JP5038181B2 - Method for producing cellulase and cellooligosaccharide - Google Patents
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Description
本発明は、セロオリゴ糖を効率的に得るためのβ−グルコシダーゼが選択的に抑制されたセルラーゼの製造方法、及びセロオリゴ糖の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing cellulase in which β-glucosidase is selectively suppressed for efficiently obtaining cellooligosaccharide, and a method for producing cellooligosaccharide.
セロオリゴ糖は、セロビオース、セロトリオース、セロテトラオース、セロペンタオース、セロヘキサオースの総称であり、グルコピラノース単位が1〜6個、β−1,4結合した少糖類である。近年、セロオリゴ糖は、他のオリゴ糖と同様に、その生理機能が明らかになりつつあり、機能性食品の新素材として期待されている(非特許文献1参照)。 Cellooligosaccharide is a generic name for cellobiose, cellotriose, cellotetraose, cellopentaose and cellohexaose, and is a oligosaccharide having 1 to 6 glucopyranose units and β-1,4 linked. In recent years, cellooligosaccharides, like other oligosaccharides, are becoming clearer in physiological function and are expected as new materials for functional foods (see Non-Patent Document 1).
一般に、セロオリゴ糖を得る方法としては、セルロース系物質をセルラーゼにより分解する方法が知られている。セルラーゼによるセルロースの分解機構は、(1)まず、セルロース分解酵素の作用で、セルロースからセロビオースを含むセロオリゴ糖が生成する反応、(2)セルロースから直接グルコースを生成する反応、(3)β−グルコシダーゼの作用で、セロオリゴ糖からグルコースが生成する反応が含まれる(非特許文献2)。この反応系において、セロオリゴ糖の生産性を高めるには、セルラーゼに含まれるβ−グルコシダーゼを抑制し、セロオリゴ糖からグルコースへの分解を抑制し、セロオリゴ糖の選択率を高めることが有効である。 In general, as a method for obtaining cellooligosaccharide, a method of decomposing a cellulosic substance with cellulase is known. The cellulose degradation mechanism by cellulase is as follows: (1) First, the reaction of cellulose degrading enzyme to produce cellooligosaccharides containing cellobiose from cellulose, (2) Reaction to produce glucose directly from cellulose, (3) β-glucosidase The reaction of producing glucose from cellooligosaccharides by this action is included (Non-patent Document 2). In this reaction system, in order to increase the productivity of cellooligosaccharide, it is effective to suppress β-glucosidase contained in cellulase, suppress the decomposition of cellooligosaccharide to glucose, and increase the selectivity of cellooligosaccharide.
従来、セロオリゴ糖の選択率を高めることにより、セロオリゴ糖の生産性を高める検討は、数多くなされてきた(特許文献1〜7)。以下に、既存の技術と本発明の違いについて説明する。特定のセルラーゼを使用し、セルロースを酵素分解することで、セロオリゴ糖の選択率を向上させる方法としては、以下のものが挙げられる。 Conventionally, many studies have been made to increase the productivity of cellooligosaccharides by increasing the selectivity of cellooligosaccharides (Patent Documents 1 to 7). The difference between the existing technology and the present invention will be described below. Examples of methods for improving the selectivity of cellooligosaccharides by using specific cellulases and enzymatically decomposing cellulose include the following.
特許文献1は、セロビブリオ属に属する微生物が生産するセルラーゼの作用により、水性反応液中にてセルロース系物質からセロオリゴ糖を製造する方法において、限外ろ過反応器を組み合わせることにより生成物阻害を解除して、セロオリゴ糖を生成蓄積せしめるセロオリゴ糖の製造方法が開示されている。この方法を用いると、限外ろ過により、酵素と生成物を分離し、酵素の活性低下を防ぐことができる。しかし、この方法により得られるセルラーゼは、結晶性のセルロースに作用が小さいことが問題であった。また、非晶性のセルロースを得るために、セルロース系物質を前処理する必要があるため、製造工程が煩雑になる問題があった。 Patent Document 1 discloses a method for producing cellooligosaccharide from a cellulosic substance in an aqueous reaction solution by the action of cellulase produced by a microorganism belonging to the genus Cellobibrio, which eliminates product inhibition by combining an ultrafiltration reactor. Thus, a method for producing cellooligosaccharides for producing and accumulating cellooligosaccharides is disclosed. If this method is used, an enzyme and a product can be isolate | separated by ultrafiltration and the activity fall of an enzyme can be prevented. However, the cellulase obtained by this method has a problem that it has a small effect on crystalline cellulose. Moreover, in order to obtain amorphous cellulose, since it was necessary to pre-process a cellulose-type substance, there existed a problem which a manufacturing process became complicated.
特許文献2には、セルロースをセルラーゼで分解し、セロオリゴ糖を生成させる方法において、予めセルラーゼをpH3.5〜5.0に平衡化した弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させることにより、セルラーゼ中のβ−グルコシダーゼを選択的に除去し、かかるβ−グルコシダーゼを除去したセルラーゼをセルロースに接触させるセロオリゴ糖の製造方法が開示されている。この製造方法によると、セルロースの酵素分解により、グルコースを低減し、セロオリゴ糖が60%以上の分解生成物を得ることができる。しかしながら、該製造方法では、セルロース中のβ−グルコシダーゼを除去する工程が必要となり、セロオリゴ糖製造工程が複雑になるという問題があった。また、このセルラーゼ精製工程では、未処理セルラーゼに対し、75〜1000倍の陽イオン交換樹脂が必要となるため、セルラーゼ処理量が制限され、セロオリゴ糖の生産性が充分ではなく、セルラーゼ精製コスト、陽イオン交換樹脂の分離精製剤コストが高くなるという問題があった。 In Patent Document 2, in a method of decomposing cellulose with cellulase to produce cellooligosaccharide, cellulase is contacted with a weakly acidic cation exchange resin previously equilibrated to pH 3.5 to 5.0, so that A method for producing cellooligosaccharides by selectively removing β-glucosidase and contacting cellulase from which β-glucosidase has been removed with cellulose is disclosed. According to this production method, glucose can be reduced by enzymatic degradation of cellulose, and a degradation product having 60% or more cellooligosaccharide can be obtained. However, the production method requires a step of removing β-glucosidase in cellulose, and there is a problem that the cellooligosaccharide production step becomes complicated. In addition, since this cellulase purification step requires a cation exchange resin 75 to 1000 times that of untreated cellulase, the amount of cellulase treatment is limited, cellooligosaccharide productivity is not sufficient, cellulase purification cost, There was a problem that the cost of the separation and purification agent for the cation exchange resin increased.
