付加したワーリング・ブレンダ
【0028】
(B)亜硫酸レダクターゼの生産および精製
抽出:大腸菌は、4.0%スクロース、0.4%酵母抽出物、および0.4%トリプトン(pH7.5)を含む培地で37℃、18時間培養した後、5000×gで30分間遠心分離して採集し、(細胞体積に対して)2体積量の、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸カリウム緩衝液と混合した。採集した細胞は次に、超音波処理器を使用して4℃で30分間で破砕し、5000×gで30分間遠心分離して採集した。得られたサンプルを0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)中に懸濁し、破砕し、上記のように再度遠心分離した。一方、サッカロミセス・セレビジアエ細胞は、0.3%酵母抽出物、0.3%麦芽抽出物、0.5%ペプトンおよび1.0%デキストロース(pH7.0)を含む培地で60時間培養した後、4000×gで30分間遠心分離して採集した。細胞は(細胞の体積量に対して)2体積量の、1mMのEDTA(pH7.3)を含む0.3Mリン酸カリウム緩衝液と混合し、超音波モデルW−200音波処理器で30分間4℃で破砕した。細胞および破砕片を30分間13000×gで遠心分離して採集した。残渣を0.3Mリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁し、再び破砕、遠心分離を行った。
【0029】
硫酸アンモニウム分画:固体の硫酸アンモニウムを攪拌しながら静かに粗酵素中に添加した。30から60%飽和率での沈殿物を5000×gで30分間遠心分離して採集し、その後0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)に対して24時間透析した。全ての工程は4℃で行った。
【0030】
DEAE−セファセル・カラム・クロマトグラフィー:透析した粗酵素は、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で予め平衡化したDEAEセファセル(2.6×20cm)上で色層分析(クロマトグラフ)した。10体積量のリン酸緩衝液で洗浄した後、吸着されたタンパク質を0.1Mリン酸緩衝液中0から1.0Mの塩化ナトリウムの直線濃度勾配によって流速1mL/分で溶出した。5mLの画分を複数、フラクション・コレクタを使用して採取した。粗レダクターゼを0.32から0.40Mの塩化ナトリウム濃度で溶出した。
【0031】
セファクリル S−300 HR カラム・クロマトグラフィー:DEAEセファセル・クロマトグラフィーでレダクターゼ活性を有した画分を濃縮し、アミコン(Amicon)限外濾過を使用して、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で平衡化した。得られたサンプルを、0.5mMEDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で予め平衡化したセファクリル S−300 HRカラム(2.6x90cm)に加えた。流速は1mL/分であり、1画分あたり5または2.5mLを採取した。このセファクリル S−300HRクロマトグラフィーは3回行った。精製された酵素は−70℃で使用時まで貯蔵した。
【0032】
(C)亜硫酸レダクターゼの生化学的特性のテスト
酵素活性の測定
シーゲル他(Siegel、1973)の酵素活性決定法による亜硫酸でのNADPHの酸化に習って、亜硫酸レダクターゼ活性を340nm、好気性状態下、分光測光法で測定した。0.9mLの反応混合物[0.5mMEDTA、0.5mM NaHSO、1μM FMN、および0.2mM NADPHを含む0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)]に0.1mLのレダクターゼを添加し、25℃でインキュベートした。活性はレダクターゼを添加した後の初期速度に従って決定し、亜硫酸不存在下でNADPHのゆるやかな酸化によって補正した。1活性単位は、上記条件下、25℃で1分以内に、1マイクロモルのNADPHの酸化を触媒する酵素の量と規定した。
【0033】
タンパク質濃度の測定
タンパク質濃度を染料結合法によって測定した。ウシ血清アルブミンをマーカーとして使用した。
【0034】
分子量
亜硫酸レダクターゼの分子量をセファクリルS−300HRカラムクロマトグラフィーを使用して測定した。チログロブリン(669kDa)、フェリチン(440kDa)、カタラーゼ(232kDa)、アルドラーゼ(158kDa)およびウシ血清アルブミン(67kDa)を標準タンパク質として使用した。
【0035】
温度およびpHの影響
至適温度:0.9mLの反応混合物[0.5mM EDTA、0.5mM NaHSO、1μMFMNおよび0.2mM NADPHを含む0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)]に、0.1mLレダクターゼを添加し、様々な温度(5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、および60℃)で5分間インキュベートした。活性を初期速度から決定し、シーゲル他(Siegel他、1973)の方法に従って、亜硫酸不存在下でのNADPHの酸化により補正した。
【0036】
熱安定性:0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)中の精製された亜硫酸レダクターゼを様々な温度(5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、および60℃)で30分間インキュベートした。残留活性をシーゲル他(Seigel(1973))の方法に従って測定した。
【0037】
至適pH値:様々なpH(0.2Mクエン酸緩衝液:pH4.0から6.0;0.2Mリン酸緩衝液:pH6.0から8.0;0.2M重炭酸緩衝液:pH8.0から10.0;全ての緩衝液は0.5mM EDTA、0.5mM NaHSO、1μMFMNおよび0.2mM NADPHを含む)の0.9mLの反応混合物に、0.1mLのレダクターゼを添加し、25℃で5分間インキュベートした。活性を初期速度から決定し、シーゲル他(Seigel(1973))の方法に従って、亜硫酸不存在下のNADPHの酸化で補正した。
【0038】
pH安定性:様々なpH(0.2Mクエン酸緩衝液:pH4.0から6.0;0.2Mリン酸緩衝液:pH6.0から8.0;0.2M重炭酸緩衝液:pH8.0から10.0)の緩衝液中にいれた精製亜硫酸レダクターゼを25℃で30分間インキュベートした。残留活性をシーゲル他(Seigel(1973))の方法に従って測定した。
【0039】
金属イオンまたは阻害剤の影響
0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)中の精製亜硫酸レダクターゼを様々な金属または阻害剤と共に25℃でインキュベートした。金属の最終濃度は0.5、1.0、5.0、および10.0mMであり、阻害剤の濃度は1.0mMであった。インキュベーション30分後、残留活性をシーゲル他(Seigel(1973))の方法に従って測定した。
【0040】
低温貯蔵安定性
酵素溶液を4℃と−20℃でそれぞれ貯蔵した。残留酵素活性を定時間間隔で測定し、低温貯蔵の安定性をテストした。
【0041】
(D)サバ、イトヨリダイおよび太刀魚の凍結変性魚筋肉の回復テスト
凍結したサバ、イトヨリダイおよび太刀魚の調製
原料としてサバ、イトヨリダイおよび太刀魚の魚筋肉を冷凍庫で−25℃で6カ月間貯蔵し、凍結変性させた。凍結魚筋肉は、頭を落とし腸を除き骨をとって氷水で3回洗浄し、遠心脱水器で水分含量約78%になるまで遠心分離した。得られたすり身を10分間挽いて、0.2%ポリリン酸および5%糖類またはグリシトールと混合し、中心温度を−18℃より低くするために−40℃の送風凍結装置に入れ、急速に冷凍し、後に使用するために冷凍貯蔵庫に貯蔵した。
【0042】
精製品の生産
上記の冷凍すり身を、中心温度を−2から−5℃の凍っていない状態にするために、空調室に置いた後、上記で得られた亜硫酸レダクターゼ、その原料の酵素溶液またはその原料の酵素粉末を加えた。同時に、2.5%の塩を加えた後、すり身をグラインダで挽いて、次いで20分間挽いた。最終的に3%のジャガイモ澱粉を加え均一に混合した。得られたサンプルをケースに詰めて25℃で30分間落ち着かせてから、95℃で20分間加熱した。サンプルを流水で冷やした後、4℃で貯蔵した。その特性を翌日測定した。
【0043】
すり身の性状決定
すり身のアクトミオシンをノグチ(Noguchi)およびマツモト(Matsumoto)(1978))の方法に従って抽出した。アクトミオシンの反応基はイトウ他(Itoh(1979))の改良方法に従って決定した。ゲル形成性はすり身の精製品を高さ3.0cmに切断し、ゲル強度を5mm径のプラグを有する物性デターミネータを使用して測定することによって決定した。
【0044】
すり身からのアクトミオシンの調製およびSHの測定
アクトミオシン(AM)をノグチ(Noguchi)およびマツモト(Matsumoto)(1978))の方法に従って抽出した。0.6M KCLおよび6mM EDTAを含む50mMリン酸緩衝液(pH7.0)中のアクトミオシンを0.01M DTNB溶液と混合し、5℃で1時間インキュベートした。反応性SHをイトウら(Itoh(1979))に従って決定した。
【0045】
ゲル強度の測定
ゲル強度をレオメータで測定し、破壊力(g)、変形(cm)[ゲル強度(g×cm)=破壊力(g)×変形(cm)]で表した。
【0046】
統計的分析
統計的分析にはダンカンの多重範囲テストを使用した。ゲル強度については、各グループから10の測定値を分析した。有意差はp<0.05で規定した。
【0047】
(E)実施例
本発明をより詳しく説明するために次の調製実施例および使用実施例を例示する。しかしながら、これらの実施例は本発明を制限するものではない。
【0048】
調製実施例1:大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの抽出、精製および生化学的特性
大腸菌細胞(CCRC11634)1体積部に、0.5mMのEDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸カリウム2体積部を加えた。細胞を4℃で30分間、30%出力の超音波処理器を使用して破砕し、染色した。顕微鏡を使用して細胞が完全に破砕されたかどうかを観察した。細胞緩衝液混合物を次に5000×gで30分間遠心分離した。その上澄み液を採取した。同体積部の同リン酸緩衝液を残りの破砕細胞中に添加した。得られたものを同様な方法で再び粉砕し、遠心分離して上澄み粗酵素溶液を採集した。
【0049】
採集した複数の粗酵素溶液上澄み液を混合した。固体硫酸アンモニウムを攪拌しながら静かに粗酵素中に添加した。30から60%の飽和率での沈殿物が最も高い活性を有していたことがわかった。30から60%の飽和率での沈殿物を採集し、0.1Mリン酸緩衝液に溶解し、0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)に対して24時間透析した。全ての工程は4℃で行った。
