JP2987685B2 - Novel glucosyl (α1 → 6) branched hydrolase, method for producing and using the enzyme - Google Patents

Novel glucosyl (α1 → 6) branched hydrolase, method for producing and using the enzyme

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JP2987685B2
JP2987685B2 JP8025783A JP2578396A JP2987685B2 JP 2987685 B2 JP2987685 B2 JP 2987685B2 JP 8025783 A JP8025783 A JP 8025783A JP 2578396 A JP2578396 A JP 2578396A JP 2987685 B2 JP2987685 B2 JP 2987685B2
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、グルコシル(α1→
6)分岐水解酵素及び該酵素を産生するバチルス属新規
細菌を用いてグルコシル(α1→6)分岐水解酵素を生
産する方法、該細菌グルコシル(α1→6)分岐水解酵
素をグルコースと糖質の混合物に作用させることを特徴
とするグルコシル(α1→6)分岐糖の生産方法に関す
る。
The present invention relates to a glucosyl (α1 →
6) A method for producing glucosyl (α1 → 6) branched hydrolase using a branched hydrolase and a novel bacterium belonging to the genus Bacillus which produces the enzyme. The present invention relates to a method for producing glucosyl (α1 → 6) -branched sugars, characterized in that the sugars act on glucosyl (α1 → 6) branched sugars.

【0002】更に詳細には、グルコースのα-1,6結合の
枝をもつ糖質の枝を切断する酵素を産生する新規な細菌
とその培養による切断酵素の生産、生産された切断酵素
を逆にグルコースと各種糖質の混合物に作用させてグル
コースの枝をもつ分岐糖質を生産する方法に関する。
More specifically, a novel bacterium that produces an enzyme that cleaves a saccharide branch having an α-1,6-linked branch of glucose, production of the cleavable enzyme by culturing the bacterium, and reverse production of the produced cleavable enzyme The present invention relates to a method for producing a branched carbohydrate having a glucose branch by causing a mixture of glucose and various carbohydrates to act on the mixture.

【0003】以下、サイクロデキストリンをCDと略
す。また、CDには普通環CD、大環状CD、分岐C
D、CD誘導体など各種のものがある。
Hereinafter, cyclodextrin is abbreviated as CD. The CD includes a normal ring CD, a macrocyclic CD, a branched C
There are various types such as D and CD derivatives.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来、グルコシル(α1→6)分岐水解
酵素としては、アミロ−1,6−グルコシダーゼが知ら
れ、ウサギの筋肉中に見い出された[J. Biol. Chem.,1
88巻, 17-29頁(1951)]。さらに、微生物では、酵母中
に存在することが見い出された[Arch. Biochem. Bioph
ys.,121巻, 245-246頁(1967)]。
2. Description of the Related Art Amylo-1,6-glucosidase is conventionally known as a glucosyl (α1 → 6) branched hydrolase and has been found in rabbit muscle [J. Biol. Chem., 1].
88, 17-29 (1951)]. In addition, microorganisms have been found to be present in yeast [Arch. Biochem. Bioph.
ys., 121, 245-246 (1967)].

【0005】これら酵素の分析には、グルコースがマル
トテトラオースにα−1,6結合した基質B5が用いられて
いたが、α−アミラーゼが混在した酵素系では利用し難
い。
[0005] In the analysis of these enzymes, substrate B5 in which glucose is α-1,6-linked to maltotetraose is used, but it is difficult to use in an enzyme system in which α-amylase is mixed.

【0006】そこで、1966年、Taylor, P. M. とWhela
n, W. J.はα−アミラーゼが混在した酵素系でもアミロ
−1,6−グルコシダーゼを定量できる基質として、グル
コシル−α−CD(G1-α-CD)、グルコシル−β−C
D(G1-β-CD)を調製した。
In 1966, Taylor, PM and Whela
n and WJ are glucosyl-α-CD (G 1 -α-CD) and glucosyl-β-C as substrates capable of quantifying amylo-1,6-glucosidase even in an enzyme system mixed with α-amylase.
D (G 1 -β-CD) was prepared.

【0007】これらの分岐CDは水への溶解性が非常に
良好であるなど、非分岐CDにはみられない特徴をもっ
ている。また、デキストランでは、3〜5グルコース単
位に一個、分岐をもつ構造のものに、抗腫瘍など高い機
能性が見い出され、同様に、キノコ由来の多糖でも3〜
5グルコース単位に一個のグルコースなどの分岐構造を
もつものに高い機能性が見い出され、糖質にグルコース
を分岐結合させる技術が強く求められてきた。
[0007] These branched CDs have characteristics not found in unbranched CDs, such as very good solubility in water. In dextran, high functionality such as antitumor is found in a structure having one branch per 3 to 5 glucose units, and similarly, a polysaccharide derived from mushrooms has 3 to 5 functions.
Those having a branched structure such as one glucose in five glucose units have been found to have high functionality, and there has been a strong demand for a technique for branching and linking glucose to a saccharide.

【0008】CD類のグルコースの枝付け方法として
は、従来からいくつかの方法が提案されている。
Several methods for branching CDs of glucose have been proposed.

【0009】マルトースとCDを含む高濃度溶液に、
プルラナーゼあるいはイソアミラーゼ等の枝切り酵素を
作用させ、逆合成反応によってマルトシル−CD(G2
CD)を調製し、その後グルコアミラーゼを作用させて
マルトシル部分を加水分解し、G1-CDにする方法(特
開昭61-197602、特開昭61-287901)。この方法において
は、マルトース以外の基質、例えばマルトトリオース等
のオリゴ糖を用いても、その基質に応じた分岐CDが得
られ、同様にグルコアミラーゼを作用させることにより
G1-CDにすることができる。
In a high concentration solution containing maltose and CD,
By the action of debranching enzyme such as pullulanase or isoamylase, maltosyl -CD by reverse synthesis reaction (G 2 -
CD), and then reacting with glucoamylase to hydrolyze the maltosyl moiety to give G 1 -CD (JP-A-61-197602 and JP-A-61-287901). In this method, even if a substrate other than maltose, for example, an oligosaccharide such as maltotriose, is used, a branched CD corresponding to the substrate can be obtained, and the glucoamylase is similarly acted upon.
Can be G 1 -CD.

【0010】兎の筋肉や酵母の菌体内から調製された
アミロ−1,6−グルコシダーゼを用いる方法(特開平4-1
79491)。この方法は、グルコースとCDを含む高濃度
溶液にアミロ−1,6−グルコシダーゼを作用させ、逆合
成反応によってG1-CDを調製するものである。
A method using amylo-1,6-glucosidase prepared from rabbit muscle or yeast cells (Japanese Patent Application Laid-Open No.
79491). In this method, amylo-1,6-glucosidase is allowed to act on a highly concentrated solution containing glucose and CD, and G1-CD is prepared by a reverse synthesis reaction.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の方
法ではプルラナーゼ、イソアミラーゼ等の枝切り酵素を
作用させ、マルトース以上のマルトオリゴ糖を幹、核と
なる糖に結合させるが、反応後、グルコアミラーゼで処
理するので、幹となる糖質が該酵素の作用を受けないこ
とが必要である。
However, in the above method, a branching enzyme such as pullulanase or isoamylase is allowed to act to bind maltooligosaccharides of maltose or higher to a stem or a nucleus sugar. Because of the treatment, it is necessary that the carbohydrate as the trunk is not affected by the enzyme.

【0012】また、のアミロ−1,6−グルコシダーゼ
を使用する方法の場合では、酵素剤が、動物筋肉由来或
いは酵母由来のものに限られ、酵素調製の簡便さから、
細菌由来酵素の開発が強く求められていた。
In the method using amylo-1,6-glucosidase, the enzyme preparation is limited to those derived from animal muscle or yeast.
There has been a strong demand for the development of bacterial enzymes.

