JP3967438B2 - Kojibiose phosphorylase, its production method and use - Google Patents

Kojibiose phosphorylase, its production method and use Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規酵素コージビオースホスホリラーゼとその製造方法並びに用途に関し、更に詳細には、無機質のリン酸および/またはその塩(以下、不都合が生じない限り、本明細書を通じて「無機リン酸」と略称する。)の存在下コージビオースを分解してD−グルコースとβ−D−グルコース−1リン酸及び/又はその塩(以下、不都合が生じない限り、本明細書を通じて「β−D−グルコース−1リン酸」と略称する。)を生成し、また、逆に、β−D−グルコース−1リン酸とD−グルコースからコージビオースと無機リン酸を生成する作用を示す新規酵素コージビオースホスホリラーゼとその製造方法、並びに、このコージビオースホスホリラーゼを用いて製造されるグルコシル転移糖含有糖質、さらには、これら糖質を含有せしめた組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、マルトース、トレハロースなどのオリゴ糖とその機能が注目され、これらオリゴ糖の多様な生産方法が各方面から広く検討されるようになってきた。これらオリゴ糖を生産する方法としてマルトースホスホリラーゼ、トレハロースホスホリラーゼ、スクロースホスホリラーゼ、セロビオースホスホリラーゼ、ラミナリビオースホスホリラーゼなど種々のホスホリラーゼの利用が知られている。また、これらホスホリラーゼの給源としては、種々の微生物が知られている。
【0003】
これらホスホリラーゼとその作用並びに給源微生物については『酵素ハンドブック』朝倉書店(1982年)にまとめられている。しかしながら、コージビオースを生成しうるホスホリラーゼは未だ知られておらず、その提供が望まれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、新規酵素コージビオースホスホリラーゼを提供するとともに本酵素の製造方法及び本酵素を利用したグルコシル転移糖含有糖質並びにその用途を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために未知のコージビオースホスホリラーゼを求めて、その酵素を産生する微生物を広く検索した。その結果、サーモアナエロビウム(Thermoanaerobium)属に属する微生物サーモアナエロビウム・ブロッキイ(Thermoanaerobium brockii)(ATCC 35047)が、新規酵素コージビオースホスホリラーゼを産生することを見いだすとともに、本酵素の製造方法を確立した。さらに、本酵素をβ−D−グルコース−1リン酸を糖供与体として各種糖質共存下で作用させることにより得られる、新規および/または既知のグルコシル転移糖含有糖質並びに該糖質を含有せしめた組成物の製造方法を確立して本発明を完成した。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明のコージビオースホスホリラーゼは、無機リン酸の存在下でコージビオースを分解してD−グルコースとβ−D−グルコース−1リン酸を生成する作用を有する酵素すべてを包含するものであり、その出所・由来は問わない。斯かるコージビオースホスホリラーゼとしては、例えば、下記のような作用を示し、理化学的性質を有する酵素を挙げることができる。
(1) 作用
(a)無機リン酸存在下でコージビオースを分解してD−グルコースおよびβ−D−グルコース−1リン酸を生成する。
(b)β−D−グルコース−1リン酸とD−グルコースとからコージビオースと無機リン酸を生成し、さらにβ−D−グルコース−1リン酸を糖供与体として、他の糖質にグルコシル基の転移を触媒する。
(2) 分子量
SDS−ゲル電気泳動法で、83,000±5,000ダルトン。
(3) 等電点
アンフォライン含有電気泳動法で、pI4.4±0.5。
(4) 至適温度
pH5.5、30分間反応で65℃付近。
(5) 至適pH
60℃、30分間反応でpH5.5付近。
(6) 温度安定性
pH5.5、1時間保持の条件で65℃付近まで安定。
(7) pH安定性
4℃、24時間保持の条件でpH約5.5乃至10.0。
(8) 阻害
本酵素活性は、1mMのHg++で阻害を受ける。
【0007】
斯かるコージビオースホスホリラーゼとしてさらに具体的には、例えば、部分アミノ酸配列として配列表における配列番号1、2又は3に示すアミノ酸配列を含み、全体としては配列表における配列番号4に示すアミノ酸配列を含む蛋白質や、その機能性誘導体を挙げることができる。ここでいう機能性誘導体とは、上述したようなコージビオースホスホリラーゼとしての作用を実質的に失わない範囲で、そのアミノ酸配列におけるアミノ酸の1又は複数を他のアミノ酸で置換したもの、そのアミノ酸配列におけるN末端及び/又はC末端に1個又は複数のアミノ酸を付加したもの、そのアミノ酸配列における中間部に1個又は複数のアミノ酸を挿入したもの、そのアミノ酸配列におけるN末端及び/又はC末端のアミノ酸が1個又は2個以上欠失したもの、及び、そのアミノ酸配列における中間部のアミノ酸が1個又は2個以上欠失したものを意味する。以上の如き本発明のコージビオースホスホリラーゼは、当該酵素を産生する微生物の培養物など天然の給源から分離したものであっても、当該微生物を変異誘起剤等で処理して得られる変異株の培養物から分離したものであっても、さらには、組換えDNA技術やペプチド合成法を適用して人工的に合成したものであっても構わない。なお、後に詳述するように当該コージビオースホスホリラーゼは、本発明の製造方法によれば、天然の給源からでも、組換えDNA技術を適用した場合にもいずれも良好なものを得ることができる。
【0008】
本発明のDNAは、上述の、本発明のコージビオースホスホリラーゼをコードするDNAすべてを包含するものである。斯かるDNAとしては、例えば、配列表における配列番号4に示すアミノ酸配列をコードする、配列表における配列番号5に示す塩基配列を含むDNAや、その機能性誘導体を挙げることができる。ここでいう機能性誘導体とは、当該DNAがコードする蛋白質が、上述したようなコージビオースホスホリラーゼとしての作用を実質的に消失しない範囲で、その塩基配列における塩基の1又は複数を他の塩基で置換したもの、その塩基配列における5′末端及び/又は3′末端に1又は複数の塩基を付加したもの、その塩基配列における中間部に1又は複数の塩基を挿入したもの、その塩基配列における5′末端及び/又は3′末端の塩基が1又は複数欠失したもの、その塩基配列における中間部の塩基が1又は複数欠失したもの、及び、これら塩基配列に相補的な塩基配列のものを意味する。斯かる機能性誘導体としては、例えば、配列表の配列番号5に示す塩基配列において、それがコードするアミノ酸配列を変更することなく、塩基の1又は複数を他の塩基で置換した塩基配列を含んでなるDNAが挙げられる。また、本発明のDNAには、以上の如きDNAのみならず、斯かるDNAの5′末端及び/又は3′末端に、当該コージビオースホスホリラーゼをコードする塩基配列以外のDNA、例えば、開始コドン、終始コドン、シャイン・ダルガノ配列、シグナルペプチドをコードする塩基配列、適宜の制限酵素による認識配列、プロモーター、エンハンサー、ターミネーター等から選ばれる1又は複数を連結してなるDNAも包含される。
【0009】
本発明においては、斯かるDNAの給源や調製方法は問わない。例えば、斯かるDNAの天然の給源として、サーモアナエロビウム・ブロッキイ(ATCC 35047)を含む、サーモアナエロビウム属の微生物を挙げることができ、常法により、当該微生物を培養して得られる菌体破砕物よりDNA画分を回収すれば、本発明のDNAを含むDNAを得ることができる。斯くして得られるDNAはそれ自体でこの発明に用いることもできるが、さらに、本発明のDNAを、当該DNA含む断片を自律複製可能なベクターに挿入してなる組換えDNAとして得る場合には、この発明を実施する上で極めて有利なものとなる。当該組換えDNAは、例えば、通常一般の組換えDNA技術を上記のようにして得たDNAに適用して遺伝子ライブラリーを作製し、本発明のコージビオースホスホリラーゼをコードするDNAの塩基配列、例えば、配列表における配列番号5に示す塩基配列に基づいて、目的とする組換えDNAを当該遺伝子ライブラリーより選択する、ハイブリダイゼーション法などを適用して得ることができる。斯くして得られる組換えDNAは、大腸菌等の適宜の宿主に導入して得られる形質転換体を培養したとき増幅され、培養物に通常一般のアルカリ−SDS法などを適用すれば、この発明のDNAの所望量を極めて容易に得られることとなる。一方、当該微生物の菌体破砕物又はそこから回収されるDNAを鋳型として用い、配列表における配列番号5に示す塩基配列に基づき化学合成したDNAをプライマーとして用い、常法にしたがってPCR法を適用したり、配列表における配列番号5に示す塩基配列を含むDNAを化学合成することによっても本発明のDNAは容易に得ることができる。また、先述の機能性誘導体たる本発明のDNAを得るには、例えば、当該組換えDNAに部位特異的変異導入法を適用したり、当該組換えDNAを鋳型に用い、所望の配列に変換せしめた塩基配列を含む化学合成したDNAをプライマーとしてPCR法を適用することによって得ることができる。
【0010】
また、本発明のDNAは、自律複製可能なベクターに挿入された組換えDNAとしての形態のものをも包含する。斯かる組換えDNAは、上述のように、本発明のDNAを得る上で極めて有用のみならず、後に詳述するように、本発明のコージビオースホスホリラーゼを製造する上においても極めて有用である。斯かる組換えDNAは、先述のようにして目的とするDNAが一旦得られれば、通常一般の組換えDNA技術を適用すれば、所望のベクターに当該DNAを挿入して得ることは比較的容易である。この発明のDNAを挿入し得るベクターは、適宜の宿主内で自律複製する性質を有しているものであればいずれでもよく、例えば、大腸菌を宿主として用いるpUC18、Bluescript II SK(+)、pKK223−3及びλgt・λC等、枯草菌を宿主として用いるpUB110、pTZ4、pC194、ρ11、φ1及びφ105等、2種以上の宿主を用いるpHY300PLK、pHV14、TRp7、YEp7及びpBS7等はいずれも有利に用いることができる。斯かるベクターに本発明のDNAを挿入する方法の一例を述べると、先ず、上述のようにして得られる本発明のDNA又は当該DNAを含むDNAと、適宜のベクターとを制限酵素により切断し、次に、生成したDNA断片とベクター断片を連結する。ここで用いられる制限酵素としては、例えば、Acc I、Bam HI、Bgl II、Bst XI、Eco RI、Hind III、Not I、Pst I、Sac I、Sal I、Sma I、Spe I、Xba I、Xho Iなどはいずれも有利に用いることができる。また、DNA断片とベクター断片の連結の際に、必要に応じて、例えば、適宜の制限酵素認識配列等を有する化学合成したDNAを介在させることも随意である。DNAの連結には、両者をアニーリングした後細胞内又は細胞外でDNAリガーゼを作用させればよい。
【0011】
さらに、本発明のDNAは、適宜の宿主微生物に導入された形質転換体としての形態のものをも包含する。斯かる形質転換体は、本発明のコージビオースホスホリラーゼや本発明のDNAを得る上で極めて有用である。斯かる形質転換体の宿主微生物として、例えば、大腸菌、枯草菌、放線菌、酵母などはいずれも有利に用いることができる。斯かる形質転換体は、通常、先述のようにして得られる組換えDNAを適宜の宿主に導入して得られ、具体的には、宿主が大腸菌の場合には宿主を当該組換えDNAとカルシウムイオンの存在下で培養すればよく、一方、宿主が枯草菌の場合には、コンピテントセル法やプロトプラスト法を適用すればよい。以上に説明した本発明のDNAを得るための個々の方法は、いずれも斯界においては慣用であり、例えば、ジェー・サムブルック等『モレキュラー・クローニング・ア・ラボラトリー・マニュアル』、第2版、1989年、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー発行などに詳述されている。
【0012】
本発明のコージビオースホスホリラーゼの製造方法は、当該酵素産生能有する微生物を培養し、培養物から当該酵素を採取することを特徴とするものであり、この製造に用いる微生物の種類や培養方法は問わない。斯かる微生物としては、例えば、サーモアナエロビウム属に属する微生物、より望ましくは、サーモアナエロビウム・ブロッキイ(ATCC 35047)や、本発明のDNAを適宜の宿主微生物に導入してなる形質転換体を挙げることができる。
【0013】
本発明の製造方法において、微生物の培養に用いる培地は、当該微生物が生育でき、本発明の酵素を産生するものであればよく、合成培地および天然培地のいずれでもよい。炭素源としては、微生物が資化できる物であればよく、例えば、マルトース、トレハロース、デキストリン、澱粉などの糖質、糖蜜、および酵母エキスなどの糖含有物などの天然物なども使用することができる。培地におけるこれらの炭素源の濃度は炭素源の種類により適宜選択される。例えば、培養液の糖質の濃度は、20w/v%以下が望ましく、菌の生育および増殖からは、通常、5w/v%以下が好ましい。窒素源としては、例えば、アンモニウム塩、硝酸塩などの無機窒素化合物および、例えば、尿素、コーン・スティープ・リカー、カゼイン、ペプトン、酵母エキス、肉エキスなどの有機窒素含有物が用いられる。また、無機成分としては、例えば、カルシウム塩、マグネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マンガン塩、亜鉛塩、鉄塩、銅塩、モリブデン塩、コバルト塩などが必要に応じて適宜用いられる。
【0014】
培養には、製造に用いる微生物が良好に生育する条件を適宜に選択して適用すればよい。例えば、先述のサーモアナエロビウム属に属する微生物を用いる場合、通常、温度50乃至80℃、好ましくは60乃至70℃、pH5乃至8、好ましくはpH6.5乃至7.5から選ばれる条件で、嫌気的に行われる。培養時間は本微生物が増殖し得る時間であればよく、好ましくは10乃至50時間である。一方、先述の形質転換体微生物を用いる場合は、その微生物種にもよるが、通常、温度20乃至65℃、pH2乃至9に保ちつつ、通気攪拌などによる好気的条件下で、培養時間を約1乃至6日間とすればよい。
【0015】
このようにして、微生物を培養した後、得られる培養物から本発明の酵素を回収する。本酵素活性は、通常、培養物の菌体内に認められ、菌体または菌体処理物を粗酵素として回収すればよく、また、培養物全体を粗酵素として用いることもできる。菌体外培養液と菌体との分離には通常の固液分離手段が採用される。例えば、培養物そのものをそのまま遠心分離する手段、培養物に濾過助剤を加えたり、あるいは、プレコートすることにより濾過分離する手段、平膜、中空糸膜などを用いる膜濾過分離する手段などが採用される。菌体または菌体処理物をそのまま粗酵素液として用いることもできる。さらに必要ならば部分精製した酵素として用いることも可能である。なお、例えば、枯草菌等を宿主に用いた形質転換体の場合には、形質転換に用いた組換えDNAの種類によっては、当該酵素が培養に用いた培地中に産生される場合がある。このような場合には、当該培養上清を粗酵素として用いることもできる。
【0016】
菌体処理物としては、菌体の乾燥物、凍結乾燥物、界面活性剤処理物、酵素処理物、超音波破砕物、機械的摩砕処理物、機械的圧力処理物、菌体のタンパク質画分、菌体または菌体処理物の固定化物などがあげられる。酵素としては粗酵素または精製酵素のいずれも用いられ、菌体処理物を、通常、酵素の精製に用いられる方法、例えば、硫安塩析法、アセトンおよびアルコール沈殿法、平膜、中空糸膜などを用いる膜濃縮・透析法などが採用される。
【0017】
更に、菌体および菌体処理物は、通常の手段で固定化することもできる。例えば、イオン交換体との結合法、樹脂および膜などとの共有結合・吸着法、高分子物質を用いた包括法などが採用される。
【0018】
粗酵素はそのまま用いてもよいが、通常の手段によって精製することもできる。一例として、菌体処理物を硫安塩析して濃縮した粗酵素標品を透析後、DEAE−トヨパール樹脂(東ソー株式会社製)を用いた陰イオン交換カラムクロマトグラフィー、続いて、CM−トヨパール樹脂(東ソー株式会社製)を用いた陽イオン交換カラムクロマトグラフィー、ブチルトヨパール樹脂(東ソー株式会社製)を用いた疎水カラムクロマトグラフィー、ウルトロゲル AcA44樹脂(フランス国、セプラコル社製)を用いたゲル濾過カラムクロマトグラフィーにて電気泳動的に単一な酵素を得ることができる。
【0019】
本発明のコージビオースホスホリラーゼの活性は次のようにして測定する。基質として1.0w/v%コージビオースを含む20mMマッキルベイン緩衝液(pH5.5)2mlに酵素液0.2mlを加え、60℃で30分間反応させた後、反応液0.5mlを100℃、10分間加熱し反応を停止させる。この反応停止液にD−グルコースオキシダーゼ/パーオキシダーゼ試薬0.5mlを添加、攪拌し、40℃に30分放置した後、5N塩酸2.5mlを添加、撹拌し、525nmにおける吸光度を測定する。酵素活性1単位は、前記反応条件下で、1分間当たり1μmolのD−グルコースを生成する酵素量とする。また、マルトースホスホリラーゼ及びトレハロースホスホリラーゼの活性は、基質としてのコージビオースを、それぞれ、マルトース及びトレハロースに代えて用いること以外は全て同一の手順により測定することができる。
【0020】
本発明のコージビオースホスホリラーゼを利用してグルコシル転移糖含有糖質を製造する酵素反応は、基質として、通常、β−D−グルコース−1リン酸を糖供与体とし、他の適切な糖質、例えばD−グルコース、L−ソルボースなどの単糖類、マルトース、コージビオース、トレハロース、スクロースなどの二糖類、さらには、マルトトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオースなどの三糖以上よりなるオリゴ糖類を受容体として、後述するような条件下で当該酵素を作用させる。その結果、用いた受容体に応じて、例えば、コージビオース、グルコシルソルボース、コージビオシルグルコース、コージトリオース、コージビオシルグルコシド、コージビオシルフラクトシド、コージビオシルマルトース、コージビオシルマルトトリオース及びコージビオシルマルトテトラオースを始めとする種々のグルコシル転移糖を生成せしめることができる。なお、これら転移糖のうち、グルコシルソルボース及びコージビオシルフラクトシドは、本発明で初めて見出された新規の糖質である。
【0021】
糖供与体としてのβ−D−グルコース−1リン酸は、市販の試薬をそのまま用いてもよいし、また、無機質のリン酸及び/又はその塩の存在下で適宜のホスホリラーゼをその基質たる糖質に作用させ、生成させて調製してもよい。具体的には、例えば、無機質のリン酸及び/又はその塩の存在下で、コージビオースにコージビオースホスホリラーゼを作用させるか、マルトースにマルトースホスホリラーゼを作用させるか、あるいはトレハロースにトレハロースホスホリラーゼを作用させて調製してもよい。さらにまた、これらホスホリラーゼの作用によるβ−D−グルコース−1リン酸の生成反応のいずれかを、当該コージビオースホスホリラーゼを利用したグルコシル転移糖生成反応と同一の反応系内で行う場合には、β−D−グルコース−1リン酸を当該転移糖生成反応系に直接供給できることとなり、製造コストを低減したり、製造工程を簡略化することができるので極めて有利である。受容体としては、上記の如き糖質の2種以上を同時に用いることも有利に実施できる。なお、ここでいう無機質のリン酸とは、オルトリン酸のみならず縮合リン酸をも包含するが、通常、オルトリン酸を用いるのが望ましい。また、ここでいうその塩とは、前記の無機質のリン酸に由来するリン酸イオンの化合物全般を包含するが、通常は、これらのうち、水溶性の高いナトリウム塩やカリウム塩等を用いるのが望ましい。
【0022】
本発明のコージビオースホスホリラーゼを用いたグルコシル転移糖生成反応における基質濃度は特に限定されない。一般的には、糖供与体としてβ−D−グルコース−1リン酸を1乃至20w/w%(以下、本明細書では、特にことわらない限りw/w%を%と略称する。)程度の水溶液として、受容体を1乃至20%程度の水溶液として用いるのが好適である。一方、前述のごとく、適宜のホスホリラーゼの作用によるβ−D−グルコース−1リン酸生成反応を当該グルコシル転移糖生成反応と同一反応系内で行う場合には、以下のようにするのが望ましい。すなわち、コージビオースホスホリラーゼの作用による場合は、当該グルコシル転移反応の基質たるβ−D−グルコース−1リン酸に代えて、1乃至20%程度のコージビオース水溶液を用い、更に、0.5乃至20mM程度のリン酸二水素ナトリウムなどのリン酸塩を共存させる。また、その他のホスホリラーゼの作用による場合は、当該グルコシル転移反応の基質たるβ−D−グルコース−1リン酸に代えて、例えば、1乃至20%程度のマルトース又はトレハロースと、0.5乃至20mM程度のリン酸二水素ナトリウムなどのリン酸塩を共存させ、更に、用いる糖質に基づき、それぞれ、マルトースホスホリラーゼ又はトレハロースホスホリラーゼを当該糖質1g当たり0.1乃至50単位程度共存させておくのが望ましい。
【0023】
反応温度は基質存在下で酵素が失活しない温度、すなわち約70℃までで行えばよく、好ましくは約15乃至65℃の範囲を用いる。反応pHは、通常、約4.0乃至9.0の範囲、好ましくはpH約5.0乃至7.5の範囲に調整すればよい。反応時間は、酵素反応の進行具合により適宜選択すればよく、通常基質固形物1g当たり約0.1乃至50単位の使用量で0.1乃至100時間程度である。また、前述のように、その他のホスホリラーゼの作用によるβ−D−グルコース−1リン酸の生成反応を、当該コージビオースホスホリラーゼを利用したグルコシル転移糖生成反応と同一の反応系内で行う場合には、共存させるホスホリラーゼの安定性に応じて、用いるいずれのホスホリラーゼも失活しない反応温度や反応pHに調整するのが望ましい。
【0024】
斯くして反応物中には、基質として用いた糖質に応じてグルコシル転移糖が生成する。その生成率は、酵素反応の基質濃度、用いる基質の種類、反応条件などによって異なる。例えば、濃度5%のβ−D−グルコース−1リン酸及び濃度25%のソルボースを基質として用いた場合、グルコシルソルボースの生成率は約30%である。なお、生成率は本明細書を通じて、反応液中の全糖質重量に対する、生成した当該転移糖重量の百分率を意味する。
【0025】
また、反応物中の当該グルコシル転移糖含量をできるだけ高めるために、反応液中に生成するD−グルコースを分解除去する活性を有する酵素源を共存させ、該転移反応を促進することも有利に実施できる。この方法は、前述の、適宜のホスホリラーゼによるβ−D−グルコース−1リン酸生成反応を当該グルコシル転移反応と同一系内で行い糖供与体を直接供給する場合、反応過程で副生するD−グルコースを分解除去し、該転移反応を促進するのに特に有利に適用できる。
【0026】
D−グルコース分解活性を有する酵素源としては、D−グルコース分解活性を有する微生物、微生物の培養物、菌体もしくは菌体処理物またはD−グルコース分解活性を有する酵素などがあげられる。D−グルコース分解活性を有する微生物としては、D−グルコース分解活性が高く、転移糖分解活性を有さないか又はほとんど有さない微生物であればいずれの微生物でも用いることができる。好ましくは酵母が用いられる。D−グルコース分解活性を有する酵素としては、例えばグルコースオキシダーゼ、カタラーゼ、ピラノースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、グルコキナーゼまたはヘキソキナーゼなどいずれも用いることができる。好ましくはグルコースオキシダーゼ又はカタラーゼが用いられる。
【0027】
以上のようにしてグルコシル転移糖を生成せしめた反応液は、常法により、瀘過、遠心分離などして不溶物を除去した後、活性炭による脱色、H型、OH型イオン交換樹脂による脱塩などの精製工程を経た後、濃縮し、シラップ状製品にする。必要ならば、更に、噴霧乾燥などの方法で乾燥して粉末状製品にすることも随意である。
【0028】
また、本発明のグルコシル転移糖含有糖質は、酵素反応液から当該グルコシル転移糖を分離、精製して、当該グルコシル転移糖の高含有物とすることもできる。その方法としては、例えば、酵母を用いた発酵法により単糖類を除去する方法(酵母発酵法)、膜濾過法、カラムクロマトグラフィーなどにより、夾雑糖質を分離除去する方法が適宜採用できる。とりわけ、特開昭58−23799号公報、特開昭58−72598号公報などに開示されている塩型強酸性カチオン交換樹脂を用いるカラムクロマトグラフィーにより、夾雑糖質を除去して目的とするグルコシル転移糖高含有画分を採取する方法は、工業的規模で有利に実施できる。この際、公知の固定床方式、移動床方式、疑似移動床方式のいずれを採用することも随意である。
【0029】
斯くして夾雑糖質を分離した液は、常法により、濾過、遠心分離などして不溶物を除去した後、活性炭による脱色、H型、OH型イオン交換樹脂による脱塩などの精製工程を経た後、濃縮し、シラップ状製品にする。必要ならば、更に、噴霧乾燥などの方法で乾燥して粉末状製品にすることも随意である。
【0030】
このようにして得られる本発明のグルコシル転移糖含有糖質は、通常グルコシル転移糖を固形物当たり5%以上、望ましくは10%以上含有している。
【0031】
このようにして得られる本発明のコージビオースホスホリラーゼにより生成されるグルコシル転移糖含有糖質は、味質良好な甘味を有し、また、浸透圧調節性、保湿性、照付与性、結晶防止性、澱粉老化防止性などの性質を有し、また、抗う蝕性、ビフィズス菌増殖促進性、ミネラル吸収促進性などの機能を有し、広く飲食物、嗜好物、飼料、餌料、化粧品、医薬品、成形物など、さらには、生活用品、農林水産用品、試薬、化学工業用品などの各種組成物に有利に利用される。
【0032】
グルコシル転移糖含有糖質は、そのまま甘味付けのための調味料として使用することができるが、必要ならば、例えば、粉飴、ブドウ糖、マルトース、トレハロース、蔗糖、異性化糖、蜂蜜、メイプルシュガー、ソルビトール、マルチトール、ラクチトール、ジヒドロカルコン、ステビオシド、α−グリコシルステビオシド、レバウディオシド、グリチルリチン、L−アスパルチル−L−フェニルアラニンメチルエステル、サッカリン、グリシン、アラニンなどのような他の甘味料の一種または二種以上の適量と混合して使用してもよく、また必要ならば、デキストリン、澱粉、乳糖などのような増量剤と混合して使用することもできる。
