JP2508001B2 - 耐塩性カタラ−ゼおよび過酸化水素の分解法 - Google Patents

耐塩性カタラ−ゼおよび過酸化水素の分解法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規なカタラーゼに関し、さらに詳細には
耐塩性の大きいカタラーゼならびにその用途に関するも
のである。
カタラーゼは、生体内の種々の酵素反応などによつて
生成する過酸化水素を水と酸素とに分解する酸素であ
り、動物、植物および微生物などの体内に広く存在する
ことが良く知られている。
また、カタラーゼは、食品加工および臨床検査等に、
従来から広く実用に供されている酵素である。
〔従来技術、発明が解決しようとする問題〕
従来のカタラーゼとしては、特開昭55−135588、特開
昭60−83579および特公昭49−4956などのように、微生
物からのカタラーゼや、たとえば豚、牛の肝臓などの動
物臓器由来のカタラーゼなどが知られている。
しかし、従来のカタラーゼは耐塩性が比較的小さいも
のしか知られておらず、高い塩濃度の環境下で過酸化水
素を分解するためにカタラーゼは使用されず、カタラー
ゼの用途は限定されていた。
ところで、たとえば、数の子などは塩蔵に先立つて過
酸化水素による漂白、残留過酸化水素の分解除去などの
一連の処理が行なわれているが、これらの処理は数の子
の風味を保つために高い塩濃度の水性液中で行なわれる
のが一般である。しかしながら、従来、市販されている
カタラーゼは一般に耐塩性が小さいために残留過酸化水
素の分解除去が困難であり乃至は多量のカタラーゼが必
要とされていた。このような見地から耐塩性の大きいカ
タラーゼの出現が期待されていた。
〔問題を解決するための手段、作用〕
本発明者らは、耐塩性カタラーゼについて鋭意検討を
行なつてきた。その結果、耐塩性の大きい新規なカタラ
ーゼを発見し、さらにこの新規なカタラーゼの用途を開
発するに至つた。
すなわち、本発明は食塩濃度が7W/V%以上の水性溶液
中においても相対活性が50%以上である耐塩性の大きい
新規なカタラーゼである。
本発明の耐塩性カタラーゼは、従来のカタラーゼと比
較して耐塩性が著しく大きいほかは大きく異る処はな
い。すなわち、 作用および基質特異性 高食塩濃度の水性溶液中に存在する過酸化水素を水と
酸素とに分解する。
耐塩性 食塩濃度が7W/V%以上の水性溶液−たとえば高濃度食
塩水および高濃度食塩含有緩衝液−中で相対活性(食塩
濃度零の水性溶液中におけるカタラーゼの活性に対する
割合−以下同様)は50%以上である。なお本発明の耐塩
性カタラーゼは、たとえば、食塩濃度が5W/V%の水性溶
液中では、相対活性80%程度の極めて高い活性を示す
が、食塩濃度10W/V%の水性溶液中でも相対活性が約60
%程度の高い活性を示し、食塩濃度13〜15W/V%で相対
活性が約50%程度を示す。勿論、食塩濃度が7W/V%未満
では食塩濃度7W/V%以上のときよりも活性が大きく、こ
の活性の大きさは市販品の活性よりもはるかに大きい。
至適 pH りん酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液およびくえん酸緩
衝液を用いて調製したpH3〜9の各pH緩衝液中での活性
を30℃にて測定した。
至適温度 30〜50℃ pH7で測定した。
pH安定性 pH6〜9 りん酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液およびくえん酸緩
衝液を用いて調製したpH3〜9の各pH緩衝液中に本発明
のカタラーゼを溶解し30℃で60分間加温した後、酵素の
残存活性を測定し、最大の活性に対して95%以上の活性
を示すpHをあらわす。
耐熱性 50〜60℃ pH7の0.05Mりん酸緩衝液に本発明のカタラーゼを溶解
した溶液を所定の温度で30分間加熱した後、冷却した。
最大活性に対して50%になる温度を表示した。なお、活
性は30℃で測定した。
分子量 約20万〜26万 トヨパールHW−60S〔東洋醸造(株)製〕を用いたゲ
