JP2620030B2 - β1→6結合を有するオリゴ糖の製造方法 - Google Patents

β1→6結合を有するオリゴ糖の製造方法

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JP2620030B2 JP8188793A JP8188793A JP2620030B2 JP 2620030 B2 JP2620030 B2 JP 2620030B2 JP 8188793 A JP8188793 A JP 8188793A JP 8188793 A JP8188793 A JP 8188793A JP 2620030 B2 JP2620030 B2 JP 2620030B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、β1→6結合を有す
るオリゴ糖を効率よく安全に製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】生物
界に豊富に存在するキチンは、N−アセチル−D−グル
コサミンを構成糖とする多糖であって、N−アセチル−
D−グルコサミンがβ1→4結合により直鎖状に連なっ
た分子構造を有し、さらにそれぞれの分子鎖同士が水素
結合によって安定化した結晶構造を形成している。
【0003】キチンは、主として、動物界ではカニ、エ
ビ、オキアミ等の甲殻、昆虫等の外皮に、また菌界では
カビ、酵母、きのこ等の細胞壁に多量に存在することが
知られており、いずれの生物においても生体内部を外環
境から遮断し生体を保護する役割を担っている。キチン
がこのような役割を果すにあたっては、上述の結晶構造
に起因するキチンの剛直性、難溶解性、難化学反応性等
が寄与しているものと考えられる。
【0004】このように多くの生物に存在するキチン
は、地球上における生産量が年間109〜1011トンと見積
もられており、セルロースに次ぐ有力なバイオマス資源
として注目され多くの研究がなされている。しかしなが
ら、バイオマス資源としてのキチンは、前述のように反
応性・溶解性が低いこともあって、未だ有効に利用され
ているとはいえない状況にある。
【0005】これに対して、近年、食品・医薬分野にお
いて、キチンの直鎖状分子をN−アセチル−D−グルコ
サミン数分子の大きさにまで分解したキチンオリゴ糖が
関心を集めている。その代表的なものが、下記式で表わ
される、N−アセチル−D−グルコサミンが2分子結合
したジ−N−アセチルキトビオースである。
【0006】
【化1】 このようなキチンオリゴ糖の製造方法としては、酸分解
による方法、キチナーゼ、リゾチーム等の酵素分解によ
る方法などが知られている。
【0007】しかしながら、これらの方法により得られ
るキチンオリゴ糖は、元来キチンが有しているβ1→4
結合をそのまま保持しており、したがって、反応性、溶
解性が低いというキチンの基本的性質をも残す結果とな
っている。このため、ジ−N−アセチルキトビオース
(2糖;(GlcNAc)2 と表記)、トリ−N−アセチルキ
トトリオース(3糖;(GlcNAc)3 と表記)、テトラ−
N−アセチルキトテトラオース(4糖;(GlcNAc)4
表記)、ペンタ−N−アセチルキトペンタオース(5
糖;(GlcNAc)5 と表記)、ヘキサ−N−アセチルキト
ヘキサオース(6糖;(GlcNAc)6 と表記)とオリゴ糖
の分子鎖長が長くなるにしたがって溶解度が低下してゆ
く。特に、(GlcNAc)3 以上の分子鎖長のものは 2%程
度の溶解度しか示さないため、水溶液としての利用は著
しく制限される。
【0008】また、β1→4結合を有するキチンオリゴ
糖の用途については既に多くの考察がなされており、ほ
とんど検討され尽くした感がある。このため、新たな構
造を有するオリゴ糖に対する期待が高まっている。
【0009】キチンと同様にN−アセチル−D−グルコ
サミンを構成糖とするオリゴ糖としては、N−アセチル
−D−グルコサミンがβ1→6結合で連結したβ1→6
N−アセチルグルコサミノオリゴ糖が知られている。2
分子のN−アセチル−D−グルコサミンがβ1→6結合
で結合した2糖の構造式を以下に示す。
