JP5030045B2 - Method for producing disaccharide containing rare sugar - Google Patents

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Description

本発明は、構成単糖として希少糖を含む新規な二糖およびその合成方法に関する。   The present invention relates to a novel disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide and a synthesis method thereof.

スクロースホスホリラーゼは、無機リン酸の存在下でスクロースに作用してα-グルコース-1-リン酸とD-フルクトースとを生成させる酵素である。逆にα-グルコース-1-リン酸とD-フルクトースからスクロースを合成することができる。またα-グルコース-1-リン酸とL-ソルボースからグルコシル-L-ソルボースがスクロースホスホリラーゼによって合成できることが報告されている(非特許文献1)。   Sucrose phosphorylase is an enzyme that acts on sucrose in the presence of inorganic phosphate to produce α-glucose-1-phosphate and D-fructose. Conversely, sucrose can be synthesized from α-glucose-1-phosphate and D-fructose. It has also been reported that glucosyl-L-sorbose can be synthesized from α-glucose-1-phosphate and L-sorbose by sucrose phosphorylase (Non-patent Document 1).

希少糖は、大量生産により、その様々な生理活性が明らかになりつつある(特許文献2,3、非特許文献2,3)。例えば、D-グルコースやD-フラクトースなどの単糖と比べて脂肪合成を促進せず、体脂肪、特に腹腔内脂肪を蓄積させない糖として、D-プシコースが注目されている(非特許文献2)。また、D-プシコースの有効エネルギー価はほぼゼロであることも報告されている。このように、希少糖は、大量生産により、その様々な生理活性が明らかになりつつある。   Various physiological activities of rare sugars are being revealed by mass production (Patent Documents 2 and 3, Non-Patent Documents 2 and 3). For example, D-psicose has attracted attention as a sugar that does not promote fat synthesis and does not accumulate body fat, particularly intraperitoneal fat, compared to simple sugars such as D-glucose and D-fructose (Non-Patent Document 2). . It has also been reported that the effective energy value of D-psicose is almost zero. As described above, various physiological activities of rare sugars are being revealed by mass production.

しかし、これまでにα-グルコース−1−リン酸とD-プシコース、D-タガトース、D-ソルボース、L-タガトース、L-プシコース、またはL-フラクトースとでスクロースホスホリラーゼによる合成例は報告されていない。そもそもこれらの糖は入手が困難であるため研究対象とされていなかったことが原因であると思われる。   However, there have been no reports of synthesis of sucrose phosphorylase with α-glucose-1-phosphate and D-psicose, D-tagatose, D-sorbose, L-tagatose, L-psicose, or L-fructose. . In the first place, it seems that these sugars were not included in the study because they were difficult to obtain.

特開2002-345458号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-345458 特開2004-269359号公報JP 2004-269359 A 特開2004-300079号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-300079 Doudoroff, M. The Enzymes, 2nd. Ed. (Boyer, P.D.,Lardy, H., Myrbaeck, K., eds.) pp.229-236 1961Doudoroff, M. The Enzymes, 2nd. Ed. (Boyer, P.D., Lardy, H., Myrbaeck, K., eds.) Pp.229-236 1961 Matsuo T, et al., Asia Pacific J. Clin.Nutr. 10, 233-237, 2001Matsuo T, et al., Asia Pacific J. Clin. Nutr. 10, 233-237, 2001 Matsuo T, et al., J. Nutr. Sci. Vitaminol 48, 77-80, 2002Matsuo T, et al., J. Nutr. Sci. Vitaminol 48, 77-80, 2002

本発明は、構成単糖として希少糖を含む新規な二糖およびその合成方法を提供することを目的とする。様々な生理活性が明らかになりつつある希少糖を含有する新規な二糖(オリゴ糖)は新たな生理活性を有する可能性が期待できる。   An object of the present invention is to provide a novel disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide and a synthesis method thereof. A novel disaccharide (oligosaccharide) containing a rare sugar whose various physiological activities are becoming clear can be expected to have a new physiological activity.

スクロースはD-グルコースとD-フラクトースとが結合した二糖類であるが、その構成糖が異なる二糖類を合成することが可能となれば、新規な用途が期待される。しかし、その方法は容易な反応ではない。その理由は二糖が結合した状態で、D-グルコースあるいはD-フラクトースの構造を変化させることはできないからである。従って二糖類を構成糖である二つの単糖を何らかの反応によって結合する方法が最も可能性が高い。また二つの単糖を結合するためには、結合のエネルギーが必要であるため、何らかの方法でそれを反応系に与える必要がある。そこで、スクロースフォスフォリラーゼの逆反応を用いることでこれらの課題を解決できた。すなわち、エネルギーの供給としてはD-グルコース-1-燐酸を用いること、および新たな構成糖として各種の希少ケトースを用いることで、スクロースのD-フラクトースを希少ケトースに変換することが可能である。   Sucrose is a disaccharide in which D-glucose and D-fructose are combined. If it is possible to synthesize disaccharides having different constituent sugars, a new application is expected. However, that method is not an easy reaction. The reason is that the structure of D-glucose or D-fructose cannot be changed with the disaccharide bound. Therefore, the most probable method is to combine two monosaccharides that constitute the disaccharide with some reaction. Moreover, in order to couple | bond two monosaccharides, since the energy of coupling | bonding is required, it is necessary to give it to a reaction system with a certain method. Thus, these problems could be solved by using a reverse reaction of sucrose phosphorylase. That is, it is possible to convert sucrose D-fructose into rare ketose by using D-glucose-1-phosphate as the energy supply and various rare ketoses as new constituent sugars.