特許文献3には、不溶性セルロースまたはセルロース含有物質とTrichoderma由来のセルラーゼを水性媒体中で保温した後、固形画分を分離し、該固形画分に水溶性溶液を加え、セロビオースを得る方法が開示されている。特許文献4には、セルロースまたはセルロース含有物質に対し、セルラーゼに含まれる酵素成分のうちβ−グルコシダーゼ以外の酵素成分を予め吸着し、その後、酵素分解するセロオリゴ糖の製造方法が記載されている。特許文献5には、セルロース性原料を管式あるいは塔式反応器に充填し、セロビオハイドロラーゼを含みかつ不純物としてβ−グルコシダーゼを含むセルラーゼ溶液を一方向から連続的に通液させ、β−グルコシダーゼを含む画分を選択的に分離除去することを特徴とするセルラーゼからのβ−グルコシダーゼの分離除去方法が記載されている。これらの製造方法では、セロビオース製造工程に混入するβ-グルコシダーゼを低減することが可能となり、選択的にセロビオースを得ることができる。しかしながら、これらの方法は、固形画分へのセルラーゼ吸着工程および固形画分分離工程が必要となるため、プロセスが複雑となる問題があった。 Patent Document 3 discloses a method for obtaining cellobiose by insolubilizing cellulose or a cellulose-containing substance and trichoderma-derived cellulase in an aqueous medium, separating a solid fraction, and adding an aqueous solution to the solid fraction. Has been. Patent Document 4 describes a method for producing a cellooligosaccharide in which an enzyme component other than β-glucosidase is adsorbed in advance to cellulose or a cellulose-containing substance, and then enzymatically decomposed. In Patent Document 5, a cellulosic raw material is charged into a tube-type or tower-type reactor, a cellulase solution containing cellobiohydrolase and containing β-glucosidase as an impurity is continuously passed from one direction, and β- A method for separating and removing β-glucosidase from cellulase, which selectively separates and removes a fraction containing glucosidase, is described. In these production methods, β-glucosidase mixed in the cellobiose production process can be reduced, and cellobiose can be selectively obtained. However, these methods have a problem that the process is complicated because a cellulase adsorption step and a solid fraction separation step are required for the solid fraction.
上述の特許文献2〜5に対して、本発明は、イオン交換樹脂による処理等、セルロースとの分画等の煩雑な工程を経ずに、セルラーゼ懸濁液又は水溶液から、そのままβ−グルコシダーゼを抑制できる点で優れている。 In contrast to the above-mentioned Patent Documents 2 to 5, the present invention provides β-glucosidase as it is from a cellulase suspension or an aqueous solution without passing through complicated steps such as treatment with an ion exchange resin and fractionation with cellulose. It is excellent in that it can be suppressed.
特許文献6には、セルラーゼ生産菌を培養して得られる培養液中の、β−グルコシダーゼ活性と結晶性セルロース分解活性の活性比(β−グルコシダーゼ活性/結晶性セルロース分解活性)が0.35以下であるセルラーゼの製造方法、及び培養液中のpHをpH3.5未満に制御するセルラーゼの製造方法が開示されている。また、特許文献7には、綿実粕を0.1〜10質量%含有する液体培地にTrichoderma属に属する微生物を接種し、これを培養することにより製造するセルラーゼを含む酵素液の製造方法、及び液体培地が、さらに0.01〜10質量%の硫酸アンモニウムを含有するセルラーゼを含む酵素液の製造方法が開示されている。確かに、これらの方法では、培養条件を高度に制御することで、セルロース分解活性が高く、β−グルコシダーゼが低い酵素が得られる。それに対し、本発明は、特別な培養を経ずとも、通常の培養得られたセルラーゼ、又は市販のセルラーゼを処理できるものであり、特許文献6及び特許文献7は、この点で全く異なる。 Patent Document 6 discloses that the ratio of β-glucosidase activity to crystalline cellulose degrading activity (β-glucosidase activity / crystalline cellulose degrading activity) in a culture solution obtained by culturing cellulase-producing bacteria is 0.35 or less. A cellulase production method and a cellulase production method for controlling the pH in a culture solution to less than pH 3.5 are disclosed. Patent Document 7 discloses a method for producing an enzyme solution containing cellulase produced by inoculating a microorganism belonging to the genus Trichoderma into a liquid medium containing 0.1-10% by mass of cottonseed meal and culturing the microorganism. And the manufacturing method of the enzyme liquid in which a liquid culture medium contains the cellulase containing 0.01-10 mass% ammonium sulfate is indicated. Certainly, in these methods, an enzyme having high cellulolytic activity and low β-glucosidase can be obtained by highly controlling the culture conditions. On the other hand, according to the present invention, cellulase obtained by normal culture or commercially available cellulase can be treated without special culture, and Patent Document 6 and Patent Document 7 are completely different in this respect.
上記の通り、従来は、セロオリゴ糖を効率的に得るために、セルラーゼを水系媒体に懸濁又は溶解させ、懸濁液又は水溶液の特定のpHにし、特定の温度に加熱する、β−グルコシダーゼ活性を選択的に抑制されたセルラーゼの製造方法、及び該セルラーゼを用いたセロオリゴ糖の製造方法は知られていなかった。 As described above, conventionally, in order to efficiently obtain cellooligosaccharides, β-glucosidase activity in which cellulase is suspended or dissolved in an aqueous medium, brought to a specific pH of the suspension or aqueous solution, and heated to a specific temperature. There has been no known cellulase production method wherein cellulose is selectively suppressed and cellooligosaccharide production method using the cellulase.
本発明は、セルロース系物質を原料としセルラーゼの存在下で酵素分解することでセロオリゴ糖を選択的に生産する際に、セロオリゴ糖選択率を高めることができるセルラーゼの製造方法、及びこのセルラーゼを用いたセロオリゴ糖の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention relates to a cellulase production method capable of increasing the cellooligosaccharide selectivity in the selective production of cellooligosaccharide by enzymatic decomposition in the presence of cellulase using a cellulosic material, and the use of this cellulase. It is a problem to be solved to provide a method for producing cellooligosaccharides.
本発明者らは、セルロース系物質を酵素分解するセロオリゴ糖の製造において、セルラーゼを特定のpH及び特定の温度で加熱することによって、β−グルコシダーゼ活性を選択的に抑制できることを見出し、本発明を達成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の通りである。
The present inventors have found that β-glucosidase activity can be selectively suppressed by heating cellulase at a specific pH and a specific temperature in the production of cellooligosaccharides that enzymatically degrade cellulosic substances. It came to achieve.
That is, the present invention is as follows.
(1) セルラーゼを水系媒体に懸濁又は溶解させ、該懸濁液又は水溶液のpHを7以上にして30℃以上に加熱することを含む、β−グルコシダーゼ活性が抑制されたセルラーゼの製造方法。
(2)0.01質量%以上のセルロース系物質の共存下において該懸濁液又は水溶液を30℃以上に加熱する、請求項1に記載のβ−グルコシダーゼ活性が抑制されたセルラーゼの製造方法。
(3)(i)(1)又は(2)に記載の方法によりβ−グルコシダーゼ活性が抑制されたセルラーゼを製造する工程、及び(ii)上記工程(i)で得られたセルラーゼを用いてセルロース系物質を分解する工程を含む、セロオリゴ糖の製造方法。
(1) A method for producing cellulase with suppressed β-glucosidase activity, comprising suspending or dissolving cellulase in an aqueous medium, heating the suspension or aqueous solution to 7 or higher and heating to 30 ° C or higher.
(2) The method for producing cellulase with suppressed β-glucosidase activity according to claim 1, wherein the suspension or aqueous solution is heated to 30 ° C or higher in the presence of 0.01% by mass or more of a cellulose-based substance.
(3) (i) a step of producing cellulase in which β-glucosidase activity is suppressed by the method according to (1) or (2), and (ii) cellulose using the cellulase obtained in the step (i). A method for producing a cellooligosaccharide, comprising a step of decomposing a system substance.
本発明により、セロオリゴ糖選択率が高いセルラーゼを製造することができ、該セルラーゼをセロオリゴ糖の製造に使用することで、セロオリゴ糖を効率よく製造することができる。 According to the present invention, a cellulase having high cellooligosaccharide selectivity can be produced, and cellooligosaccharide can be produced efficiently by using the cellulase for the production of cellooligosaccharide.
