JP2009225705A - Method for producing theanine - Google Patents

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隆 立木
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剛志 土井
Makoto Koseki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for efficiently producing L-theanine and to simply and industrially advantageously produce L-theanine in a high yield by solving the problem that although a method for extracting dried tea leaves obtained in a tea field for producing refined green tea containing theanine is generally known as a method for producing theanine from conventionally, however, in the method, only approximately about 1.5% of theanine is accumulated based on dried tea leaves, since photosynthesis is active in a general tea field for green tea, theanine is hardly accumulated in the real situation. <P>SOLUTION: The method for producing theanine comprises using Methylovorus mays TGMS No.9 (accession number: NITE P-298, indication identification: MMTGMS-9). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、テアニン(γ−グルタミルエチルアミド)の新規製造法に関する。   The present invention relates to a novel process for producing theanine (γ-glutamylethylamide).

テアニンは緑茶に含まれる旨味の主成分として知られ、茶をはじめとする食品の香味物質として重要な物質である。また一方、テアニンを含めγ−グルタミル誘導体は、動・植物体における生理活性物質として作用する事が指摘されている。例えば、テアニンやグルタミンがカフェインによって誘発される痙攣に拮抗する事が報告されており、この事からこれらの化合物が中枢神経系に作用する事が考えられ、生理活性物質としての有用性が期待されている。   Theanine is known as the main ingredient of umami contained in green tea and is an important substance as a flavor substance for foods including tea. On the other hand, it has been pointed out that γ-glutamyl derivatives including theanine act as physiologically active substances in animals and plants. For example, theanine and glutamine have been reported to antagonize convulsions induced by caffeine, and these compounds may act on the central nervous system, and are expected to be useful as bioactive substances. Has been.

従来より、テアニンの製造方法としてはテアニンを含有する玉露の生産用茶園において得られる茶葉乾燥物より抽出する方法が一般的である。しかし、この場合、テアニンは茶葉乾燥物あたりわずか1.5%前後程度しか蓄積されず、また一般の煎茶用茶園では光合成が活発であるため、ほとんど蓄積されないのが実情である。従って、茶葉乾燥物からの抽出法では工業的に実用的ではない事が指摘されている。   Conventionally, as a method for producing theanine, a method of extracting from a dried tea leaf obtained in a tea garden for producing gyokuro containing theanine is generally used. However, in this case, theanine accumulates only about 1.5% per tea leaf dry matter, and photosynthesis is active in a general sencha tea garden. Therefore, it is pointed out that the extraction method from dried tea leaves is not industrially practical.

このような事から、工業的生産方法の開発が期待されており、その一つとして、テアニンを化学的に有機合成する方法が報告されている(非特許文献1参照)。しかし、このような有機合成反応では収率が低く、未反応原料や副生成物との混合溶液から目的生成物の分離精製等において煩雑な操作を必要とするという問題点が指摘されている。また、特許文献1では酵母が糖の醗酵の際に生成するATPを利用して、グルタミン合成酵素の存在下でグルタミン酸からテアニンを合成する方法が開示されている。しかしながら、該公報に開示されている方法は酵母の至適pHが中性(6.0〜8.0)であるのに対して、グルタミン合成酵素によるテアニン合成反応の至適pHが10.0〜11.0であるために両反応を組み合わせる事は容易ではなく、実施が困難である事が指摘されている。さらに、Pseudomonas属細菌から得られるグルタミナーゼをグルタミンとエチルアミンにpH9.0−12.0の条件下で作用させる事を特徴とするテアニンの製造方法(特許文献2参照)、細菌の固定化菌体を用いる事を特徴とするテアニンの製造方法(特許文献3参照)が開示されている。しかし、エチルアミンは沸点が16.6℃と非常に低いため、製造する上で揮発したエチルアミン蒸気が作業員や環境に悪影響を及ぼしたり、反応効率の向上を目的に沸点以上の温度で反応しようとすると特別な設備が必要となる等問題がある。また、これら製造法においては基質濃度が低く、かつ製品の収率が低いため、実用上問題がある。また特許文献2に開示されている酵素はその精製が煩雑である事、pH及び温度に対する酵素の安定性に問題がある事、さらに反応後の酵素と生成物の分離操作が煩雑である事、及び連続的な反応によるテアニンの生産が困難である等の多くの問題点を有する。   For these reasons, development of industrial production methods is expected, and as one of them, a method for chemically organic synthesis of theanine has been reported (see Non-Patent Document 1). However, it has been pointed out that such an organic synthesis reaction has a low yield and requires a complicated operation in separating and purifying the target product from a mixed solution with unreacted raw materials and by-products. Patent Document 1 discloses a method of synthesizing theanine from glutamic acid in the presence of glutamine synthase using ATP produced by yeast during the fermentation of sugar. However, in the method disclosed in the publication, the optimum pH of yeast is neutral (6.0 to 8.0), whereas the optimum pH of the theanine synthesis reaction by glutamine synthase is 10.0. Since it is ˜11.0, it is pointed out that it is not easy to combine both reactions and it is difficult to carry out. Furthermore, a method for producing theanine characterized in that glutaminase obtained from Pseudomonas bacteria is allowed to act on glutamine and ethylamine under conditions of pH 9.0 to 12.0 (see Patent Document 2), A method for producing theanine (see Patent Document 3) characterized in that it is used is disclosed. However, since ethylamine has a very low boiling point of 16.6 ° C, the ethylamine vapor that volatilizes during production has an adverse effect on workers and the environment, and attempts to react at temperatures above the boiling point for the purpose of improving reaction efficiency. Then, there is a problem that special equipment is required. Further, these production methods have practical problems because the substrate concentration is low and the product yield is low. In addition, the enzyme disclosed in Patent Document 2 is complicated to purify, has a problem with the stability of the enzyme with respect to pH and temperature, and has a complicated operation for separating the enzyme and product after the reaction, In addition, there are many problems such as difficulty in producing theanine by continuous reaction.

