JP3003009B2 - Mannose isomerase and method for producing mannose using the same - Google Patents

Mannose isomerase and method for producing mannose using the same

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JP3003009B2
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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D−マンノース(以下マ
ンノースと略す。)とD−フラクトース(以下フラクト
ースと略す。)を相互変換する新規なマンノースイソメ
ラーゼ、その製造法及びこれを用いたフラクトースから
マンノースの製造法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel mannose isomerase for interconverting D-mannose (hereinafter abbreviated as mannose) and D-fructose (hereinafter abbreviated as fructose), a process for producing the same, and a process for preparing fructose using the same. It relates to a method for producing mannose.

【0002】[0002]

【従来の技術】マンノースは腸内有害サルモネラ菌の増
殖を阻止する機能のあることが、最近、明らかになり
〔R.H.Brown,Foodstuff,June
12巻,10頁(1989)〕、ニワトリなど家禽類
の飼料添加物として、また機能性食品素材としての利用
が考えられている。しかし、マンノースは、普通、木
材、コンニャクなど、植物に含まれるマンナンを分解し
て製造されるため、現在、非常に高価である。
BACKGROUND ART It has recently been revealed that mannose has a function of inhibiting the growth of intestinal harmful Salmonella [R. H. Brown, Foodstuff, June
12, 10 (1989)], and its use as a feed additive for poultry such as chickens and as a functional food material has been considered. However, mannose is usually very expensive because it is usually produced by decomposing mannan contained in plants such as wood and konjac.

【0003】発明者らはマンノースとフラクトースを相
互変換するマンノースイソメラーゼを用い、豊富、かつ
安価に製造されるフラクトースからマンノースを製造す
る技術、及びマンノースイソメラーゼとグルコースイソ
メラーゼ(グルコースとフラクトースを相互変換する酵
素)を組み合わせ、グルコースから直接マンノースを製
造する技術を確立することを目的とし、工業的に使用可
能なマンノースイソメラーゼを生産する微生物の探索を
行ってきた結果、土壌中から分離し、シュードモナス属
の一菌株と同定した細菌が、従来知られているマンノー
スイソメラーゼに比べ、著しく熱安定性に優れたマンノ
ースイソメラーゼを生産することを認めた。
[0003] The inventors of the present invention used mannose isomerase for interconverting mannose and fructose to produce mannose from abundant and inexpensively produced fructose, and a method for producing mannose isomerase and glucose isomerase (enzyme for interconverting glucose and fructose). The purpose of this study was to search for microorganisms that produce mannose isomerase, which can be used industrially, as a result of isolating from the soil and producing Pseudomonas sp. It was confirmed that the bacterium identified as a strain produced mannose isomerase with significantly higher thermostability than conventionally known mannose isomerase.

【0004】マンノースイソメラーゼは、1956年、
PalleroniとDoudoroffらにより、遊
離六炭糖異性化酵素の最初の酵素として、シュードモナ
ス・サッカロフィラ(Pseudomonas sac
charophia)に見い出された〔J.Biol.
Chem.,218巻,535頁(1956)〕。その
後、本発明者らは、土壌中から分離し、キサントモナス
・ルブリリネアンス(Xanthomonas rub
urilineans)と同定した細菌がマンノースイ
ソメラーゼを生産すること〔日本農芸化学会誌,37
巻,524〜528頁(1963)、Agric.Bi
ol.Chem.,28巻,601〜604頁(196
4)〕。また、ストレプトマイセス・アエロコロリゲネ
ス(Streptomyces aerocolori
genes)にも同酵素の存在を認めた〔工業技術院発
酵研究所報告,28巻,89〜94頁(1966)〕。
しかし、これらの酵素は、いずれも、最適温度が35〜
40℃にあり、熱安定性に劣るため、工業的に利用する
ことはできない。
[0004] Mannose isomerase was introduced in 1956.
According to Palleroni and Doudroff et al., Pseudomonas saccharophila (Pseudomonas saccharophila) was used as the first enzyme of free hexose isomerase.
charophia] [J. Biol.
Chem. 218, 535 (1956)]. Then, the present inventors separated from the soil, and Xanthomonas rubrillinance (Xanthomonas rub).
urineeans) produces mannose isomerase [Japanese Journal of Agricultural Chemistry, 37
Vol. 524-528 (1963), Agric. Bi
ol. Chem. 28, pp. 601-604 (196
4)]. Also, Streptomyces aerocolorines
Genes) also confirmed the presence of the enzyme [Report from the Institute of Fermentation Research, Industrial Technology Institute, Vol. 28, pp. 89-94 (1966)].
However, each of these enzymes has an optimum temperature of 35 to
Since it is at 40 ° C. and has poor thermal stability, it cannot be used industrially.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、工業的
にフラクトース含有物からマンノースを製造する技術を
確立することを目的として、微生物の探索を行ってきた
結果、土壌中から分離し、シュードモナス属と同定した
細菌の生産するマンノースイソメラーゼが、その至適温
度が約55℃にあり、従来、知られているマンノースイ
ソメラーゼと比べ、15〜20℃高い。また、本酵素
は、20〜30%の高濃度の基質の下でも阻害されるこ
となく効率的に反応が進行するなど、工業的利用するた
めの有利な特性をもっていることがわかった。このよう
なマンノースイソメラーゼはこれまで知られていない。
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであ
り、本発明者らは、マンノースイソメラーゼを製造、精
製し、更にその用途を確立して本発明を完成した。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have conducted a search for microorganisms for the purpose of establishing a technique for industrially producing mannose from fructose-containing substances, and as a result, have been isolated from soil. Mannose isomerase produced by a bacterium identified as Pseudomonas has an optimum temperature of about 55 ° C., which is 15 to 20 ° C. higher than conventionally known mannose isomerase. In addition, it was found that the present enzyme has advantageous properties for industrial use, such that the reaction proceeds efficiently without inhibition even under a high concentration of the substrate of 20 to 30%. Such a mannose isomerase has not been known so far.
The present invention has been made based on such findings, and the present inventors have produced and purified mannose isomerase, and further established the use thereof to complete the present invention.