本発明のセルラーゼは、セルラーゼ生産菌を培養して得られる培養液由来のものである。
本発明で使用されるセルラーゼ生産菌は、酵素を分泌し、その酵素がセルロース系物質を分解するものであれば、その菌種は特に限定されない。セルラーゼの起源は、例えば、公知のセルラーゼを生産する微生物として以下のものがある。トリコデルマ(Trichoderma)属、アクレモニウム(Acremonium)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、バチルス(Bacillus)属、シュードモナス(Pse−udomonas)属、ペニシリウム(Penicillium)属、アエロモナス(Aeromonus)属、イルペックス(Irpex)属、スポロトリクム(Sporotrichum)属、フミコーラ(Humicola)属等の「セルラーゼ」(講談社サイエンティフィック発行(1987))、「セルロースの事典」(朝倉書店発行(2000))に記載される菌が生産するセルラーゼを挙げることができるが、セルロースを分解する酵素であれば、上記公知の菌由来の酵素に限らず、新規の菌由来の酵素も、本発明のセルラーゼに含まれる。
The cellulase of the present invention is derived from a culture solution obtained by culturing cellulase-producing bacteria.
The cellulase-producing bacterium used in the present invention is not particularly limited as long as it secretes an enzyme and the enzyme decomposes a cellulosic substance. Cellulase originates from, for example, the following microorganisms that produce known cellulases. Trichoderma (Tric h oderma) genus, Acremonium (Acremonium) spp, Aspergillus (Aspergillus) genus Bacillus (Bacillus) genus Pseudomonas (Pse-udomonas) genus Penicillium (Penicillium) genus, Aeromonas (Aeromonus) genus, Irupekkusu (Irpex ), Celluloses of the genus Sporotricum and the genus Humicola (published by Kodansha Scientific (1987)), and the bacteria described in “Encyclopedia of Cellulose” (published by Asakura Shoten (2000)) Cellulases that can be used are not limited to the enzymes derived from the above-mentioned known microorganisms, but also enzymes derived from novel bacteria may be used as long as they decompose cellulose. It is included in the hydrolase.
上記のうち特に適しているのは、Trichoderma属に属する微生物である。すなわち、Trichoderma属に属する微生物を接種し、培養することにより、本発明のセルラーゼ活性の高い酵素を製造することができる。 Particularly suitable among the above is a microorganism belonging to Tric h oderma genus. That is, inoculated with a microorganism belonging to Tric h oderma genus, by culturing, it is possible to manufacture a highly cellulase active enzyme of the present invention.
また、本発明におけるセルラーゼ活性は、水溶性セルロース(カルボキシメチルセルロースナトリウム塩)を分解する酵素(CMC−ase)活性で表すことができ、下記に記す方法で測定することができる。このCMC−ase活性は高い程、セルロースの分解速度、分解率が向上する。また、セロオリゴ糖をグルコースに分解する酵素活性は、β−グルコシダーゼ(β−Glucosidase)活性として表すことができる。 Moreover, the cellulase activity in this invention can be represented by the enzyme (CMC-ase) activity which decomposes | disassembles water-soluble cellulose (carboxymethylcellulose sodium salt), and can be measured by the method described below. The higher the CMC-ase activity, the better the cellulose degradation rate and rate. Moreover, the enzyme activity which decomposes | disassembles a cellooligosaccharide into glucose can be represented as (beta) -glucosidase ((beta) -Glucosidase) activity.
本発明は、CMC−ase活性が高く、β−Glucosidase活性が低く、これらを高度に制御されたセルラーゼを、セルロース系物質の酵素分解に用いることで、セロオリゴ糖の選択率を高めることができるという抜群の効果を奏するものである。
以下にそれぞれの酵素活性について説明する。
The present invention is able to increase the selectivity of cellooligosaccharides by using cellulase having high CMC-ase activity and low β-Glucosidase activity and highly controlled cellulase for enzymatic degradation of cellulosic substances. It has an outstanding effect.
Each enzyme activity is demonstrated below.
本発明におけるβ−Glucosidase活性とは、セロビオースを分解し、グルコースを生成する酵素活性のことであり、β−Glucosidase活性(U/mL)で定量される。セロオリゴ糖を高収率で得るためには、上述のCMC−ase活性が高く、かつβ−Glucosidase活性が低い酵素液を使用することが効率的である。このβ−Glucosidase活性が低いほど、セロビオース等のセロオリゴ糖の分解が抑制される。好ましい範囲は、8.0U/mL以下である。より好ましくは、5.0U/mL以下であり、さらに好ましくは、4.0U/mL以下であり、特に好ましくは、2.0以下である。 The β-Glucosidase activity in the present invention is an enzyme activity that degrades cellobiose and generates glucose, and is quantified by β-Glucosidase activity (U / mL). In order to obtain cellooligosaccharides in a high yield, it is efficient to use the above-mentioned enzyme solution having a high CMC-ase activity and a low β-Glucosidase activity. The lower the β-Glucosidase activity, the more the degradation of cellooligosaccharides such as cellobiose is suppressed. A preferable range is 8.0 U / mL or less. More preferably, it is 5.0 U / mL or less, More preferably, it is 4.0 U / mL or less, Most preferably, it is 2.0 or less.
本発明のCMC−ase活性は、セルロースを分解する酵素活性のことであり、基質としてカルボキシメチルセルロースナトリウム塩を分解する酵素活性(U/mL)として測定される。このCMC−ase活性が高いほどセルロースの分解が促進されるため好ましい。このため、本発明のセルラーゼは、この活性を有することが必要である。好ましい範囲としては、4.0U/mL以上である。より好ましい範囲は、6.0U/mL以上であり、さらに好ましい範囲は、8.5U/mL以上であり、特に好ましい範囲は、9.5U/mL以上である。 The CMC-ase activity of the present invention refers to an enzyme activity that degrades cellulose and is measured as an enzyme activity (U / mL) that degrades carboxymethylcellulose sodium salt as a substrate. Higher CMC-ase activity is preferable because decomposition of cellulose is promoted. For this reason, the cellulase of the present invention is required to have this activity. A preferable range is 4.0 U / mL or more. A more preferable range is 6.0 U / mL or more, a further preferable range is 8.5 U / mL or more, and a particularly preferable range is 9.5 U / mL or more.
以下に本発明のCMC−ase活性、及びβ−Glucosidase活性の測定方法を示す。
(1)CMC−ase活性
20mM酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH5)に溶解した1%カルボキシメチルセルロースナトリウム塩溶液を480μl用意する。これに適当に希釈した酵素液20μlを加え、40℃で30分間反応させる。95℃、15分間加熱して反応を停止させた後、3,5−ジニトロサリチル酸法により還元糖を比色定量する。セロビオース標準液を用いて標準曲線を作成し、セロビオース換算で1分間に1μmolの還元糖を遊離する酵素量を1酵素単位(1U)と定義する。
The method for measuring CMC-ase activity and β-Glucosidase activity of the present invention is shown below.
(1) CMC-ase activity 480 μl of 1% carboxymethylcellulose sodium salt solution dissolved in 20 mM acetic acid-sodium acetate buffer (pH 5) is prepared. To this, 20 μl of an appropriately diluted enzyme solution is added and reacted at 40 ° C. for 30 minutes. After stopping the reaction by heating at 95 ° C. for 15 minutes, the reducing sugar is colorimetrically determined by the 3,5-dinitrosalicylic acid method. A standard curve is prepared using a cellobiose standard solution, and the amount of enzyme that releases 1 μmol of reducing sugar per minute in terms of cellobiose is defined as one enzyme unit (1 U).
