JP2690545B2 - 細菌アルカリプロテアーゼの製造方法 - Google Patents

細菌アルカリプロテアーゼの製造方法

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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、洗剤用添加酵素として有用である至適pHが
アルカリ側にあるアルカリプロテアーゼを効率よく製造
する方法に関し、更に詳しくはバチルス属に属するアル
カリプロテアーゼ生産菌の突然変異株でスペクチノマイ
シン耐性を有する株を用いて効率こくアルカリプロテア
ーゼを製造する方法に関する。
(従来の技術) 洗剤用アルカリプロテアーゼの生産菌に関しては、従
来より多くの菌株が報告されており、その一部は工業的
に生産されている。例えば、特公昭51−8401、特公昭53
−13708、特公昭47−50392などには、洗剤用アルカリプ
ロテアーゼを生産する方法が記載されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、これらの菌株によるアルカリプロテアーゼの
生産性は産業上の利用において、必ずしも満足されるべ
きものではなく、これらアルカリプロテアーゼを一層効
率よく製造する方法の確立が強く求められている。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、長年バチルス属のアルカリプロテアー
ゼ生産菌について研究を行つた結果、バチルス属のアル
カリプロテアーゼ生産菌の人工あるいは自然突然変異株
でスペクチノマイシン耐性を有する菌株がアルカリプロ
テアーゼを培地中に著しく生産することを見いだした。
尚、本発明におけるスペクチノマイシン耐性とは普通の
バクテリアでは本来生育できないような濃度のスペクチ
ノマイシン存在下でも生育が可能な性質である。この場
合の耐性の程度は菌株の種類により異なるが一般には数
ppm程度である。バチルス属のアルカリプロテアーゼは
そのpH依存性により一般に3種のタイプ、即ち、pH9以
上に至適pHを有しpH12前後の高アルカリ性条件下でも活
性低下が余りないタイプ(A)、アルカリ側に至適pHを
有しpH12前後の高アルカリ性条件下では活性が至適pHで
の活性に比べて半分近く低下するタイプ(B)、アルカ
リ側に至適pHが有るが高アルカリ性条件下では活性の低
下が著しいタイプ(C)に分けられることもあるが、本
発明者らがこれら3種のタイプ(A,B,C)の各種のアル
カリプロテアーゼの生産菌について検討した結果、全て
のタイプのアルカリプロテアーゼ生産菌について上記の
効果が認められた。
これらスペクチノマイシン耐性菌は例えば、次のように
して得られる。すなわち耐性を付与したいアルカリプロ
テアーゼ生産菌(親株)を適当な培地に生育させ、その
菌体を紫外線、X線などの照射、あるいはN−メチル−
N′−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)、アク
リジンオレンジ、P−ジメチルアミノベンゼンスルホン
酸などの既知の突然変異誘発物質で処理し、適当に洗浄
希釈して、親株の生育できない濃度、例えば、数ppm程
度のスペクチノマイシンを含む寒天培地に広げ、生育し
てくるスペクチノマイシン耐性株のコロニーを得る。こ
のようにして得られたスペクチノマイシン耐性株の大部
分は、親株に較べ多量のアルカリプロテアーゼを生産す
るので、これらの耐性株の中から、高アルカリプロテア
ーゼ生産性菌株を得ることができる。本発明で用いられ
るアルカリプロテアーゼ生産菌の代表的な例として具体
的に例示すれば、例えば、バチルスSD501より得られた
バチルスSD511(微工研菌寄第10422号)、バチルスSD50
4より得られたバチルスSD512(微工研菌寄第10423
号)、バチルスSD505より得られたバチルスSD513(微工
研菌寄第10424号)、バチルスSD507より得られたバチル
スSD514(微工研菌寄第10425号)、バチルスSD508より
得られたバチルスSD515(微工研菌寄第10426号)、バチ
ルスSD509より得られたバチルスSD516(微工研菌寄第10
427号)、およびNCIB10297より得られたバチルスSD517
(微工研菌寄第10428号)等が挙げられる。
バチルスSD501、同SD504、同SD505、同SD507について
は、特願昭62−321557に記載されている。NCIB10297は
イギリス国National Collection of Industrial and Ma
rine Bacteris,Aberdeen,Scotlandより取り寄せたタイ
プカルチャーである。バチルスSD508及び同509は、本発
明者らが土壌より分離した新菌株である。これら菌株の
スペクチノマイシン耐性株、バチルスSD511、同SD512、
