JP2521706B2 - プロテア−ゼの製造方法 - Google Patents

プロテア−ゼの製造方法

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宏 茂田井
弥一 福島
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプロテアーゼ生産能を有する糸状菌を用いて
プロテアーゼを効率的に製造する方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
プロテアーゼは蛋白質またはその部分加水分解物に作
用してペプチド結合を分解する加水分解酵素であつて、
医薬や味噌,醤油,酒などの食品、洗剤などに広範囲に
利用されている。
従来、微生物によるプロテアーゼの生産に関する研究
は、活性の高い微生物のスクリーニング、及びその育種
に主眼が置かれていた。また、培養条件に関する研究
も、多くは培地の組成、特に無機塩添加の効果(特公昭
50−22111号公報など)や窒素源の種類(特開昭51−951
80号公報など)、炭素源の種類(特公昭52−12797号公
報など)などに限られていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
これら従来の提案方法では、特定の化合物を要する上
に、いずれも高いプロテアーゼ力価が得られない。
さらに従来の方法は、いずれも回分式の培養方法に関
するものであり、連続培養方法に関しては全く提案され
ていないという問題点があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、これら従来方法の問題点を解決するために
成されたものであつて、培養条件を最適化してプロテア
ーゼ力価を高めることを意図し、さらに連続培養法でも
実施できるようにしたものである。
即ち、本発明はプロテアーゼ生産能を有する糸状菌を
液体培地に培養してプロテアーゼを製造する方法におい
て、増殖末期以降における培養液中の窒素濃度を500mg/
以下に維持しつつ培養することを特徴とするプロテア
ーゼの製造方法である。
本発明において用いられる微生物は、アスペルギルス
属、ペニシリウム属、ムコール属、またはリゾプス属等
に属するプロテアーゼ生産能を有する糸状菌であり、具
体的にはアスペルギルス・ソーヤ(IAM2703)、アスペ
ルギルス・ソーヤ(IAM2631)、アスペルギルス・オリ
ゼー(IAM2609)、アスペルギルス・オリゼー(IFO417
6)、アスペルギルス・タマリ(IAM2156)、ペニシリウ
ム・クリソゲナム(HUT4019)、ペニシリウム・ルテウ
ム(AHU8022)、ムコール・ラセモサス(AHU6002)、ム
コール・ヒエマリス(HUT1131)、リゾープス・フオル
モサエンシス(IFO4732)、リゾープス・ジヤバニカス
(IFO5441)などが挙げられる。
本発明に用いられるプロテアーゼ生産能を有する糸状
菌は雑菌汚染防止の観点から耐塩性を有するものである
ことが望ましい(耐塩性の目安としては食塩5%以上、
好ましくは食塩10%以上である)。
本発明に用いられる糸状菌を培養するための液体培地
は、従来法で用いられるものを使用することができる。
たとえば炭素源としては、グルコース、可溶性でんぷ
ん、サツカロース、デキストリン、セルロース、グリセ
リン、フスマなど、窒素源としては、ペプトン、肉エキ
ス、酵母エキス、大豆粉、ぬか、カゼイン、ポリペプト
ン、グルテン、硝酸塩などが用いられる。また無機塩と
しては、各種リン酸塩や硫酸塩、塩酸塩などが用いられ
る。さらに、菌の生育を促進するためにビタミン類や核
酸などを用いてもよい。
本発明においては、先ず、前記液体培地にプロテアー
ゼ生産能を有する糸状菌を接種し、液体培養する。この
ときの培養温度、培地のpH、通気量などの培養条件は使
用する菌株、培地組成などによつて変わるが、通常、培
地温度は25〜40℃、培地のpHは3〜8、通気量は0.1〜2
V.V.M程度である。