【0033】
また、グルコシル転移糖含有糖質の呈味は、酸味、塩から味、渋味、旨味、苦味などの他の呈味を有する各種物質とよく調和し、耐酸性、耐熱性も大きいので、一般の飲食物の甘味付け、呈味改良に、また品質改良などに有利に利用できる。
【0034】
例えば、醤油、粉末醤油、味噌、粉末味噌、もろみ、ひしお、ふりかけ、マヨネーズ、ドレッシング、食酢、三杯酢、粉末すし酢、中華の素、天つゆ、麺つゆ、ソース、ケチャップ、たくあん漬の素、白菜漬の素、焼肉のタレ、カレールウ、シチューの素、スープの素、ダシの素、複合調味料、みりん、新みりん、テーブルシュガー、コーヒーシュガーなどの各種調味料に有利に使用できる。
【0035】
また、例えば、せんべい、あられ、おこし、餅類、まんじゅう、ういろう、あん類、羊羮、水羊羮、錦玉、ゼリー、カステラ、飴玉などの各種和菓子、パン、ビスケット、クラッカー、クッキー、パイ、プリン、バタークリーム、カスタードクリーム、シュークリーム、ワッフル、スポンジケーキ、ドーナツ、チョコレート、チューインガム、キャラメル、キャンデーなどの洋菓子、アイスクリーム、シャーベットなどの氷菓、果実のシロップ漬、氷蜜などのシロップ類、フラワーペースト、ピーナッツペースト、フルーツペースト、スプレッドなどのペースト類、ジャム、マーマレード、シロップ漬、糖果などの果実、野菜の加工食品類、福神漬、べったら漬、千枚漬、らっきょう漬などの漬物類、ハム、ソーセージなどの畜肉製品類、魚肉ハム、魚肉ソーセージ、かまぼこ、ちくわ、天ぷらなどの魚肉製品、ウニ、イカの塩辛、酢こんぶ、さきするめ、ふぐみりん干しなどの各種珍味類、のり、山菜、するめ、小魚、貝などで製造されるつくだ煮類、煮豆、ポテトサラダ、こんぶ巻などの惣菜食品、乳製品、魚肉、畜肉、果実、野菜のビン詰、缶詰類、清酒、合成酒、リキュール、洋酒などの酒類、紅茶、コーヒー、ココア、ジュース、炭酸飲料、乳酸飲料、乳酸菌飲料などの清涼飲料水、プリンミックス、ホットケーキミックス、即席しるこ、即席スープなどの即席食品、更には、離乳食、治療食、ドリンク剤、米飯、麺類、冷凍食品などの各種飲食物への甘味付に、呈味改良に、また、物性改良などに有利に利用できる。
【0036】
また、家畜、家禽、魚などの飼育動物のために飼料、餌料などの嗜好性を向上させる目的で使用することもできる。その他、タバコ、練歯磨、口紅、リップクリーム、内服液、錠剤、トローチ、肝油ドロップ、口中清涼剤、口中香剤、うがい剤など各種固形物、ペースト状、液状などで嗜好物、化粧品、医薬品などの各種組成物への甘味剤として、または呈味改良剤、矯味剤として、更には、品質改良剤として有利に利用できる。
【0037】
品質改良剤、安定剤としては、有効成分の活性などを失い易い各種生理活性物質またはこれを含む健康食品、医薬品などに有利に適応できる。例えば、インターフェロン−α、インターフェロン−β、インターフェロン−γ、ツモア・ネクロシス・ファクター−α、ツモア・ネクロシス・ファクター−β、マクロファージ遊走阻止因子、コロニー刺激因子、トランスファーファクター、インターロイキン1、インターロイキン2、インターロイキン6、インターロイキン12、インターロイキン15、インターロイキン18などのサイトカイン含有液、インシュリン、成長ホルモン、プロラクチン、エリトロポエチン、組織プラスミノーゲンアクチベーター、卵細胞刺激ホルモン、胎盤ホルモンなどのホルモン含有液、BCGワクチン、日本脳炎ワクチン、はしかワクチン、ポリオ生ワクチン、痘苗、破傷風トキソイド、ハブ抗毒素、ヒト免疫グロブリンなどの生物製剤含有液、ペニシリン、エリスロマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、ストレプトマイシン、硫酸カナマイシンなどの抗生物質含有液、チアミン、リボフラビン、L−アスコルビン酸、肝油、カロチノイド、エルゴステロール、トコフェロール、などのビタミン含有液、リパーゼ、エラスターゼ、ウロキナーゼ、プロテアーゼ、β−アミラーゼ、イソアミラーゼ、グルカナーゼ、ラクターゼなどの酵素含有液、薬用人参エキス、スッポンエキス、クロレラエキス、アロエエキス、プロポリスエキスなどのエキス類、ウイルス、乳酸菌、酵母などの生菌、ロイヤルゼリーなどの各種生理活性物質も、その有効成分の活性を失うことなく、安定で高品質の健康食品や医薬品などを容易に製造できる。
【0038】
以上述べたように、本発明でいう組成物は、経口的または非経口的に利用する飲食物、化粧品、医薬品のみならず、それ以外にも、例えば、生活用品、農林水産用品、試薬、化学工業用品など広範な用途を有する。
【0039】
また、これら組成物に、本発明のグルコシル転移糖含有糖質を含有せしめる方法は、その製品が完成するまでの工程で含有せしめればよく、例えば、混和、溶解、浸漬、浸透、散布、塗布、噴霧、注入、固化などの公知の方法が適宜選ばれる。その含有せしめる量は、組成物によっても異なるが、一般的には、グルコシル転移糖として、0.1%以上、望ましくは0.5%以上の量が好適である。
【0040】
次に実験により本発明をさらに具体的に説明する。
【0041】
【実験1】
〈コージビオースホスホリラーゼの生産〉
炭素源として0.5w/v%グルコースに代えて0.5w/v%トレハロースを用いたこと以外は全て『ATCCカタログ・オブ・バクテリア・アンド・バクテリオファージズ、第18版』(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション発行、1992年)、452乃至456頁に記載のサーモアナエロビウム・ブロッキイ培地の調製法に従って、培地を100ml容耐圧ボトルに100mlずつ調製した後、サーモアナエロビウム・ブロッキイ ATCC35047を接種し、60℃、48時間静置培養したものを種培養とした。
【0042】
容量11lのステンレスボトル4本に種培養の場合と同組成の培地を約10lずつ入れて、加熱滅菌、冷却して温度60℃とした後、種培養液をこの培地体積当たり1v/v%接種し、温度60℃で、約40時間静置培養した。
【0043】
培養液約40lを遠心分離して、培養菌体92gを得た。菌体を10mMリン酸緩衝液に懸濁し、超音波破砕した後遠心分離して菌体破砕上清を得た。培養液ml当たりに換算するとコージビオースホスホリラーゼの活性は、0.1単位/mlであった。
【0044】
【実験2】
〈コージビオースホスホリラーゼの精製〉
実験1で得た菌体破砕上清をUF膜濃縮し、コージビオースホスホリラーゼを1ml当たり約10単位有する濃縮酵素液約360mlを回収した。
【0045】
得られた濃縮酵素液のうち300mlを10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に対して24時間透析し、遠心分離して不溶物を除いた。その透析液上清(380ml)を、DEAE−トヨパール 650ゲル(東ソー株式会社製)を用いたイオン交換カラムクロマトグラフィー(ゲル量380ml)にかけた。
【0046】
本発明のコージビオースホスホリラーゼをDEAE−トヨパール 650ゲルに吸着せしめ、0M食塩水から0.5M食塩水までのリニアグラジエントにより、カラムより溶出させた。約0.2Mの食塩で溶出される酵素活性画分を回収した後、以下の方法で更に精製を行った。1.5M硫安を含む同緩衝液に対して透析し、その透析液を遠心分離して不溶物を除き、次に、ブチルトヨパール 650ゲル(東ソー株式会社製)を用いた疎水カラムクロマトグラフィー(ゲル量100ml)を行った。吸着したコージビオースホスホリラーゼを、1.5M硫安から0M硫安までのリニアグラジエントによりカラムより溶出させ、酵素活性画分を回収した。
【0047】
続いて、ウルトロゲル AcA44(フランス国、セプラコル社製)を用いたゲル濾過クロマトグラフィー(ゲル量300ml)を行い、溶出した酵素活性画分を回収した。
【0048】
以上の精製手段により得られた精製酵素標品の回収率は、活性換算で、菌体破砕上清に対して約20%であった。また、精製酵素標品の比活性は蛋白質mg当たり71.4単位であった。なお、蛋白質はローリー法に従って牛血清アルブミンを標準にして定量した。
【0049】
精製した酵素標品を7.5w/v%濃度ポリアクリルアミドを含むゲル電気泳動により酵素標品の純度を検定したところ、蛋白バンドは単一で純度の高い標品であった。
【0050】
【実験3】
〈コージビオースホスホリラーゼの性質〉
実験2で得たコージビオースホスホリラーゼ標品をSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(ゲル濃度10w/v%)に供し、同時に泳動した分子量マーカー(日本バイオ・ラッド・ラボラトリーズ株式会社製)と比較して本酵素の分子量を測定したところ、分子量83,000±5,000ダルトンであった。また、TSKgel G4000SWカラム(φ7.5mm×600mm,東ソー株式会社製)を用いたゲル濾過法により、分子量を測定した結果、500,000±30,000ダルトンであった。
【0051】
精製コージビオースホスホリラーゼを2w/v%アンフォライン(スウェーデン国、ファルマシア・エルケイビー社製)含有等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動法に供し、泳動後、蛋白バンドおよびゲルのpHを測定して本酵素の等電点を求めたところ、等電点(pI)は4.4±0.5であった。
【0052】
本発明のコージビオースホスホリラーゼ活性に及ぼす温度、pHの影響を、活性測定方法に準じて調べた。すなわち、温度の影響を調べる際には、活性測定法における反応温度60℃に代えて約40℃乃至約80℃のいずれかの温度で反応を行い、pHの影響を調べる際には、活性測定法において用いられる緩衝液に代えて、pH約4乃至約8のいずれかのpHに緩衝能を有する緩衝液を用いて反応を行い、この後、活性測定法と同様に反応停止し、グルコース生成量を測定した。測定結果を、最大値に対する相対値として表した結果を図1(温度の影響)、図2(pHの影響)に示した。酵素の至適温度はpH5.5、30分間反応で65℃付近、至適pHは60℃、30分間反応で5.5付近であった。本酵素の温度安定性は、当該酵素を溶解せしめた10mMマッキルベイン緩衝液(pH5.5)を約40℃乃至80℃のいずれかの温度に1時間保持し、水冷した後、残存する酵素活性を活性測定法にしたがって求めた。また、pH安定性は、pH約3.5乃至約10のいずれかのpHに緩衝能を有する緩衝液に当該酵素を溶解せしめ、4℃で24時間保持した後、pH5.5に調整し、残存する酵素活性を活性測定法にしたがって求めた。測定結果を最大値に対する相対値として表した結果を図3(温度安定性)、図4(pH安定性)に示した。本酵素の温度安定性は65℃付近までであり、pH安定性は約5.5乃至10.0であった。また、本酵素活性は、1mMのHg++で阻害された。
【0053】
【実験4】
〈コージビオースホスホリラーゼの部分アミノ酸配列〉
(1)N末端アミノ酸配列
実験2の方法で得られた精製酵素標品の一部を蒸留水に対して透析した後、蛋白量として約40μgをN末端配列分析用の試料とした。N末端配列はプロテインシーケンサー・モデル473A(アプライドバイオシステムズ社製、米国)を用い、N末端から5残基まで分析した。N末端から得られた配列は、配列表における配列番号1に示すアミノ酸配列であった。さらに同じ試料を用いて同じ方法により、より詳細に解析したところ、当該酵素はN末端に、配列表における配列番号6に示すアミノ酸配列を含んでいることが判明した。
【0054】
(2)中間部部分アミノ酸配列
実験2の方法で得られた精製酵素標品の一部を10mMトリス・塩酸緩衝液(pH9.0)に対して透析した後、同緩衝液にて1mg/mlの濃度になるよう希釈した。この試料液(1ml)に10μgのリジルエンドペプチダーゼ(和光純薬株式会社販売)を加え、30℃、22時間反応させることによりペプチド化した。生成したペプチドを単離するため、逆相HPLCを行った。マイクロボンダスフェアーC18カラム(直径2.1mm×長さ150mm、ウォーターズ社製、米国)を用い、流速0.9ml/分、室温で0.1v/v%トリフルオロ酢酸−0%アセトニトリル溶液から0.1v/v%トリフルオロ酢酸−48v/v%アセトニトリル溶液までの120分間のリニアグラジエントの条件で行った。カラムから溶出したペプチドは、波長210nmの吸光度を測定することにより検出した。他のペプチドとよく分離した2ペプチド、KP15(保持時間66分)、KP23(保持時間96分)を分取し、それぞれを真空乾燥した後、200μlの0.1v/v%トリフルオロ酢酸−50v/v%アセトニトリル溶液に溶解した。これらペプチド試料をプロテインシーケンサーに供し、それぞれN末端から5残基までアミノ酸配列を分析した。ペプチドKP15からは、配列表における配列番号2に示すアミノ酸配列が、またペプチドKP23からは、配列表における配列番号3に示すアミノ酸配列が得られた。さらに同じ試料を用いて同じ方法により、より詳細に分析したところ、ペプチドKP15及びペプチドKP23はそのN末端部に、それぞれ、配列表における配列番号7及び配列番号8に示すアミノ酸配列を含んでいることが判明した。
【0055】
【実験5】
〈コージビースホスホリラーゼの糖分解反応における基質特異性〉
D−グルコース、マルトース、スクロース、ラクトース、トレハロース、ネオトレハロース、セロビオース、メリビオース、コージビオース、イソマルトース、ソホロース、ゲンチオビオース、ニゲロース及びラミナリビオースから選ばれる糖質の水溶液に、実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼを糖質固形物1g当たりそれぞれ10単位ずつ加え、5mMリン酸二水素ナトリウム存在下、60℃、pH5.5で24時間作用させた。各反応液中の糖質濃度はいずれも2w/v%とした。酵素反応前後の反応液をキーゼルゲル60(メルク社製;アルミプレート、20×20cm)を用いた薄層クロマトグラフィー(以下、「TLC」と略称する。)に供した。TLCは展開溶媒に1−ブタノール:ピリジン:水=7:3:1(容積比)を用いて室温で1回展開した後、20v/v%硫酸−メタノール溶液を噴霧し、110℃で約10分間加熱して発色させた。両反応液に由来するスポットを比較し、それぞれの糖質に対する酵素作用の有無を判定した。結果を表1に示した。
【0056】
【表1】

Figure 0003967438
【0057】
表1に示されるように、本発明のコージビオースホスホリラーゼは、コージビオースに極めて高い特異性で作用してD−グルコースとβ−D−グルコース−1リン酸とを生成することが判明した。一方、他の糖質には作用しないことが判明した。
【0058】
【実験6】
〈コージビースホスホリラーゼのグルコシル転移糖生成反応における受容体特異性〉
受容体として表2に示す各種単糖類、オリゴ糖類および糖アルコール類のいずれかと、糖供与体としてβ−D−グルコース−1リン酸とを、固形物重量で等量溶解含有している水溶液に、実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり10単位ずつ加え、60℃、pH5.5で24時間反応させた。なお、受容体及び糖供与体の反応液中の濃度はいずれも1w/v%とした。酵素反応前後の反応液を、実験5と同様にTLCに供した後発色させた。両反応液に由来するスポットを比較し、反応後に新たに生成したスポットより、転移糖を生成しているかどうかを判定した。また転移糖と判定されたスポットの発色強度を肉眼観察することにより、転移糖の生成率を相対的に評価した。結果を表2に示した。
【0059】
【表2】
【0060】
表2に示されるように、本発明のコージビオースホスホリラーゼは、β−D−グルコース−1リン酸を糖供与体として、D−グルコース、L−ソルボースなどの単糖類、マルトース、コージビオース、トレハロース、スクロースなどの二糖類、及びマルトトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオースなどの三糖以上のオリゴ糖類にグルコシル基を良く転移し、グルコシル転移糖を生成することが判った。なお、β−D−グルコース−1リン酸にかえてα−D−グルコース−1リン酸を糖供与体として用いた場合、グルコシル転移糖は得られなかった。
【0061】
この実験6により、本発明のコージビオースホスホリラーゼによる糖転移反応で生成することが明らかとなったグルコシル転移糖のうちのいくつかの詳細な構造について、次の実験7乃至12を示しながら説明する。
【0062】
【実験7】
〈β−D−グルコース−1リン酸とD−グルコースとからのグルコシル転移糖〉
実験6で得たβ−D−グルコース−1リン酸とD−グルコースとを基質とした酵素反応液の糖成分をガスクロマトグラフィー(以下、「GLC」と略称する。)で分析した。酵素反応液の一部を乾固し、ピリジンに溶解した後、トリメチルシリル化したものをGLCの分析試料とした。GLCカラムは、2%シリコンOV−17/クロモゾルブW(ジー・エル・サイエンス株式会社製)を充填したステンレスカラム(3mmφ×2m)、キャリアーガスは、窒素ガスを流量40ml/分で、カラムオーブン温度は、160℃から320℃まで7.5℃/分の昇温速度で分析した。検出は、水素炎イオン検出器を用いた。
【0063】
その結果、本発明のコージビオースホスホリラーゼによるβ−D−グルコース−1リン酸とD−グルコースとからのグルコシル転移糖のピークの保持時間は、既知糖質コージビオースのそれと一致した。本発明のコージビオースホスホリラーゼによるβ−D−グルコース−1リン酸とD−グルコースとからのグルコシル転移糖は、コージビオースであると判断される。
【0064】
【実験8】
〈グルコシルソルボース〉
本発明のコージビオースホスホリラーゼによるL−ソルボースへの糖転移反応で生成するグルコシル転移糖を確認するため、当該グルコシル転移糖を生成させ、単離し、構造を調べた。まず、β−D−グルコース−1リン酸を2.5%、L−ソルボースを2.5%含む水溶液をpH5.0に調整し、これに実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり10単位加え、60℃で48時間反応させ、次いで100℃で10分間加熱して酵素を失活させた。実験7で示した方法に準じてこの反応終了液の一部をGLCで分析した。その結果、反応終了液にはβ−D−グルコース−1リン酸及びL−ソルボースのいずれとも保持時間の異なる成分が多量生成していることが確認され、本成分が当該グルコシル転移糖と考えられた。また、GLCでの分析結果より求めた本反応における当該グルコシル転移糖の生成率は約24%であった。本反応液の残り全量を活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、濃度約50%まで濃縮して、以下に説明するカラムクロマトグラフィーを行い、当該グルコシル転移糖高含有画分を採取した。
【0065】
分画用樹脂は、アルカリ金属型強酸性カチオン交換樹脂(東京有機化学工業株式会社製、商品名『XT−1016』、Na型、架橋度4%)を使用し、内径3cm、長さ1mのジャケット付きステンレス製カラム4本に水懸濁状で充填し、直列につなぎ、樹脂層全長を約4mになるようにした。カラム内温度を40℃に維持しつつ、糖液を樹脂に対して5v/v%加え、これに40℃の温水をSV0.15の流速で流して分画し、当該グルコシル転移糖高含有画分を採取した。
【0066】
当該転移糖高含有画分を脱塩、精製し、濃度約40%に濃縮してオクタデシルシリカゲルを充填したカラム(株式会社ワイエムシー、商品名『YMC−PakODS』)を用いたクロマトグラフィーを行い、当該グルコシル転移糖画分を採取した。採取された画分を濃度約40%に濃縮し、再度オクタデシルシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーに供する操作を繰り返し、採取された当該グルコシル転移糖高含有液を脱塩、精製、濃縮、真空乾燥して、当該グルコシル転移糖高含有粉末を、反応に供した糖質の固形物当たり収率約20%で得た。実験7で示した方法に準じて本粉末標品をGLCで分析したところ、本標品は固形物当たり約98%当該グルコシル転移糖を含有していた。
【0067】
次に、当該グルコシル転移糖高含有粉末を酸分解し、GLC分析に供した。その結果、当該グルコシル転移糖は酸分解によりほぼ1対1のモル比でD−グルコースとL−ソルボースを生成することが分かった。また、当該グルコシル転移糖高含有粉末をメチル化した後、酸により加水分解し、続いて還元、アセチル化して得られた部分メチルヘキシトールアセテートをGLCで分析すると2,3,4,6−テトラメチル−1,5−ジアセチルグルシトールが認められた。以上のことは、当該グルコシル転移糖が、D−グルコースとL−ソルボースが1対1のモル比で結合したものであり、更に、D−グルコースの1位のOH基がその結合に関与していることを示唆している。なお、ソルボースのメチル化誘導体は認められなかったが、これは酸により分解されたためと思われる。
【0068】
当該グルコシル転移糖の構造をさらに詳細に調べるため13C−核磁気共鳴スペクトルを測定した。その結果、13C−NMRスペクトル(100MHz,D2O):σppm from TSP101.2,100.4,99.5,99.3,77.1,75.6,74.9,74.5,74.0,73.2,72.2,66.3,63.2,62.1の各値が得られた。この分析データから当該グルコシル転移糖はD−グルコースの1位がL−ソルボースの5位にα型で結合した2糖類であるグルコシルソルボース、すなわち、α−D−glucosyl(1→5)−L−sorboseであることが分かった。本物質は、従来知られていなかった新規な糖質である。
【0069】
【実験9】
〈コージビオシルグルコース〉
本発明のコージビオースホスホリラーゼによるマルトースへの転移反応で生成するグルコシル転移糖を確認するため、当該グルコシル転移糖を生成させ、単離し、構造を調べた。まず、β−D−グルコース−1リン酸を5%、マルトースを10%含む水溶液をpH6.0に調整し、これに実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり20単位加え、60℃で48時間反応させ、次いで100℃で10分間加熱して酵素を失活させた。実験7で示した方法に準じてこの反応終了液の一部をGLCで分析した。その結果、反応終了液にはβ−D−グルコース−1リン酸及びマルトースのいずれとも保持時間の異なる成分が多量生成していることが確認され、本成分が当該グルコシル転移糖と考えられた。また、GLCでの分析結果より求めた本反応における当該グルコシル転移糖の生成率は約40%であった。本反応液の残り全量を実験7と同様に分画精製し、濃縮、真空乾燥して、当該グルコシル転移糖高含有粉末を、反応に供した糖質の固形物当たり収率約20%で得た。本粉末標品は、当該グルコシル転移糖を固形物当たり約98%含有していた。
【0070】
次に、当該グルコシル転移糖高含有粉末をメチル化した後、酸により加水分解し、続いて還元、アセチル化して得られた部分メチルヘキシトールアセテートをGLC分析に供した。その結果、2,3,4,6−テトラメチル−1,5−ジアセチルグルシトールと3,4,6−トリメチル−1,2,5−トリアセチルグルシトールおよび2,3,6−トリメチル−1,4,5−トリアセチルグルシトールが約1対1対1の比率で認められた。このことは、当該グルコシル転移糖が、1位のOH基のみが結合に関与しているグルコースと、1位と2位のOH基がともに結合に関与しているか又は2位のOH基のみが結合に関与しているグルコースと、1位と4位のグルコースがともに結合に関与しているか又は4位のOH基のみが結合に関与しているグルコースとが、それぞれ1対1対1の割合で互いに結合しているオリゴ糖であることを示唆している。
【0071】
当該グルコシル転移糖の構造をさらに詳細に調べるため13C−核磁気共鳴スペクトルを測定した。その結果、13C−NMRスペクトル(100MHz,D2O):σppm from TSP99.5,99.4,99.1,98.6,94.6,79.2,78.8,78.6,78.0,77.6,77.3,77.0,76.1,75.6,75.3,74.7,74.2,74.1,73.8,72.7,72.2,72.1,63.6,63.5,63.2,63.1の各値が得られた。この分析データから本グルコシル転移糖の構造はマルトースの非還元末端グルコース残基にD−グルコースがα型で1,2結合した3糖類であるコージビオシルグルコース、すなわち、α−D−glucosyl(1→2)α−D−glucosyl(1→4)−D−glucoseであることが分かった。
【0072】
【実験10】
〈コージトリオース〉
本発明のコージビオースホスホリラーゼによるコージビオースへの糖転移反応で生成するグルコシル転移糖を確認するため、当該グルコシル転移糖を生成させ、単離し、構造を調べた。まず、20%コージビオースを溶解含有する5mMリン酸二水素ナトリウムをpH5.5に調整し、これに実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼをコージビオース1g当たり10単位加え、60℃で48時間反応させ、次いで100℃で10分間加熱して酵素を失活させた。実験7で示した方法に準じてこの反応終了液の一部をGLCで分析した。その結果反応終了液にはコージビオースとも、また、D−グルコースやβ−D−グルコース−1リン酸とも保持時間の異なる成分が多量生成していることが確認され、本成分が当該グルコシル転移糖と考えられた。また、GLCでの分析結果より求めた本反応における当該グルコシル転移糖の生成率は約30%であった。本反応液の残り全量を実験8と同様に分画精製し、濃縮、真空乾燥して、当該グルコシル転移糖高含有粉末を、反応に供したコージビオースの固形物当たり収率約15%で得た。本粉末標品は、当該グルコシル転移糖を固形物当たり約98%含有していた。
【0073】
次に、当該グルコシル転移糖高含有粉末をメチル化した後、酸により加水分解し、続いて還元、アセチル化して得られた部分メチルヘキシトールアセテートをGLC分析に供した。その結果、2,3,4,6−テトラメチル−1,5−ジアセチルグルシトールと3,4,6−トリメチル−1,2,5−トリアセチルグルシトールが約1対2の比率で認められた。このことは、当該グルコシル転移糖が、1位のOH基のみが結合に関与しているグルコースと、1位と2位のOH基がともに結合に関与しているか又は2位のOH基のみが結合に関与しているグルコースとが、1対2の割合で互いに結合しているオリゴ糖であることを示唆している。さらに、グルコースの結合様式の可能性を考慮に入れるとこのことは、当該グルコシル転移糖が、1位のOH基のみが結合に関与しているグルコースと、1位と2位のOH基がともに結合に関与しているグルコースと、2位のOH基のみが結合に関与しているグルコースとが、それぞれ1対1対1の割合で互いに結合しているオリゴ糖であることを強く示唆している。
【0074】