同SD513、同SD514、同SD515、同SD516及び同SD517の菌
学的性質はスペクチノマイシンに対する耐性度及びアル
カリプロテアーゼの生産性以外の検討項目については各
々の親株と実質的に同一である。これらスペクチノマイ
シン耐性株の性質を第1表に示す。
次にこれらのスペクチノマイシン耐性株の取得につい
て、実験例で示すがこれは単なる例示であり、本発明で
用いられるスペクチノマイシン耐性株は他の方法によっ
て得られたものでも良い。
実施例1 バチルスSD501,同504,同505,同507,同508,同509,NCIB
10297を各々培地組成1の斜面培地を用い35℃で16時間
培養し、その1白金耳量を、寒天を含まぬ培地組成1の
液体培地をモルトン栓付き18mm口径の試験管に5ml入れ
たものに接種した。これを6時間培養し、遠心分離を行
い、得られた菌体を生理食塩水に懸濁し、終濃度100ppm
になるようにN−メチル−N′−ニトロ−N−ニトロソ
グアニジン(NTG)溶液を加え、10分間35℃に放置し
た。次に、遠心分離により菌体を集め、生理食塩水で洗
浄し、寒天を除いた培地組成1の液体培地で35℃16時間
振盪培養した。この培養液をスペクチノマイシンを10pp
m含有する培地組成1の平板培地に1枚のシャーレあた
り生菌が約106になるように希釈して撒いた。35℃で1
〜7日間程度培養し生育してきた菌の集落はその大部分
がスペクチノマイシン耐性株であった。この集落から、
1種類の親株につき50株ずつ釣菌し、全ての株及び各親
株を培地組成2の液体培地で35℃、20時間振盪培養し、
生成したアルカリプロテアーゼ活性を測定した。その結
果、得られたスペクチノマイシン耐性株の約95%でアル
カリプロテアーゼの生産性が親株を上回っており、最も
高い活性の見られたバチルスSD511,同SD512,同SD513,同
SD514,同SD515,同SD516,同SD517のアルカリプロテアー
ゼ生産性は各親株の1.5〜3倍であった。
培地組成1 ペプトン 1 % 酵母エキス 0.5% 塩化ナトリウム 0.5% 炭酸ナトリウム 0.3% 寒天 2 % 本発明で利用される培地は、用いる菌株が増殖し得る
ものならば任意のものでよく、例えば、炭素源としては
グルコース、マルトース、シュークロース、酢酸、エタ
ノール、グリセリンなど、窒素源としては大豆粕、ふす
ま粕、胡麻粕、コーンスチープリカーなどの有機窒素
源、硫酸アンモニウムなどの無機窒素源が用いられる。
またこの他にリン酸塩、カリ塩、カルシウム塩、炭酸ナ
トリウム、鉄塩、マンガン塩などの無機塩類が添加され
る。
本発明おける培養は好気条件下に、例えば、通気攪拌
法や振盪培養法によって行う。
培養温度は20〜40℃のいずれでも良いが生育の最も良
好な30〜37℃が好ましい。培養時のpHについては、培養
全期を通してpH6〜11で良いが、初発pHは8〜10.5が好
ましい。培養時間は20〜60時間程度で実施する。培地組
成、培養条件によりスペクチノマイシン耐性株のアルカ
リプロテアーゼの生産性は大きく変動するが、いかなる
培養条件においても各々の親株の1.5〜3倍のアルカリ
プロテアーゼを生産する。
培養後得られた培養液を公知の方法で処理することに
より目的とするアルカリプロテアーゼが得られる。例え
ば遠心分離により菌体を除いた培養液に終濃度80%のエ
タノールを加え、沈澱したアルカリプロテアーゼを遠心
分離によって得、これを蟻酸アンモニウム溶液などの適
当な溶液に透析し真空凍結乾燥して粗アルカリプロテア
ーゼ粉末を得る。更に粗アルカリプロテアーゼ粉末を水
溶液としたセファデックスG−75等によるゲル濾過、DE
AE−セファデックス、CM−セファデックス等によるイオ
ン交換クロマトグラフィーにより分画して精製プロテア
ーゼを得ることができる。
本発明で得られるアルカリプロテアーゼの活性は公知
の方法により測定する。すなわち検液を0.1M炭酸ナトリ
ウム−ホウ酸−塩化カリウム緩衝液(pH10)で適当に希
釈し、その0.5mlにpH10の2%ミルクカゼイン溶液0.5ml
を加えて、30℃で10分間酵素反応させる。反応の停止は
0.1Mトリクロル酢酸を含む0.2M酢酸−0.2M酢酸ナトリウ
ム溶液2mlを加えて行う。30℃、20分間以上放置後ろ紙
を用いてろ過し、ろ液に0.4M炭酸ナトリウム5ml,および
5倍希釈のフェノール試薬1mlを添加し、30℃20分間放
置して発色させ660nmにおける吸光度を測定する。酵素
単位は国際委員会のエンザイムノーメンクレイチャーに
従い、30℃でpH10で基質であるカゼインから1秒間にチ
ロシン1モル相当量の660nmに於ける発色を示すトリク
ロル酢酸可溶性物質を遊離するアルカリプロテアーゼ量
を1カタール(1katal)とする。
本発明においてバチルスSD501,同SD504,同SD505,同SD
507およびNCIB10297のスペクチノマイシン耐性株によ