【0050】
透析された粗酵素は、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で予め平衡化したDEAEセファセル(2.6×20cm)上で色層分析(クロマトグラフ)した。10体積量のリン酸緩衝液で洗浄した後、吸着されたタンパク質を0.1Mリン酸緩衝液中0.1Mの塩化ナトリウムの直線濃度勾配によって、流速1mL/分で溶出した。5mLの画分を複数をフラクション・コレクタを使用して採集した。粗レダクターゼを0.32から0.40Mの塩化ナトリウム濃度で溶出した。
【0051】
DEAEセファセル・クロマトグラフィーでレダクターゼ活性を有した画分を濃縮し、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液でアミコン限外濾過を使用して平衡化した。得られたサンプルを、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で予め平衡化したセファクリルS−300 HRカラム(2.6×90cm)に加えた。流速は1mL/分であり、1画分あたり5または2.5mLを採取した。このセファクリル S−300 HRクロマトグラフィーを3回行った。精製した酵素は−70℃で使用するまで貯蔵された。
【0052】
分析後、大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの収量および比活性はそれぞれ31.7%および10.03単位/mgであったと確認された。更に、(表1に表示されているように)579.5倍の精製が達成された。
【0053】
【表1】
表1−大腸菌由来亜硫酸レダクターゼの生産および精製のまとめ

Figure 2004350586
大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの生化学的特性は以下の通りであった。
【0054】
(1)分子量
セファクリル S−300HRゲル濾過カラム・クロマトグラフィーによって標準タンパク質から得られた検量線(図1に表示する)により、大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの分子量は119,000と推定された。
【0055】
(2)至適pH値およびpH安定性
大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼは、7.7に至適pHを有し、pH6.5から8.0で非常に安定していた(図2に示す)。25℃、pH4.0から10.0で静置した後、亜硫酸レダクターゼの活性を測定した。pH6.5から7.5では95%以上の活性が残留していたことがわかった。pH6.5では73.7%以上の活性が残り、pH8.0では79.0%以上の活性が残っていた。したがって、酵素の安定性は若干酸性またはアルカリ性よりも中性状態の方が良好であることがわかった。
【0056】
(3)至適温度および熱安定性
大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの至適温度は25℃であった。熱安定性としては、酵素は5から25℃の温度範囲で非常に安定であり、98%以上の活性が残っていた。25℃より上の温度では、酵素は徐々に不活性化され、50℃に達すると完全に不活性化された(図3に示す)。
【0057】
(4)阻害剤の酵素活性に対する影響
大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの触媒活性は、PCMBおよびKCNで完全に阻害され、NEM、PMSFおよびIAAで部分的に阻害された。
【0058】
(5)金属イオンの酵素活性に対する影響
大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの触媒活性は、Hg2+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Co2+、およびCu2+によって強く阻害され、Cd2+、Zn2+、Mn2+、およびBa2+によって中等度の阻害を受けた。しかし、Na、KおよびMg2+は酵素活性に影響を与えなかった。金属イオンの内、Hg2+、Fe2+、Cu2+、およびZn2+は酵素のスルフヒドリル基と相互作用し、その活性を阻害する。この項の結果から、酵素の活性部位にはシステイン残基が含まれていることが証明された。
【0059】
(6)還元剤の酵素活性に対する影響
グルタチオン、ジチオスレイトール、β−メルカプトエタノール、およびシステイン等の還元剤はすべて大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの活性を改善した。
【0060】
(7)低温貯蔵安定性
大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの酵素溶液を4℃および−20℃の温度でそれぞれ貯蔵した。残留酵素活性を一定の時間間隔で測定した。テストの結果、4℃で28日間貯蔵した後、酵素活性はまだ77.8%であり、−20℃で2カ月間貯蔵した後には、活性はほとんど変化していないことがわかった。
【0061】
調製実施例2:サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの生産、精製および生化学的特性
サッカロミセス・セレビシアエ(CCRC22223)の細胞の1体積部に、0.1mMのEDTA(pH7.3)を含む0.3Mリン酸緩衝液2体積部を加えた。細胞を4℃で30分間30%出力の超音波処理器を使用して破砕し、染色した。顕微鏡を使用して細胞が完全に破砕されたかどうかを観察した。細胞緩衝液混合物を次に13,000×gで60分間遠心分離した。その上澄み液を採取した。同体積部の同リン酸緩衝液を残りの破砕細胞中に添加した。破砕細胞は同様な方法で再び細かくつぶされ遠心分離し、上澄み液を採集した。
【0062】
採集した複数の粗酵素溶液上澄み液を混合した。固体硫酸アンモニウムを攪拌しながら静かに粗酵素液に添加した。30から60%飽和率での硫酸アンモニウム沈殿物が最も高い活性を有していたことがわかった。30から60%飽和率での沈殿物を0.1Mリン酸緩衝液(pH7.7)に溶解し、同緩衝液に対して24時間透析した。全ての工程は4℃で行った。
【0063】
透析された粗酵素は、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で予め平衡化されたDEAE セファセル(2.6×20cm)上で色層分析(クロマトグラフ)した。10体積量のリン酸緩衝液で洗浄した後、吸着されたタンパク質を0.1Mリン酸緩衝液中0.1Mの塩化ナトリウムの直線濃度勾配によって、流速1mL/分で溶出した。5mLの画分を複数、フラクション・コレクターを使用して採取した。粗レダクターゼを0.32から0.40Mの塩化ナトリウム濃度で溶出した。
【0064】
DEAEセファセル・クロマトグラフィーでレダクターゼ活性を有した画分を濃縮し、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液でアミコン限外濾過を使用して平衡化した。得られたサンプルを、0.5mM EDTA(pH7.7)を含む0.1Mリン酸緩衝液で予め平衡化されたセファクリル S−300 HRカラム(2.6×90cm)に加えた。流速は1mL/分であり、1画分あたり5または2.5mLを採取した。このセファクリル S−300 HRクロマトグラフィーを3回行った。精製した酵素は使用するまで−70℃で使用時まで貯蔵した。
【0065】
分析後、サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの収量および比活性はそれぞれ14.2%および1.34単位/mgであった。更に、432.3倍の精製を行った(表2に表示)。
【0066】
【表2】
表2−サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの生産および精製のまとめ
Figure 2004350586
【0067】
サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの生化学的特性は以下の通りである。
(1)分子量
セファクリル S−300HRゲル濾過カラム・クロマトグラフィーによって、標準タンパク質から得られた検量線により、サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの分子量は358,000と推定された。
【0068】
(2)至適pHおよびpH安定性
サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼは、7.3に至適pHを有し、pH6.5から7.5で非常に安定していた。
【0069】
(3)至適温度および熱安定性
サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの至適温度は25℃であった。5から30℃の温度範囲で非常に安定であった。
【0070】
(4)阻害剤の酵素活性に対する影響
サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの触媒活性は、PCMPS、PCMBおよびKCNで完全に阻害され、NEM、PMSFおよびIAAで部分的に阻害された。
【0071】
(5)金属イオンの酵素活性に対する影響
サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの触媒活性は、Hg2+、Zn2+、Pb2+、およびCu2+によって強く阻害され、Co2+、Ni2+、Fe2+、Mn2+およびBa2+によって部分的に阻害を受けた。しかしながらNa、K、Ca2+およびMg2+は酵素活性に影響を与えなかった。
【0072】
(6)還元剤の酵素活性に対する影響
グルタチオン、ジチオスレイトール、β−メルカプトエタノール、およびシステイン等の還元剤はすべてサッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの活性を改善した。
【0073】
(7)低温貯蔵安定性
サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの酵素溶液を4℃および−20℃でそれぞれ貯蔵した。残留酵素活性を定時間隔をおいて測定した。テストの結果、4℃で28日間貯蔵した後、酵素活性はまだ77.8%であり、−20℃で2カ月間貯蔵した後、活性はほとんど変化していないことがわかった。
【0074】
使用実施例1:大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの凍結変性されたサバのすり身に対する影響