Chem.Pharm.Bull.,19(7)1301−1307(1971)Chem. Pharm. Bull. , 19 (7) 1301-1307 (1971) 特開昭58−040094号JP 58-04-0094 特開平05−055154号Japanese Patent Laid-Open No. 05-055154 特開平05−328986号JP 05-328986 A

本発明の目的は、テアニンの効率的な製造法を提供し、簡易かつ工業的に有利なテアニン生産を可能とする事にある。   An object of the present invention is to provide an efficient method for producing theanine, and to enable theanine production that is simple and industrially advantageous.

本発明者らは前記の課題を解決するために、メチロトローフ細菌及びメチロトローフ細菌の一部が持つγ−グルタミルメチルアミド合成酵素(GMAS)について検討する事にした。GMASはグルタミン酸、メチルアミン及びATPからγ−グルタミルメチルアミドを合成する酵素であるが、メチルアミンのホモログであるエチルアミンにおいても高い反応性があるといわれている。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied γ-glutamylmethylamide synthase (GMAS) possessed by methylotrophic bacteria and a part of methylotrophic bacteria. GMAS is an enzyme that synthesizes γ-glutamylmethylamide from glutamic acid, methylamine, and ATP, but it is said that ethylamine, which is a homolog of methylamine, is also highly reactive.

本発明によって新規なテアニンの効率的な製造法を提供し、簡易かつ工業的有利な生産を可能とする事ができる。   According to the present invention, a novel efficient method for producing theanine can be provided, and simple and industrially advantageous production can be realized.

本発明におけるGMASはメタノール資化性の微生物由来のものが使用でき、例としてメチロトローフ(C1化合物資化性菌)細菌や酵母を挙げる事ができ、好ましくはMethylovorus属やParacoccus属、Agrobacterium属の細菌が挙げられ、最も好ましくはMethylovorus mays TGMS No.9等が挙げられる。この反応の酵素源としては、生菌体や生菌体各種処理標品、例えば菌体磨砕物、超音波処理菌体、溶剤処理菌体、低温乾燥菌体、硫安塩析物が使用できる。GMASは粗酵素や精製酵素が利用でき、特に精製方法として限定するものではないが、ゲルろ過、イオン交換、膜分離、アセトン処理、硫安分画等が考えられる。また、精製酵素標品や菌体等をそのまま、あるいは担体に固定化したものが使用できる。担体とは、GMASを固定化するものであり、例えばセライト、ケイソウ土、カオリナイト、シリカゲル、モレキュラーシーブス、多孔質ガラス、活性炭、炭酸カルシウム、セラミックス等の無機担体、セラミックスパウダー、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、キトサン、イオン交換樹脂、疎水吸着樹脂、キレート樹脂、合成吸着樹脂等の有機高分子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   As the GMAS in the present invention, those derived from methanol-assimilating microorganisms can be used. Examples include methylotrophic (C1 compound-assimilating bacteria) bacteria and yeasts. Most preferably, the Mylovorous mays TGMS No. 9 etc. are mentioned. As an enzyme source for this reaction, viable cells or various treated samples of viable cells, for example, crushed cells, sonicated cells, solvent-treated cells, low-temperature dried cells, and ammonium sulfate salted-out products can be used. GMAS can use a crude enzyme or a purified enzyme, and is not particularly limited as a purification method, but gel filtration, ion exchange, membrane separation, acetone treatment, ammonium sulfate fractionation, and the like are conceivable. In addition, purified enzyme preparations, bacterial cells and the like can be used as they are or immobilized on a carrier. The carrier is for immobilizing GMAS, for example, celite, diatomaceous earth, kaolinite, silica gel, molecular sieves, porous glass, activated carbon, calcium carbonate, ceramics and other inorganic carriers, ceramic powder, polyvinyl alcohol, polypropylene, Examples include, but are not limited to, organic polymers such as chitosan, ion exchange resin, hydrophobic adsorption resin, chelate resin, and synthetic adsorption resin.