当該グルコシル転移糖の構造をさらに詳細に調べるため13C−核磁気共鳴スペクトルを測定した。その結果、13C−NMRスペクトル(100MHz,D2O):σppm from TSP99.3,99.0,98.3,97.6,96.5,92.2,81.3,78.8,78.6,78.5,77.2,77.1,75.7,75.6,74.7,74.6,74.5,74.3,74.2,74.1,74.0,73.9,72.6,72.3,72.2,72.1,72.0,63.6,63.4,63.2,63.1,63.1,63.0の各値が得られた。この分析データから本グルコシルコージビオースの構造はコージビオースの非還元末端グルコース残基にD−グルコースがα型で1,2結合した3糖類であるコージトリオース、すなわち、α−D−glucosyl(1→2)α−D−glucosyl(1→2)−D−glucoseであることが分かった。
【0075】
【実験11】
〈コージビオシルグルコシド〉
本発明のコージビオースホスホリラーゼによるトレハロースへの転移反応で生成するグルコシル転移糖を確認するため、当該グルコシル転移糖を生成させ、単離し、構造を調べた。まず、β−D−グルコース−1リン酸を5%、トレハロースを10%含む水溶液をpH5.5に調整し、これに実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり10単位加え、60℃で48時間反応させ、次いで100℃で10分間加熱して酵素を失活させた。実験7で示した方法に準じてこの反応終了液の一部をGLCで分析した。その結果、反応終了液にはβ−D−グルコース及びトレハロースのいずれとも保持時間の異なる成分が多量生成していることが確認され、本成分が当該グルコシル転移糖と考えられた。また、GLCでの分析結果より求めた本反応における当該グルコシル転移糖の生成率は約75%であった。本反応液の残り全量を実験8と同様に分画精製し、濃縮、真空乾燥して、当該グルコシル転移糖高含有粉末を、反応に供した糖質の固形物当たり収率約65%で得た。本粉末標品は、当該グルコシル転移糖を固形物当たり約98%含有していた。
【0076】
次に、当該グルコシル転移糖高含有粉末をメチル化した後、酸により加水分解し、続いて還元、アセチル化して得られた部分メチルヘキシトールアセテートをGLC分析に供した。その結果、2,3,4,6−テトラメチル−1,5−ジアセチルグルシトールと3,4,6−トリメチル−1,2,5−トリアセチルグルシトールが2対1の比率で認められた。このことは、当該グルコシル転移糖が、1位のOH基のみが結合に関与しているグルコースと、1位と2位のOH基がともに結合に関与しているグルコースとが、2対1の割合で互いに結合しているオリゴ糖であることを示唆している。
【0077】
当該グルコシル転移糖の構造をさらに詳細に調べるため13C−核磁気共鳴スペクトルを測定した。その結果、13C−NMRスペクトル(100MHz,D2O):σppm from TSP98.6,96.2,93.3,77.3,75.8,75.4,75.1,74.8,74.6,74.6,74.0,73.9,72.5,72.3,72.2,63.4,63.4,63.3の各値が得られた。この分析データから本グルコシルトレハロースの構造はトレハロースにD−グルコースが1,2結合した3糖類であるコージビオシルグルコシド(別名セラギノース)、すなわち、α−D−glucosyl(1→2)α−D−glucosyl(1,1)α−D−glucosideであることが分かった。
【0078】
【実験12】
〈コージビオシルフラクトシド〉
本発明のコージビオースホスホリラーゼによるスクロースへの転移反応で生成するグルコシル転移糖を確認するため、当該グルコシル転移糖を生成させ、単離し、構造を調べた。まず、β−D−グルコース−1リン酸を5%、スクロースを10%含む水溶液をpH5.5に調整し、これに実験2の方法で得た精製コージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり10単位加え、60℃で48時間反応させ、次いで100℃で10分間加熱して酵素を失活させた。実験7で示した方法に準じてこの反応終了液の一部をGLCで分析した。その結果、反応終了液にはβ−D−グルコース−1リン酸及びスクロースのいずれとも保持時間の異なる成分が多量生成していることが確認され、本成分が当該グルコシル転移糖と考えられた。また、GLCでの分析結果より求めた本反応における当該グルコシル転移糖の生成率は約70%であった。本反応液の残り全量を実験8と同様に分画精製し、濃縮、真空乾燥して、当該グルコシル転移糖高含有粉末を、反応に供した糖質の固形物当たり収率約50%で得た。本粉末標品は、当該グルコシル転移糖を固形物当たり約98%含有していた。
【0079】
次に、当該グルコシル転移糖高含有粉末を酸分解し、GLC分析に供した。その結果、当該グルコシル転移糖は酸分解によりほぼ2対1のモル比でD−グルコースとD−フラクトースを生成することが分かった。また、当該グルコシル転移糖高含有粉末をメチルした後、酸により加水分解し、続いて還元、アセチル化して得られた部分メチルヘキシトールアセテートをGLCで分析すると2,3,4,6−テトラメチル−1,5−ジアセチルグルシトールと3,4,6−トリメチル−1,2,5−トリアセチルグルシトールが1対1の比率で認められた。以上のことは、当該グルコシル転移糖が、D−グルコースとD−フラクトースが2対1のモル比で結合したものであり、更に、当該グルコシル転移糖を構成するD−グルコースは、1位のOH基のみが結合に関与するものと、1位と2位のOH基がともに結合に関与するものとが、1対1のモル比で存在していることを示唆している。なお、D−フラクトースのメチル化誘導体は認められなかったが、これは酸により分解されたためと思われる。
【0080】
当該グルコシル転移糖の構造をさらに詳細に調べるため13C−核磁気共鳴スペクトルを測定した。その結果、13C−NMRスペクトル(100MHz,D2O):σppm from TSP107.0,99.3,92.5,84.0,79.1,78.5,76.5,75.7,74.9,74.7,74.1,74.0,72.2,72.1,64.9,64.6,63.2,63.1の各値が得られた。この分析データから本グルコシルスクロースの構造はスクロースのグルコース残基にD−グルコースがα型で1,2結合した3糖類であるコージビオシルフラクトシド、すなわち、α−D−glucosyl(1→2)α−D−glucosyl(1→2)β−D−fructosideであることが分かった。本物質は、従来知られていなかった新規な糖質である。
【0081】
【実験13】
〈急性毒性〉
7週齢のdd系マウスを使用して、実験8乃至12で得たグルコシルソルボース高含有粉末、コージビオシルグルコース高含有粉末、コージトリオース高含有粉末、コージビオシルグルコシド高含有粉末及びコージビオシルフラクトシド高含有粉末を、それぞれ別個に経口投与して急性毒性テストをしたところ、いずれの場合にも投与可能な最大投与量すなわち、50g/kgマウス体重においても死亡例は認められなかった。従って、本発明のこれら転移糖は、いずれも毒性の極めて低い物質である。
【0082】
以下、本発明のコージビオースホスホリラーゼ及び当該コージビオースホスホリラーゼをコードする本発明のDNAと、それを利用したグルコシル転移糖含有糖質の製造方法を実施例Aで、このグルコシル転移糖含有糖質を含有せしめた組成物を実施例Bで示す。
【0083】
【実施例A−1】
〈酵素液〉
サーモアナエロビウム・ブロッキイ ATCC35047を、実験1に示した方法で種培養した後、実験1に示した方法に準じて嫌気ファーメンターに調製した同じ組成の培地に、この培地体積当たり1v/v%の種培養液を接種し、培養温度65℃で約30時間培養した。培養液を遠心分離して得た菌体を超音波破砕し、破砕液上清のコージビオースホスホリラーゼ活性を測定した。この活性を培養液1ml当たりに換算すると、0.08単位であった。破砕液上清を限外濾過膜にて濃縮し、その濃縮液を透析してml当たりコージビオースホスホリラーゼ活性約8単位を有する酵素液を、もとの培養液の総活性に対して約70%の収率で得た。
【0084】
【実施例A−2】
〈DNAの調製〉
実験1に示した培地と同一組成の培地11lで、サーモアナエロビウム・ブロッキイ(ATCC 35047)を、実験1に示した方法に準じて60℃で24時間培養した。遠心分離により培養物から菌体を分離し、適量のトリス−EDTA−食塩緩衝液(以下、「TES緩衝液」と略記する。)(pH8.0)に浮遊させ、リゾチームを当該菌体浮遊液の体積に対し0.05%(w/v)加えた後、37℃で30分間インキュベートした。その後この処理物を−80℃で1時間保持して凍結させた後、ここに、予めTES緩衝液(pH9.0)を加えて60℃に加温しておいたTES緩衝液/フェノール混液を加えて充分に攪拌し、さらに氷冷後遠心分離して形成された上層を採取した。この上層に、2倍容の冷エタノールを加えて生成した沈澱を採取し、SSC緩衝液(pH7.1)の適量に溶解後、7.5μgのリボヌクレアーゼ及び125μgのプロテアーゼを加え、37℃で1時間インキュベートした。ここに、クロロホルム/イソアミルアルコール混液を加えて攪拌後、静置して形成される上層を採取し、この上層に冷エタノールを加えて生成した沈澱を採取した。沈澱を冷70%(v/v)エタノールで濯ぎ真空乾燥して、DNAを得た。得られたDNAは、濃度約1mg/mlとなるようにSSC緩衝液(pH7.1)に溶解し、−80℃で凍結した。
【0085】
【実施例A−3】
〈形質転換体と組換えDNAの調製〉
実施例A−2の方法で得たDNA溶液を1mlとり、ここに制限酵素HindIIIを約20単位加え、37℃で30分間インキュベートしてDNAを部分分解した後、蔗糖密度勾配超遠心法により、鎖長約2,000乃至5,000塩基対のDNA断片を採取した。別途、ストラタジーン・クローニング・システムズ製プラスミドベクター『BluescriptII SK(+)』を常法により制限酵素Hind IIIを作用させて完全に切断した後、その切断されたプラスミドベクター0.3μgと先に得たDNA断片約3μgとを宝酒造製『DNAライゲーション・キット』を用いて、添付の説明書にしたがって操作して連結し、得られた組換えDNAで、通常のコンピテントセル法によりストラタジーン・クローニング・システムズ製大腸菌『Epicurian Coli XL1−Blue』100μlを形質転換して遺伝子ライブラリーを作製した。
【0086】
このようにして得た遺伝子ライブラリーとしての形質転換体を、常法により調製した、10g/l トリプトン、5g/l 酵母エキス、5g/l 塩化ナトリウム、75mg/l アンピシリンナトリウム塩及び50mg/l 5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−ガラクトシドを含む寒天平板培地(pH7.0)に植菌し、37℃で18時間培養後、培地上に形成された白色のコロニー約4,000個をアマシャム製ナイロン膜『Hybond−N+』上に固定した。別途、実験4の方法で明らかにした、配列表の配列番号7に示すアミノ酸配列における第1より7番目までのアミノ酸配列に基づき、5′−TTYGAYGARAAYAAYATGCC−3′で表される塩基配列のオリゴヌクレオチドを化学合成し、常法にしたがい[γ−32P]ATP及びT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて同位体標識してプローブとしての合成DNAを得た。先に得たナイロン膜上に固定されたコロニーのうち、当該プローブと顕著な会合を示すコロニーを、通常のコロニーハイブリダイゼーション法を適用して選択し、当該形質転換体を『TKP1』と命名した。
【0087】
この形質転換体TKP1を常法にしたがい、100μg/ml アンピシリンナトリウム塩を含むL−ブロス培地(pH7.0)に植菌し、37℃で24時間回転振盪培養した。培養終了後、遠心分離により培養物から菌体を採取し、通常のアルカリ−SDS法により組換えDNAを抽出した。この組換えDNAの塩基配列を、通常のジデオキシ法により分析したところ、当該組換えDNAは、サーモアナエロビウム・ブロッキイ(ATCC 35047)に由来する、鎖長3956塩基対の、配列表における配列番号9に示す塩基配列のDNAを含んでいた。図5に示すように、この組換えDNAにおいて、当該DNAは、制限酵素Hind IIIによる認識部位の下流に連結されていた。一方、この塩基配列から推定されるアミノ酸配列は、その配列番号9に併記したとおりであり、このアミノ酸配列と、実験4の方法で確認された本発明のコージビオースホスホリラーゼのN末端アミノ酸配列及び中間部部分アミノ酸配列である、配列表における配列番号1乃至3及び配列番号6乃至8に示すアミノ酸配列とを比較したところ、配列表における配列番号1、2及び3に示すアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号9に併記したアミノ酸配列における第1乃至5番目、第590乃至594番目及び第357乃至361番目のアミノ酸配列と完全に一致した。また、配列表における配列番号6、7及び8に示すアミノ酸配列は、それぞれ、配列表における配列番号9に併記したアミノ酸配列における第1乃至10番目、第590乃至599番目及び第357乃至366番目のアミノ酸配列と完全に一致した。以上のことは、本発明のコージビオースホスホリラーゼが配列表における配列番号4に示すアミノ酸配列を含むものであり、当該酵素はサーモアナエロビウム・ブロッキイ(ATCC 35047)においては、配列表における配列番号5に示す塩基配列のDNAによりコードされていることを示している。以上のようにして調製し、塩基配列を確認した組換えDNAを『pTKP1』と命名した。
【0088】
【実施例A−4】
〈形質転換体によるコージビオースホスホリラーゼの産生〉
16g/lポリペプトン、10g/l酵母エキス及び5g/l塩化ナトリウムを含む水溶液を500ml容三角フラスコに100ml入れ、オートクレーブで121℃で15分間処理し、冷却し、無菌的にpH7.0に調製した後、アンピシリンナトリウム塩10mgを無菌的に添加して液体培地を調製した。この液体培地に実施例A−3の方法で得た形質転換体TKP1を接種し、37℃で約20時間通気攪拌培養したものを種培養液とした。次に10l容ファーメンタに、種培養に用いたのと同一組成の培地を、種培養の場合に準じて7l調製し、種培養液70ml接種し、約20時間通気攪拌培養した。この培養物を、常法にしたがい、遠心分離して菌体を回収し、10mMリン酸緩衝液(pH7.0)に懸濁し、超音波処理して菌体を破砕し、さらに遠心分離により不溶物を除去し、上清を採取した。その上清を10mMリン酸緩衝液に対して透析した後、透析液中のコージビオースホスホリラーゼ活性を測定したところ、培養物1l当たり約500単位の当該酵素が産生されていた。
【0089】
第一の対照として、大腸菌XL1−Blue株を、培地にアンピシリンを添加していないこと以外はすべて上述の形質転換体の場合と同一条件で、培養し、培養物から菌体破砕物の上清を採取し、透析した。第二の対照として、サーモアナエロビウム・ブロッキイ(ATCC 35047)を、アンピシリンを含有しないこと以外は上述の形質転換体の場合と同一組成の培地を用い、実験1に示した方法に準じて60℃で静置培養し、さらに上述の形質転換体の場合と同じく培養物から菌体破砕物の上清を採取し、透析した。第一の対照の透析物には当該酵素活性は全く認められなかった。第二の対照の透析物には当該酵素活性が認められたが、この場合は、培養物1l当たり約100単位であり、形質転換体TKP1の場合に比較して明らかに低い値であった。
【0090】
この実施例A−4の方法で得た透析物を、さらに実験2に示した方法に準じて、DEAE−トヨパール 650ゲル、ウルトロゲル AcA44を用いたカラムクロマトグラフィーに供して精製し、さらにこの精製酵素を実験3に示した方法に準じて分析した。SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法による分子量83,000±5,000ダルトン、ゲル濾過法による分子量500,000±30,000ダルトン、等電点ポリアクリルアミドゲル電気泳動法による等電点4.4±0.5、コージビオースホスホリラーゼ活性の至適温度65℃付近、至適pH5.5付近、温度安定性は65℃付近まで、pH安定性は約5.5乃至10.0であり、実験1乃至2に示した方法で調製された当該酵素の理化学的性質と実質的に同一であった。以上の結果は、本発明のコージビオースホスホリラーゼは、組換えDNA技術によっても良好に製造でき、なお且つ酵素の生産性も有意に向上することを示している。
【0091】
【実施例A−5】
〈酵素液〉
実施例A−3に示した方法で得た形質転換体TKP1を実施例A−4に示した方法で培養した。培養液を遠心分離して得た菌体を超音波破砕し、破砕液上清のコージビオースホスホリラーゼ活性を測定した。この活性を培養液1ml当たりに換算すると、約0.5単位であった。破砕液上清を限外濾過膜にて濃縮し、その濃縮液を透析してml当たりコージビオースホスホリラーゼ活性約10単位を有する酵素液を、もとの培養液の総活性に対して約70%の収率で得た。
【0092】
【実施例A−6】
〈コージビオース含有糖液〉
マルトースを5%含む25mMリン酸2カリウム−クエン酸緩衝液(pH6.0)に、市販の細菌由来マルトースホスホリラーゼをマルトース1g当たり5単位、実施例A−1の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをマルトース1g当たり40単位になるように加え、30℃で72時間反応させた。その反応液を100℃で30分間加熱し、酵素を失活させた後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のコージビオース含有糖液を原料固形物当たり収率約95%で得た。
【0093】
本品は、コージビオースを固形物当たり約30%含有するとともにコージビオシルグルコースをも含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、甘味剤、呈味改良剤、安定剤、ビフィズス菌増殖促進剤、ミネラル吸収促進剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0094】
【実施例A−7】
〈コージビオース高含有粉末〉
実施例A−6の方法で反応、精製した固形物当たり約30%のコージビオースを含有する糖液を原料として固形物濃度約20%に調整し、これにグルコアミラーゼを固形物1g当たり5単位加えてpH4.5、40℃で16時間反応させ残存するマルトースを分解した。100℃で30分加熱して反応を停止した後、濃度約40%まで濃縮した。本糖液中のコージビオース含有率を高めるため、アルカリ金属型強酸性カチオン交換樹脂(東京有機化学工業株式会社製、商品名『XT−1016』、Na型、架橋度4%)を使用し、内径3cm、長さ1mのジャケット付きステンレス製カラム4本に水懸濁状で充填し、直列につなぎ、樹脂層全長を約4mになるようにした。カラム内温度を40℃に維持しつつ、糖液を樹脂に対して5v/v%加え、これに40℃の温水をSV0.15の流速で流して分画し、コージビオース高含有画分を採取した。更に、精製、濃縮し、真空乾燥し、粉砕して、コージビオース高含有粉末を原料固形物当たり収率約20%で得た。
【0095】
本品は、固形物当たり約90%のコージビオースを含有しており、味質良好な甘味、適度の保湿性を有し、甘味剤、呈味改良剤、安定剤、ビフィズス菌増殖促進剤、ミネラル吸収促進剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0096】
【実施例A−8】
〈グルコシルソルボース含有糖液〉
β−D−グルコース−1リン酸及びL−ソルボースをそれぞれ5%含む水溶液をpH5.5に調整し、これに実施例A−1の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり10単位になるように加え、60℃で72時間反応させた。その反応液を90℃で30分間加熱し、酵素を失活させた後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のグルコシルソルボース含有糖液を原料固形物当たり収率約95%で得た。
【0097】
本品は、固形物当たりグルコシルソルボースを約30%含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、甘味剤、呈味改良剤、安定剤、ビフィズス菌増殖促進剤、ミネラル吸収促進剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0098】
【実施例A−9】
〈グルコシルソルボース高含有糖液〉
β−D−グルコース−1リン酸を5%及びL−ソルボースを10%含む水溶液をpH6.0に調整し、これに実施例A−1の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり30単位になるように加えて、60℃で72時間反応させた。反応後冷却し、市販パン酵母を固形物重量当たり湿重量で5%になるように加え、1規定の水酸化ナトリウム溶液を用いて該反応液をpH5乃至6に制御しながら27℃で6時間反応させた。その反応液を90℃で30分間加熱し、反応を停止させた後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のグルコシルソルボース含有糖液を原料固形物当たり収率約65%で得た。
【0099】
本品は、固形物当たりグルコシルソルボースを約40%含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、甘味剤、呈味改良剤、安定剤、ビフィズス菌増殖促進剤、ミネラル吸収促進剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0100】
【実施例A−10】
〈グルコシルソルボース高含有粉末〉
実施例A−9の方法で反応、精製した固形物当たり約40%のグルコシルソルボースを含有する糖液を原料として、これを固形物濃度約45%に調整した。本糖液中のグルコシルソルボース含有率を高めるため、アルカリ金属型強酸性カチオン交換樹脂(東京有機化学工業株式会社製、商品名『XT−1016』、Na型、架橋度4%)を使用し、内径3cm、長さ1mのジャケット付きステンレス製カラム4本に水懸濁状で充填し、直列につなぎ、樹脂層全長を約4mになるようにした。カラム内温度を40℃に維持しつつ、糖液を樹脂に対して5v/v%加え、これに40℃の温水をSV0.15の流速で流して分画し、グルコシルソルボース高含有画分を採取した。更に、精製、濃縮し、真空乾燥し、粉砕して、グルコシルソルボース高含有粉末を原料固形物当たり収率約25%で得た。
【0101】
本品は、固形物当たり約90%のグルコシルソルボースを含有しており、味質良好な甘味、適度の保湿性を有し、甘味剤、呈味改良剤、安定剤、ビフィズス菌増殖促進剤、ミネラル吸収促進剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0102】
【実施例A−11】
〈コージビオシルフラクトシド含有糖液〉
コージビオースを10%及びスクロースを10%含む水溶液を調整し、これに実施例A−1の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをコージビオース1g当たり40単位になるように加え、5mMリン酸二水素ナトリウム塩存在下pH5.0、60℃で72時間反応させた。その反応液を90℃で30分間加熱し、酵素を失活させた後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のコージビオシルフラクトシド含有糖液を原料固形物当たり収率約95%で得た。
【0103】
本品は、固形物当たり約55%のコージビオシルフラクトシドを含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0104】
【実施例A−12】
〈コージビオシルフラクトシド高含有粉末〉
実施例A−11の方法で反応、精製した、固形物当たり約55%のコージビオシルフラクトシドを含有する糖液を原料として、これを固形物濃度約45%に調整した。本糖液中のコージビオシルフラクトシド含有率を高めるため、アルカリ土類金属型強酸性カチオン交換樹脂(ダウケミカル社販売、商品名『ダウエックス50W×4』、Ca型)を用いた以外は、実施例A−10の方法に従ってカラムクロマトグラフィーを行い、コージビオシルフラクトシド高含有画分を採取した。更に、精製、濃縮し、真空乾燥し、粉砕して、コージビオシルフラクトシド高含有粉末を原料固形物当たり収率約40%で得た。
【0105】
本品は、固形物当たり約95%のコージビオシルフラクトシドを含有しており、味質良好な甘味、適度の保湿性を有し、飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0106】
【実施例A−13】
〈コージビオシルグルコース含有糖液〉
β−D−グルコース−1リン酸を10%及びマルトースを20%含む水溶液をpH5.0に調整し、これに実施例A−1の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをマルトース1g当たり40単位になるように加え、60℃で72時間反応させた。その反応液を90℃で30分間加熱し、酵素を失活させた後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のコージビオシルグルコース含有糖液を原料固形物当たり収率約95%で得た。
【0107】
本品は、固形物当たり約45%のコージビオシルグルコースを含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0108】
【実施例A−14】
〈コージビオシルグルコシド高含有糖液〉
β−D−グルコース−1リン酸を5%、トレハロースを10%含む水溶液をpH5.0に調整し、これに実施例A−1の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり20単位になるように加え、60℃で72時間反応させた。その反応液に水酸化ナトリウムを加えてpH10以上のアルカリ性に保ちながら100℃で加熱した後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のコージビオシルグルコシド高含有糖液を原料固形物当たり収率約60%で得た。
【0109】
本品は、固形物当たり約95%のコージビオシルグルコシドを含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0110】
【実施例A−15】
〈コージビオース含有糖液〉