(2)β−Glucosidase活性
200mM酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液(pH5)に溶解した2.0質量%のセロビオース(Aldrich製:特級グレード)の基質液0.3mlに酵素液0.3mlを添加し、40℃で30分間反応後、95℃で15分間加熱し反応を停止させた後、ムタロターゼとグルコースオキシダーゼを組み合わせた酵素法試薬であるグルコース定量キット(グルコースCII-テストワコー、和光純薬工業社製)を用いて、反応液中のグルコース濃度を定量する。1分間に1μmolのグルコースを遊離する酵素量を1酵素単位(1U)と定義する。
(2) β-Glucosidase activity 0.3 ml of enzyme solution was added to 0.3 ml of 2.0 mass% cellobiose (manufactured by Aldrich: special grade) dissolved in 200 mM acetic acid-sodium acetate buffer (pH 5), After reacting at 40 ° C. for 30 minutes and heating at 95 ° C. for 15 minutes to stop the reaction, a glucose quantification kit (glucose CII-Test Wako, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is an enzymatic method combining mutarotase and glucose oxidase ) To determine the glucose concentration in the reaction solution. The amount of enzyme that liberates 1 μmol of glucose per minute is defined as 1 enzyme unit (1 U).
以下にβ−Glucosidaseの選択的な抑制方法について説明する。
本発明によるβ−Glucosidase活性が抑制されたセルラーゼの製造方法では、セルラーゼを水系媒体に懸濁又は溶解させる必要がある。ここで用いるセルラーゼは、セルロースの酵素分解に関与する酵素成分以外に、培地成分、賦形剤を含んでいてもよい。また、酵素のような水溶性成分に加えて、水不溶性の成分を含んでいてもよい。セルラーゼを水系媒体に懸濁又は溶解させる際の濃度は特に限定されないが、続くpH調節、及び加熱処理の効果を高めるためには、少なくとも酵素成分は溶解している方が好ましい。好ましい濃度範囲としては、0.001質量%以上である。また上限は、99質量%以下である。より好ましい範囲は、0.1質量%〜30質量%であり、特に好ましい範囲は0.5質量%〜10質量%である。
Below, the selective suppression method of (beta) -Glucosidase is demonstrated.
In the method for producing cellulase with suppressed β-Glucosidase activity according to the present invention, it is necessary to suspend or dissolve cellulase in an aqueous medium. The cellulase used here may contain a medium component and an excipient in addition to the enzyme component involved in the enzymatic degradation of cellulose. In addition to a water-soluble component such as an enzyme, a water-insoluble component may be included. The concentration at which cellulase is suspended or dissolved in an aqueous medium is not particularly limited, but in order to enhance the effect of subsequent pH adjustment and heat treatment, at least the enzyme component is preferably dissolved. A preferable concentration range is 0.001% by mass or more. Moreover, an upper limit is 99 mass% or less. A more preferable range is 0.1% by mass to 30% by mass, and a particularly preferable range is 0.5% by mass to 10% by mass.
本発明においては、セルラーゼの懸濁液又は水溶液のpHは7以上にする必要がある。pHを7以上にすることで、β−Glucosidase活性を抑制できる。pHは高い程、β−Glucosidase活性を低減できるが、pHが高すぎると、CMC−aseで表されるセルラーゼ活性の低下を招く。好ましいpHの範囲は10以下であり、より好ましくは9以下であり、特に好ましくは、8以下である。 In the present invention, the pH of the cellulase suspension or aqueous solution needs to be 7 or more. By setting the pH to 7 or more, β-Glucosidase activity can be suppressed. The higher the pH, the lower the β-Glucosidase activity. However, when the pH is too high, the cellulase activity represented by CMC-ase is reduced. A preferable pH range is 10 or less, more preferably 9 or less, and particularly preferably 8 or less.
ここで懸濁液又は水溶液のpHを制御するために、酸、アルカリ、塩類等のpH調製剤を用いることができる。これらの種類については、特に制限はないが、酸としては、塩酸、硫酸、リン酸等のプロトン酸、ギ酸、酢酸等のカルボン酸等が好適に使用できる。また、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、酢酸ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸ニ水素ナトリウム等が好適に使用できる。さらに塩類を併用してもよい。ここで使用される酸、アルカリ、塩類は、例えば「医薬品添加物事典」(薬事日報社(株)発行)、「食品添加物公定書」(廣川書店発行)にpH調製剤として分類されるものを挙げることができる。上記から選ばれる1種を単独で使用しても、2種以上を併用することも自由である。 Here, in order to control the pH of the suspension or the aqueous solution, a pH adjusting agent such as an acid, an alkali, or a salt can be used. Although there is no restriction | limiting in particular about these types, As acids, carboxylic acids, such as protonic acids, such as hydrochloric acid, a sulfuric acid, and phosphoric acid, formic acid, and an acetic acid, can be used conveniently. Moreover, as an alkali, sodium hydroxide, sodium acetate, potassium hydroxide, sodium dihydrogen phosphate, etc. can be used conveniently. Further, salts may be used in combination. Acids, alkalis and salts used here are classified as pH adjusters in, for example, “Pharmaceutical Additives Encyclopedia” (published by Yakuji Nippo Co., Ltd.) and “Food Additives Official Document” (published by Yodogawa Shoten) Can be mentioned. Even if it uses individually by 1 type chosen from the above, it is also free to use 2 or more types together.
また、これらのpH調製剤の濃度についても特に制限はないが、本発明の効果を得るためには、適正な範囲に調整されることが好ましい。好ましくは1mM〜10Mであり、より好ましくは、10mM〜1Mであり、特に好ましくは500mM以下である。 The concentration of these pH adjusting agents is not particularly limited, but is preferably adjusted to an appropriate range in order to obtain the effects of the present invention. Preferably it is 1 mM-10M, More preferably, it is 10 mM-1M, Most preferably, it is 500 mM or less.
本発明においては、セルラーゼの懸濁液又は水溶液の加熱温度は、30℃以上である。加熱温度が高いほど、β−Glucosidaseの抑制の効果が高くなる。特にその上限は設定されず、上述のpHの範囲において、CMC−ase活性が低下しないように適宜調整されるものである。圧力にも制限はない。但し、加熱処理に要する時間は、セルラーゼが失活しない程度に調整する必要がある。 In the present invention, the heating temperature of the cellulase suspension or aqueous solution is 30 ° C. or higher. The higher the heating temperature, the higher the effect of suppressing β-Glucosidase. The upper limit is not particularly set, and is adjusted as appropriate so that the CMC-ase activity does not decrease in the above-mentioned pH range. There is no limit to the pressure. However, the time required for the heat treatment needs to be adjusted to such an extent that cellulase is not deactivated.
本発明の製造方法では、セルラーゼに、セルロース系物質を共存させることが好ましい。セルロース系物質を共存させることで、セルラーゼの失活を抑制できる。セルロース系物質の濃度は0.01質量%以上であればよく、その上限は設定されないが、現実的には、99質量%以下である。 In the production method of the present invention, it is preferable that a cellulosic substance coexists with a cellulosic material. By allowing the cellulose-based substance to coexist, cellulase deactivation can be suppressed. The density | concentration of a cellulosic substance should just be 0.01 mass% or more, and the upper limit is not set, but it is 99 mass% or less practically.
