JP2509233B2 - α−アミラ−ゼ組成物 - Google Patents

α−アミラ−ゼ組成物

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JP2509233B2 JP62169906A JP16990687A JP2509233B2 JP 2509233 B2 JP2509233 B2 JP 2509233B2 JP 62169906 A JP62169906 A JP 62169906A JP 16990687 A JP16990687 A JP 16990687A JP 2509233 B2 JP2509233 B2 JP 2509233B2
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  • Peptides Or Proteins (AREA)
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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α−アミラーゼ組成物並びにデンプンを
糖に、特にハイフルクトースコーシシロップ（HFCS）に
酵素的に変換をするそれらの使用に関する。
（従来技術および発明が解決しようとする問題点） HFCSは、ハイDXシロップから製造され、語句DXは、シ
ロップの乾燥物質（DS）基準で計算したデキストロース
（Ｄ−グルコース）の重量％を意味する。デンプンをハ
イDXシロップに変転するために一般に採用されている全
体的酵素プロセスは、二工程プロセスである。第１の工
程は、液化、すなわちデンプンを加水分解してオリゴサ
ッカリド、いわゆるマルトデキストリンの混合物とする
ことである。このプロセスは、少なくとも75℃、好まし
くは約90℃の温度でα−アミラーゼにより又はジェット
−クッキングプロセスにより触媒化され、ここにおいて
デンプンスラリーは通常単一量のα−アミラーゼを用い
少なくとも数分間105〜110℃に加熱し、次いで約90℃で
少なくとも１時間保持する。全体液化の第一工程におい
てデンプンスラリーのゲル化および機械的薄化が行なわ
れる。更に崩壊（デキストリン化）が、プロセスの第二
工程で起る。ジェット−クッキングプロセスについて
は、米国特許3.912,590参照のこと。
多種の微生物、特に細菌源の、α−アミラーゼは液化
プロセスに対し商業的に入手可能であり、例えばBANTM
（バシラス アミロリクエファシエンス（Bacillus amy
loliquefaciene）源）およびTERMAMYL （バシラス リ
ケニフォルミス（Bacillus licheniformis）源）がノボ
インダストリーA/S、デンマークより提供されている。
バシラス ステアロサーモフィラス（Bacillus stearot
hermophilus）源のα−アミラーゼは、米国特許2,695,6
83および4,284,722に開示されている。バシラス ステ
アロサーモフィラスα−アミラーゼ（THERMOLASETMは、
エンザイムディベラップメント コーポレーション、N
Y,USAより入手できる。
BAN α−アミラーゼは約85℃までにのみ安定であり、
従ってジェット−クッキングプロセスに対しかろうじて
適しているが、ターマミル（TERMAMYL）およびバシラス
ステアロサーモフィラスα−アミラーゼの双方はそれ
らが熱安定性故に、殆ど全体的に好ましい形式のデンプ
ン液化に対し良好に適合する。マルトデキストリンをデ
キストローズに変換する糖化工程はグルコアミラーゼ酵
素により殆ど触媒化される。通常、アスペルギルス（As
pergillus）又はリゾプス（Rhizopus）種から誘導され
る商業的グルコアミラーゼ調製品は、種々の製造業者か
ら入手でき、例えばAMGTM200Lとして、アスペルギルス
ニーガーから得られかつノボインダストリーA/S、デン
マークより製造される製品が存する。
バシラス ステアロサーモフィラスα−アミラーゼ
は、バシラス リケニフォルミス酵素よりも一定の利点
を有し、顕著には、高い特異活性、低い最適pHおよび最
終デキストロースシロップのDXについての適度の改善で