ルろ過法で測定した。
なお、カタラーゼの活性はエツチ・アエビらによる方
法〔H.Aebi et al.Method Enzyme Analysis Vol.2p.673
(1974)〕によつて測定した。すなわち、基質である過
酸化水素がカタラーゼによつて分解されて減少する程度
を240mmの吸光度の変化によつて追跡した。なお、カタ
ラーゼの活性は、1分間に分解される過酸化水素の1マ
イクロモルを1単位(U)とした(以下同様)。
本発明の耐塩性カタラーゼは、一般に、耐塩性カタラ
ーゼ生産能を有する微生物を、好気的に培養して得られ
た菌体から、採取される。すなわち、耐塩性カタラーゼ
生産能を有する微生物としては、たとえば酵母がある。
酵母としてはハンセヌラ属、キヤンデイダ属およびトル
ロプシス属などのそれぞれに属する酵母が好ましく、就
中、ハンセヌラ属に属する酵母が好ましい。ハンセヌラ
属に属する酵母の代表例としてハンセヌラ・ポリモルフ
アおよびハンセヌラ・フイロデンドラなどを挙げること
ができる。ハンセヌラ・ポリモルフアに属する代表的な
保存菌株としてはFERM P−2337、IFO1024、CBS 1977お
よびATCC14755などが挙げられる。また、ハンセヌラ・
フイロデンデラに属する代表的な保存菌株としては、CB
S 6088、CBS 6111およびCBS 6075などが挙げられる。
これらの微生物は、これらの微生物が活発に増殖しう
る条件下で、常法により培養される。
たとえば、炭素源としてこれらの微生物が資化し得る
ものであればいずれでも良いが、メタノールが最も好ま
しい。炭素源のほかに、ちつ素源や、ミネラル類および
ビタミン類などを培地に含有せしめることが好ましい。
ちつ素源としては、たとえばアンモニウム塩類、ペプト
ン、酵母エキス、コーン・ステイープ・リカーおよびカ
ザミノ酸などが好適に利用される。ミネラル類として
は、たとえばりん酸塩類、マグネシウム塩類、カリウム
塩類、カルシウム塩類、コバルト塩類、亜鉛塩類および
鉄塩類などを使用することができる。
培養方式としては回分培養、連続培養のいずれも可能
である。
培養温度は微生物の種類によつて異なり、一概には特
定しえないが、通常20〜45℃、好ましくは30〜40℃であ
る。培養pHは通常は2〜6、好ましくは3〜5である。
実際の培養においては培養液のpHを一定に保つのが好ま
しく、pHの調製には苛性ソーダ、アンモニア水などのア
ルカリが用いられる。
培養終了後、培養液から耐塩性カタラーゼを採取する
には、通常の方法を用いることができる。すなわち、培
養液から、たとえば遠心分離またはろ過などにより培養
液から酵母菌体を濃縮分離する。得られた酵母菌体は超
音波、フレンチプレスまたは機械的な磨砕などによつて
菌体を破壊し、またはトルエンおよび酢酸エチルなどに
より自己消化させてカタラーゼを菌体外に排出、可溶化
させることにより粗酵素標品が得られる。
これを、さらに精製するには、たとえばDEAE−セルロ
ースなどによるイオン交換クロマトグラフイー、ハイド
ロキシアパタイトによるクロマトグラフイーまたは各種
のゲルを用いるゲル−過あるいは硫安などによる塩
析、エタノールおよびアセトンなどによる有機溶媒沈殿
などの通常の酵素精製技術から適宜選択した精製法を単
独でまたは組みあわせることにより、精製採取が可能で
ある。また、用途によつては精製を行なわない粗酵素製
品も、そのままカタラーゼ含有物としても使用が可能で
ある。
このようにして得られた耐塩性カタラーゼは、食塩濃
度の高い水性溶液に含有されている過酸化水素を分解さ
せるために使用される。具体的には、たとえば、塩蔵前
に過酸化水素で漂白された数の子原卵に付着残存してい
る過酸化水素の分解除去に使用される。この処理は、通
常は漂白後の数の子を食塩水で洗浄しまたは洗浄しない
でそのまゝ、耐塩性カタラーゼ水性溶液に浸漬して行な
われる。このときの耐塩性カタラーゼの濃度および使用
量は、浸漬液の食塩の濃度、温度、pHなどにより異り、
適宜選択される。
また、使用条件は本発明の耐熱性カタラーゼが失活し