本発明は、以下の(1)〜()の構成単糖として希少糖を含む二糖の製造方法を要旨とする。
(1)α-グルコース-1-リン酸および希少糖より選ばれるケトヘキソースにスクロースホスホリラーゼを作用させて、構成単糖として希少糖を含む二糖を合成し、その反応混合物から目的とする二糖を分離する、構成単糖として希少糖を含む二糖の製造方法において、
上記の希少糖より選ばれるケトヘキソースが、D-プシコースであり、
上記のα-グルコース-1-リン酸およびD-プシコースにスクロースホスホリラーゼを作用させる反応が、無機リン酸存在下スクロースを出発原料として、スクロースホスホリラーゼおよびD-タガトース3エピメラーゼを作用させる反応であり、
構成単糖として希少糖を含む二糖が、分子量342.30であり、下記の構造および下記の比施光度を有するα-D-グルコピラノシル-(1→2)-β-D-プシコフラノシドである二糖の製造方法。
[比施光度]
日本分光社製の施光計P-1030STを使用し、20℃、波長589nmにおける比施光度
グルコシル-D-プシコース: [α]20= 74.36
コントロールとしてのスクロース: [α]20= 66.78
)前記スクロースホスホリラーゼが、ロイコノストック
メセンテロイデス(Leuconostoc mesenteroides)に属する細菌由来である、上記の(1)の二糖の製造方法。
)前記スクロースホスホリラーゼが、担体上に固定化されている、上記の()の二糖の製造方法。
The gist of the present invention is a method for producing a disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide of the following (1) to ( 3 ).
(1) Sucrose phosphorylase is allowed to act on a ketohexose selected from α-glucose-1-phosphate and a rare sugar to synthesize a disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide, and the target disaccharide is obtained from the reaction mixture. In a method for producing a disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide,
Ketohexose selected from the above rare sugars is D-psicose,
The above-mentioned reaction in which sucrose phosphorylase is allowed to act on α-glucose-1-phosphate and D-psicose is a reaction in which sucrose phosphorylase and D-tagatose 3 epimerase are allowed to act using sucrose as a starting material in the presence of inorganic phosphate,
A disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide is α-D-glucopyranosyl- (1 → 2) -β-D-psicofuranoside having a molecular weight of 342.30 and having the following structure and the following specific light intensity . A method for producing disaccharides.
[Specific light intensity]
Specific light intensity glucosyl-D-psicose at 20 ° C. and wavelength of 589 nm using a photometer P-1030ST manufactured by JASCO Corporation: [α] 20 = 74.36
Sucrose as a control: [α] 20 = 66.78
( 2 ) The method for producing a disaccharide according to (1) above, wherein the sucrose phosphorylase is derived from a bacterium belonging to Leuconostoc mesenteroides .
( 3 ) The method for producing a disaccharide according to ( 2 ) above, wherein the sucrose phosphorylase is immobilized on a carrier.

本発明で用いる酵素はスクロースホスホリラーゼである。スクロースホスホリラーゼ
は、グルコース-1-リン酸とD-フラクトースからスクロースを合成する酵素でありGlucose1→2Fructoseで結合する。D-グルコース、D-フラクトースはそれぞれ単独において水溶液中で4種類の形態を取るが、スクロース(Sucrose)になるとグルコースはα-グルコピラノシド、フラクトースはβ-フラクトフラノシドの状態で結合する。D-プシコースもまた4種類の形態を取るが、D-フラクトースの代わりにD-プシコースを使用し反応させた場合にも同様の結合様式であると推定される。
The enzyme used in the present invention is sucrose phosphorylase. Sucrose phosphorylase is an enzyme that synthesizes sucrose from glucose-1-phosphate and D-fructose and binds with Glucose 1 → 2 Fructose. D-glucose and D-fructose are each independently in four forms in an aqueous solution. When sucrose is formed, glucose is bound in the form of α-glucopyranoside and fructose in the state of β-fructofuranoside. D-psicose also takes four forms, but it is presumed that the same binding mode is obtained when D-psicose is used instead of D-fructose.

スクロースホスホリラーゼは公知の酵素であり、スクロースと無機リン酸および/またはその塩からα−グルコース1−リン酸とフラクトースを生成する酵素であればいかなる起源の酵素でも用いることができる。スクロースホスホリラーゼは、自然界では種々の微生物に含まれる。スクロースホスホリラーゼを産生する微生物の例としては、Leuconostoc mesenteroidesStreptococcus thermophilusStreptococcus mutans,Streptococcus pneumoniae,Pseudomonas sp.,Clostridium sp.,Pullularia pullulansAcetobacter xylinumAgrobacteium sp.,Synecococcus sp.,E.coliAspergillus nigerMonilia sitophilaSclerotinea escerotiorumおよびChlamydomonas sp.が挙げられるがこれらに限定されない。 Sucrose phosphorylase is a known enzyme, and any enzyme that produces α-glucose 1-phosphate and fructose from sucrose and inorganic phosphate and / or a salt thereof can be used. Sucrose phosphorylase is naturally contained in various microorganisms. Examples of microorganisms producing sucrose phosphorylase, Leuconostoc mesenteroides, Streptococcus thermophilus, Streptococcus mutans, Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas sp., Clostridium sp., Pullularia pullulans, Acetobacter xylinum, Agrobacteium sp., Synecococcus sp., E. Coli, Aspergillus Examples include , but are not limited to, niger , Monilia sitophila , Sclerotinea escerotiorum, and Chlamydomonas sp.

本明細書中では、酵素がある微生物に「由来する」とは、その微生物から直接単離したことのみを意味するのではなく、その微生物を何らかの形で利用することによりその酵素が得られることをいう。例えば、その微生物の酵素遺伝子を大腸菌に導入して、その大腸菌から酵素を単離する場合も、その酵素はその微生物に「由来する」という。   In this specification, the phrase “derived from” a microorganism does not mean that the enzyme is isolated directly from the microorganism, but that the enzyme is obtained by utilizing the microorganism in some form. Say. For example, when an enzyme gene of the microorganism is introduced into E. coli and the enzyme is isolated from the E. coli, the enzyme is said to be “derived” from the microorganism.

本発明においては、市販品を用いる他、これら酵素を生産する微生物を培養して得たものを用いることもできる。具体的には、ロイコノストック メセンテロイデス(Leuconostoc mesenteroides)、シュードモナス サッカロフィラ(Pseudomonas saccharophila )等の微生物によって生産されるスクロースホスホリラーゼ を用いることができる。前者のスクロースホスホリラーゼは、国際生化学連合酵素委員会報告によりEC 2.4.1.7に分類されている酵素であり、スクロースをリン酸の存在下に加リン酸分解し、グルコース-1-リン酸とフラクトースとを生じる可逆反応の触媒である。 In the present invention, in addition to using commercially available products, those obtained by culturing microorganisms that produce these enzymes can also be used. Specifically, sucrose phosphorylase produced by microorganisms such as Leuconostoc mesenteroides and Pseudomonas saccharophila can be used. The former sucrose phosphorylase is an enzyme classified in EC 2.4.1.7 according to the report of the International Biochemical Union Enzyme Committee, and sucrose is phosphorolyzed in the presence of phosphoric acid to produce glucose-1- It is a catalyst for a reversible reaction that produces phosphoric acid and fructose.