【0006】以下、本発明のマンノースイソメラーゼの
理化学的性質について述べる。 (a)作用 マンノースをフラクトースに、またフラクトースをマン
ノースに異性化する。又、D−リキソースに作用し、D
−キシルロースに異性化する。
Hereinafter, the physicochemical properties of the mannose isomerase of the present invention will be described. (A) Action Isomerizes mannose to fructose and fructose to mannose. It also acts on D-lyxose,
-Isomerizes to xylulose.

【0007】(b)基質特異性 D−マンノース及びD−リキソースに作用し、D−ラム
ノース、D−フコース、D−グルコース、D−リボー
ス、D−キシロース、D−アラビノース、L−キシロー
ス、L−アラビノース、L−ラムノース、L−フコース
には実質的に作用しない。
(B) Substrate specificity It acts on D-mannose and D-lyxose, and acts on D-rhamnose, D-fucose, D-glucose, D-ribose, D-xylose, D-arabinose, L-xylose, L-xylose. It does not substantially act on arabinose, L-rhamnose or L-fucose.

【0008】(c)作用pH及び至適pH pH約6〜11の範囲で作用するが、至適pHは8付近
に認められた(0.1Mリン酸緩衝液の下、50℃で3
0分反応)。その結果を図1に示す。
(C) Working pH and Optimum pH The pH is in the range of about 6 to 11, and the optimum pH was found to be around 8 (3% at 50 ° C. under 0.1 M phosphate buffer).
0 minute reaction). The result is shown in FIG.

【0009】(d)作用温度及び至適温度 約70℃まで作用するが、至適温度は約55℃に認めら
れた〔0.1Mマンノース、0.05Mトリス緩衝液
(pH7.0)の下で30分間反応〕。その結果を図2
に示す。
(D) Working temperature and optimum temperature The compound works up to about 70 ° C., but the optimum temperature was observed at about 55 ° C. [under 0.1 M mannose and 0.05 M Tris buffer (pH 7.0). For 30 minutes. Figure 2 shows the result.
Shown in

【0010】(e)熱安定性 0.05M トリス緩衝液(pH7.0)の下、60℃
で、5,10,15,20,30分間加熱したときの残
存活性は、それぞれ、約90%,約68%,約52%,
約42%,約30%であった。その結果を図3に示す。
(E) Thermal stability 60 ° C. under 0.05M Tris buffer (pH 7.0)
The remaining activities when heated for 5, 10, 15, 20, and 30 minutes are about 90%, about 68%, about 52%, respectively.
About 42% and about 30%. The result is shown in FIG.

【0011】(f)pH安定性 0.1M緩衝液(酢酸またはリン酸緩衝液)の下で、室
温(25℃)で3時間放置後、残存活性を測定した。そ
の結果、pH6〜9の範囲で安定であった。その結果を
第4図に示す。
(F) pH stability After standing for 3 hours at room temperature (25 ° C.) in a 0.1 M buffer (acetic acid or phosphate buffer), the residual activity was measured. As a result, it was stable in the pH range of 6 to 9. The result is shown in FIG.

【0012】(g)阻害剤 5×10-3MのHgCl2,FeSO4,AgNO3,Al
Cl3,p−クロロマーキュリベンゾエート(pCM
B)などにより強く阻害された。
(G) Inhibitor 5 × 10 −3 M HgCl 2 , FeSO 4 , AgNO 3 , Al
Cl 3 , p-chloromercurybenzoate (pCM
B).

【0013】以上の理化学的性質のうち、その主な性質
について、シュードモナス・サッカロフィラ由来の酵素
(以下、酵素Aと示す。)、キサントモナス・ルブリリ
ネアンス由来の酵素(以下、酵素Bと示す。)及びスト
レプトマイセス・アエロコロリゲネス由来の酵素(以
下、酵素Cと示す。)の性質を比較し、その結果を表1
に示す。
Among the above physicochemical properties, the main properties are enzymes derived from Pseudomonas saccharophila (hereinafter referred to as enzyme A), enzymes derived from Xanthomonas rubrilianeans (hereinafter referred to as enzyme B) and strept. The properties of enzymes derived from Myces aerocolorigenes (hereinafter referred to as enzyme C) were compared, and the results were shown in Table 1.
Shown in