凍結変性されたサバのすり身における反応性スルフヒドリル基の数およびゲル強度に対する添加された大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼ量の影響を図4に示した。様々な活性単位の大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼを凍結変性したサバのすり身に添加した。反応性スルフヒドリル基は、添加レダクターゼの量の増加に伴い顕著に増加した。ミンチ肉1gあたり0.03活性単位の亜硫酸レダクターゼを添加した場合、サバのすり身の反応性スルフヒドリル基の数は4.19×10−5から7.23×10−5モル/gミンチへと増加した。レダクターゼを0.03単位/gミンチより多く添加しても、反応性スルフヒドリル基に明らかな変化はみられなかった。同様の傾向はゲル強度の変化においても観察された。ゲル強度は、大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼを0.03単位/gミンチを添加したとき、115.0g×cmから235.7g×cmに増加した。レダクターゼを0.03単位より多く添加してもゲル強度に明らかな変化はみられなかった。
【0075】
凍結変性されたサバのすり身に対する大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの反応時間の影響を図5に示した。0.03活性単位/gミンチの大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼを添加した。反応時間が長くなるほど、反応性スルフヒドリル基の数が顕著に増加した。反応性スルフヒドリル基の数は、対照の4.20x10−5モル/gからインキュベーション25分後には7.65×10−5モル/gミンチに増加した。同様の傾向はゲル強度の変化においても観察された。ゲルの強度は109.4g×cmから211.2g×cmに増加し、その後緩やかに変化する傾向にあった。
【0076】
使用実施例2:サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼの凍結変性されたサバのすり身に対する影響
様々な活性単位の大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼを凍結変性されたサバのすり身中に添加した。反応性スルフヒドリル基の数は、添加レダクターゼの量の増加に伴い顕著に増加した。サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼを0.5単位の/gミンチを添加した場合、反応性スルフヒドリル基の数は対照の2.19×10−5モル/gから3.48×10−5モル/gミンチへと増加した。同様の傾向はゲル強度の変化においても観察された。図6に示したように、ゲル強度は、サッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼを0.5単位/gミンチを添加した時、115.0g×cmから369.9g×cmに増加した。
【0077】
上記記載の例は、説明としてあげられたもので本発明を制限するものではなく、本発明の意図および範囲を逸脱することなしに様々な変化および変更がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの分子量をセファクリルS−300HRゲル透過カラム・クロマトグラフィーを使用して決定するための検量線を示す。図において、ポイントAはチログロブリン(669kDa)、ポイントBはフェリチン(440kDa)、ポイントCはカタラーゼ(232kDa)、ポイントDはアルドラーゼ(158kDa)およびポイントEはウシ血清アルブミン(67kDa)を示す。
【図2】大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの活性に対するpH値の影響を示す。図において、「〇」はpH依存活性を、「●」は表示pHにおける安定性を示す。
【図3】大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼの安定性に対する温度の影響を示す。図において、「〇」は温度依存活性を、「●」は表示温度における安定性を示す。
【図4】凍結変性したサバのすり身の反応性スルフヒドリル基の数およびゲルの強度に対する、添加した大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼ量の影響を示す。図において、「●」は反応性スルフヒドリル基の数、「■」はゲル強度を示す。
【図5】凍結変性したサバのすり身の反応性スルフヒドリル基の数およびゲルの強度に対する、大腸菌由来の亜硫酸レダクターゼが凍結変性したサバのすり身の肉に作用する時間の影響を示す。図において「●」は反応性スルフヒドリル基の数、「■」はゲル強度を示す。
【図6】オゾンで脱色したサバのすり身の反応性スルフヒドリル基の数およびゲルの強度に対する、添加したサッカロミセス・セレビシアエ由来の亜硫酸レダクターゼ量の影響を示す。図において「〇」は反応性スルフヒドリル基の数、「●」はゲル強度を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to purified sulfite reductase. More specifically, the sulfite reductase of the present invention catalyzes the reduction of sulfite to sulfide, and when used in denatured fish, effectively regenerates denatured fish meat protein and reduces the denatured fish protein. Increases the number of reactive sulfhydryl groups and gel strength. The present invention also relates to a method for producing purified sulfite reductase and a method for regenerating denatured fish protein using said solution or powdered form of sulfite reductase.
[0002]
[Prior art]
Sulfite reductase, which is widely present in plants and microorganisms, is an enzyme that catalyzes the reduction of sulfite to sulfide in the final step of assimilated sulfate reduction, which is an important step in cysteine biosynthesis. Six electrons are provided to the reaction as follows: SO3 2-+ 6e+ 6H+→ S2-+ 3H2During the reduction reaction of O and sulfite to sulfide, reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) acts as an electron donor in Escherichia coli, and NADPH or reduced methyl viologen (MVH) in yeast. Acts as an electron donating group, and in other organisms or tissues, other donating groups act.
[0003]
Muscle proteins are a large variety of proteins, mostly with various physiological effects, by the interaction of L-amino acids via peptide bonds, disulfide bonds, hydrogen bonds, ionic bonds and hydrophobic bonds, and by dipole moments Formed by action. "Protein denaturation" refers to a secondary, tertiary, or quaternary three-dimensional structural change of a protein without breaking peptide bonds.
[0004]
The structure of the denatured protein forms a random helix in an unfolded or aggregated state, where the functional groups on or between the peptide chains interact, thereby causing the Loss of physiological, chemical and biological properties. The reason why proteins are denatured is generally considered as follows. The water in the muscle freezes, which raises the salt concentration and changes the pH around the protein, which may cause protein molecules to precipitate, due to salting out or aggregation of intermolecular or intramolecular hydrophobic groups. At the same time, new hydrogen bonds, disulfide bonds, and ionic bonds are formed to aggregate and denature proteins. In addition, the water around the protein molecule forms bound water with functional groups such as -SH, -COOH, -NH and -CO of the protein molecule. Further, due to the temperature drop, the water molecules whose bonding strength is reduced first form ice crystals. At the same time, volume expansion changes the conformation of the protein molecule, exposing functional groups, and forming new bonds between or within the molecules, which aggregate and denature the protein molecules.