ここで用いるセルロース系物質としては、水溶性であっても、水不溶性であってもよい。セルロース系物質としては、例えば、木材、竹、麦藁、稲藁、コーンコブ、コットン、ラミー、バガス、ケナフ、ビート、ホヤ、バクテリアセルロース等が挙げられる。また、本発明には、上記の動植物が産生する天然セルロース系物質に加え、天然セルロース系物質を一旦、化学的・物理的に溶解、または膨潤させた後、再生して得られる再生セルロース系物質、およびセルロース系原料を化学的に修飾させたセルロース誘導体系物質を用いてもよい。これらのセルロース系物質は、工業的には、パルプ、セルロース粉末、結晶セルロース等の天然セルロース系原料、レーヨン等の再生セルロース、アルカリセルロース、リン酸膨潤セルロース等の各種再生セルロース系原料、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、セルロースアセテート、硝酸セルロース、セルロースアセテート・サクシネート、メチルセルロース、エチルセルロース等の各種セルロース誘導体のいずれでもよい。但し、得られるセロオリゴ糖を医薬品、食品、化粧品に用いるには、天然セルロース系原料を使用することがより好ましい。原料としてこれらのうち1種のセルロース系物質を使用しても、2種以上を混合したものを使用することも可能である。 The cellulosic material used here may be water-soluble or water-insoluble. Examples of the cellulose material include wood, bamboo, wheat straw, rice straw, corn cob, cotton, ramie, bagasse, kenaf, beet, squirt, and bacterial cellulose. In addition to the natural cellulosic material produced by the above-mentioned animals and plants, the present invention includes a regenerated cellulosic material obtained by chemically and physically dissolving or swelling the natural cellulosic material once and then regenerating it. Further, a cellulose derivative material obtained by chemically modifying a cellulose material may be used. Industrially, these cellulose materials are natural cellulose materials such as pulp, cellulose powder and crystalline cellulose, regenerated cellulose materials such as rayon, various regenerated cellulose materials such as alkali cellulose and phosphoric acid swollen cellulose, carboxymethylcellulose sodium. Any of various cellulose derivatives such as salt, cellulose acetate, cellulose nitrate, cellulose acetate / succinate, methylcellulose, and ethylcellulose may be used. However, in order to use the obtained cellooligosaccharide for pharmaceuticals, foods, and cosmetics, it is more preferable to use natural cellulosic materials. Even if one kind of cellulosic material is used as a raw material, a mixture of two or more kinds can be used.
上述のようにセルロース系物質を共存させる際には、加熱前に予め、セルラーゼの懸濁液又は水溶液のpHを7以下にし、一定時間保存することが好ましい。また、この操作を経ることで、セルラーゼの失活を抑制できる。 As described above, when the cellulosic substance is allowed to coexist, it is preferable that the pH of the cellulase suspension or aqueous solution is set to 7 or less and stored for a certain period of time before heating. In addition, through this operation, the deactivation of cellulase can be suppressed.
また、本発明の製造方法において、加熱操作は、攪拌下であっても、静置でもよい。攪拌状態は、β−Glucosidaseが抑制され、セルラーゼ活性が低下しない程度に、適宜調整されるものである。
この加熱処理は、バッチ式で行っても、連続式で行ってもよい。
In the production method of the present invention, the heating operation may be under stirring or standing. The stirring state is appropriately adjusted to such an extent that β-Glucosidase is suppressed and cellulase activity does not decrease.
This heat treatment may be performed batchwise or continuously.
上述の加熱処理により得られたセルラーゼを主成分とする水溶液は、必要に応じて、脱色、脱塩、酵素除去等の精製処理を施すことができる。精製方法は、公知の方法であれば特に制限されないが、例えば、活性炭処理、イオン交換樹脂処理、クロマトグラフィー処理、精密ろ過、限外ろ過、逆浸透ろ過等の濾過処理、晶析処理等を使用してもよく、これらを単独で使用しても、2種以上を組み合わせてもよい。 The aqueous solution mainly composed of cellulase obtained by the above heat treatment can be subjected to a purification treatment such as decolorization, desalting, enzyme removal, etc., if necessary. The purification method is not particularly limited as long as it is a known method. For example, activated carbon treatment, ion exchange resin treatment, chromatography treatment, microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis filtration and other filtration treatments, crystallization treatment, etc. are used. These may be used alone or in combination of two or more.
上記の方法で精製されたセルラーゼを主成分とする水溶液は、そのまま使用することができるが、必要に応じて、乾燥により固化させてもよい。乾燥方法は、公知の方法であれば特に制限されないが、例えば、噴霧乾燥、凍結乾燥、ドラム乾燥、薄膜乾燥、棚段乾燥、気流乾燥、真空乾燥等を使用してもよく、これらを単独で使用しても、2種以上を組み合わせてもよい。 The aqueous solution mainly composed of cellulase purified by the above method can be used as it is, but if necessary, it may be solidified by drying. The drying method is not particularly limited as long as it is a known method, but for example, spray drying, freeze drying, drum drying, thin film drying, shelf drying, airflow drying, vacuum drying, etc. may be used, and these may be used alone. You may use, or may combine 2 or more types.
以下にセロオリゴ糖の製造方法を説明する。
セルラーゼによるセロオリゴ糖の酵素分解は、公知の方法を使用すればよく、特に制限されるものではないが、一例としては、基質としてセルロース系物質を水性媒体中に懸濁させ、本発明の方法で製造されたセルラーゼを添加し、攪拌または振とうしながら、加温して糖化反応を行う方法が挙げられる。
A method for producing cellooligosaccharide will be described below.
Enzymatic degradation of cellooligosaccharides by cellulase may be a known method and is not particularly limited. For example, a cellulosic substance is suspended in an aqueous medium as a substrate, and the method of the present invention is used. Examples include a method in which the produced cellulase is added and heated to perform a saccharification reaction while stirring or shaking.
上記方法において、懸濁方法、攪拌方法、セルラーゼ・基質の添加方法・添加順序、それらの濃度等の反応条件は、セロオリゴ糖がより高収率で得られるよう適宜調整されるものである。その際の、反応液のpH及び温度は、酵素が失活しない範囲内であればよく、一般的には、常圧で反応を行う場合、温度は5〜95℃、pHは1〜11の範囲でよい。 In the above method, the suspension method, the stirring method, the addition method / order of addition of cellulase / substrate, the concentration thereof, and other reaction conditions are appropriately adjusted so that the cellooligosaccharide can be obtained in a higher yield. In this case, the pH and temperature of the reaction solution may be within the range where the enzyme is not deactivated. Generally, when the reaction is performed at normal pressure, the temperature is 5 to 95 ° C., and the pH is 1 to 11. Range may be sufficient.