培養初期の誘導期を経て、増殖期になると菌はさかん
に増殖する。通常、培養開始1〜4日程度で増殖は止ま
り、以降は、ほとんど変わらないか、又は漸減気味とな
る定常期に移行する。本発明においては、増殖末期以
降、即ち増殖末期から主として始まる酵素産生期に、培
養液中の窒素濃度を500mg/以下に制御することによつ
て、生産されるプロテアーゼの力価を従来法と比較して
著しく高めることに成功したものである。
即ち、増殖末期以降における培養液中の窒素濃度が50
0mg/よりも大であると、プロテアーゼ生産能を有する
糸状菌が通常の状態以上にプロテアーゼを生産しなくと
も、液中に窒素成分が含まれていることにより、糸状菌
はこれを摂取して増殖するため、高いプロテアーゼ力価
が得られない。
そして増殖末期以降において、培養液中の窒素濃度を
500mg/以下に維持する方法としては、予じめ培養液中
の窒素成分含有量を制御しておく方法、および増殖末期
以降における培養液中の窒素成分を制御する方法などが
挙げられる。
このうち、前者の培養液中に窒素成分含有量を予め制
御する方法としては、菌体自身の炭素、窒素およびリン
の組成を考慮して、培養液中の窒素成分の含有割合を炭
素やリンと比べて低くする方法がある。
例えばアスペルギルス・オリーゼの場合、菌体の乾燥
重量の約60%が炭素、約5%が窒素、約1%がリンから
構成されているので、可溶性でんぷん3.5%、ポリペプ
トン0.4%、酵母エキス0.03%、硫酸マグネシウム0.05
%、リン酸1カリウム0.5%を含む液体培地で培養する
と、培養液中の窒素成分であるポリペプトン量は他の栄
養源の量に比較して少ないため、最初に消費しつくされ
る。そしてその時点で菌の増殖は停止し、定常期に入い
ることになる。この状態は窒素源が律速となつて菌の増
殖が制限されたと解され、同時に高力価のプロテアーゼ
を生産するようになる。
一方、増殖末期以降における培養液中の窒素成分を制
御する方法は、増殖末期に、炭素源を含む培地を添加し
て菌体をさらに増殖させ、培養液中の窒素源が500mg/
以下となるまで消費させる方法や、培養液から人為的に
窒素成分を除去する方法、例えばゼオライトやイオン交
換樹脂を用いて窒素源を吸着除去する方法などが挙げら
れる。
回分式培養法においては、上記のいずれかの方法を採
用すればよいが、培養液中の窒素成分の量を予め制御す
る方法の方が簡単であり、好ましい。
特に、本発明を連続式培養法に適用する場合には、最
初から窒素成分を制御した液体培地で培養し、窒素成分
が消費しつくされる増殖末期から、同様に窒素成分が50
0mg/以下となるように制御された量の窒素成分を含む
基質を連続供給してやればよく、極めて容易に糸状菌の
連続培養が可能となる。このとき、培養液中の窒素濃度
を常時モニタリングしておき、この量が常に500mg/以
下となるように自動的に基質中の窒素成分量を制御する
ようにしてもよい。
こうして、回分培養や連続培養方式により、高力価プ
ロテアーゼを含む培養液が得られる。この培養液からプ
ロテアーゼを回収する手段としては、特に制限されず、
例えば過により菌体を分離し、必要に応じ透析や塩
析、イオン交換樹脂処理、ゲル過などによりプロテア
ーゼを採取、精製する方法が挙げられる。
〔作用〕
本発明方法では、糸状菌の増殖末期以降において培養
液中の窒素成分量を500mg/以下という窒素欠乏状態と
することにより、プロテアーゼ生産能を有する糸状菌が
増殖、生育に必要な窒素源をより摂取しようとしてプロ
テアーゼを一層産生するものと推定される。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例および比較例を示す。
実施例 1 2.5容ミニジヤーフアメンタを用い、液体培地の仕
込液量1.5、温度30℃の条件下に菌を培養した。用い
た菌株はアスペルギルス・ソーヤ(Aspergillus soja
e)IAM2703であつた。
液体培地の組成は可溶性でんぷん56g/、ポリペプト
ン5g/、MgSO4・7H2O2g/、K2HPO43.8g/、KH2PO41.