マルトースを5%含む25mMリン酸2カリウム−クエン酸緩衝液(pH6.0)に、市販の細菌由来マルトースホスホリラーゼをマルトース1g当たり5単位、実施例A−5の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをマルトース1g当たり40単位になるように加え、30℃で72時間反応させた。その反応液を100℃で30分間加熱し、酵素を失活させた後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のコージビオース含有糖液を原料固形物当たり収率約95%で得た。
【0111】
本品は、コージビオースを固形物当たり約30%含有するとともにコージビオシルグルコースをも含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、甘味剤、呈味改良剤、安定剤、ビフィズス菌増殖促進剤、ミネラル吸収促進剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0112】
【実施例A−16】
〈コージビオシルグルコシド高含有糖液〉
β−D−グルコース−1リン酸を5%、トレハロースを10%含む水溶液をpH5.0に調整し、これに実施例A−5の方法で調製したコージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸1g当たり20単位になるように加え、60℃で72時間反応させた。その反応液に水酸化ナトリウムを加えてpH10以上のアルカリ性に保ちながら100℃で加熱した後、冷却し、常法に従って活性炭で脱色、濾過し、H型及びOH型イオン交換樹脂により脱塩して精製し、更に濃縮して濃度約75%のシラップ状のコージビオシルグルコシド高含有糖液を原料固形物当たり収率約60%で得た。
【0113】
本品は、固形物当たり約95%のコージビオシルグルコシドを含有しており、味質良好な甘味、適度の粘度、保湿性を有し、飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に有利に利用できる。
【0114】
【実施例B−1】
〈甘味剤〉
実施例A−10の方法で得たグルコシルソルボース高含有粉末1重量部に対し、α−グリコシルステビオシド(東洋精糖株式会社製造、商品名α−Gスィート)0.05重量部を加えて均一に混合して粉末甘味剤を製造した。本品は、上品な甘味で、砂糖の約2倍の甘味を有し、カロリーは甘味度当たり砂糖の約2分の1となる。したがって、この甘味剤は低カロリー甘味料として、カロリーの摂取を制限している人、例えば、肥満者、糖尿病者などのための低カロリー飲食物に対する味付けに好適である。また、この甘味剤は、虫歯誘発菌による酸の生成も少なく、不溶性グルカンの生成も少ないことにより、虫歯を抑制する飲食物などの味付けにも好適である。
【0115】
【実施例B−2】
〈ハードキャンディー〉
実施例A−8の方法で得たグルコシルソルボース含有糖液30重量部に対し、還元麦芽糖水飴(水分25%)80重量部を加えて混合溶解し、減圧下で水分が2%未満になるまで濃縮し、これにクエン酸1重量部及び適量のレモン香料と着色料とを混和し、次いで、常法に従って成形しハードキャンディーを製造した。本品は、上品な甘味を有し、吸湿性少なく、ダレを起こしにくい歯切れの良いハードキャンディーである。
【0116】
【実施例B−3】
〈チューインガム〉
実施例A−12の方法で得たコージビオシルフラクトシド高含有粉末4重量部に対し、グルコース3重量部および、柔らかくなる程度に加熱溶融したガムベース2重量部を加えて混合し、さらに適量のハッカ香料を混合した後、常法に従ってロールにより練り合わせ成形することによってチューインガムを製造した。本品は、テクスチャー、風味ともに優れた製品である。
【0117】
【実施例B−4】
〈チョコレート〉
実施例A−7の方法で得たコージビオース高含有粉末15重量部に対し、カカオペースト40重量部、カカオバター10重量部、蔗糖10重量部及び全脂粉乳15重量部を加えて混合し、レファイナーを通した。そして粒度を下げた後、コンチェに入れ、レシチン0.5重量部を加えて、50℃で二昼夜練り上げた。次いで、常法に従い成型機に流し込み成型固化してチョコレートを製造した。本品は、ファットブルーム、シュガーブルームの恐れがなく、舌にのせた時の融け具合、風味ともに良好である。
【0118】
【実施例B−5】
〈カスタードクリーム〉
実施例A−10の方法で得たグルコシルソルボース高含有粉末400重量部に対し、コーンスターチ500重量部、マルトース500重量部及び食塩5重量部を加え、篩いを通して充分に混合し、さらに鶏卵1,400重量部を加えて攪拌し、これに沸騰した牛乳5,000重量部を徐々に加え、さらにこれをとろ火にかけて攪拌を続け、コーンスターチが完全に糊化して全体が半透明になったとき火を止め、これを冷却して少量のバニラ香料を加えることによりカスタードクリームを製造した。本品は、なめらかで光沢を有し、甘味が強すぎず美味である。
【0119】
【実施例B−6】
〈ういろう〉
実施例A−11の方法で得たコージビオシルフラクトシド含有糖液90重量部に対し、米粉90重量部、コーンスターチ20重量部、砂糖20重量部、抹茶粉末1重量部及び水の適量を加えて混練した後、これを容器に入れて60分間蒸して抹茶ういろうを製造した。本品は、照り、口当たり良好で、風味もよいものであった。また、澱粉の老化も抑制され、長時間安定であった。
【0120】
【実施例B−7】
〈べったら漬〉
実施例A−13の方法で得たコージビオシルグルコース含有糖液1重量部に対し、マルトース3重量部、甘草製剤0.05重量部、リンゴ酸0.008重量部、グルタミン酸ナトリウム0.07重量部、ソルビン酸カリウム0.03重量部及びプルラン0.2重量部を均一に混合してべったら漬の素を製造した。大根30kgを常法に従って食塩により下漬けし、次いで砂糖で中漬けしたものを、ここで得たべったら漬の素4kgで調製した調味液に漬けて、べったら漬を製造した。本品は、色艶、香気ともに良好で、適度の甘味を有し歯切れも良かった。
【0121】
【実施例B−8】
〈乳酸菌飲料〉
実施例A−6の方法で得たコージビオース含有糖液130重量部に対し、脱脂粉乳175重量部及びラクトスクロース高含有粉末(株式会社林原商事販売、登録商標「乳果オリゴ」)50重量部を、水1,150重量部に溶解し、65℃で30分間殺菌し、40℃に冷却後、これに、常法にしたがって、乳酸菌のスターターを30重量部植菌し、37℃で8時間培養して乳酸菌飲料を得た。本品は、風味良好な乳酸菌飲料である。また、本品は、オリゴ糖を含有し、乳酸菌を安定に保持するだけでなく、ビフィズス菌増殖促進作用をも有する。
【0122】
【実施例B−9】
〈合成酒〉
30v/v%アルコール水溶液6518重量部(温度15℃の場合)、70%ぶどう糖水溶液600重量部、実施例A−6の方法で得たコージビオース含有糖液50重量部、コハク酸11.1重量部、75%乳酸水溶液3.66重量部、グルタミン酸ナトリウム2.3重量部、グリシン1.2重量部、アラニン1.2重量部、コハク酸ナトリウム2.22重量部、食塩1.6重量部、天然塩1.4重量部及び水2500重量部を混合して、アルコール含量約20v/v%の原酒を得た。これを水で希釈して、アルコール含量15乃至16v/v%の製品を得た。本品は、まろやかな甘みと上品な風味を有し美味である。
【0123】
【実施例B−10】
〈乳液〉
実施例A−9の方法で得たグルコシルソルボース高含有糖液3.5重量部に対し、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル0.5重量部、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビトール1重量部、親油型モノステアリン酸グリセリン1重量部、ベヘニルアルコール0.5重量部、アボガド油1重量部、α−グリコシルルチン1重量部、ビタミンE及び防腐剤の適量を加え、常法に従って加熱溶解し、これに1,3−ブチレングリコール5重量部、カルボキシビニルポリマー0.1重量部及び精製水85.3重量部を加え、ホモゲナイザーにかけて乳化し、乳液を製造した。本品は、保湿性に優れ、日焼け止め、色白剤などとして有利に利用できる。
【0124】
【実施例B−11】
〈スキンクリーム〉
実験12の方法で得たコージビオシルフラクトシド高含有粉末4重量部に対し、モノステアリン酸ポリオキシエチレングリコール2重量部、自己乳化型モノステアリン酸グリセリン5重量部、α−グリコシルルチン2重量部、流動パラフィン1重量部、トリオクタン酸グリセリル10重量部及び防腐剤の適量を加え、常法に従って加熱溶解し、これに1,3−ブチレングリコール5重量部、及び精製水66重量部を更に加え、ホモゲナイザーにかけて乳化し、香料の適量を加えて攪拌混合し、スキンクリームを製造した。本品は、伸びのよいクリームで、日焼け止め、美肌剤、色白剤などとして有利に利用できる。
【0125】
【実施例B−12】
〈練歯磨〉
実施例A−14の方法で得たコージビオシルグルコシド高含有糖液15重量部に対し、第二リン酸カルシウム重量部、ラウリル硫酸ナトリウム1.5重量部、グリセリン25重量部、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート0.5重量部、サッカリン0.02重量部、防腐剤0.05重量部及び水13重量部と混合して練歯磨を得た。本品は、光沢、洗浄力も良好で、練歯磨として好適である。
【0126】
【実施例B−13】
〈経管栄養剤〉
実施例A−7の方法で得たコージビオース高含有粉末80重量部と、乾燥卵黄190重量部、脱脂粉乳209重量部、塩化ナトリウム4.4重量部、塩化カリウム1.85重量部、硫酸マグネシウム4重量部、チアミン0.01重量部、アスコルビン酸ナトリウム0.1重量部、ビタミンEアセテート0.6重量部及びニコチン酸アミド0.04重量部からなる配合物を調製した。この配合物25gずつをラミネートアルミ製小包に充填し、ヒートシールして製品を得た。本品は、1袋分を約150乃300mlの水に溶解して栄養補給液とし、経管方法により、鼻腔、食道、胃などへ投与して使用する。
【0127】
【実施例B−14】
〈錠剤〉
実験8の方法で得たグルコシルソルボース高含有粉末4重量部に対し、アスピリン50重量部、マルトース10重量部及びコーンスターチ4重量部を加え、均一に混合した後、直径12mm、20R杆を用いて1錠680mg、錠剤の厚さ5.25mm、硬度8kg±1kgで打錠した。本品は、適度の甘味を有する飲みやすい錠剤である。
【0128】
【実施例B−15】
〈いちごジャム〉
生いちご150重量部、蔗糖60重量部、マルトース20重量部、実施例A−15の方法で得たコージビオース含有糖液40重量部、ペクチン5重量部及びクエン酸1重量部を鍋で煮詰め、瓶詰めして製品を得た。本品は風味、色調とも良好なジャムである。
【0129】
【実施例B−16】
〈加糖練乳〉
原乳100重量部に実施例A−16の方法で得たコージビオシルグルコシド高含有糖液3重量部及び蔗糖1重量部を溶解し、プレートヒーターで加熱殺菌し、次いで濃度約70%に濃縮し、無菌状態で缶詰して製品を得た。本品は温和な甘味で、風味もよく、乳幼児食品、フルーツ、コーヒー、ココア、紅茶などの調味用に有利に利用できる。
【0130】
【発明の効果】
叙上のように本発明は、従来知られていなかったコージビオースを生産し得るホスホリラーゼ、すなわち、コージビオースホスホリラーゼの発見に基づくものである。本発明のコージビオースホスホリラーゼは、至適温度、温度安定性における温度が高く、また、pH安定性におけるpH域が広く、しかも至適pHはそのpH域内にあり、更に産生微生物からの酵素生産量も高い。したがって、β−D−グルコース−1リン酸を糖供与体として各種糖質の存在下で本発明の酵素を作用させれば、従来公知ではあるが入手の極めて困難であったコージビオース等や、新規のグルコシルソルボース等を始めとする各種グルコシル転移糖並びに当該転移糖含有糖質を大量且つ安価に製造することができる。
【0131】
この様にして製造されるグルコシル転移糖並びに当該転移糖含有糖質は、上品な甘味の甘味剤、呈味改良剤、品質改良剤、ボディー付与剤、粘度調節剤、保湿剤、照付与剤などとして、さらには、栄養補給剤などとして広く飲食物、化粧品、医薬品、成形物など各種組成物に供しうることが大きな特徴であることから、本発明は、食品、化粧品、医薬品分野のみならず、農水畜産業や、化学工業等の産業界に貢献すること誠に多大な意義のある発明といえる。
【0132】
【配列表】
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【0133】
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【0134】
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【0135】
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【0136】
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【0137】
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【0138】
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【0139】
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【0140】
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【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコージビオースホスホリラーゼの酵素活性に及ぼす温度の影響を示す図である。
【図2】本発明のコージビオースホスホリラーゼの酵素活性に及ぼすpHの影響を示す図である。
【図3】本発明のコージビオースホスホリラーゼの安定性に及ぼす温度の影響を示す図である。
【図4】本発明のコージビオースホスホリラーゼの安定性に及ぼすpHの影響を示す図である。
【図5】本発明の組換えDNAの制限酵素地図を示す図である。図中矢印は、本発明のコージビオースホスホリラーゼをコードするDNAを示す。
【表2】
Figure 0003967438
【表2】
Figure 0003967438
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel enzyme cordobiose phosphorylase, a method for producing the same, and uses thereof. More specifically, inorganic phosphate and / or a salt thereof (hereinafter referred to as “inorganic phosphate” throughout the present specification unless inconvenience occurs). In the presence of D-glucose and β-D-glucose-1-phosphate and / or a salt thereof (hereinafter referred to as “β-D-glucose unless otherwise noted”). -1 phosphate ")), and conversely, a novel enzyme cordobiose phosphorylase which has the action of producing cordobiose and inorganic phosphate from β-D-glucose-1 phosphate and D-glucose. And its production method, glucosyltransferase-containing saccharides produced using this cordobiose phosphorylase, and these saccharides are contained. It relates to a composition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, oligosaccharides such as maltose and trehalose and their functions have attracted attention, and various production methods of these oligosaccharides have been widely studied from various fields. As methods for producing these oligosaccharides, utilization of various phosphorylases such as maltose phosphorylase, trehalose phosphorylase, sucrose phosphorylase, cellobiose phosphorylase, laminaribiose phosphorylase is known. Various microorganisms are known as a source of these phosphorylases.
[0003]
These phosphorylases, their actions and source microorganisms are summarized in “Enzyme Handbook” Asakura Shoten (1982). However, phosphorylase capable of producing cordobiose is not yet known, and its provision is desired.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a novel enzyme, cordobiose phosphorylase, as well as a method for producing the enzyme, a glucosyltransferase-containing saccharide using the enzyme, and a use thereof.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors searched for an unknown cordierbiose phosphorylase and searched for microorganisms that produce the enzyme. As a result, the microorganism Thermoanaerobium brokii (ATCC 35047) belonging to the genus Thermoanaerobium has been found to produce a novel enzyme, cordobiose phosphorylase, and a method for producing this enzyme Established. Furthermore, it contains a novel and / or known glucosyl transfer saccharide-containing saccharide obtained by allowing this enzyme to act in the presence of various saccharides using β-D-glucose-1-phosphate as a sugar donor, and contains the saccharide A method for producing the caulked composition was established to complete the present invention.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The cordobiose phosphorylase of the present invention includes all enzymes having the action of degrading cordobiose in the presence of inorganic phosphate to produce D-glucose and β-D-glucose-1 phosphate, The origin and origin are not questioned. Examples of such cordobiose phosphorylase include enzymes that exhibit the following actions and have physicochemical properties.
(1) Action
(A) Cozybiose is decomposed in the presence of inorganic phosphate to produce D-glucose and β-D-glucose-1 phosphate.
(B) Cozybiose and inorganic phosphoric acid are produced from β-D-glucose-1-phosphate and D-glucose, and β-D-glucose-1 phosphate is used as a sugar donor, and other carbohydrates have glucosyl groups. Catalyzes the transfer of
(2) Molecular weight
83,000 ± 5,000 daltons by SDS-gel electrophoresis.
(3) Isoelectric point
PI 4.4 ± 0.5 by an ampholine-containing electrophoresis.
(4) Optimal temperature
pH 5.5, around 65 ° C. for 30 minutes reaction.
(5) Optimum pH
The pH was around 5.5 after reaction at 60 ° C for 30 minutes.
(6) Temperature stability
Stable up to around 65 ° C under pH 5.5 and 1 hour holding conditions.
(7) pH stability
PH of about 5.5 to 10.0 at 4 ° C. for 24 hours.
(8) Inhibition
This enzyme activity is inhibited by 1 mM Hg ++.
[0007]
More specifically, such a cordobiose phosphorylase includes, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, 2, or 3 in the sequence listing as a partial amino acid sequence, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing as a whole Examples thereof include proteins and functional derivatives thereof. As used herein, the functional derivative means a substance obtained by substituting one or more of the amino acids in the amino acid sequence with another amino acid within a range that does not substantially lose the action as the above-described cordobiose phosphorylase, the amino acid sequence In which one or more amino acids are added to the N-terminal and / or C-terminal, in which one or more amino acids are inserted in the middle of the amino acid sequence, and in the N-terminal and / or C-terminal It means one in which one or more amino acids have been deleted and one in which one or more amino acids in the middle of the amino acid sequence have been deleted. The above-described cordobiose phosphorylase of the present invention is a mutant obtained by treating the microorganism with a mutagen or the like, even if it is isolated from a natural source such as a culture of the microorganism producing the enzyme. It may be separated from the culture or may be artificially synthesized by applying a recombinant DNA technique or a peptide synthesis method. As will be described in detail later, according to the production method of the present invention, the cordobiose phosphorylase can be obtained in a favorable manner both from a natural source and when recombinant DNA technology is applied. .