ある。
液化が模擬の工業的に取扱い環境下にある場合の実験
室スケールの比較研究からの下記の試験結果は、以下の
周知の事実を示す。すなわち、ジェット−クッキング条
件下でのターマミルα−アミラーゼは、高いCa++レベル
の存在下でさえ６未満のpH値で急激に失活するけれど
も、一方ではターマミルα−アミラーゼはpH5.5にまた
はそれ以下に低下したターマミル酵素（下記参照）のそ
れに等しい作用力を有する用量レベルで実質的活性を保
持する。
しかるに、データは以下の内容を示している。すなわ
ち、サーモラーゼ（THERMOLASE）による液化は糖化工程
完結後に測定して、同等の作用力を示す用量のターマミ
ルと比較して沈殿形成の著るしい増加を伴う。沈殿形成
は好ましくない。と言うのは、必然的にグルコースの損
失をもたらすことは別として、グルコースシロップのそ
の後のロ過を著るしく妨害するからである。
明らかに、α−アミラーゼに対する通常の用量範囲で
用いた場合サーモラーゼによる液化に伴う不必要な沈殿
形成は、サーモラーゼ用量を２倍にすることによって避
けることができる。しかし、かかる過剰用量レベルのα
−アミラーゼは経済的理由で望ましくなく、通常用量レ
ベルは40〜80NU/gDSの範囲内にある。
〔問題点を解決するための手段、発明の作用および効
果〕 本発明の目的は、ジェット−クッキング条件下で不必
要な沈殿形成を引き起すことなくpH5〜６の範囲でその
活性を保持するα−アミラーゼ調製品を提供することに
ある。本発明によれば、この目的はB.リチニフォルミス
（B.licheniformis）およびB.スタアロサーモフィラス
（Ｂ。stearothermophilus）α−アミラーゼの適当な混
合物を用いて液化工程を用いることによって達成でき
る。
加えて、構成成分の酵素それ自身によって得られるDX
％と比較して本発明のアミラーゼ混合物を用いて認めら
れる最終シロップのDXについての少量であるが、意義の
ある増加は、二種のアミラーゼを組合わせることによっ
て得られる驚くべき相乗効果である。
第１の面によれば、本発明はバシラス リケニフォル
ミス（Bacillus licheniformis）およびバシラス ステ
アロサーモフィラス（Bacillus stearothermophilus）
起源のα−アミラーゼ混合物を含んで成るα−アミラー
ゼ組成物を提供するものであり、該α−アミラーゼ混合
物が、NU（下記参照）単位で測定した100％混合物の全
α−アミラーゼ活性基準で、バシラス リケニフォルミ
ス（Bacillus licheniformis）α−アミラーゼのNU単位
で測定して10〜90％活性を有する。
本発明の好ましい態様において、α−アミラーゼ混合
物はバシラス リケニフォルミス（Bacillus lichenifo
rmis）α−アミラーゼのNU単位で測定して25〜50％活性
を有する。
更に、本発明の別の面によれば、デンプンまたはデン
プン粒のスラリーを液化する方法が提供され、この方法
はバシラス リケニフォルミス（Bacillus licheniform
is）およびバシラス ステアロサーモフィラス（Bacill
us stearothermophilus）起源のα−アミラーゼ混合物
（このα−アミラーゼ混合物は、NU単位で測定した100
％混合物の全α−アミラーゼ活性基準で、バシラス リ
ケニフォルミス（Bacillus licheniformis）α−アミラ
ーゼのNU単位で測定して10〜90％活性好ましくは25〜50
％活性を有する）を含んで成るα−アミラーゼ組成物を
用いて液化プロセスを行うことを特徴とする。
液化プロセスを行う１つの好ましい形態において、α
−アミラーゼ組成物の用量レベルはデンプンスラリーの
100NU/gDSを超えない。
本発明の更に好ましい態様によれば、液化は40〜80NU
/gDSの範囲内のα−アミラーゼ組成物の用量で行なわれ
る。
更に好ましい態様によれば、液化プロセスは100℃〜1
15℃の範囲内の温度で１〜60分間ジェット−クッキング
することによって行ない、引き続き30〜120分間保持す
べき温度を90℃〜100℃の範囲内に低下させ、しかる後