本発明で使用するセルロース系物質は、水溶性でも、水不溶性でもよく、その由来は、植物性でも動物性でもよい。それを産生する動植物としては、例えば、木材、竹、麦藁、稲藁、コーンコブ、コットン、ラミー、バガス、ケナフ、ビート、ホヤ、バクテリアセルロース等が挙げられる。また、本発明には、上記の動植物が産生する天然セルロース系物質に加え、天然セルロース系物質を一旦、化学的・物理的に溶解、または膨潤させた後、再生して得られる再生セルロース系物質、およびセルロース系原料を化学的に修飾させたセルロース誘導体系物質を用いてもよい。これらのセルロース系物質は、工業的には、パルプ、セルロース粉末、結晶セルロース等の天然セルロース系原料、レーヨン等の再生セルロース、アルカリセルロース、リン酸膨潤セルロース等の各種再生セルロース系原料、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩等の各種セルロース誘導体のいずれでもよい。但し、得られるセロオリゴ糖を医薬品、食品、化粧品に用いるには、天然セルロース系原料を使用することがより好ましい。原料としてこれらのうち1種のセルロース系物質を使用しても、2種以上を混合したものを使用することも可能である。 The cellulosic material used in the present invention may be water-soluble or water-insoluble, and its origin may be plant or animal. Examples of animals and plants that produce it include wood, bamboo, wheat straw, rice straw, corn cob, cotton, ramie, bagasse, kenaf, beet, squirts, and bacterial cellulose. In addition to the natural cellulosic material produced by the above-mentioned animals and plants, the present invention includes a regenerated cellulosic material obtained by chemically and physically dissolving or swelling the natural cellulosic material once and then regenerating it. Further, a cellulose derivative material obtained by chemically modifying a cellulose material may be used. Industrially, these cellulose materials are natural cellulose materials such as pulp, cellulose powder and crystalline cellulose, regenerated cellulose materials such as rayon, various regenerated cellulose materials such as alkali cellulose and phosphoric acid swollen cellulose, carboxymethylcellulose sodium. Any of various cellulose derivatives such as salts may be used. However, in order to use the obtained cellooligosaccharide for pharmaceuticals, foods, and cosmetics, it is more preferable to use natural cellulosic materials. Even if one kind of cellulosic material is used as a raw material, a mixture of two or more kinds can be used.
この酵素反応は、バッチ式で行っても、連続式で行ってもよい。酵素分解反応において、セロビオースによる生成物阻害を回避するためには、反応系内のセロビオース濃度を、セルラーゼの生成物阻害の影響が出ないように、特定範囲に保つことが、セロオリゴ糖の生産性を向上する上で重要である。反応系内のセロビオース濃度を特定範囲に保つ方法としては、限外ろ過、逆浸透ろ過等の膜ろ過により、反応系から生成したセロビオースを抜き出す方法でもよく、活性炭、竹、木材等の乾燥植物粉等の有機多孔質基材、二酸化珪素等の無機多孔質基材等を反応系に導入し、それらにセロビオースを吸着させる方法でもよく、セルロース基質をカラム等に固定化し、セルラーゼを含む反応液を流通させる方法でもよく、セルラーゼを高分子等に固定化し、セルロースを含む反応液を流通させる方法でもよい。 This enzyme reaction may be performed in a batch system or a continuous system. In order to avoid product inhibition by cellobiose in the enzymatic degradation reaction, it is necessary to maintain the cellobiose concentration in the reaction system within a specific range so that cellulase product inhibition is not affected. It is important in improving. As a method of keeping the cellobiose concentration in the reaction system within a specific range, a method of extracting cellobiose generated from the reaction system by membrane filtration such as ultrafiltration or reverse osmosis filtration may be used. Dry plant powder such as activated carbon, bamboo, and wood Alternatively, an organic porous substrate such as silicon dioxide or an inorganic porous substrate such as silicon dioxide may be introduced into the reaction system, and cellobiose may be adsorbed to the reaction system. A cellulose substrate is fixed to a column or the like, and a reaction solution containing cellulase is prepared. The method of making it distribute | circulate may be sufficient and the method of fix | immobilizing a cellulase to a polymer etc. and distribute | circulating the reaction liquid containing a cellulose may be sufficient.
上述の酵素分解により得られたセロオリゴ糖を主成分とする水溶液は、必要に応じて、脱色、脱塩、酵素除去等の精製処理を施すことができる。精製方法は、公知の方法であれば特に制限されないが、例えば、活性炭処理、イオン交換樹脂処理、クロマトグラフィー処理、精密ろ過、限外ろ過、逆浸透ろ過等の濾過処理、晶析処理等を使用してもよく、これらを単独で使用しても、2種以上を組み合わせてもよい。 The aqueous solution mainly composed of cellooligosaccharide obtained by the above-described enzymatic decomposition can be subjected to purification treatment such as decolorization, desalting, and enzyme removal, as necessary. The purification method is not particularly limited as long as it is a known method. For example, activated carbon treatment, ion exchange resin treatment, chromatography treatment, microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis filtration and other filtration treatments, crystallization treatment, etc. are used. These may be used alone or in combination of two or more.
上記の方法で精製されたセロオリゴ糖を主成分とする水溶液は、そのまま使用することができるが、必要に応じて、乾燥により固化させてもよい。乾燥方法は、公知の方法であれば特に制限されないが、例えば、噴霧乾燥、凍結乾燥、ドラム乾燥、薄膜乾燥、棚段乾燥、気流乾燥、真空乾燥等を使用してもよく、これらを単独で使用しても、2種以上を組み合わせてもよい。 The aqueous solution mainly composed of cellooligosaccharide purified by the above method can be used as it is, but if necessary, it may be solidified by drying. The drying method is not particularly limited as long as it is a known method, but for example, spray drying, freeze drying, drum drying, thin film drying, shelf drying, airflow drying, vacuum drying, etc. may be used, and these may be used alone. You may use, or may combine 2 or more types.
上記の精製、乾燥処理時のセロオリゴ糖の媒体としては、水以外に、必要に応じて、有機溶剤等を使用してもよい。ここで使用される有機溶剤にも、特に制限されないが、例えば、医薬品、食品およびそれらの添加剤を製造する工程で使用されるものが好ましく、「医薬品添加物事典」(薬事日報社(株)発行)、「日本薬局方」、「食品添加物公定書」(いずれも廣川書店発行)に溶剤として分類されるものが挙げられる。水、有機溶剤は、それらを単独で使用しても、2種以上を併用することも自由であり、1種の媒体で一旦分散させた後、その媒体を除去し、異なる媒体に分散させてもよい。 As the cellooligosaccharide medium during the above purification and drying treatment, an organic solvent or the like may be used as necessary in addition to water. Although it does not restrict | limit especially also in the organic solvent used here, For example, what is used in the process of manufacturing a pharmaceutical, foodstuffs, and those additives is preferable, and "pharmaceutical additive encyclopedia" (Pharmaceutical Daily Inc.) Issued), “Japanese Pharmacopoeia” and “Food Additives Official Document” (both published by Yodogawa Shoten). Water and organic solvents can be used alone or in combination of two or more, and once dispersed in one medium, the medium is removed and dispersed in a different medium. Also good.
上記の工程を経たセロオリゴ糖の形態には、特に制限はないが、例えば、常温で固体、懸濁液、エマルジョン、シロップ、溶液状で使用できる。固体状セロオリゴ糖の一例としては、粉末、顆粒、ペレット、成形体、積層体、固体分散体等が挙げられる。 Although there is no restriction | limiting in particular in the form of the cellooligosaccharide which passed through said process, For example, it can be used with solid, a suspension, an emulsion, a syrup, and a solution form at normal temperature. Examples of solid cellooligosaccharides include powders, granules, pellets, molded bodies, laminates, and solid dispersions.
本発明の方法により製造されるセロオリゴ糖の用途は、特に制限されないが、例えば、食品、化粧品、医薬品、一般工業製品等の分野で、食品成分、化粧品成分、色素成分、香料成分、医薬品薬効成分、農薬成分、飼料成分、肥料成分、培地成分、分析用試薬成分、および添加剤、中間原料、発酵原料等として使用してもよい。 The use of cellooligosaccharides produced by the method of the present invention is not particularly limited. For example, in the fields of food, cosmetics, pharmaceuticals, general industrial products, etc., food ingredients, cosmetic ingredients, pigment ingredients, perfume ingredients, pharmaceutical medicinal ingredients , Agricultural chemical ingredients, feed ingredients, fertilizer ingredients, medium ingredients, analytical reagent ingredients, and additives, intermediate raw materials, fermentation raw materials and the like.