なお、本明細書中で使用した酵素はすべてロイコノストック メセンテロイデス(Leuconostoc mesenteroides)由来の酵素である。
本発明の方法で用いられるスクロースホスホリラーゼは、例えば、以下のようにして調製され得る。まず、スクロースホスホリラーゼを産生する微生物を培養する。この微生物は、スクロースホスホリラーゼを直接生産する微生物であってもよい。また、スクロースホスホリラーゼをコードする遺伝子をクローン化し、得られた遺伝子でスクロースホスホリラーゼ発現に有利な微生物を遺伝子組換えして組換えされた微生物を得、得られた微生物からスクロースホスホリラーゼを得てもよい。スクロースホスホリラーゼは、精製酵素、未精製酵素をそのまま用いてもよいが、公知の固定化手段、例えば担体結合法、架橋法、ゲル包括法、マイクロカプセル化法等を利用して固定化酵素としてもよい。また、生菌体をポリアクリルアミド、κ−カラギナン、アルギン酸、光架橋性樹脂プレポリマー等を利用する包括固定化法により固定化して生体触媒として用いることもできる。
In addition, all the enzymes used in this specification are enzymes derived from Leuconostoc mesenteroides .
The sucrose phosphorylase used in the method of the present invention can be prepared, for example, as follows. First, a microorganism that produces sucrose phosphorylase is cultured. This microorganism may be a microorganism that directly produces sucrose phosphorylase. Alternatively, a gene encoding sucrose phosphorylase may be cloned, a microorganism advantageous for sucrose phosphorylase expression may be genetically recombined with the obtained gene to obtain a recombinant microorganism, and sucrose phosphorylase may be obtained from the obtained microorganism. . As sucrose phosphorylase, a purified enzyme or an unpurified enzyme may be used as it is, but a known immobilization means such as a carrier binding method, a crosslinking method, a gel inclusion method, a microencapsulation method, etc. may be used as an immobilized enzyme. Good. In addition, live cells can be immobilized by a global immobilization method using polyacrylamide, κ-carrageenan, alginic acid, a photocrosslinkable resin prepolymer, or the like, and used as a biocatalyst.

本発明に使用する市販のスクロースホスホリラーゼは、良好な比活性を有し、好ましい実施態様では、比活性が70単位/mg以上である。本明細書中では、必要に応じてスクロースホスホリラーゼの状態が失われない範囲で、スクロースホスホリラーゼ以外の酵素、溶媒、添加剤などを含んでもよい。   The commercially available sucrose phosphorylase used in the present invention has a good specific activity, and in a preferred embodiment, the specific activity is 70 units / mg or more. In the present specification, an enzyme other than sucrose phosphorylase, a solvent, an additive, and the like may be included as long as the state of sucrose phosphorylase is not lost.

本明細書中で「活性(U)」とは、1分間あたり1マイクロモル基質を転換する酵素活性をいう。市販されている酵素には通常活性がUで表示されているため、それを基に本明細書中の使用酵素量を表示する。
スクロースホスホリラーゼの使用量は特に制限されず、最適な酵素使用量は経済性を考慮して決定されるが、通常は溶液中に含まれるスクロースホスホリラーゼの濃度は、反応液量あたりに代表的には0.1U〜10U、より好ましくは0.5U〜8Uである。スクロースホスホリラーゼの量が多すぎたり少なすぎたりすると、充分量の二糖をえることができない場合がある。
As used herein, “activity (U)” refers to an enzyme activity that converts 1 micromolar substrate per minute. Since the activity is usually indicated by U for commercially available enzymes, the amount of enzyme used in this specification is indicated based on that.
The amount of sucrose phosphorylase used is not particularly limited, and the optimum amount of enzyme used is determined in consideration of economy, but the concentration of sucrose phosphorylase usually contained in the solution is typically per reaction volume. It is 0.1U-10U, More preferably, it is 0.5U-8U. If the amount of sucrose phosphorylase is too large or too small, a sufficient amount of disaccharide may not be obtained.

D−プシコースは、近年、エピメラーゼの出現(例えば、特開平6−125776号公報参照)により、たとえば自然界に豊富に存在する単糖であるD−フラクトースより生産できるようになるなど、依然高価ではあるが、比較的入手が容易となった。原料としてD−プシコースを用いることにより、原料コストの問題を解決し、D−フラクトースに基づく新たな生理活性を有することが期待できるヘテロオリゴ糖が得られることを見出した。
単糖類の中で、D−プシコースは、還元基としてケトン基を持つ六単糖である。このD−プシコースには光学異性体としてD体とL体とが有ることが知られている。ここで、D-プシコースは既知物質であるが自然界に希にしか存在しないので、国際希少糖学会の定義によれば「希少糖」と定義されている。
D-psicose is still expensive due to the emergence of epimerase in recent years (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-125576), such as being able to be produced from D-fructose, which is a monosaccharide abundant in nature. However, it became relatively easy to obtain. It has been found that by using D-psicose as a raw material, the problem of raw material cost can be solved, and a hetero-oligosaccharide that can be expected to have a new physiological activity based on D-fructose can be obtained.
Among monosaccharides, D-psicose is a hexasaccharide having a ketone group as a reducing group. This D-psicose is known to have D-form and L-form as optical isomers. Here, D-psicose is a known substance but rarely exists in nature. Therefore, it is defined as “rare sugar” according to the definition of the International Society of Rare Sugars.

希少糖について説明すると、希少糖とは自然界に希にしか存在しない単糖(アルドース、ケトースおよび糖アルコール)と定義づけることができる。本発明においても上記の定義に基づく希少糖であり、好ましくはケトースのD-プシコースである。
この定義は糖の構造や性質による定義ではないため、あいまいである。すなわち、一定量以下の存在量を希少糖というなどの量の定義はなされていないためである。しかし、一般に自然界に多量に存在するアルドースとしてはD-グルコース、D-ガラクトース、D-マンノース、D-リボース、D-キシロース、L-アラビノースの6種類あり、それ以外のアルドースは希少糖と定義される。ケトースとしては、D-フラクトースが存在しており、他のケトースは希少糖といえる。他のケトースとして、D-タガトース、D-ソルボース、L-フラクトース、L-プシコース、L-タガトース、L-ソルボースが挙げられる。
また糖アルコールは単糖を還元してできるが、自然界にはD−ソルビトールが比較的多いがそれ以外のものは量的には少ないので、これらも希少糖といえる。
Describing rare sugars, rare sugars can be defined as monosaccharides (aldoses, ketoses and sugar alcohols) that rarely exist in nature. Also in the present invention, it is a rare sugar based on the above definition, preferably ketose D-psicose.
This definition is ambiguous because it is not defined by the structure or properties of sugar. That is, there is no definition of an amount such as a rare sugar that is a certain amount or less. However, in general, there are six types of aldoses that exist in large quantities in nature: D-glucose, D-galactose, D-mannose, D-ribose, D-xylose, and L-arabinose. Other aldoses are defined as rare sugars. The As ketose, D-fructose exists, and other ketoses can be said to be rare sugars. Other ketoses include D-tagatose, D-sorbose, L-fructose, L-psicose, L-tagatose, and L-sorbose.
Sugar alcohols can be produced by reducing monosaccharides, but D-sorbitol is relatively large in nature, but the others are quantitatively small, so these are also rare sugars.

本発明で原料として使用する希少糖は、これまで入手自体が困難であったが、自然界に多量に存在する単糖から希少糖を生産する方法が開発されつつあり、その技術を利用して製造することができる。   The rare saccharide used as a raw material in the present invention has been difficult to obtain per se, but a method for producing a rare saccharide from a monosaccharide existing in large quantities in the natural world is being developed. can do.

