JP3153237B2 - タンパク質加水分解物 - Google Patents

タンパク質加水分解物

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    • A23J3/00Working-up of proteins for foodstuffs
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はタンパク質の限定された特異的な加水分解を
得る方法、この方法によって得られるタンパク質加水分
解物、及びこのタンパク質加水分解物を含む食品に関す
る。
発明の背景 プロテアーゼによるタンパク質の酵素的加水分解はも
とのタンパク質の栄養価を保持するタンパク質加水分解
物を調製する、良好に確立された方法であり、従ってこ
の方法は通常の食品に存在する十分な量の全長タンパク
質を摂取もしくは消化できない一定の患者の常食におい
て有利に利用されうるか、又は幼児のためのミルク代替
品の栄養価を向上せしめるために利用されうる。更に、
タンパク質加水分解物ヒトの栄養食品のために伝統的に
利用されていない起源から調製されることができ、そし
て例えばそれ自体の食品として又は他の食品への添加剤
のいずれかとして利用されうる。
今日迄このタイプのタンパク質加水分解物の調製のた
めに利用されているプロテアーゼは、広い特異性を有す
るプロテアーゼ、例えばバチルス リシェニホルミス
(Bacillus licheniformis)アルカリ性プロテアーゼで
ある。広い特異性を有するプロテアーゼを用いたときに
出くわす主たる問題は、しばしば生成されるタンパク質
加水分解物の強い苦味にある。この苦味は、暴露された
疎水性アミノ酸残基を有するペプチドの形成をもたら
す、疎水性側鎖を有するアミノ酸でのタンパク質の切断
の結果である。全長タンパク質又は長めのペプチドにお
いて、この疎水性側鎖は、折りたたまれているタンパク
質内にこの側鎖がかくれてしまうタンパク質分子の三次
構造に基づいて接近しづらい。小さめのペプチドがタン
パク質分子のタンパク質分解的切断によって形成された
なら、この疎水性側鎖は暴露され、従って近づく味蕾上
の疎水性及び親水性レセプターに受けられやすくなる。
この現象が苦味を生じせしめることが分っている(H,Wi
eser and H.−D.Belitz,Z.Lebensm.Unter.−Forsch.15
9,1975,頁65−72;及びH,Wieser and H.−D.Belitz,Z.Le
bensm.Unter.−Forsch.160,1976,頁383−392、を参照の
こと)。
このタンパク質加水分解物の苦味の問題を、出発タン
パク質の加水分解の程度を限定すること、即ち、プロテ
アーゼによって切断されるペプチド結合の数を限定する
こと、例えば加水分解の程度をモニターし、そして適切
な加水分解の程度が得られたならこのタンパク質分解反
応を止めること(例えば、J.Adler−Nissen,Enzymic Hy
drolysis of Food Proteins,Applied Science Publishe
rs,London 1986を参照のこと)によって解決することが
提案されている。このような加水分解物は、少なくとも
それらが含まれている食品の他の構成成分と一緒になっ
て、弱められた苦味を示すことが見い出されている。
加水分解の程度をコントロールするその他の方法は、
タンパク質分子を一定のアミノ酸残基でのみ切断する特
異的なプロテアーゼを利用することにある。これはJ.−
M.ChoberらのJ.Agric.Food,Chem.36,1988,頁220−224に
提案され、これにはタンパク質をグルタミン酸及びアス
パラギン酸残基にて特異的に加水分解せしめるスタフィ
ロコッカス アウレウス(Staph.aureus)V8プロテアー
ゼの利用が報告されている。
発明の概要 驚くべきことに、バチルス リシェニホルミスプロテ
アーゼはグルタミン酸及びアスパラギン酸残基に特異的
であり、従ってタンパク質加水分解物であってそれ自体
は苦味を有さないものをもたらす、タンパク質の限定さ
れた十分なる加水分解を提供することができる。
従って、本発明はGlu及び/又はAsp結合でのタンパク
質の限定された特異的な加水分解を得るための方法であ
って、以下の特徴を有する酵素: (a)これはグルタミン酸(Glu)及びアスパラギン酸
(Asp)残基に対して特異的なセリンプロテアーゼであ
る; (b)これは1gの酵素タンパク質当り少なくとも25cpu
(本明細書にて定義する)の比活性を有する; (c)これは約23,600の見かけ上の分子量を有する; (d)これはジイソプロピルホスホフルオリデートによ
って阻害されるが、フェニルメタンスルホニルフルオリ
ドによっては阻害されない; (e)これは6.5〜10.0のpHの範囲においてその最大活
性の75%以上を示す; を含んでなり、その他のタンパク質分解活性を実質的に
有さない酵素調製品をタンパク質性物質に加え、次いで
所望の加水分解の程度が得られるまで中性又は弱いアル
カリ性のpHにてインキュベーションし、その後該酵素を
適切に不活性化せしめることによってこのインキュベー
ションを終了し、C−末端にグルタミン酸又はアスパラ
ギン酸残基を有するペプチドの形成をもたらしめる方法
に関連する。
上記に定義したタンパク質分解酵素は、バチルス リ
シェニホルミスによって生産されるスブチリシンA(Su
btilisin A)の夾雑物として、米国特許第4,266,031
号において既に特徴付けされている。しかしながら、こ
の米国特許においてこの酵素の特異的なタンパク質分解
活性の記載はなく、従って本発明のタンパク質加水分解
方法におけるその有用性はこの特許におけるこの酵素の
