JPH0248231B2 - SHINKIKISHIRANAAZEOYOBISONOSEIZOHO - Google Patents

SHINKIKISHIRANAAZEOYOBISONOSEIZOHO

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JPH0248231B2
JPH0248231B2 JP16600883A JP16600883A JPH0248231B2 JP H0248231 B2 JPH0248231 B2 JP H0248231B2 JP 16600883 A JP16600883 A JP 16600883A JP 16600883 A JP16600883 A JP 16600883A JP H0248231 B2 JPH0248231 B2 JP H0248231B2
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Japan
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xylanase
enzyme
culture
bacterial species
stable
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Koki Horikoshi
Akihiko Akiba
Wataru Okazaki
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は新規キシラナーゼWおよびその製造
法に関し、更に詳更にはバチルス(Bacillus)属
に属する新規キシラナーゼW生産菌を培養し、
該培養物より新規キシラナーゼWを分離、採取
することを特徴とする新規キシラナーゼWの製
造法に関するものである。 キシラナーゼは主としてβ―1,4結合キシロ
ースから成る多糖キシランを加水分解してその構
成成分であるキシロースや低分子のキシロオリゴ
糖を生成する作用を有する酵素で、動植物中に広
く存在している。微生物にもキシラナーゼを生成
するものがあり、これまでに酵母、カビ、細菌、
放線菌などの酵素について研究されてきた。一
方、近年、バイオマスの利用するキシラナーゼの
有用性が注目されている。即ち、キシランは木材
やイネ科植物などに存在し、その含有量もセルロ
ースに次いで多く、また加水分解生成物のキシロ
ースは食品、医薬品の原料などに広い用途があ
る。このような目的に使用しうる酵素は安価な原
料から大量に生産され、かつ酸、アルカリや熱に
対して安定であることが望まれる。しかしながら
現在までこれらの条件を全て満たすキシラナーゼ
は見出されていない。 本発明者らはこれらの条件に適合する性質を有
する酵素キシラナーゼを生産する方法について鋭
意研究の結果、バチルス属に属する新規微生物
が、従来知られていない特徴的な理化学的性質を
有する新規キシラナーゼを生産することの知見を
得、本発明を完成するに至つた。 本発明はバチルス(Bacillus)属に属し、PH8
―11の強アルカリ性培地で45゜―55℃の高温度に
おいて生育しうる好アルカリ性好熱性細菌を培養
し、培養物より安定PH範囲が4.5―10.0、安定温
度範囲が最高60℃の耐アルカリ性耐熱性キシラナ
ーゼを採取する方法に関するものである。該キシ
ラナーゼ製造法において使用する細菌種は、PH8
―11の強アルカリ性培地にのみ生育でき、特にPH
9―10において最大の生育量と酵素生産を示し、
かつ温度は最高55℃まで生育でき、特に45゜―50
℃において最大の生育量と酵素生産を示す両性質
を併せもつ好アルカリ性好熱性の、新たに分離同
定されたバチルス(Bacillus)属細菌である。さ
らに、該細菌を用いて該酵素を生産する際の培地
としては、炭素源として小麦〓のみ約4%を含有
する強アルカリ性培地を用いることができる。従
来、本発明のごとくバチルス属の好アルカリ性好
熱性細菌を用いて強アルカリ性培地にて高温度に
て培養する方法は全く知られていない。このよう
な培養条件下では、菌体生育が極めて速く、培養
時間を短縮でき、また雑菌汚染が防止されるので
培養管理上も有利である。 以下、本発明について詳述する。 まず本発明において用いる微生物は、キシラナ
ーゼWの生産能を有するバチルス(Bacillus)
属に属する菌種であり、その一例として、バチル
ス・エスピー(Bacillus sp.)No.W1およびNo.W3
(以下単にそれぞれW1およびW3という)と呼称
される微生物が挙げられる。 以下これらの微生物につき詳述する。 (1) 好アルカリ性好熱性細菌W1およびW3の分離
方法 本発明方法に用いられる上記2菌種は、以下
の方法により分離された。 まず、日本国内各地より採取した土壌試料か
ら、第1表に示す組成のアルカリ性基本培地に
塞天15.0〔g/〕およびキシラン10.0〔g/
〕または小麦〓40.0〔g/〕を加えた固形
培地を用いて、55℃の恒温器内にて2―3日間
培養して出現した細菌コロニーを分離する。次
に、分離した細菌を、第1表に示した基本培地
にキシラン10.0〔g/〕を加えた液体培地を
用いて47℃の恒温振とう機にて2日間培養し、
その培養物について下記の方法によりキシラナ
ーゼ活性を測定し、その活性の強力なものに選
択した。標記の2細菌はこのような方法により
分離し、そして純化したものである。 第1表 基本培地組成 組 成 g/ 酵母エキス 5.0 ポリペプトン 5.0 K2HPO4 1.0 MgSO4・7H2O 0.2 PH 10.0 (Na2CO3にて調節) キシラナーゼ活性は、基質として0.5%キシ
ランをPH8.0のマツキルベン緩衝液(0.1Mクエ
ン酸―0.2Mリン酸二ナトリウム)に懸濁し、
超音波にて均一に分散したもの0.5mlに、培養
濾過液の希釈したもの0.05mlを加え、60℃にて
10分間反応させ、生成した還元糖を3,5―ジ
ニトロサリチル酸試薬法により定量し、1分間
に1μmolのキシロースを生成する酵素量を1単
位(U)とした。 このようにして分離、選択、純化された細菌
W1、W3の2種類は後述のようにバチルス
(Bacillus)属細菌と同定され、昭和58年9月
7日付工業技術院微生物工業技術研究所へ寄託
された。その微生物寄託番号は、W1が第7220
号、W3が第7222号である。 (2) W1およびW3の菌学的性質 菌学的性質は2菌種ともPH10のアルカリ性培
地に47℃で生育させ、“Bergey's Manual of
Determinative Bacteriology”(1974)および
“The Genus Bacillus”(1973)に記載の方法
に基づいておこなつた。 〔a〕 形 態 菌形は2菌種とも桿状で、大きさ(0.3〜
0.5)×(2.0〜5.0)μm、単一または連鎖状を
なす。細胞はグラム陽性、非抗酸性、運動性
があり、楕円形の胞子を形成する。 〔b〕 培地における生育状態 イ) 肉汁寒天平板培養:2菌種とも集落は
円形で扁平状ないし凸円状に隆起し、周辺
は全縁、表面は滑らから半透明である。 ロ) 内汁寒天斜面培養:2菌種とも生育は
良好で糸状ないし疣状に生育する。表面は
平滑で、半透明である。いずれも培地に色
素を生産しない。 ハ) 肉汁液体培地:2菌種とも菌生育にと
もないいくぶん混濁を呈し、粘調性のある
軟らかい沈滓を生ずる。菌環は形成しな
い。 ニ) 肉汁ゼラチン培養:2菌種ともゼラチ
ンを液化する。 ホ) リトマスミルク:ミルクをペプトン化