[0005]
It has been found that the reason for the formation of covalent bonds when cryopreserved fish proteins are denatured is that sulfhydryl groups are oxidized to disulfide groups (Jiang et al., J. Food Sci. 63: 777-781, 1998). Jiang et al., J. Food Sci. 60: 652-655, 1998). Fish meat denatured by frozen storage not only causes fish meat softening, tissue fluid outflow, spongy tissue formation, but also has worse emulsifying properties, water retention ability, gel forming ability, and viscoelasticity than fresh fish . The reason for these degradations is mainly due to denaturation of myofibrillar proteins.
[0006]
After denaturation, the protein forms a normal network, which after curing by heating, imparts elastic properties to the muscle protein. Gelation of fish proteins imparts elasticity to fish proteins and is one of the most important properties during processing of fish proteins into purified products. Gelation of proteins is affected by many factors such as salt concentration, pH value, temperature, protein concentration, constituents, additives, ionic strength, freshness and the like. The biochemical properties of the purified product indicate that the bonds that form the network include hydrogen bonds, hydrophobic bonds, ionic bonds, disulfide bonds, and other covalent bonds.
[0007]
In addition, the gel strength is an index that determines the quality of the refined surimi product. The elasticity of a purified product is affected by many factors such as salt concentration, pH value, temperature, protein concentration, constituents, additives, ionic strength, freshness and the like. Therefore, many methods have been proposed to increase the elasticity of refined fish meat products.
[0008]
The gel-forming ability of fish meat decreases during frozen storage. The reason for this is mainly due to the gradual decrease in the solubility of fish muscle proteins, which form macromolecules such as dimers and multimers of myosin due to the formation of disulfide bonds and other covalent bonds. It is believed to result. The formation of disulfide bonds between muscle proteins results in aggregation and denaturation of fish muscle actomyosin.
[0009]
As mentioned above, the gel forming ability of fish meat is reduced during frozen storage, which makes the fish meat unsuitable for processing into colloidal protein foods. Thus, the application of frozen stored fish meat to the production of colloidal protein foods is limited.
[0010]
Alkaline washing treatments have long been used to improve the gel-forming ability of mackerel surimi, but do not help improve color. Although the color of mackerel can be substantially improved by increasing the alkaline washing cycle or using ozone bleaching, the gel-forming ability of mackerel muscle proteins is degraded.
[0011]
In addition, for frozen surimi obtained by adding a chemical reducing agent such as cysteine, sodium disulfite, and ascorbic acid to denatured fish muscle, all sulfhydryl groups and reactive sulfhydryl groups of actomyosin and extractable acthydrin groups were obtained. The amount of all myosin is much higher than frozen surimi without added reducing agent. Although the gel-forming ability of a protein is reduced by freezing, most of the protein can be recovered (regenerated) by adding a reducing agent. Therefore, it is understood that the reducing agent can recover the aggregated and denatured actomyosin. As a result of the addition of the reducing agent, the disulfide bond of the frozen denatured fish meat is reduced to the sulfhydryl bond in the minced meat. If the disulfide bonds reform during the gelation of the purified product, this makes the network more rigid and stable. However, chemical reducing agents are considered external additives and are not easily accepted by consumers.
[0012]
The inventor of the present invention has proposed to use a microorganism-derived sulfite reductase instead of a chemical reducing agent. For example, Jiang et al. Studied the effect of yeast-derived sulfite reductase on the recovery of denatured fish muscle protein from decolorized and freeze-denatured mackerel surimi, which was decolorized with ozone, and crude sulfite reductase recovered denatured muscle protein, (Jiang et al., J. Food Sci. 60: 652-655, 1998; Jiang et al., J. Food Sci. 60: 777-781, 1998). Further, Wu et al. Also found that the crude lyophilized powder of sulfite reductase prepared from Saccharomyces cerevisiae was applied to the processing of frozen fish to significantly enhance the gel-forming ability of the purified product (Wu et al., J. Food Sci. 65: 1400-1403, 2000). However, microorganism-derived sulfite reductase has never been prepared and its effect on the recovery of denatured fish muscle has never been studied.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In order to overcome the above-mentioned problems in the prior art, the present inventors studied a method for producing a microorganism-derived sulfite reductase and the effect of the obtained sulfite reductase on the recovery of native muscle protein from denatured fish meat, It has been discovered that the object can be achieved by using purified sulfite reductase from E. coli or one of the genus Saccharomyces. The present invention has been completed.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention has the following characteristics:
a. Has the effect of catalyzing the reduction to sulfite sulfide or recovering (regenerating) sulfhydryl groups from disulfide groups;
b. In the reduction catalytic reaction, the reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphoric acid (NADPH), methyl viologen (MVH), or another donor group acts as an electron donor group;
c. Have a molecular weight of 100,000 to 400,000;
d. The optimal temperature of activity is between 20 ° C and 30 ° C; and
e. Optimum pH of activity is 6.5 to 8.0
And a purified sulfite reductase characterized by the following:
[0015]
Preferably, the electron donor for sulfite reductase is NADPH. In addition, it is preferred that the sulfite reductase is derived from Escherichia coli or one species of the genus Saccharomyces. One species of the genus Saccharomyces is Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanas, Saccharomyces ellipsoidus, and Saccharomyces acechary. Among the above, Saccharomyces cerevisiae is preferred.
[0016]
In addition, the present invention also provides a method for producing purified sulfite reductase, comprising purifying sulfite reductase from a crude enzyme solution of Escherichia coli or one of the genus Saccharomyces using ammonium sulfate fractionation or chromatography. .
[0017]
In a method for producing purified sulfite reductase, the crude enzyme solution comprises the following steps:
adding a phosphate buffer having a pH of 6.5 to 8.5 to a cell of Escherichia coli or one of the genus Saccharomyces, using an ultrasonicator at a temperature of 2 to 10 ° C. for 0.1 to 2 hours. Crushing step, centrifuging at 5000 × g for 30 minutes, collecting the supernatant, suspending the remaining fragmented cells in the same buffer, grinding the fragmented cells, and centrifuging as described above. After separation, it is produced by a step of collecting a supernatant and a step of mixing a plurality of supernatants.
[0018]
Further, the ammonium sulfate fractionation comprises the following steps: a step of gently adding ammonium sulfate to the crude enzyme solution produced as described above (in claim 6); a step of 0.1 to 35,000 × g at a rate of 3000 to 15,000 × g. After centrifugation for 2 hours from, the precipitate at 30 to 60% saturation is collected and the solution of the precipitate is washed against 0.1 M to 0.2 M phosphate buffer (pH 6.5 to 8.5). It involves dialysis to obtain a dialysate, all steps being performed at 2 to 10 ° C.
[0019]
Still further, said chromatography is selected from the group consisting of DEAE Sephacel column chromatography and / or Sephacryl S-300HR column chromatography.
[0020]
The invention also provides a method of regenerating a denatured fish protein comprising applying to the denatured fish protein. The sulfite reductase of the present invention may be used in solution or powder form in an amount of 0.01 to 0.5 activity units per gram of denatured fish protein. The time for the sulfite reductase in solution or powder form to act on the denatured fish protein is 5 to 40 minutes.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, the sulfite reductase, that is, the starting enzyme solution and the starting enzyme powder were obtained from Escherichia coli or Saccharomyces cerevisiae. In addition, the effect of the enzyme on the regeneration of denatured fish meat protein was also studied.
[0022]
The materials and equipment used, sulfite reductase production and related experimental or test methods are first described.