本発明の方法により製造されるセロオリゴ糖は、食品では、例えば、ゼリー、プリン、ヨーグルト等のゲル、マヨネーズ、ドレッシング、ソース類、たれ類、スープ、野菜加工品等の調味料、カレー、ハヤシ、ミートソース、シチュー、スープ等のレトルト食品、チルド食品、ハンバーグ、ベーコン、ソーセージ、サラミソーセージ、ハム類等の畜産加工品、蒲鉾、ちくわ、魚肉ハム・ソーセージ、揚げ蒲鉾等の水練製品、パン、生麺、乾麺、マカロニ、スパゲッティ、中華饅頭の皮、ケーキミックス、プレミックス、ホワイトソース、餃子・春巻等の皮類などの小麦加工食品、カレー、ソース、スープ、佃煮、ジャムなどの缶詰、瓶詰類、キャンデー、トローチ、錠菓、チョコレート、ビスケット、クッキー、米菓、和洋菓子、洋生菓子、スナック菓子、砂糖菓子、プリンなどの菓子類、フライ類、コロッケ、餃子、中華饅頭等の調理加工品、野菜ペースト、肉のミンチ、果実ペースト、魚介類のペースト等のペースト類などに使用される。また、アイスクリーム、アイスミルク、ラクトアイス、ホイップクリーム、練乳、バター、ヨーグルト、チーズ、ホワイトソース等の乳製品、マーガリン、ファットスプレッド、ショートニング等の油脂加工品等に使用される。さらに、コーラ等の炭酸飲料、炭酸入り、アルコール入り、乳製品と混合した果実飲料、果汁又は、果実入り飲料、乳性飲料等の飲料、コーヒー、牛乳、豆乳、ココア牛乳、フルーツ牛乳、ヨーグルト等の乳酸/乳性飲料等、煎茶、ウーロン茶、抹茶、紅茶等の茶飲料等に使用してもよい。 Cellooligosaccharides produced by the method of the present invention are foods such as gels such as jelly, pudding and yogurt, seasonings such as mayonnaise, dressings, sauces, sauces, soups, processed vegetable products, curry, hayashi, Retort food such as meat sauce, stew, soup, chilled food, hamburger, bacon, sausage, salami sausage, hams and other livestock products, salmon, chikuwa, fish ham / sausage, fried rice cakes, bread, raw noodles , Dried noodles, macaroni, spaghetti, Chinese bun peel, cake mix, premix, white sauce, dumplings, spring rolls and other processed wheat foods, curry, sauce, soup, boiled canned jams, jars, etc. Candy, troche, tablet confectionery, chocolate, biscuits, cookies, rice confectionery, Japanese and Western confectionery, Western confectionery, Used in pastries such as nack confectionery, sugar confectionery, pudding, fried foods, croquettes, dumplings, Chinese buns and other processed foods, vegetable paste, meat mince, fruit paste, seafood paste, etc. . Moreover, it is used for dairy products such as ice cream, ice milk, lact ice, whipped cream, condensed milk, butter, yogurt, cheese, white sauce, and processed oils and fats such as margarine, fat spread, and shortening. In addition, carbonated drinks such as cola, carbonated drinks, alcohol drinks, fruit drinks mixed with dairy products, fruit juice or drinks containing fruits, milk drinks, coffee, milk, soy milk, cocoa milk, fruit milk, yogurt, etc. May be used for tea beverages such as lactic acid / milky beverages, sencha, oolong tea, matcha tea, black tea, and the like.
本発明の方法で製造されるセロオリゴ糖は、乳酸菌、乳酸かん菌等の活性化等の腸内有用細菌叢賦活、血中糖濃度、血中インシュリン濃度の低減、血中コレステロールの低減、体脂肪率の低減、脂質・糖質代謝促進機能、便通・便臭改善、抗う触性等の各種生理活性が期待できるため、上記の通常食品用途に加え、生理活性物質として、機能性食品、健康食品、ダイエット食品等の用途で使用してもよい。 Cellooligosaccharides produced by the method of the present invention are useful for intestinal useful bacterial flora such as activation of lactic acid bacteria, lactobacilli, etc., blood sugar concentration, blood insulin concentration reduction, blood cholesterol reduction, body fat In addition to the above normal food applications, functional foods and health foods can be used in addition to the above normal food applications. It may also be used in applications such as diet foods.
また、本発明の方法で製造されるセロオリゴ糖は、高純度であるため、各種セロオリゴ糖誘導体への化学変換原料として使用してもよい。
本発明を実施例などに基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
In addition, since the cellooligosaccharide produced by the method of the present invention has high purity, it may be used as a raw material for chemical conversion to various cellooligosaccharide derivatives.
The present invention will be described more specifically based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
Trichoderma reesei NBRC31329株をポテトデキストロース寒天斜面培地上で、28℃、7日間培養して胞子を十分形成させる。その1白金耳をセロビオース10.0g、ポリペプトン1.0g、酵母エキス0.5g、KH2PO42.0g、(NH4)2SO41.5g、MgSO4・7H2O0.3g、CaCl2・2H2O0.3g、ツイーン80[半井化学薬品(株)製]1.0ml、微量元素液(H3BO4 6mg、(NH4)6Mo7O24・4H2O26mg、FeCl3・6H2O100mg、CuSO4・5H2O40mg、MnSO4・4H2O8mg、ZnSO4・7H2O200mgを水100mlに溶解並びに懸濁した液)1.0ml、酒石酸50mM を水1Lに溶解および懸濁させ、pH5.0に調整し、500mL容三角フラスコに100mL分注しオートクレーブ滅菌した培地に接種して、28℃、6日間振盪培養した。 The Tric h oderma reesei NBRC31329 strain on a potato dextrose agar slant medium, 28 ° C., and cultured for 7 days to sufficiently form spores. Part 1 of the platinum ear was 10.0 g of cellobiose, 1.0 g of polypeptone, 0.5 g of yeast extract, 2.0 g of KH 2 PO 4 , 1.5 g of (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.3 g of MgSO 4 .7H 2 O, CaCl 2 · 2H 2 O0.3g, Tween 80 [Nakalai chemicals Co., Ltd.] 1.0 ml, trace elements solution (H 3 BO 4 6mg, ( NH 4) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O26mg, FeCl 3 · Dissolve and suspend 1.0 ml of 6H 2 O 100 mg, CuSO 4 · 5H 2 O 40 mg, MnSO 4 · 4H 2 O 8 mg, ZnSO 4 · 7H 2 O 200 mg dissolved in 100 ml of water and suspended in 1 ml of water. , Adjusted to pH 5.0, dispensed 100 mL into a 500 mL Erlenmeyer flask and inoculated into autoclaved medium, 28 ° C., 6 days Cultured with shaking.
また、上述の培養方法において、セロビオースをグルコースに変更して、同様に6日間培養した。
これらの培養液を混合し、遠心分離し、10mlを限外ろ過で1.5mlに濃縮したものを粗酵素液とした。(本粗酵素液のCMC−aseは12.18U/mL、β−Glucosidaseは23.9U/mLであった。)
Further, in the above culture method, cellobiose was changed to glucose, and the cells were similarly cultured for 6 days.
