JP3482454B2 - 高純度キシログルカンオリゴ7糖の製造方法 - Google Patents

高純度キシログルカンオリゴ7糖の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高純度な高級ヘテロオリ
ゴ糖の製造に関するものであって、特に、イソプリメベ
ロシドの製造に際して有効な活性供与体として作用す
る、キシログルカンオリゴ7糖の高純度製造法に関する
ものである。
【0002】イソプリメベロシドは、イソプリメベロー
ス単位をグリコン部分の構造としてもつヘテロオリゴグ
リコシドの総称であり、グリコン部分の構造がキシロシ
ル−α−1,6−グルコース(イソプリメベロース)と
いう通常の微生物により比較的分解されにくい構造を有
するため、オリゴグリコシド類の中では微生物汚染に対
して抵抗性を示す。一方、この構造は、古くから食品と
して利用されてきたタマリンド種子キシログルカンの基
本構造として存在し、安全性はすでに確立されている。
このようにイソプリメベロース単位は、微生物劣化に比
較的抵抗性があると同時に安全性も高いことから、これ
をグリコン部分にもつイソプリメベロシド群から、新し
い界面活性剤や機能性オリゴ糖の開発が進められてい
る。
【0003】こうした特性が期待されるイソプリメベロ
シドを簡便に調製する方法として、最近、キシログルカ
ンオリゴ7糖を供与体として、イソプリメベロシル転移
酵素をもちい、供与体構造中に含まれイソプリメベロー
ス単位を適当な受容体に転移させる方法が開発された。
この方法は、供与体としてキシログルカンオリゴ7糖を
必要とするため、高純度の該オリゴ7糖を、簡便、大量
に調製する方法の開発が望まれるようになってきた。
【0004】
【従来の技術】従来、高純度のキシログルカンオリゴ7
糖は、タマリンド種子より調製されるキシログルカン
を、エンド−1,4−β−グルカナーゼいわゆるエンド
型セルラーゼにより分解し、その分解産物中からゲル濾
過剤を用いたカラムクロマトグラフィーで分別する方法
により調製されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】カラムクロマトグラフ
ィーでは、純度の高いオリゴ7糖が得られる反面、大量
処理が困難、もしくは大型のクロマトグラフ装置を設置
するために設備費が大きくなるという欠点があった。こ
うした事情から、比較的大量に、高純度のキシログルカ
ンオリゴ7糖を調製する簡便な方法の開発が望まれてい
た。そこで、上記のような問題点を有するカラムクロマ
トグラフィーを用いずに、比較的大量の高純度キシログ
ルカンオリゴ7糖を調製する方法について検討を開始し
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは、物理的ないし化学的な精製法を各種
試みてみたが成功するに至らず、そこで発想の転換を行
って生物的な方法の利用に着目した。
【0007】そして、本発明者らは、タマリンド種子キ
シログルカンのエンド型セルラーゼ分解により生成す
る、高級ヘテロオリゴ糖の混合物より、キシログルカン
オリゴ7糖を酵素的および生物的に選択する方法につい
て検討を重ねた。その結果、キシログルカンのエンド型
セルラーゼによる分解産物に、さらにβ−ガラクトシダ
ーゼを作用させることにより、キシログルカンヘテロオ
リゴ糖の混合物を、キシログルカンオリゴ7糖とガラク
トースの混合物へ酵素により完全に転換できること、ま
たこの転換後の混合物に対して、ガラクトース資化能を
有する酵母菌を接種・培養することにより、ガラクトー
スのみを選択的に消費させ、除菌後の培養母液中にほと
んど資化されることなくキシログルカンオリゴ7糖を高
純度で残存させることができることを見いだし、本発明
を完成するに至った。
【0008】すなわち本発明は、上記した新知見に基づ
いてなされたものであって、タマリンド種子キシログル
カンのエンド−1,4−β−グルカナーゼによる分解産
物から、酵素的および生物的分別方法により、キシログ
ルカンオリゴ7糖を高純度に製造する方法に関するもの
