JP2817746B2 - ラミナリビオースの製造方法 - Google Patents

ラミナリビオースの製造方法

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肇 谷口
堯 佐々木
本光 北岡
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農林水産省食品総合研究所長
日本石油化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラミナリビオースの製
造方法に関する。ラミナリビオースは、グルコース2分
子がβ−1,3結合した二糖類であり、ラミナラン,カ
ードラン,パキマン等のβ−1,3グルカンの最低構成
単位として知られている。これらβ−1,3グルカンの
中には、制癌活性のあるものも知られており、その最低
構成単位であるラミナリビオースにも生理活性物質とし
ての用途が期待される。
【0002】
【従来の技術】ラミナリビオースの製造方法としては、
β−1,3グルカンの限定酸加水分解による方法[Whela
n,M.J.:Methods in Carbohydrate Chemistry,1,330(196
2)] が知られており、また本発明者らは、ラミナリビオ
ースホスホリラーゼ及び/又はβ−1,3オリゴグルカ
ンホスホリラーゼによりグルコース−1−リン酸とグル
コースからラミナリビオースを製造する方法を確立し、
特許出願した(特願平2−175259)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法で
は、原料のβ−1,3グルカンが比較的高価であり、し
かも反応自体の収率が良くない、副産物として各種重合
度のオリゴ糖が生成する等の欠点がある。また、反応を
行うにあたり酸を用いるため、製造されるラミナリビオ
ースの用途に著しい制限を受けることになる。一方、後
者の方法においても、原料のグルコース−1−リン酸が
比較的高価である上に、やはり副産物として各種重合度
のオリゴ糖が生成するという欠点がある。
【0004】このような理由から、ラミナリビオースを
低コストで、しかも大量に製造する方法が確立していな
いのが現状である。したがって、本発明の目的は、上記
のような欠点がなく、安価に、かつ高収率で大量にラミ
ナリビオースを製造する新規な方法を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ラミナリビオース
の製造における原料コストの低減と収率の向上を図るた
めに、シュクロースを原料とし、リン酸の存在下にシュ
クロースホスホリラーゼとグルコースイソメラーゼ並び
にラミナリビオースホスホリラーゼ及び/又はβ−1,
3オリゴグルカンホスホリラーゼの3種あるいは4種の
酵素を組合せて作用させることにより容易に、かつ高収
率でラミナリビオースを製造できることを見出し、かか
る知見に基づいて本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明はシュクロースを、リン
酸の存在下に(1)シュクロースホスホリラーゼ,
(2)グルコースイソメラーゼ並びに(3)ラミナリビ
オースホスホリラーゼ及び/又はβ−1,3オリゴグル
カンホスホリラーゼで処理することを特徴とするラミナ
リビオースの製造方法を提供するものである。
【0007】本発明に使用する酵素としては、シュクロ
ースホスホリラーゼとグルコースイソメラーゼの2種の
酵素を併用し、これに加えてさらにラミナリビオースホ
スホリラーゼ,β−1,3オリゴグルカンホスホリラー
ゼ又はこれらの混合物を組合せ、3種あるいは4種の酵
素を原料のシュクロースに作用させる。
【0008】本発明で原料として使用するシュクロース
は、グルコース1分子とフルクトース1分子がα−1,
β−2結合した二糖類であり、如何なる起源のものでも
用いることができる。また、本発明ではシュクロースと
して糖蜜をそのまま使用することもできる。
【0009】本発明では、上記したように、リン酸の存
在下でシュクロースに3種あるいは4種の酵素を作用さ
せてラミナリビオースを製造するが、この酵素処理は、
例えばイミダゾール塩酸緩衝液,リン酸緩衝液等の適当
な水溶液中で行うことが望ましい。
【0010】本発明で使用する上記酵素は、いずれも公
知のものであり、市販品を用いる他、これら酵素を生産
する微生物等を培養して得たものを使用してもよい。ま
た、酵素は精製品,未精製品,公知の固定化法により固
定化された固定化酵素あるいは該酵素を含む微生物菌体
等いずれの形態のものでも差し支えない。
【0011】ところで、ラミナリビオースホスホリラー
ゼとβ−1,3オリゴグルカンホスホリラーゼは、国際
生化学連合酵素委員会報告により、それぞれEC2.4.1.