(A) Materials and equipment
(1) Bacteria and yeast cells
1. Culture media containing 4.0% sucrose, 0.4% yeast extract, 0.4% tryptone (pH 7.5) in Erlenmeyer flasks, purchased from Taiwan Culture Collection and Research Center (Hisnchu, Taiwan) 1% of the activated E. coli (CCRC11634) thus obtained was inoculated in a loop and cultured at 37 ° C. for 18 hours while shaking at 100 rpm. E. coli cells were collected by centrifugation at 5000 xg for 30 minutes.
[0023]
2. In an Erlenmeyer flask, YM broth culture medium containing 0.3% yeast extract, 0.3% malt extract, 0.5% peptone and 1.0% dextrose (pH 7.0) was added to Taiwan Culture Collection and Research Center. Saccharomyces cerevisiae (CCRC22223) purchased from (Hisnchu Taiwan) was inoculated in a loop and cultured at 24 ° C. for 60 hours with shaking at 100 rpm. Saccharomyces cerevisiae cells were collected by centrifugation at 4000 × g for 30 minutes.
[0024]
(2) Reagent
DEAE Sephacel, Sephacryl S-300HR, electrophoresis molecular weight standards and gel permeation filtration molecular weight standards were purchased from Pharmacia Biotech (Uppsala, Sweden).
Yeast extract, tryptone, was purchased from Difco.
Ammonium sulfate was purchased from Merck (Darmstadt Germany).
[0025]
Bovine serum albumin (BSA), flavin mononucleotide (FMN), reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH), glutathione, dithiothreitol, cysteine, 5,5'-dithiobis- (2-nitrobenzoic acid) (DTNB) ), Β-mercaptoethanol (β-Me) and sodium dodecyl sulfate (SDS) were purchased from Sigma Chemical Co. (St. Louis, Mo., USA).
[0026]
Iodoacetic acid (IAA), N-ethylmaleimide (NEM), P-chloromercuryphenylsulfonic acid (PCMPS), P-chloromercurybenzoate (PCMB), phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), and N, N. N ', N'-tetramethyl-ethylenediamine (TEMED) was purchased from Bio-Rad (Richmond, CA, USA).
All other chemicals were biochemical reagent grade.
[0027]
(2) Equipment
1. Low-temperature oscillation culture box: Hotek 718, manufactured by Hotech Equipment Co., Ltd. (Taipei, Taiwan)
2. Low temperature and high speed centrifugation: SCR20B, Hitachi, Japan
3. Ultrasonicator; Model W-200, Ultrasonic, Japan
4. Physical property terminator: Model CR-200, Sun Chemical, Tokyo, Japan
5. Spectrophotometer: Hitachi U-2001, Hitachi, Ltd., Japan
6. Mini-electrophoresis: Mini PROTEAN II cell, power supply Bio-Rad model 200 / 2.0, Bio-Rad USA
7. pH meter: HM-30S, TOA Electric Co., Ltd., Japan
8. Bath tank: Model B204, Marathon (MARATON, Taiwan),
9. Grinder: CF5kg, Cheu Far Co., Taiwan,
10. Columns: C26 / 40, C26 / 100, Pharmacia LKB Biotechnology, Uppsala, Sweden
11. Fraction collector: FRAC-200, Pharmacia LKB Biotechnology, Uppsala, Sweden
12. High Performance Protein Liquid Chromatography (FPLC) System: Controller LCC-500 Plus and Pump P-500, Pharmacia LKB, Biotechnology, Uppsala, Sweden
13. -20 ° C freezer, biofreezer, model 8442, Forma Scientific, USA
14. Amicon Ultrafiltration Concentrator: Purchased from Amicon, USA, main structures are concentration tank (stirred cell, model 8050) and filtration film (YM1043mm membrane)
15. Defoaming homogenizer: Waring blender with baffle
[0028]
(B) Production and purification of sulfite reductase
Extraction: Escherichia coli was cultured in a medium containing 4.0% sucrose, 0.4% yeast extract, and 0.4% tryptone (pH 7.5) at 37 ° C. for 18 hours, and then centrifuged at 5000 × g for 30 minutes. Separately collected and mixed with 2 volumes (based on cell volume) of 0.1 M potassium phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). The harvested cells were then disrupted using a sonicator at 4 ° C. for 30 minutes and harvested by centrifugation at 5000 × g for 30 minutes. The resulting sample was suspended in 0.1 M phosphate buffer (pH 7.7), crushed and centrifuged again as described above. On the other hand, Saccharomyces cerevisiae cells were cultured in a medium containing 0.3% yeast extract, 0.3% malt extract, 0.5% peptone and 1.0% dextrose (pH 7.0) for 60 hours. The cells were collected by centrifugation at 4000 × g for 30 minutes. The cells are mixed with 2 volumes (based on cell volume) of 0.3 M potassium phosphate buffer containing 1 mM EDTA (pH 7.3) for 30 minutes on an ultrasonic model W-200 sonicator. Crushed at 4 ° C. Cells and debris were collected by centrifugation at 13000 xg for 30 minutes. The residue was suspended in a 0.3 M phosphate buffer (pH 7.0), crushed again, and centrifuged.
[0029]
Ammonium sulfate fractionation: Solid ammonium sulfate was gently added to the crude enzyme with stirring. The precipitate at 30-60% saturation was collected by centrifugation at 5000 xg for 30 minutes and then dialyzed against 0.1 M phosphate buffer (pH 7.7) for 24 hours. All steps were performed at 4 ° C.
[0030]
DEAE-Sephacel column chromatography: The dialyzed crude enzyme is colored on DEAE Sephacel (2.6 x 20 cm) pre-equilibrated with 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). Layer analysis (chromatography) was performed. After washing with 10 volumes of phosphate buffer, the adsorbed protein was eluted at a flow rate of 1 mL / min with a linear gradient of 0 to 1.0 M sodium chloride in 0.1 M phosphate buffer. Multiple 5 mL fractions were collected using a fraction collector. Crude reductase was eluted at a concentration of 0.32 to 0.40 M sodium chloride.
[0031]
Sephacryl S-300 HR column chromatography: The fraction having reductase activity is concentrated by DEAE Sephacel chromatography and contains 0.5 mM EDTA (pH 7.7) using Amicon ultrafiltration. Equilibrated with 0.1 M phosphate buffer. The resulting sample was applied to a Sephacryl S-300 HR column (2.6 x 90 cm) that had been pre-equilibrated with 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). The flow rate was 1 mL / min and 5 or 2.5 mL was collected per fraction. This Sephacryl S-300HR chromatography was performed three times. The purified enzyme was stored at -70 ° C until use.
[0032]
(C) Testing the biochemical properties of sulfite reductase
Measurement of enzyme activity
Sulfite reductase activity was measured by spectrophotometry under aerobic conditions at 340 nm, following the oxidation of NADPH with sulfurous acid by the enzyme activity determination method of Siegel et al. (Siegel, 1973). 0.9 mL reaction mixture [0.5 mM EDTA, 0.5 mM NaHSO30.1 M phosphate buffer (pH 7.7) containing 1 μM FMN and 0.2 mM NADPH], and incubated at 25 ° C. Activity was determined according to the initial rate after addition of the reductase and corrected by the slow oxidation of NADPH in the absence of sulfite. One activity unit was defined as the amount of enzyme that catalyzes the oxidation of 1 micromole of NADPH within 1 minute at 25 ° C under the above conditions.
[0033]
Measurement of protein concentration
Protein concentration was measured by the dye binding method. Bovine serum albumin was used as a marker.
[0034]
Molecular weight
The molecular weight of the sulfite reductase was measured using Sephacryl S-300HR column chromatography. Thyroglobulin (669 kDa), ferritin (440 kDa), catalase (232 kDa), aldolase (158 kDa) and bovine serum albumin (67 kDa) were used as standard proteins.