These culture solutions were mixed, centrifuged, and 10 ml was concentrated to 1.5 ml by ultrafiltration to obtain a crude enzyme solution. (The CMC-ase of this crude enzyme solution was 12.18 U / mL, and β-Glucosidase was 23.9 U / mL.)
〔実施例1〜5〕
製造例1で得られた粗酵素液を、pH7.0、pH8.1、又はpH9.2の100mMリン酸緩衝液に溶解し、30℃又は60℃において、30分間保存した後に、CMC−ase活性、β-Glucosidase活性を測定した。表1に得られた結果を記す。活性の残存率は以下の式により求めた。活性残存率(%)=保存後の活性(U/mL)/保存前の活性(U/mL)×100。
[Examples 1 to 5]
The crude enzyme solution obtained in Production Example 1 was dissolved in a 100 mM phosphate buffer having a pH of 7.0, pH 8.1, or pH 9.2 and stored at 30 ° C. or 60 ° C. for 30 minutes, and then CMC-ase. Activity, β-Glucosidase activity was measured. Table 1 shows the results obtained. The residual rate of activity was determined by the following formula. Activity remaining rate (%) = activity after storage (U / mL) / activity before storage (U / mL) × 100.
表1から、pHが7以上に調製された各実施例は、CMC−aseとして40%以上の活性を維持し、β−Glucosidaseとして30%以下の活性を残存した。 From Table 1, each Example adjusted to pH 7 or more maintained 40% or more activity as CMC-ase, and remained 30% or less activity as β-Glucosidase.
〔比較例1〕
製造例1で得られた粗酵素液を、pH8.1、10℃において30分間保存した後に、実施例と同様に、CMC−aseとβ−Glucosidaseの活性残存率を測定した。結果を表1に示す。比較例1は、CMC−aseが維持されたものの、β−Glucosidaseは大きく低下しなかった。
[Comparative Example 1]
After the crude enzyme solution obtained in Production Example 1 was stored at pH 8.1 and 10 ° C. for 30 minutes, the residual activity rates of CMC-ase and β-Glucosidase were measured in the same manner as in the Examples. The results are shown in Table 1. In Comparative Example 1, although CMC-ase was maintained, β-Glucosidase was not significantly reduced.
〔比較例2〕
製造例1で得られた粗酵素液を、pH6.5、10℃において30分間保存した後に、実施例と同様に、CMC−aseとβ−Glucosidaseの活性残存率を測定した。結果を表1に示す。
比較例2も、比較例1と同様に、CMC−aseは維持されたが、β−Glucosidaseは大きく低下しなかった。
[Comparative Example 2]
After the crude enzyme solution obtained in Production Example 1 was stored at pH 6.5 and 10 ° C. for 30 minutes, the residual activity rates of CMC-ase and β-Glucosidase were measured in the same manner as in the Examples. The results are shown in Table 1.
In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, CMC-ase was maintained, but β-Glucosidase was not significantly reduced.
〔比較例3〕
製造例1で得られた粗酵素液を、pH6.0、50℃において30分間保存した後に、実施例と同様に、CMC−aseとβ−Glucosidaseの活性残存率を測定した。結果を表1に示す。
比較例3も、比較例1、2と同様に、CMC−aseは維持されたが、β−Glucosidaseは大きく低下しなかった。
[Comparative Example 3]
After the crude enzyme solution obtained in Production Example 1 was stored at pH 6.0 and 50 ° C. for 30 minutes, the residual activity rates of CMC-ase and β-Glucosidase were measured in the same manner as in the Examples. The results are shown in Table 1.
In Comparative Example 3, as in Comparative Examples 1 and 2, CMC-ase was maintained, but β-Glucosidase was not significantly reduced.
〔実施例6〕
市販のセルラーゼ(合同酒精製 GODO−TCD)を1質量%濃度で精製水に溶解し、実施例2と同様の操作で、熱処理した後、CMC−ase活性の残存率、β−Glucosidase活性の残存率を測定した。CMC−aseの残存率は61%であり、β−Glucosidaseの残存率は12%であった。
Example 6
A commercially available cellulase (joint sake refined GODO-TCD) was dissolved in purified water at a concentration of 1% by mass, and after heat treatment in the same manner as in Example 2, the residual rate of CMC-ase activity and the residual β-Glucosidase activity The rate was measured. The residual rate of CMC-ase was 61%, and the residual rate of β-Glucosidase was 12%.
〔実施例7〕
実施例2で得られた熱処理後の酵素液400μLを5%の結晶セルロース(旭化成ケミカルズ製、セオラスPH−101)の100mM酢酸緩衝液による分散体を用いて、40℃で、18時間酵素分解を行った。酵素分解後はHPLCにより、糖組成を測定した。その結果、セロビオース濃度は0.10質量%であり、グルコース濃度は0.04質量%であり、選択率は71%(セロビオース濃度(質量%)/(セロビオース濃度(質量%)+グルコース濃度(質量%)))と高い値を示した。
Example 7
400 μL of the enzyme solution after heat treatment obtained in Example 2 was subjected to enzymatic decomposition at 40 ° C. for 18 hours using a dispersion of 5% crystalline cellulose (Asahi Kasei Chemicals, Theolas PH-101) in 100 mM acetate buffer. went. After enzymatic degradation, the sugar composition was measured by HPLC. As a result, the cellobiose concentration was 0.10% by mass, the glucose concentration was 0.04% by mass, and the selectivity was 71% (cellobiose concentration (mass%) / (cellobiose concentration (mass%) + glucose concentration (mass). %))) And a high value.
〔比較例4〕
実施例7と同様の操作において、比較例2の粗酵素液を使用し、酵素反応を行った。その結果、セロビオース濃度は0.19質量%、グルコース濃度は0.21質量%であり、選択率は、47.5%と低い値を示した。
[Comparative Example 4]
In the same operation as Example 7, the enzyme reaction was performed using the crude enzyme solution of Comparative Example 2. As a result, the cellobiose concentration was 0.19% by mass, the glucose concentration was 0.21% by mass, and the selectivity was as low as 47.5%.
〔実施例8〕
実施例2と同じ熱処理において、1%結晶セルロースを共存させて、実施例2と同様の操作で熱処理を行った。熱処理後は、固形分を遠心分離し、上清について、実施例2と同様の操作で、CMC−ase活性、β−Glucosidase活性を測定した。CMC−ase活性の残存率は52%であり、β−Glucosidase活性の残存率は1.5%であった。熱処理に、セルロース系物質を共存させることで、CMC−aseの失活が抑制された。
Example 8
In the same heat treatment as in Example 2, 1% crystalline cellulose was allowed to coexist and heat treatment was performed in the same manner as in Example 2. After the heat treatment, the solid content was centrifuged, and CMC-ase activity and β-Glucosidase activity were measured for the supernatant in the same manner as in Example 2. The residual rate of CMC-ase activity was 52%, and the residual rate of β-Glucosidase activity was 1.5%. Inactivation of CMC-ase was suppressed by allowing the cellulose-based material to coexist with the heat treatment.
本発明は、セロオリゴ糖を効率的に得るためのβ−Glucosidase活性が選択的に抑制されたセルラーゼの製造方法に関する。この方法で得られたセルラーゼは、セロオリゴ糖の製造に好適に使用できる。 The present invention relates to a method for producing cellulase in which β-Glucosidase activity is selectively suppressed to efficiently obtain cellooligosaccharides. The cellulase obtained by this method can be suitably used for the production of cellooligosaccharides.
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