本発明におけるテアニンの生産には金属塩の存在が重要であり、金属塩としては2価の金属塩が望ましい。2価の金属塩としてはマンガンイオン、マグネシウムイオン、銅イオン等が挙げられるが、中でも塩化マンガン等のマンガンイオンや塩化マグネシウム等のマグネシウムイオンが存在する事が望ましく、水可溶性のマンガン塩やマグネシウム塩であれば使用可能である。これら2価の金属イオンを2種類以上組み合わせて存在する事によりテアニンの生成のための至適pHはアルカリ側から中性側に移行し本発明の目的とする条件を得る事が出来る。反応液中の濃度は特に限定するものではないが好ましくは0.01〜500mM、さらに好ましくは0.1〜100mMであり、最も好ましくは1〜50mMである。   The presence of a metal salt is important for the production of theanine in the present invention, and a divalent metal salt is desirable as the metal salt. Examples of divalent metal salts include manganese ions, magnesium ions, copper ions, etc. Among them, manganese ions such as manganese chloride and magnesium ions such as magnesium chloride are preferably present, and water-soluble manganese salts and magnesium salts are preferred. Can be used. The presence of a combination of two or more of these divalent metal ions shifts the optimum pH for theanine production from the alkali side to the neutral side, thereby obtaining the target condition of the present invention. The concentration in the reaction solution is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 500 mM, more preferably 0.1 to 100 mM, and most preferably 1 to 50 mM.

本発明におけるGMASを活性化するには発酵化学エネルギーであるアデノシン三リン酸(ATP)が必須であり、ATP源として考えられるものとして発酵化学エネルギー生成微生物が挙げられる。この発酵化学エネルギー生成微生物としては、糖の発酵によってATPを生成する能力を有する微生物である酵母、特にSaccharomyces属の微生物が一般的に利用できる。これらの微生物の菌体を得るためには通常の培養法が用いられる。これらの微生物は溶剤処理菌体、乾燥菌体、破砕菌体、無細胞標品等各種形態で使用できる。また、その他のATP源として高リン酸結合を有するポリリン酸等の化合物も考えられる。   To activate GMAS in the present invention, adenosine triphosphate (ATP), which is fermentation chemical energy, is essential, and a microorganism capable of producing fermentation chemical energy can be cited as an ATP source. As this fermentative chemical energy producing microorganism, yeasts, particularly microorganisms belonging to the genus Saccharomyces, which are microorganisms capable of producing ATP by sugar fermentation can be generally used. A normal culture method is used to obtain cells of these microorganisms. These microorganisms can be used in various forms such as solvent-treated cells, dried cells, disrupted cells, and cell-free preparations. In addition, a compound such as polyphosphoric acid having a high phosphate bond is also conceivable as another ATP source.

本発明におけるグルタミン酸は化学合成法や発酵法等により作られるもので、L体、D体のどちらでも良いがL体が好ましい。また形態としては遊離の酸のほか金属塩等があり、水への溶解度が高い金属塩が好ましく、最も好ましいのはナトリウム塩である。テアニン生成反応の至適グルタミン酸濃度は、グルタミン酸による酵素の阻害は起こらないので特に限定されるものではないが、後の精製を考慮すると未反応の基質が残らないように調整する事が望ましい。   The glutamic acid in the present invention is produced by a chemical synthesis method, a fermentation method or the like, and may be either L-form or D-form, but L-form is preferred. In addition to the free acid, the form includes a metal salt and the like, and a metal salt having high solubility in water is preferable, and a sodium salt is most preferable. The optimal glutamic acid concentration for the theanine production reaction is not particularly limited because enzyme inhibition by glutamic acid does not occur, but it is desirable to adjust so that no unreacted substrate remains in consideration of subsequent purification.