このように液化したデンプンは老化に対し安定であり、
pHはプロセス中5.5〜6.0に保持される。
前述したように、混合物のα−アミラーゼはターマミ
ル（TERMAMYL） 又はそれに相当するいかなるバシラス
リケニフォルミス由来のα−アミラーゼであってよ
い。バシラス ステアロサーモフィラス源の１種のα−
アミラーゼはサーモラーゼ（THERMOLASE） として商業
的に入手可能である。同種から産生されかつターマミル
と区別できないと考えられている別のα−アミラーゼ
は、米国特許2,695,863中に開示される如くATCC No.795
4として同定される微生物により生産される。加えて、
α−アミラーゼは、内部的名称BPS−３を付与されたバ
シラス ステアロサーモフィラスの培養によって本発明
者によって生産された。その化学的性質および免疫化学
的特性は、サーモラーゼと同一であることが判明した。
このα−アミラーゼの試料は本出願の日前１年以上前か
らノボインダストリーA/S（デンマーク）より要求によ
り入手可能であり、その後も入手できるであろう。
デキストザイム（DEXTROZYME）TMは糖化実験用に常用
されていた。これは、グルコアミラーゼと好酸性の熱安
定性α−1,6−グルコシダーゼ（プルナラーゼ）の混合
物であり、ノボインダストリーA/S（デンマーク）より
提供されている。酵素混合物は、製造業者に要求により
入手できる。小冊子（B320a−GB）に詳しく記載されて
いる。
α−アミラーゼ活性の分析 標準活性NU（これはNOVO α−アミラーゼ単位の略号
である）は、5.26mgの溶解デンプンを１時間当たり37℃
で、pH5.6で水解しかつ0.0043MのCa++を７〜20分の反応
時間にわたって水解する酵素の量である。デンプン液化
操作温度範囲90〜110℃で、サーモラーゼ（THERMOLAS
E）TMはターマミル（TERMAMYL） より約1.7ファクター
だけより活性であることが見出された。液化温度でター
マミルとサーモラーゼを比較した上記一覧の試験結果
は、同等の活性レベルであり、すなわち50NU/gDSのサー
モラーゼTMは使用条件でターマミルの85NU/gDSと同程度
に有効である。
酵素デンプン加水分解と常に密接に関係する問題は、
液化が行なわれるべきpHレベルである。デンプン液化プ
ロセスに対しスラリー化したようなデンプンはpH3.0〜
5.0である。直接液化された大部分のスラリー粒（醸
造、蒸留および燃料エタノールプロセス用に用いられる
如く）は、中性pH5.0〜6.0を有するが、優れた緩衝能を
有する。バシラス リケニフォルミスα−アミラーゼは
pH6.0〜6.5で最もよく用いられている。この酵素は単独
でpH6.0未満で用いる場合、液化の結果は急激に悪化す
る。加えて、この酵素を6.2超のpHで用いる場合、好ま
しくない量の副生成物、主にマルトースが得られる。
従って、ハイフルクトースシロップ産業において、デ
ンプンスラリーのpHを、バシラス リケニフォルミスα
−アミラーゼで液化する前pH6.0〜6.5に対し調整し、こ
れによりシロップの塩含量並びに最終シロップを例えば
イオン交換により脱塩することによって生じる費用を必
然的に増加せしめる。
バシラス ステアロサーモフィラスα−アミラーゼはpH
5.0〜6.0で良好に作用できる。デンプンの液化は、この
pH範囲で行う場合、アルトース形成は実質的に減少し、
色彩および有機酸形成が減少する。このα−アミラーゼ
の使用は他の利点、例えば最終デキストロース収率の適
度の改善をもたらす。しかし、先に指摘したように、乾
燥デンプン1g当たり40−80NUのバシラス ステアロサー
モフィラスα−アミラーゼで液化したデンプンから製造
したグルコースシロップは高レベルの沈殿性を有し、従
ってロ過性が悪い。
本出願人は、沈殿形成に関する理論又は説明に何らと
らわれないけれども、本発明のα−アミラーゼ組成物を
用いて観察される驚くべき降下は酵素特異性の差異並び
にそれぞれの酵素の作用形式の差異によるものであろ
う。
デンプンは、大きな錯体分子（分子量約1000kD）から
形成される。以下の内容が考えられる。すなわち、２種
のα−アミラーゼは異った部分のデンプン分子を優先的