[0035]
Temperature and pH effects
Optimal temperature: 0.9 mL reaction mixture [0.5 mM EDTA, 0.5 mM NaHSO30.1 M phosphate buffer (pH 7.7) containing 1 μM FMN and 0.2 mM NADPH], and 0.1 mL reductase was added thereto at various temperatures (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, (40, 45, 50, 55, and 60 ° C.) for 5 minutes. Activity was determined from the initial rate and corrected by oxidation of NADPH in the absence of sulfite according to the method of Siegel et al. (Siegel et al., 1973).
[0036]
Thermostability: Purified sulfite reductase in 0.1 M phosphate buffer (pH 7.7) was prepared at various temperatures (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, And 60 ° C) for 30 minutes. Residual activity was measured according to the method of Segel et al. (Seigel (1973)).
[0037]
Optimal pH values: various pH (0.2 M citrate buffer: pH 4.0 to 6.0; 0.2 M phosphate buffer: pH 6.0 to 8.0; 0.2 M bicarbonate buffer: pH 8) 0.0 to 10.0; all buffers were 0.5 mM EDTA, 0.5 mM NaHSO30.1 mL of reductase was added to a 0.9 mL reaction mixture (containing 1 μM FMN and 0.2 mM NADPH) and incubated at 25 ° C. for 5 minutes. Activity was determined from the initial rate and corrected for the oxidation of NADPH in the absence of sulfite according to the method of Siegel et al. (Seigel (1973)).
[0038]
pH stability: various pH (0.2 M citrate buffer: pH 4.0 to 6.0; 0.2 M phosphate buffer: pH 6.0 to 8.0; 0.2 M bicarbonate buffer: pH 8. Purified sulfite reductase in a buffer solution (0 to 10.0) was incubated at 25 ° C. for 30 minutes. Residual activity was measured according to the method of Segel et al. (Seigel (1973)).
[0039]
Effects of metal ions or inhibitors
Purified sulfite reductase in 0.1 M phosphate buffer (pH 7.7) was incubated at 25 ° C. with various metals or inhibitors. The final metal concentrations were 0.5, 1.0, 5.0, and 10.0 mM, and the inhibitor concentration was 1.0 mM. After 30 minutes of incubation, the residual activity was measured according to the method of Segel et al. (Seigel (1973)).
[0040]
Cold storage stability
The enzyme solution was stored at 4 ° C and -20 ° C, respectively. Residual enzyme activity was measured at regular time intervals to test the stability of cold storage.
[0041]
(D) Frozen denatured fish muscle recovery test of mackerel, scorpionfish and swordfish
Preparation of Frozen Mackerel, Tigerfish and Swordfish
As raw materials, the fish muscles of mackerel, scorpionfish and swordfish were stored in a freezer at -25 ° C for 6 months and freeze-denatured. The frozen fish muscle was decapitated, the intestine was removed, the bone was removed, washed three times with ice water, and centrifuged with a centrifugal dehydrator until the water content was about 78%. The resulting surimi is ground for 10 minutes, mixed with 0.2% polyphosphoric acid and 5% sugar or glycitol, put in a -40 ° C blast freezer to lower the central temperature below -18 ° C, and quickly freeze And stored in frozen storage for later use.
[0042]
Production of refined products
The above-mentioned frozen surimi is placed in an air-conditioned room so that the center temperature is not frozen at a temperature of −2 to −5 ° C., and then the sulfite reductase obtained above, the enzyme solution of the raw material or the enzyme of the raw material Powder was added. Simultaneously, after adding 2.5% salt, the surimi was ground with a grinder and then for 20 minutes. Finally, 3% potato starch was added and mixed uniformly. The obtained sample was packed in a case, settled at 25 ° C. for 30 minutes, and then heated at 95 ° C. for 20 minutes. Samples were chilled in running water and stored at 4 ° C. Its properties were measured the next day.
[0043]
Characterization of surimi
Surimi actomyosin was extracted according to the method of Noguchi and Matsumoto (1978). The reactive group of actomyosin was determined according to a modified method of Ito et al. (Itoh (1979)). The gel-forming property was determined by cutting a refined surimi product to a height of 3.0 cm, and measuring the gel strength using a physical property terminator having a 5 mm diameter plug.
[0044]
Preparation of actomyosin from surimi and measurement of SH
Actomyosin (AM) was extracted according to the method of Noguchi and Matsumoto (1978). Actomyosin in 50 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 0.6 M KCL and 6 mM EDTA was mixed with a 0.01 M DTNB solution and incubated at 5 ° C for 1 hour. Reactive SH was determined according to Ito et al. (Itoh (1979)).
[0045]
Measurement of gel strength
The gel strength was measured with a rheometer and expressed as breaking force (g) and deformation (cm) [gel strength (g × cm) = breaking force (g) × deformation (cm)].
[0046]
Statistical analysis
Duncan's multiple range test was used for statistical analysis. For gel strength, ten measurements from each group were analyzed. Significant differences were defined as p <0.05.
[0047]
(E) Example
The following Preparation Examples and Use Examples are illustrated to illustrate the invention in more detail. However, these examples do not limit the invention.
[0048]
Preparation Example 1: Extraction, purification and biochemical properties of sulfite reductase from Escherichia coli
To 1 part by volume of E. coli cells (CCRC11634), 2 parts by volume of 0.1 M potassium phosphate containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7) was added. Cells were disrupted and stained using a 30% power sonicator at 4 ° C. for 30 minutes. A microscope was used to observe whether the cells were completely disrupted. The cell buffer mixture was then centrifuged at 5000 × g for 30 minutes. The supernatant was collected. An equal volume of the same phosphate buffer was added to the remaining disrupted cells. The obtained product was pulverized again in the same manner and centrifuged to collect a supernatant crude enzyme solution.
[0049]
Multiple collected supernatants of the crude enzyme solution were mixed. Solid ammonium sulfate was gently added to the crude enzyme with stirring. It was found that the precipitate at a saturation of 30 to 60% had the highest activity. The precipitate at 30-60% saturation was collected, dissolved in 0.1 M phosphate buffer and dialyzed against 0.1 M phosphate buffer (pH 7.7) for 24 hours. All steps were performed at 4 ° C.
[0050]
The dialyzed crude enzyme was subjected to color layer analysis (chromatography) on DEAE Sephacel (2.6 × 20 cm) pre-equilibrated with 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). After washing with 10 volumes of phosphate buffer, the adsorbed protein was eluted with a linear gradient of 0.1 M sodium chloride in 0.1 M phosphate buffer at a flow rate of 1 mL / min. Multiple 5 mL fractions were collected using a fraction collector. Crude reductase was eluted at a concentration of 0.32 to 0.40 M sodium chloride.
[0051]
Fractions having reductase activity were concentrated by DEAE Sephacel chromatography and equilibrated with 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7) using Amicon ultrafiltration. The obtained sample was applied to a Sephacryl S-300 HR column (2.6 × 90 cm) which had been pre-equilibrated with a 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). The flow rate was 1 mL / min and 5 or 2.5 mL was collected per fraction. This Sephacryl S-300 HR chromatography was performed three times. Purified enzyme was stored at -70 ° C until use.
[0052]
After the analysis, it was confirmed that the yield and specific activity of the sulfite reductase derived from Escherichia coli were 31.7% and 10.03 units / mg, respectively. In addition, a 579.5-fold purification was achieved (as indicated in Table 1).
[0053]
[Table 1]
Table 1-Summary of production and purification of E. coli-derived sulfite reductase
Figure 2004350586
The biochemical properties of the sulfite reductase derived from Escherichia coli were as follows.
[0054]
(1) Molecular weight
From the calibration curve (shown in FIG. 1) obtained from the standard protein by Sephacryl S-300HR gel filtration column chromatography, the molecular weight of E. coli-derived sulfite reductase was estimated to be 119,000.