【0013】しかし、細菌由来のアミロ−1,6−グルコ
シダーゼ、または類似の酵素剤は、これまで見い出され
ていない。
However, amylo-1,6-glucosidase derived from bacteria or a similar enzyme agent has not been found so far.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、細菌由来
のアミロ−1,6−グルコシダーゼ、または類似の酵素
(以下、グルコシル分岐水解酵素ともいう)を得るため
に広く自然界にその給源を求め、各種微生物起源の酵素
につき鋭意研究を重ねてきた。その過程で新たに土壌か
ら単離したバチルス(Bacillus)属に属する菌株を培養
することによって目的の酵素を得ることができ本発明を
完成した。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have widely and widely used natural sources to obtain bacterial amylo-1,6-glucosidase or a similar enzyme (hereinafter also referred to as glucosyl-branched hydrolase). We have been conducting intensive research on enzymes derived from various microorganisms. In this process, the target enzyme was obtained by culturing a strain belonging to the genus Bacillus newly isolated from soil, thereby completing the present invention.

【0015】即ち、本発明により、グルコシル分岐水解
酵素を産生するバチルス属菌、当該バチルス属菌を用い
てグルコシル分岐水解酵素を生産する方法、当該バチル
ス属菌由来のグルコシル分岐水解酵素をグルコースと糖
質の混合物に作用させることを特徴とするグルコシル分
岐糖の生産方法が提供される。
That is, according to the present invention, a bacterium belonging to the genus Bacillus which produces a glucosyl-branched hydrolase, a method for producing the glucosyl-branched hydrolase using the bacterium belonging to the genus Bacillus, The present invention provides a method for producing a glucosyl-branched sugar, wherein the method acts on a mixture of saccharides.

【0016】本発明のバチルス属に属する細菌は、例え
ば以下のようにしてスクリーニングすることができる。
即ち、分離用培地の炭素源として、G1-α-CDを用い、
土壌の懸濁液を平板寒天培地に接種して、生育したコロ
ニーを選択して拾い、液体培養して、G1-α-CDを基質
とした反応液にグルコースとα-CDを生成する株につ
いて、その活性を求め、有用と判定される細菌を選択す
ることができる。このようにして選択された2株(No.1
4及びNo.17)について、詳細に検討した。
The bacterium belonging to the genus Bacillus of the present invention can be screened, for example, as follows.
That is, using G 1 -α-CD as a carbon source of the separation medium,
A strain that inoculates a suspension of soil on a flat plate agar medium, selects and picks up grown colonies, performs liquid culture, and produces glucose and α-CD in a reaction solution using G 1 -α-CD as a substrate. , The activity of which is determined, and bacteria determined to be useful can be selected. The two strains thus selected (No. 1
4 and No. 17) were examined in detail.

【0017】尚、硫化水素生成試験はTSI寒天培地
(ニッスイ)、ウレアーゼ試験はクリステンゼン尿素培
地(栄研)を用いた。嫌気下での生育試験は、普通寒天
培地(栄研)にグルコース(1%)添加と無添加のプレ
ートに接種し、ガスパック(BBL)で培養し、他はGordon
らの方法に従った。培養温度は、生育温度試験を除いて
は、30℃で行った。その結果を以下に示す。
The test for producing hydrogen sulfide used a TSI agar medium (Nissui), and the urease test used a Christensen urea medium (Eiken). The growth test under anaerobic conditions was performed by inoculating a plate with or without glucose (1%) on a normal agar medium (Eiken), culturing with a gas pack (BBL), and others with Gordon.
We followed these methods. The cultivation temperature was 30 ° C except for the growth temperature test. The results are shown below.

【0018】 No.14 No.17 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 細胞の形 桿菌 桿菌 細胞の大きさ 2.4〜6.4×0.6〜0.8μ 2.4〜4.8×0.6〜0.8μ 運動性 +(周毛) +(周毛) 胞子嚢の膨張 + + 胞子形成部位 準端立〜端立 準端立〜端立 胞子の形 楕円形〜円筒形 楕円形〜円筒形 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−No. 14 No. 17 Cell shape Bacillus Bacillus No. 17 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Cell size 2.4-6.4 × 0.6-0.8μ 2.4-4.8 × 0.6-0.8μ Motility + (perihair) + (perihair) Spore swelling + + sporulation site Oval spore shape Oval to cylindrical Oval to cylindrical --------------------------------------------- −−

【0019】普通寒天培地(栄研)でNo.17はよく胞子
を形成するが、No.14は形成が悪く、普通寒天培地に酵
母エキス(0.1%)を添加した培地で胞子を形成させ
た。
No. 17 formed spores well on a normal agar medium (Eiken), but No. 14 formed poorly, and spores were formed on a normal agar medium supplemented with yeast extract (0.1%). .

【0020】培養的性質は普通寒天培地"栄研"を用い、
48時間、30℃でのコロニーを観察した結果を次に示す。
Cultural properties were determined using an ordinary agar medium "Eiken"
The results of observing colonies at 30 ° C. for 48 hours are shown below.

【0021】 No.14 No.17 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 形 円形 円形 表面 滑面 滑面 周縁 全縁 全縁 隆起 凸円状 凸円状 光沢・色 半透明、湿光、無色 半透明、湿光、無色 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−No. 14 No. 17-----------------------------------------------------------------shape- Surface Smooth surface Periphery Whole edge Whole edge Raised Convex convex convex Gloss / color Translucent, wet light, colorless Translucent, wet light, colorless ---------------- −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【0022】どちらも培地表面がよく乾いていない時
は、薄く広がる(No.14が著しい)。培養が長くなる(1
0日間)と、No.14は半透明であるが、No.17は不透明で
ある。尚、図1乃至図6にNo.14及びNo.17の菌体と胞子
嚢及び周毛の顕微鏡写真を示す。
In both cases, when the medium surface is not well dried, the medium spreads thinly (No. 14 is remarkable). Longer culture (1
No. 14) is translucent, while No. 17 is opaque. FIGS. 1 to 6 show micrographs of No. 14 and No. 17 cells, sporangia, and pericytes.

【0023】生理学的性質は次に示す通りであった。The physiological properties were as follows:

【0024】 No.14 No.17 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− グラム染色性 − − カタラ−ゼ + + 嫌気的生育 + + VPテスト − − pH(VPブロス) pH4.7〜4.8 pH4.8〜4.9 酸の生成:グルコ−ス + + アラビノ−ス − − セロビオ−ス + + ガラクト−ス + + ラクト−ス 弱陽性 弱陽性 マンノ−ス + + マンニット − − メリビオ−ス + + メレジト−ス + + ラフィノ−ス + + キシロ−ス − − グルコ−スからのガスの生成 − − カゼインの分解 + + ゼラチンの分解 + + デンプンの分解 + + クエン酸塩の利用 − − チロシンの分解 − − フェニルアラニン脱アミノ反応 − − 卵黄反応 − − 硝酸塩の還元性 + + インド−ルの生成 + + ジヒドロキシアセトンの生成 − − 硫化水素の生成 + + ウレア−ゼ + + 馬尿酸塩の分解 + + pH6.8における生育 + + pH5.7における生育 − − 塩化ナトリウム耐性:2% + + 5% + + 7% − 弱陽性 10% − − 生育温度:10℃ − − 15℃ + + 30℃ + + 45℃ + + 50℃ 弱陽性 弱陽性 55℃ − −No.14 No.17 Gram stainability − −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Catalase + + Anaerobic growth + + + VP test--pH (VP broth) pH 4.7-4.8 pH 4.8-4.9 Acid production: glucose + + arabinose--cellobiose + + galacto- ++ Lactose Weak positive Weak positive Mannose + + mannitol--Melibiose + + Merezitose ++ Raffinose ++ Xylose--Generation of gas from glucose--Casein Decomposition + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Formation of acetone − − Production of hydrogen sulfide + + Ureaase + + Decomposition of hippurate + + Growth at pH 6.8 + + Growth at pH 5.7--Sodium chloride tolerance: 2% + + 5% + + 7%-Weak positive 10%--Growth Temperature: 10 ℃--15 ℃ + + 30 ℃ + + 45 ℃ ++ 50 ℃ Weak positive Weak positive 55 ℃--

【0025】以上の結果から後述する文献を参考にして
考察する。 NO.14とNO.17とは胞子形成条件、培養が長くなった時
の生育状態、塩化ナトリウム耐性(7%)等にやや違い
があるが、多くの性質が一致するので同一の種である。
From the above results, consideration will be made with reference to the literature described later. NO.14 and NO.17 are slightly different from each other in sporulation conditions, growth condition when culture is prolonged, sodium chloride tolerance (7%), etc. .