【0014】尚、活性測定は下記の方法で行った。0.
2Mマンノースを溶解した0.1Mリン酸緩衝液(pH
7.0)0.5mlに、適量の酵素を加え、全量を水で
1.0mlとし、50℃で反応させる。そして生成した
フラクトースをシステイン・カルバゾール法で定量す
る。この条件で、1分間に1マイクロモルのフラクトー
スを生成する酵素量を1単位とする。
The activity was measured by the following method. 0.
2M mannose dissolved in 0.1M phosphate buffer (pH
7.0) An appropriate amount of enzyme is added to 0.5 ml, the total amount is adjusted to 1.0 ml with water, and the mixture is reacted at 50 ° C. Then, the generated fructose is quantified by the cysteine / carbazole method. Under these conditions, the amount of enzyme that produces 1 micromol of fructose per minute is defined as one unit.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】本発明の酵素はその至適温度が酵素B及び
酵素Cと比較したとき約15〜20℃と高く、安定温度
も10℃以上高い。この様に酵素の熱安定性が、従来知
られている酵素Bおよび酵素Cと比較して明らかに異な
っている。また、本発明の酵素と由来が同じ属である酵
素Aとを比較したとき、基質特異性で異なっている。つ
まり、本発明の酵素はD−マンノース及びD−リキソー
スに作用し、酵素AはD−マンノース、D−リキソース
およびD−ラムノースに作用する。また、本発明の酵素
はグルコースのによる阻害の程度が、酵素Aの場合の阻
害と比較したとき優れているため、異性化糖からマンノ
ースイソメラーゼを使用してマンノースの製造に際して
実用的であり、かつ優れた性質を持つものである。
The enzyme of the present invention has an optimum temperature as high as about 15 to 20 ° C. as compared to enzymes B and C, and a stable temperature of 10 ° C. or more. Thus, the thermal stability of the enzyme is clearly different from the conventionally known enzymes B and C. Further, when the enzyme of the present invention and the enzyme A of the same genus are compared, they differ in substrate specificity. That is, the enzyme of the present invention acts on D-mannose and D-lyxose, and the enzyme A acts on D-mannose, D-lyxose and D-rhamnose. In addition, the enzyme of the present invention is superior in the degree of inhibition by glucose as compared with the inhibition in the case of enzyme A, and therefore is practical in the production of mannose using mannose isomerase from isomerized saccharide, and It has excellent properties.

【0017】更に、至適pHおよび阻害剤の項でも本発
明のマンノースイソメラーゼと公知の酵素A、酵素Bお
よび酵素Cには違いがみられる。
Further, in terms of the optimum pH and the inhibitor, there is a difference between the mannose isomerase of the present invention and the known enzymes A, B and C.

【0018】以上により、本発明の酵素は従来知られて
いる酵素とは全く異なる新規なマンノースイソメラーゼ
である。
As described above, the enzyme of the present invention is a novel mannose isomerase completely different from conventionally known enzymes.

【0019】本発明のマンノースイソメラーゼを生産す
る微生物としては、以下に例示するシュードモナス・エ
スピー AM−9582(Pseudomonas s
p.AM−9582)または、その変異株などが本発明
に有利に用いることができる。
Examples of the microorganism that produces the mannose isomerase of the present invention include Pseudomonas sp. AM-9582 (Pseudomonas sp.)
p. AM-9582) or a mutant thereof can be advantageously used in the present invention.

【0020】シュードモナス・エスピー AM−958
2(Pseudomonus sp. AM−958
2)は新たに土壌から発見、分離されたものであり、そ
の菌学的性質は下記の通りである。尚、本菌は微工研菌
条寄第3207号として、工業技術院微生物工業技術研
究所に寄託されている。
Pseudomonas sp. AM-958
2 (Pseudomonus sp. AM-958)
2) is newly discovered and isolated from soil, and its bacteriological properties are as follows. This bacterium has been deposited with the Research Institute of Microbial Industry, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology as No. 3207 of Microbial Research Laboratories.

【0021】(1)形態 細胞の形および大きさ:0.6〜0.8×1.0〜2.
0μの桿菌 細胞の多形成の有無:認められない 運動性の有無:二本以上の極鞭毛を有し運動する 胞子の有無:形成しない グラム染色性:陰性 抗酸性:陰性
(1) Morphology Shape and size of cells: 0.6-0.8 × 1.0-2.
0μc bacillus Polyplasia of cells: not observed Motility: motility with two or more polar flagella Spores: no formation Gram stain: negative Acid-fast: negative

【0022】(2)各培地における生育状態 肉汁寒天平板培養:コロニーは37℃、48時間培養で
直径0.5〜0.8mmの円形、表面は平滑、半レンズ
様の隆起、全縁状で黄〜黄褐色、半透明、樹脂様の光沢
あり肉汁寒天斜面培養:生育良好、直状に盛り上がり生
育、黄褐色で金属様光沢を示し、緑褐色の水溶性色素を
斜面下部の寒天内に拡散する肉汁液体培養:菌膜を作ら
ず、中程度に濁り、黄色を帯びるリトマスミルク培養:
液化はするが凝固はしない
(2) Growth state in each medium Broth agar plate culture: Colonies are cultivated at 37 ° C. for 48 hours and have a circular shape with a diameter of 0.5 to 0.8 mm, a smooth surface, semi-lens-like bulges, and a full edge shape. Yellow-yellowish brown, translucent, resinous glossy broth agar slant culture: good growth, straight swelling, growth, yellowish-brown, metallic-like gloss, green-brown water-soluble pigment diffuses into agar under slope Broth liquid culture: litmus milk culture that does not form a pellicle, is moderately turbid and yellowish:
Liquefies but does not solidify