である。以下に、本発明の内容を具体的に説明する。
【0009】本発明は、タマリンド種子キシログルカン
をエンド型セルラーゼ及びβ−ガラクトシダーゼで分解
し、キシログルカンオリゴ7糖とガラクトースの混合物
を生成する酵素分解工程と、生じた該混合物からガラク
トースを微生物により生物的に選択除去する工程の二つ
から構成される。
【0010】はじめの酵素分解工程に利用される酵素
は、エンド型セルラーゼおよびβ−ガラクトシダーゼで
ある。これら酵素には各種起源のものが知られている
が、タマリンド種子キシログルカンに作用しこれを分解
する能力を有するものであれば、どのような起源の酵素
も利用できる。ただし、市販酵素標品中には、キシログ
ルカンオリゴ7糖に作用しこれをイソプリメベロース単
位に分解する、イソプリメベロース生成酵素が微量混在
しているものがあり、これを予め除去しておかなくては
ならない。イソプリメベロース生成酵素を除去するため
には公知の分別手法をもちいればよく、通常、市販酵素
標品を適当な緩衝液に溶解し、不溶物を除去したのち、
陰イオン交換体をもちいたクロマトグラフィーをおこな
えば容易に除去することができる。
【0011】次に、ガラクトースを選択的に除去する工
程に利用できる微生物としては、上記によって得た混合
物からガラクトースを資化利用できる性質を有する微生
物であれば、すべての微生物が利用可能であるし、それ
に由来する酵素も利用可能である。
【0012】このような微生物としては、例えば公知の
ガラクトース資化能を有する酵母菌が広く利用でき、サ
ッカロミセス、チゴサッカロミセス、ハンゼヌラ、ピヒ
ア、クルイベロミセス属等の子のう菌酵母;スポロボミ
セス属等の外生胞子形成酵母;クリプトコッカス、トル
ロプシス、キャンディダ属等の非胞子形成酵母が適宜利
用できる。このように、ガラクトースの選択的除去に利
用する酵母菌は、公知のガラクトース資化能を有する酵
母菌のいずれも利用できるが、安全性の確認された菌株
が好ましい。本発明においては、例示菌株としてサッカ
ロマイセス セレビジェ IFO 0224株(Sac
charomyces cerevisiae IFO
0224)が有効に利用される。
【0013】本発明にしたがい、これら酵素および酵母
を用いて、高純度キシログルカンオリゴ7糖を調製する
には、まず、タマリンド種子キシログルカンを酵素によ
り加水分解し、キシログルカンオリゴ7糖とガラクトー
スの混合物を得る必要がある。この酵素分解工程におい
ては、タマリンド種子より公知の方法で調製した純粋な
キシログルカン0.5〜15%に対して、エンド−1,
4−β−グルカナーゼは0.1〜0.5単位/mlの濃
度範囲で、またβ−ガラクトシダーゼは0.1〜1.0
単位/mlの濃度範囲で作用させる。このときの酵素濃
度、反応pH、反応温度および反応時間は、酵素起源に
よりそれぞれ異なり、それぞれの起源の酵素に最適な条
件で行えばよいが、糸状菌起源の酵素を用いたときは、
通常、反応pH5.0付近、反応温度45〜50℃で4
〜24時間の反応が選択される。また、添加の順番は特
に指定されず、どの様な順番で添加しても最終的に、キ
シログルカンオリゴ7糖とガラクトースの混合物が得ら
れるが、好ましくは、酵素を予め添加した適当な緩衝液
中へ、分解基質であるキシログルカンを添加する。これ
は、キシログルカンが高分子量であるため、その溶液は
濃度とともに粘性が増大し、濃度3%以上では均一な溶
液となりがたいが、分解酵素が予め存在することによ
り、粘度の増大を防ぐことができるためである。
【0014】続いて、このようにして得られたキシログ
ルカンオリゴ7糖とガラクトースの混合液をそのまま、
あるいは適度に濃縮してガラクトース濃度を0.5〜4
%に調整した後、微量の窒素源および無機塩類を添加
し、ガラクトース資化性酵母を接種・培養してガラクト
ースを選択的に消費せしめる。このとき添加する、窒素
源および無機塩の種類は、用いる酵母菌の種類により異
なるが、通常、窒素源としては0.02〜0.1%の硫
酸アンモニウムが、無機塩類としては0.005〜0.