【0026】好気下で生育する。胞子を形成する。周
毛により運動する。カタラ−ゼ陽性であること等からバ
チルス属に分類される。
It grows under aerobic conditions. Form spores. Exercise by the circumference hair. It is classified into the genus Bacillus because it is positive for catalase.

【0027】Bergey's manual(文献2)を検索する
と、胞子嚢が膨張、胞子形成部位が準端立〜端立、胞子
の形が楕円形、インド−ルの生成が陽性である種は,Ba
cillus alvei、 Bacillus thiaminolyticus及びBacillu
s laterosporusの3種である。
Searching Bergey's manual (Reference 2) revealed that sporangia swelling, sporulation sites were semi-rigid to vertebral, spores were elliptical, and species with positive indole formation were Ba.
cillus alvei, Bacillus thiaminolyticus and Bacillu
s laterosporus.

【0028】しかし,本発明の菌は,Bacillus alveiと
はVPテスト、ジヒドロキシアセトンの生成等で、Baci
llus thiaminolyticusとはチロシン分解性、クエン酸塩
利用性で、Bacillus laterosporusとはチロシン分解
性、デンプン分解性等で異なる。これらを違いを表1に
まとめる。
However, the bacterium of the present invention is different from Bacillus alvei in the VP test, the production of dihydroxyacetone and the like.
It differs from llus thiaminolyticus in tyrosine degradability and citrate utilization, and differs from Bacillus laterosporus in tyrosine degradability, starch degradability and the like. These are summarized in Table 1 below.

【0029】[0029]

【表1】 NO.14 NO.17 B.alvei B.thiamino- B.latero- lyticus sporus VPテスト − − + − − シ゛ヒト゛ロキシアセトンの生成 − − + − − インド−ルの生成 + + + + d 硝酸塩の還元性 + + − + + チロシンの分解 − − d + + デンプンの分解 + + + + − 酸生成:アラビノ−ス − − − V − マンニット − − − V + クエン酸塩の利用性 − − − + − [Table 1] NO.14 NO.17 B.alvei B.thiamino- B.laterolyticus sporus VP test--+--Production of dihydroxyperoxyacetone--+--Production of indole +++++ dReduction of nitrate + +-+ + Decomposition of tyrosine--d + + Decomposition of starch + + + +-Acid production: arabinose---V-Mannite---V + Utilization of citrate---+-

【0030】d:11-89%の株が陽性 V:菌株により異なる B. alveiとB. laterosporusのデ−タは文献2より引
用。 B. thiaminolyticusのデ−タ−は文献3より引用。
D: Positive of 11-89% of strains V: Depends on strains Data of B. alvei and B. laterosporus are cited from Reference 2. B. thiaminolyticus data is cited from Reference 3.

【0031】文献1:R. E.Gordon, W. C. Haynes, and
C. H. Pang, 1973.The genus Bacillus. Agriculture
Handbook No.427.U.S.Department of Agriculture, Was
hington.D.C.
Reference 1: RE Gordon, WC Haynes, and
CH Pang, 1973. The genus Bacillus. Agriculture
Handbook No.427.USDepartment of Agriculture, Was
hington.DC

【0032】文献2:D. Claus and R. C. W. Berkley,
1986.Genus Bacillus Cohn 1872, 174AL,p.1105-1139.
In P. H. A. Sneath, N.S.Mair, M.E.Sharpe and J.G.H
olt(ed.)Bergey's manual of systematic bacteriolog
y, vol.2.The williams & Wilkins Co., Baltimore.
Reference 2: D. Claus and RCW Berkley,
1986.Genus Bacillus Cohn 1872, 174 AL , p.1105-1139.
In PHA Sneath, NSMair, MESharpe and JGH
olt (ed.) Bergey's manual of systematic bacteriolog
y, vol.2.The williams & Wilkins Co., Baltimore.

【0033】文献3:L. K. Nakamura, 1990.Bacillus
thiaminolyticus sp. nov., nom. rev. lnt.J. Syst, B
acteriol, 40巻, 242-246.
Reference 3: LK Nakamura, 1990. Bacillus
thiaminolyticus sp.nov., nom.rev.lnt.J. Syst, B
acteriol, 40, 242-246.

【0034】従って,本発明の菌株は既知菌種の中で一
致するものは無く、No.14をバチルス エスピー(Bacil
lus sp.)KW-14と命名し、No.17をバチルス エスピー
(Bacillus sp.)KW-17と命名した。尚、バチルス エ
スピー KW-14及びバチルスエスピー KW-17は、通商産
業省工業技術院生命工学工業技術研究所に各々、FERM P
-15314及びFERM P-15315として寄託されている。
Therefore, the strain of the present invention has no match among known strains, and No. 14 is designated as Bacillus sp.
lus sp.) KW-14, and No. 17 was named Bacillus sp. KW-17. The Bacillus SP KW-14 and Bacillus SP KW-17 were each submitted to the Ministry of International Trade and Industry by
-15314 and FERM P-15315.

【0035】本発明に使用できる細菌としては、上述し
たバチルス属に属する2株以外にも同様にして自然界か
らスクリーニングすることができる。
Bacteria that can be used in the present invention can be similarly screened from nature in addition to the two strains belonging to the genus Bacillus described above.

【0036】バチルス属に属する菌株を用いて新規なグ
ルコシル分岐水解酵素を製造するための菌株の培養法と
しては、液体培養、固体培養のいずれでも良いが、より
好ましくは液体培養が利用できる。液体培養法としては
例えば、以下のようにして行うことができる。
As a method for producing a novel glucosyl-branched hydrolase using a strain belonging to the genus Bacillus, either a liquid culture or a solid culture may be used. More preferably, a liquid culture can be used. The liquid culture method can be performed, for example, as follows.

【0037】使用できる培地としては、新規なグルコシ
ル分岐水解酵素を生産する微生物が生育可能な培地であ
れば、如何なるものでも良い。例えば、グルコース、シ
ュクロース、グリセリン、デキストリン、糖蜜、有機酸
等の炭素源、更に硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウ
ム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、或いは、
ペプトン、酵母エキス、コーンスティープリカー、カゼ
イン加水分解物、肉エキス等の窒素源、更にカリウム
塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マンガ
ン塩、鉄塩、亜鉛塩等の無機塩を添加したものを用いる
ことができる。また、グルコシル分岐をもつ、G1−C
D、イソマルトース系の糖質のような基質を培地に添加
してもよい。
As a medium that can be used, any medium can be used as long as a microorganism capable of producing a novel glucosyl-branched hydrolase can grow. For example, glucose, sucrose, glycerin, dextrin, molasses, carbon sources such as organic acids, further ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium phosphate, ammonium acetate, or
Nitrogen sources such as peptone, yeast extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, meat extract, and inorganic salts such as potassium salt, magnesium salt, sodium salt, phosphate, manganese salt, iron salt and zinc salt were added. Can be used. G 1 -C having a glucosyl branch
D. A substrate such as isomaltose-based saccharide may be added to the medium.

【0038】培地のpHは例えば約3〜9、好ましくは
約7.0〜8.0程度に調製し、培養温度は通常約10
〜50℃、好ましくは約25〜37℃程度で、1〜20
日間、好ましくは3〜12日間程度好気的条件下で培養
する。例えば振盪培養法、ジャーファーメンターによる
好気的深部培養法が利用できる。
The pH of the medium is adjusted, for example, to about 3 to 9, preferably about 7.0 to 8.0, and the culture temperature is usually about 10 to about 10.
-50 ° C, preferably about 25-37 ° C, 1-20
The cells are cultured under aerobic conditions for about 3 days, preferably about 3 to 12 days. For example, a shaking culture method or an aerobic submerged culture method using a jar fermenter can be used.

【0039】得られた培養液から新規なグルコシル分岐
水解酵素を通常の手段で単離し、本発明の新規なグルコ
シル分岐水解酵素を得ことができる。
A novel glucosyl-branched hydrolase of the present invention can be obtained by isolating a novel glucosyl-branched hydrolase from the obtained culture solution by ordinary means.