【0023】(3)生理学的性質 硝酸塩の還元:陰性 硝酸塩からのガス:陰性 MRテスト:陰性 VPテスト:陰性 インドールの生成:陰性 硫化水素の生成:陰性 デンプンの加水分解:陰性 クエン酸の利用:シモンズ及びクリスデンの培地で共に
利用する 色素の形成:King A,King Bの培地では色
素の形成無し ウレアーゼ:陰性 オキシダーゼ:陰性(あっても微弱) カタラーゼ:陽性 OFテスト:酸化型 アルギニンヒドロラーゼ:陽性 アシルアミダーゼ:陽性 アミノ酸デカルボキシラーゼ (リジン、オルニチン):陰性 DNase:陰性 生育温度の範囲:41℃以上で生育しない 酸素の対する態度:好気性 食塩に対する生育性:0〜4(%) 糖類からの酸生成の有無: ガラクトース + グルコース + サッカロース + トレハロース + L−アラビノース + セロビオース + キシロース + 乳糖 + 麦芽糖 + マンノース + マンニット + 果糖 + サリシン + 澱粉 − ゼラチンの分解(Fraizer法):陽性 TSI寒天培地(斜面の酸):− (高層の酸):− SS寒天培地:生育しない NAC寒天培地:生育しない MacConky寒天培地:生育する トリフェニールテトロゾリウム(0.1%)寒天培地:
生育する 10%乳糖から酸の生成:陽性 エスクリンの分解:陽性(微弱) フェニールアラニンデアミナーゼ:陰性 Tween80の分解:陽性 0.1%メチレンブルーミルクの反応:還元液化 ONPG反応:陽性 レバンの産生:陰性 ムコイド集落の発生:陰性
(3) Physiological properties Reduction of nitrate: negative Gas from nitrate: negative MR test: negative VP test: negative Production of indole: negative Production of hydrogen sulfide: negative Hydrolysis of starch: negative Use of citric acid: Used both in Simmons and Christen's medium Pigment formation: No formation of pigment in King A, King B medium Urease: negative Oxidase: negative (if any) Catalase: positive OF test: oxidized arginine hydrolase: positive acyl Amidase: Positive amino acid decarboxylase (lysine, ornithine): Negative DNase: Negative Growth temperature range: Does not grow above 41 ° C Attitude to oxygen: Aerobic Growth to salt: 0-4 (%) Acid production from saccharides Presence / absence: galactose + glucose + saccharose + Trehalose + L-arabinose + cellobiose + xylose + lactose + maltose + mannose + mannitol + fructose + salicin + starch-Degradation of gelatin (Fraizer method): positive TSI agar medium (slope acid):-(high acid): -SS agar: does not grow NAC agar: does not grow MacConky agar: grows Triphenyl tetrozolium (0.1%) agar:
Growing 10% lactose produces acid: positive Esculin degradation: positive (weak) phenylalanine deaminase: negative Tween 80 degradation: positive 0.1% methylene blue milk reaction: reduced liquefaction ONPG reaction: positive Levan production: negative mucoid Outbreak of settlement: Negative

【0024】以上の菌学的性質について、Berge
y’s Mannualof Systematic
Bacteriology,第2巻(1986)を参照
し、その性状を比較したところ、本菌は黄色素を産生し
極鞭毛を有する直桿菌で、硝酸塩の還元陰性、オキシダ
ーゼ陰性、Tween80分解陽性、食塩耐性が低い、
産生色素が水溶性であることから、本菌をシュードモナ
ス(Pseudomonas)属に属する菌と認めた。
また本菌はレバン産生能陰性、アルギニンヒドロラーゼ
陽性、フェニールアラニンデアミナーゼ陰性、澱粉分解
陰性、アシルアミダーゼ陽性等の生理学的特徴を有し、
更に菌幅0.3〜0.6μである。以上により、本菌株
を新菌株と判定し、シュードモナス・エスピー AM−
9582と命名した。
Regarding the above mycological properties, Berge
y's Mannualof Systematic
Bacteriology, Vol. 2, (1986), the properties of which are compared, and the bacterium is a straight rod bacterium that produces yellow pigment and has polar flagella, and is negative for reduction of nitrate, negative for oxidase, positive for degradation of Tween 80, and resistant to salt. Low,
Since the produced pigment was water-soluble, this bacterium was recognized as a bacterium belonging to the genus Pseudomonas.
This bacterium also has physiological characteristics such as negative for levan production ability, positive for arginine hydrolase, negative for phenylalanine deaminase, negative for starch degradation, and positive for acylamidase.
Further, the bacterial width is 0.3 to 0.6 μm. Based on the above, the strain was determined to be a new strain, and Pseudomonas sp. AM-
9582.

