JP3076856B2 - 細菌によるアルギン酸の分解法 - Google Patents

細菌によるアルギン酸の分解法

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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、細菌によるアルギン酸
の分解法に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】アルギン酸は、コンブ、ワカ
メ、ヒジキ等の褐藻類に20〜50%(乾物換算)含ま
れる主要な構成多糖であり、D−マンヌロン酸とL−グ
ルロン酸とからなる、ヘテロポリマー又はブロックポリ
マーであるとされている。栄養学的にも食物繊維として
の機能があり、アルギン酸のカリウム塩は、K−Naイ
オン交換能を有し、体内のNaを排泄する作用があると
言われている。斯かる特性を有するアルギン酸を食品に
適用できれば、食品の生理的機能を高め得ることは明ら
かである。しかるに、アルギン酸は水に溶解すると高粘
性を示すため、一般の食品に適用することは極めて困難
である。細菌が産生するアルギン酸リアーゼにより、ア
ルギン酸を低分子化すれば、アルギン酸水溶液の粘度を
低下させ得ることが予想できる。
【0003】従来、アルギン酸リアーゼは、細菌、褐
藻、貝等に存在し、細菌ではシュードモナス属、ビブリ
オ属又はクレブシェラ属に属する細菌がアルギン酸リア
ーゼを産生することが知られている。しかしながら、こ
れら細菌ではアルギン酸リアーゼ産生能が非常に低いた
め、工業的規模でアルギン酸を低分子化するのに充分な
量のアルギン酸リアーゼを得るには多大なコストが必要
となる。従って、細菌が産生するアルギン酸リアーゼに
よりアルギン酸を低分子化させることも、工業的には不
可能である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の課題を解決すべく、日本各地の土壌、水、海水等
からサンプルを採取し、アルギン酸分解能を有する微生
物の検索を行なった結果、アルギン酸リアーゼ産生能が
極めて高い細菌を2種発見した。而してこれらの細菌菌
体から非常に高い収量でアルギン酸リアーゼを得ること
ができ、工業的規模でアルギン酸を低分子化できること
を見い出した。本発明は、斯かる知見に基づき完成され
たものである。
【0005】即ち、本発明は、アルギン酸分解能を有す
るフラボバクテリウム属細菌を、アルギン酸に作用させ
てアルギン酸を分解することを特徴とするアルギン酸の
分解法に係る。
【0006】本明細書において、アルギン酸には、アル
ギン酸の塩、例えばナトリウム塩、カリウム塩等のアル
カリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカ
リ土類金属塩や、アルギン酸のプロピレングリコール誘
導体やアセチル誘導体等も包含される。
【0007】本発明の方法で用いられるフラボバクテリ
ウム属細菌としては、例えばフラボバクテリウム・スピ
ーシーズOTC−6(Flavobacterium
sp.OTC−6)、フラボバクテリウム・スピーシー
ズOTC−7(Flavobacterium sp.
OTC−7)等が挙げられる。
【0008】フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
−6は、工業技術院微生物工業技術研究所に寄託されて
いる(微工研寄第12159号)。該菌の菌学的性質を
以下に挙げる。
【0009】(a)形態; (1)細胞の形及び大きさ:桿菌、(0.3〜0.6)
×(1.0〜1.2)μm (2)運動性の有無:無し (3)鞭毛の有無:無し (4)芽胞の有無:無し (5)グラム染色性:陰性。
【0010】(b)各培地における生育状態; (1)肉汁寒天平板培養:30℃、24時間培養で、直
径1〜2mmの円形コロニー、コロニーは硬く白色 (2)標準寒天平板培養:30℃、24時間培養で、直
径1〜2mmの円形コロニー、コロニーは硬く淡黄色 (3)リトマスミルク培養:30℃の培養で凝固せず、
色調は青紫色で変化なし。
【0011】(c)生理学的性質; (1)カタラーゼ:陽性 (2)オキシダーゼ:陽性 (3)ウレアーゼ:陰性 (4)フォスファターゼ:陰性 (5)OFテスト:陰性 (6)VPテスト:陰性 (7)インドールの生成:陰性 (8)硫化水素の生成:陰性 (9)糖類からの酸の生成: 陽性…グルコース、陰性…アラビノース、セロビオー
ス、ラクトース、マンニトール、ラフィノース、スクロ
ース、キシロース、グリセロール、フルクトース、マル
トース、ラムノース (10)デンプンの加水分解:陰性 (11)ゼラチンの加水分解:陰性 (12)エスクリンの加水分解:陰性 (13)硝酸塩の還元:陽性 (14)生育のpH:5.0〜8.5 (15)至適生育温度:28〜34℃ (16)生育の食塩濃度:0〜1%。
【0012】(d)DNAのGC含量:63%。
【0013】以上の結果をもとに、フラボバクテリウム
・スピーシーズOTC−6を、バージーズ・マニュアル
・オブ・システマチック・バクテオリロジーで検索する
と、どの属にも該当せず、またバージーズ・マニュアル
・オブ・ディターミネイティブ・バクテオロジー第8版
で検索すると、フラボバクテリウムに属すると思われる
が、一致する種はなく、フラボバクテリウム類縁の種と
考えられる。