本発明によるエチルアミンの形態は無水物の他に塩酸塩等があり、どの形態でも良いが安全性から塩酸塩が好ましい。テアニン生成反応の至適エチルアミン濃度は、高濃度のエチルアミンは酵母の解糖系でのATP生成速度を低下させるため、3.0M以下にする事が望ましく、好ましくは2.0M以下、更に好ましくは1.0M以下である。しかしエチルアミンを数回に分割して添加する方法によれば、各添加時にこの濃度を超えない限りエチルアミンを多量に加える事ができ、テアニンの生成量を向上させる事ができる。基質となるグルタミン酸とエチルアミンの割合においても1:0.1〜5での反応が望まれるが、1:0.5〜3が好ましい。本発明において効率的な反応を行うためには、pH6.0〜9.0が好ましく、6.5〜7.5がより好ましい。また、反応温度は0〜55℃が好ましく、さらに好ましくは10〜40℃、最も好ましくは20〜35℃である。このようにして得られるテアニンの反応液からの単離精製は、通常の公知の方法が用いられ、例えば溶媒分配及び各種クロマトグラフィー、HPLCを組み合わせる事により容易に行う事ができる。   The form of ethylamine according to the present invention includes hydrochloride and the like in addition to the anhydride. Any form may be used, but hydrochloride is preferred from the viewpoint of safety. The optimal ethylamine concentration for theanine production reaction is desirably 3.0M or less, preferably 2.0M or less, more preferably, because high concentration of ethylamine reduces the ATP production rate in the glycolysis system of yeast. 1.0M or less. However, according to the method in which ethylamine is added in several portions, ethylamine can be added in a large amount as long as this concentration is not exceeded at each addition, and the production amount of theanine can be improved. The reaction of 1: 0.1-5 is also desired in the ratio of glutamic acid and ethylamine serving as a substrate, but 1: 0.5-3 is preferred. In order to perform an efficient reaction in the present invention, pH 6.0 to 9.0 is preferable, and 6.5 to 7.5 is more preferable. Moreover, 0-55 degreeC of reaction temperature is preferable, More preferably, it is 10-40 degreeC, Most preferably, it is 20-35 degreeC. Isolation and purification of the theanine thus obtained from the reaction solution can be carried out by a common known method, for example, by combining solvent partitioning, various chromatography and HPLC.

以下実施例によって本発明を更に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
C1化合物資化性能を指標にした細菌の分離
メタノールを炭素源、メチルアミンを窒素源とする培地(メチルアミン0.25%、メタノール0.25%、NaCl0.2%、KCl0.1%、MgSO0.03%、KHPO0.005%、KHPO0.005%、pH7.0)による継代培養を3回行い、約100株のメチロトローフ細菌を分離した。
Example 1
Separation of bacteria using C1 compound assimilation performance as an index. Medium using methanol as carbon source and methylamine as nitrogen source (methylamine 0.25%, methanol 0.25%, NaCl 0.2%, KCl 0.1%, MgSO 4 0.03%, KH 2 PO 4 0.005%, K 2 HPO 4 0.005%, pH 7.0) was subcultured 3 times to isolate about 100 strains of methylotrophic bacteria.

実施例2
テアニン生成活性による細菌の分離
テアニン合成の基質と2価の金属イオン及び界面活性剤、分離菌の生菌体を含む反応液(グルタミン酸50mM、エチルアミン150mM、MgCl30mM or MnCl3mM、ATP7.5mM、Imidazole Buffer100mM、CTAB0.1Mg/ml、菌体O.D.610nm=1.0、pH7.7)よりテアニンの定量より活性を測定し、約100株のメチロトローフ細菌より6種類の候補菌を得て、その中でも偏性メタノール資化性菌として近年報告されたMethylovorus maysと99%の相同性を持つTGMS No.9株に注目した。結果を表1に示した。
Example 2
Separation of bacteria by theanine-producing activity Reaction solution containing a substrate for theanine synthesis, divalent metal ions and surfactant, viable cells of the isolated bacteria (glutamate 50 mM, ethylamine 150 mM, MgCl 2 30 mM or MnCl 2 3 mM, ATP 7.5 mM) , Imidazole Buffer 100 mM, CTAB 0.1 Mg / ml, bacterial cell OD 610 nm = 1.0, pH 7.7), the activity was measured by theanine quantification, and 6 types of candidate bacteria were obtained from about 100 strains of methylotrophic bacteria. Among them, TGMS No. 99 having a homology of 99% with Methylovorus mays recently reported as an obligate methanol-assimilating bacterium. We paid attention to 9 shares. The results are shown in Table 1.