025%の硫酸マグネシウム、及び0.01〜0.05
%リン酸二水素カリウムが添加され、また必要に応じて
微量の酵母エキスが添加される。このように調製された
培地を通常の方法で滅菌後、これに酵母菌を接種し20
〜30℃で、1〜4日間好気的に培養して酵母菌を生育
させ、ガラクトースを完全に消費させる。培養終了後、
培養液を遠心分離して酵母菌体を分離し、上清にキシロ
グルカンオリゴ7糖液を得る。
【0015】キシログルカンオリゴ7糖は、上清を濃縮
後、凍結乾燥あるいはエタノール沈澱を行うことによ
り、粉末状に回収される。このようにして、得られた該
オリゴ糖はほとんどガラクトースを含まず、イソプリメ
ベロシド製造のための供与体として好適なものである
が、なお微量の塩類を含む。これら塩類は、混合型のイ
オン交換樹脂を添加することにより容易に除去すること
ができ、高純度のキシログルカンオリゴ7糖が得られ
る。
【0016】上記した本発明の工程により、従来のカラ
ムクロマトグラフィーを用いず、効率よく、比較的多量
の高純度キシログルカンオリゴ7糖を製造できる。
【0017】次に、実施例をもって本発明をさらに詳細
に説明する。
【0018】
【実施例1】タマリンド種子キシログルカン調整品とし
て大日本製薬製グリロイド3Sを用い、この50gを5
000mlの水に溶解し約1%の水溶液を調製した。こ
れを遠心分離して不溶物を除き、上清に対して等量のエ
タノールを添加し、不溶化してくるキシログルカンを濾
過により回収し、精製タマリンド種子キシログルカンを
得た。収量は35.6gであった。
【0019】
【実施例2】Trichoderma属菌由来の市販エ
ンド型セルラーゼ製剤として、ヤクルト生化学社製「セ
ルラーゼONOZUKA R−10」を用い、この1g
を10mlの25mMイミダゾール−塩酸緩衝液pH
7.4に溶解し、不溶物を遠心分離により除去した。つ
づいて、ファルマシア ファイン ケミカルズ社製の陰
イオン交換体PBE−94を用いた、イオン交換クロマ
トグラフィーをおこなった。塩化ナトリウムの直線濃度
勾配による溶出をおこない、塩化ナトリウム濃度0.3
5M付近に溶出してくるエンド型セルラーゼ活性画分を
得た。この画分にはイソプリメベロース生成酵素活性は
全く存在せず、活性収率8.3%、比活性0.21単位
/mgタンパク質のTrichoderma属菌由来の
エンド型セルラーゼ部分精製標品を調製できた。
【0020】
【実施例3】Aspergillus属菌由来の市販β
−ガラクトシダーゼ製剤として、シグマ社製「β−ガラ
クトシダーゼ」を用い、この1gを50mM酢酸緩衝液
(pH5.0)20mlに溶解し、不溶物を遠心分離に
より除去したのち、ファルマシア ファイン ケミカル
ズ社製の陰イオン交換体Q−セファロースFFを用いた
カラムクロマトグラフィーを行った。塩化ナトリウムの
直線濃度勾配により溶出し、塩化ナトリウム濃度0.0
8M付近に溶出される活性画分を得た。この画分には、
ほとんどイソプリメベロース生成酵素活性はなく、活性
収率2.1%、比活性0.07単位/mgタンパク質
の、Aspergillus属菌由来のβ−ガラクトシ
ダーゼ部分精製標品を調製できた。
【0021】
【実施例4】実施例1で調製した精製キシログルカン
0.5gを、5mM酢酸緩衝液(pH5.0)50ml
に溶解し、これに実施例2および3で調製した酵素をそ
れぞれ約0.1単位/mlとなるよう添加し、45℃で
18時間反応させた。反応液の一部をLiChroso
rb NH2を用いた高速液体クロマトグラフィーで分
析した結果を図1に示す。図から明らかなように、キシ
ログルカンは約20%のガラクトースと約80%のキシ
ログルカンオリゴ7糖に完全に分解された。すなわち、
約0.1gのガラクトースと0.4gのオリゴ7糖が生
成していた。
【0022】
【実施例5】実施例4で得られたキシログルカンの酵素
分解物を、減圧濃縮により約2.5倍に濃縮し、ガラク
トース濃度を約0.5%とした。これを200mlの三
角フラスコに移し、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウ
ム、及びリン酸二水素カリウムをそれぞれ終濃度が0.