[0008]
The DNA of the present invention includes all of the DNAs encoding the above-described cordobiose phosphorylase of the present invention. Examples of such DNA include DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing, which encodes the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, and functional derivatives thereof. As used herein, the functional derivative means that one or more of the bases in the base sequence are replaced with other bases as long as the protein encoded by the DNA does not substantially lose its action as the above-mentioned cordobiose phosphorylase. In which 1 or more bases are added to the 5 ′ end and / or 3 ′ end of the base sequence, in which 1 or more bases are inserted in the middle of the base sequence, in the base sequence Those with one or more bases at the 5 'and / or 3' ends deleted, those with one or more bases in the base sequence deleted, and those with a base sequence complementary to these base sequences Means. Such functional derivatives include, for example, a base sequence in which one or more of the bases are substituted with other bases in the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing without changing the amino acid sequence encoded by the base sequence. The DNA consisting of The DNA of the present invention includes not only the DNA as described above, but also DNA other than the base sequence encoding the cordobiose phosphorylase at the 5 ′ end and / or 3 ′ end of the DNA, such as a start codon. In addition, DNA comprising one or more selected from a termination codon, a Shine-Dalgarno sequence, a base sequence encoding a signal peptide, a recognition sequence by an appropriate restriction enzyme, a promoter, an enhancer, a terminator, and the like is also included.
[0009]
In the present invention, the source and preparation method of such DNA are not limited. For example, natural sources of such DNA include microorganisms of the genus Thermoanaerobium, including Thermoanaerobium brokkii (ATCC 35047), and bacteria obtained by culturing the microorganisms by a conventional method If the DNA fraction is collected from the crushed material, DNA containing the DNA of the present invention can be obtained. The DNA thus obtained can be used in the present invention by itself, but when the DNA of the present invention is obtained as a recombinant DNA obtained by inserting a fragment containing the DNA into a vector capable of autonomous replication. This is extremely advantageous in practicing the present invention. The recombinant DNA is prepared by, for example, applying a general recombinant DNA technique to the DNA obtained as described above to produce a gene library, and the base sequence of the DNA encoding the cordobiose phosphorylase of the present invention, For example, it can be obtained by applying a hybridization method or the like that selects a target recombinant DNA from the gene library based on the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing. The recombinant DNA thus obtained is amplified when a transformant obtained by introduction into an appropriate host such as Escherichia coli is cultured, and if a general alkaline-SDS method or the like is applied to the culture, the present invention The desired amount of DNA can be obtained very easily. On the other hand, using the crushed cell of the microorganism or the DNA recovered therefrom as a template, using the DNA chemically synthesized based on the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing as a primer, and applying the PCR method according to a conventional method Alternatively, the DNA of the present invention can also be easily obtained by chemically synthesizing a DNA containing the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing. In order to obtain the DNA of the present invention as the above-mentioned functional derivative, for example, a site-directed mutagenesis method is applied to the recombinant DNA, or the recombinant DNA is used as a template and converted into a desired sequence. It can be obtained by applying a PCR method using a chemically synthesized DNA containing the nucleotide sequence as a primer.
[0010]
Further, the DNA of the present invention includes a recombinant DNA inserted into an autonomously replicable vector. As described above, such a recombinant DNA is not only extremely useful for obtaining the DNA of the present invention, but also very useful for producing the cordobiose phosphorylase of the present invention as described in detail later. . Such a recombinant DNA is relatively easy to obtain by inserting the DNA into a desired vector once the target DNA is obtained as described above, and usually by applying a general recombinant DNA technique. It is. The vector into which the DNA of the present invention can be inserted may be any vector as long as it has the property of autonomous replication in an appropriate host. For example, pUC18, Bluescript II SK (+), pKK223 using Escherichia coli as a host. PHY300PLK, pHV14, TRp7, YEp7, pBS7, etc. using two or more types of hosts such as p-3, λgt, λC, etc., such as pUB110, pTZ4, pC194, ρ11, φ1, φ105, etc. using Bacillus subtilis as the host are all advantageously used. be able to. An example of a method for inserting the DNA of the present invention into such a vector will be described. First, the DNA of the present invention obtained as described above or a DNA containing the DNA and an appropriate vector are cleaved with a restriction enzyme, Next, the generated DNA fragment and the vector fragment are ligated. Examples of restriction enzymes used here include Acc I, Bam HI, Bgl II, Bst XI, Eco RI, Hind III, Not I, Pst I, Sac I, Sal I, Sma I, Spe I, Xba I, Any of Xho I and the like can be advantageously used. Further, when ligating the DNA fragment and the vector fragment, it is optional to intervene chemically synthesized DNA having an appropriate restriction enzyme recognition sequence or the like, if necessary. For DNA ligation, DNA ligase may be allowed to act inside or outside the cell after annealing both.
[0011]
Furthermore, the DNA of the present invention includes a form of a transformant introduced into an appropriate host microorganism. Such a transformant is extremely useful for obtaining the cordobiose phosphorylase of the present invention and the DNA of the present invention. As the host microorganism of such a transformant, for example, any of Escherichia coli, Bacillus subtilis, actinomycetes, yeast and the like can be advantageously used. Such a transformant is usually obtained by introducing the recombinant DNA obtained as described above into an appropriate host. Specifically, when the host is Escherichia coli, the host is treated with the recombinant DNA and calcium. The culture may be performed in the presence of ions. On the other hand, when the host is Bacillus subtilis, a competent cell method or a protoplast method may be applied. Each of the individual methods for obtaining the DNA of the present invention described above is conventional in the art. For example, J. Sambrook et al., “Molecular Cloning a Laboratory Manual”, 2nd edition, 1989. It is described in detail in the issue of Cold Spring Harbor Laboratory.
[0012]
The method for producing Kojibiose phosphorylase according to the present invention is characterized by culturing a microorganism capable of producing the enzyme and collecting the enzyme from the culture. It doesn't matter. Examples of such microorganisms include, for example, microorganisms belonging to the genus Thermoanaerobium, more preferably Thermoanaerobium brokki (ATCC 35047), and transformants obtained by introducing the DNA of the present invention into an appropriate host microorganism. Can be mentioned.
[0013]
In the production method of the present invention, the medium used for culturing the microorganism may be any medium that can grow the microorganism and produces the enzyme of the present invention, and may be either a synthetic medium or a natural medium. As the carbon source, any substance that can be assimilated by microorganisms may be used. For example, sugars such as maltose, trehalose, dextrin, starch, molasses, and sugar-containing substances such as yeast extract may be used. it can. The concentration of these carbon sources in the medium is appropriately selected depending on the type of carbon source. For example, the sugar concentration in the culture solution is desirably 20 w / v% or less, and usually 5 w / v% or less is preferable from the growth and proliferation of bacteria. Examples of the nitrogen source include inorganic nitrogen compounds such as ammonium salts and nitrates, and organic nitrogen-containing materials such as urea, corn steep liquor, casein, peptone, yeast extract and meat extract. In addition, as the inorganic component, for example, calcium salt, magnesium salt, potassium salt, sodium salt, phosphate, manganese salt, zinc salt, iron salt, copper salt, molybdenum salt, cobalt salt, etc. are used as necessary. It is done.
[0014]
For the culture, the conditions under which the microorganisms used for production grow well can be appropriately selected and applied. For example, when using the aforementioned microorganism belonging to the genus Thermoanaerobium, the temperature is usually 50 to 80 ° C., preferably 60 to 70 ° C., pH 5 to 8, preferably pH 6.5 to 7.5, Done anaerobically. The culture time may be a time during which the microorganism can grow, and is preferably 10 to 50 hours. On the other hand, when the above-described transformant microorganism is used, although it depends on the microorganism species, the culture time is usually maintained under aerobic conditions such as aeration stirring while maintaining the temperature at 20 to 65 ° C. and pH 2 to 9. It may be about 1 to 6 days.
[0015]
In this way, after culturing the microorganism, the enzyme of the present invention is recovered from the obtained culture. This enzyme activity is usually observed in the microbial cells of the culture, and the microbial cells or the treated microbial cells may be recovered as a crude enzyme, or the entire culture can be used as a crude enzyme. A normal solid-liquid separation means is employed for separation of the extracellular culture solution and the bacterial cells. For example, a means for centrifuging the culture itself as it is, a means for adding a filter aid to the culture or pre-coating for filtration separation, a means for membrane filtration separation using a flat membrane, a hollow fiber membrane, etc. are adopted. Is done. The bacterial cells or the processed bacterial cells can be used as a crude enzyme solution as they are. Further, if necessary, it can be used as a partially purified enzyme. For example, in the case of a transformant using Bacillus subtilis or the like as a host, the enzyme may be produced in the medium used for the culture depending on the type of recombinant DNA used for the transformation. In such a case, the culture supernatant can be used as a crude enzyme.
[0016]
Examples of the treated cells include dried cells, freeze-dried products, surfactant-treated products, enzyme-treated products, ultrasonic crushed materials, mechanically ground products, mechanical pressure-treated products, and bacterial cell protein fractions. Minute, microbial cells or immobilized microbial cells. As the enzyme, either a crude enzyme or a purified enzyme is used, and the processed bacterial cells are usually used for the purification of the enzyme, for example, ammonium sulfate salting out method, acetone and alcohol precipitation method, flat membrane, hollow fiber membrane, etc. Membrane concentration and dialysis methods are used.
[0017]
Furthermore, the bacterial cells and the treated bacterial cells can be immobilized by ordinary means. For example, a binding method with an ion exchanger, a covalent bond / adsorption method with a resin and a membrane, a comprehensive method using a polymer substance, and the like are employed.
[0018]
The crude enzyme may be used as it is, but can also be purified by ordinary means. As an example, after dialysis of a crude enzyme preparation obtained by subjecting a cell-treated product to ammonium sulfate salting out and concentration, anion exchange column chromatography using DEAE-Toyopearl resin (manufactured by Tosoh Corporation), followed by CM-Toyopearl resin Cation exchange column chromatography using Tosoh Corp., hydrophobic column chromatography using butyl Toyopearl resin (Tosoh Corp.), gel filtration using Ultrogel AcA44 resin (Sepracol, France) A single enzyme can be obtained electrophoretically by column chromatography.
[0019]
The activity of the cordobiose phosphorylase of the present invention is measured as follows. After adding 0.2 ml of the enzyme solution to 2 ml of 20 mM McKilvein buffer (pH 5.5) containing 1.0 w / v% cordobiose as a substrate and reacting at 60 ° C. for 30 minutes, 0.5 ml of the reaction solution was added at 100 ° C., 10 ° C. Heat for minutes to stop the reaction. To this reaction stop solution, 0.5 ml of D-glucose oxidase / peroxidase reagent is added and stirred, and left at 40 ° C. for 30 minutes, then 2.5 ml of 5N hydrochloric acid is added and stirred, and the absorbance at 525 nm is measured. One unit of enzyme activity is defined as the amount of enzyme that produces 1 μmol of D-glucose per minute under the above reaction conditions. In addition, the activities of maltose phosphorylase and trehalose phosphorylase can be measured by the same procedure, except that Kojibiose as a substrate is used in place of maltose and trehalose, respectively.
[0020]
The enzyme reaction for producing a glucosyl transfer sugar-containing saccharide using the cordobiose phosphorylase of the present invention is usually performed by using β-D-glucose-1-phosphate as a sugar donor as a substrate and other suitable saccharides. For example, monosaccharides such as D-glucose and L-sorbose, disaccharides such as maltose, cordobiose, trehalose and sucrose, and oligosaccharides composed of trisaccharides such as maltotriose, maltotetraose and maltopentaose. The enzyme is allowed to act as a receptor under conditions as described below. As a result, depending on the receptor used, for example, Codybiose, glucosyl sorbose, Codybiosyl glucose, Cody triose, Codybiosyl glucoside, Codybiosyl fructoside, Codybiosyl maltose, Codybiosyl maltotriose and Various glucosyl transfer sugars including Kojibiosyl maltotetraose can be produced. Of these transfer sugars, glucosyl sorbose and kojibiosyl fructoside are novel carbohydrates first discovered in the present invention.
[0021]
For β-D-glucose-1-phosphate as a sugar donor, a commercially available reagent may be used as it is, or an appropriate phosphorylase is used as a sugar in the presence of inorganic phosphate and / or a salt thereof. It may be prepared by acting on quality. Specifically, for example, in the presence of inorganic phosphoric acid and / or a salt thereof, Codybiose phosphorylase is allowed to act on Codybiose, Maltose phosphorylase is allowed to act on maltose, or Trehalose phosphorylase is allowed to act on trehalose. It may be prepared. Furthermore, when any of the β-D-glucose-1-phosphate production reaction by the action of these phosphorylases is carried out in the same reaction system as the glucosyl transfer sugar production reaction using the cordobiose phosphorylase, Since β-D-glucose-1-phosphate can be directly supplied to the transfer sugar production reaction system, the production cost can be reduced and the production process can be simplified, which is extremely advantageous. As a receptor, it is also possible to advantageously use two or more of the above saccharides simultaneously. In addition, although inorganic phosphoric acid here includes not only orthophosphoric acid but condensed phosphoric acid, it is usually desirable to use orthophosphoric acid. In addition, the salt herein includes all phosphate ion compounds derived from the above-mentioned inorganic phosphoric acid. Of these, sodium salts and potassium salts with high water solubility are usually used. Is desirable.
[0022]
The substrate concentration in the glucosyl transferase production reaction using the cordobiose phosphorylase of the present invention is not particularly limited. Generally, β-D-glucose-1-phosphate as a sugar donor is 1 to 20 w / w% (hereinafter, unless otherwise specified, w / w% is abbreviated as%). It is preferable to use the receptor as an aqueous solution of about 1 to 20%. On the other hand, as described above, when the β-D-glucose-1-phosphate production reaction by the action of an appropriate phosphorylase is carried out in the same reaction system as the glucosyl transfer sugar production reaction, the following is desirable. That is, in the case of the action of cordobiose phosphorylase, instead of β-D-glucose-1-phosphate which is a substrate for the glucosyl transfer reaction, an aqueous solution of about 1 to 20% cordierbiose is used, and further 0.5 to 20 mM. A phosphate such as sodium dihydrogen phosphate to the extent is allowed to coexist. In the case of other phosphorylase action, instead of β-D-glucose-1-phosphate as a substrate of the glucosyl transfer reaction, for example, about 1 to 20% maltose or trehalose and about 0.5 to 20 mM are used. It is desirable that a phosphate such as sodium dihydrogen phosphate coexists with each other, and that maltose phosphorylase or trehalose phosphorylase be coexistent with each other in an amount of about 0.1 to 50 units per gram of the sugar based on the sugar used. .
[0023]
The reaction temperature may be a temperature at which the enzyme is not inactivated in the presence of the substrate, that is, up to about 70 ° C., preferably in the range of about 15 to 65 ° C. The reaction pH is usually adjusted to a range of about 4.0 to 9.0, preferably a pH of about 5.0 to 7.5. The reaction time may be appropriately selected depending on the progress of the enzyme reaction, and is usually about 0.1 to 100 hours at a use amount of about 0.1 to 50 units per gram of the substrate solid. In addition, as described above, when the β-D-glucose-1-phosphate production reaction by the action of other phosphorylases is carried out in the same reaction system as the glucosyl transfer sugar production reaction using the cordobiose phosphorylase. Is preferably adjusted to a reaction temperature or reaction pH at which any phosphorylase used is not inactivated, depending on the stability of the phosphorylase to be coexisted.
[0024]
Thus, glucosyl transfer sugars are produced in the reaction product depending on the carbohydrate used as the substrate. The production rate varies depending on the substrate concentration of the enzyme reaction, the type of substrate used, the reaction conditions, and the like. For example, when β-D-glucose-1-phosphate with a concentration of 5% and sorbose with a concentration of 25% are used as substrates, the production rate of glucosyl sorbose is about 30%. Throughout the present specification, the production rate means the percentage of the weight of the produced transfer sugar with respect to the total sugar weight in the reaction solution.
[0025]
In addition, in order to increase the glucosyl transfer sugar content in the reaction product as much as possible, an enzyme source having an activity of decomposing and removing D-glucose produced in the reaction solution is coexistent to promote the transfer reaction. it can. In this method, when the β-D-glucose-1-phosphate production reaction by the appropriate phosphorylase described above is carried out in the same system as the glucosyl transfer reaction and a sugar donor is directly supplied, D-by-product generated in the reaction process is produced. It can be particularly advantageously applied to decompose and remove glucose and promote the transfer reaction.
[0026]
Examples of the enzyme source having D-glucose degrading activity include microorganisms having D-glucose degrading activity, cultures of microorganisms, microbial cells or treated cells, or enzymes having D-glucose degrading activity. As the microorganism having D-glucose degrading activity, any microorganism can be used as long as it has a high D-glucose degrading activity and has little or no transfer sugar degrading activity. Preferably, yeast is used. As the enzyme having D-glucose degrading activity, for example, glucose oxidase, catalase, pyranose oxidase, glucose dehydrogenase, glucokinase, hexokinase and the like can be used. Glucose oxidase or catalase is preferably used.
[0027]
The reaction solution in which the glucosyl transfer sugar is produced as described above is subjected to conventional methods such as filtration and centrifugation to remove insoluble matters, followed by decolorization with activated carbon and desalting with H-type and OH-type ion exchange resins. After the purification process, etc., it is concentrated to make a syrup-like product. If necessary, it is optional to further dry it by a method such as spray drying into a powdered product.
[0028]
In addition, the glucosyl transfer saccharide-containing carbohydrate of the present invention can be separated from the enzyme reaction solution and purified to obtain a high content of the glucosyl transfer saccharide. As the method, for example, a method for removing monosaccharides by fermentation using yeast (yeast fermentation method), a method for separating and removing contaminating carbohydrates by membrane filtration, column chromatography and the like can be appropriately employed. In particular, the objective glucosyl is obtained by removing contaminating carbohydrates by column chromatography using a salt-type strongly acidic cation exchange resin disclosed in JP-A-58-23799 and JP-A-58-72598. The method of collecting a fraction having a high transfer sugar content can be advantageously carried out on an industrial scale. At this time, it is optional to employ any of the known fixed floor method, moving floor method, and simulated moving floor method.
[0029]
Thus, the liquid from which the contaminating saccharide has been separated is subjected to a purification process such as decolorization with activated carbon, desalting with H-type or OH-type ion exchange resin, after removing insoluble matter by filtration, centrifugation, etc., by a conventional method. After that, it is concentrated to a syrup product. If necessary, it is optional to further dry it by a method such as spray drying into a powdered product.
[0030]
The glucosyl transfer sugar-containing carbohydrate of the present invention thus obtained usually contains 5% or more, preferably 10% or more, of glucosyl transfer sugar per solid.
[0031]
The glucosyl transfer sugar-containing saccharide produced by the cordobiose phosphorylase of the present invention thus obtained has a good taste and sweetness, and also has osmotic pressure control, moisture retention, illumination, and crystallization prevention. It has properties such as anti-cariogenic properties, bifidobacteria growth promoting properties, and mineral absorption promoting properties, and is widely used in food, beverages, foods, feeds, feeds, cosmetics, and pharmaceuticals. It is advantageously used for various compositions such as articles, molded articles, and other daily necessities, agricultural, forestry and fishery products, reagents, chemical industrial products and the like.
[0032]
Glucosyl transfer sugar-containing saccharide can be used as a seasoning for sweetening as it is, but if necessary, for example, flour, glucose, maltose, trehalose, sucrose, isomerized sugar, honey, maple sugar, One or more other sweeteners such as sorbitol, maltitol, lactitol, dihydrochalcone, stevioside, α-glycosyl stevioside, rebaudioside, glycyrrhizin, L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester, saccharin, glycine, alanine, etc. It may be used by mixing with an appropriate amount of, and if necessary, it can also be used by mixing with a bulking agent such as dextrin, starch, lactose and the like.
[0033]
In addition, the taste of saccharides containing glucosyl transfer sugar is well harmonized with various substances having other tastes such as acidity, salt to taste, astringency, umami, bitterness, etc. It can be advantageously used for sweetening foods, improving taste and improving quality.
[0034]
For example, soy sauce, powdered soy sauce, miso, powdered miso, moromi, hashio, sprinkle, mayonnaise, dressing, vinegar, three cups of vinegar, powdered sushi vinegar, Chinese element, tentsuyu, noodle soup, sauce, ketchup, takuanzuke, Chinese cabbage It can be advantageously used for various seasonings such as nori, yakiniku sauce, curry roux, stew, soup, dashi, compound seasonings, mirin, new mirin, table sugar, coffee sugar.
[0035]
In addition, for example, Japanese rice cakes such as rice crackers, hail, rice cakes, rice cakes, manju, oirou, chanterelles, sheep mushrooms, water sheep rice cakes, brocade balls, jelly, castella, rice cakes, bread, biscuits, crackers, cookies, pie , Pudding, butter cream, custard cream, cream puff, waffle, sponge cake, donut, chocolate, chewing gum, caramel, candy and other Western confectionery, ice cream, sherbet and other ice confectionery, fruit syrup pickled, syrup such as ice honey, flower Pastes such as paste, peanut paste, fruit paste, spread, fruit such as jam, marmalade, syrup pickles, sugar cane, processed foods of vegetables, pickles such as Fukujin pickled, bedara pickled, Senzuke pickled, ryaky pickled, ham, sausage, etc. Livestock meat products, fish Manufactured with fish products such as ham, fish sausage, kamaboko, chikuwa, tempura, various delicacies such as sea urchin, salted squid, vinegared konbu, suki-shime, fugumi-rin, dried fish, shellfish, small fish, shellfish, etc. Stewed food such as rutsuda stew, boiled beans, potato salad, konbu roll, dairy products, fish meat, livestock meat, fruits, bottled vegetables, canned foods, sake, synthetic liquor, liqueur, Western liquor, tea, coffee, cocoa , Juices, carbonated drinks, lactic acid drinks, soft drinks such as lactic acid bacteria drinks, pudding mixes, hot cake mixes, instant foods such as instant soups, instant soups, baby food, therapeutic foods, drinks, cooked rice, noodles, frozen foods It can be advantageously used for sweetening various foods such as food, improving taste, and improving physical properties.
[0036]
Moreover, it can also be used in order to improve the palatability of feed, feed, etc. for domestic animals such as livestock, poultry and fish. In addition, tobacco, toothpaste, lipstick, lip balm, oral solution, tablets, troches, liver oil drop, mouth freshener, mouth fragrance, mouthwash, etc. It can be advantageously used as a sweetener for various compositions, as a taste improver, a taste corrector, and as a quality improver.
[0037]
As a quality improver and stabilizer, it can be advantageously applied to various physiologically active substances that tend to lose the activity of active ingredients or health foods and pharmaceuticals containing them. For example, interferon-α, interferon-β, interferon-γ, tsumore necrosis factor-α, tsumore necrosis factor-β, macrophage migration inhibitory factor, colony stimulating factor, transfer factor, interleukin 1, interleukin 2, Cytokin-containing fluids such as interleukin 6, interleukin 12, interleukin 15 and interleukin 18; hormone-containing fluids such as insulin, growth hormone, prolactin, erythropoietin, tissue plasminogen activator, egg cell stimulating hormone, placental hormone, BCG Vaccine, Japanese encephalitis vaccine, measles vaccine, polio live vaccine, seedling, tetanus toxoid, hub antitoxin, liquid containing biologics such as human immunoglobulin, penicill , Erythromycin, chloramphenicol, tetracycline, streptomycin, kanamycin sulfate and other antibiotic-containing liquids, thiamine, riboflavin, L-ascorbic acid, liver oil, carotenoids, ergosterol, tocopherol, vitamin-containing liquids, lipase, elastase, Enzyme-containing liquids such as urokinase, protease, β-amylase, isoamylase, glucanase, and lactase, ginseng extract, suppon extract, chlorella extract, aloe extract, propolis extract and other extracts, live bacteria such as viruses, lactic acid bacteria, and yeast, Various physiologically active substances such as royal jelly can easily produce stable and high-quality health foods and pharmaceuticals without losing the activity of the active ingredients.
[0038]
As described above, the composition referred to in the present invention includes not only foods and beverages, cosmetics, and pharmaceuticals used orally or parenterally, but also other items such as daily necessities, agricultural, forestry and fishery products, reagents, chemicals, and the like. It has a wide range of uses such as industrial products.