本発明の酵素反応において、反応系にグルコース-1-リン酸を存在させる。反応液中のグルコース-1-リン酸の濃度は特に限定されるものではないが、0.001mM以上1M以下、好ましくは0.01mM以上500mM以下、より好ましくは0.1mM以上200mM以下である。   In the enzyme reaction of the present invention, glucose-1-phosphate is present in the reaction system. The concentration of glucose-1-phosphate in the reaction solution is not particularly limited, but is 0.001 mM or more and 1 M or less, preferably 0.01 mM or more and 500 mM or less, more preferably 0.1 mM or more and 200 mM or less.

<反応基質>
本発明の方法で使用されるα-グルコース-1-リン酸および希少糖であるケトヘキソースは、純粋なものであることが好ましい。
反応溶液中に含まれるα-グルコース-1-リン酸の濃度は、代表的には1〜20%、より好ましくは5〜10%である。なお、本明細書中での濃度は、Weight/Volumeで、すなわち、(α-グルコース-1-リン酸の重量(g))×100/(溶液の容量(ml))で計算する。
反応溶液中に含まれる様々な希少糖であるケトヘキソースの濃度は、代表的には1〜20%、より好ましくは5〜10%である。なお、本明細書中での濃度は、Weight/Volumeで、すなわち、(希少糖であるケトヘキソースの重量(g))×100/(溶液の容量(ml))で計算する。
<Reaction substrate>
The α-glucose-1-phosphate and the rare sugar ketohexose used in the method of the present invention are preferably pure.
The concentration of α-glucose-1-phosphate contained in the reaction solution is typically 1 to 20%, more preferably 5 to 10%. The concentration in this specification is calculated by Weight / Volume, that is, (weight of α-glucose-1-phosphate (g)) × 100 / (volume of solution (ml)).
The concentration of ketohexose which is various rare sugars contained in the reaction solution is typically 1 to 20%, more preferably 5 to 10%. The concentration in this specification is calculated by Weight / Volume, that is, (weight of ketohexose (rare sugar) (g)) × 100 / (volume of solution (ml)).

後述の実施例2に示すように、グルコース-1-リン酸が高価であるため、スクロースを出発原料としてスクロースホスホリラーゼおよびD-タガトース3エピメラーゼとの共役反応によるグルコシル-D-プシコースの合成可能性について検討した。
D-タガトース3-エピメラーゼは、D−ケトヘキソースの3位をエピマー化し、対応するD−ケトヘキソースを生成する活性を有するD−ケトヘキソース3-エピメラーゼであり、次の理化学的性質を有する(特開平6−125776号公報参照)。
(1)作用および基質特異性D−ケトヘキソースの3位をエピマー化し、対応するD−ケトヘキソースを生成する。D−またはL−ケトペントースの3位をエピマー化し、対応するD−またはL−ケトペントースを生成する。
(2)至適pHおよびpH安定性pH7乃至10に至適pHを有し、pH5乃至10で安定。
(3)至適温度および熱安定性60℃付近に至適温度を有し、50℃以下で安定。
(4)紫外線吸収スペクトル275乃至280nmに吸収帯を示す。
シュードモナス・チコリ ST−24(FERM BP−2736)およびその変異種などのシュードモナス属に属するD−ケトヘキソース・3−エピメラーゼ産生能を有する細菌を、栄養培地で培養してD−ケトヘキソース3-エピメラーゼを生成せしめ、これを採取することにより製造される。
As shown in Example 2 described later, since glucose-1-phosphate is expensive, the possibility of synthesizing glucosyl-D-psicose by a conjugation reaction with sucrose phosphorylase and D-tagatose 3 epimerase using sucrose as a starting material investigated.
D-tagatose 3-epimerase is a D-ketohexose 3-epimerase having the activity of epimerizing the 3-position of D-ketohexose to produce the corresponding D-ketohexose, and has the following physicochemical properties (special (See Kaihei 6-125776).
(1) Action and substrate specificity The 3-position of D-ketohexose is epimerized to produce the corresponding D-ketohexose. Epimerize position 3 of D- or L-ketopentose to produce the corresponding D- or L-ketopentose.
(2) Optimal pH and pH stability It has an optimal pH at pH 7 to 10, and is stable at pH 5 to 10.
(3) Optimal temperature and thermal stability Optimal temperature near 60 ° C, stable at 50 ° C or less.
(4) An absorption band is shown in the ultraviolet absorption spectrum 275 to 280 nm.
Bacteria having the ability to produce D-ketohexose 3-epimerase belonging to the genus Pseudomonas such as Pseudomonas chicory ST-24 (FERM BP-2736) and its mutants are cultured in a nutrient medium and D-ketohexose 3-epimerase. Is produced and collected.

<溶媒>
スクロースホスホリラーゼおよび基質である糖質を溶解する溶媒は、スクロースホスホリラーゼの酵素活性を損なわない溶媒であれば任意の溶媒であり得る。代表的な溶媒としては、水が挙げられる。溶媒は、酵素活性を維持するためにpH緩衝液、例えばトリス−塩酸緩衝液, リン酸緩衝液, 3-(N‐モノホリノ) プロパンスルホン酸(MOPS)緩衝液等の水溶液を用いることが望ましい。そのpHの範囲は代表的には4〜11であり、より好ましくは6〜8である。
<Solvent>
The solvent that dissolves the sucrose phosphorylase and the carbohydrate that is the substrate may be any solvent as long as it does not impair the enzyme activity of sucrose phosphorylase. A typical solvent is water. The solvent is preferably an aqueous solution such as a pH buffer solution such as Tris-HCl buffer solution, phosphate buffer solution, 3- (N-monophorino) propane sulfonic acid (MOPS) buffer solution in order to maintain enzyme activity. The pH range is typically 4 to 11, more preferably 6 to 8.