する。 〔C〕 生理学的性質 イ) 硝酸塩の還元 :2菌種とも 陽性 ロ) 脱窒反応 :2菌種とも 陰性 ハ) VPテスト :2菌種とも 陽性 ニ) インドールの生成 :2菌種とも 陰性 ホ) 硫化水素の生成 :2菌種とも 陰性 ヘ) でん粉の加水分解 :2菌種とも 陰性 ト) カゼインの加水分解
:2菌種とも 陽性 チ) 無機窒素の利用:2菌種とも アンモ
ニウム塩、硝酸塩を利用できる。 リ) 色素の産生 :2菌種とも 陰性 ヌ) ウレアーゼ :2菌種とも 陰性 ル) オキシダーゼ :2菌種とも 陽性 オ) カタラーゼ :2菌種とも 陽性 ワ) 酸素に対する態度
:2菌種とも 好気性 カ) くえん酸の利用:Simmon's培地およ
びChristensen's培地に生育するがKoser's
培地に生育しない。但し、W1のみ
Simmon’s培地に生育しない。 ヨ) O―Fテスト
:好気的および嫌気的に酸を生成 タ) 耐塩性 :NaCl10%で生育する。 レ) 生育範囲(PHおよび温度):PH8―
11;最適PH9―10。温度28―55℃;最適温
度45―50℃。 ソ) 炭素源の利用:2菌種とも D―グル
コース、D―マンノース、D―フラクトー
ス、シユクロースおよびトレハロースより
好気的および嫌気的に酸を生成する。しか
し、ガスの発生はない。 ツ) 核酸(DNA)塩基組成:DNAのGC
含有量〔mol%〕は、W1、42.2%;W3、
42.9%。 以上の菌学的性質をもとに、前記文献中に2
菌種W1、W3を検索したところバチルス
(Bacillus)属に属することが明らかとなつた
が、いずれの菌種も、PH8―11のアルカリ性域
においてのみ生育できる点において公知の菌種
とは明らかに異なり、また後述のように45℃以
上の高温においてキシラナーゼ産生が最大とな
る点において文献記載の好アルカリ性バチルス
(Bacillus)属細菌とも異なり、区別される。
よつて、2菌種とも公知の菌種とは一致せず、
これらをバチルス(Bacillus)属の新菌種とし
て設定するのが適当であるとの結論に達した。 (3) キシラナーゼの製造方法 〔a〕 酵素生産に対するPHの影響 2菌種W1、W3は、すでに述べたようにPH
8―11において生育できる。そこで、第1表
に示した基本培地にキシラン10.0〔g/〕
を加えた液体培地を調製し、そのPHを7から
11までに調整したものを用いて培養し、キシ
ラナーゼの生産量を調べた。その結果を第2
表に示す。
The present invention relates to a novel xylanase W and a method for producing the same, and more specifically, culturing a novel xylanase W-producing bacterium belonging to the genus Bacillus,
The present invention relates to a method for producing a novel xylanase W, which is characterized by separating and collecting the novel xylanase W from the culture. Xylanase is an enzyme that hydrolyzes the polysaccharide xylan, which mainly consists of β-1,4-linked xylose, to produce xylose and low-molecular-weight xylooligosaccharides, which are its constituent components, and is widely present in plants and animals. Some microorganisms also produce xylanase, and so far, yeast, mold, bacteria,
Enzymes such as actinomycetes have been studied. On the other hand, in recent years, the usefulness of xylanase using biomass has been attracting attention. That is, xylan exists in wood and grasses, and its content is second only to cellulose, and xylose, a hydrolyzed product, has a wide range of uses as a raw material for foods and medicines. Enzymes that can be used for such purposes are desired to be produced in large quantities from inexpensive raw materials and to be stable against acids, alkalis, and heat. However, to date no xylanase has been found that satisfies all of these conditions. As a result of intensive research into a method for producing the enzyme xylanase with properties that meet these conditions, the present inventors discovered that a new microorganism belonging to the genus Bacillus produces a new xylanase with characteristic physical and chemical properties that were previously unknown. They obtained the knowledge to produce the product and completed the present invention. The present invention belongs to the genus Bacillus and has a pH of 8
-11 strong alkaline medium is used to culture alkaliphilic thermophilic bacteria that can grow at high temperatures of 45° to 55°C, and the culture has a stable pH range of 4.5 to 10.0 and a stable temperature range of up to 60°C, alkaline and heat resistant. The present invention relates to a method for collecting sex xylanase. The bacterial species used in the xylanase production method is PH8
-Can only grow on strongly alkaline media with a pH of 11.