【0025】本菌を培養して、マンノースイソメラーゼ
を生産するには、窒素源として、肉エキス、ペプトン、
コーンスティープリカー、カゼインなど、通常、微生物
の培養に使用される有機窒素源、及び塩化アンモニウ
ム、硫酸アンモニウムなどの無機窒素源が使用される。
又、炭素源として、基質であるマンノースとフラクトー
スは良好な炭素源であるが、必ずしもこれら糖である必
要はなく、安価な、ショ糖、異性化糖、グルコース、マ
ルトース、乳糖、ガラクトース、ソルビトール、マンニ
トール、グリセリンなど種々の糖や糖アルコールのほ
か、澱粉、デキスオトリンなども利用することができ
る。窒素源と炭素源のほかに、補足する培地成分とし
て、リン酸塩、マグネシウム塩、銅塩など各種金属塩が
添加される。
To produce mannose isomerase by culturing this bacterium, meat extract, peptone,
Organic nitrogen sources usually used for culturing microorganisms, such as corn steep liquor and casein, and inorganic nitrogen sources such as ammonium chloride and ammonium sulfate are used.
Also, as carbon sources, the substrates mannose and fructose are good carbon sources, but they do not necessarily need to be these sugars and are inexpensive, sucrose, isomerized sugar, glucose, maltose, lactose, galactose, sorbitol, In addition to various sugars and sugar alcohols such as mannitol and glycerin, starch, dexothrin and the like can also be used. In addition to the nitrogen source and the carbon source, various metal salts such as phosphates, magnesium salts, and copper salts are added as supplementing medium components.

【0026】培養は、pH5〜9、好ましくはpH6〜
8、温度25〜50℃、好ましくは30℃で2〜4日程
度行われる。
The cultivation is carried out at pH 5 to 9, preferably at pH 6 to
8. The reaction is performed at a temperature of 25 to 50 ° C, preferably 30 ° C, for about 2 to 4 days.

【0027】マンノースイソメラーゼは菌体内に生産さ
れる酵素であるので、培養後、ろ過又は遠心分離により
菌体を回収し,そのまま、又は適当な固定化処理をして
使用するか、超音波又は自己消化法により酵素を抽出
し、濃縮する。必要により、硫酸アンモニウム、アセト
ン、メタノール、エタノールなどで沈澱し、乾燥保存す
る。
Since mannose isomerase is an enzyme produced in the cells, after culturing, the cells are collected by filtration or centrifugation and used as they are or after being subjected to an appropriate immobilization treatment. The enzyme is extracted and concentrated by digestion. If necessary, precipitate with ammonium sulfate, acetone, methanol, ethanol, etc., and store by drying.

【0028】本酵素は通常の酵素の精製方法により、電
気泳動的に単一まで精製できる。例えば、菌体を臭化セ
チルトリメチルアンモニウム等を用いて酵素を抽出し、
遠心、塩析、DEAE−セファロースカラムクロマトグラフ
ィー,セファデックスG-150カラムクロマトグラフィー
などにより精製することができる。
The present enzyme can be purified electrophoretically to a single enzyme by a conventional enzyme purification method. For example, the cells are extracted with cetyltrimethylammonium bromide, etc.
It can be purified by centrifugation, salting out, DEAE-Sepharose column chromatography, Sephadex G-150 column chromatography, or the like.

【0029】本酵素を用いフラクトースからマンノース
を生成する反応は、10〜50%のフラクトース又はフ
ラクトース含有液の下、pH6〜8、温度40〜60℃
で行われる。反応後の糖組成の分析は高速液体クロマト
グラフィーによった。平衡時のマンノース対フラクトー
スの割合は約25対75であった。
The reaction for producing mannose from fructose using the present enzyme is carried out under the conditions of 10 to 50% fructose or a fructose-containing solution, at pH 6 to 8, at a temperature of 40 to 60 ° C.
Done in Analysis of the sugar composition after the reaction was performed by high performance liquid chromatography. The ratio of mannose to fructose at equilibrium was about 25:75.

【0030】以下、実施例により本発明の詳細を説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

【実施例】実施例1 魚肉エキス1%、第2表記載の炭素源1%、K2HPO4
0.2%、MgSO4・7H2O 0.05%からなる
培地(pH7.0)4mlを径18mmの試験管に入
れ、常法により殺菌後、シュードモナス・エスピー A
M−9582(微工研菌条寄第3207号)を接種し、
30℃で2日間振盪培養した。培養後、0.05%臭化
セチルトリメチルアンモニウム存在下でpH8.0、3
0℃、6時間処理したのち遠心分離する事により酵素を
抽出した。この様にして得られた酵素液について生産さ
れたマンノースイソメラーゼを測定した。得られた結果
を表2に示す。
EXAMPLES Example 1 1% fish meat extract, 1% carbon source listed in Table 2 , K 2 HPO 4
0.2%, MgSO 4 · 7H 2 put O consisting of 0.05% medium (pH 7.0) 4 ml test tube diameter 18 mm, sterilized by a conventional method, Pseudomonas sp A
Inoculated with M-9582 (Microtechnical Laboratories No. 3207)
Shaking culture was performed at 30 ° C. for 2 days. After the cultivation, pH 8.0, 3,
After treatment at 0 ° C. for 6 hours, the enzyme was extracted by centrifugation. Mannose isomerase produced from the enzyme solution thus obtained was measured. Table 2 shows the obtained results.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】表2から明らかなように、マンノースイソ
メラーゼの基質であるマンノース又はフラクトースは良
好な炭素源であるが、安価なショ糖, グルコースなど種
々の炭素源を用いてもマンノースイソメラーゼが生産で
きることがわかった。
As is evident from Table 2, mannose or fructose, which is a substrate of mannose isomerase, is a good carbon source, but mannose isomerase can be produced using various carbon sources such as inexpensive sucrose and glucose. all right.

