JP2006169124A - D−プシコースを含有する新規二糖類化合物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 D-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。D-プシコース存在下、キシランあるいはキシロオリゴ糖(キシロビオース以上)にエンド1,4-β-D-キシラナーゼを水性媒体中で作用させ、二糖類化合物を反応媒体から分離、あるいは精製する二糖類化合物の製造方法。上記エンド1,4-β-D-キシラナーゼが、微生物の培養物、菌体、菌体処理物、粗酵素液または精製酵素標品である。上記キシランが、植物原料から分離、精製されたもの、および/または、木材、いなわら、麦、コーンコブミールなどのキシランを含有する植物の状態のものである。
【選択図】 図2
Description
特にキシランの加水分解によるオリゴ糖の製造法については、物理的方法としてオゾン処理による方法(特許文献1)、加圧加熱処理による方法(特許文献2)、マイクロ波処理による方法(特許文献3)、熱水処理による方法(特許文献4)、酸加水分解による方法(特許文献5)および飽和蒸気による方法(特許文献6)が挙げられる。また、酵素化学的な方法として、ヘミセルラーゼによる方法(特許文献7〜9)、酵素処理による方法(特許文献10)、キシラナーゼによる方法(特許文献11〜15)及びβ1,3キシラナーゼによる方法(特許文献16)が挙げられる。
現在、多くのオリゴ糖は本糖転移反応を経て生産されている。糖転移反応には、糖転移反応を触媒する新規な酵素をコードする遺伝子及びその製造法(特許文献17)、糖転移反応によって得られた糖脂質(特許文献18)、糖転移反応を利用した飲食物の製造方法(特許文献19、20)、糖転移反応及びそれを利用したナフトール型―糖結合物質の製造法(特許文献21)が挙げられる。また、藤田らによるβフルクトフラノシダーゼの転移反応による乳果オリゴ糖の生産(非特許文献5)やβフルクトフラノシダーゼによるフルクトオリゴ糖の生産(非特許文献6)、新規オリゴ糖及びその製造方法(特許文献22)などに実用化試験結果が報告されている。
本発明は、D-キシロースとD-プシコースを構成糖とする新規な二糖類化合物の提供を目的としている。
すなわち本発明は、下記の(1)〜(4)の二糖類化合物を要旨としている。
(1)下記構造式1で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
(2)下記構造式2で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
(3)下記構造式3で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
(4)下記構造式4で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
(5)(1)ないし(4)の二糖類からなる群から選ばれる二糖類を1以上含有する二糖類化合物の混合物。
(6)D-プシコース存在下、キシランあるいはキシロオリゴ糖(キシロビオース以上)にエンド1,4-β-D-キシラナーゼを水性媒体中で作用させ、下記構造式1、2、3および4で示される二糖類化合物を反応媒体から分離、あるいは精製することを特徴とする二糖類化合物の製造方法。
(7)上記エンド1,4-β-D-キシラナーゼが、微生物の培養物、菌体、菌体処理物、粗酵素液または精製酵素標品である(6)の二糖類化合物の製造方法。
(8)上記キシランが、植物原料から分離、精製されたもの、および/または、木材、いなわら、麦、コーンコブミールなどのキシランを含有する植物の状態のものである(6)または(7)の二糖類化合物の製造方法。
アスペルギルス ソーヤNo.3株はフスマやコーンコブミールなどのキシランを含有する固体培地あるいは液体培地で培養することにより、容易に増殖することができる。固体培地をそのまま、作用させてもよいし、蒸留水で抽出し酵素液として作用させる。あるいは菌体あるいは酵素液を固定化等をおこない作用させてもよい。さらに本粗酵素液を各種クロマトグラフフィーで精製し、精製酵素として作用させてもよい。
また酵素を作用させる場合、例えば前記方法により培養をおこなった培養液を遠心分離により除菌し得られたろ液を作用させてもよいし,あるいは当該ろ液をさらに硫安(65%飽和)塩析してもよい。もとより、精製酵素を作用させてもよく、精製酵素はMacro-prep-High Q(バイオラッド株式会社)によるイオン交換クロマトグラフィーの後、Sephacryl
S-200HR(アマシャム)を用いてゲルろ過をおこない、Bio gel HPT(バイオラッド株式会社)ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーをおこなうことにより、電気泳動的に均一な精製酵素標品を得ることができる。
本発明の新規二糖類化合物の生産は、D-プシコース存在下、キシラン及びキシロオリゴ糖を酵素分解することによりおこなわれる。キシラン及びキシロオリゴ糖分解酵素はエンド1,4-β-D-キシラナーゼであり、本酵素生産菌の菌体外あるいは菌体内酵素を用いる。エンド1,4-β-D-キシラナーゼ生産菌は、それ自体公知のエンド1,4-β-D-キシラナーゼ生産菌であればよい。例えば、前述のようなアスペルギルス ソーヤーNo.3 等があげられるが、当該エンド1,4-β-D-キシラナーゼ活性が高いキシラナーゼ生産菌、たとえばAspergillus 属Tricoderma属Irpex属Penicillum属Rhizopus属Cephrosporium属Shizophyllum属Talaromyces属Trametes属Sterptomyces属 Bacillus属Clostridium属Cryptococcus属等があげられる。菌体自体の安全性や環境への影響を考慮すれば、アスペルギルス ソーヤーNo.3株の使用が好ましい。
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)の分析条件は以下のとおりである。