31及びEC2.4.1.30と異なった酵素番号が与えられている
が、両酵素とも本質的にラミナリオリゴ糖を加リン酸分
解して重合度の1つ少ないラミナリオリゴ糖とグルコー
ス−1−リン酸を生成する可逆反応を触媒するものであ
る。また、両酵素ともラミナリビオースにも作用し、リ
ン酸の存在下に可逆的にグルコースとグルコース−1−
リン酸を生成する。このように、両酵素は触媒する反応
が同一であるため、本発明においてはいずれか一方の酵
素が存在すればよいが、勿論両方が存在してもよい。後
者の場合、両者の配合割合は任意である。よって、本明
細書では特に断わらない限り、ラミナリビオースホスホ
リラーゼの記載は両酵素を含むものとする。
【0012】次に、本発明で用いる上記3種あるいは4
種の酵素の使用量については、特に制限されず、使用目
的等を考慮して適宜決定すればよいが、通常は原料のシ
ュクロース1モルに対してそれぞれ0.1単位以上、好ま
しくは200単位以上とするのがよい。なお、これら酵
素量を表す単位は、後記する製造例に記載の方法によっ
て規定されるものである。
【0013】また、本発明に用いるリン酸は、通常の無
機リン酸の他、リン酸2水素ナトリウム,リン酸2水素
カリウム,リン酸3カリウム等のリン酸塩の形態で反応
系に供給することができる。さらに、リン酸緩衝液とし
てのリン酸など各種のものを使用でき、要するにリン酸
を解離する限りいずれの形態のものでも用いることがで
きる。
【0014】リン酸の使用割合については、特に限定さ
れないが、通常は原料のシュクロース1モルに対してリ
ン酸換算で0.001モル以上、好ましくは0.01モル以
上1.5モル以下とするのがよい。
【0015】また、シュクロースの濃度は、反応系にお
いて0.1%以上、好ましくは1%以上とする。シュクロ
ースの濃度の上限は特に限定されず、シュクロースの溶
解度以下であればよい。
【0016】次に、酵素処理のための反応温度について
は、酵素が失活しない温度範囲であればよく、通常は約
20〜60℃の範囲が適当である。反応系のpHについ
ては、用いる各酵素がいずれも失活しない範囲であれば
よく、通常は約5〜8の範囲、好ましくは約6〜7.5の
範囲とすればよい。反応温度やpHの範囲が上記範囲を
外れると、酵素の失活等が起こり、好ましくない。
【0017】本発明の酵素反応の時間については、特に
制限はないが、通常は数時間から数百時間の範囲でラミ
ナリビオースの生成量が最大となったところで反応を終
了させればよい。酵素反応終了後、既知の方法により適
宜反応液からラミナリビオースを分離、精製する。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を示して詳しく説明す
るが、各実施例において用いた酵素は下記の方法により
製造したものである。
【0019】製造例1 シュクロースホスホリラーゼの調製 シグマ社より市販のロイコノストック・メセンテロイデ
ス(Leuconostoc mesenteroides) 起源のシュクロースホ
スホリラーゼ15mgを10mlの50mMイミダゾー
ル−塩酸緩衝液(pH7.0)に溶解した。このときの酵
素活性は23.5単位であった。なお、シュクロースホス
ホリラーゼにおける酵素活性の単位は、37℃において
10mMシュクロース,10mMリン酸存在下pH7.0
において1分間に1μmolのグルコース−1−リン酸
及び等モルのフルクトースを生成する酵素量を1単位と
して定義した。
【0020】製造例2 グルコースイソメラーゼの調製 関東化学(株)より市販の長瀬生化学工業(株)製のス
トレプトマイセス(Streptomyces)起源のグルコースイソ
メラーゼ粗製酵素1gを20mlの50mMイミダゾー
ル−塩酸緩衝液(pH7.0)に懸濁して超音波破砕処理
を行った。該処理液を遠心分離し、上清に対して80%
飽和になるまで硫安を加えた。さらに、該溶液を遠心分
離し、沈澱を上記緩衝液5mlに溶解した。このときの
酵素活性は1.8単位であった。なお、グルコースイソメ
ラーゼにおける酵素活性の単位は、37℃において10
mMフルクトースからpH7.0において1分間に1μm