【0010】
【化2】 このようなβ1→6N−アセチルグルコサミノオリゴ糖
は、新規オリゴ糖として食品のほか免疫賦活剤等の医薬
品への利用が期待されている。また、このオリゴ糖は糖
質化学の研究にも大変有用である。このオリゴ糖の製造
方法は、例えば、Carbohydr.Res.,186 (1989) 177-188
、J.Chem.Soc.,(1958) 1890-1894、Carbohydr.Res.,21
(1972) 211-217、Tetrahedron Lett.,(1972) 5065-506
8に開示されている。
【0011】しかしながら、これらの製造方法はいずれ
も化学薬品を使用する、いわゆる化学合成法である。し
たがって、副生物が生成するために収率が著しく低く、
反応終了後に複雑な精製工程を要する。また、フッ化水
素をはじめとする薬品類を大量に使用するため危険を伴
うこともあり、広く普及するに至っていない。
【0012】したがって、この発明は、N−アセチル−
D−グルコサミンがβ1→6結合したβ1→6N−アセ
チルグルコサミノオリゴ糖を収率よく、かつ安全に製造
することが可能な方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記事情
に鑑み、鋭意研究の結果、特定の菌株が菌体外に産生す
る物質(以下、菌体外産生物と称する)がキチンを分解
するとともに糖転移せしめ、β1→6結合を有するオリ
ゴ糖、特にβ1→6N−アセチルグルコサミノオリゴ糖
を生成することを見出し、この発明を完成するに至っ
た。すなわち、この発明によるβ1→6結合を有するオ
リゴ糖の製造方法は、アルテロモナス属菌の菌体外産生
物の存在下においてキチンを分解および糖転移させるこ
とを特徴とする。
【0014】以下、この発明をさらに詳細に説明する。
【0015】この発明のβ1→6結合を有するオリゴ糖
の製造方法においては、アルテロモナス属に属する細菌
が菌体外に産生する物質、特に酵素成分を用いてキチン
の分解および糖転移を行なう。
【0016】具体的には、アルテロモナス属菌の培養培
地から産生した酵素成分のみを回収し、この酵素成分を
キチンを含有する緩衝液中に添加して反応させ、β1→
6結合を有するオリゴ糖を生成させてもよいし、あるい
は、アルテロモナス属菌の培養に用いる培地中にキチン
を含有させ、そのまま一定期間菌を培養した後、生成し
たβ1→6結合を有するオリゴ糖を回収してもよい。
【0017】前者の場合には、まず、通常の培地を用い
て前述の場合と同様の条件でアルテロモナス属菌を培養
した後、遠心分離によって菌体を除去し、得られた培養
上清から酵素画分を回収する。培養上清からの酵素画分
の回収は、硫安沈殿、アルコール沈殿、アセトン沈殿、
限外濾過等の常法により行なうことができる。次に、得
られた酵素画分(粗酵素)を、キチンを懸濁させた溶液
に添加して25〜60℃で2〜48時間反応させた後、反応液
からタンパク質を除去し、常法により生成したオリゴ糖
を回収する。
【0018】後者の場合には、例えば、キチンを含有す
る培地でアルテロモナス属菌を20〜35℃で24〜72時間培
養した後、遠心分離によって菌体を除去し、得られた培
養上清から目的のβ1→6結合を有するオリゴ糖を回収
することができる。培養上清からのオリゴ糖の回収は、
塩析、液々抽出、膜分離、クロマトグラフィー等の通常
用いられる方法を適宜組み合わせて用いることができ、
特に限定されるものではない。
【0019】この発明の製造方法に用いられるアルテロ
モナス属菌としては、例えば、以下の菌学的性質を有す
る菌を好ましく用いることができる。
【0020】 運動性 + グラム染色 − ぶどう糖発酵性 0 オキシダーゼテスト + DNaseテスト + ゼラチン分解性 + 好塩性 + ぶどう糖→ガス産生 − 菌形 桿菌 鞭毛 +(極毛 単) 硝酸塩還元 +(ガス−) VP反応 − 色素産生 +(黄色) G+C(モル%) 46.1〜46.4% 上記性質を有する菌は、本発明者らが広く自然界を検索
した結果見出したものであり、この性質からBergey's M