【0033】更に得られた上澄液を60%硫安塩析して
沈澱を得る。更に透析を行い、DEAEセファロースカ
ラムクロマトグラフィー、セファディクスG150によ
るゲルろ過を3回行った。得られた生成マンノースイソ
メラーゼは電気泳動的に単一であり、比活性は約290
倍に精製された。
Further, the obtained supernatant is salted out with 60% ammonium sulfate to obtain a precipitate. Further dialysis was performed, and gel filtration using DEAE Sepharose column chromatography and Sephadex G150 was performed three times. The resulting mannose isomerase is electrophoretically single and has a specific activity of about 290.
Purified 2-fold.

【0034】実施例2 実施例1において、培地炭素源として、ショ糖、フラク
トース、グルコース、又はこれらの混合物1.5%含む
培地に、シュードモナス・エスピー AM−9582
(微工研菌条寄第3207号)を接種し、30℃で2日
間振盪培養した。培養後、実施例1に従い、生産された
マンノースイソメラーゼを測定した。結果を表3に示
す。
Example 2 In Example 1, Pseudomonas sp. AM-9582 was added to a medium containing 1.5% of sucrose, fructose, glucose or a mixture thereof as a medium carbon source.
(Microtechnical Laboratory No. 3207) and cultured with shaking at 30 ° C. for 2 days. After the culture, the produced mannose isomerase was measured according to Example 1. Table 3 shows the results.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】表3から明らかなように、培養炭素源とし
て、フラクトースとグルコースの混合物、特にフラクト
ース約80%、グルコース約20%の組成の炭素源を用
いたとき、最も良好な結果が得られた。
As is clear from Table 3, the best results were obtained when a mixture of fructose and glucose, particularly a carbon source having a composition of about 80% fructose and about 20% glucose, was used as the culture carbon source. .

【0037】実施例3 魚肉エキス2.5%,グルコース2.5%,フラクトー
ス1.25%,K2HPO4 0.15%,MgSO4・7
20 0.05%からなる培地、及びこれにCuSO4
を2×10-4〜8×10-4添加した培地について、実施
例1と同様にしてシュードモナス・エスピー AM−9
582(微工研菌条寄第3207号)を接種し、30℃
で24時間培養し、生産されたマンノースイソメラーゼ
を測定した。得られた結果は表4の通りであった。
Example 3 Fish Extract 2.5%, Glucose 2.5%, Fructose 1.25%, K 2 HPO 4 0.15%, MgSO 4 .7
A medium consisting of 0.05% H 2 O and CuSO 4
Of Pseudomonas sp. AM-9 in the same manner as in Example 1 for a medium containing 2 × 10 −4 to 8 × 10 −4.
582 (Microtechnical Laboratories No. 3207) at 30 ° C
For 24 hours, and the produced mannose isomerase was measured. Table 4 shows the obtained results.

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】表4から明らかなように、銅イオンを添加
することにより、マンノースイソメラーゼの生産量が顕
著に増加した。
As is clear from Table 4, the addition of copper ions significantly increased the production of mannose isomerase.

【0040】実施例4 実施例3に従って培養し得られた菌体を20KC超音波
で1分間処理してマンノースイソメラーゼを抽出した酵
素液(0.42単位/ml)を用い、フラクトースを基
質としてマンノースの生産試験を行った。
Example 4 Cells obtained by culturing in accordance with Example 3 were treated with 20KC ultrasonic waves for 1 minute to use an enzyme solution (0.42 units / ml) from which mannose isomerase was extracted. Production test.

【0041】該マンノースイソメラーゼ(0.30単
位)に、フラクトースを、各50,100,200,3
00mg添加し、水で全量を1.0mlとし、pH7.
0,45℃で反応した。経時的に一定量をとり、生成し
たマンノース及び残存フラクトース量を高速液体クロマ
トグラフィーにより定量した。得られた結果を表5及び
図6に示す。
Fructose was added to the mannose isomerase (0.30 units) in each of 50, 100, 200, 3
00 mg, and the total amount was adjusted to 1.0 ml with water.
The reaction was performed at 0.45 ° C. A certain amount was taken over time, and the amount of produced mannose and residual fructose was quantified by high performance liquid chromatography. The results obtained are shown in Table 5 and FIG.

【0042】[0042]

【表5】 [Table 5]

【0043】表5からも明らかなように、本酵素は高濃
度の基質の下でも効率良くマンノースを生成し、最終的
に24〜26%の収量でマンノースが得られた。
As is clear from Table 5, the present enzyme efficiently produced mannose even under a high concentration of substrate, and finally obtained mannose in a yield of 24 to 26%.