開示自体によっては予測できない。本発明に従い、驚く
べきことにこのタンパク質分解酵素はGlu及びAsp残基に
対して特異的な酵素であることがわかった。この性質は
本目的に関して重要であり、なぜならこれはタンパク質
のGlu及び/又はAsp残基での限定された、且つ特異的な
加水分解を提供するからである。このようなアミノ酸残
基は親水性であり、生成される弱い苦味のタンパク質加
水分解物をもたらし、従ってこれが組込まれている食品
の味に何ら悪い影響を及ぼさない。本発明によって生成
される苦みのないタンパク質加水分解物は、それ自体の
食品として利用されることも可能とし、そしてそれが組
込まれうる食品の範囲を、例えば幼児のためのミルク代
替品のような温和な味のもの含むまで広げることも可能
とする。
本明細書において、「加水分解の程度」なる語は、こ
のタンパク質分解酵素によって切断されるペプチド結合
の数を示すものと理解される。加水分解の最大の程度と
は、むろんタンパク質分子における実質的に全てのGlu
及びAsp残基での切断である。加水分解の程度は、J.Adl
er−NisserのJ.Agric.Food Chem.27,1979,頁1256に詳細
のトリニトロベンゼンスルホン酸アッセイを用いる、下
記の例2において詳細の通りに測定した。
従って、本方法において用いるタンパク質分解酵素
は、前記のJ.−M.Chobertらによるタンパク質の限定さ
れた加水分解のために提案されたStaph,アウレウスV8プ
ロテアーゼと類似の特異性を有する。しかしながら、V8
プロテアーゼは本方法において利用するタンパク質分解
酵素よりも活性が弱い、即ち、これはその基質に対して
弱い親和性を有するといういくつかの徴候を有する。カ
ゼインの加水分解による彼らの報告において、この著者
は48時間のインキュベーションの後に6.7%程度の加水
分解しか得られなかったことも示している。
発明の詳細な説明 本方法において利用されるタンパク質分解酵素は微生
物、特に細菌によって生産されうるものでよい。このよ
うな細菌はバチルス リシェニホルミスの株、例えばス
ブチリシンA及び前記に定義したタンパク質分解酵素に
相当する他のプロテアーゼを生産することで知られる株
でありうる。この場合において、このタンパク質分解酵
素は、後に単離すべきアルカリ性プロテアーゼの生産を
助長せしめる条件のもとでこの細菌株を培養し、その後
このプロテアーゼ活性物質を周知の方法、例えば前記し
た米国特許第4,266,031号に詳細のプロセスによって選
別することによって調製されうる。
バチルス リシェニホルミスの株は、突然変異株、例
えばスブチリシンAをコードする遺伝子が、例えば実質
的に前記の米国特許第4,266,031号(注目のタンパク質
分解酵素をコードする遺伝子の不活性化が開示されてい
る)に開示の方法による突然変異誘発物質、例えばニト
ソグアニジンの利用を含む常用の突然変異誘発方法によ
って不活性化されている突然変異体でもよい。他方、ス
ブチリシンA遺伝子の不活性化は、組換えDNA操作、例
えばこのスブチリシンA遺伝子の中に1もしくは複数の
ヌクレオチドを挿入せしめてこの配列を崩壊せしめるこ
とによって行うこともできる。このことは、例えば相同
性組換え、例えばF.A.Ferrariら、J.Bacteriol.154
(3),1983,頁1513−1515に詳細の通りによって行われ
うる。このタンパク質分解酵素は、この酵素を生産する
微生物、例えばバチルス リシェニホルミスのcDNA又は
ゲノムライブラリーからDNA配列を単利し、このDNA配列
を適切な発現ベクターに挿入せしめ、このベクターによ
って適当な宿主微生物を形質転換せしめ、この酵素の生
産を助長せしめる条件のもとでこの宿主を増殖せしめ、
そしてこの培養物からこの酵素を回収せしめることによ
っても提供されうる。これらの工程は標準の方法によっ
て行なわれうる。T.Maniatisら、Molecular Cloning:A
Laboratory Manual,Cold Spring Harbor,1982を参照の
こと。
本プロセスの特定の態様において、このタンパク質分
解酵素は添付した図4において示すアミノ酸配列又はそ
の誘導体を有するものである。
本明細書において、「誘導体」なる語は、天然タンパ
ク質のC−及びN−末端のいづれかもしくは両方に1も
しくは複数個のアミノ酸を付加することにより、天然ア
ミノ酸配列における1もしくは複数の異なる部位での1
もしくは複数のアミノ酸の置換により、天然タンパク質
のいづれかの、もしくは両方の末端での又はアミノ酸配
列における1もしくは複数の部位での1もしくは複数の
アミノ酸の欠先により、あるいは天然アミノ酸配列にお
ける1もしくは複数の部位での1もしくは複数のアミノ
酸の挿入により、この酵素のタンパク質分解活性がこれ
によって損傷を受けていないことを条件として、天然酵
素から誘導されたタンパク質分解酵素を意味するものと
理解される。
加水分解反応の際、このインキュベーション混合物の
pHは中性又は若干アルカリ性であるときに、ペプチド結
合の切断に基づいて下がる傾向にある。加水分解の程度
をモニターするため、ある特定の態様において、このタ
ンパク質性材料とこの酵素調製品とのインキュベーショ
ン中にpHを一定に保つことが好ましい。これはこのイン
キュベーション混合物を塩基、例えばNaOH,KOH,Ca(O
H)又はNH3によって滴定することによって行われう
る。pHのモニター及び滴定はpH−スタットにおいて自動
的に行うのが好都合でありうる。
他の特定の態様において、非pHスタット法、即ち、こ
のタンパク質性材料とこの酵素調製品のインキュベーシ
ョンの際にpHを一定に保たせない加水分解を行うことが
好ましい。この態様において、加水分解の程度は加水分