[0039]
In addition, the method of incorporating the glucosyl transfer sugar-containing carbohydrate of the present invention into these compositions may be included in the process until the product is completed, for example, mixing, dissolution, dipping, infiltration, spraying, application Well-known methods such as spraying, pouring, and solidification are appropriately selected. The amount to be contained varies depending on the composition, but generally, an amount of 0.1% or more, desirably 0.5% or more is suitable as the glucosyl transfer sugar.
[0040]
Next, the present invention will be described more specifically by experiments.
[0041]
[Experiment 1]
<Production of Kojibiose phosphorylase>
“ATCC Catalog of Bacteria and Bacteriophages, 18th Edition” (American Type) except that 0.5 w / v% trehalose was used instead of 0.5 w / v% glucose as the carbon source In accordance with the preparation method of Thermoanaerobium brokki medium described in Culture Collection (1992), pages 452 to 456, 100 ml each of the medium was prepared in a 100 ml pressure-resistant bottle and then inoculated with Thermoanaerobium brokki ATCC35047. The seed culture was obtained by static culture at 60 ° C. for 48 hours.
[0042]
About 10 l of medium with the same composition as in the case of seed culture is placed in 4 stainless steel bottles with a volume of 11 l, heat-sterilized and cooled to a temperature of 60 ° C., then seeded with 1 v / v% of the seed culture solution per volume of the medium Then, static culture was performed at a temperature of 60 ° C. for about 40 hours.
[0043]
About 40 l of the culture solution was centrifuged to obtain 92 g of cultured cells. The bacterial cells were suspended in 10 mM phosphate buffer, sonicated, and then centrifuged to obtain a microbial disrupted supernatant. The activity of cordobiose phosphorylase was 0.1 unit / ml in terms of per culture broth.
[0044]
[Experiment 2]
<Purification of Kojibiose phosphorylase>
The cell disruption supernatant obtained in Experiment 1 was concentrated in a UF membrane, and about 360 ml of a concentrated enzyme solution having about 10 units of cordobiose phosphorylase per ml was recovered.
[0045]
Of the resulting concentrated enzyme solution, 300 ml was dialyzed against 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) for 24 hours and centrifuged to remove insolubles. The dialysate supernatant (380 ml) DEAE-Toyopearl 650 gel The sample was subjected to ion exchange column chromatography (gel amount: 380 ml) using Tosoh Corporation.
[0046]
Cozybiose phosphorylase of the present invention DEAE-Toyopearl 650 gel And was eluted from the column with a linear gradient from 0 M saline to 0.5 M saline. The enzyme activity fraction eluted with about 0.2M sodium chloride was collected and further purified by the following method. Dialyze the same buffer containing 1.5M ammonium sulfate, centrifuge the dialyzed solution to remove insolubles, and then use hydrophobic column chromatography using Butyl Toyopearl 650 Gel (manufactured by Tosoh Corporation) ( Gel amount 100 ml). The adsorbed cordobiose phosphorylase was eluted from the column with a linear gradient from 1.5 M ammonium sulfate to 0 M ammonium sulfate, and the enzyme activity fraction was recovered.
[0047]
Subsequently, gel filtration chromatography (gel amount: 300 ml) using Ultrogel AcA44 (Sepracol, France) was performed, and the eluted enzyme activity fraction was collected.
[0048]
The recovery rate of the purified enzyme preparation obtained by the above purification means was about 20% based on the cell disruption supernatant in terms of activity. The specific activity of the purified enzyme preparation was 71.4 units per mg of protein. The protein was quantified using the bovine serum albumin as a standard according to the Raleigh method.
[0049]
When the purity of the enzyme preparation was assayed by gel electrophoresis containing 7.5 w / v% polyacrylamide in the purified enzyme preparation, the protein band was a single and high purity preparation.
[0050]
[Experiment 3]
<Properties of cordobiose phosphorylase>
The Kojibiose phosphorylase preparation obtained in Experiment 2 was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (gel concentration: 10 w / v%) and compared with a molecular weight marker (manufactured by Nippon Bio-Rad Laboratories Co., Ltd.). The molecular weight of the enzyme was measured and found to be 83,000 ± 5,000 daltons. The molecular weight was measured by gel filtration using a TSKgel G4000SW column (φ7.5 mm × 600 mm, manufactured by Tosoh Corporation). As a result, the molecular weight was 500,000 ± 30,000 Dalton.
[0051]
This enzyme is subjected to isoelectric focusing polyacrylamide gel electrophoresis containing 2 w / v% ampholine (manufactured by Pharmacia El Kavy, Sweden) after purification, and the pH of the protein band and gel is measured after electrophoresis. The isoelectric point was found to be 4.4 ± 0.5.
[0052]
The effects of temperature and pH on the cordobiose phosphorylase activity of the present invention were examined according to the activity measurement method. That is, when investigating the influence of temperature, the reaction is carried out at any temperature of about 40 ° C. to about 80 ° C. instead of the reaction temperature of 60 ° C. in the activity measuring method, and when examining the influence of pH, the activity measurement is performed. In place of the buffer used in the method to a pH of about 4 to about 8 Has buffer capacity Reaction was performed using a buffer solution, and then the reaction was stopped in the same manner as in the activity measurement method, and the amount of glucose produced was measured. The results of the measurement results expressed as relative values with respect to the maximum value are shown in FIG. 1 (effect of temperature) and FIG. 2 (effect of pH). The optimum temperature of the enzyme was pH 5.5 at a reaction of 30 minutes and around 65 ° C., and the optimum pH was around 5.5 at a reaction of 60 ° C. and 30 minutes. The temperature stability of this enzyme is determined by maintaining the enzyme activity remaining after 10 mM McKilbain buffer solution (pH 5.5) in which the enzyme is dissolved is kept at a temperature of about 40 ° C. to 80 ° C. for 1 hour and cooled with water. It was determined according to the activity measurement method. Further, the pH stability is adjusted to pH 5.5 after dissolving the enzyme in a buffer solution having a buffer capacity at any pH of about 3.5 to about 10 and holding at 4 ° C. for 24 hours, The remaining enzyme activity was determined according to the activity measurement method. The results of the measurement results expressed as relative values with respect to the maximum values are shown in FIG. 3 (temperature stability) and FIG. 4 (pH stability). The temperature stability of this enzyme was up to around 65 ° C., and the pH stability was about 5.5 to 10.0. The enzyme activity was inhibited by 1 mM Hg ++.
[0053]
[Experiment 4]
<Partial amino acid sequence of cordobiose phosphorylase>
(1) N-terminal amino acid sequence
A portion of the purified enzyme preparation obtained by the method of Experiment 2 was dialyzed against distilled water, and about 40 μg of protein was used as a sample for N-terminal sequence analysis. The N-terminal sequence was analyzed from the N-terminal to 5 residues using a protein sequencer model 473A (Applied Biosystems, USA). The sequence obtained from the N-terminus was the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. Furthermore, when the same sample was used and analyzed in more detail by the same method, the enzyme was found to contain the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 in the sequence listing at the N-terminus.
[0054]
(2) Intermediate partial amino acid sequence
A part of the purified enzyme preparation obtained by the method of Experiment 2 was dialyzed against 10 mM Tris / HCl buffer (pH 9.0), and then diluted to a concentration of 1 mg / ml with the same buffer. 10 μg of lysyl endopeptidase (sold by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this sample solution (1 ml), and the mixture was reacted at 30 ° C. for 22 hours for peptide formation. Reverse phase HPLC was performed to isolate the resulting peptide. A microbonder sphere C18 column (diameter 2.1 mm × length 150 mm, manufactured by Waters, USA) was used, and a flow rate of 0.9 ml / min from a 0.1 v / v% trifluoroacetic acid-0% acetonitrile solution at room temperature was reduced to 0. 120% up to 1v / v% trifluoroacetic acid-48v / v% acetonitrile solution Linear gradient It went on condition of. The peptide eluted from the column was detected by measuring the absorbance at a wavelength of 210 nm. Two peptides, KP15 (retention time of 66 minutes) and KP23 (retention time of 96 minutes), which were well separated from other peptides, were collected and dried in vacuo, and then 200 μl of 0.1 v / v% trifluoroacetic acid-50 v Dissolved in / v% acetonitrile solution. These peptide samples were subjected to a protein sequencer, and amino acid sequences from the N-terminal to 5 residues were analyzed. From peptide KP15, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing was obtained, and from peptide KP23, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing was obtained. Furthermore, when analyzed in more detail by the same method using the same sample, peptide KP15 and peptide KP23 contain the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 in the N-terminal part thereof, respectively. There was found.
[0055]
[Experiment 5]
<Substrate specificity in the glycolysis reaction of Kojibies phosphorylase>
D-glucose, maltose, sucrose, lactose, trehalose, neotrehalose, cellobiose, melibiose, cordierbiose, isomaltose, sophorose, gentiobiose, nigerose and laminaribiose Codybiose phosphorylase was added in an amount of 10 units per gram of saccharide solid, and allowed to act at 60 ° C. and pH 5.5 for 24 hours in the presence of 5 mM sodium dihydrogen phosphate. The sugar concentration in each reaction solution was 2 w / v%. The reaction solution before and after the enzyme reaction was subjected to thin layer chromatography (hereinafter abbreviated as “TLC”) using Kieselgel 60 (Merck, Inc .; aluminum plate, 20 × 20 cm). TLC was developed once at room temperature using 1-butanol: pyridine: water = 7: 3: 1 (volume ratio) as a developing solvent, and then sprayed with a 20 v / v% sulfuric acid-methanol solution, and about 10 at 110 ° C. Color was developed by heating for minutes. The spots derived from both reaction solutions were compared to determine the presence or absence of enzyme action on each carbohydrate. The results are shown in Table 1.
[0056]
[Table 1]
Figure 0003967438
[0057]
As shown in Table 1, it was found that the cordobiose phosphorylase of the present invention acts on cordobiose with extremely high specificity to produce D-glucose and β-D-glucose-1-phosphate. On the other hand, it was found that it does not act on other carbohydrates.
[0058]
[Experiment 6]
<Receptor specificity in glucosyl transfer saccharide-producing reaction of Cozybee phosphorylase>
An aqueous solution containing any of the various monosaccharides, oligosaccharides and sugar alcohols shown in Table 2 as the acceptor and β-D-glucose-1-phosphate as the sugar donor dissolved in an equal amount by weight of the solid. Purified cordobiose phosphorylase obtained by the method of Experiment 2 was added in units of 10 units per gram of β-D-glucose-1-phosphate, and reacted at 60 ° C. and pH 5.5 for 24 hours. The concentrations of the acceptor and sugar donor in the reaction solution were both 1 w / v%. The reaction solution before and after the enzyme reaction was subjected to TLC in the same manner as in Experiment 5 and then developed. The spots derived from both reaction solutions were compared, and it was determined from the newly generated spots after the reaction whether or not transfer sugars were generated. Further, by visually observing the color intensity of the spot determined to be a transfer sugar, the generation rate of the transfer sugar was relatively evaluated. The results are shown in Table 2.
[0059]
[Table 2]
[0060]
As shown in Table 2, the cordobiose phosphorylase of the present invention comprises β-D-glucose-1 phosphate as a sugar donor, monosaccharides such as D-glucose and L-sorbose, maltose, cordobiose, trehalose, It has been found that glucosyl groups are well transferred to disaccharides such as sucrose and oligosaccharides such as maltotriose, maltotetraose, and maltopentaose to produce trisaccharose. When α-D-glucose-1-phosphate was used as a sugar donor instead of β-D-glucose-1-phosphate, no glucosyl transfer sugar was obtained.
[0061]
The detailed structures of some of the glucosyltransferases that have been clarified to be produced by the transglycosylation reaction using the cordobiose phosphorylase of the present invention by Experiment 6 will be described with reference to Experiments 7 to 12 below. .
[0062]
[Experiment 7]
<Glucosyl transfer sugar from β-D-glucose-1-phosphate and D-glucose>
The sugar component of the enzyme reaction solution using β-D-glucose-1-phosphate and D-glucose as substrates as obtained in Experiment 6 was analyzed by gas chromatography (hereinafter abbreviated as “GLC”). A part of the enzyme reaction solution was dried, dissolved in pyridine, and then trimethylsilylated as an analytical sample for GLC. The GLC column is a stainless steel column (3 mmφ × 2 m) packed with 2% silicon OV-17 / chromosolve W (manufactured by GL Sciences Inc.), the carrier gas is nitrogen gas at a flow rate of 40 ml / min, and the column oven temperature. Was analyzed from 160 ° C. to 320 ° C. at a heating rate of 7.5 ° C./min. For detection, a flame ion detector was used.
[0063]
As a result, the retention time of the peak of glucosyl transfer sugar from β-D-glucose-1-phosphate and D-glucose by the cordobiose phosphorylase of the present invention was consistent with that of known carbohydrate cordobiose. The glucosyl transfer saccharide from β-D-glucose-1-phosphate and D-glucose by the cordobiose phosphorylase of the present invention is judged to be cordobiose.
[0064]
[Experiment 8]
<Glucosyl sorbose>
In order to confirm the glucosyltransferase produced by the transglycosylation reaction to L-sorbose by the cordobiose phosphorylase of the present invention, the glucosyltransferase was produced, isolated, and the structure was examined. First, an aqueous solution containing 2.5% of β-D-glucose-1-phosphate and 2.5% of L-sorbose was adjusted to pH 5.0, and the purified cordobiose phosphorylase obtained by the method of Experiment 2 was added thereto. 10 units per gram of β-D-glucose-1-phosphate were added, reacted at 60 ° C. for 48 hours, and then heated at 100 ° C. for 10 minutes to deactivate the enzyme. In accordance with the method shown in Experiment 7, a part of this reaction completed solution was analyzed by GLC. As a result, it was confirmed that a component having a different retention time was produced in both the β-D-glucose-1-phosphate and L-sorbose in the reaction completion solution, and this component is considered to be the glucosyl transferase. It was. Moreover, the production rate of the glucosyl transferase in this reaction obtained from the analysis result by GLC was about 24%. The remaining amount of the reaction solution is decolorized with activated carbon, filtered, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, concentrated to about 50%, and subjected to column chromatography described below. A fraction containing a high amount of glucosyl transfer sugar was collected.
[0065]
As the fractionation resin, an alkali metal type strongly acidic cation exchange resin (manufactured by Tokyo Organic Chemical Industry Co., Ltd., trade name “XT-1016”, Na type, cross-linking degree 4%) is used, and the inner diameter is 3 cm and the length is 1 m. Four jacketed stainless steel columns were filled with water suspension and connected in series so that the total length of the resin layer was about 4 m. While maintaining the temperature in the column at 40 ° C., the sugar solution is added to the resin at 5 v / v%, and the water is fractionated by flowing warm water at 40 ° C. at a flow rate of SV0.15. Minutes were collected.
[0066]
The fraction with high transfer sugar content was desalted and purified, and chromatographed using a column (YMC Corporation, trade name “YMC-PakODS”) packed with octadecyl silica gel after concentration to about 40%, The glucosyl transfer sugar fraction was collected. Concentrate the collected fraction to a concentration of about 40% and repeat the operation for column chromatography using octadecyl silica gel again. The collected glycosyl transfer sugar-rich solution is desalted, purified, concentrated and vacuum dried. Thus, the high glucosyl transfer sugar-containing powder was obtained at a yield of about 20% per saccharide solid substance subjected to the reaction. When this powder sample was analyzed by GLC according to the method shown in Experiment 7, this sample contained about 98% of the glucosyl transferase per solid.
[0067]
Next, the high glucosyl transfer sugar-containing powder was acid-decomposed and subjected to GLC analysis. As a result, it was found that the glucosyl transferase produced D-glucose and L-sorbose at a molar ratio of about 1: 1 by acid decomposition. Further, the methyl glycosyl transfer sugar-rich powder was methylated and then hydrolyzed with acid, followed by reduction and acetylation. Tetramethyl-1,5-diacetylglucitol was observed. As for the above, the said glucosyl transfer sugar is what D-glucose and L-sorbose couple | bonded by the molar ratio of 1: 1, Furthermore, OH group of 1-position of D-glucose is concerned in the coupling | bonding. Suggests that No methylated derivative of sorbose was observed, but this was probably due to decomposition by acid.
[0068]
In order to investigate the structure of the glucosyl transfer sugar in more detail, 13C-nuclear magnetic resonance spectrum was measured. As a result, 13 C-NMR spectrum (100 MHz, D 2 O): σ ppm from TSP 101.2, 100.4, 99.5, 99.3, 77.1, 75.6, 74.9, 74.5, 74.0 , 73.2, 72.2, 66.3, 63.2, 62.1 were obtained. From this analysis data, the glucosyl transferase is glucosyl sorbose, which is a disaccharide in which the 1-position of D-glucose is linked to the 5-position of L-sorbose in the α-form, that is, α-D-glucosyl (1 → 5) -L- It turned out to be sorbose. This substance is a novel carbohydrate that has not been known so far.
[0069]
[Experiment 9]
<Kojibiosyl glucose>
In order to confirm the glucosyltransferase produced by the transfer reaction to maltose by the cordobiose phosphorylase of the present invention, the glucosyltransferase was produced, isolated, and the structure was examined. First, an aqueous solution containing 5% β-D-glucose-1-phosphate and 10% maltose was adjusted to pH 6.0, and the purified cordierbiose phosphorylase obtained by the method of Experiment 2 was added to β-D-glucose- 20 units were added per gram of phosphoric acid, reacted at 60 ° C. for 48 hours, and then heated at 100 ° C. for 10 minutes to deactivate the enzyme. In accordance with the method shown in Experiment 7, a part of this reaction completed solution was analyzed by GLC. As a result, it was confirmed that a component having a different retention time was produced in both the β-D-glucose-1-phosphate and maltose in the reaction end solution, and this component was considered to be the glucosyl transferase. Moreover, the production rate of the glucosyl transferase in this reaction determined from the analysis result by GLC was about 40%. The remaining total amount of this reaction solution was fractionated and purified in the same manner as in Experiment 7, concentrated, and vacuum dried to obtain the glucosyl transfer sugar-rich powder with a yield of about 20% per saccharide solid substance subjected to the reaction. It was. This powder preparation contained about 98% of the glucosyl transfer sugar per solid.
[0070]
Next, after methylating the said glucosyl transfer sugar high content powder, it hydrolyzed with an acid, and the partial methyl hexitol acetate obtained by reducing and acetylating subsequently was used for the GLC analysis. As a result, 2,3,4,6-tetramethyl-1,5-diacetylglucitol and 3,4,6-trimethyl-1,2,5-triacetylglucitol and 2,3,6-trimethyl were obtained. -1,4,5-triacetylglucitol was found in a ratio of about 1: 1. This is because the glucosyl transferase is composed of glucose in which only the 1-position OH group is involved in binding, and both the 1-position and 2-position OH groups are involved in binding, or only the 2-position OH group is involved. Glucose involved in binding and glucose in which both 1-position and 4-position glucose are involved in binding, or glucose in which only the 4-position OH group is involved in binding are in a ratio of 1: 1 to 1, respectively. This suggests that they are oligosaccharides bonded to each other.
[0071]
In order to investigate the structure of the glucosyl transfer sugar in more detail, a 13 C-nuclear magnetic resonance spectrum was measured. As a result, 13 C-NMR spectrum (100 MHz, D 2 O): σ ppm from TSP 99.5, 99.4, 99.1, 98.6, 94.6, 79.2, 78.8, 78.6, 78.0 77.6, 77.3, 77.0, 76.1, 75.6, 75.3, 74.7, 74.2, 74.1, 73.8, 72.7, 72.2, 72. Each value of .1, 63.6, 63.5, 63.2, 63.1 was obtained. From this analysis data, the structure of the present glucosyl transferase is a cordybiosyl glucose, which is a trisaccharide in which D-glucose is α-type and 1,2-linked to the non-reducing terminal glucose residue of maltose, that is, α-D-glucosyl (1 → 2) It was found to be α-D-glucosyl (1 → 4) -D-glucose.
[0072]
[Experiment 10]
<Koji Triose>
In order to confirm the glucosyl transferase produced by the transglycosylation reaction to cordobiose by the cordobiose phosphorylase of the present invention, the glucosyl transferase was produced, isolated, and the structure was examined. First, 5 mM sodium dihydrogen phosphate dissolved in 20% cordobiose was adjusted to pH 5.5, and 10 units of purified cordierbiose phosphorylase obtained by the method of Experiment 2 was added per 1 g of cordierbiose, and the mixture was heated at 60 ° C. for 48 hours. Then, the enzyme was inactivated by heating at 100 ° C. for 10 minutes. In accordance with the method shown in Experiment 7, a part of this reaction completed solution was analyzed by GLC. As a result, With Kojibiose In addition, it was confirmed that D-glucose and β-D-glucose-1-phosphate produced a large amount of components having different retention times, and this component was considered to be the glucosyl transferase. Moreover, the production rate of the glucosyltransferase in this reaction determined from the analysis result by GLC was about 30%. The entire remaining amount of this reaction solution was fractionated and purified in the same manner as in Experiment 8, concentrated, and vacuum-dried to obtain the glucosyl transfer sugar-rich powder with a yield of about 15% per solid of cordobiose subjected to the reaction. . This powder preparation contained about 98% of the glucosyl transfer sugar per solid.
[0073]
Next, after methylating the said glucosyl transfer sugar high content powder, it hydrolyzed with an acid, and the partial methyl hexitol acetate obtained by reducing and acetylating subsequently was used for the GLC analysis. As a result, 2,3,4,6-tetramethyl-1,5-diacetylglucitol and 3,4,6-trimethyl-1,2,5-triacetylglucitol were in a ratio of about 1: 2. Admitted. This is because the glucosyl transferase is composed of glucose in which only the 1-position OH group is involved in binding, and both the 1-position and 2-position OH groups are involved in binding, or only the 2-position OH group is involved. This suggests that the glucose involved in the binding is an oligosaccharide bound to each other at a ratio of 1: 2. Furthermore, taking into account the possibility of glucose binding mode, this indicates that the glucosyl transfer saccharide has both glucose in which only the 1-position OH group is involved in binding and the 1- and 2-position OH groups. Strongly suggesting that the glucose involved in the binding and the glucose in which only the 2-position OH group is involved in the binding are oligosaccharides bound to each other at a ratio of 1: 1 to 1: 1, respectively. Yes.
[0074]
In order to investigate the structure of the glucosyl transfer sugar in more detail, 13C-nuclear magnetic resonance spectrum was measured. As a result, 13 C-NMR spectrum (100 MHz, D 2 O): σ ppm from TSP 99.3, 99.0, 98.3, 97.6, 96.5, 92.2, 81.3, 78.8, 78.6 78.5, 77.2, 77.1, 75.7, 75.6, 74.7, 74.6, 74.5, 74.3, 74.2, 74.1, 74.0, 73 .9, 72.6, 72.3, 72.2, 72.1, 72.0, 63.6, 63.4, 63.2, 63.1, 63.1, 63.0 Obtained. From this analytical data, the structure of the present glucosyl cordobiose is cordierose, which is a trisaccharide in which D-glucose is α-linked in the form of 1,2-linked to the non-reducing terminal glucose residue of cordobiose, that is, α-D-glucosyl (1 → 2) It was found to be α-D-glucosyl (1 → 2) -D-glucose.