olのグルコースを生成する酵素量を1単位として定義
した。
【0021】製造例3 ラミナリビオースホスホリラーゼの調製 ユーグレナ・グラチリス・z(Euglena gracilis z)株の
培養菌体10gを20mlの50mMイミダゾール−塩
酸緩衝液(pH7.0)に懸濁して超音波破砕処理を行っ
た。該処理液を遠心分離し、上清に対して30%飽和に
なるまで硫安を加えた後、さらに遠心分離を行い上清を
得た。該上清を、20%飽和濃度硫安を含んだ同緩衝液
で平衡化したブチル−トヨパールカラム(ゲル体積5m
l)に通して酵素を吸着させた。同カラムを20%飽和
濃度硫安を含んだ同緩衝液で洗浄した後、10%飽和濃
度硫安を含んだ同緩衝液で酵素を溶出させ活性画分を集
めた。このときの酵素活性は18単位であった。なお、
ラミナリビオースホスホリラーゼにおける酵素活性の単
位は、37℃において10mMグルコース,10mMグ
ルコース−1−リン酸存在下pH7.0において1分間に
1μmolのリン酸及び等モルのラミナリビオースを生
成する酵素量を1単位として定義した。
【0022】実施例1 2mlの50mMイミダゾール−塩酸緩衝液(pH7.
0)中にシュクロース200mM,リン酸水素2ナトリ
ウム20mM,シュクロースホスホリラーゼ0.47単位
/ml,グルコースイソメラーゼ0.072単位/ml,
ラミナリビオースホスホリラーゼ0.37単位/mlにな
るように反応液を調製し、37℃において経時的にシュ
クロースとラミナリビオース及び重合度3以上のラミナ
リオリゴ糖の濃度を高速液体クロマトグラフィーにより
測定した。結果を図1に示す。
【0023】図から明らかなように、シュクロースは反
応時間約48時間において殆ど観測されなくなり、収率
約55%でラミナリビオースに変換された。また、この
ときの副生成物であるラミナリオリゴ糖は重合度3のも
のが約17%の収率で生成する他は重合度4のものが僅
かに確認されるのみであり、高収率かつ高選択率でラミ
ナリビオースが生成していることが判る。
【0024】実施例2 実施例1において、リン酸水素2ナトリウムの濃度を1
0mMに代えたこと以外は実施例1と同様に行った。そ
の結果、反応時間48時間でシュクロースは約6%しか
残存せず、収率約55%でラミナリビオースに変換され
た。また、このときの副生成物であるラミナリオリゴ糖
は重合度3のものが約13%の収率で生成する他は重合
度4のものが僅かに確認されるのみであり、高収率かつ
高選択率でラミナリビオースが生成していることが判明
した。
【0025】比較例1 2mlの50mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.0)中に
グルコース−1−リン酸100mM,グルコース100
mM,ラミナリビオースホスホリラーゼ0.1単位/ml
になるように反応液を調製し、37℃において2時間反
応を行った。その結果、生成したラミナリビオースの収
率は僅か21%であり、副生成物として重合度3〜8の
ラミナリオリゴ糖がそれぞれ収率13%,8.5%,5.2
%,3.1%,1.7%,0.5%で生成した。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、重合度3以上のラミナ
リオリゴ糖の副生が少なく、選択的に高収率で目的とす
るラミナリビオースを製造することができる。したがっ
て、反応物からのラミナリビオースの単離も容易であ
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 19/14 C12P 19/24 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シュクロースを、リン酸の存在下に
    (1)シュクロースホスホリラーゼ,(2)グルコース
    イソメラーゼ並びに(3)ラミナリビオースホスホリラ
    ーゼ及び/又はβ−1,3オリゴグルカンホスホリラー
    ゼで処理することを特徴とするラミナリビオースの製造
    方法。
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