1%、0.025%及び0.05%となるよう添加し、
常法により滅菌した。こうして調製した培地に対し、ガ
ラクトース資化能をもつ酵母、サッカロマイセス セレ
ビジェ IFO−0224株(Saccharomyc
es cerevisiae IFO−0224)を接
種し、30℃で18時間好気的に培養した。培養液を遠
心分離し、菌体を除去した上清について、実施例4と同
様に高速液体クロマトグラフィーにより分析した。図2
に示したように、ガラクトースは消失し、オリゴ7糖の
みが残存していることが示された。
【0023】
【実施例6】ユーペニシリウム属菌M9株(FERM
P−13342)のキシログルカン培養液より、公知の
方法で精製したエンド型セルラーゼおよび実施例3で調
製したβ−ガラクトシダーゼをそれぞれ0.5単位/m
lおよび1.0単位/mlの濃度で予め添加し、45℃
に保温した5mM酢酸緩衝液(pH5.0)100ml
に対して、実施例1で調製した精製キシログルカン10
gを約3時間かけて徐々に添加し、粘度の増大を抑えな
がらキシログルカンの酵素分解を行った。さらに20時
間45℃で反応を継続したのち、生成物を実施例4と同
様に分析した。その結果、添加したキシログルカンは完
全に分解され、約2gのガラクトースと8gのオリゴ7
糖が生成していた。これに実施例5と同様に窒素源、無
機塩類を添加し、サッカロマイセス セレビジェ IF
O−0224を接種し、30℃48時間好気的に培養し
た。培養液を遠心分離し、酵母菌体を除去した上清液
に、さらにバイオラッド社製混合型イオン交換樹脂AG
−501Xを1g添加して脱塩したのち、実施例5と同
様に分析した。その結果、ガラクトースは完全に消失し
ていた。脱塩した培養上清を減圧濃縮後、凍結乾燥して
オリゴ7糖の白色の粉末7.8gを得た。収量は、添加
したキシログルカンに対して78%であり、高速液体ク
ロマトグラフィーをもちいた純度検定で、純度96%で
あった。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、生物的方法を有機的に
結合してなる新規な構成要件を採用することにより、高
純度のキシログルカンオリゴ7糖を効率よく製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タマリンドキシログルカンをエンド−1,4−
β−グルカナーゼ、β−ガラクトシダーゼを作用させて
得たキシログルカンオリゴ7糖とガラクトースの混合液
をLiChrosorb NH2カラムを用いたHPL
Cで分析したクロマトグラムを示す。図中Aは無機塩類
の溶出位置を、Bはガラクトースの溶出位置を、またC
はキシログルカンオリゴ7糖の溶出位置をそれぞれ示し
ている。
【図2】上記の混合物に酵母菌を培養させ、ガラクトー
スを消費させた培養液の上清をLiChrosorb
NH2カラムを用いたHPLCで分析したクロマトグラ
ムを示す。図中Aは無機塩類の溶出位置を、またCはキ
シログルカンオリゴ7糖の溶出位置をそれぞれ示してい
る。
フロントページの続き (56)参考文献 平成4年度日本生物工学会大会要旨 集,1992年10月,p.103 日本農芸化学会誌,1993年 3月,V ol.67, No.3,p.119 223 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 19/00 - 19/64 JSTPlus(JOIS) BIOSIS/WPI(DIALOG) PubMed

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タマリンド種子キシログルカンに、エン
    ド−1,4−β−グルカナーゼおよびβ−ガラクトシダ
    ーゼを作用させ、キシログルカンオリゴ7糖とガラクト
    ースの混合物を生じせしめ、続いて該混合物にガラクト
    ース資化性菌を接種して培養し、ガラクトースのみを選
    択的に消費させることを特徴とする高純度キシログルカ
    ンオリゴ7糖の製造方法。
  2. 【請求項2】 ガラクトース資化性菌がガラクトース資
    化能を有する酵母菌であることを特徴とする請求項1に
    記載の方法。
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TWI768314B (zh) * 2019-03-28 2022-06-21 日商日產化學股份有限公司 感溫性液狀培養基組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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平成4年度日本生物工学会大会要旨集,1992年10月,p.103
日本農芸化学会誌,1993年 3月,Vol.67, No.3,p.119 223

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