解の際の浸透圧の上昇を測定することによって容易に追
跡することができる。
本方法によって有利に加水分解されうるタンパク質性
物質は従来の文献における加水分解のために挙げられて
いる任意のタンパク質又はタンパク質性物質でありう
る。適切なタンパク質性物質は動物性タンパク質、たと
えば乳漿タンパク質、カゼイン、肉類タンパク質、魚類
タンパク質、赤血球、卵白もしくはゼラチン、又は植物
性タンパク質、例えばダイズタンパク質、穀類タンパク
質、例えば小麦グルテンもしくはゼイン、なたねタンパ
ク質、むらさきうまごやしタンパク質、えんどうタンパ
ク質、マメ科タンパク質、綿の実タンパク質又はごまの
実タンパク質である。
十分な加水分解の程度を得るため、このタンパク質加
水分解酵素をこのタンパク質性物質は、0.05−15cpu/タ
ンパク質100g、特に0.1−5cpu/タンパク質100gの量にお
いて加えることが適当でありうる。確立されている手法
に従い、このタンパク質分解酵素を、このインキュベー
ション混合物の温度を約70℃以上に高めることにより、
又はこのインキュベーション混合物のpHを約5.0以下に
下げることにより不活性化せしめることが適切でありう
る。
上記に定義したタンパク質分解酵素単独で得られるも
のよりも高い加水分解の程度、即ち、酵素pH値で可溶性
であるより高い収量のペプチドを必要とする目的に関し
て、驚くべきことにこのタンパク質性物質に他のタンパ
ク質分解酵素を加えることが有利であることが見い出せ
た。この更なるタンパク質分解酵素は、上記に定義した
タンパク質分解酵素と同様に、親水性アミノ酸、特にGl
u又はAsp以外の親水性アミノ酸に特異的なものであるこ
とが好ましい。適切な更なるタンパク質分解酵素の例は
トリプシン及びその他のトリプシン−様プロテアーゼで
ある。トリプシンはLys及びArg残基でのペプチド結合を
特異的に切断するプロテアーゼである。「トリプシン−
様プロテアーゼ」なる語は、トリプシンに似た特異性を
有するプロテアーゼを意味することを意図している。適
当なトリプシン−様プロテアーゼはフサリウム(Fusari
um)(例えばWO89/06270に開示されている)種から得る
ことができるプロテアーゼである。
このタンパク質性物質を第1のタンパク質分解酵素及
び更なるタンパク質分解酵素の両方によって加水分解せ
しめるとき、このタンパク質性物質に加える酵素の対応
の量は、第1のタンパク質分解酵素に関しては0.05−5c
pu/タンパク質100gであり、そして更なるタンパク質分
解酵素に関しては0.1−10cpu/タンパク質100gの範囲で
あることが適切である。
他の観点において本発明は、以下の特徴を有するタン
パク質分解酵素: (a)これはグルタミン酸(Glu)及びアスパラギン酸
(Asp)残基に対して特異的なセリンプロテアーゼであ
る; (b)これは1gの酵素タンパク質当り少なくとも25cpu
(本明細書にて定義する)の比活性を有する; (c)これは約23,600の見かけ上の分子量を有する; (d)これはジイソプロピルホスホフルオリデートによ
って阻害されるが、フェニルメタンスルホニルフルオリ
ドによっては阻害されない; (e)これは6.5〜10.0のpHの範囲においてその最大活
性の75%以上を示す; を含んで成り、その他のタンパク質分解活性を実質的に
有さない酵素調製品によるタンパク質のGlu及び/又はA
sp結合の特異的な加水分解の結果としての、C−末端に
グルタミン酸又はアスパラギン酸残基を有するペプチド
より本質的に成るタンパク質加水分解物に関連する。
適切なタンパク質の起源は、タンパク質の加水分解に
通常用いられる任意のタンパク質性物質、例えば前記し
たもの又はその組合せでありうる。
本発明に従い、相対的に高い比率の高分子量ペプチド
及び相対的に低い比率の低分子量ペプチドを有するタン
パク質加水分解物は、高い比率で低分子量ペプチドを含
む加水分解物よりも有意に弱い苦味を有することが見い
出せた。上記に定義した特定のタンパク質分解酵素を用
いることにより得られる限定された特異的な加水分解
は、この好ましい重量範囲におけるペプチドを提供する
のに特によく適する。従って、本発明のタンパク質加水
分解物は、高い比率の1000−20,000の範囲、好ましくは
1000−10,000の範囲における分子量を有するペプチド
と、低い比率の約1000未満の分子量を有するペプチドを
含んで成ることが好ましい。
特定の態様において本発明は、タンパク質のGlu及び
/又はAspの結合での特異適な加水分解の結果としての
C−末端にグルタミン酸又はアスパラギン酸残基を有す
るペプチドとは別に、タンパク質のLys及び/又はArgの
結合での特異適な加水分解の結果としてのC−末端にLy
s及び/又はArg残基を有するペプチドを含んで成るタン
パク質加水分解物に関する。このタンパク質加水分解物
は、加水分解物の高い程度の加水分解を必要とする目
的、例えばタンパク質濃縮物としての飲料に加水分解物
を含ませることを目的とするときに特によく適する。前
記した通り、加水分解の程度の上昇はタンパク質性物質
を他の特異的はプロテアーゼ、例えばトリプシンによっ
て加水分解せしめることによって適切に得られうる。こ
の場合において、この加水分解物は、高い比率の1000−
10,000の範囲における分子量を有するペプチドと低い比
率の約1000以下の分子量を有するペプチドを適切に含ん
で成りうる。
更なる観点において本発明は、本発明のタンパク質加
水分解物を含んで成る食品に関する。このタンパク質加
水分解物はGlu/Asp特異的プロテアーゼ単独により調製
されたものであっても、又は前記した通りLys/Arg特異
的プロテアーゼによる更なる加水分解によって調製され
たものであってもよい。タンパク質加水分解物を含む食