【0014】フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
−7は、工業技術院微生物工業技術研究所に寄託されて
いる(微工研寄第12160号)。該菌の菌学的性質を
以下に挙げる。
【0015】(a)形態; (1)細胞の形及び大きさ:桿菌、(0.6〜0.8)
×(1.0〜1.8)μm (2)運動性の有無:無し (3)鞭毛の有無:無し (4)芽胞の有無:無し (5)グラム染色性:陰性。
【0016】(b)各培地における生育状態; (1)肉汁寒天平板培養:30℃、24時間培養で、直
径1〜2mmの円形コロニー、コロニーは白色 (2)標準寒天平板培養:30℃、24時間培養で、直
径1〜2mmの円形コロニー、コロニーは淡黄色 (3)リトマスミルク培養:30℃の培養で凝固せず、
色調は青紫色で変化なし。
【0017】(c)生理学的性質; (1)カタラーゼ:陽性 (2)オキシダーゼ:陽性 (3)ウレアーゼ:陰性 (4)フォスファターゼ:陰性 (5)OFテスト:陰性 (6)VPテスト:陰性 (7)インドールの生成:陰性 (8)硫化水素の生成:陰性 (9)糖類からの酸の生成: 陽性…グルコース、陰性…アラビノース、セロビオー
ス、ラクトース、マンニトール、ラフィノース、スクロ
ース、キシロース、グリセロール、フルクトース、マル
トース、ラムノース (10)デンプンの加水分解:陰性 (11)ゼラチンの加水分解:陰性 (12)エスクリンの加水分解:陰性 (13)硝酸塩の還元:陽性 (14)生育のpH:5.0〜8.5 (15)至適生育温度:28〜34℃ (16)生育の食塩濃度:0〜1%。
【0018】(d)DNAのGC含量:63%。
【0019】以上の結果をもとに、フラボバクテリウム
・スピーシーズOTC−7を、バージーズ・マニュアル
・オブ・システマチック・バクテオリロジーで検索する
と、どの属にも該当せず、またバージーズ・マニュアル
・オブ・ディターミネイティブ・バクテオリロジー第8
版で検索すると、フラボバクテリウムに属すると思われ
るが、一致する種はなく、フラボバクテリウム類縁の種
と考えられる。
【0020】フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
−6とフラボバクテリウム・スピーシーズOTC−7と
を比べると、フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
−7の菌体が少し大きい。また、フラボバクテリウム・
スピーシーズOTC−6は、液体の培地で振盪培養する
と、菌体が凝集する。
【0021】上記フラボバクテリウム属細菌の培養は、
通常の細菌の培養と同様に行なうことができ、液体培地
中にて通気攪拌下に行なうのが望ましい。
【0022】培養に用いられる培地は、アルギン酸類を
必須成分とする。アルギン酸類としては、例えばアルギ
ン酸、その塩、エステル等を挙げることができる。アル
ギン酸の添加量は、特に制限されるものではないが、通
常培地全量に対して0.1〜2重量%程度とするのがよ
い。更に、本発明で用いられる培地には、アルギン酸類
以外に、細菌の培養に用いられている通常の炭素源、窒
素源、無機塩類等が含有されていてもよい。ここで炭素
源としては、例えばグルコース等が、窒素源としては、
例えばペプトン、肉エキス、コーンスチープリカー、酵
母エキス等の有機窒素化合物や硫酸アンモニウム、塩化
アンモニウム等の無機窒素化合物等が、また無機塩類と
しては、例えばリン酸一カリウム、リン酸二カリウム、
硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム等がそれぞれ挙げら
れる。
【0023】培養は、25〜35℃程度の温度条件下及
び5.5〜8.0程度のpH条件下にて行なわれ、通常
24〜48時間程度で終了する。得られる培養物を従来
公知の手段に従って精製することにより、アルギン酸リ
アーゼを採取することができる。例えば、遠心分離にて
培養物から菌体を分取し、これを超音波破砕機、加圧ミ
ル等で破砕し、粗酵素を抽出した後、DEAE−セルロ
ース、セファデックスG−150、ヒドロキシルアパタ
イト等を用いたカラムクロマトグラフィー等により精製
すればよい。
【0024】斯くしてフラボバクテリウム・スピーシー
ズOTC−6及びフラボバクテリウム・スピーシーズO
TC−7から、それぞれ3種類の酵素が得られる。その
うち代表的なフラボバクテリウム・スピーシーズOTC
−6から得られた酵素2種(A1−I及びA1−II−
1)とフラボバクテリウム・スピーシーズOTC−7か
ら得られた酵素1種(A2−I)は、下記の理化学的性
質を有している。
【0025】(1)作用:アルギン酸類を非還元末端の
4 −C5 間に二重結合を有する糖に分解し、最終的に
4−デオキシ−5−ケトウロン酸に分解する。
【0026】(2)基質特異性:アルギン酸類、即ちア
ルギン酸及びその塩やエステルに作用する。詳細を下記
表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】(3)至適pH:3種酵素の至適pHは、
それぞれ8.0である。
【0029】(4)安定pH:3種酵素の安定pHは、
それぞれ7.0〜8.0である。
【0030】(5)至適温度:3種酵素の至適温度は、
それぞれ70℃である。
【0031】(6)金属イオン及び阻止剤の影響:詳細
を下記表2に示す。
【0032】