[0055]
(2) Optimum pH value and pH stability
The sulfite reductase from E. coli had an optimal pH at 7.7 and was very stable between pH 6.5 and 8.0 (shown in FIG. 2). After standing at 25 ° C. and pH 4.0 to 10.0, the activity of sulfite reductase was measured. It was found that at pH 6.5 to 7.5, 95% or more of the activity remained. At pH 6.5, 73.7% or more of the activity remained, and at pH 8.0, 79.0% or more of the activity remained. Therefore, the stability of the enzyme was found to be better in the neutral state than in the slightly acidic or alkaline state.
[0056]
(3) Optimal temperature and thermal stability
The optimum temperature of the sulfite reductase derived from Escherichia coli was 25 ° C. Regarding thermostability, the enzyme was very stable in the temperature range of 5 to 25 ° C., and 98% or more of the activity remained. At temperatures above 25 ° C., the enzyme was gradually inactivated and was completely inactivated when it reached 50 ° C. (shown in FIG. 3).
[0057]
(4) Effect of inhibitor on enzyme activity
The catalytic activity of sulfite reductase from E. coli was completely inhibited by PCMB and KCN and partially inhibited by NEM, PMSF and IAA.
[0058]
(5) Effect of metal ions on enzyme activity
The catalytic activity of sulfite reductase derived from Escherichia coli is Hg2+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, Co2+, And Cu2+Strongly inhibited by Cd2+, Zn2+, Mn2+, And Ba2+Received moderate inhibition. However, Na+, K+And Mg2+Did not affect enzyme activity. Hg among metal ions2+, Fe2+, Cu2+, And Zn2+Interacts with the sulfhydryl group of the enzyme and inhibits its activity. The results in this section prove that the active site of the enzyme contains a cysteine residue.
[0059]
(6) Effect of reducing agent on enzyme activity
Reducing agents such as glutathione, dithiothreitol, β-mercaptoethanol, and cysteine all improved the activity of sulfite reductase from E. coli.
[0060]
(7) Low temperature storage stability
Enzyme solutions of sulfite reductase from E. coli were stored at 4 ° C and -20 ° C, respectively. Residual enzyme activity was measured at regular time intervals. As a result of the test, it was found that the enzyme activity was still 77.8% after storage at 4 ° C. for 28 days, and that the activity was hardly changed after storage at −20 ° C. for 2 months.
[0061]
Preparation Example 2: Production, purification and biochemical properties of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae
To one volume of cells of Saccharomyces cerevisiae (CCRC22223) was added 2 volumes of 0.3 M phosphate buffer containing 0.1 mM EDTA (pH 7.3). Cells were disrupted and stained using a 30% power sonicator at 4 ° C. for 30 minutes. A microscope was used to observe whether the cells were completely disrupted. The cell buffer mixture was then centrifuged at 13,000 xg for 60 minutes. The supernatant was collected. An equal volume of the same phosphate buffer was added to the remaining disrupted cells. The disrupted cells were again crushed in the same manner, centrifuged, and the supernatant was collected.
[0062]
Multiple collected supernatants of the crude enzyme solution were mixed. The solid ammonium sulfate was gently added to the crude enzyme solution with stirring. It was found that the ammonium sulfate precipitate at 30 to 60% saturation had the highest activity. The precipitate at 30-60% saturation was dissolved in 0.1 M phosphate buffer (pH 7.7) and dialyzed against the same buffer for 24 hours. All steps were performed at 4 ° C.
[0063]
The dialyzed crude enzyme was chromatographed on DEAE Sephacel (2.6 x 20 cm) pre-equilibrated with 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). . After washing with 10 volumes of phosphate buffer, the adsorbed protein was eluted with a linear gradient of 0.1 M sodium chloride in 0.1 M phosphate buffer at a flow rate of 1 mL / min. Multiple 5 mL fractions were collected using a fraction collector. Crude reductase was eluted at a concentration of 0.32 to 0.40 M sodium chloride.
[0064]
Fractions having reductase activity were concentrated by DEAE Sephacel chromatography and equilibrated with 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7) using Amicon ultrafiltration. The obtained sample was applied to a Sephacryl S-300 HR column (2.6 × 90 cm) that had been pre-equilibrated with a 0.1 M phosphate buffer containing 0.5 mM EDTA (pH 7.7). The flow rate was 1 mL / min and 5 or 2.5 mL was collected per fraction. This Sephacryl S-300 HR chromatography was performed three times. The purified enzyme was stored at -70 ° C until use until use.
[0065]
After analysis, the yield and specific activity of the sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae were 14.2% and 1.34 units / mg, respectively. Further, purification was carried out by 432.3 times (shown in Table 2).
[0066]
[Table 2]
Table 2-Summary of production and purification of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae
Figure 2004350586
[0067]
The biochemical properties of the sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae are as follows.
(1) Molecular weight
The molecular weight of the sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae was estimated to be 358,000 based on the calibration curve obtained from the standard protein by Sephacryl S-300HR gel filtration column chromatography.
[0068]
(2) Optimum pH and pH stability
Sulphite reductase from Saccharomyces cerevisiae had an optimal pH at 7.3 and was very stable at pH 6.5 to 7.5.
[0069]
(3) Optimal temperature and thermal stability
The optimum temperature of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae was 25 ° C. It was very stable in the temperature range from 5 to 30 ° C.
[0070]
(4) Effect of inhibitor on enzyme activity
The catalytic activity of the sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae was completely inhibited by PCMPS, PCMB and KCN and partially inhibited by NEM, PMSF and IAA.
[0071]
(5) Effect of metal ions on enzyme activity
The catalytic activity of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae is Hg2+, Zn2+, Pb2+, And Cu2+Strongly inhibited by Co2+, Ni2+, Fe2+, Mn2+And Ba2+Was partially inhibited by However, Na+, K+, Ca2+And Mg2+Did not affect enzyme activity.
[0072]
(6) Effect of reducing agent on enzyme activity
Reducing agents such as glutathione, dithiothreitol, β-mercaptoethanol, and cysteine all improved the activity of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae.
[0073]
(7) Low temperature storage stability
Enzyme solutions of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae were stored at 4 ° C and -20 ° C, respectively. Residual enzyme activity was measured at regular intervals. The test showed that after storage at 4 ° C. for 28 days, the enzyme activity was still 77.8%, and after storage at −20 ° C. for 2 months, the activity was almost unchanged.
[0074]
Use Example 1: Effect of sulfite reductase from Escherichia coli on surimi of freeze-denatured mackerel
The effect of the amount of added sulfite reductase from E. coli added on the number of reactive sulfhydryl groups and gel strength in freeze-denatured mackerel surimi is shown in FIG. Various activity units of sulfite reductase from Escherichia coli were added to the freeze-denatured mackerel surimi. Reactive sulfhydryl groups increased significantly with increasing amounts of added reductase. When 0.03 activity units of sulfite reductase were added per gram of minced meat, the number of reactive sulfhydryl groups in the mackerel surimi was 4.19 × 10-5From 7.23 × 10-5Mol / g increased to mince. Addition of more than 0.03 units / g minc of reductase did not show any apparent change in the reactive sulfhydryl groups. A similar trend was observed for changes in gel strength. The gel strength increased from 115.0 g × cm to 235.7 g × cm when 0.03 units / g mince of E. coli-derived sulfite reductase was added. Even when reductase was added in an amount of more than 0.03 units, no apparent change was observed in gel strength.
[0075]
The effect of the reaction time of the sulfite reductase derived from Escherichia coli on the freeze-denatured mackerel surimi is shown in FIG. Sulfite reductase from E. coli at 0.03 activity units / g minc was added. As the reaction time increased, the number of reactive sulfhydryl groups increased significantly. The number of reactive sulfhydryl groups was 4.20 x 10-57.65 x 10 after 25 minutes incubation from mol / g-5Mol / g increased to mince. A similar trend was observed for changes in gel strength. The gel strength increased from 109.4 g × cm to 211.2 g × cm and then tended to change slowly.