り、前記タイプCのアルカリプロテアーゼが生産され
る。これらのアルカリプロテアーゼは分子量はゲル濾過
で約2万強のセリンプロテアーゼで、pH10付近に高い安
定性と活性を有する。また、40℃で10分間の加熱では失
活しない。さらに、ヘモグロビンに対し高い基質特異性
を示す。
バチルスSD508のスペクチノマイシン耐性株により前
記タイプCのアルカリプロテアーゼが生産される。これ
は分子量はゲル濾過で約2.4万のセリンプロテアーゼでp
H10〜12の特に高アルカリ域において高い安定性と活性
を示す点に特徴がある。
バチルスSD509のスペクチノマイシン耐性株により前
記タイプBのアルカリプロテアーゼが生産される。これ
は分子量約3万のセリンプロテアーゼで、pH9〜10で高
い安定性と活性を有する。
次に本発明の実施例を示すが、当然の事ながら本発明
の範囲がこれらに限定されるものではない。
実施例1 バチルス属SD511〜SD517、及びこれらの菌株の親株で
あるバチルス属SD501、SD504,SD505,SD507,SD508,SD509
及びNCIB10297を前記培地組成1の斜面培地で35℃、16
時間培養し、その一白金耳を寒天を含まぬ培地組成1の
液体培地をモルトン栓付き18mm口径試験管に5mlを入れ
たものに接種した。これを35℃で6時間培養し、対数増
殖期後期に達した培養液を0.1ml採取して培地組成2の
液体培地を同寸試験管に5ml入れたもに植え継いだ。
35℃で振盪培養し、21,23,25時間で培養液の各々0.2m
lを採取し、0℃、8,000Gで10分間遠心分離して、その
上清について前記の方法によりプロテアーゼ活性を測定
した。各時間におけるプロテアーゼ活性は次の第2表の
ようであった。
培地組成2 大豆粕 2 % マルトース 2 % リン酸水素二カリウム 0.5% 硫酸マグネシウム 0.05% 炭酸ナトリウム 1 % (各々の培地はオートクレーブにより120℃、20分の
滅菌を行った。) 実施例2 バチルス属SD511〜517菌株を培地組成1の斜面培地で
35℃、16時間培養し、その1白金耳量を、寒天を含まぬ
培地組成1の液体培地を綿栓付き500ml容エルレンマイ
ヤーフラスコに100ml入れたものに接種した。これを35
℃で16時間培養し、対数増殖後期に達した培養液を全
量、5リットル容ジャーファーメンターに培地組成3の
培地を2リットル入れたものに植え継ぎ、温度35℃、初
発pH10.3、通気量1リットル/minで60時間通気攪拌培養
した。
培地組成3 大豆粕 6 % マルトース 6 % リン酸水素二カリウム 0.5% 硫酸マグネシウム 0.05% 炭酸ナトリウム 1 % (オートクレーブで120℃、20分間滅菌した) 培養開始後、24、36、42、48、60の各時間で培養液を
5mlずつ採取し、0℃、10000G、10分間の遠心分離の後
上清のプロテアーゼ活性を測定した。各時間におけるプ
ロテアーゼ活性は、第3表のようであった。
〔比較例〕
バチルス属SD501,SD504,SD505,SD507,SD508,NCIB1029
7を実施例2と同じ方法で培養し、活性を測定した。各
時間におけるプロテアーゼ活性は次の第4表のようであ
った。
───────────────────────────────────────────────────── 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) (72)発明者 柿沼 伸司 東京都大田区多摩川2―24―25 昭和電 工株式会社生化学研究所内 (72)発明者 荻原 三奈 東京都大田区多摩川2―24―25 昭和電 工株式会社生化学研究所内

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バチルス属に属するアルカリプロテアーゼ
    生産菌の人工あるいは自然突然変異株でスペクチノマイ
    シンに対する耐性を有する菌株を培養し,培養物からア
    ルカリプロテアーゼを採取することを特徴とするアルカ
    リプロテアーゼの製造方法。
  2. 【請求項2】スペクチノマイシンに対する耐性を有する
    バチルス属に属する新規アルカリプロテアーゼ生産菌株
    バチルスSD511、バチルスSD512、バチルスSD513、バ
    チルスSD514、バチルスSD515、バチルスSD516又はバチ
    ルスSD517。
  3. 【請求項3】菌株としてバチルスSD511、バチルスSD51
    2、バチルスSD513、バチルスSD514、バチルスSD515、バ
    チルスSD516又はバチルスSD517のうち少なくとも1株を
    用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の製
    造法。
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