【0040】例えば培養液から、グルコシル分岐水解酵
素を単離精製するには、硫安塩析、アルコール沈降、イ
オン交換樹脂等の各種クロマトグラフィーを組み合わ
せ、常法により処理して、精製グルコシル分岐水解酵素
を得ることができる。
For example, in order to isolate and purify glucosyl-branched hydrolase from a culture solution, a combination of ammonium sulfate precipitation, alcohol precipitation, various types of chromatography such as ion-exchange resin, etc., and treatment by a conventional method are used to obtain purified glucosyl-branched hydrolase Can be obtained.

【0041】更に、より具体的に本発明を詳述する。即
ち、新規なグルコシル分岐水解酵素を生産する菌株とし
て上述した、バチルス エスピー KW-17(FERM P-1531
5)を使用し、液体培地で培養し、当該酵素の産生と該
酵素の精製、酵素の諸性質について検討した。
Further, the present invention will be described more specifically. That is, Bacillus sp. KW-17 (FERM P-1531) described above as a strain producing a novel glucosyl branched hydrolase.
Using 5), the cells were cultured in a liquid medium, and production of the enzyme, purification of the enzyme, and various properties of the enzyme were examined.

【0042】新鮮なスラントから1白金耳の菌をとり、
下記の液体培地に接種し、培養した。
From a fresh slant, remove one platinum loop fungus,
The following liquid medium was inoculated and cultured.

【0043】 液体培地 (100ml、pH8.0) Polypeptone 1.5 g NH4Cl 0.1 g MgSO4・7H2O 0.01 g G1-α-CD 1.0 g 1M KH2PO4-K2HPO4 buffer 20 mlThe liquid medium (100ml, pH8.0) Polypeptone 1.5 g NH 4 Cl 0.1 g MgSO 4 · 7H 2 O 0.01 g G 1 -α-CD 1.0 g 1M KH 2 PO 4 -K 2 HPO 4 buffer 20 ml

【0044】培養条件は、37℃、145rpm、3日間、ロー
タリーシェーカーでの攪拌培養であり、本条件では、該
酵素は菌体外に産生された。これは、培地として加えた
G1-α-CDが該酵素の産生を誘導したものとも考えら
れ、G1-CD、イソマルトースなどのα-1,6結合をもつ
基質および/またはそれらの混合物、それらを含む混合
物でも該酵素の産生を誘導できた。
The culture conditions were agitation culture at 37 ° C., 145 rpm for 3 days on a rotary shaker. Under these conditions, the enzyme was produced outside the cells. It was added as a medium
It is considered that G 1 -α-CD induced the production of the enzyme, and G 1 -CD, a substrate having an α-1,6 bond such as isomaltose, and / or a mixture thereof, or a mixture containing them is also included. Enzyme production could be induced.

【0045】培養経過は図7に示したように、菌体の増
殖が24時間で最高に達した後、酵素の生産量が増加し、
42時間で最大となった。
As shown in FIG. 7, after the growth of the cells reached the maximum in 24 hours, the production amount of the enzyme increased.
The maximum was at 42 hours.

【0046】また、該酵素を菌体内に蓄積させる場合
は、液体培地を用い、菌体外産生の場合と同様にして
培養した。
When the enzyme was accumulated in the cells, the cells were cultured in a liquid medium in the same manner as in the case of extracellular production.

【0047】 液体培地 (100ml、pH7.5) Bacto Tryptone 0.5 g NH4Cl 0.1 g MgSO4・7H2O 0.01 g Glucose 0.5 g 1M KH2PO4-K2HPO4 buffer 20 mlThe liquid medium (100ml, pH7.5) Bacto Tryptone 0.5 g NH 4 Cl 0.1 g MgSO 4 · 7H 2 O 0.01 g Glucose 0.5 g 1M KH 2 PO 4 -K 2 HPO 4 buffer 20 ml

【0048】液体培地を用いた培養では、菌が生育し
難く、菌体の生育を良好にする窒素源を十分に加える
と、酵素産生量が低下するので、炭素源と窒素源の組合
せと量比を制御して培養することが必要である。
In the culture using a liquid medium, it is difficult for the bacteria to grow, and when a nitrogen source for improving the growth of the cells is sufficiently added, the amount of enzyme production decreases. It is necessary to culture at a controlled ratio.

【0049】酵素の精製方法は、菌体外産生酵素につい
ては、培養終了後、培養液を遠心分離(1000rpm、20分
間)し、上清を粗酵素液として得、α-CD Sepharose
カラムに通して、該酵素を吸着させて、濃縮、部分精製を
行った。このように、菌体外産生酵素の精製は容易であ
る。
As for the method of purifying the enzyme, for the extracellularly produced enzyme, after the completion of the culture, the culture was centrifuged (1000 rpm, 20 minutes), and the supernatant was obtained as a crude enzyme solution.
The enzyme was adsorbed through a column, and concentrated and partially purified. Thus, the purification of the extracellularly produced enzyme is easy.

【0050】菌体内酵素の場合、培養終了後、培養液を
遠心分離(1000rpm、20分間)することによって菌体を
得た。得られた菌体を、生理食塩水に懸濁し、再度遠心
分離して洗浄菌体を得た。菌体を50mM phosphate buffe
r(pH6.5、2mM EDTA、1mM2-メルカプトエタノール、
0.1mM Phenylmethylsulfonyl Fluorideを含む)に懸濁
し、超音波破砕機で5分間処理し、遠心分離後、上清を
粗酵素抽出液とした。
In the case of intracellular enzymes, the cells were obtained by centrifuging the culture solution (1000 rpm, 20 minutes) after the completion of the culture. The obtained cells were suspended in physiological saline and centrifuged again to obtain washed cells. 50 mM phosphate buffe
r (pH 6.5, 2 mM EDTA, 1 mM 2-mercaptoethanol,
(Containing 0.1 mM Phenylmethylsulfonyl Fluoride), treated with an ultrasonic crusher for 5 minutes, centrifuged, and the supernatant was used as a crude enzyme extract.

【0051】精製は、表2のように、硫安塩析(30-70%
硫安飽和)、α-CD Sepharose chromatography、DEAE-
Toyopearl 650Mを用いて行なった。特に、α-CD Seph
arosechromatographyでの精製効果が大きく(図8)、
比活性が3,000倍以上にも高まった。
Purification was performed as shown in Table 2 by ammonium sulfate salting out (30-70%
Ammonium sulfate), α-CD Sepharose chromatography, DEAE-
Performed using Toyopearl 650M. In particular, α-CD Seph
The purification effect on arosechromatography is large (Fig. 8),
The specific activity has increased more than 3,000 times.

【0052】[0052]

【表2】 総蛋白量 総活性 比活性 回収率 mg U U/mg % 粗酵素抽出液 1520 8.8 0.0058 100 硫安塩析 61 5.0 0.083 57 α-CD Sepharose 0.952 3.8 4.0 43 DEAE-Toyopearl 0.083 1.7 22.7 19 [Table 2] Total protein Total activity Specific activity Recovery rate mg UU / mg% Crude enzyme extract 1520 8.8 0.0058 100 Salting out ammonium sulfate 61 5.0 0.083 57 α-CD Sepharose 0.952 3.8 4.0 43 DEAE-Toyopearl 0.083 1.7 22.7 19

【0053】一般的な酵素的性質について検討した結果
は以下のようである。
The results of examination of general enzymatic properties are as follows.

【0054】活性測定方法:20mM G1-α-CDを含む5
0mMリン酸緩衝液(pH6.5)50μlに酵素溶液50μlを添加
して、40℃、1時間インキュベートし加熱失活後、グル
コースCIIテストワコーにてGlucoseを定量した。1単位
は1分間に1μmolのグルコースを遊離する酵素量とし
た。
Activity measuring method: 5 containing 20 mM G 1 -α-CD
50 μl of the enzyme solution was added to 50 μl of 0 mM phosphate buffer (pH 6.5), and the mixture was incubated at 40 ° C. for 1 hour. After heat inactivation, Glucose was quantified using a glucose CII test wako. One unit is the amount of enzyme that releases 1 μmol of glucose per minute.