品は先行の文献から周知であり、これらの中にはこの加
水分解物の存在によって生ずる苦味の問題も記載されて
いる。
本発明の重要な食品は、虚弱な患者であって通常の食
物を介しては彼らの必須栄養をほとんど又は全く摂取で
きない者のための食餌栄養素である。このような食品に
おいて、本発明のタンパク質加水分解物はしばしば唯一
のタンパク質性成分となることがあり、なぜなら本発明
のタンパク質加水分解物の苦味のなさは、このタイプの
食品における含有物として特に注目されるからである。
食餌栄養素製品はしばしば液体又は半液体であるため、
それに含まれるタンパク質加水分解物は高濃度の可溶性
ペプチドを含むことが好ましい。従って、高い収量の可
溶性ペプチドを得るため、タンパク質性出発物質をGlu/
Asp特異的プロテアーゼ及び前記したLys/Arg特異的プロ
テアーゼの両方によって加水分解せしめることによって
調製したタンパク質加水分解物を含むことが好ましい。
食品に含まれるタンパク質加水分解物の量は典型的に
は1〜30重量%の範囲であろう。他方、本発明の食餌用
食品は米国特許第4,100,024号又はヨーロッパ特許明細
書第246,747号に詳細の通りに実質的に作られうる。従
って、この製品は更に脂肪及び/又は炭水化物の適当な
起源を含みうる。脂肪の適当な起源は例えば植物油(例
えばトウモロコシ又はヒマワリ油等)でありうる。炭水
化物の適当な起源は例えば糖類、例えばスクロース又は
ラクトース、加水分解デンプン、マルトデキストン等で
ありうる。食餌製品は通常の添加剤、例えば風味料、甘
味料、ビタミン、ミネラル及び微量元素を更に含んで成
りうる。
本発明の他の重要な食品は幼児のためのミルク代替品
である。このミルク代替品はこのタイプの製品に関する
先行文献(例えばEP322,589号)において示されている
のと実質的に同じ方法であるが、但し既知の製品に含ま
れているタンパク質加水分解物を本発明のタンパク質分
解物に代えて作られうる。このタイプの製品において、
本タンパク質加水分解物の苦味のなさは明らかに好都合
であり、なぜなら幼児は苦味を有するミルクを非常に嫌
うからである。この場合においても、Glu/Asp特異的プ
ロテアーゼ及びLys/Arg特異的プロテアーゼの両方によ
る出発タンパク質の加水分解によって作られる加水分解
物を含むことが好ましいことがある。本発明の加水分解
物は低アレルゲン性ミルク代替品の有利に含まれること
ができ、この加水分解物は全長ミルクタンパク質よりも
有意に低いアレルゲン性を有する。
本発明の食品は、食品補足物として、又はこの食品に
他の性質が提供されるために本発明のタンパク質加水分
解物を含むこともある。従って、この食品に含まれるタ
ンパク質加水分解物は例えば、圧搾せしめた骨を本発明
の方法によってGlu/Asp特異的プロテアーゼによって処
理せしめることにより、骨から得られるスクラップ肉
(例えば、機械的に回収せしめた肉、即ち、屠殺場にお
いて屠殺した動物から切り取った通常の肉片の後に残っ
ている骨上の肉;一般的な方法により詳しい説明につい
ては、本出願人の同時係属特許出願PCT/DK89/000272を
参照のこと)に基づいてよい。次いで、得られたタンパ
ク質加水分解物を適切にミンチミート製品、例えばソー
セージ又はパテに加えてよい。
本発明の食品は、タンパク質内容物の一部又は全てが
植物及び/又は肉類タンパク質に基づくタンパク質加水
分解物より成るベビーフード製品であることもできる。
図面の簡単な説明 本発明を添付した図面を参照しながら以下の例におい
て更に説明し、ここで: 図1は、SP446プロテアーゼのpH活性を示し; 図2は、トリポリリン酸ナトリウム(STPP)の存在下
(白四角)及び非存在下(黒四角)におけるSP446プロ
テアーゼの温度活性を示す図であり; 図3は、SP446プロテアーゼによるインスリンの切断
を示し; 図4は、SP446プロテアーゼのアミノ酸配列を示し
(ここでアミノ酸は確立された一文字コードで示してい
る);そして 図5は、乳漿タンパク質濃縮物のSP446加水分解に由
来する、粘度、浸透圧及び塩基消費データーを示す 本発明を、本発明の範囲を何ら限定することを意図し
ない以下の例において更に説明する。
例1 バチルス リシェニホルミスSP446プロテアーゼの特徴
付けSP446プロテアーゼの収率 アルカラーゼ(Alcalase:商標)PPA1618を米国特許第
4,266,031号に詳細の通りに精製した。精製したSP446プ
ロテアーゼの収率は、基質としてCBZ−Phe−Leu−Glu−
pNA(Boehringer Mannheim)を用い、出発及び精製SP4
46プロテアーゼの酵素活性を測定することによって決定
した。この酵素調製品において存在するスブチリシンA
を不活性化せしめるためにフェニルメタンスルホニルフ
ルオリド(1:10容量)を加えることが必要であり、なぜ
ならスブチリシンAは明らかにPher又はLeuの後3を切
断せしめることによってこの基質を分解することができ
るからである。出発物質(40ml)の酵素活性はパーキン
−エルマーラムダー(Perkin−Elmer Lamda)リーダー
において405nm/min./mlでの吸光度として測定され、そ
して166,920であると測定された。精製物質(31ml)の
酵素活性を同様に測定し、そして158,720と決定され
た。従って、SP446プロテアーゼの収率は95%であっ
た。
タンパク質分解活性 SP446プロテアーゼのタンパク質分解活性を、基質と
してカゼインを用いて測定し、27cpu/gを得た。1カゼ
インプロテアーゼ単位(cpu)は、以下に記載する如
く、標準条件下、毎分第1アミノ基の1ミリモルを放出
する酵素の量(セリン標準との比較により決定)として
定義される: カゼイン(ハマルステン(登録商標)、メルク社、デ