【0044】実施例5 魚肉エキス2.5%,グルコース2.5%,フラクトー
ス1.25%,KHPO 0.15%,MgSO
・7HO 0.05%,CuSO 6×10−4
からなる培地20Lにシュードモナス・エスピー AM
−9582(微工研菌条寄第3207号)を接種し、3
0℃で24時間培養し、250gの湿菌体を得た。次い
で得られた湿菌体100gを30%フラクトース溶液1
Lに添加し、pH7.0、45℃にて16時間反応し
た。なお湿菌体の活性は湿物1g当たり7単位であっ
た。
Example 5 Fish meat extract 2.5%, glucose 2.5%, fructose 1.25%, K 2 HPO 4 0.15%, MgSO 4
・ 7H 2 O 0.05%, CuSO 4 6 × 10 -4 M
Pseudomonas SP AM
-9582 (Microbial Lab. No. 3207)
The cells were cultured at 0 ° C. for 24 hours to obtain 250 g of wet cells. Next, 100 g of the obtained wet cells was added to 30% fructose solution 1
L, and reacted at pH 7.0 and 45 ° C. for 16 hours. The activity of the wet cells was 7 units per gram of wet matter.

【0045】生成したマンノースを測定したところ、5
6.3gであった。フラクトースよりの変換率は18.
8%であった。
When the produced mannose was measured, 5
6.3 g. Conversion rate from fructose is 18.
8%.

【0046】実施例6 実施例5で得られた100gの湿菌体を25mM、pH
7.0リン酸緩衝液5Lに懸濁し、菌体固定化用担体と
して”Celite Catalust Carrie
rs”No.R−620(Manville社製 U.
S.A.)を充填したカラム(直径5cm、高さ30c
m)に下方より、流速2.5L/時間で7時間循環通液
した。その後25mM、pH7.0リン酸緩衝液を2.
5L/時間の流速で10時間通液し、固定化担体に未吸
着の菌体を洗い出し、マンノースイソメラーゼ活性を持
つ固定化菌体カラムを調製した。
Example 6 100 g of the wet cells obtained in Example 5 was added to 25 mM, pH
Suspended in 5 L of 7.0 phosphate buffer, and used as a carrier for immobilizing bacterial cells, "Celite Catalyst Carrie"
rs "No.R-620 (manufactured by U.S.A.)
S. A. ) Packed column (diameter 5cm, height 30c)
Under m), the solution was circulated from below at a flow rate of 2.5 L / hour for 7 hours. Thereafter, 25 mM, pH 7.0 phosphate buffer was added to 2.
The solution was passed for 10 hours at a flow rate of 5 L / hour, and the cells not adsorbed on the immobilization carrier were washed out to prepare an immobilized cell column having mannose isomerase activity.

【0047】調製したカラムに30%フラクトース溶液
(pH7.0、45℃)を下方より流速60ml/時間
(SV=0.1)で連続的に通液したところ、1ml当
たり68mgのマンノースが連続的に生産できた。
When a 30% fructose solution (pH 7.0, 45 ° C.) was continuously passed through the prepared column from below at a flow rate of 60 ml / hour (SV = 0.1), 68 mg of mannose per ml was continuously passed. Could be produced.

【0048】7日間連続的に反応した後でも、1ml当
たり65mgのマンノースが生産できた。
After reacting continuously for 7 days, 65 mg of mannose could be produced per ml.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のマンノースイソメラーゼは耐熱
性でかつ20〜30%の高濃度の基質の存在下でも阻害
されることなく効率的に反応が進行する優れた性質を有
するので、本発明によってはじめてマンノースを豊富に
安価に工業生産できる。
Industrial Applicability The mannose isomerase of the present invention is thermostable and has an excellent property that the reaction proceeds efficiently without being inhibited even in the presence of a high concentration of substrate of 20 to 30%. For the first time, mannose can be produced abundantly and industrially at low cost.

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

【図1】本発明のマンノースイソメラーゼの至適pHを
示す。
FIG. 1 shows the optimum pH of the mannose isomerase of the present invention.

【図2】本発明のマンノースイソメラーゼの至適温度を
示す。
FIG. 2 shows the optimum temperature of the mannose isomerase of the present invention.

【図3】本発明のマンノースイソメラーゼの熱安定性を
示す。
FIG. 3 shows the thermostability of the mannose isomerase of the present invention.

【図4】本発明のマンノースイソメラーゼのpH安定性
を示す。
FIG. 4 shows the pH stability of the mannose isomerase of the present invention.