Figure 2009225705
Figure 2009225705

実施例3
グルタミルメチルアミド合成酸素(GMAS)の調製
(a) Methylovorus mays TGMS No.9の培養
Methanol 0.25%
Methylamine塩酸塩 0.25%
Yeastextract 0.03%
NaCl 1.0%
KCl 0.02%
MgSO・7HO 0.03%
KHPO 0.005%
HPO 0.005%
Cyanocobalamine 1×10−7
を含む培養液5リットル容のジャーファメンター(30℃、回転数100rpm)中Methylovorus mays TGMS No.9を5日間培養した。
(b) 無細胞抽出液
1リットル分の菌体を洗浄後、30mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)50ミリリットルに懸濁し、5〜20℃で超音波破砕を行い、無細胞抽出液を得た。
(c) 硫酸アンモニウム分画
7%アンモニア水でpH7.0に調整しながら硫酸アンモニウム分画を行い、45〜90%飽和分画を得た。これを0.01Mリン酸カリウム緩衝液に溶かし、同緩衝液に対して透析を行った。
(d) DEAE−セルロースカラムクロマトグラフィー
透析酵素液を0.01Mリン酸カリウム緩衝液で緩衝化した。次にDEAE−セルロースカラム(15×60cm)に吸着させ、吸着した酵素を0.1Mの食塩を含む緩衝液で溶出した。
Example 3
Preparation of Glutamylmethylamide Synthetic Oxygen (GMAS) (a) Methylovorus mays TGMS No. 9 cultures Methanol 0.25%
Methylamine hydrochloride 0.25%
Yeast extract 0.03%
NaCl 1.0%
KCl 0.02%
MgSO 4 · 7H 2 O 0.03%
KH 2 PO 4 0.005%
K 2 HPO 4 0.005%
Cyanocobalamine 1 × 10 −7 %
In a 5 liter jar fermenter (30 ° C., rotation speed: 100 rpm) containing Methylovorus mays TGMS No. 9 was cultured for 5 days.
(B) Cell-free extract After washing 1 liter of cells, the suspension is suspended in 50 ml of 30 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) and subjected to ultrasonic disruption at 5 to 20 ° C. Obtained.
(C) Ammonium sulfate fraction Ammonium sulfate fractionation was performed while adjusting the pH to 7.0 with 7% aqueous ammonia to obtain a 45 to 90% saturated fraction. This was dissolved in 0.01 M potassium phosphate buffer and dialyzed against the same buffer.
(D) DEAE-cellulose column chromatography The dialyzed enzyme solution was buffered with 0.01 M potassium phosphate buffer. Next, it was made to adsorb | suck to a DEAE-cellulose column (15 * 60 cm), and the adsorbed enzyme was eluted with the buffer solution which contains a 0.1-M salt.

以上の操作で事実上十分な純度のグルタミルメチルアミド合成酸素(GMAS)を得る事ができた。その後ディスク電気泳動的に単一な標品を得た。精製率は31倍、総活性からみた回収率は21%であった。   By the above operation, glutamylmethylamide synthetic oxygen (GMAS) having practically sufficient purity could be obtained. A single sample was then obtained electrophoretically. The purification rate was 31 times, and the recovery rate in terms of total activity was 21%.

実施例4
エネルギー共役によるテアニンの生産
GMASの活性をグルタミン酸、ヒドロキシルアミン、及びATPからγ−グルタミルヒドロキサル酸を合成する反応によって簡易的に測定した。酵素1単位は1分間に1μmolのγ−グルタミルヒドロキサル酸を合成する酵素量とした。共役反応液に1単位のGMASを加えて反応を行った結果、完全反応系では酵母菌体によるグルコースの消費と共に解糖系中間体のフルクトース1,6ビスリン酸(FBP)が一時的に蓄積し、次いでFBPの減少に伴ってテアニンが生成した。完全反応系からGMAS或いは酵母菌体を取り除くとテアニンが生成しなかった事は、完全反応系で認められたテアニンの生成がGMASと酵母菌体の共役によって進行している事を示している。結果を図1に示す。
Example 4
Production of theanine by energy conjugation The activity of GMAS was simply measured by a reaction of synthesizing γ-glutamyl hydroxalic acid from glutamic acid, hydroxylamine, and ATP. One unit of enzyme was defined as the amount of enzyme that synthesizes 1 μmol of γ-glutamyl hydroxalic acid per minute. As a result of carrying out the reaction by adding 1 unit of GMAS to the conjugation reaction solution, the glycolysis intermediate fructose 1,6-bisphosphate (FBP) temporarily accumulates with the consumption of glucose by yeast cells. Then, theanine was produced with a decrease in FBP. When GMAS or yeast cells were removed from the complete reaction system, theanine was not generated, indicating that theanine production observed in the complete reaction system proceeded by conjugation of GMAS and yeast cells. The results are shown in FIG.