反応時間についても特に限定されないが、目的とするヘテロオリゴ糖の収率等が最大になったところで終了すればよく、通常は1分〜数百時間の範囲で原料となるスクロース等の濃度及び酵素濃度を考慮して適宜決定すればよい。酵素反応終了後、必要に応じてヘテロオリゴ糖を既知の方法により分離することができる。上記した方法では、反応液中に酵素が含まれるため、通常は初めに反応液を加熱して酵素を失活させ、その後適宜の分離手段によりヘテロオリゴ糖を分離する。この際、反応液中に残存しているスクロース等が分離に障害になるならば、あらかじめ適宜の分解酵素を用いて分解する。例えば、反応液にインベルターゼを加えることにより、未反応のスクロースを分解する。その後、所望により、ゲル濾過クロマトグラフィー、活性炭カラムクロマトグラフィー等の精製手段を適用することによりヘテロオリゴ糖を精製することができる。   Although the reaction time is not particularly limited, it may be terminated when the yield of the desired hetero-oligosaccharide is maximized, and the concentration of sucrose as a raw material and the enzyme concentration are usually in the range of 1 minute to several hundred hours. May be appropriately determined in consideration of the above. After completion of the enzyme reaction, the heterooligosaccharide can be separated by a known method as necessary. In the method described above, since the enzyme is contained in the reaction solution, usually, the reaction solution is first heated to deactivate the enzyme, and then the heterooligosaccharide is separated by an appropriate separation means. At this time, if sucrose or the like remaining in the reaction solution hinders separation, it is decomposed in advance using an appropriate decomposing enzyme. For example, unreacted sucrose is decomposed by adding invertase to the reaction solution. Thereafter, the heterooligosaccharide can be purified by applying purification means such as gel filtration chromatography and activated carbon column chromatography, if desired.

本発明においては、原料として用いる希少糖に対応して特定のヘテロオリゴ糖が製造される。希少糖として、例えばD-プシコースを用いた場合には、α-D-グルコース-(1→2)β-D-プシコース(グルコシル-D-プシコース)製造される。   In the present invention, a specific heterooligosaccharide is produced corresponding to the rare sugar used as a raw material. For example, when D-psicose is used as the rare sugar, α-D-glucose- (1 → 2) β-D-psicose (glucosyl-D-psicose) is produced.

本発明の合成方法で得られる構成単糖として希少糖を含む二糖について説明する。
スクロースとグルコシル-D-プシコースとの構造の違いは、炭素2位(○で示した)においてHとOHの向きが逆になっていることである。
1.構造
一般名:Sucrose (スクロース)
正式名:α-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-fructofuranoside
(α-D-グルコピラノシル-(1→2)-β-D-フラクトフラノシド)


一般名:Glucosyl-D-psicose グルコシル-D-プシコース
正式名:α-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-psicofuranoside
(α-D-グルコピラノシル-(1→2)-β-D-プシコフラノシド)

A disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide obtained by the synthesis method of the present invention will be described.
The difference in structure between sucrose and glucosyl-D-psicose is that the directions of H and OH are reversed at the 2-position of carbon (indicated by a circle).
1. Structure General name: Sucrose
Official name: α-D-glucopyranosyl- (1 → 2) -β-D-fructofuranoside
(Α-D-glucopyranosyl- (1 → 2) -β-D-fructofuranoside)


Generic name: Glucosyl-D-psicose Glucosyl-D-psicose Official name: α-D-glucopyranosyl- (1 → 2) -β-D-psicofuranoside
(Α-D-Glucopyranosyl- (1 → 2) -β-D-psicofuranoside)

上記化5に示すスクロースの炭素の番号は下記化7に示すとおりであり、左がD-グルコースであり右がD-フラクトースである。スクロースはD-グルコースの1位とD-フラクトースの2位が結合しているため還元性を有していない。α−グルコースが還元性を示すのは,開環構造のときに1位の炭素がアルデヒド基になる必要があり,またβ−フルクトースが還元性を示すのは,開環構造のときに2番炭素のケト基がヒドロキシル基に変わり,1位の炭素のヒドロキシル基がケト基になって,1位の炭素がアルデヒド基になることが必要となる。しかしながら,スクロース分子では,還元性を示すために必要なα−グルコースの1位の炭素と,β−フルクトースの2位の炭素が酸素原子を挟んでグリコシド結合しているため,開環構造をとれない。そのために還元性を示さない。
The carbon numbers of sucrose shown in Chemical Formula 5 are as shown in Chemical Formula 7 below, with D-glucose on the left and D-fructose on the right. Sucrose has no reducing property because the 1-position of D-glucose and the 2-position of D-fructose are bonded. α-glucose is reducible because the carbon at position 1 must be an aldehyde group in the ring-opened structure, and β-fructose is reducible in the ring-opened structure. It is necessary that the carbon keto group changes to a hydroxyl group, the hydroxyl group of the 1st carbon becomes a keto group, and the 1st carbon becomes an aldehyde group. However, in the sucrose molecule, the 1-position carbon of α-glucose and the 2-position carbon of β-fructose, which are necessary to show reducibility, are glycosidically bonded with an oxygen atom in between. Absent. Therefore, it does not show reducibility.

2.性質
グルコシル-D-プシコースとスクロースの化学式は、ともにC12H22O11であり、分子量はともに342.30である。スクロースがソモジーネルソン法にて還元力を示さないように(0.01%(g/w)で0.0153)、グルコシル-D-プシコースもほとんど還元力を示さないことが明らかであることから(同0.0485)、グルコシル-D-プシコースはスクロースと同様の結合様式、すなわちα-グルコピラノシドの1位とβ-プシコフラノシドの2位とでグリコシド結合しているものと強く推測される。
2. Properties The chemical formulas for glucosyl-D-psicose and sucrose are both C 12 H 22 O 11 and the molecular weight is 342.30. From the fact that sucrose does not show reducing power by the Somogy Nelson method (0.0153 (g / w) 0.0153), it is clear that glucosyl-D-psicose shows almost no reducing power (0.0485). Glucosyl-D-psicose is strongly presumed to have a glycosidic bond at the 1-position of α-glucopyranoside and 2-position of β-psicofuranoside, similar to sucrose.

以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

1)酵素反応条件
市販されているスクロースホスホリラーゼ(オリエンタル酵母社製)を用いて表1に示した反応組成で合計8種を合成した。8種のうち1種はコントロールとしてD-フラクトースを使用した(合成されるとスクロースが生じる)。他の7種との合成効率を比較した。
1) Enzyme reaction conditions A total of 8 kinds of the reaction compositions shown in Table 1 were synthesized using commercially available sucrose phosphorylase (manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.). One of the 8 species used D-fructose as a control (synthesizes sucrose when synthesized). The synthesis efficiency with the other seven species was compared.


生じた二糖の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析による各基質から生じる二糖の割合およびリテンション タイムを表2に示す。   Table 2 shows the ratio and retention time of disaccharides produced from each substrate by high performance liquid chromatography (HPLC) analysis of the resulting disaccharides.


なお、カラムとしてHitachi HPLC カラム GL-C611(日立化成工業社製)を用い、検出器としては示差屈折計(L-7490 refractive index detector、日立ハイテク社製)を用いた。カラムを60℃に保ち、溶離液としては10-4 M 水酸化ナトリウム溶液を流速1.0mL/分で用いた。得られたシグナルを、データ解析ソフトウェア(SmartChrom、KYAテクノロジーズ社製)を用いて収集し、同ソフトを用いて解析した。 A Hitachi HPLC column GL-C611 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used as the column, and a differential refractometer (L-7490 refractive index detector, manufactured by Hitachi High-Tech) was used as the detector. The column was kept at 60 ° C., and 10 −4 M sodium hydroxide solution was used as an eluent at a flow rate of 1.0 mL / min. The obtained signals were collected using data analysis software (SmartChrom, manufactured by KYA Technologies) and analyzed using the software.