ルムスタット、FRG)の2%(W/V)溶液を、プリトンお
よびロビンソン(J.Chem.Soc.1931,P1451)によって記
載されるユニバーサル緩衝液を用いて調製し、pH9.5に
調節した。2mlの基質溶液を25℃で10分間水浴中で予じ
めインキュベートした。ユニバーサル緩衝液(pH9.5)1
ml当り、約0.2〜0.3cpuに相当する、酵素1ml当りbgを含
有する1mlの酵素溶液を添加する。25℃で30分間インキ
ュベーション後、急冷剤(17.9gの三塩化酢酸、29.9gの
酢酸ナトリウムおよび19.8gの酢酸を含有し、脱イオン
水で500mlとした溶液5ml)を添加して反応を停止する。
ブランクは、試験溶液と同様に調製するが、急冷剤は酵
素溶液の前に添加するう。反応混合物を20分間水浴中で
保持し、しかる後ワトマン42の濾紙で濾過する。この分
析方法を記載するパンフレットは、要求によりノボノル
ディスク社(デンマーク国)から入手できる。
第一アミノ基を、次の如く0−フタルジアルデヒド
(OPA)を用いたそれらの発色によって測定する: 7.62gの四ホウ酸二ナトリウム10水和物および2.0gの
ドデシル硫酸ナトリウムを150mlの水中に溶解する。次
いで4mlのメタノールに溶解した160mgのOPAを、400μl
のβ−メルカプトエタノールと共に添加し、次いで溶液
を水で200mlにする。3mlのOPA試剤に、混合しながら、
上記で得られた濾液400μlを添加する。340nmでの光学
濃度(OD)を約5分後に測定する。また、OPAテスト
を、100mlのユニバーサル緩衝液(pH9.5)中に10mgのセ
リンを有するセリン標準液を用いて行う。プロテアーゼ
活性は次式を用いOD測定値から計算する: ここで、ODt,ODb,ODserおよびODBはそれぞれ試験溶
液、ブランク、セリン標準液および緩衝液の光学濃度で
あり、Cserは標準液(この場合0.1mg/ml)中のセリン
(mg/ml)の濃度であり、MWserはセリン(105.09)の分
子量である。Qは酵素溶液に対する希釈因子(この場合
8)であり、tiはインキュベーション体内(5)(この
場合30分)である。
pH活性 SP446プロテアーゼの活性のpH依存性を、上記のOPAカ
ゼイン法で測定するか、但し、ユニバーサル緩衝液を種
々のpH値、すなわちpH6,7,8,9,10および11に調節した。
結果を図1に示す。この図から明らかなように、SP446
プロテアーゼは最適pHをpH8〜10の範囲に有する。
温度活性 SP446プロテアーゼ活性の温度依存性を、上記のOPAカ
ゼイン法で測定した。
但し、酵素反応は、種々の温度、すなわち、15℃、30
℃、40℃、50℃、60℃および70℃で行い、酵素反応は、
多くの商業上の洗剤中、通常の洗剤である0.1%トリポ
リリン酸ナトリウム(STPP)の存在および非存在下で行
った。結果を図2に示す。この図からSP446プロテアー
ゼは、STPPの存在如何にかかわらず、約50℃の最適温度
を有する。
Glu特異性 SP446プロテアーゼのGlu特異性を次の如く測定した: ユニザーサル緩衝液(pH9.5、同上)中1mg/mlヒトイ
ンシュリン0.5mlおよび同緩衝液中75μlのSP446プロテ
アーゼ(0.6cpu/)を、37℃で120分間インキュベート
した。50μlのINHClを添加して反応を停止した。
インシュリン分子を、多数のプペチド断片に分解し
た。これらを分離し、適当なC−18カラム(ハイバーリ
ク12ソーブRP−18、メルク社製の5μm粒子)を用い、
逆相HPLCにより単離した。断片を次の溶剤で50分間こう
配溶離した。
A. 0.2Mの硫酸ナトリウムおよび0.1Mのリン酸;ph2.5; B. アセトニトリル/水、50%; 線状グラジエントは90%A/10%Bから80%A/20%Bで
あった。
分離した断片を、アプライドバイオシステム(フォス
ター社、CA、USA)モデル470A気相シーケンサーを用
い、自動エドマン分解によりアミノ酸配列決定装置に委
ね、次いでフェニルチオヒダントイン(PTH−)アミノ
酸を、L.チム等「Secretion of human insulin by a tr
ansformed yeast cell",FEBS Letters 212(2),1987,
p,307」により記載される如く、HPLCにより分析した。
インシュリン分子の分解部位は、図3に示される如く固
定される。
N−末端アミノ酸配列 精製SP446プロテアーゼのN−末端アミノ酸配列を、
次節で記載の如く決定した。N−末端配列は、次の如く
決定した: 完全なアミノ酸配列 完全なアミノ酸配列をDNA配列から決定した。DNA配列
は、「発明の詳細な説明」の節で記載の如く標準の方法
で決定した。完全なアミノ酸配列を図4に示す。
このアミノ酸配列に基づいて、SP446プロテアーゼの
分子量は、23,600であった。
DFPによるSP446プロテアーゼの不活性化 PMSF(イソプロパノール中1%)と共に酵素を1対10
(容量比)の割合でインキュベーションすると、SP446
プロテアーゼは不活性化は何ら生起しなかった。しかし
80μlの10mM MOPS(pH7.2)および10μlの0.1Mジイ
ソプロピルホスホフルロリデート(DFP)と共に10ml(1
mg/ml)の酵素を60分間インキュベーションすると、基
質CBZ−phe−Leu−Glu−pNAに関するその活性によって
測定される如く、酵素の完全な不活性化がもたらされ
た。
実施例2 乳漿タンパク質の加水分解 800mlの脱イオン水に溶解した75gのスプレー乾燥乳漿
タンパク質(Lacprodan−80,デンマークプロテインA/S,
Nr,Vium,6920ビデバック,デンマークより入手可能)
に、SP446プロテアーゼおよび商業上のプトリプシン(P