実施例5
テアニン生産に対する2価金属イオンの影響
共益エネルギー源として酵母菌体を含む反応液中に金属イオンを添加しない場合(図2左)は、酵母菌体の糖発酵が正常に進行しているにもかかわらずテアニンはほとんど生成しなかった。金属イオンとして2価の金属イオンであるMg2+及びMn2+等を使用した。Mg2+を反応液に添加した時のテアニンの生成量と比較すると、Mn2+のほうがテアニン合成に効果的である事がわかった。また、Mn2+及びMg2+をそれぞれ単独で添加するよりもMg2+とMn2+を同時に添加するとさらに多くのテアニンが生成する事か可能であった。結果を図2に示す。
Example 5
Effect of divalent metal ions on theanine production When metal ions are not added to the reaction solution containing yeast cells as a source of common energy (Figure 2 left), sugar fermentation of yeast cells proceeds normally. Regardless, theanine was hardly produced. As metal ions, divalent metal ions such as Mg 2+ and Mn 2+ were used. When compared with the amount of theanine produced when Mg 2+ was added to the reaction solution, it was found that Mn 2+ was more effective for theanine synthesis. In addition, it was possible that more theanine was produced when Mg 2+ and Mn 2+ were added simultaneously than when Mn 2+ and Mg 2+ were added alone. The results are shown in FIG.

実施例6
テアニン生産に有用である金属イオンのMg2+あるいはMn2+存在下でのGMASによるテアニン合成反応に対するpHの影響を精査した。その結果、Mg2+依存性反応至適pH(7.75,100%)でのMn2+依存性反応の活性は約28%であった。またMn2+依存性反応至適pH(7.0)ではMg2+依存性反応の活性はMn2+のそれと同程度であった。結果を図3に示す。
Example 6
The influence of pH on the theanine synthesis reaction by GMAS in the presence of Mg 2+ or Mn 2+ , a metal ion useful for theanine production, was investigated. As a result, the activity of the Mn 2+ -dependent reaction at the optimum pH for Mg 2+ -dependent reaction (7.75, 100%) was about 28%. At the optimum pH of Mn 2+ -dependent reaction (7.0), the activity of Mg 2+ -dependent reaction was comparable to that of Mn 2+ . The results are shown in FIG.

実施例7
基質の濃度によるテアニン生産能の変化
次いで、高濃度のテアニンを生産するにあたって基質であるグルタミン酸とエチルアミンの濃度をグルコースの濃度と共に増加させたところ、逆にテアニンの生成量が減少した。酵母菌体によるグルコースの消費速度が低下している事から、高濃度の基質が酵母の解糖反応を阻害する事によりテアニンの生産量の低下をもたらしていると考える事ができる。結果を図4に示す。
Example 7
Changes in theanine-producing ability depending on substrate concentration Next, when the concentrations of glutamic acid and ethylamine, which are substrates, were increased together with the glucose concentration in producing a high concentration of theanine, the amount of theanine produced decreased conversely. Since the consumption rate of glucose by yeast cells is reduced, it can be considered that a high concentration of the substrate inhibits the glycolysis reaction of yeast, thereby reducing the production amount of theanine. The results are shown in FIG.

実施例8
反応液中の成分濃度と酵母解糖系への影響
そこで反応液中の各成分について酵母解糖系への影響を調査したところリン酸カリウム緩衝液(KPB)とエチルアミンの濃度が酵母解糖系に顕著な影響を与える事が確認された。図にあるようにKPBの濃度が増加するに伴って、グルコースの消費速度が大きくなり酵母解糖系が円滑に進行するようになった。またエチルアミン濃度を低下させても酵母解糖系の反応の阻害が緩和された。結果を図5に示す。
Example 8
Concentration of components in the reaction solution and the effect on the yeast glycolysis system Thus, the effects of each component in the reaction solution on the yeast glycolysis system were investigated. The concentrations of potassium phosphate buffer (KPB) and ethylamine were determined in the yeast glycolysis system. It was confirmed that it has a significant effect on As shown in the figure, as the concentration of KPB increases, the consumption rate of glucose increases and the yeast glycolysis proceeds smoothly. Moreover, even if the ethylamine concentration was lowered, the inhibition of the yeast glycolysis reaction was alleviated. The results are shown in FIG.