anual of Determinative Bacteriology および多賀信
夫、門田元編、海洋微生物研究法(学会出版センター)
を参照することにより、アルテロモナス属と同定され、
アルテロモナス属菌株OK2607(Alteromonas sp. OK26
07)と命名された。この菌株は微工研菌寄第13194 号と
して通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所特許微
生物寄託センターに寄託されている。
【0021】アルテロモナス属菌の培養に用いられる培
地は特に限定されるものではなく、アルテロモナス属菌
が増殖し、酵素成分等の菌体外産生物を産生することが
可能なものであればどのようなものでもよい。
【0022】
【実施例】以下、実施例によりこの発明の製造方法をさ
らに詳細に説明する。
【0023】実施例1 アルテロモナス属菌株OK2607
が産生する酵素(粗酵素)による2−アセトアミド−6
−O−(2−アセトアミド−2−デオキシ−β−D−グ
ルコピラノシル)−2−デオキシ−D−グルコースの製
造 アルテロモナス属菌株OK2607を、ジャーファーメンタ
ー内において、 0.1%キチンを含むZoBell 2216
E改変液体培地(バクトペプトン 0.5%およびバクト酵
母エキス 0.1%を海水に溶解したもの、pH 7.6) 3リ
ットルで25℃で48時間培養した。次いで、得られた培養
上清2670mlを、分画分子量10,000の限外濾過膜を有す
る限外濾過装置(東ソー社製;UF−LMSII)を用い
て分画・濃縮を行ない、粗酵素 200mlを得た。
【0024】キチン粉末 1gに上で得られた粗酵素液 5
mlおよび0.02Mトリス塩酸緩衝液(pH 7.0)20ml
を加え、よく撹拌しながら37℃で 3時間反応させた。こ
の反応液を沸騰水浴中で10分間加熱して酵素を失活させ
た後、エタノール25mlを添加し、析出した不溶性画分
および未反応物を遠心分離により除去した。
【0025】得られた溶液を、高速液体クロマトグラフ
ィー(カラム:Asahipak NH 2P-50 )に供し、アセ
トニトリル−水(75:25)混合液を 2.0ml/分の流速
で流して流出させた。各画分におけるオリゴ糖の検出に
は示差屈折計を用い、溶出開始後約30分で現われるピー
クの画分を回収した。このときの液体クロマトグラフィ
ーのチャートを図1に示す。回収した画分をエバポレー
タで減圧濃縮することにより白色粉末 450mgを得た。
【0026】得られた白色粉末を常法により酸分解して
構成糖を調べたところ、N−アセチルグルコサミンのみ
が検出された。また、 1H−NMRおよび13C−NMR
による構造解析を行なったところそれぞれ図2および図
3に示すスペクトルが得られた。この結果から、得られ
た白色粉末はN−アセチルグルコサミンがβ1→6結合
で2分子結合した2−アセトアミド−6−O−(2−ア
セトアミド−2−デオキシ−β−D−グルコピラノシ
ル)−2−デオキシ−D−グルコース(以下、β1→6
(GlcNAc)2 と記載する)であることが確認された。さ
らに、この白色粉末についてFAB−MSをとったとこ
ろ、図4に示すスペクトルが得られた。これよりこの白
色粉末の分子量は 424となり、上記の結果と合致した。
【0027】実施例2 コロイダルキチンを用いたβ1
→6(GlcNAc)2 の製造 常法によってキチン粉末から調製したコロイダルキチン
1g(乾燥重量 0.2g)を0.02Mトリス塩酸緩衝液(p
H 7.0) 7mlと混合し、さらに実施例1と同様の方法
で得られた粗酵素液 2mlを加えてよく撹拌しながら37
℃で一晩反応させた。この反応液を沸騰水浴中で10分間
加熱して酵素を失活させ、次いでエタノール20mlを加
えて析出した不溶性画分および未反応物を遠心分離によ
り除去した。
【0028】このようにして得られた溶液を、実施例1
と同様の条件で高速液体クロマトグラフィーにより分画
し、集めたピーク画分をエバポレーターで減圧濃縮する
ことにより白色のβ1→6(GlcNAc)2 粉末93mgを得
た。
【0029】実施例3 アルテロモナス属菌株OK2607