に攻撃し、各々は好ましくなくさらに／又は他の酵素に
よってよりゆっくり攻撃される部位で大部分急速に攻撃
し、各々の酵素は他の酵素による直接攻撃により影響さ
れやすいフラグメントを速やかに放出する。デンプン分
子は無定形領域と高結晶領域の双方を有することが知ら
れている。結晶領域は、無定形領域よりもより加水分解
に対し抵抗するが、一たび結合が隣辺の無定形領域内で
破壊されると比較的より攻撃しやすい。結晶領域が破壊
されると、より加水分解されやすい部分が露出する。
液化は、本質的にグルコースポリマー鎖のα−1,4−
結合に対するα−アミラーゼによるエンド−攻撃であ
り、これは著るしくゲル化デンプンの粘度を低下させ
る。
pH6.5（バシラスリケニフォルミス酵素の最適に近
い）で、初期活性の約85％が第二次液化後に保持され
る。バシラス ステアロサーモフィラス酵素に対する約
pH5.8の最適pHで、第二次液化の終了時に残存する活性
は95〜100％である。
バシラス ステアロサーモフィラス α−アミラーゼ
によるデンプン液化から得られる高い沈降レベルは、一
次液化の直接産物中には認められない。沈降は、デキス
トリン化工程中デキストリン溶液中に発生するかもしれ
ない。明らかに、バシラスステアロサーモフィラス酵素
による液化によって生じたデンプンフラグメントのある
部分は不溶性産物となる。沈殿の分析によれば、炭水化
物と脂質部分が存在する。
バシラス ステアロサーモフィラス α−アミラーゼの
通常の酵素用量を用いたデンプン液化は、沈殿形成を減
少せしめる、更にpH6.0〜6.5でのバシラス リケニフォ
ルミス酵素による液化は、低い沈殿レベルをもたらすの
で、デンプン分子間での酵素的に加水分解し得る結合
（又は１群の結合）を切断しえないことが、沈殿の発生
の基礎となると信じられている。
本発明を更に理解するため、以下に実施例を示す。
〔実施例〕
例１ NU単位活性の25％ターマミルα−アミラーゼを含有す
るα−アミラーゼ組成物を用いたpH5.8での液化 35％DS含有デンプンスラリーを用いて液化プロセスを
行う。デンプンは、スターレー（staley）（コーンスタ
ーチ、ロットF29032 8521）より供給される。全実験に
おいて、CaCl2・２H2Oを用い、Ca++の濃度を40ppmに調
整する。ターマミルの塩含量を合致させるため、BPS−3
α−アミラーゼと共にNaClを実験に加えた（スラリー
の最終導電率200μＳであった）。
ジェット−クッキング条件は、105℃で５分間の蒸留
時間であり、次いで95℃までのフラッシュ−クッキング
を行い、ここで平行した第二次液化実験が各々、60分後
および90分後に完結した。得られたマルトデキストリン
を60℃、pH4.3でデキストロザイム（DEXTROZYME）TM150
/150L（ロットNo.AMPP）を用いて液化した。用量は0.18
アミログルコシダーゼ単位であり、更に0.062プルラナ
ーゼ単位であり、双方ともマルトデキストリンのDSの1g
当たりである。沈殿容量およびグルコースシロップのDX
を48時間糖化後に測定した。ターマミルおよびBPS−3
α−アミラーゼ単独で行った比較例に対する結果を含め
て、結果を次表に示す。
第１表の結果は以下の内容を示す。アミラーゼ混合物
を用いた実験に対するDX値は、別々の酵素を用いて行な
った実験で得られた値よりも著るしくより高い。混合し
た酵素の液化から得られるシロップ中の沈殿レベルは、
BPS−３触媒化液化からの沈殿レベルよりも著るしくよ
り低い。
例２ 50/50混合物並びに各酵素単独について例１の液化お
よび糖化条件を採用した。下記の結果中、サーモラーゼ
（THERMOLASE）のみによる場合、許容し難い高レベルの
沈殿を示す。最終シロップのDX値を比較すると、混合物
中アミラーゼの相乗効果が分る。
例３ グルコースシロップのロ過能 二次液化工程中の90分の保持時間を保ちつつ例２をく
りかえした。糖化結果（本例では含まれていない）は、
例２で示した結果と一致する。
シロップのロ過速度は、フィルター試験リーフ法によ
り確認され、結果は平均約20回ロ過サイクルとしてml/
サイクルで示される。シロップの不溶部の割合はDSの重
量％として測定した。結果を次に示す。