ない条件であればよく、前記の本発明の耐熱性カタラー
ゼの性質を勘案して決定される。
〔実施例〕
実施例により本発明をさらに具体的に説明する。な
お、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例1 (NH4)2SO4 3g/l、KH2PO4 4g/l、MgSO4・7H2O 0.4g/
l、酵母エキス 0.2g/l、ビオチン 10μg/l、チアミン 5
mg/l、くえん酸鉄(含水物) 50mg/l、CaCl2・2H2O30mg
/l、ZnSO4・7H2O 10mg/l、MnCl2・4H2O 10mg/l、CuSO4
・5H2O 0.5mg/lおよびメタノール10ml/l含む培地を1
三角フラスコに150ml張りこみ、120℃で20分間加圧滅菌
した後、冷却した。同様な培地組成でハンセヌラ・フイ
ロデンドラ CBS 6088を100ml容三角フラスコで2日間、
30℃で振とう培養し、予め調製した種母をこの1三角
フラスコにフラスコあたり2mlずつ植菌した。培養温度3
0℃で、回転振とう培養機で培養し、培養開始後約60時
間経過し、基質のメタノールをほぼ消費しつくした時点
で培養を終了した。培養液1を遠心分離機にかけて集
菌した。
この菌体をpH7.0、0.05Mりん酸緩衝液で1回洗浄した
後、フレンチプレス(アミンコ社製)で菌体を破砕し
た。得られた菌体破砕液を遠心分離にかけ、不溶物を除
去して、カタラーゼの粗酵素液を得た。この粗酵素液中
には。カタラーゼが約70万単位含まれていた。
この液を5℃に保ちつゝ、この液にエタノール濃度が
60V/V%になるように、エタノールを徐々に添加してカ
タラーゼを沈殿させた。このカタラーゼ含有沈殿区分を
pH7.0、0.05Mりん酸緩衝液に再溶解した後、不溶物を遠
心分離で除き、上清液を採取して、アミコン社製YM−10
0の隅外ろ過膜で濃縮して部分精製カタラーゼを調製し
た。部分精製カタラーゼは2800単位/mg蛋白の比活性を
有し、菌体破砕液からの回収率は約85%であつた。
得られたカタラーゼの耐塩性を第1図に、またそれ以
外の性質を第1表に示す。
実施例2 実施例1と同様にしてハンセヌラ・ポリモルフア FER
M P−2337を1容三角フラスコで30℃で約50時間培養
し、メタノールをほぼ消費した時点で培養を終了した。
得られた培養液1を遠心分離機にかけて集菌した。実
施例1と同様に菌体を破砕し、粗酵素液を得た。この粗
酵素液中にカタラーゼは約120万単位が含まれていた。
この液を5℃に保ちつゝ、この液にエタノール濃度が
60V/V%になるようにエタノールを徐々に添加してカタ
ラーゼを沈殿させ、さらにpH7.0、0.05Mりん酸緩衝液に
再溶解後、不溶残渣を遠心分離により除去して上清液を
採取した。この上清液をアミコン社製YM−100の限外ろ
過膜で濃縮し、部分精製カタラーゼを調製した。
部分精製カタラーゼ液から精製カタラーゼ液の調製は
次のように行なつた。すなわち、部分精製カタラーゼ約
80万単位を、pH7.0、0.1Mりん酸緩衝液であらかじめ平
衡化してあるDEAE−セフアデツクス(A−25)(フアル
マシア社製品)に吸着せしめた後、0〜0.5Mの塩化カリ
ウムの直線濃度勾配にてカタラーゼを溶出させた。溶出
させたカタラーゼを、YM−100限外ろ過膜で濃縮した
後、セフアデツクス G−200で一回目のゲルろ過にかけ
た。カタラーゼ区分を再度セフアデツクスG−200でゲ
ルろ過して活性中心区分を集めたところ、蛋白質として
は2.8mg、酵素活性13万単位が得られ、その回収率は16
%であつた。
得られたカタラーゼの耐塩性を第1図に、また他の性
質を第1表に示す。
なお、比較のために市販の豚肝臓由来のカタラーゼの
耐塩性も第1図に示した。
第1表 実施例1 実施例2 至適pH 7〜8 7〜8 至適温度 35℃ 40℃ pH安定性 7 7 耐熱性 50℃ 55℃ 分子量 約24万 約24万 耐塩性 14W/V%以下 15W/V%以下 * 相
対活性50%以上を示す食塩濃度で示す。
使用例 塩蔵用数の子原卵5Kgずつを籠に入れて水洗した後、