【表2】
【0033】(7)分子量:3種のアルギン酸リアーゼ
を、それぞれ12.5%SDS−ポリアクリルアミド電
気泳動にかけ、染色液(エタノール45%、酢酸10
%、水45%、コマジーブリリアントブルーR−250
0.25%)中にて、37℃で3時間振盪し、脱色液
(エタノール25%、酢酸7%)で数回脱色した後、分
子量を決定した。この結果、3種とも分子量6万の蛋白
であることが判明した。
【0034】以上の結果から、上記菌により得られる酵
素がアルギン酸リアーゼであることが確認された。
【0035】本発明において、上記菌の菌体又は菌体か
ら抽出精製した酵素及びそれらの固定化物等によるアル
ギン酸類の分解は、通常の方法に従って行なわれる。例
えばアルギン酸類の水溶液に酵素を添加すればよい。前
記水溶液中のアルギン酸類の濃度は特に制限されない
が、通常0.1〜5重量%程度とすればよい。菌体又は
酵素の添加量も、特に制限されるものではない。反応温
度は、アルギン酸リアーゼが作用し得る温度であればよ
く、通常20〜80℃程度である。
【0036】
【発明の効果】本発明で用いられるフラボバクテリウム
属細菌は、アルギン酸リアーゼ産生能が極めて高く、従
って本発明の方法によれば、工業的規模でアルギン酸を
低分子化することができる。
【0037】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明をより一層明ら
かにする。尚、以下に単に「%」とあるのは「重量%」
を意味する。
【0038】
【実施例1】フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
−6を、オートクレーブで滅菌した液体培地(アルギン
酸ナトリウム1.50%、(NH4 2 SO4 0.1
0%、MgSO4 ・7H2 O 0.05%、KH2 PO
4 0.10%、Na2 HPO4 ・12H2 O 0.4
0%及び酵母エキス0.05%を含む、pH7.2)1
0lに接種し、30℃で24時間振盪培養した。得られ
た培養液を遠心分離し、菌体73gを得た。これを10
mMトリス・塩酸緩衝液(pH7.0)60mlに懸濁
し、9KHz、170w、10分の超音波破砕処理を施
した後、遠心分離(25000g、30分)した。菌体
抽出液120mlを、DEAE−セルロース(商標名、
和光純薬(株)製)カラム(4cm×45cm、グラジ
エント:0.5M NaCl)で精製した。該活性画分
250mlをヒドロキシルアパタイト(商標名:東洋曹
達(株)製)カラム(4cm×25cm、グラジエン
ト:500mM リン酸カリウム緩衝液)で精製し、活
性画分70mlを得た。これを、QAE−セファデック
ス A−25カラム(2.5cm×35cm、グラジエ
ント:0.5M NaCl)で酵素A1−I及び酵素A
1−IIに分画した。酵素A1−IIは、更にセファデ
ックス−G−150(商標名:ファルマシア製)カラム
(1.5cm×90cm)で、酵素A1−II−1及び
酵素A1−II−2に分画し、合計3種類の酵素液を得
た。
【0039】
【実施例2】アルギン酸ナトリウムの2.0%水溶液
に、フラボバクテリウム・スピーシーズOTC−7から
得られたアルギン酸粗酵素液(タンパク濃度8.0mg
/ml)を0.5%添加し、50℃で酵素反応させ、前
記水溶液の粘度の経時変化を調べた。結果を図1に示
す。図1において、Aはアルギン酸リアーゼを加えない
場合、Bはアルギン酸リアーゼを0.5%添加した場合
を示す。
【0040】図1から、酵素添加後15分でアルギン酸
ナトリウム水溶液の粘度が1/3に低下し、約1時間で
1/7の粘度になることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルギン酸ナトリウム水溶液にアルギン酸リア
ーゼを添加した場合及び添加しない場合の、該水溶液の
粘度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
A:アルギン酸リアーゼを添加した場合 B:アルギン酸リアーゼを添加しない場合
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12P 19/04 C12R 1:20) (72)発明者 岡山 謙一 徳島県徳島市川内町加賀須野463番地 大塚化学株式会社食品研究所内 (72)発明者 山口 寿子 大阪府吹田市豊津町32−27 (72)発明者 村田 幸作 京都府京都市山科区北花山中道町848 (72)発明者 木村 光 京都府京都市下京区若宮通り六条上ル81 (56)参考文献 特開 昭59−143597(JP,A) 特開 平4−141090(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 19/00 - 19/64 C08B 37/04 C12N 1/00 - 1/38 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
    −6を、アルギン酸に作用させてアルギン酸を分解する
    ことを特徴とするアルギン酸の分解法。
  2. 【請求項2】フラボバクテリウム・スピーシーズOTC
    −7を、アルギン酸に作用させてアルギン酸を分解する
    ことを特徴とするアルギン酸の分解法。
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