[0076]
Use Example 2: Effect of sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae on freeze-denatured mackerel surimi
Various activity units of sulfite reductase from Escherichia coli were added to the freeze-denatured mackerel surimi. The number of reactive sulfhydryl groups increased significantly with increasing amounts of added reductase. When 0.5 units / g minced sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae was added, the number of reactive sulfhydryl groups was 2.19 × 10 5 of the control.-53.48 × 10 from mol / g-5Mol / g increased to mince. A similar trend was observed for changes in gel strength. As shown in FIG. 6, the gel strength increased from 115.0 g × cm to 369.9 g × cm when 0.5 unit / g minced sulfite reductase derived from Saccharomyces cerevisiae was added.
[0077]
The above examples are given by way of explanation and do not limit the invention, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a calibration curve for determining the molecular weight of sulfite reductase from E. coli using Sephacryl S-300HR gel permeation column chromatography. In the figure, point A indicates thyroglobulin (669 kDa), point B indicates ferritin (440 kDa), point C indicates catalase (232 kDa), point D indicates aldolase (158 kDa), and point E indicates bovine serum albumin (67 kDa).
FIG. 2 shows the effect of pH value on the activity of sulfite reductase from E. coli. In the figure, “〇” indicates pH-dependent activity, and “「 ”indicates stability at the indicated pH.
FIG. 3 shows the effect of temperature on the stability of sulfite reductase from E. coli. In the figure, “Δ” indicates temperature-dependent activity, and “●” indicates stability at the indicated temperature.
FIG. 4 shows the effect of the amount of added E. coli-derived sulfite reductase on the number of reactive sulfhydryl groups and gel strength of freeze-denatured mackerel surimi. In the figure, “●” indicates the number of reactive sulfhydryl groups, and “■” indicates gel strength.
FIG. 5 shows the effect of the time during which the sulfite reductase from Escherichia coli acts on the meat of a freeze-denatured mackerel surimi on the number of reactive sulfhydryl groups and gel strength of the freeze-denatured mackerel surimi. In the figure, “●” indicates the number of reactive sulfhydryl groups, and “■” indicates gel strength.
FIG. 6 shows the effect of the amount of added sulfite reductase from Saccharomyces cerevisiae on the number of reactive sulfhydryl groups and gel strength of mackerel surimi decolorized with ozone. In the figure, “〇” indicates the number of reactive sulfhydryl groups, and “●” indicates gel strength.

Claims (10)

精製された亜硫酸レダクターゼであって、下記特性:
a.亜硫酸塩の硫化物への還元を触媒するかまたはジスルフィド基からスルフヒドリル基を再生する作用を有すること;
b.前記還元の触媒反応においては、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)、メチルビオロゲン(MVH)または他の供与基が電子供与基として作用すること;
c.分子量は100,000から400,000であること;
d.活性の至適温度は20℃から30℃であること;および
e.活性の至適pHは6.5から8.0であること、
を特徴とする亜硫酸レダクターゼ。
A purified sulfite reductase having the following characteristics:
a. Catalyze the reduction of sulfites to sulfides or regenerate sulfhydryl groups from disulfide groups;
b. In the reduction catalytic reaction, reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH), methyl viologen (MVH) or another donor group acts as an electron donor group;
c. Have a molecular weight of 100,000 to 400,000;
d. Optimal temperature of activity is from 20 ° C to 30 ° C; and e. The optimal pH of the activity is 6.5 to 8.0,
A sulfite reductase characterized by the following:
前記電子供与体がNADPHである請求項1に記載の亜硫酸レダクターゼ。2. The sulfite reductase according to claim 1, wherein the electron donor is NADPH. 大腸菌またはサッカロミセス属の1種に由来する請求項1に記載の亜硫酸レダクターゼ。2. The sulfite reductase according to claim 1, wherein the sulfite reductase is derived from Escherichia coli or one of the genus Saccharomyces. 前記サッカロミセス属の1種がサッカロミセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae)である請求項3に記載の亜硫酸レダクターゼ。The sulfite reductase according to claim 3, wherein one of the genus Saccharomyces is Saccharomyces cerevisiae. 精製亜硫酸レダクターゼを生産する方法であって、硫酸アンモニウム分画およびクロマトグラフィーを使用して大腸菌またはサッカロミセス属の1種の粗酵素溶液から亜硫酸レダクターゼを精製することを特徴とする方法。A method for producing purified sulfite reductase, comprising purifying sulfite reductase from a crude enzyme solution of Escherichia coli or Saccharomyces using ammonium sulfate fractionation and chromatography. 前記粗酵素溶液が下記工程:
pH6.5から8.5のリン酸緩衝液を大腸菌またはサッカロミセス属の1種の細胞に添加する工程、
超音波処理器を使用して2から10℃の温度で0.1から2時間細胞を破砕する工程、
5000×gで30分間遠心分離した後、上澄み液を採取する工程、
残渣砕片細胞を同じ緩衝液中に懸濁した後、前記砕片細胞を摩砕する工程、
上記のように遠心分離をした後、上澄み液を採取する工程、
複数の上澄み液を混合する工程、
によって生産される請求項5に記載の精製亜硫酸レダクターゼを生産する方法。
The crude enzyme solution comprises the following steps:
adding a phosphate buffer having a pH of 6.5 to 8.5 to one cell of Escherichia coli or Saccharomyces;
Disrupting the cells using a sonicator at a temperature of 2 to 10 ° C. for 0.1 to 2 hours,
Collecting the supernatant after centrifugation at 5000 × g for 30 minutes,
After suspending the residual debris cells in the same buffer, grinding the debris cells,
After centrifugation as above, collecting the supernatant,
Mixing a plurality of supernatants,
A method for producing the purified sulfite reductase according to claim 5, which is produced by:
前記硫酸アンモニウム分画が下記工程:
請求項6に記載のように生産された粗酵素溶液に硫酸アンモニウムを静かに加える工程、
3000から15,000×gの速度で0.1から2時間遠心分離した後、30から60%飽和状態での沈殿物を採集し、沈殿物の溶液を0.1Mから0.2Mリン酸緩衝液(pH6.5から8.5)に対して透析して透析物を得る工程を含み、全工程は2から10℃で行われる請求項5に記載の精製亜硫酸レダクターゼを生産する方法。
The ammonium sulfate fraction is subjected to the following steps:
Gently adding ammonium sulfate to the crude enzyme solution produced as claimed in claim 6,
After centrifugation at a speed of 3000 to 15,000 xg for 0.1 to 2 hours, the precipitate at 30 to 60% saturation is collected and the solution of the precipitate is 0.1 M to 0.2 M phosphate buffered. The method for producing purified sulfite reductase according to claim 5, comprising a step of dialyzing the solution (pH 6.5 to 8.5) to obtain a dialysate, wherein all steps are performed at 2 to 10 ° C.
前記クロマトグラフィーがDEAEセファセル(Sephacel)カラム・クロマトグラフィーおよび/またはセファクリル(Sephacryl)S−300HRカラム・クロマトグラフィーからなる群から選択される請求項5に記載の亜硫酸レダクターゼを生産する方法。The method for producing a sulfite reductase according to claim 5, wherein the chromatography is selected from the group consisting of DEAE Sephacel column chromatography and / or Sephacryl S-300HR column chromatography. 変性した魚タンパク質を再生する方法であって、変性した魚タンパク質に変性した魚タンパク質1グラム当たり0.01から0.5活性単位の量で請求項1の亜硫酸レダクターゼを溶液あるいは粉末形態で適用することを含む方法。A method for regenerating denatured fish protein, wherein the sulfite reductase of claim 1 is applied in solution or powder form in an amount of 0.01 to 0.5 activity units per gram of denatured fish protein. A method that includes: 溶液あるいは粉末形態の亜硫酸レダクターゼが変性した魚タンパク質に作用する時間が5から40分である請求項9に記載の変性した魚タンパク質を再生する方法。The method for regenerating a denatured fish protein according to claim 9, wherein the time during which the sulfite reductase in a solution or powder form acts on the denatured fish protein is 5 to 40 minutes.
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