【0055】至適pHの測定:100mM G1-α-CD 10μl
に100mMの各種緩衝液を40μl添加し、酵素溶液を加えた
後に、40℃、1時間インキュベートし加熱失活後、グル
コースCIIテストワコーにてGlucoseを定量した。その結
果、図9に示すように、至適pHは6.5でTris-HCl緩衝液
では活性が測定できなかった。ウサギ筋肉由来のアミロ
−1,6−グルコシダーゼもトリスで阻害されることが報
告されており、当該酵素も類似した性質をもつものと考
えられる。
Determination of optimal pH: 10 mM 100 mM G 1 -α-CD
After adding 40 μl of various buffer solutions of 100 mM to the mixture and adding the enzyme solution, the mixture was incubated at 40 ° C. for 1 hour, heated and inactivated, and then Glucose was quantified by Glucose CII Test Wako. As a result, as shown in FIG. 9, the optimum pH was 6.5 and the activity could not be measured with the Tris-HCl buffer. It has been reported that amylo-1,6-glucosidase derived from rabbit muscle is also inhibited by Tris, and it is considered that the enzyme also has similar properties.

【0056】至適温度の測定:20mM G1-α-CDを含
む50mM phosphate buffer(pH6.5)50μlに酵素溶液50
μlを添加して、各温度で1時間インキュベートし加熱
失活後、グルコースCIIテストワコーにてGlucoseを定量
した。その結果、至適温度は45℃であった。(図10に
示す)
Measurement of optimum temperature: 50 μl of 50 mM phosphate buffer (pH 6.5) containing 20 mM G 1 -α-CD was added to 50 μl of the enzyme solution.
After adding μl, incubating at each temperature for 1 hour and inactivating by heating, Glucose was quantified using Glucose CII Test Wako. As a result, the optimum temperature was 45 ° C. (Shown in FIG. 10)

【0057】温度安定性の測定:pH 6.5 50mM phosph
ate buffer 中で10分間、各温度で放置した後、酵素活
性を測定した。その結果、温度安定性は50℃までであっ
た。(図11に示す)
Measurement of temperature stability: pH 6.5 50 mM phosph
After standing in an ate buffer for 10 minutes at each temperature, the enzyme activity was measured. As a result, the temperature stability was up to 50 ° C. (Shown in FIG. 11)

【0058】基質特異性:基質として、各種マルトオ
リゴ糖、各種分岐CD及び各種イソマルトオリゴ糖[こ
れらは20mM溶液(50mMリン酸緩衝液:pH6.5]とし、更
に短鎖長アミロース、可溶性澱粉、アミロペクチン、グ
リコーゲン、デキストラン及びプルラン[これらは0.5%
溶液]の各種溶液を用いて、40℃、1時間振盪反応して
遊離するグルコースを定量した。その結果、G1-α-CD
よりのグルコースの遊離速度を100とした場合、G1-β-
CDは約58であった。又、他の基質に対しては僅かに作
用するのみであった。
Substrate specificity: Various maltooligosaccharides, various branched CDs and various isomaltooligosaccharides [these were prepared as 20 mM solutions (50 mM phosphate buffer: pH 6.5)], and further, short-chain long-amylose, soluble starch, amylopectin , Glycogen, dextran and pullulan [0.5%
Solution], the amount of glucose released by a shaking reaction at 40 ° C. for 1 hour was quantified. As a result, G 1 -α-CD
G 1 -β-
The CD was about 58. Further, it only slightly acted on other substrates.

【0059】次いで、本発明である上記した新規なグル
コシル分岐水解酵素を用いたグルコシル分岐糖の製造法
について詳述する。
Next, a method for producing a glucosyl-branched sugar using the novel glucosyl-branched hydrolase of the present invention will be described in detail.

【0060】各種糖とグルコースの混合物に本発明のグ
ルコシル分岐水解酵素を作用させる。各種糖としては例
えば、CD、マルトース、イソマルトース、セロビオー
ス、トレハロース、ショ糖、ラクトース、澱粉、デキス
トラン、プルラン、セルロース系の多糖、多糖分解物等
を用いることができる。
The glucosyl branched hydrolase of the present invention is allowed to act on a mixture of various sugars and glucose. Examples of various sugars include CD, maltose, isomaltose, cellobiose, trehalose, sucrose, lactose, starch, dextran, pullulan, cellulosic polysaccharides, polysaccharide degradation products, and the like.

【0061】反応条件として、通常各種糖及びグルコー
スの総濃度として10〜70%で行うことができ、その
場合のグルコースと各種糖との比率は1:1〜100:
1(g)で行うことができる。また、反応温度は30〜
60℃、反応時間は24〜120時間で行うことができ
る。また、これらの条件は、使用する酵素の純度や基質
純度などに応じて適宜変更して行うことができる。
The reaction can be carried out generally at a total concentration of various sugars and glucose of 10 to 70%, in which case the ratio of glucose to various sugars is 1: 1 to 100:
1 (g). The reaction temperature is 30 to
The reaction can be performed at 60 ° C. for a reaction time of 24 to 120 hours. In addition, these conditions can be appropriately changed according to the purity of the enzyme to be used, the purity of the substrate, and the like.

【0062】上記条件で生成したグルコシル分岐糖の分
析は低濃度基質下で、主として、グルコース分岐を切断
するアミロ−1,6−グルコシダーゼを用いて調べること
ができる。以下にその検討結果の詳細を記載する。
The analysis of glucosyl-branched saccharides produced under the above conditions can be examined under low-concentration substrates, mainly using amylo-1,6-glucosidase that cleaves the glucose branch. The details of the study are described below.

【0063】α−CD、β−CD、γ−CD、可溶性澱
粉及びSCA(Short Chain Amylose、平均重合度=23)に
ついては、基質0.05gとグルコース0.2gを100μlの50mM
リン酸緩衝液(pH6.5)に加熱溶解後、酵素を100μl
(0.02U)添加し、45℃で3日間反応させた。反応終了
後、酵素を加熱失活させ、ODSカラム(CD類)又はG30
00PW XLで分析した。
For α-CD, β-CD, γ-CD, soluble starch and SCA (Short Chain Amylose, average degree of polymerization = 23), 0.05 g of substrate and 0.2 g of glucose were added to 100 μl of 50 mM 50 mM.
After heating and dissolving in phosphate buffer (pH 6.5), add 100 μl of enzyme.
(0.02U) and reacted at 45 ° C for 3 days. After the reaction is completed, the enzyme is inactivated by heating, and the ODS column (CDs) or G30
Analyzed with 00PW XL.

【0064】分析条件は以下に示す通りである。(Dete
ction: RI) α-CD、γ-CD Column temperature: 20℃ Column: Inertsile ODS-3 (4.7φ×150 mm) Eluent, Flow rate: 2% EtOH, 0.9 ml/min. β-CD Column temperature: 20℃ Column: Inertsile ODS-3 (4.7φ×150 mm) Eluent, Flow rate: 7% MeOH, 0.7 ml/min. 可溶性澱粉及びSCA Column temperature: 20℃ Column : TSK-GEL G3000PW XL Eluent, Flow rate: water, 0.5 ml/min オリゴ糖 Column temperature 85℃ Column: MCI GEL CK04S(10mmφ×200mm) Pre-column: CK10SG(6mmφ×50mm) Eluent, Flow rate: water, 0.4ml/min
The analysis conditions are as follows. (Dete
ction: RI) α-CD, γ-CD Column temperature: 20 ° C Column: Inertsile ODS-3 (4.7φ × 150 mm) Eluent, Flow rate: 2% EtOH, 0.9 ml / min. β-CD Column temperature: 20 ℃ Column: Inertsile ODS-3 (4.7φ × 150 mm) Eluent, Flow rate: 7% MeOH, 0.7 ml / min. Soluble starch and SCA Column temperature: 20 ℃ Column: TSK-GEL G3000PW XL Eluent, Flow rate: water , 0.5 ml / min Oligosaccharide Column temperature 85 ℃ Column: MCI GEL CK04S (10mmφ × 200mm) Pre-column: CK10SG (6mmφ × 50mm) Eluent, Flow rate: water, 0.4ml / min

【0065】各種オリゴ糖の分岐化も同様にして検討
し、MCI GELで分析した結果、元のオリゴ糖よりHPLC保
持時間の短い生成物(元のオリゴ糖より高分子の領域)
が得られた。高速液体クロマトで分離した後、アミロ−
1,6−グルコシダーゼを作用させたところ、グルコース
と元のオリゴ糖が生成することから、元のオリゴ糖のグ
ルコース残基にグルコースがα−1,6結合したものであ
ると認められた。
The branching of various oligosaccharides was examined in the same manner and analyzed by MCI GEL. As a result, a product having a shorter HPLC retention time than the original oligosaccharide (region having a higher molecular weight than the original oligosaccharide)
was gotten. After separation by high performance liquid chromatography, amylo-
When 1,6-glucosidase was allowed to act, glucose and the original oligosaccharide were formed. Thus, it was confirmed that glucose was α-1,6 bonded to the glucose residue of the original oligosaccharide.