カラム:Shodex KS-802 X 2 (昭和電工株式会社製)
溶離液:蒸留水
流速:1ml/分
検出器:示差屈折計(日立製作所製)
キシラン及びD-プシコースの反応液をHPLCで分析したクロマトグラム及び各重合度のキシロオリゴ糖による二糖類化合物の生成結果をそれぞれ、図2及び図3に示した。図2における保持時間16.679のピーク成分は、D-プシコースとキシランあるいは、キシロオリゴ糖を混合した場合にのみ生成することがわかった。また、本ピーク成分を等量の0.2N塩酸と混合し、100℃で3時間加水分解、中和後、再びHPLCで分析したところ、D-プシコースとキシロースに相当する溶出位置にそれぞれピークが認められた。このことから、D-プシコースとキシランあるいはキシロオリゴ糖の酵素反応によって、D-プシコースを構成糖とした二糖類化合物が特異的に生産されることがわかった。本二糖類化合物はキシランで生成量が低いものの、いずれのキシロオリゴ糖も0.9〜1.4 mg/ml濃度で新規二糖類を生成していた(図3)。
新規二糖類化合物は、エンド-1,4-β-D-キシラナーゼの精製酵素標品だけでなく、小麦フスマやコーンコブミール培養麹抽出粗酵素液によっても生産されることがわかった(図4)。
D-プシコースの濃度を一定(16.6%)にした場合、新規二糖類化合物は、キシロトリオースの濃度に比例して増大し、13%から平衡に達する傾向を示した。(図5)。一方、キシロトリオースの濃度を一定(16.6%)にし、D-プシコース濃度を段階的に変えた場合、D-プシコースが6%を越えた段階で新規二糖類化合物の生産性が高まり、10%で平衡に達した(図6)。
構成糖
2.6 mgの新規二糖類化合物を0.2N塩酸0.2mlに溶解し、減圧下2時間98℃で加水分解した。加水分解試料を中和した後、一定量を上記HPLCで分析したところ、D-キシロース及びD-プシコースに相当する位置に、同じ割合でピークが認められた。このことから、本新規二糖化合物は、D-キシロースとD-プシコースが1:1の割合で結合していることがわかった。
新規二糖類化合物の分子量は、TSKgel Oligo-PWカラム(東ソー株式会社)を用いてHPLC分析した。なおグルコースオリゴマー(1-20)(生化学工業株式会社)を標準物質として用いた。
HPLC分析によって算出される新規二糖類化合物の分子量は、298と見積もられた。これはD-キシロースとD-プシコースがグリコシド結合した場合の理論値312にほぼ等しい値となった。
新規二糖類化合物の融点は、パーキンエルマーPyris1を用いて分析した。なお対象物質としてしょ糖及びキシロビオースを用いた。分析の結果、新規二糖類化合物、しょ糖及びキシロビオースの融点は、それぞれ233.7℃,178.9℃及び219.2℃となった。
試料12mgを650マイクロリットルのDMSO-d6に溶解し、1HNMRスペクトルを測定した。ついで50マイクロリットルのD2Oを添加し、H-D交換後の1H NMR、13C NMR及びDEPTスペクトルを測定した。
NMR測定の条件は、以下のとおりである。
装置:Varian
UNITY INOVA 500型
観測周波数:1H:499.8 MHz, 13C:125.7 MHz
基準:TMS
温度:25℃
上記測定条件における結果を図9及び図10に示した。
測定結果から、二糖類の結合様式はキシロースの還元末端1位がβ結合でプシコースに結合してことが考えられたが、結合部位が異なった複数の混合物であることがわかった。
常法に従って、新規二糖類化合物を部分メチル化した後、トリフルオロ酢酸を用いて加水分解し、生成したメチル化単糖類をアルジトールアセテート誘導体化し、ガスクロマトグラフ質量分析計で測定した。
ガスクロマトグラフ質量分析計の測定条件は以下の通りである。
装置:日本電子 JMSDX-303 質量分析計
Hewlett-Packard HP5890A ガスクロマトグラフ
ガスクロ部
装置 Hewlett-Packard HP5890A
カラム 液相:SPB-5(スペルコジャパン)
タイプ:fused silica capillary 25m x 0.25 mm I.D.
キャリアーガス:He
カラム温度:60℃, 1分 → 280℃
8℃/min
注入口温度:280℃
注入量:1マイクロリットル
注入モード: splitless
質量分析計部
イオン化方式:EI
電子加速電圧:70V
イオン化電流: 300マイクロA
イオン源温度:250℃
イオン加速電圧:3.0KV
走査範囲: m/z35〜500(1sec/scan)
走査間隔:1sec
以上の性状より以下の構造式が得られた。
Claims (8)
- 下記構造式1で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
- 下記構造式2で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
- 下記構造式3で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
- 下記構造式4で示されるD-キシロースとD-プシコースを構成糖とする二糖類化合物。
- 請求項1ないし4の二糖類からなる群から選ばれる二糖類を1以上含有する二糖類化合物の混合物。
- D-プシコース存在下、キシランあるいはキシロオリゴ糖(キシロビオース以上)にエンド1,4-β-D-キシラナーゼを水性媒体中で作用させ、下記構造式1、2、3および4で示される二糖類化合物を反応媒体から分離、あるいは精製することを特徴とする二糖類化合物の製造方法。
- 上記エンド1,4-β-D-キシラナーゼが、微生物の培養物、菌体、菌体処理物、粗酵素液または精製酵素標品である請求項6の二糖類化合物の製造方法。
- 上記キシランが、植物原料から分離、精製されたもの、および/または、木材、いなわら、麦、コーンコブミールなどのキシランを含有する植物の状態のものである請求項6または7の二糖類化合物の製造方法。
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