これまでに申請者たちが得ている結果によると上記装置、および条件化では、グルコース、プシコースをはじめとする単糖は15分以降から30分程度でほぼ全種類が溶出され、またスクロース、ラクトースをはじめとする二糖は13分から15分までに溶出される。本明細書に記載している合成二糖のうちD-フラクトース(この場合はスクロースである)以外のケトヘキソースを基質にした際のHPLCのデータは存在していないが、表2で示したようにリテンション タイムから二糖が生産されていると考えてよい結果である。   According to the results obtained by the applicants so far, in the above-mentioned apparatus and conditions, almost all kinds of monosaccharides such as glucose and psicose are eluted in about 30 minutes after 15 minutes, and sucrose and lactose And other disaccharides elute from 13 to 15 minutes. There is no HPLC data for the synthetic disaccharides described in this specification except for ketohexose other than D-fructose (in this case, sucrose), but as shown in Table 2. It can be considered that disaccharides are produced from the retention time.

また生じる二糖は、D-フラクトースからはグルコシル-D-フラクトース(スクロース)、以下表2の上から順に、グルコシル-D-プシコース、グルコシル-D-タガトース、グルコシル-D-ソルボース、グルコシル-L-フラクトース、グルコシル-L-プシコース、グルコシル-L-タガトース、グルコシル-L-ソルボースとなる。ただし、D-タガトース、L-タガトース、L-プシコースに見られるマイナーピークは、わずかに結合様式の異なる二糖である可能性が高いと思われる。さらにL-タガトースを用いた場合に見られる17.7分のピークは通常単糖が溶出される位置に相当するが、これまでに全てについて単離し構造を解析するまでには至っていない。   The resulting disaccharides are glucosyl-D-fructose (sucrose) from D-fructose, glucosyl-D-psicose, glucosyl-D-tagatose, glucosyl-D-sorbose, glucosyl-L- Fructose, glucosyl-L-psicose, glucosyl-L-tagatose, glucosyl-L-sorbose. However, the minor peaks seen in D-tagatose, L-tagatose and L-psicose are likely to be disaccharides with slightly different binding modes. Furthermore, the peak at 17.7 minutes seen when L-tagatose is used corresponds to the position where the monosaccharide is usually eluted, but so far it has not been isolated and analyzed for its structure.

図1に、D-フラクトースまたは、D-プシコースを基質に用いた際に生じた二糖をHPLCで分析した結果を示す。   FIG. 1 shows the results of HPLC analysis of disaccharides produced when D-fructose or D-psicose is used as a substrate.

2)分離条件
表2で得られた8種の二糖のうちD-プシコースと合成したグルコシル-D-プシコースを精製しさらにその性質を調べた。スクロースホスホリラーゼは平衡反応を触媒するために反応後の溶液中には、産物である基質であるグルコシル-D-プシコースおよび基質であるα-グルコース−1−リン酸、D-グルコース、D-プシコースが含まれている。グルコシル-D-プシコースを精製するためにまず酵素反応後の反応液を加熱によって酵素を失活させることが必要である。加熱時間は、代表的には1分間〜10分間、より好ましくは3分間〜5分間である。加熱は、どのような手段を用いて行ってもよいが、溶液全体に均質に熱が伝わるように、撹拌を行いながら加熱することが好ましい。溶液は、例えば、ビーカーの中に入れられて撹拌される。加熱に用いられる装置としては、ウォーターバスが挙げられる。
2) Separation conditions Of the eight disaccharides obtained in Table 2, glucosyl-D-psicose synthesized with D-psicose was purified and further characterized. Since sucrose phosphorylase catalyzes an equilibrium reaction, glucosyl-D-psicose, which is a product, and α-glucose-1-phosphate, D-glucose, and D-psicose, which are products, are present in the solution after the reaction. include. In order to purify glucosyl-D-psicose, it is first necessary to deactivate the enzyme by heating the reaction solution after the enzyme reaction. The heating time is typically 1 minute to 10 minutes, more preferably 3 minutes to 5 minutes. The heating may be performed by any means, but it is preferable to perform the heating while stirring so that the heat is uniformly transmitted to the entire solution. The solution is stirred, for example, in a beaker. A water bath is mentioned as an apparatus used for a heating.

得られたグルコシル-D-プシコースをDowex 50W-X2(Dowex社製)樹脂を用いて分離精製した。この分離分取用の樹脂は、上述したHPLC用カラムGL-C611と同じ分離溶出パターンとなっている。糖濃度10%、2mlの反応溶液をΦ0.8cm×120cmのカラムで流速0.5ml/minの条件で分離した。分離可能なサンプル量は、糖濃度5%〜20%で1〜3ml、より好ましくは10%で2mlである。フラクションコレクターの設定は、1.5ml/本で120画分回収した。図2に精製後のグルコシル-D-プシコースのHPLCのチャートを示した。HPLCではカラムを60度で加熱するためグルコシル-D-プシコースは若干熱分解を受けているように思われる。なお、この結果における純度は95%である(表3:精製したグルコシル-D-プシコースの純度)。 The obtained glucosyl-D-psicose was separated and purified using Dowex 50W-X2 (Dowex) resin. This separation and separation resin has the same separation and elution pattern as the above-mentioned HPLC column GL-C611. A reaction solution having a sugar concentration of 10% and 2 ml was separated on a column having a diameter of 0.8 cm × 120 cm at a flow rate of 0.5 ml / min. The amount of sample that can be separated is 1 to 3 ml at a sugar concentration of 5% to 20%, more preferably 2 ml at 10%. The fraction collector was set at 1.5 ml / tube and 120 fractions were collected. FIG. 2 shows a HPLC chart of the purified glucosyl-D-psicose. In HPLC, glucosyl-D-psicose seems to have undergone some thermal decomposition because the column is heated at 60 degrees. The purity in this result is 95% (Table 3: Purity of purified glucosyl-D-psicose).