[0075]
[Experiment 11]
<Cody biosyl glucoside>
In order to confirm the glucosyl transferase produced by the transfer reaction to trehalose by the cordobiose phosphorylase of the present invention, the glucosyl transferase was produced, isolated, and the structure was examined. First, an aqueous solution containing 5% β-D-glucose-1-phosphate and 10% trehalose was adjusted to pH 5.5, and the purified cordierbiose phosphorylase obtained by the method of Experiment 2 was added to β-D-glucose- 10 units were added per 1 g of phosphoric acid, reacted at 60 ° C. for 48 hours, and then heated at 100 ° C. for 10 minutes to deactivate the enzyme. In accordance with the method shown in Experiment 7, a part of this reaction completed solution was analyzed by GLC. As a result, it was confirmed that a component having a different retention time was produced in both the β-D-glucose and trehalose in the reaction completion solution, and this component was considered to be the glucosyl transferase. Moreover, the production rate of the glucosyl transferase in this reaction obtained from the analysis result by GLC was about 75%. The remaining total amount of this reaction solution was fractionated and purified in the same manner as in Experiment 8, concentrated, and vacuum dried to obtain the glucosyl transfer sugar-rich powder with a yield of about 65% per saccharide solid substance subjected to the reaction. It was. This powder preparation contained about 98% of the glucosyl transfer sugar per solid.
[0076]
Next, after methylating the said glucosyl transfer sugar high content powder, it hydrolyzed with an acid, and the partial methyl hexitol acetate obtained by reducing and acetylating subsequently was used for the GLC analysis. As a result, 2,3,4,6-tetramethyl-1,5-diacetylglucitol and 3,4,6-trimethyl-1,2,5-triacetylglucitol were found in a ratio of 2 to 1. It was. This means that the glucosyltransferase has a two-to-one relationship between glucose in which only the 1-position OH group is involved in binding and glucose in which both the 1- and 2-position OH groups are involved in binding. This suggests that the oligosaccharides are bound to each other in proportion.
[0077]
In order to investigate the structure of the glucosyl transfer sugar in more detail, 13C-nuclear magnetic resonance spectrum was measured. As a result, 13 C-NMR spectrum (100 MHz, D 2 O): σ ppm from TSP 98.6, 96.2, 93.3, 77.3, 75.8, 75.4, 75.1, 74.8, 74.6 , 74.6, 74.0, 73.9, 72.5, 72.3, 72.2, 63.4, 63.4, 63.3. From this analytical data, the structure of the present glucosyl trehalose is cordierbiosyl glucoside (also known as ceraginose), which is a trisaccharide having D-glucose 1 or 2 linked to trehalose, that is, α-D-glucosyl (1 → 2) α-D- It was found to be glucosyl (1,1) α-D-glucoside.
[0078]
[Experiment 12]
<Kojibiosyl fructoside>
In order to confirm the glucosyl transferase produced by the transfer reaction to sucrose by the cordobiose phosphorylase of the present invention, the glucosyl transferase was produced, isolated, and the structure was examined. First, an aqueous solution containing 5% β-D-glucose-1-phosphate and 10% sucrose was adjusted to pH 5.5, and the purified cordierbiose phosphorylase obtained by the method of Experiment 2 was added to β-D-glucose- 10 units were added per 1 g of phosphoric acid, reacted at 60 ° C. for 48 hours, and then heated at 100 ° C. for 10 minutes to deactivate the enzyme. In accordance with the method shown in Experiment 7, a part of this reaction completed solution was analyzed by GLC. As a result, it was confirmed that a component having a different retention time was produced in both the β-D-glucose-1-phosphate and sucrose in the reaction end solution, and this component was considered to be the glucosyltransferase. Moreover, the production rate of the glucosyl transferase in this reaction determined from the analysis result by GLC was about 70%. The remaining total amount of this reaction solution was fractionated and purified in the same manner as in Experiment 8, concentrated, and vacuum dried to obtain the glucosyl transfer sugar-rich powder with a yield of about 50% per saccharide solid substance subjected to the reaction. It was. This powder preparation contained about 98% of the glucosyl transfer sugar per solid.
[0079]
Next, the high glucosyl transfer sugar-containing powder was subjected to acid decomposition and subjected to GLC analysis. As a result, it was found that the glucosyl transfer sugar produced D-glucose and D-fructose at a molar ratio of about 2 to 1 by acid decomposition. Further, when methyl of the glucosyl transfer sugar-rich powder was hydrolyzed with acid, and subsequently reduced and acetylated, the partial methyl hexitol acetate obtained by GLC was analyzed by GLC, 2,3,4,6-tetra Methyl-1,5-diacetylglucitol and 3,4,6-trimethyl-1,2,5-triacetylglucitol were found in a 1: 1 ratio. From the above, the glucosyl transferase is a combination of D-glucose and D-fructose in a molar ratio of 2 to 1, and the D-glucose constituting the glucosyl transferase is OH at the 1-position. This suggests that the group in which only the group is involved in bonding and the group in which both the 1-position and 2-position OH groups are involved in bonding exist in a molar ratio of 1: 1. In addition, although the methylated derivative of D-fructose was not recognized, it seems that this was decomposed | disassembled by the acid.
[0080]
In order to investigate the structure of the glucosyl transfer sugar in more detail, a 13 C-nuclear magnetic resonance spectrum was measured. As a result, 13 C-NMR spectrum (100 MHz, D 2 O): σ ppm from TSP107.0, 99.3, 92.5, 84.0, 79.1, 78.5, 76.5, 75.7, 74.9 , 74.7, 74.1, 74.0, 72.2, 72.1, 64.9, 64.6, 63.2, 63.1 were obtained. From this analysis data, the structure of the present glucosyl sucrose is cordierbiosyl fructoside, which is a trisaccharide in which D-glucose is α-linked and 1,2-linked to the glucose residue of sucrose, that is, α-D-glucosyl (1 → 2). It was found to be α-D-glucosyl (1 → 2) β-D-fructoside. This substance is a novel carbohydrate that has not been known so far.
[0081]
[Experiment 13]
<Acute toxicity>
Using 7-week-old dd mice, the glucosyl sorbose-rich powder, the cordierbiosyl-glucose-rich powder, the cordierioose-rich powder, the cordierbiosylglucoside-rich powder and the cordiobio obtained in Experiments 8 to 12 When acute toxicity tests were carried out by orally administering each of the powders containing a high content of silfrucside, no deaths were observed at the maximum dose that could be administered, that is, the body weight of the mouse of 50 g / kg. Accordingly, all of these transfer sugars of the present invention are extremely toxic substances.
[0082]
Hereinafter, the cordierbiose phosphorylase of the present invention, the DNA of the present invention encoding the cordobiose phosphorylase, and a method for producing a glucosyltransferase-containing saccharide using the same will be described in Example A. Example B shows a composition containing.
[0083]
Example A-1
<Enzyme solution>
Thermoanaerobium broccii ATCC 35047 was seed-cultured by the method shown in Experiment 1 and then added to a medium having the same composition prepared in an anaerobic fermenter according to the method shown in Experiment 1, with 1 v / v% per volume of the medium. The seed culture solution was inoculated and cultured at a culture temperature of 65 ° C. for about 30 hours. The bacterial cells obtained by centrifuging the culture broth were subjected to ultrasonic disruption, and the Codybiose phosphorylase activity of the supernatant of the disrupted solution was measured. When this activity was converted per 1 ml of the culture solution, it was 0.08 unit. The lysate supernatant is concentrated with an ultrafiltration membrane, and the concentrated solution is dialyzed to obtain an enzyme solution having about 8 units of cordobiose phosphorylase activity per ml with respect to the total activity of the original culture solution. % Yield.
[0084]
Example A-2
<Preparation of DNA>
Thermoanaerobium brokkii (ATCC 35047) was cultured at 11 ° C. in the same composition as that shown in Experiment 1 for 24 hours at 60 ° C. according to the method shown in Experiment 1. The cells are separated from the culture by centrifugation, suspended in an appropriate amount of Tris-EDTA-saline buffer (hereinafter abbreviated as “TES buffer”) (pH 8.0), and lysozyme is suspended in the cell suspension. After adding 0.05% (w / v) to the volume of the solution, it was incubated at 37 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the treated product was kept at −80 ° C. for 1 hour to freeze, and then a TES buffer / phenol mixed solution in which a TES buffer solution (pH 9.0) was previously added and heated to 60 ° C. was then added. In addition, the mixture was sufficiently stirred, and the upper layer formed by centrifugation after cooling with ice was collected. A precipitate formed by adding 2 volumes of cold ethanol to this upper layer was collected, dissolved in an appropriate amount of SSC buffer (pH 7.1), 7.5 μg ribonuclease and 125 μg protease were added, and 1 ° C. at 37 ° C. Incubated for hours. A mixed solution of chloroform / isoamyl alcohol was added thereto, stirred, and then allowed to stand to collect an upper layer. A precipitate formed by adding cold ethanol to the upper layer was collected. The precipitate was rinsed with cold 70% (v / v) ethanol and vacuum dried to obtain DNA. The obtained DNA was dissolved in SSC buffer (pH 7.1) so as to have a concentration of about 1 mg / ml, and frozen at −80 ° C.
[0085]
Example A-3
<Preparation of transformant and recombinant DNA>
Take 1 ml of the DNA solution obtained by the method of Example A-2, add about 20 units of restriction enzyme HindIII here, incubate at 37 ° C. for 30 minutes to partially decompose the DNA, and then by sucrose density gradient ultracentrifugation, A DNA fragment having a chain length of about 2,000 to 5,000 base pairs was collected. Separately, the plasmid vector “Bluescript II SK (+)” manufactured by Stratagene Cloning Systems was completely cleaved by the action of restriction enzyme Hind III by a conventional method, and 0.3 μg of the cleaved plasmid vector was obtained in advance. About 3 μg of the DNA fragment was ligated using the “DNA ligation kit” manufactured by Takara Shuzo according to the attached instructions, and the resulting recombinant DNA was subjected to the Stratagene cloning clone by the ordinary competent cell method. A gene library was prepared by transforming 100 μl of E. coli “Epicurian Coli XL1-Blue” manufactured by Systems.
[0086]
The thus obtained transformant as a gene library was prepared by a conventional method, and 10 g / l tryptone, 5 g / l yeast extract, 5 g / l sodium chloride, 75 mg / l ampicillin sodium salt and 50 mg / l 5 -Inoculated on an agar plate medium (pH 7.0) containing bromo-4-chloro-3-indolyl-β-galactoside, cultured at 37 ° C for 18 hours, and then about 4,000 white colonies formed on the medium. The pieces were fixed on an Amersham nylon membrane “Hybond-N +”. Separately, the oligonucleotide of the base sequence represented by 5′-TTYGAYGAARAAYAYATGCC-3 ′ based on the first to seventh amino acid sequences in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 of the Sequence Listing, which was clarified by the method of Experiment 4 Was synthesized by isotope labeling using [γ- 32 P] ATP and T4 polynucleotide kinase according to a conventional method to obtain a synthetic DNA as a probe. Among the colonies fixed on the nylon membrane obtained earlier, a colony showing a remarkable association with the probe was selected by applying a normal colony hybridization method, and the transformant was named “TKP1”. .
[0087]
This transformant TKP1 was inoculated in an L-broth medium (pH 7.0) containing 100 μg / ml ampicillin sodium salt according to a conventional method, and cultured with shaking at 37 ° C. for 24 hours. After completion of the culture, the cells were collected from the culture by centrifugation, and the recombinant DNA was extracted by the usual alkali-SDS method. When the base sequence of this recombinant DNA was analyzed by a normal dideoxy method, the recombinant DNA was derived from Thermoanaerobium brokki (ATCC 35047) and has a chain length of 3956 base pairs in SEQ ID NO: 9 of the base sequence shown in FIG. As shown in FIG. 5, in this recombinant DNA, the DNA was ligated downstream of the recognition site by the restriction enzyme Hind III. On the other hand, the amino acid sequence deduced from this base sequence is as shown in SEQ ID NO: 9, and this amino acid sequence and the N-terminal amino acid sequence of the present invention Combibiose phosphorylase confirmed by the method of Experiment 4 and When comparing the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 3 and SEQ ID NOs: 6 to 8 in the Sequence Listing, which are the middle part amino acid sequences, the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1, 2 and 3 in the Sequence Listing are respectively It completely matched with the first to fifth, 590th to 594th and 357th to 361th amino acid sequences in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9. In addition, the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 6, 7, and 8 in the sequence listing are the 1st to 10th, 590th to 599th, and 357th to 366th amino acids in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 in the sequence listing, respectively. Completely matched the amino acid sequence. The above is the fact that the cordobiose phosphorylase of the present invention contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing. It shows that it is encoded by DNA of the base sequence shown in FIG. The recombinant DNA prepared as described above and confirmed in base sequence was named “pTKP1”.
[0088]
Example A-4
<Production of Kojibiose phosphorylase by transformants>
100 ml of an aqueous solution containing 16 g / l polypeptone, 10 g / l yeast extract and 5 g / l sodium chloride was placed in a 500 ml Erlenmeyer flask, treated in an autoclave at 121 ° C. for 15 minutes, cooled and aseptically adjusted to pH 7.0. Thereafter, 10 mg of ampicillin sodium salt was aseptically added to prepare a liquid medium. This liquid medium was inoculated with the transformant TKP1 obtained by the method of Example A-3 and cultured at 37 ° C. for about 20 hours with aeration and stirring as a seed culture solution. Next, 7 l of a medium having the same composition as that used for seed culture was prepared in a 10 l fermenter according to the seed culture, inoculated with 70 ml of the seed culture, and cultured with aeration and stirring for about 20 hours. According to a conventional method, the culture is centrifuged to recover the cells, suspended in 10 mM phosphate buffer (pH 7.0), sonicated to disrupt the cells, and further centrifuged to insoluble. Things were removed and the supernatant was collected. The supernatant was dialyzed against 10 mM phosphate buffer, and then the Codybiose phosphorylase activity in the dialysate was measured. As a result, about 500 units of the enzyme were produced per liter of culture.
[0089]
As a first control, Escherichia coli XL1-Blue strain was cultured under the same conditions as in the case of the above-described transformant except that no ampicillin was added to the medium. Was collected and dialyzed. As a second control, Thermoanaerobium brokkii (ATCC 35047) was used in the same manner as in the case of the transformant except that it did not contain ampicillin. The culture was allowed to stand at 0 ° C., and the supernatant of the crushed cell was collected from the culture and dialyzed as in the case of the transformant described above. No enzyme activity was observed in the first control dialysate. The enzyme activity was observed in the second control dialysate, which in this case was about 100 units per liter of culture, which was clearly lower than that of transformant TKP1.
[0090]
According to the method shown in Experiment 2, the dialyzate obtained by the method of Example A-4 was further DEAE-Toyopearl 650 gel The purified enzyme was purified by column chromatography using Ultrogel AcA44, and the purified enzyme was analyzed according to the method shown in Experiment 3. Molecular weight 83,000 ± 5,000 dalton by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, molecular weight 500,000 ± 30,000 dalton by gel filtration, isoelectric point 4.4 ± by polyacrylamide gel electrophoresis 0.5, optimum temperature of cordobiose phosphorylase activity around 65 ° C., optimum pH around 5.5, temperature stability up to around 65 ° C., pH stability about 5.5 to 10.0, Experiment 1 It was substantially the same as the physicochemical properties of the enzyme prepared by the method shown in FIGS. The above results indicate that the cordobiose phosphorylase of the present invention can be produced satisfactorily by recombinant DNA technology, and the productivity of the enzyme is also significantly improved.
[0091]
Example A-5
<Enzyme solution>
The transformant TKP1 obtained by the method shown in Example A-3 was cultured by the method shown in Example A-4. The bacterial cells obtained by centrifuging the culture broth were subjected to ultrasonic disruption, and the Codybiose phosphorylase activity of the supernatant of the disrupted solution was measured. When this activity was converted per 1 ml of the culture solution, it was about 0.5 units. The supernatant of the crushed liquid is concentrated with an ultrafiltration membrane, and the concentrated liquid is dialyzed to obtain an enzyme solution having about 10 units of cordobiose phosphorylase activity per ml with respect to the total activity of the original culture solution. % Yield.
[0092]
Example A-6
<Corgebiose-containing sugar solution>
Combibiose phosphorylase prepared by the method of Example A-1 in a 25 mM dipotassium phosphate-citrate buffer solution (pH 6.0) containing 5% maltose and 5 units of commercially available maltose phosphorylase derived from bacteria. It added so that it might become 40 units per gram of maltose, and it was made to react at 30 degreeC for 72 hours. The reaction solution was heated at 100 ° C. for 30 minutes to inactivate the enzyme, then cooled, decolorized and filtered with activated carbon according to a conventional method, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, By concentrating, a syrup-like cordierbiose-containing sugar solution having a concentration of about 75% was obtained at a yield of about 95% per raw material solid.
[0093]
This product contains about 30% of Codybiose per solid and also contains Codybiosyl glucose, has good taste sweetness, moderate viscosity, moisturizing, sweetener, taste improver, Widely used as stabilizers, bifidobacteria growth promoters, mineral absorption promoters, etc., can be advantageously used in various compositions such as foods, drinks, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products.
[0094]
Example A-7
<Cojibiose high content powder>
A sugar solution containing about 30% cordierbiose per solid obtained by reaction and purification by the method of Example A-6 was used as a raw material to adjust the solid concentration to about 20%, and 5 units of glucoamylase was added to 1 g of the solid. The reaction was carried out at pH 4.5 and 40 ° C. for 16 hours to decompose the remaining maltose. The reaction was stopped by heating at 100 ° C. for 30 minutes, and then concentrated to a concentration of about 40%. In order to increase the content of cordobiose in the sugar solution, an alkali metal type strongly acidic cation exchange resin (manufactured by Tokyo Organic Chemical Industry Co., Ltd., trade name “XT-1016”, Na type, cross-linking degree 4%) is used. Four stainless steel columns with a jacket of 3 cm and a length of 1 m were filled with water suspension and connected in series so that the total length of the resin layer was about 4 m. While maintaining the temperature in the column at 40 ° C, the sugar solution is added to the resin at 5 v / v%, and 40 ° C warm water is flowed at a flow rate of SV0.15 for fractionation, and a fraction containing high Cozybiose is collected. did. Further, purification, concentration, vacuum drying, and pulverization gave a powder having a high content of cordobiose with a yield of about 20% per raw material solid.
[0095]
This product contains approximately 90% cordierbiose per solid, has good sweetness and moderate moisture retention, sweetener, taste improver, stabilizer, bifidobacterial growth promoter, mineral Widely used as an absorption accelerator and the like, it can be advantageously used in various compositions such as foods and drinks, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products.
[0096]
[Example A-8]
<Glucosyl sorbose-containing sugar solution>
An aqueous solution containing 5% each of β-D-glucose-1-phosphate and L-sorbose was adjusted to pH 5.5, and cordierbiose phosphorylase prepared by the method of Example A-1 was added to β-D-glucose- It added so that it might become 10 units per 1g of phosphoric acid, and was made to react at 60 degreeC for 72 hours. The reaction solution was heated at 90 ° C. for 30 minutes to inactivate the enzyme, then cooled, decolorized and filtered with activated carbon according to a conventional method, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, By concentrating, a syrup-like glucosyl sorbose-containing sugar solution having a concentration of about 75% was obtained with a yield of about 95% per raw material solid.
[0097]
This product contains about 30% glucosyl sorbose per solid, has good taste sweetness, moderate viscosity, and moisture retention, sweetener, taste improver, stabilizer, bifidobacteria growth promoter As a mineral absorption promoter, it can be used advantageously in various compositions such as foods, drinks, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products.
[0098]
Example A-9
<Glucosyl sorbose-rich sugar solution>
An aqueous solution containing 5% of β-D-glucose-1-phosphate and 10% of L-sorbose was adjusted to pH 6.0, and cordierbiose phosphorylase prepared by the method of Example A-1 was added to β-D- It added so that it might become 30 units per g of glucose-1 phosphate, and it was made to react at 60 degreeC for 72 hours. After the reaction, the reaction mixture was cooled, commercial baker's yeast was added to a wet weight of 5% based on the solid weight, and the reaction solution was controlled at pH 5 to 6 using 1N sodium hydroxide solution for 6 hours at 27 ° C. Reacted. The reaction solution was heated at 90 ° C. for 30 minutes to stop the reaction, then cooled, decolorized and filtered with activated carbon according to a conventional method, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, and further concentrated. As a result, a syrup-like glucosyl sorbose-containing sugar solution having a concentration of about 75% was obtained at a yield of about 65% per solid material.
[0099]
This product contains about 40% glucosyl sorbose per solid, has good taste sweetness, moderate viscosity, and moisture retention, sweetener, taste improver, stabilizer, bifidobacteria growth promoter As a mineral absorption promoter, it can be used advantageously in various compositions such as foods, drinks, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products.
[0100]
Example A-10
<Glucosyl sorbose high content powder>
Using a sugar solution containing about 40% glucosyl sorbose as a raw material by the method of Example A-9, the solid concentration was adjusted to about 45%. In order to increase the glucosyl sorbose content in the sugar solution, an alkali metal type strongly acidic cation exchange resin (manufactured by Tokyo Organic Chemical Industry Co., Ltd., trade name “XT-1016”, Na type, crosslinking degree 4%) is used. Four jacketed stainless steel columns having an inner diameter of 3 cm and a length of 1 m were filled with water suspension and connected in series so that the total length of the resin layer was about 4 m. While maintaining the temperature in the column at 40 ° C., the sugar solution is added to the resin at 5 v / v%, and 40 ° C. warm water is flowed at a flow rate of SV0.15 to perform fractionation, and a fraction containing high glucosyl sorbose is obtained. Collected. Furthermore, purification, concentration, vacuum drying, and pulverization gave a powder containing high glucosyl sorbose in a yield of about 25% per raw material solid.
[0101]
This product contains about 90% glucosyl sorbose per solid, has good taste sweetness, moderate moisture retention, sweetener, taste improver, stabilizer, bifidobacterial growth promoter, As a mineral absorption accelerator, it can be widely used in various compositions such as foods, cosmetics, pharmaceuticals and molded products.
[0102]
Example A-11
<Corgebiosyl fructoside-containing sugar solution>
An aqueous solution containing 10% cordobiose and 10% sucrose was prepared, and to this was added cordierbiose phosphorylase prepared by the method of Example A-1 to 40 units per gram cordierbiose, 5 mM sodium dihydrogen phosphate The reaction was carried out in the presence at pH 5.0 and 60 ° C. for 72 hours. The reaction solution was heated at 90 ° C. for 30 minutes to inactivate the enzyme, then cooled, decolorized and filtered with activated carbon according to a conventional method, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, By concentrating, a syrup-like cordobiosyl fructoside-containing sugar solution having a concentration of about 75% was obtained with a yield of about 95% per raw material solid.
[0103]
This product contains about 55% Kojibiosyl fructoside per solid, has good sweetness, moderate viscosity, and moisturizing properties, and various compositions such as food and drink, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products It can be used to advantage.
[0104]
Example A-12
<Cody biosyl fructoside-rich powder>
The sugar solution containing about 55% of cordobiosyl fructoside per solid, which was reacted and purified by the method of Example A-11, was adjusted to a solid concentration of about 45%. In order to increase the content of Kojibiosyl fructoside in this molasses, an alkaline earth metal type strongly acidic cation exchange resin (Dow Chemical Co., trade name “Dowex 50W × 4”, Ca type) was used. Then, column chromatography was performed according to the method of Example A-10, and a fraction containing a high content of cordobisyl fructoside was collected. Furthermore, purification, concentration, vacuum drying, and pulverization yielded a powder having a high content of cordobiosyl fructoside in a yield of about 40% per raw material solid.
[0105]
This product contains about 95% Kojibiosyl fructoside per solid, has good sweetness and moderate moisturizing properties, and is used in various compositions such as food and drink, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products. It can be used advantageously.