2g/、NaCl100g/とした。
培養は胞子を106コ/mlの濃度となるように上記液体培
地に接種して開始し、pHは6.5〜7.5に、DO(容存酸素)
は3mg/以上に調節した。
その培養経過を第1図に示す。
第1図から、菌体濃度(DW)は培養開始から3日後に
約14g/となり、増殖末期にあることがわかる。このと
き培養液中の窒素濃度は280mg/であつた。またプロテ
アーゼは菌の増殖からやや遅れて生産され、4日後には
500PU/mlに達したことがわかる。ここにPU/mlは1分間
に1μMのチロシンを遊離する活性を1単位としたもの
で、アンソン−萩原変法〔Agri.Biol.Chem.,37巻,2703
頁(1973)〕により測定したプロテアーゼ力価である。
比較例 1 実施例1において、液体培地の可溶性でんぷん濃度を
35g/、ポリペプトン濃度を20g/とした他は、実施例
1と同様に操作した。
その培養経過を第2図に示す。
第2図から、菌体濃度は、培養開始3日後には約12g/
となり、増殖末期となつたが、プロテアーゼ活性は低
く、4日後に約150PU/mlに達したに過ぎなかつた(3日
後の培養液中の窒素濃度は2500mg/であつた)。
実施例 2 実施例1と同様の装置を用いて連続培養を行なつた。
先ず、実施例1と同じ液体培地を用いて2〜3日間培養
して増殖末期に至つた後、可溶性でんぷん濃度56g/、
ポリペプトン5g/に調節した液体培地を連続的に供給
した(希釈率は0.015〜0.020の範囲とした)。そして培
養液を同量ひきぬいた。
その培養経過を第3図に示す。
第3図からわかるように、15日間の連続培養期間中、
菌体濃度は8〜14g/の範囲に維持されていた。一方、
プロテアーゼ活性も400〜500PU/mlの範囲で安定してい
た。そして連続培養期間中、要培液中の窒素濃度は250
〜300ml/に維持された。
比較例 2 実施例2において、連続的に供給する培地中の可溶性
でんぷん濃度を35g/、ポリペプトン濃度を20g/とし
た以外は、実施例2と同様の操作を行なつた。
その培養経過を第4図に示す。
第4図からわかるように、11日間の培養期間中、最高
でも15PU/mlのプロテアーゼ活性しか検出されなかつ
た。この場合、連続培養期間中、培養液の窒素濃度は12
00〜1600mg/であつた。
〔効果〕
本発明方法においては、500PU/mlという、従来法で得
られない高力価プロテアーゼを製造することができる。
しかも、従来、提案されていなかつたプロテアーゼ生
産能を有するアスペルギルス属等に属する糸状菌を連続
培養することもでき、長期間にわたつて安定して高力価
プロテアーゼを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の培養経過を示す図であり、第2図は
比較例1の培養経過を示す図であり、第3図は実施例2
の培養経過を示す図であり、第4図は比較例2の培養経
過を示す図である。
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 (C12N 9/62 (C12N 9/62 C12R 1:785) C12R 1:785) (C12N 9/62 (C12N 9/62 C12R 1:845) C12R 1:845) (72)発明者 茂田井 宏 野田市野田399番地 キツコーマン株式 会社醸造科学研究所内 (72)発明者 福島 弥一 野田市野田399番地 キツコーマン株式 会社醸造科学研究所内 (56)参考文献 特公 昭39−12287(JP,B2) 特公 昭39−29814(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロテアーゼ生産能を有する糸状菌を液体
    培地に培養してプロテアーゼを製造する方法において、
    増殖末期以降における培養液中の窒素濃度を500mg/以
    下に維持しつつ培養することを特徴とするプロテアーゼ
    の製造方法。
  2. 【請求項2】培養が連続培養法で行なわれる特許請求の
    範囲第1項記載の製造方法。
  3. 【請求項3】プロテアーゼ生産能を有する糸状菌が耐塩
    性菌である特許請求の範囲第1項または第2項記載の製
    造方法。
  4. 【請求項4】プロテアーゼ生産能を有する糸状菌がアス
    ペルギルス属に属する菌である特許請求の範囲第1項な
    いし第3項のいずれかに記載の製造方法。
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