(スクロースホスホリラーゼおよびD-タガトース3エピメラーゼとの共役応によるグルコシル-D-プシコースの合成)
グルコース-1-リン酸が高価であるため、無機リン酸存在下スクロースを出発原料としてスクロースホスホリラーゼおよびD-タガトース3-エピメラーゼとの共役反応によってグルコシル-D-プシコースが合成可能性について検討した。この原理はスルロースフォスフォリラーゼでスクロースはD-グルコース1−燐酸とD-フラクトースへ分解される。そのD-フラクトースはD-タガトース3-エピメラーゼによってD-プシコースへと変換される。この反応で生産されるD-グルコース1-燐酸とD-プシコースが基質として反応が進行する。これによりD-グルコース1-燐酸を基質として添加する必要はない。各酵素、基質、緩衝液の反応組成を表4に示す。なお、無機リン酸は酵素製剤などの添加物により系に導入される。
(Synthesis of glucosyl-D-psicose by conjugation with sucrose phosphorylase and D-tagatose 3 epimerase)
Since glucose-1-phosphate is expensive, the possibility of synthesizing glucosyl-D-psicose by sucrose phosphorylase and D-tagatose 3-epimerase in the presence of inorganic phosphate was studied. This principle is sulrose phosphorylase, and sucrose is decomposed into D-glucose 1-phosphate and D-fructose. The D-fructose is converted to D-psicose by D-tagatose 3-epimerase. The reaction proceeds using D-glucose 1-phosphate and D-psicose produced in this reaction as substrates. This eliminates the need to add D-glucose 1-phosphate as a substrate. Table 4 shows the reaction composition of each enzyme, substrate and buffer. Inorganic phosphoric acid is introduced into the system by additives such as enzyme preparations.


[結果]
HPLCの結果を図3に示す。14.40分がグルコシル-D-プシコースであり、10%程度合成することに成功した。
[result]
The result of HPLC is shown in FIG. 14.40 minutes was glucosyl-D-psicose, and it was successfully synthesized about 10%.

(グルコシル-D-プシコースの性質)
精製したグルコシル-D-プシコースについての性質を調べた。
1.比施光度
グルコシル-D-プシコースおよびコントロールとしてスクロースの比施光度を測定した。測定には、日本分光社製の施光計P-1030STを使用し、20
℃、波長589nmにおける比施光度を測定した。
グルコシル-D-プシコース: [α]20= 74.36
スクロース: [α]20= 66.78
(Properties of glucosyl-D-psicose)
The properties of the purified glucosyl-D-psicose were investigated.
1. Specific light intensity The specific light intensity of glucosyl-D-psicose and sucrose as a control was measured. For the measurement, a photometer P-1030ST manufactured by JASCO Corporation is used.
The specific light intensity at a temperature of 590 nm and a wavelength of 589 nm was measured.
Glucosyl-D-psicose: [α] 20 = 74.36
Sucrose: [α] 20 = 66.78

2.還元力の定量
グルコシル-D-プシコースおよびコントロールとしてスクロースの還元糖量をソモジーネルソン法にて定量した。なお、0.01%(g/w)で測定した。
グルコシル-D-プシコース: 0.0485
スクロース: 0.0153
注)このときのグルコシル-D-プシコースにはD-グルコースがHPLC上では0.3%程度混在していたために還元糖が若干検出されたが、グルコシル-D-プシコース自体には還元力はないものと判断される。なお、グルコシル-D-プシコースの値0.0485は、D-グルコースの還元力から単純に計算すると約0.0002%のグルコースが存在することとなる。これらを総合してグルコシル-D-プシコースは還元力を持たないという結果である。すなわち結合様式がD-グルコースの1位とD-プシコースの2位とが結合していることを示している。
2. Quantification of reducing power The amount of reducing sugars in sucrose as glucosyl-D-psicose and as a control was quantified by the Somogene Nelson method. In addition, it measured at 0.01% (g / w).
Glucosyl-D-psicose: 0.0485
Sucrose: 0.0153
Note) At this time, glucosyl-D-psicose contained some 0.3% of D-glucose on HPLC, so some reducing sugar was detected, but glucosyl-D-psicose itself has no reducing power. To be judged. When the value 0.0485 of glucosyl-D-psicose is simply calculated from the reducing power of D-glucose, about 0.0002% glucose is present. Together, these results are that glucosyl-D-psicose has no reducing power. That is, the binding mode indicates that the 1-position of D-glucose and the 2-position of D-psicose are bound.

3.13C-NMR
スクロースの結合様式は、α1グルコース(ピラノース環)-β2フラクトース(フラノース環)である。スクロースホスホリラーゼによって結合させているためにグルコシル-D-プシコースも同様の結合様式になっているものと推測される。NMRの結果(図4)、および還元力の測定結果より、グルコシル-D-プシコースは、α1グルコース(ピラノース環)-β2プシコース(フラノース環)で結合していると推測される。
3. 13 C-NMR
The binding mode of sucrose is α1 glucose (pyranose ring) -β2 fructose (furanose ring). It is presumed that glucosyl-D-psicose has a similar binding mode because it is bound by sucrose phosphorylase. From the NMR results (FIG. 4) and the measurement results of reducing power, it is presumed that glucosyl-D-psicose is bound by α1 glucose (pyranose ring) -β2 psicose (furanose ring).

4.酵母由来のインベルターゼに対する影響
インベルターゼ(β-フラクトフラノシダーゼ)は、スクロースを分解する酵素であり、スクロースと同じ結合様式は同じであり、構成糖の一方のD-フラクトースがD-プシコースに変換された構造を持つ。スクロースと比較して唯一D-フラクトースの3位のOHの位置がことなるのみである。従ってグルコシル-D-プシコースはインベルターゼに基質様物質として認識される可能性が高い。そこでグルコシル-D-プシコースが酵母
Saccharomyces cerevisiae 由来のインベルターゼによって分解されるのか、逆に阻害活性を調べた。酵素反応条件は表5に示す。
〈表5の補足説明〉
各糖+水が10+30μlは各糖10μlに水を30μl、20+20μlは、各糖20μlに水を20μl、40+0μlは各糖40μlのみを加えることを意味する。10+30μlは終濃度2.5mM、20+20μlは終濃度5mM、40+0μlは終濃度10mMである。
反応後、直ちに先に述べた条件と同様に加熱処理によってインベルターゼの反応を停止させ、これも先と同様にHPLCにより各糖の組成を定量し、D-フラクトースの生成量によって酵素活性を評価した。
4). Effect on yeast invertase Invertase (β-fructofuranosidase) is an enzyme that breaks down sucrose, the same binding mode as sucrose, and one of the constituent sugars, D-fructose, was converted to D-psicose. With structure. Compared to sucrose, the only difference is the position of the 3-position OH of D-fructose. Therefore, glucosyl-D-psicose is highly likely to be recognized as a substrate-like substance by invertase. So glucosyl-D-psicose is yeast
Whether it was degraded by invertase from Saccharomyces cerevisiae , the inhibitory activity was examined conversely. The enzyme reaction conditions are shown in Table 5.
<Supplementary explanation of Table 5>
10 + 30 μl of each sugar + water means that 30 μl of water is added to 10 μl of each sugar, 20 + 20 μl means that 20 μl of water is added to 20 μl of each sugar, and 40 + 0 μl means that only 40 μl of each sugar is added. 10 + 30 μl has a final concentration of 2.5 mM, 20 + 20 μl has a final concentration of 5 mM, and 40 + 0 μl has a final concentration of 10 mM.
Immediately after the reaction, the invertase reaction was stopped by heat treatment in the same manner as described above, and the composition of each saccharide was quantified by HPLC as before, and the enzyme activity was evaluated by the amount of D-fructose produced. .