実施例9
各反応液成分の濃度とテアニンの生成量
これまでの実施例をもとにテアニン生産に影響を与えうる成分の濃度を調整し、最も効率の良い反応条件を検討した。エチルアミンの濃度を900mMから600mMに、KPBの濃度を50mMから200mMに変える事によって酵母解糖系の反応阻害は解消し、それに伴ってテアニン生産量も増加した。結果を図6に示す。
Example 9
Concentration of each reaction solution component and the amount of theanine produced Based on the examples so far, the concentration of components that can affect theanine production was adjusted to examine the most efficient reaction conditions. By changing the concentration of ethylamine from 900 mM to 600 mM and the concentration of KPB from 50 mM to 200 mM, the inhibition of yeast glycolysis was eliminated, and the theanine production increased accordingly. The results are shown in FIG.

実施例10
キトパール4010を用いた固定化GMASの調製
キトサンビーズである市販品のキトパール4010(富士紡績(株))を50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.4)に24時間浸漬した。この平衡化後キトパール4010の10mLを実施例3にて調製したGMAS25mLに浸漬し、約2時間振盪した。その後、付着液を除去したキトパール4010を2.5%グルタルアルデヒド溶液に加え、さらに2時間振盪した。グルタルアルデヒド処理後、30倍量の50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.4)を用いて吸光度(280nm)が0.01以下になるまで洗浄することでキトパール4010を用いた固定化GMASを作成することができる。
Example 10
Preparation of Immobilized GMAS Using Chitopearl 4010 A commercially available chitopearl 4010 (Fujibo Co., Ltd.), which is chitosan beads, was immersed in a 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4) for 24 hours. After this equilibration, 10 mL of Chitopearl 4010 was immersed in 25 mL of GMAS prepared in Example 3 and shaken for about 2 hours. Thereafter, Chitopearl 4010 from which the adhering liquid had been removed was added to a 2.5% glutaraldehyde solution, and the mixture was further shaken for 2 hours. After the glutaraldehyde treatment, an immobilized GMAS using Chitopearl 4010 is prepared by washing with 30 volumes of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4) until the absorbance (280 nm) is 0.01 or less. be able to.

実施例11
陰イオン交換樹脂を用いた固定化GMASの調製
実施例3にて得られた精製GMAS25mLに対し、陰イオン交換樹脂であるダイヤイオンHPA25(三菱化学(株))を10mL添加後、約2時間振盪した。その後、付着液を除去したHPA25を2.5%グルタルアルデヒド溶液に加え、さらに2時間振盪した。グルタルアルデヒド処理後、30倍量の50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.4)を用いて吸光度(280nm)が0.01以下になるまで洗浄することでダイヤイオンHPA25を用いた固定化GMASを作成することができる。
Example 11
Preparation of Immobilized GMAS Using Anion Exchange Resin 10 mL of Diaion HPA25 (Mitsubishi Chemical Corporation), an anion exchange resin, was added to 25 mL of purified GMAS obtained in Example 3 and then shaken for about 2 hours. did. Thereafter, HPA25 from which the adhering liquid had been removed was added to a 2.5% glutaraldehyde solution, and the mixture was further shaken for 2 hours. After treatment with glutaraldehyde, an immobilized GMAS using Diaion HPA25 is prepared by washing with 30 volumes of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4) until the absorbance (280 nm) is 0.01 or less. can do.