【図5】本酵素をフラクトースに作用させたときのマン
ノースの生成量を示すものであり、図中で−●−はフラ
クトースが5%のとき、−○−は10%のとき、−■−
は20%のとき及び−□−は30%のときの結果を示
す。
FIG. 5 shows the amount of mannose produced when the present enzyme was allowed to act on fructose. In the figure,-●-represents 5% fructose,-○-represents 10%,-■-
Indicates the result at 20% and-□-indicates the result at 30%.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の理化学的性質を有するマンノース
イソメラーゼ。 (a)作用 マンノースをフラクトースに、またフラクトースをマン
ノースに異性化する。 (b)基質特異性 D−マンノース及びD−リキソースに作用し、D−ラム
ノース、D−フコース、D−グルコース、D−リボー
ス、D−キシロース、D−アラビノース、L−キシロー
ス、L−アラビノース、 L−ラムノース、L−フコー
スには実質的に作用しない。 (c)至適pH 50℃反応でpH8付近。 (d)至適温度 pH7.0、30分反応で55℃付近。 (e)熱安定性 pH7.0、10分間で、55℃付近まで。 (f)pH安定性 25℃、3時間でpH6乃至9付近。 (g)阻害 水銀イオン、鉄イオン、銀イオン、アルミニウムイオン
およびp−クロロマーキュリベンゾエートで阻害され
る。
1. A mannose isomerase having the following physicochemical properties: (A) Action Isomerizes mannose to fructose and fructose to mannose. (B) Substrate specificity It acts on D-mannose and D-lyxose, and acts on D-rhamnose, D-fucose, D-glucose, D-ribose, D-xylose, D-arabinose, L-xylose, L-arabinose, L -Has substantially no effect on rhamnose or L-fucose. (C) Optimum pH Near pH 8 at 50 ° C reaction. (D) Optimum temperature: pH 7.0, around 55 ° C for 30 minutes reaction. (E) Thermal stability pH 7.0, around 55 ° C. in 10 minutes. (F) pH stability A pH of about 6 to 9 at 25 ° C. for 3 hours. (G) Inhibition Inhibited by mercury ions, iron ions, silver ions, aluminum ions and p-chloromercurybenzoate.
【請求項2】 シュードモナス属に属し、請求項1記載
のマンノースイソメラーゼを生産する微生物を培養し、
該マンノースイソメラーゼを産生せしめ、これを採取す
ること特徴とするマンノースイソメラーゼの製造法。
2. A microorganism belonging to the genus Pseudomonas, which produces the mannose isomerase according to claim 1, which is cultured.
A method for producing mannose isomerase, comprising producing the mannose isomerase and collecting the mannose isomerase.
【請求項3】 フラクトース含有液に下記の理化学的性
質を有するマンノースイソメラーゼを作用せしめ、得ら
れるマンノース含有液を採取することを特徴とするマン
ノースの製造法。 (a)作用 マンノースをフラクトースに、またフラクトースをマン
ノースに異性化する。 (b)基質特異性 D−マンノース及びD−リキソースに作用し、 D−ラ
ムノース、D−フコース、D−グルコース、D−リボー
ス、D−キシロース、D−アラビノース、L−キシロー
ス、L−アラビノース、L−ラムノース、L−フコース
には実質的に作用しない。 (c)至適pH 50℃反応でpH8付近。 (d)至適温度 pH7.0、30分反応で55℃付近。 (e)熱安定性 pH7.0、10分間で、55℃付近まで。 (f)pH安定性 25℃、3時間でpH6乃至9付近。 (g)阻害 水銀イオン、鉄イオン、銀イオン、アルミニウムイオン
およびp−クロロマーキュリベンゾエートで阻害され
る。
3. A method for producing mannose, wherein a mannose isomerase having the following physicochemical properties is allowed to act on a fructose-containing solution, and the resulting mannose-containing solution is collected. (A) Action Isomerizes mannose to fructose and fructose to mannose. (B) Substrate specificity: acting on D-mannose and D-lyxose; D-rhamnose, D-fucose, D-glucose, D-ribose, D-xylose, D-arabinose, L-xylose, L-arabinose, L -Has substantially no effect on rhamnose or L-fucose. (C) Optimum pH Near pH 8 at 50 ° C reaction. (D) Optimum temperature: pH 7.0, around 55 ° C for 30 minutes reaction. (E) Thermal stability pH 7.0, around 55 ° C. in 10 minutes. (F) pH stability A pH of about 6 to 9 at 25 ° C. for 3 hours. (G) Inhibition Inhibited by mercury ions, iron ions, silver ions, aluminum ions and p-chloromercurybenzoate.
【請求項4】 シュードモナス属に属し、請求項1記載
のマンノースイソメラーゼ生産能を有する微生物を培養
し、集菌し、固定化したのち該固定化菌体をフラクトー
ス含有液に作用せしめ、得られるマンノース含有液を採
取することを特徴とするマンノースの製造法。
4. A mannose obtained by culturing, collecting and immobilizing a microorganism belonging to the genus Pseudomonas and having the ability to produce mannose isomerase according to claim 1, and then allowing the immobilized cells to act on a fructose-containing solution. A method for producing mannose, comprising collecting a contained solution.
【請求項5】 アルギニンヒドロラーゼ陽性、フェニル
アラニンデアミナーゼ陰性、澱粉分解陰性、アシルアミ
ダーゼ陽性及びレバン産生能陰性の生理学的性質を有
し、かつ55℃10分の耐熱性マンノースイソメラーゼ
選択生産能を有するシュードモナス・エスピーAM95
82。
5. Pseudomonas having the physiological properties of arginine hydrolase positive, phenylalanine deaminase negative, starch degradation negative, acyl amidase positive and levan production negative, and having the ability to selectively produce heat-resistant mannose isomerase at 55 ° C. for 10 minutes. SP AM95
82.
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