ancreas Trypsin Novo 6.0S,ノボノルディスク社より
入手可能,対照として用いる)の100gのタンパク質当り
14.7cpuをそれぞれ添加した。プロテアーゼを、インフ
ォメーションシートNo.B163f,1984年11月、「Use of Fo
od Grade AlcalaseRor NeutraseRfor controlled Enzym
atic Hydrolysis of Proteins.」と標章されたシート
(ノボノルディスク社より要求により入手可能)に記載
の如きいわゆるpH−stat法により、乳漿タンパク質と共
に、4時間65℃てかつpH8.0でインキュベーションし
た。乳漿タンパク質に対して測定された加水分解の程度
は、SP446では12.1%であり、トリプシンでは10.4%で
あって(%はタンパク質中のペプチド結合の全数から計
算する) SP446に対する実験結果は、表1および図5に示され
る。
加水分解度は次式によって計算で出る: タンパク質中のペプチド結合の全数は、そのアミノ酸組
成から計算できる。分解したペプチド結合の数は、トリ
ニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)を用いた次の方法に
より水解物中のO−アミノ基の分析から決定できる。
0.25×10-3〜2.5×10-3アミノ当量/を含有するサ
ンプル0.25mlを、pH8.2のホスフェート緩衝液2.00mlと
試験管内で交合する2mlの0.1%TNBS溶液を添加し、次い
で試験管を振とうし、50±1℃の水浴中30分間保持す
る。インキュベーション中、試験管および水浴をアルミ
ニウム箔でカバーする。と言うのは、ブランク反応が露
光により促進されるからである。60分後、4.00mlのHCl
を添加して反応を終了させ、次いで340nmでの水に対す
る分光度を吸光学的に読みとる前に試験管を室温で30分
間放置する。詳細は、アドラーニッセン(J.Agric.Foo
d.Chem.27,1979,p.1256−1262)を参照のこと。
驚くべきことに以下の内容が見出された。SP446によ
る乳漿タンパク質の加水分解は、反応混合物の粘度増加
をもたらした。このことは、親水性であるグルタミン酸
およびアスパラギン酸を含むペプチド結合に対するSP44
6プロテアーゼの特異性に帰因するか、又は水解物中の
プラステイン反応に帰因するであろう。塩基消費(すな
わち、加水分解が生起している)の一定増加にかかわら
ず、浸透圧重量モル濃度は加水分解中一定には増加しな
いことは注目されるが、このことは酵素的加水分解中に
は通常起こるであろう。粘度は、最初の30分中に増加
し、次いで浸透圧重量モル濃度の増加が比較的ゆるやか
になる同じ点でその最大に達する。
実施例3 SP446プロテアーゼを用いた大豆タンパク質加水分解 4000mlの大豆タンパク質濃縮物の懸濁液(この懸濁液
は約8%タンパク質(NX6.25)を含有する)を、SP446
プロテアーゼ(27cpu/g酵素の0.1%)および商業上のト
リプシン(パンクレアストリプシンNOVO 3.05,ノボノ
ルディスク社より入手可能)(2%,3.3cpu/g)の混合
物を用い、pH8.0および50℃の温度で加水分解に委ね
た。pH−スタット(stat)(ラジオメーター,コペンハ
ーゲン,デンマーク国)を用いて監視した加水分解中、
pHを4N NaOHを添加して一定に保持した。2時間加水分
解後、加水分解度(先に定義)を測定し、14%を得た。
次いで6N HClを添加して、pH4.2にし酵素を失活させ
た。次いで、加水分解混合物を、助剤として珪藻土を用
い濾紙を通して上澄みをデカントする前に30分間放置し
た。風味を改善するため、上澄みを2〜4秒間140℃に
加熱し、引続き真空室内にフラッシュした。更に、生成
物をH.S.オルセルおよびJ.アルダーニッセン「Applicat
ion of Ultra−and Hyperfiltration 25 during produc
tion of enzymatically modified proteins.」ASC Sym
p.Ser.154,pp.133−169)に記載される如く脱塩した。
対照の水解物を、上記の如く調整したが、但し、1.0
%のアルカラーゼ(Alcarase登録商標)2.4L(24AU/Kg
タンパク質分解活性に対応するタンパク質の重量に関し
て計算)をタンパク質の加水分解に用いた。
かくして得られたタンパク質水解物(3.5%溶液)
を、苦味に対する通常の三角試験において比較した。主
張者は、二種の生成物の苦味における差異は著しいもの
であると判断し、更にSP446およびトリプシンで調整し
た水解物を好ましいものとした。
SP446および商業上のトリプシンの混合物を用いた大
豆タンパク質濃縮物の加水分解は、反応混合物の粘度増
加をもたらした。このことは、親水性であるグルタミン
酸およびアスパラギン酸を含むペプチド結合に対するSP
446プロテアーゼの特異性に帰因するか、又は水解物中
のプラステイン反応に帰因するであろう。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI A23J 3/16 A23J 3/16 C12N 9/56 C12N 9/56 (C12N 9/56 C12R 1:10) (72)発明者 ブッツ,ペテル デンマーク国,デーコー―2000 フレデ リクスベルグ,ホフメヤルスバイ 21 (72)発明者 エリクセン,スベント デンマーク国,デーコー―3450 アレロ エト,デルフィンバイ 8 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 21/06 A23J 3/34 A23L 1/305 C12N 9/56 BIOSIS(DIALOG)