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 1:07） Ｃ１２Ｒ 1:07） (72)発明者 フィリップ シー．トラックマン アメリカ合衆国，コネチカット 06801, ベセル，エドモンド ロード（番地な し)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バシラス リケニフォルミス（Bacillus l
    icheniformis）およびバシラス ステアロサーモフィラ
    ス（Bacillus stearothermophilus）起源のα−アミラ
    ーゼ混合物を含んで成るα−アミラーゼ組成物であっ
    て、該α−アミラーゼ混合物が、NU単位で測定した100
    ％混合物の全α−アミラーゼ活性基準で、バシラス リ
    ケニフォルミス（Bacillus lichenitormis）α−アミラ
    ーゼのNU単位で測定して10〜90％活性を有する、前記α
    −アミラーゼ組成物。
  2. 【請求項２】α−アミラーゼ混合物が、バシラス リケ
    ニフォルミス（Bacillus licheniformis）α−アミラー
    ゼのNU単位で測定して25〜50％活性を有する、特許請求
    の範囲第１項記載のα−アミラーゼ組成物。
  3. 【請求項３】デンプンまたはデンプン粒のスラリーを液
    化する方法であって、バシラス リケニフォルミス（Ba
    cillus licheniformis）およびバシラスステアロサーモ
    フィラス（Bacillus stearothermophilus）起源のα−
    アミラーゼ混合物（このα−アミラーゼ混合物は、NU単
    位で測定した100％混合物の全α−アミラーゼ活性基準
    で、バシラス リケニフォルミス（Bacillus lichenifo
    rmis）α−アミラーゼのNU単位で測定して10〜90％活性
    を有する）を含んで成るα−アミラーゼ組成物を用いて
    液化プロセスを行うことを特徴とする、前記方法。
  4. 【請求項４】α−アミラーゼ混合物が、バシラス リケ
    ニフォルミス（Bacillus licheniformis）α−アミラー
    ゼのNU単位で測定して25〜50％活性を有する、特許請求
    の範囲第３項記載の方法。
  5. 【請求項５】α−アミラーゼ組成の用量レベルが、デン
    プンスラリーの乾燥固型物（DS）1g当たり100NUを超え
    ない、特許請求の範囲第３項又は第４項記載の方法。
  6. 【請求項６】α−アミラーゼ組成の用量がDS1g当たり40
    〜80NUの範囲内にある、特許請求の範囲第５項記載の方
    法。
  7. 【請求項７】液化を100〜115℃で１〜60分間ジェット−
    クッキングにより行い、引き続き90〜100℃の温度に低
    下させ、更に反応混合物を30〜120分間保持し、しかる
    後このように液化したデンプンは老化に対し安定であ
    り、pHはプロセス全体にわたって5.0〜6.0である、特許
    請求の範囲第３〜６項のいづれか１項に記載の方法。
JP62169906A 1986-07-09 1987-07-09 α−アミラ−ゼ組成物 Expired - Lifetime JP2509233B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US88356686A 1986-07-09 1986-07-09
US883566 1992-05-15

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JPS63102694A JPS63102694A (ja) 1988-05-07
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CA (1) CA1283376C (ja)
DE (1) DE3781732T2 (ja)
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