[0106]
Example A-13
<Kojibiosyl glucose-containing sugar solution>
An aqueous solution containing 10% β-D-glucose-1 phosphate and 20% maltose was adjusted to pH 5.0, and cordierbiose phosphorylase prepared by the method of Example A-1 was adjusted to 40 units per gram of maltose. And reacted at 60 ° C. for 72 hours. The reaction solution was heated at 90 ° C. for 30 minutes to inactivate the enzyme, then cooled, decolorized and filtered with activated carbon according to a conventional method, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, By concentrating, a syrup-like cordierbiosylglucose-containing sugar solution having a concentration of about 75% was obtained with a yield of about 95% per raw material solid.
[0107]
This product contains about 45% kojibiosylglucose per solid, has good sweetness, moderate viscosity, and moisturizing properties, and various compositions such as foods, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products Can be advantageously used.
[0108]
Example A-14
<Corgebiosyl glucoside-rich sugar solution>
An aqueous solution containing 5% β-D-glucose-1 phosphate and 10% trehalose was adjusted to pH 5.0, and then Codybiose phosphorylase prepared by the method of Example A-1 was added to β-D-glucose- It added so that it might become 20 units per 1g of phosphoric acid, and it was made to react at 60 degreeC for 72 hours. Sodium hydroxide was added to the reaction solution and heated at 100 ° C. while maintaining an alkalinity of pH 10 or higher, then cooled, decolorized with activated carbon and filtered according to conventional methods, and desalted with H-type and OH-type ion exchange resins. Purification and further concentration yielded a syrup-like cordierbiosylglucoside-rich sugar solution having a concentration of about 75% in a yield of about 60% per raw material solid.
[0109]
This product contains about 95% kojibiosyl glucoside per solid, has good sweetness, moderate viscosity, and moisturizing properties, and various compositions such as foods, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products. Can be advantageously used.
[0110]
Example A-15
<Corgebiose-containing sugar solution>
Combibiose phosphorylase prepared by the method of Example A-5, 5 units of commercially available maltose phosphorylase derived from bacteria in 25 mM dipotassium phosphate-citrate buffer (pH 6.0) containing 5% maltose It added so that it might become 40 units per gram of maltose, and it was made to react at 30 degreeC for 72 hours. The reaction solution was heated at 100 ° C. for 30 minutes to inactivate the enzyme, then cooled, decolorized and filtered with activated carbon according to a conventional method, purified by desalting with H-type and OH-type ion exchange resins, By concentrating, a syrup-like cordierbiose-containing sugar solution having a concentration of about 75% was obtained at a yield of about 95% per raw material solid.
[0111]
This product contains about 30% of cordobiose per solid and also contains cordobiosyl glucose, has a good taste sweetness, moderate viscosity, and moisture retention, sweetener, taste improver, Widely used as stabilizers, bifidobacteria growth promoters, mineral absorption promoters, etc., can be advantageously used in various compositions such as foods, drinks, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products.
[0112]
Example A-16
<Corgebiosyl glucoside-rich sugar solution>
An aqueous solution containing 5% β-D-glucose-1-phosphate and 10% trehalose was adjusted to pH 5.0, and then Combibiose phosphorylase prepared by the method of Example A-5 was added to β-D-glucose- It added so that it might become 20 units per 1g of phosphoric acid, and it was made to react at 60 degreeC for 72 hours. Sodium hydroxide was added to the reaction solution and heated at 100 ° C. while maintaining an alkalinity of pH 10 or higher, then cooled, decolorized with activated carbon and filtered according to conventional methods, and desalted with H-type and OH-type ion exchange resins. Purification and further concentration yielded a syrup-like cordierbiosylglucoside-rich sugar solution having a concentration of about 75% in a yield of about 60% per raw material solid.
[0113]
This product contains about 95% kojibiosyl glucoside per solid, has good sweetness, moderate viscosity, and moisturizing properties, and various compositions such as foods, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products. Can be advantageously used.
[0114]
Example B-1
<Sweetener>
To 1 part by weight of the glucosyl sorbose-rich powder obtained by the method of Example A-10, 0.05 part by weight of α-glycosyl stevioside (manufactured by Toyo Seika Co., Ltd., trade name α-G sweet) is added and mixed uniformly. Thus, a powder sweetener was produced. The product is refined and has about twice the sweetness of sugar, and calories are about half that of sugar per degree of sweetness. Therefore, this sweetener is suitable as a low-calorie sweetener for seasoning low-calorie foods and drinks for people who restrict intake of calories, such as obese and diabetics. In addition, this sweetener is suitable for seasoning foods and the like that suppress dental caries because it produces less acid by caries-inducing bacteria and produces less insoluble glucan.
[0115]
Example B-2
<Hard Candy>
To 30 parts by weight of the glucosyl sorbose-containing sugar solution obtained by the method of Example A-8, 80 parts by weight of reduced maltose starch syrup (water content 25%) is added and mixed and dissolved until the water content is less than 2% under reduced pressure. Concentrated and mixed with 1 part by weight of citric acid and appropriate amounts of lemon flavor and colorant, and then molded according to a conventional method to produce a hard candy. This product is a crisp hard candy that has an elegant sweetness, low hygroscopicity, and does not cause dripping.
[0116]
Example B-3
<Chewing gum>
3 parts by weight of glucose and 2 parts by weight of a gum base heated and melted to a degree of softening were added to and mixed with 4 parts by weight of the cordieroyl fructoside-rich powder obtained by the method of Example A-12. After the mint flavor was mixed, the chewing gum was manufactured by kneading with a roll according to a conventional method. This product is excellent in both texture and flavor.
[0117]
Example B-4
<chocolate>
A refiner containing 15 parts by weight of Cozybiose-rich powder obtained by the method of Example A-7 was mixed with 40 parts by weight of cocoa paste, 10 parts by weight of cocoa butter, 10 parts by weight of sucrose and 15 parts by weight of whole milk powder. I passed through. After reducing the particle size, the mixture was placed in a conche, 0.5 parts by weight of lecithin was added, and the mixture was kneaded at 50 ° C. for two days and nights. Subsequently, it poured into the molding machine according to the conventional method, and it solidified by shaping | molding and manufactured chocolate. This product has no fear of fat bloom or sugar bloom and has good melting and flavor when placed on the tongue.
[0118]
Example B-5
<custard cream>
500 parts by weight of corn starch, 500 parts by weight of maltose and 5 parts by weight of salt are added to 400 parts by weight of the high glucosyl sorbose powder obtained by the method of Example A-10, and the mixture is thoroughly mixed through a sieve. Add 5,000 parts by weight and stir, and gradually add 5,000 parts by weight of boiled milk to it, and continue to stir it over the heat until the corn starch is completely gelatinized and the whole becomes translucent. The custard cream was prepared by cooling and adding a small amount of vanilla flavor. This product is smooth and glossy and is not too sweet and delicious.
[0119]
Example B-6
<Uiro>
Add 90 parts by weight of rice flour, 20 parts by weight of corn starch, 20 parts by weight of sugar, 1 part by weight of powdered green tea powder and appropriate amounts of water to 90 parts by weight of the sugar solution containing Kojibiosyl fructoside obtained by the method of Example A-11. After kneading, this was put in a container and steamed for 60 minutes to produce a matcha uiro. This product had good shine, good mouthfeel and good flavor. Moreover, the aging of starch was suppressed and it was stable for a long time.
[0120]
Example B-7
<Betara pickles>
3 parts by weight of maltose, 0.05 parts by weight of licorice preparation, 0.008 parts by weight of malic acid, 0.07 parts by weight of sodium glutamate based on 1 part by weight of the sugar solution containing kojibiosyl glucose obtained by the method of Example A-13 Parts, 0.03 parts by weight of potassium sorbate, and 0.2 parts by weight of pullulan were uniformly mixed to prepare a pickle. In accordance with a conventional method, 30 kg of radish was submerged with salt and then soaked with sugar. The soup was then soaked in a seasoning solution prepared with 4 kg of the base of the pickles. This product had good color and aroma, moderate sweetness, and crispness.
[0121]
[Example B-8]
<Lactic acid bacteria beverage>
With respect to 130 parts by weight of the Kojibiose-containing sugar solution obtained by the method of Example A-6, 175 parts by weight of skim milk powder and 50 parts by weight of lactosucrose-containing powder (Hayashibara Shoji Co., Ltd., registered trademark “milk oligo”) Dissolve in 1,150 parts by weight of water, sterilize at 65 ° C. for 30 minutes, cool to 40 ° C., inoculate 30 parts by weight of a starter of lactic acid bacteria, and culture at 37 ° C. for 8 hours. Thus, a lactic acid bacteria beverage was obtained. This product is a lactic acid bacteria beverage with good flavor. In addition, this product contains oligosaccharides and not only stably retains lactic acid bacteria, but also has a bifidobacteria growth promoting action.
[0122]
Example B-9
<Synthetic sake>
6518 parts by weight of a 30 v / v% alcohol aqueous solution (at a temperature of 15 ° C.), 600 parts by weight of a 70% aqueous glucose solution, 50 parts by weight of a sugar solution containing cordobiose obtained by the method of Example A-6, and 11.1 parts by weight of succinic acid 3.66 parts by weight of 75% lactic acid aqueous solution, 2.3 parts by weight of sodium glutamate, 1.2 parts by weight of glycine, 1.2 parts by weight of alanine, 2.22 parts by weight of sodium succinate, 1.6 parts by weight of sodium chloride, natural 1.4 parts by weight of salt and 2500 parts by weight of water were mixed to obtain a raw liquor having an alcohol content of about 20 v / v%. This was diluted with water to obtain a product having an alcohol content of 15 to 16 v / v%. This product has a mellow sweetness and refined flavor and is delicious.
[0123]
Example B-10
<Latex>
With respect to 3.5 parts by weight of the glucosyl sorbose-rich sugar solution obtained by the method of Example A-9, 0.5 parts by weight of polyoxyethylene behenyl ether, 1 part by weight of polyoxyethylene sorbitol tetraoleate, lipophilic mono Add 1 part by weight of glyceryl stearate, 0.5 part by weight of behenyl alcohol, 1 part by weight of avocado oil, 1 part by weight of α-glycosyl rutin, vitamin E and preservatives, and dissolve by heating according to a conventional method. -5 parts by weight of butylene glycol, 0.1 part by weight of carboxyvinyl polymer and 85.3 parts by weight of purified water were added and emulsified with a homogenizer to produce an emulsion. This product is excellent in moisture retention and can be advantageously used as a sunscreen, whitening agent, and the like.
[0124]
Example B-11
<Skin cream>
2 parts by weight of polyoxyethylene glycol monostearate, 5 parts by weight of glyceryl monostearate, 2 parts by weight of α-glycosyl rutin with respect to 4 parts by weight of the powder containing high-quality cordobiosyl fructoside obtained by the method of Experiment 12 In addition, 1 part by weight of liquid paraffin, 10 parts by weight of glyceryl trioctanoate and an appropriate amount of preservative were added and dissolved by heating according to a conventional method. To this, 5 parts by weight of 1,3-butylene glycol and 66 parts by weight of purified water were further added The mixture was emulsified with a homogenizer, and an appropriate amount of a fragrance was added and stirred and mixed to produce a skin cream. This product is a cream with good elongation and can be advantageously used as a sunscreen, skin cleansing agent, fair skin agent and the like.
[0125]
Example B-12
<Toothpaste>
With respect to 15 parts by weight of the high-concentration sugar solution obtained by the method of Example A-14, dicalcium phosphate parts by weight, sodium lauryl sulfate 1.5 parts by weight, glycerin 25 parts by weight, polyoxyethylene sorbitan laurate A toothpaste was obtained by mixing 0.5 part by weight, 0.02 part by weight saccharin, 0.05 part by weight preservative and 13 parts by weight water. This product has good gloss and detergency and is suitable as a toothpaste.
[0126]
Example B-13
<Tube nutritional supplement>
80 parts by weight of Kojibiose-rich powder obtained by the method of Example A-7, 190 parts by weight of dried egg yolk, 209 parts by weight of skim milk powder, 4.4 parts by weight of sodium chloride, 1.85 parts by weight of potassium chloride, magnesium sulfate 4 A formulation consisting of parts by weight, 0.01 parts by weight thiamine, 0.1 parts by weight sodium ascorbate, 0.6 parts by weight vitamin E acetate and 0.04 parts by weight nicotinamide was prepared. Each 25 g of this blend was filled into a laminated aluminum parcel and heat sealed to obtain a product. This product is used by dissolving one bag in about 150 to 300 ml of water to give a nutritional supplement and administering it to the nasal cavity, esophagus, stomach, etc. by the tube method.
[0127]
Example B-14
<tablet>
After adding 50 parts by weight of aspirin, 10 parts by weight of maltose and 4 parts by weight of corn starch to 4 parts by weight of the powder containing high glucosyl sorbose obtained by the method of Experiment 8, the mixture was uniformly mixed, and then 1 using a 12 mm diameter, 20R soot. Tableting was performed with a tablet of 680 mg, a tablet thickness of 5.25 mm, and a hardness of 8 kg ± 1 kg. This product is an easy-to-drink tablet with moderate sweetness.
[0128]
Example B-15
<Strawberry jam>
150 parts by weight of raw strawberries, 60 parts by weight of sucrose, 20 parts by weight of maltose, 40 parts by weight of a sugar solution containing Kojibiose obtained by the method of Example A-15, 5 parts by weight of pectin and 1 part by weight of citric acid are boiled in a pan and bottled. And got the product. This product is a jam with good flavor and color.
[0129]
Example B-16
<Sweetened condensed milk>
In 100 parts by weight of raw milk, 3 parts by weight of sugar solution containing Kojibiosylglucoside and 1 part by weight of sucrose obtained by the method of Example A-16 are dissolved, sterilized by heating with a plate heater, and then concentrated to a concentration of about 70%. And canned under aseptic conditions to obtain a product. This product has a mild sweet taste and good flavor and can be advantageously used for seasoning infant foods, fruits, coffee, cocoa, tea and the like.
[0130]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is based on the discovery of a phosphorylase capable of producing cordobiose, which has not been known so far, that is, cordobiose phosphorylase. The cordobiose phosphorylase of the present invention has a high temperature in the optimum temperature and temperature stability, a wide pH range in the pH stability, and the optimum pH is within the pH range, and further enzyme production from the producing microorganism The amount is also high. Therefore, if β-D-glucose-1-phosphate is used as a sugar donor and the enzyme of the present invention is allowed to act in the presence of various sugars, Cojibiose, which has been conventionally known but extremely difficult to obtain, Various glucosyl transfer sugars including glucosyl sorbose and the transfer sugar-containing saccharides can be produced in large quantities and at low cost.
[0131]
The glucosyl transfer sugar and the transfer sugar-containing sugar produced in this way are refined sweeteners, taste improvers, quality improvers, body imparting agents, viscosity modifiers, moisturizers, illumination imparting agents, etc. Furthermore, since it is a great feature that it can be widely applied to various compositions such as foods and drinks, cosmetics, pharmaceuticals, and molded products as nutritional supplements, the present invention is not limited to the food, cosmetics, and pharmaceutical fields, Contributing to the agricultural, aquatic and livestock industries and the chemical industry is an invention that has great significance.
[0132]
[Sequence Listing]
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[0133]
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[0136]
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[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the influence of temperature on the enzyme activity of the cordobiose phosphorylase of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the influence of pH on the enzyme activity of the cordobiose phosphorylase of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the influence of temperature on the stability of the cordobiose phosphorylase of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the influence of pH on the stability of the cordobiose phosphorylase of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a restriction enzyme map of the recombinant DNA of the present invention. The arrow in the figure indicates the DNA encoding the cordobiose phosphorylase of the present invention.
[Table 2]
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[Table 2]
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Claims (16)

無機リン酸及び/又はその塩の存在下でコージビオースを分解してD−グルコースおよびβ−D−グルコース−1リン酸及び/又はその塩を生成し、β−D−グルコース−1リン酸及び/又はその塩とD−グルコースとからコージビオースと無機リン酸及び/又はその塩を生成する作用を有し、さらに、β−D−グルコース−1リン酸及び/又はその塩を糖供与体として、他の糖質にグルコシル基の転移を触媒する作用を有し、部分アミノ酸配列として配列表における配列番号1乃至3に示すアミノ酸配列の1又は複数を含み、且つ、下記の理化学的性質を有するコージビオースホスホリラーゼ。
(1) 分子量
SDS−ゲル電気泳動法で、83,000±5,000ダルトン。
(2) 至適温度
pH5.5、30分間反応で65℃付近。
(3) 至適pH
60℃、30分間反応でpH5.5付近。
(4) 温度安定性
pH5.5、1時間保持の条件で65℃付近まで安定。
(5) pH安定性
4℃、24時間保持の条件でpH約5.5乃至10.0。
Cozybiose is decomposed in the presence of inorganic phosphoric acid and / or its salt to produce D-glucose and β-D-glucose-1 phosphate and / or its salt, and β-D-glucose-1 phosphate and / or its salt Alternatively, it has the action of producing cordobiose and inorganic phosphoric acid and / or a salt thereof from a salt thereof and D-glucose, and β-D-glucose-1 phosphate and / or a salt thereof as a sugar donor. Which has the action of catalyzing the transfer of a glucosyl group to the saccharide of the above, contains one or more of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 3 in the sequence listing as partial amino acid sequences, and has the following physicochemical properties Aus phosphorylase.
(1) Molecular weight
83,000 ± 5,000 daltons by SDS-gel electrophoresis.
(2) Optimal temperature
pH 5.5, around 65 ° C. for 30 minutes reaction.
(3) Optimum pH
The pH was around 5.5 after reaction at 60 ° C for 30 minutes.
(4) Temperature stability
Stable up to around 65 ° C under pH 5.5 and 1 hour holding conditions.
(5) pH stability
PH of about 5.5 to 10.0 at 4 ° C. for 24 hours.
配列表における配列番号4に記載のアミノ酸配列か、又は、コージビオースホスホリラーゼとしての作用を実質的に失わない範囲で、配列表における配列番号4に示すアミノ酸配列においてアミノ酸の1個又は複数が置換、付加又は欠失したアミノ酸配列を含む請求項1記載のコージビオースホスホリラーゼ。  In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, or in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 in the sequence listing, one or more of the amino acids are substituted within the range that does not substantially lose the action as a cordobiose phosphorylase The cordobiose phosphorylase according to claim 1, comprising an added or deleted amino acid sequence. 請求項2記載のコージビオースホスホリラーゼをコードするDNA。  A DNA encoding the cordobiose phosphorylase according to claim 2. 配列表における配列番号5に記載の塩基配列又はその塩基配列に相補的な塩基配列を含む請求項3記載のDNA。  The DNA according to claim 3, comprising the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 in the sequence listing or a base sequence complementary to the base sequence. 遺伝子の縮重に基づき、コードするアミノ酸配列を変えることなく塩基の1又は複数を他の塩基で置換した請求項3又は4記載のDNA。  The DNA according to claim 3 or 4, wherein one or a plurality of bases is substituted with another base without changing the encoded amino acid sequence based on the degeneracy of the gene. 請求項3乃至5のいずれかに記載のDNAと自律複製可能なベクターとからなる組換えDNA。  A recombinant DNA comprising the DNA according to any one of claims 3 to 5 and a vector capable of autonomous replication. 請求項6記載の組換えDNAを適宜の宿主に導入して得られる形質転換体。  A transformant obtained by introducing the recombinant DNA according to claim 6 into an appropriate host. 請求項1又は2記載のコージビオースホスホリラーゼ産生能を有するサーモアナエロビウム・ブロッキイ又は請求項7記載の形質転換体を栄養培地に培養し、培養物から産生したコージビオースホスホリラーゼを採取することを特徴とするコージビオースホスホリラーゼの製造方法。  Cultivating the thermoanaerobium brokkii having the ability to produce cordobiose phosphorylase according to claim 1 or 2 or the transformant according to claim 7 in a nutrient medium, and collecting cordobiose phosphorylase produced from the culture. A method for producing Kojibiose phosphorylase, characterized in that 請求項1記載のコージビオースホスホリラーゼをβ−D−グルコース−1リン酸及び/又はその塩とそれ以外の糖質とに作用させるグルコシル転移糖含有糖質の製造方法。 A method for producing a glucosyltransferase-containing saccharide, wherein the cordobiose phosphorylase according to claim 1 is allowed to act on β-D-glucose-1-phosphate and / or a salt thereof and another saccharide. β−D−グルコース−1リン酸及び/又はその塩が、無機リン酸及び/又はその塩の存在下でコージビオースにコージビオースホスホリラーゼを作用させるか、または無機リン酸及び/又はその塩の存在下でマルトースにマルトースホスホリラーゼを作用させるか、または無機リン酸及び/又はその塩の存在下でトレハロースにトレハロースホスホリラーゼを作用させることにより生成したものである請求項9記載のグルコシル転移糖含有糖質の製造方法。  β-D-glucose-1 phosphate and / or salt thereof causes cordierbiose to act on cordobiose in the presence of inorganic phosphate and / or salt thereof, or presence of inorganic phosphate and / or salt thereof The glucosyl transfer sugar-containing saccharide according to claim 9, which is produced by allowing maltose phosphorylase to act on maltose or trehalose phosphorylase to act on trehalose in the presence of inorganic phosphate and / or a salt thereof. Production method. それ以外の糖質がD−グルコース、L−ソルボース、マルトース、コージビオース、トレハロース及びスクロースから選ばれる糖質である請求項9又は10記載のグルコシル転移糖含有糖質の製造方法。  The method for producing a glucosyltransferase-containing saccharide according to claim 9 or 10, wherein the other saccharide is a saccharide selected from D-glucose, L-sorbose, maltose, cordobiose, trehalose and sucrose. 反応液中に生成及び/又は残存するグルコシル転移糖以外の夾雑糖質を除去する手段として、酵母発酵法及びカラムクロマトグラフィーから選ばれる方法を含む請求項9乃至11のいずれかに記載のグルコシル転移糖含有糖質の製造方法。  The glucosyl transfer according to any one of claims 9 to 11, which includes a method selected from yeast fermentation and column chromatography as means for removing contaminating saccharides other than glucosyl transfer saccharide produced and / or remaining in the reaction solution. A method for producing a sugar-containing carbohydrate. 請求項1記載のコージビオースホスホリラーゼを無機リン酸及び/又はその塩の存在下でマルトースにマルトースホスホリラーゼとともに作用させるか、または無機リン酸及び/又はその塩の存在下でトレハロースにトレハロースホスホリラーゼとともに作用させることを特徴とするコージビオースの製造方法。 The cordobiose phosphorylase according to claim 1 is allowed to act on maltose together with maltose phosphorylase in the presence of inorganic phosphate and / or a salt thereof, or acts on trehalose together with trehalose phosphorylase in the presence of inorganic phosphate and / or a salt thereof. A method for producing Kojibiose, characterized in that: 請求項9乃至12のいずれかに記載のグルコシル転移糖含有糖質の製造方法によって製造された、α−D−グルコシル(1→5)−L−ソルボース、コージビオシルグルコース又はコージビオシルフラクトシド含有糖質。  The α-D-glucosyl (1 → 5) -L-sorbose, cordobiosylglucose or cordierbiosyl fructoside produced by the method for producing a glucosyltransferase-containing saccharide according to any one of claims 9 to 12. Contains carbohydrates. α−D−グルコシル(1→5)−L−ソルボースで表されるグルコシルソルボース。  Glucosyl sorbose represented by α-D-glucosyl (1 → 5) -L-sorbose. α−D−グルコシル(1→2)α−D−グルコシル(1→2)β−D−フラクトシドで表されるコージビオシルフラクトシド。  Codybiosyl fructoside represented by α-D-glucosyl (1 → 2) α-D-glucosyl (1 → 2) β-D-fructoside.
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