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Glu及び/又はAsp結合でのタンパク質の限
    定された特異的な加水分解を得るための方法であって、
    以下の特徴を有するタンパク質分解酵素: (a)グルタミン酸(Glu)残基のC−末端側及びアス
    パラギン酸(Asp)残基のC−末端側を特異的に切断す
    るセリンプロテアーゼである; (b)1gの酵素タンパク質当り少なくとも25cpu(カゼ
    インプロテアーゼ単位)の比活性を有する; (c)アミノ酸配列に基いて決定された約23,600の分子
    量を有する; (d)ジイソプロピルホスホフルオリデートによって阻
    害されるが、フェニルメタンスルホニルフルオリドによ
    っては阻害されない; (e)6.5〜10.0のpHの範囲においてその最大活性の75
    %以上を示す;及び (f)バシラス・リシェニホルミス(Bacillus Licheni
    formis)の変異株を含む、バシラス・リシェニホルミス
    (Bacillus Licheniformis)の株によって産生され得る
    ものである; を含んでなり、かつ、その他のタンパク質分解活性を実
    質的に有さない酵素調製物をタンパク質性物質に加え、
    次いで所望の加水分解度が得られるまで中性又は弱アル
    カリ性のpHにてインキュベーションし、その後当該酵素
    を好適に失活せしめることによってこのインキュベーシ
    ョンを終了させて、C−末端にグルタミン酸又はアスパ
    ラギン酸残基を有するペプチドの形成をもたらす、前記
    方法。
  2. 【請求項2】Glu及び/又はAsp結合でのタンパク質の限
    定された特異的な加水分解を得るための方法であって、
    以下の特徴を有するタンパク質分解酵素: (a)グルタミン酸(Glu)残基のC−末端側及びアス
    パラギン酸(Asp)残基のC−末端側を特異的に切断す
    るセリンプロテアーゼである; (b)1gの酵素タンパク質当り少なくとも25cpu(カゼ
    インプロテアーゼ単位)の比活性を有する; (c)アミノ酸配列に基いて決定された約23,600の分子
    量を有する; (d)ジイソプロピルホスホフルオリデートによって阻
    害されるが、フェニルメタンスルホニルフルオリドによ
    っては阻害されない; (e)6.5〜10.0のpHの範囲においてその最大活性の75
    %以上を示す;及び (f)バシラス・リシェニホルミス(Bacillus Licheni
    formis)の変異株を含む、バシラス・リシェニホルミス
    (Bacillus Licheniformis)の株によって産生され得る
    ものである; を含んでなり、かつ、スブチリシンA活性を有さない酵
    素調製物をタンパク質性物質に加え、次いで所望の加水
    分解度が得られるまで中性又は弱アルカリ性のpHにてイ
    ンキュベーションし、その後当該酵素を好適に失活せし
    めることによってこのインキュベーションを終了させ
    て、C−末端にグルタミン酸又はアスパラギン酸残基を
    有するペプチドの形成をもたらす、前記方法。
  3. 【請求項3】タンパク質分解酵素が、確立された一文字
    コードで示される次のアミノ酸配列: を有する、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】タンパク質分解酵素が、確立された一文字
    コードで示される次のアミノ酸配列: において、N−末端及びC−末端のいずれかもしくは両
    方における1もしくは複数個のアミノ酸の付加、1もし
    くは複数の異る部位での1もしくは複数のアミノ酸の置
    換、N−末端及びC−末端のいずれかもしくは両方又は
    アミノ酸配列内における1もしくは複数のアミノ酸の欠
    失、あるいは1もしくは複数の部位での1もしくは複数
    のアミノ酸の挿入、により修正されているアミノ酸配列
    を有し、且つタンパク質分解活性を維持している酵素で
    ある、請求項1又は2に記載の方法。
  5. 【請求項5】タンパク質性物質と酵素調製物とのインキ
    ュベーションを、非pH−stat法によって行う、請求項1
    〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】タンパク質性物質が、乳漿タンパク質、カ
    ゼイン、肉類タンパク質、魚類タンパク質、赤血球、卵
    白もしくはゼラチンの如き動物性タンパク質、及び大豆
    タンパク質、穀類タンパク質、例えば小麦グルテンもし
    くはゼイン、なたねタンパク質、むらさきうまごやしタ
    ンパク質、えんどうタンパク質、マメ科タンパク質、綿
    実タンパク質又はごま実タンパク質の如き植物性タンパ
    ク質から成る群から選ばれた、請求項1〜5のいずれか
    1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】タンパク質性物質に加えられるべきタンパ
    ク質分解酵素の量が、0.05〜15cpu/タンパク質100gの範
    囲内にある、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】インキュベーション混合物の温度を70℃超
    に高めることにより、又はインキュベーション混合物の
    pHを5.0未満に下げることにより酵素を失活させる、請
    求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】第一のタンパク質分解酵素に加え、他のタ