【0066】図12には、CDを基質としたときの分岐
化糖質の生成例を示した。図に示したように、環が大き
い場合、枝の数が1個以上のものも生成する。δ以上の
大環状CDの場合も同様に、複数の枝をもつCDが生成
した。また、分岐CDを基質として作用させることによ
り、さらに枝を付けることもできる。
FIG. 12 shows an example of the production of a branched saccharide using CD as a substrate. As shown in the figure, when the ring is large, one having one or more branches is also generated. Similarly, in the case of a macrocyclic CD of δ or more, a CD having a plurality of branches was generated. Further, by allowing the branched CD to act as a substrate, further branching can be provided.

【0067】マルトースとグルコースの反応ではパノー
スまたはイソパノースが微量であるが生成し、マルトー
スに替えてセロビオース、トレハロース、ショ糖、ラク
トースを用いた場合でも、僅かながら生成物が得られ
た。
In the reaction between maltose and glucose, a small amount of panose or isopanose was produced, and even when cellobiose, trehalose, sucrose, or lactose was used instead of maltose, a slight amount of the product was obtained.

【0068】澱粉、プルラン系の多糖では、グルコース
との混合物を該酵素に作用させた後、有機溶媒沈殿によ
り洗浄してグルコースを除去し、再度、水に溶解して、
ウサギ筋肉のアミロ−1,6−グルコシダーゼを作用させ
てグルコースが生成することから、分岐化反応を認め
た。
In the case of starch and pullulan-based polysaccharides, a mixture with glucose is allowed to act on the enzyme, followed by washing by organic solvent precipitation to remove glucose, and dissolving in water again.
Rabbit muscle was reacted with amylo-1,6-glucosidase to produce glucose, and thus a branching reaction was observed.

【0069】セルロース系多糖については、懸濁液で反
応し、反応終了後、沈殿を集めて水洗した後、同様にし
てグルコースが生成することから分岐化反応を認めた。
The cellulosic polysaccharide was reacted in suspension, and after completion of the reaction, the precipitate was collected and washed with water, and glucose was produced in the same manner. Thus, a branching reaction was recognized.

【0070】このように、本発明で生産されるグルコシ
ル分岐水解酵素は従来のアミロ−1,6−グルコシダーゼ
と同様に、CD、α−1,4グルカンにα−1、6結合したグ
ルコースの枝を切断することができるが、大過剰のグル
コース存在下では、より効率的にグルコシル分岐型糖質
が生産でき、極めて基質特異性が広い。
As described above, the glucosyl-branched hydrolase produced in the present invention is similar to the conventional amylo-1,6-glucosidase, and is composed of glucose and α-1,6-linked glucose and α-1,4 glucan. Can be cleaved, but in the presence of a large excess of glucose, glucosyl-branched saccharides can be produced more efficiently, and the substrate specificity is extremely wide.

【0071】このようにして生産された酵素はCDに高
濃度グルコースの存在下で作用させればグルコースの枝
を一個以上もつグルコシル−CDを生産することがで
き、特に大環状CDの場合、グルコースの枝を付けるこ
とにより安定化し、通常の澱粉水解酵素の作用に抵抗性
が付与されるので有用であり、酵素活性により、δ-C
Dの場合、1〜4個の枝を付けることが可能である。
The enzyme thus produced can produce glucosyl-CD having one or more glucose branches by acting on CD in the presence of high concentration of glucose. Is useful because it imparts resistance to the action of ordinary starch hydrolase.
In the case of D, it is possible to attach 1 to 4 branches.

【0072】ショ糖にグルコースをα−1,6結合させた
ものはテアンダロースとも呼称され、一般にイソマルト
ース、パノース、パラチノース、などα−1,6結合をも
つ糖質は抗・難う蝕性であり、ビフィズス菌増殖作用も
認められることから、これらオリゴ糖の生産にも本発明
の酵素は利用できる。
[0072] Sucrose obtained by binding glucose with α-1,6 bonds is also referred to as the Andalose. Generally, carbohydrates having α-1,6 bonds, such as isomaltose, panose and palatinose, are anti-cariogenic. In addition, the enzyme of the present invention can also be used for the production of these oligosaccharides, since a bifidobacterial growth action is also observed.

【0073】デキストリンに枝を付けると通常の澱粉分
解酵素の作用に抵抗性を示し、利用範囲が広がる。すな
わち、澱粉分解酵素の作用を受けやすい糖質の分岐化に
より安定性の高い糖質とすることも可能である。
When dextrin is branched, it is resistant to the action of ordinary starch-degrading enzymes, and the range of use is expanded. That is, a highly stable saccharide can be obtained by branching the saccharide which is easily affected by the amylolytic enzyme.

【0074】内分岐CDにも枝を付けることにより、枝
切り酵素の作用に抵抗性の糖質とすることも可能であ
り、最近開発されたグルコース10数個以上のサイクロア
ミロース、アミロペクチン環状化糖質にも作用させ、通
常の澱粉分解酵素の作用に抵抗をもたせることも可能と
考えられる。
By branching the inner-branched CD, it is also possible to obtain a saccharide which is resistant to the action of the debranching enzyme. Recently developed cycloamylose and amylopectin cyclized saccharides having more than 10 glucoses or more are available. It is also thought that it can be made to act on the quality and to resist the action of the normal amylolytic enzyme.

【0075】プルラナーゼなど枝切り酵素の逆反応で、
マルトオリゴ糖から内分岐環状糖ができると予想もされ
ているが、この場合、枝切り酵素の正反応で、生成した
内分岐環状糖が再び切断される可能性がある。
In a reverse reaction of a debranching enzyme such as pullulanase,
It is also expected that maltooligosaccharides can form an inner-branched cyclic saccharide, but in this case, the generated inner-branched cyclic saccharide may be cleaved again by a forward reaction of the debranching enzyme.

【0076】そこで、生成した内分岐環状糖にグルコシ
ルの枝を付けることにより、切断を抑制して内分岐環状
糖を効率的に生産することが可能である。また、本発明
のグルコシル分岐水解酵素と枝切り酵素を混合して反応
させる方法も考えられる。
Thus, by attaching a glucosyl branch to the generated inner-branched cyclic sugar, it is possible to suppress the cleavage and efficiently produce the inner-branched cyclic sugar. In addition, a method of mixing and reacting the glucosyl branched hydrolase of the present invention and a branching enzyme is also conceivable.

【0077】以下、本発明を実施例を用いて詳述するが
本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に
明記しない限り%はW/V%で示した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, unless otherwise specified,% is shown by W / V%.

【0078】[0078]

【実施例】【Example】

実施例1 バチルス エスピー KW-17(FERM P-15315)を前述し
た液体培地で、37℃、145rpm、2日間、ロータリーシ
ェーカー培養したところ、約0.008単位/mlの培養液が得
られた。
Example 1 Bacillus sp. KW-17 (FERM P-15315) was subjected to rotary shaker culture at 37 ° C., 145 rpm for 2 days in the above-mentioned liquid medium, and a culture solution of about 0.008 units / ml was obtained.

【0079】実施例2 実施例1と同様にしてバチルス エスピー KW-14(FER
M P-15314)を液体培養したところ、約0.004単位/mlの
酵素活性を示した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, Bacillus SP KW-14 (FER
When MP-15314) was cultured in liquid, it showed an enzyme activity of about 0.004 unit / ml.