[結果]
結果を表6に示す。
濃度依存的にグルコシル-D-プシコースによってインベルターゼが阻害されていることが明らかとなった。
[result]
The results are shown in Table 6.
It was revealed that invertase was inhibited by glucosyl-D-psicose in a concentration-dependent manner.



(事業化への展望)
グルコシル-D-プシコースはこれまで合成してその性質を解明したことのない、新規二糖類である。インベルターゼで分解されないことから予想されることは、高等生物によっては分解消化されて吸収されにくいと予想される。このことは新規な甘味料をはじめ、新たなバイオ素材としての幅広い用途が期待できる。
具体的に検討した結果が示すように、インベルターゼの阻害剤としての応用が期待できる。すなわち、グルコシル-D-プシコースは、シュークロースのD-フラクトースの部分がD-プシコースに置換した物質であるので、砂糖分解酵素であるインベルターゼの阻害活性がD-プシコース以上にある。この阻害活性は腸管でのスクロースの分解が阻害されるため、スクロースが分解されず消化吸収させないことによるエネルギー量の低下が期待される。
(Prospects for commercialization)
Glucosyl-D-psicose is a novel disaccharide that has not been synthesized and elucidated. What is expected from being not degraded by invertase is expected to be degraded and digested by higher organisms and difficult to be absorbed. This can be expected to have a wide range of uses as a new biomaterial, including new sweeteners.
As the results of specific studies show, application as an invertase inhibitor can be expected. That is, since glucosyl-D-psicose is a substance in which the D-fructose portion of sucrose is replaced with D-psicose, the inhibitory activity of invertase, which is a sugar-degrading enzyme, is higher than that of D-psicose. Since this inhibitory activity inhibits the decomposition of sucrose in the intestinal tract, it is expected that the amount of energy will be reduced by not digesting and absorbing sucrose.

また、大量生産するためには、原料となるグルコース-1-リン酸とD-プシコースが大量に必要となってくる。D-プシコースは大量生産に成功しているが、グルコース-1-リン酸は高価であるため、この入手が鍵となる。D-グルコース1−燐酸を入手する方法の一例としては、セルロースの分解物であるセロビオースにセロビオースホスホリラーゼを作用させるとセロビオースからグルコース-1-リン酸も利用できる。
その他、各種のグルコシル化合物のフォスフォリラーゼを用いることで安価に得ることができ、本反応と共役する系を構築する最適条件を確立することで達成できると期待される。
In addition, in order to mass-produce, a large amount of glucose-1-phosphate and D-psicose as raw materials are required. D-psicose has been successfully mass-produced, but glucose-1-phosphate is expensive, so its acquisition is key. As an example of a method for obtaining D-glucose 1-phosphate, when cellobiose phosphorylase is allowed to act on cellobiose, which is a degradation product of cellulose, glucose-1-phosphate can also be used from cellobiose.
In addition, it can be obtained at low cost by using phosphorylases of various glucosyl compounds, and is expected to be achieved by establishing optimum conditions for constructing a system coupled with this reaction.

D-フラクトースまたは、D-プシコースを基質に用いた際に生じた二糖をHPLCで分析した結果。(A)D-フラクトースの場合(B)D-プシコースの場合Results of HPLC analysis of disaccharides produced when D-fructose or D-psicose is used as a substrate. (A) For D-fructose (B) For D-psicose 精製後のグルコシル-D-プシコースのHPLCのチャート。HPLC chart of glucosyl-D-psicose after purification. スクロースを基質としD-タガトース3−エピメラーゼとスクロースフォスフォリラーゼとの共役反応を行った反応後のHPLC分析結果。The HPLC analysis result after reaction which performed the conjugation reaction of D-tagatose 3-epimerase and sucrose phosphorylase using sucrose as a substrate. グルコシルプシコース13C-NMRの結果。Glucosylpsicose 13 C-NMR results.

Claims (3)

α-グルコース-1-リン酸および希少糖より選ばれるケトヘキソースにスクロースホスホリラーゼを作用させて、構成単糖として希少糖を含む二糖を合成し、その反応混合物から目的とする二糖を分離する、構成単糖として希少糖を含む二糖の製造方法において、
上記の希少糖より選ばれるケトヘキソースが、D-プシコースであり、
上記のα-グルコース-1-リン酸およびD-プシコースにスクロースホスホリラーゼを作用させる反応が、無機リン酸存在下スクロースを出発原料として、スクロースホスホリラーゼおよびD-タガトース3エピメラーゼを作用させる反応であり、
構成単糖として希少糖を含む二糖が、分子量342.30であり、下記の構造および下記の比施光度を有するα-D-グルコピラノシル-(1→2)-β-D-プシコフラノシドである二糖の製造方法。
[比施光度]
日本分光社製の施光計P-1030STを使用し、20℃、波長589nmにおける比施光度
グルコシル-D-プシコース: [α]20= 74.36
コントロールとしてのスクロース: [α]20= 66.78
Sucrose phosphorylase is allowed to act on ketohexose selected from α-glucose-1-phosphate and a rare sugar to synthesize a disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide, and the target disaccharide is separated from the reaction mixture. In a method for producing a disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide,
Ketohexose selected from the above rare sugars is D-psicose,
The above-mentioned reaction in which sucrose phosphorylase is allowed to act on α-glucose-1-phosphate and D-psicose is a reaction in which sucrose phosphorylase and D-tagatose 3 epimerase are allowed to act using sucrose as a starting material in the presence of inorganic phosphate,
A disaccharide containing a rare sugar as a constituent monosaccharide is α-D-glucopyranosyl- (1 → 2) -β-D-psicofuranoside having a molecular weight of 342.30 and having the following structure and the following specific light intensity . A method for producing disaccharides.
[Specific light intensity]
Specific light intensity glucosyl-D-psicose at 20 ° C. and wavelength of 589 nm using a photometer P-1030ST manufactured by JASCO Corporation: [α] 20 = 74.36
Sucrose as a control: [α] 20 = 66.78
前記スクロースホスホリラーゼが、ロイコノストック メセンテロイデス(Leuconostoc
mesenteroides)に属する細菌由来である、請求項の二糖の製造方法。
The sucrose phosphorylase is Leuconostoc mesenteroides ( Leuconostoc
is derived from bacteria belonging to mesenteroides), method for producing a disaccharide according to claim 1.
前記スクロースホスホリラーゼが、担体上に固定化されている、請求項の二糖の製造方法。 The method for producing a disaccharide according to claim 2 , wherein the sucrose phosphorylase is immobilized on a carrier.
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