    ンパク質分解酵素をタンパク質性物質に添加する、請求
    項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 【請求項10】前記他のタンパク質分解酵素が、トリプ
    シンおよびトリプシン−様プロテアーゼから成る群から
    選ばれる、請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】第一のタンパク質分解酵素が、0.05〜5c
    pu/タンパク質100gの範囲内の量で加えられ、さらに他
    のタンパク質分解酵素が0.1〜10cpu/タンパク質100gの
    範囲内の量で添加される、請求項9又は10に記載の方
    法。
  12. 【請求項12】請求項1〜11のいずれか1項に記載の方
    法により得られうるタンパク質加水分解産物。
  13. 【請求項13】タンパク質加水分解産物であって、以下
    の特徴も有するタンパク質分解酵素: (a)グルタミン酸(Glu)のC−末端側及びアスパラ
    ギン酸(Asp)残基のC−末端側を特異的に切断するセ
    リンプロテアーゼである; (b)1gの酵素タンパク質当り少なくとも25cpu(カゼ
    インプロテアーゼ単位)の比活性を有する; (c)アミノ酸配列に基いて決定された約23,600の分子
    量を有する; (d)ジイソプロピルホスホフルオリデートによって阻
    害されるが、フェニルメタンスルホニルフルオリドによ
    っては阻害されない; (e)6.5〜10.0のpHの範囲においてその最大活性の75
    %以上を示す;及び (f)バシラス・リシェニホルミス(Bacillus Licheni
    formis)の変異株を含む、バシラス・リシェニホルミス
    (Bacillus Licheniformis)の株によって産生され得る
    ものである; を含んで成り、かつ、その他のタンパク質分解活性を実
    質的に有さない酵素調製物による、glu及び/又はAsp結
    合でのタンパク質の特異的な加水分解の結果として、C
    −末端にグルタミン酸又はアスパラギン酸残基を有する
    ペプチドから本質的に成る、前記タンパク質加水分解産
    物。
  14. 【請求項14】タンパク質加水分解産物であって、以下
    の特徴も有するタンパク質分解酵素: (a)グルタミン酸(Glu)のC−末端側及びアスパラ
    ギン酸(Asp)残基のC−末端側を特異的に切断するセ
    リンプロテアーゼである; (b)1gの酵素タンパク質当り少なくとも25cpu(カゼ
    インプロテアーゼ単位)の比活性を有する; (c)アミノ酸配列に基いて決定された約23,600の分子
    量を有する; (d)ジイソプロピルホスホフルオリデートによって阻
    害されるが、フェニルメタンスルホニルフルオリドによ
    っては阻害されない; (e)6.5〜10.0のpHの範囲においてその最大活性の75
    %以上を示す;及び (f)バシラス・リシェニホルミス(Bacillus Licheni
    formis)の変異株を含む、バシラス・リシェニホルミス
    (Bacillus Licheniformis)の株によって産生され得る
    ものである; を含んで成り、かつ、スブチリシンA活性を有さない酵
    素調製物による、Glu及び/又はAsp結合でのタンパク質
    の特異的な加水分解の結果として、C−末端にグルタミ
    ン酸又はアスパラギン酸残基を有するペプチドから本質
    的に成る、前記タンパク質加水分解産物。
  15. 【請求項15】加水分解されたタンパク質が、乳漿タン
    パク質、カゼイン、肉類タンパク質、魚類タンパク質、
    赤血球、卵白もしくはゼラチンの如き動物性タンパク
    質、及び大豆タンパク質、穀類タンパク質、例えば小麦
    グルテンもしくはゼイン、なたねタンパク質、むらさき
    うまごやしタンパク質、えんどうタンパク質、マメ科タ
    ンパク質、綿実タンパク質又はごま実タンパク質の如き
    植物性タンパク質から成る群から選ばれた、請求項12〜
    14のいずれか1項に記載のタンパク質加水分解産物。
  16. 【請求項16】高い比率の1000−20,000の範囲内の分子
    量を有するペプチドと、低い比率の約1000未満の分子量
    を有するペプチドを含む、請求項12〜15のいずれか1項
    に記載のタンパク質加水分解産物。
  17. 【請求項17】Gluおよび/又はAsp結合でのタンパク質
    の特異的加水分解の結果としてC−末端にグルタミン酸
    又はアスパラギン酸残基を有するペプチドとは別に、Ly
    sおよび/又はArg結合でのタンパク質の特異的加水分解
    の結果としてのC−末端にLysおよび/又はArg残基を有
    するペプチドを含む、請求項12〜16のいずれか1項に記
    載のタンパク質加水分解産物。
  18. 【請求項18】高い比率の分子量1000−10,000を有する
    ペプチドおよび低い比率の分子量約1000未満を有するペ
    プチドを含む、請求項17に記載のタンパク質加水分解産
    物。
  19. 【請求項19】請求項12〜18のいずれか1項に記載のタ
    ンパク質加水分解産物を含む食品。
  20. 【請求項20】請求項12〜18に記載のタンパク質加水分
    解産物を食品材料に導入することを特徴とする食品の製
    造方法。
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