テアニンの製造
最終の条件として、グルタミン酸600mM、エチルアミン600mM、グルコース300mM、MgCl30mM、MnCl3mM、AMP 5mMを含む200mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)中、酵母乾燥菌体40mg/mlを添加して、30.0unit/mlのGMASにて30℃、27時間反応させた。この結果、反応液1Lより約600mMのテアニンを単離した。テアニン反応液からの単離精製は、反応液をDowex50×8、Dowex1×2カラムクロマトグラフィーにかけ、これをエタノール処理する事で行った。この単離物質をアミノ酸アナライザー、ペーパークロマトグラフィーにかけると標準物質と同じピークを示し、塩酸あるいはグルタミナーゼで加水分解処理を行うと、1:1の割合で、グルタミン酸とエチルアミンを生じた。このように単離物質がグルタミナーゼによって加水分解された事から、エチルアミンがグルタミン酸のγ位に結合していた事が示される。また加水分解で生じたグルタミン酸がL型である事も、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GluDH)により確認された。
Production of theanine As a final condition, 40 mg / ml of dried yeast in 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) containing 600 mM glutamic acid, 600 mM ethylamine, 300 mM glucose, 30 mM MgCl 2 , 3 mM MnCl 2 and 5 mM AMP The mixture was added and reacted at 30 ° C. for 27 hours in 30.0 unit / ml GMAS. As a result, about 600 mM of theanine was isolated from 1 L of the reaction solution. Isolation and purification from the theanine reaction solution was performed by subjecting the reaction solution to Dowex 50 × 8 and Dowex 1 × 2 column chromatography and treating it with ethanol. When this isolated material was subjected to amino acid analyzer and paper chromatography, it showed the same peak as the standard material. When hydrolyzed with hydrochloric acid or glutaminase, glutamic acid and ethylamine were produced at a ratio of 1: 1. Thus, the isolated substance was hydrolyzed by glutaminase, indicating that ethylamine was bound to the γ-position of glutamic acid. It was also confirmed by glutamate dehydrogenase (GluDH) that glutamic acid generated by hydrolysis was in the L form.

本発明によるMethylovorus mays TGMS No.9(受託番号:NITE P−298 識別の表示:MMTGMS−9)由来のγ−グルタミルメチルアミド合成酵素(GMAS)を用いる事により、従来技術と比較して効率的なテアニンの製造法を提供し、簡易かつ工業的有利な生産を可能とする事ができる。   Methylovous mays TGMS no. By using γ-glutamylmethylamide synthase (GMAS) derived from No. 9 (Accession Number: NITE P-298 Identification: MMTGMS-9), an efficient method for producing theanine is provided in comparison with the prior art. Simple and industrially advantageous production can be made possible.

GMASの反応系が共役エネルギーを必要とする事を示した図である。It is the figure which showed that the reaction system of GMAS requires conjugate energy. 2価の金属イオン存在下でのテアニン生産への影響をみた図である。It is the figure which looked at the influence on theanine production in presence of a bivalent metal ion. 2価の金属イオンとpHによるテアニン生産性の影響に関する図である。It is a figure regarding the influence of theanine productivity by a bivalent metal ion and pH. 基質の濃度によるテアニンの生産能の変化に関する図である。It is a figure regarding the change of the productivity of theanine by the density | concentration of a substrate. 反応液中の成分濃度が解糖系に与える影響を示した図である。It is the figure which showed the influence which the component density | concentration in a reaction liquid has on a glycolysis system. 基質成分の濃度変化によるテアニン生成率の変化に関する図である。It is a figure regarding the change of the theanine production rate by the density | concentration change of a substrate component.

Claims (4)

Methylovorus mays TGMS No.9(受託番号:NITE P−298 識別の表示:MMTGMS−9)を用いる事を特徴とするテアニンの製造法。 Methylovous mays TGMS No. 9 (Accession number: NITE P-298 Identification display: MMTGMS-9). Methylovorus mays TGMS No.9(受託番号:NITE P−298 識別の表示:MMTGMS−9)由来のγ−グルタミルメチルアミド合成酵素(GMAS)を用いる事を特徴とするテアニンの製造法。 Methylovous mays TGMS No. A method for producing theanine, comprising using γ-glutamylmethylamide synthase (GMAS) derived from No. 9 (accession number: NITE P-298, identification: MMTGMS-9). グルタミン酸とエチルアミンの混合物にpH6.0〜7.5の条件下でγ−グルタミルメチルアミド合成酵素(GMAS)を作用させる事を特徴とする請求項1又は2記載のテアニンの製造法。 The method for producing theanine according to claim 1 or 2, wherein γ-glutamylmethylamide synthase (GMAS) is allowed to act on a mixture of glutamic acid and ethylamine under conditions of pH 6.0 to 7.5. 2価の金属イオン存在下でγ−グルタミルメチルアミド合成酵素(GMAS)を作用させる事を特徴とする請求項1〜3いずれか記載のテアニンの製造法。 The method for producing theanine according to any one of claims 1 to 3, wherein γ-glutamylmethylamide synthase (GMAS) is allowed to act in the presence of a divalent metal ion.
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