1.0V/V%の過酸化水素を含む10W/V%の食塩水に5日間
浸漬して漂白した。この数の子を取出して6W/V%の食塩
水でさらに洗浄した後、実施例1および実施例2のそれ
ぞれで得られた耐塩性カタラーゼを約5U/mlになる様に
添加して、とかしたカタラーゼ水溶液に浸漬した。なお
この液の食塩濃度は約10W/V%であつた。浸漬は3日間
行ない、24時間後に1回、48時間目に1回、カタラーゼ
をそれぞれ5U/mlになる様に追加した。カタラーゼ処理
数の子を液から取り出し約5%食塩水で洗浄し、カタラ
ーゼを十分洗い流した。さらにこの数の子を飽和食塩水
に浸漬し、塩固めを行なつた。塩固めをした数の子中の
残留過酸化水素を衛生試験法(日本薬学会)のヨウ素法
で分析したが、過酸化水素は検出されなかつた。
〔発明の効果〕
本発明のカタラーゼは耐塩性が極めて大きく、従つて
その用途は拡大される。本発明の耐塩性カタラーゼを使
用することにより、たとえば、過酸化水素で漂白した後
の数の子に付着残留している過酸化水素の分解除去が容
易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の耐塩性カタラーゼおよび市販品の豚の
肝臓由来のカタラーゼのそれぞれの耐塩性を示す。なお
図面において、曲線A、BおよびCはそれぞれ、ハンセ
ヌラ・ポリモルフア FERMP−2337、ハンセヌラ・フイロ
デンドラ CBS 6088および市販カタラーゼの耐塩性を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:78) C12R 1:78)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハンセヌラ・ポリモルフア(Hansenula po
    lymorpha)またはハンセヌラ・フイロデンドラ(Hansen
    ula philodendra)に由来する、下記〜の理化学的
    性質を有する耐塩性カタラーゼ、 作用:高食塩濃度の水性溶液中に存在する過酸化水
    素を水と酸素に分解する; 基質特異性:過酸化水素を基質とする; 至適pH:pH7; 安定pH範囲:各種pHの緩衝液中にカタラーゼを溶解
    し30℃で60分間加温したのち後の残存活性が、最大の活
    性に対して95%以上の活性を示すpH範囲がpH6〜9であ
    る; 至適温度:30〜50℃; 耐熱性:pH7の0.05Mりん酸緩衝液にカタラーゼを溶
    解し所定の温度で30分間加熱した後30℃で測定した場合
    の活性が、最大の活性に対して50%になる温度が50〜60
    ℃である; 耐塩性:食塩濃度が7W/V%以上の水性溶液中におい
    て相対活性が50%以上; 分子量:約20〜26万。
  2. 【請求項2】食塩含有水性溶液の含有されている過酸化
    水素に、ハンセヌラ・ポリモルフア(Hansenula polymo
    rpha)またはハンセヌラ・フイロデンドラ(Hansenula
    philodendra)に由来し下記〜の理化学的性質を有
    する耐塩性カタラーゼを接触させることを特徴とする過
    酸化水素の分解法、 作用:高食塩濃度の水性溶液中に存在する過酸化水
    素を水と酸素に分解する; 基質特異性:過酸化水素を基質とする; 至適pH:pH7; 安定pH範囲:各種pHの緩衝液中にカタラーゼを溶解
    し30℃で60分間加温したのち後の残存活性が、最大の活
    性に対して95%以上の活性を示すpH範囲がpH6〜9であ
    る; 至適温度:30〜50℃; 耐熱性:pH7の0.05Mりん酸緩衝液にカタラーゼを溶
    解し所定の温度で30分間加熱した後30℃で測定した場合
    の活性が、最大の活性に対して50%になる温度が50〜60
    ℃である; 耐塩性:食塩濃度が7W/V%以上の水性容液中におい
    て相対活性が50%以上; 分子量:約20〜26万。
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