【0080】実施例3 液体培地2を用い、バチルス エスピー KW-17(FERM
P-15315)を実施例1と同様にして培養し、菌体内にグ
ルコシル分岐水解酵素の産生を認めた。菌体内酵素は氷
水中で超音波破砕して、遠心分離した上清より得られ、
産生量は実施例1と比較して10分の1程度であった。
Example 3 Using liquid medium 2, Bacillus sp. KW-17 (FERM
P-15315) was cultured in the same manner as in Example 1, and production of glucosyl-branched hydrolase was confirmed in the cells. Intracellular enzymes are obtained by sonication in ice water and centrifuged supernatant.
The production amount was about 1/10 compared to Example 1.

【0081】実施例4 液体培地のG1−α−CDに代えて、G1−β−CDとイ
ソマルトースの等量混合物を用いた以外は実施例1と同
様にして培養したところ、約0.003単位/mlの酵素活性が
得られた。
Example 4 The culture was carried out in the same manner as in Example 1 except that an equal mixture of G 1 -β-CD and isomaltose was used instead of G 1 -α-CD in the liquid medium. An enzyme activity of unit / ml was obtained.

【0082】実施例5 液体培地のグルコースに代えて、イソマルトースとグ
ルコースの等量混合物を用いた以外は実施例3と同様に
して培養したところ、菌体内酵素が、液体培地換算約0.
001単位/mlの酵素活性が得られた。
Example 5 Cultivation was carried out in the same manner as in Example 3 except that an equal mixture of isomaltose and glucose was used instead of glucose in the liquid medium.
An enzymatic activity of 001 units / ml was obtained.

【0083】実施例6 実施例1で得られた、培養液を遠心分離した上清を、α
−CD Sepharose カラムに通し、濃縮、部分精製し
て、0.21単位/mlの酵素液とし、α−CD 0.5gとグル
コース2gを1mlの50mMリン酸緩衝液(pH6.5)に溶解
し、酵素液1mlを添加して45℃、3日間反応させたとこ
ろ、16%の収率でG1−α−CD(α−CD換算)が得ら
れた。
Example 6 The supernatant obtained by centrifuging the culture solution obtained in Example 1 was treated with α
-CD Sepharose column, concentrated and partially purified to give an enzyme solution of 0.21 units / ml. 0.5 g of α-CD and 2 g of glucose were dissolved in 1 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 6.5), and the enzyme solution was dissolved. When 1 ml was added and reacted at 45 ° C. for 3 days, G 1 -α-CD (in terms of α-CD) was obtained with a yield of 16%.

【0084】実施例7 α−CDをβ−CDに代えた以外は実施例6と同様にし
て操作した。その結果、G1−β−CDが12%、(G1)2
β−CDが7%の収率が得られた。また、β−CDは溶
解性が低いため、懸濁液の状態で反応させたが、分岐化
により溶解性が向上し、溶解した部分を連続的に取り出
し、膜分離により酵素を回収して、反応槽に戻すことに
より、連続的にグルコシル分岐β−CDが生産できる。
Example 7 The same operation as in Example 6 was carried out except that α-CD was replaced with β-CD. As a result, G 1 -β-CD is 12%, (G 1) 2 -
7% yield of β-CD was obtained. In addition, β-CD has a low solubility, and was reacted in a suspension state.However, the solubility was improved by branching, the dissolved portion was continuously taken out, and the enzyme was recovered by membrane separation. By returning to the reaction tank, glucosyl-branched β-CD can be produced continuously.

【0085】実施例8 実施例7とと同様にして、δ−CDを用いて反応した。
その結果、(G1)n−δ−CD(n=1〜4)を収率16%で得
た。ε以上の大環状CDについては、それらの混合物を
用いて同様に行い、(G1)n−CDを得ることができた。
Example 8 In the same manner as in Example 7, the reaction was carried out using δ-CD.
As a result, (G 1 ) n -δ-CD (n = 1 to 4) was obtained with a yield of 16%. For a macrocyclic CD of ε or more, a similar procedure was performed using a mixture thereof to obtain (G 1 ) n -CD.

【0086】実施例9 α−CDをマルトースに替えた以外は実施例6と同様に
して、パノース様(パノースとHPLCの保持時間が等しい
もので、パノースとイソパノースの混合物の可能性があ
る)糖質が3%得られた。なお、マルトースは本酵素標
品により分解作用を受けるが、過剰量のグルコースの添
加でその作用が押さえることができる。
Example 9 A panose-like (having the same retention time of panose and HPLC and possibly a mixture of panose and isopanose) sugars in the same manner as in Example 6 except that maltose was used instead of α-CD. 3% quality was obtained. Maltose is degraded by the enzyme preparation, but its action can be suppressed by adding an excess amount of glucose.

【0087】実施例10 α−CDをショ糖に替えた以外は実施例6と同様にし
て、テアンダロース様(テアンダロースとHPLCの保持時
間が等しいもの)糖質が2%得られた。ラクトースの場
合も同程度の生成率であった。
Example 10 The procedure of Example 6 was repeated, except that sucrose was used instead of α-CD, to obtain 2% of a teandalose-like saccharide (having the same retention time as that of teandalose and HPLC). Lactose had a similar production rate.

【0088】実施例11 α−CDをトレハロースに替えた以外は実施例6と同様
にして、トレハロースより重合度の大きい糖質が5%得
られた。
Example 11 A saccharide having a higher degree of polymerization than trehalose was obtained in the same manner as in Example 6, except that α-CD was changed to trehalose.

【0089】実施例12 α−CDを可溶性澱粉に替えた以外は実施例6と同様に
して反応し、反応終了後、80%濃度エタノール沈殿−水
溶解によりグルコースを除去し、得られた糖質を0.5%
濃度に水に溶解してアミロ−1,6−グルコシダーゼに作
用させたところグルコースが生成し、また、HPLCでも元
の基質より大きい分子を検出できた。この結果より、分
岐化していることを確認した。プルランも同様にして確
認した。
Example 12 A reaction was carried out in the same manner as in Example 6 except that α-CD was changed to soluble starch. After the reaction was completed, glucose was removed by precipitation with 80% ethanol and dissolution in water, and the resulting saccharide was obtained. 0.5%
When dissolved in water to a certain concentration and reacted with amylo-1,6-glucosidase, glucose was produced, and molecules larger than the original substrate could be detected by HPLC. From this result, it was confirmed that the light was branched. Pullulan was similarly confirmed.

【0090】実施例13 可溶性澱粉をセルロースに替え、80%濃度エタノール沈
殿−水溶解を水洗に替えた以外は実施例12と同様にし
て、セルロースにも分岐化していることを確認した。
Example 13 The procedure of Example 12 was repeated, except that the soluble starch was replaced by cellulose and the 80% ethanol precipitation-water dissolution was replaced by washing with water.

【0091】[0091]

【発明の効果】α−1,6結合したグルコシルの枝を切る
酵素として、細菌より初めて見い出され、本酵素は広い
基質特異性を有する。また、逆合成反応を利用すること
により、各種の分岐をもつ糖質を製造することができ
る。また、培養条件により、菌体内外に該酵素を産生す
ることができ、精製も容易である。
EFFECTS OF THE INVENTION As an enzyme for debranching α-1,6-linked glucosyl, it was first found in bacteria, and this enzyme has a wide substrate specificity. In addition, saccharides having various branches can be produced by utilizing the reverse synthesis reaction. Further, depending on the culture conditions, the enzyme can be produced inside and outside the cells, and purification is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】生物の形態を表す写真であり、バチルス エス
ピー KW−14(FERM P−15314)の菌体
と胞子嚢を示す。条件:普通寒天培地(栄研)十酵母エ
キス0.1%で4日、30℃で培養したもの。クリスタ
ルバイオレット染色、×1250
FIG. 1 is a photograph showing the form of an organism, showing cells of Bacillus sp. KW-14 (FERM P-15314) and sporangia. Conditions: Normal agar medium (Eiken) cultured at 30 ° C for 4 days in 0.1% yeast extract. Crystal violet stain, × 1250

【図2】生物の形態を表す写真であり、バチルス エス
ピー KW−14(FERM P−15314)の菌体
と胞子嚢を示す。条件:普通寒天培地(栄研)十酵母エ
キス0.1%で4日、30℃で培養したもの。×125
0.
FIG. 2 is a photograph showing a morphology of an organism, showing cells of Bacillus sp. KW-14 (FERM P-15314) and sporangia. Conditions: Normal agar medium (Eiken) cultured at 30 ° C for 4 days in 0.1% yeast extract. × 125
0.