の培養液からのβ1→6(GlcNAc)2の回収 上述のアルテロモナス属菌株OK2607を、 0.5%キチン
粉末を含むZoBell 2216E改変液体培地 100ml
において25℃で60時間培養した後、 19000Gで20分間遠
心することにより菌体を沈殿させて上清を回収した。
【0030】回収した上清85mlに等量のエタノールを
添加し、タンパク質等の高分子画分を析出させて濾別し
た後、エバポレーターを用いる減圧濃縮により濾液から
溶媒を除去した。得られた残渣にアセトニトリル−水
(75:25)混合溶液を添加して試料を溶解し、0.45μm
のフィルターに通して不純物を除去した。
【0031】この溶液を実施例1と同様の条件において
高速液体クロマトグラフィーで分画し、回収した画分を
エバポレーターにより減圧濃縮することにより白色のβ
1→6(GlcNAc)2 粉末 190mgを得た。
【0032】
【発明の効果】以上のように、この発明によると、食品
および医薬品分野で有効利用が期待され、また糖質化学
の研究用としても極めて有用性が高いβ1→6結合を有
するオリゴ糖、特に2−アセトアミド−6−O−(2−
アセトアミド−2−デオキシ−β−D−グルコピラノシ
ル)−2−デオキシ−D−グルコースを、危険な化学試
薬を用いることなく穏やかな条件下で生化学的に調製す
ることができる。
【0033】また、この発明の製造方法は、複雑な工程
を必要とせず、高い収率をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルテロモナス属菌株OK2607の菌体外産生物
をキチンに反応させ、不溶性成分を除去した後の溶液の
高速液体クロマトグラフィーの結果を示すチャート図。
【図2】図1に示す高速液体クロマトグラフィーにおい
て、流出開始後約30分で現われるピーク画分から得られ
た白色粉末の 1H− 1H COSY NMRスペクトル
を示す図。
【図3】図1に示す高速液体クロマトグラフィーにおい
て、流出開始後約30分で現われるピーク画分から得られ
た白色粉末の13C NMRスペクトルを示す図。
【図4】図1に示す高速液体クロマトグラフィーにおい
て、流出開始後約30分で現われるピーク画分から得られ
た白色粉末のFAB−MSスペクトルを示す図。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1:01)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルテロモナス属菌の菌体外産生物の存
    在下においてキチンを分解することを特徴とするβ1→
    6結合を有するオリゴ糖の製造方法。
  2. 【請求項2】 アルテロモナス属菌を所定の時間培養し
    た後の培地から前記菌体外産生物を抽出し、キチンを含
    有する液中に添加する請求項1記載のβ1→6結合を有
    するオリゴ糖の製造方法。
  3. 【請求項3】 アルテロモナス属菌の培養に用いる培地
    に予めキチンを含有せしめ、該培地でアルテロモナス属
    菌を所定の時間培養する請求項1記載のβ1→6結合を
    有するオリゴ糖の製造方法。
  4. 【請求項4】 アルテロモナス属菌の菌体外産生物の酵
    素成分の存在下で行なう請求項1ないし3のいずれか1
    項に記載のβ1→6結合を有するオリゴ糖の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記アルテロモナス属菌がアルテロモナ
    ス属菌株OK2607である請求項1ないし4のいずれか1
    項に記載のβ1→6結合を有するオリゴ糖の製造方法。
  6. 【請求項6】 キチンからβ1→6結合を有するオリゴ
    糖を生成することが可能な酵素を産生するアルテロモナ
    ス属菌株OK2607
JP8188793A 1993-04-08 1993-04-08 β1→6結合を有するオリゴ糖の製造方法 Expired - Lifetime JP2620030B2 (ja)

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