【図3】生物の形態を表す写真であり、バチルス エス
ピー KW−14(FERM P−15314)の周毛
を示す。条件:普通寒天培地(栄研)で20時間、30
℃で培養し、西沢・菅原染色したもの。×1250
FIG. 3 is a photograph showing the morphology of an organism, showing the hair around Bacillus sp. KW-14 (FERM P-15314). Conditions: 20 hours on ordinary agar medium (Eiken), 30 hours
Cultured at ℃ and stained by Nishizawa and Sugawara. × 1250

【図4】生物の形態を表す写真であり、バチルス エス
ピー KW−17(FERM P−15315)の菌体
と胞子嚢を示す。条件:普通寒天培地(栄研)十酵母エ
キス0.1%で3日、30℃で培養したもの。クリスタ
ルバイオレット染色、×1250
FIG. 4 is a photograph showing a morphology of an organism, showing cells of Bacillus sp. KW-17 (FERM P-15315) and sporangia. Conditions: Cultured at 30 ° C. for 3 days in 0.1% ordinary yeast extract (10% yeast extract, Eiken). Crystal violet stain, × 1250

【図5】生物の形態を表す写真であり、バチルス エス
ピー KW−17(FERM P−15315)の菌体
と胞子嚢を示す。条件:普通寒天培地(栄研)で3日、
30℃で培養したもの。×1250
FIG. 5 is a photograph showing a morphology of an organism, showing cells of Bacillus sp. KW-17 (FERM P-15315) and sporangia. Conditions: 3 days on ordinary agar medium (Eiken)
Cultured at 30 ° C. × 1250

【図6】生物の形態を表す写真であり、バチルス エス
ピー KW−17(FERM P−15315)の周毛
を示す。条件:普通寒天培地(栄研)で48時間、30
℃で培養し、Ryu染色したもの。×1250
FIG. 6 is a photograph showing the morphology of an organism, showing the hair around Bacillus sp. KW-17 (FERM P-15315). Conditions: 48 hours on ordinary agar medium (Eiken), 30 hours
Cultivated at ℃ and stained with Ryu. × 1250

【図7】バチルス エスピー KW−17(FERM
P−15315)の液体培地を用いたときの培養経時
変化を示す。
FIG. 7: Bacillus sp. KW-17 (FERM)
3 shows changes over time in culture when the liquid medium (P-15315) was used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

黒四角は660nmでの吸光度を示し、黒丸は酵素活性
を示す。
Solid squares indicate absorbance at 660 nm, solid circles indicate enzyme activity.

【図8】α−CDセファロースカラムクロマトグラフィ
ーによるグルコシル分岐水解酵素の精製例を示す。
FIG. 8 shows an example of purification of glucosyl-branched hydrolase by α-CD Sepharose column chromatography.

【符号の説明】実線は蛋白質の紫外線吸収、黒丸は酵素
活性を示す。
[Explanation of symbols] The solid line indicates the ultraviolet absorption of the protein, and the solid circle indicates the enzyme activity.

【図9】グルコシル分岐水解酵素の至適pHを示す図で
ある。
FIG. 9 is a graph showing the optimum pH of glucosyl-branched hydrolase.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

黒四角は酢酸緩衝液、黒丸はリン酸緩衝液、黒三角はト
リス一塩酸緩衝液、黒菱形はグリシン−水酸化ナトリウ
ム緩衝液を用いた結果を示す
Solid squares indicate the results using acetate buffer, solid circles indicate the phosphate buffer, solid triangles indicate the results using the tris-monohydrochloride buffer, solid diamonds indicate the results using the glycine-sodium hydroxide buffer.

【図10】グルコシル分岐水解酵素の至適温度を示す図
である。
FIG. 10 is a graph showing an optimum temperature of glucosyl-branched hydrolase.

【図11】グルコシル分岐水解酵素の温度安定性を示す
図である。
FIG. 11 shows the temperature stability of glucosyl-branched hydrolase.

【図12】グルコースと各種CDを用いたグルコシル分
岐水解酵素による各種グルコシル分岐CDの生成を示す
HPLCの分析結果を示す。
FIG. 12 shows the results of HPLC analysis showing the production of various glucosyl-branched CDs by glucosyl-branched hydrolase using glucose and various CDs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図中で1、2および3のピークは各々もとのCD、G
−CD及び(G−CDを示す。
In the figure, the peaks 1, 2 and 3 are the original CD and G 1 respectively.
-CD and (G 1) shows a 2 -CD.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横江 正明 岐阜県可児市長坂4丁目161 (72)発明者 大矢 隆一 愛知県西春日井郡西春町野崎乾出15 審査官 冨永 みどり (56)参考文献 特開 昭62−25(JP,A) 米国特許5194284(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 9/44 - 9/46 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masaaki Yokoe 4-161 Nagasaka, Kani-shi, Gifu (72) Inventor Ryuichi Oya 15 Inui, Nozaki, Nishiharu-cho, Nishikasugai-gun, Aichi Prefecture Examiner Midori Tominaga (56) References JP 62-25 (JP, A) U.S. Pat. No. 5,194,284 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C12N 9 / 44-9 / 46 BIOSIS (DIALOG) WPI (DIALOG)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】バチルス属細菌由来の、至適pHが約6.
5であり、至適温度が約45℃であり、温度安定性が約
50℃までであり、トリス緩衝液で活性が阻害され、グ
ルコシル−α−サイクロデキストリン及びグルコシル−
β−サイクロデキストリンに作用してグルコースを遊離
するが、デキストラン及びプルランにはわずかに作用す
るのみである性質を有する新規なグルコシル(α1→
6)分岐水解酵素。
1. A bacillus-derived, optimum pH of about 6.
5, and a temperature optimum of about 45 ° C., and the temperature stability up to about 50 ° C., the activity is inhibited by Tris buffer, grayed
Lucosyl-α-cyclodextrin and glucosyl-
Releases glucose by acting on β-cyclodextrin
But has a slight effect on dextran and pullulan
Novel glucosyl having the properties is a Runomi (α1 →
6) Branched hydrolase.
【請求項2】バチルス属に属する細菌を培養し、培養液
に請求項1記載の新規なグルコシル(α1→6)分岐水
解酵素を蓄積せしめ、これを採取することを特徴とする
新規なグルコシル(α1→6)分岐水解酵素の製造法。
2. A novel glucosyl (a glucosyl (α1 → 6) -branched hydrolase according to claim 1) accumulated in a culture solution by culturing a bacterium belonging to the genus Bacillus. α1 → 6) Production method of branched hydrolase.
【請求項3】バチルス属に属する細菌が、バチルス エ
スピーKW−14(FERMP−15314)或いはバ
チルス エスピー KW−17(FERMP−1531
5)より選ばれる請求項2記載の製造法。
3. The bacterium belonging to the genus Bacillus is Bacillus sp. KW-14 (FERMP-15314) or Bacillus sp. KW-17 (FERMP-1531).
The method according to claim 2, which is selected from 5).
【請求項4】バチルス属細菌由来の請求項1記載の新規
なグルコシル(α1→6)分岐水解酵素をグルコースと
糖質の混合物に作用させることを特徴とするグルコシル
(α1→6)分岐糖の製造法。
4. A method for producing a glucosyl (α1 → 6) -branched sugar, wherein the novel glucosyl (α1 → 6) -branched hydrolase according to claim 1 derived from a bacterium belonging to the genus Bacillus is allowed to act on a mixture of glucose and saccharide. Manufacturing method.
【請求項5】糖質がサイクロデキストリン、澱粉、デキ
ストラン、プルラン、セルロース系の多糖、多糖分解
物、トレハロース、ショ糖、ラクトースである請求項4
記載の製造法。
5. The carbohydrate is cyclodextrin, starch, dextran, pullulan, a cellulosic polysaccharide, a polysaccharide degradation product, trehalose, sucrose, or lactose.
Production method as described.
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CN104450553B (en) * 2014-09-17 2017-06-06 上海大学 A kind of general Shandong indigo plant bacterium in Pu'er and its cultural method

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