9-10 showed the maximum growth amount and enzyme production,
It can grow at temperatures up to 55°C, especially at 45°-50°C.
This is a newly isolated and identified bacterium of the genus Bacillus, which is alkalophilic and thermophilic and exhibits maximum growth and enzyme production at ℃. Further, as a medium for producing the enzyme using the bacteria, a strongly alkaline medium containing about 4% of wheat as a carbon source can be used. Conventionally, there has been no known method of culturing thermophilic alkaliphilic bacteria of the genus Bacillus in a strongly alkaline medium at high temperatures, as in the present invention. Under such culture conditions, bacterial growth is extremely fast, culture time can be shortened, and contamination with various bacteria is prevented, which is advantageous in terms of culture management. The present invention will be explained in detail below. First, the microorganism used in the present invention is Bacillus, which has the ability to produce xylanase W.
Bacillus sp. No.W1 and No.W3 are examples of Bacillus sp.
(hereinafter simply referred to as W1 and W3, respectively). These microorganisms will be explained in detail below. (1) Method for isolating alkaliphilic thermophilic bacteria W1 and W3 The above two bacterial species used in the method of the present invention were isolated by the following method. First, soil samples collected from various parts of Japan were added to an alkaline basic medium with the composition shown in Table 1, containing 15.0 [g/] of silane and 10.0 [g/] of xylan.
Using a solid medium to which 40.0 [g/] of ] or wheat was added, culture in a thermostat at 55°C for 2 to 3 days, and isolate the bacterial colonies that appear. Next, the isolated bacteria were cultured for 2 days in a constant temperature shaker at 47°C using a liquid medium prepared by adding xylan 10.0 [g/] to the basic medium shown in Table 1.
The xylanase activity of the culture was measured by the method described below, and those with strong activity were selected. The two titled bacteria were isolated and purified by this method. Table 1 Basic medium composition Composition g/ yeast extract 5.0 Polypeptone 5.0 K 2 HPO 4 1.0 MgSO 4・7H 2 O 0.2 PH 10.0 (Adjusted with Na 2 CO 3 ) Xylanase activity was determined using 0.5% xylan as a substrate at pH 8. Suspended in 0.0 pine kilbene buffer (0.1 M citric acid - 0.2 M disodium phosphate),
Add 0.05 ml of the diluted culture filtrate to 0.5 ml of the homogeneously dispersed product using ultrasound, and heat at 60℃.
The reaction was allowed to proceed for 10 minutes, and the reducing sugar produced was quantified by the 3,5-dinitrosalicylic acid reagent method, and the amount of enzyme that produced 1 μmol of xylose per minute was defined as 1 unit (U). Bacteria isolated, selected and purified in this way
The two types, W1 and W3, were identified as bacteria of the genus Bacillus as described below, and were deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology on September 7, 1981. Its microorganism deposit number is W1, number 7220.
No. W3 is No. 7222. (2) Mycological properties of W1 and W3 The mycological properties of both species were determined by growing them in an alkaline medium with a pH of 10 at 47°C.
This was carried out based on the method described in "Determinative Bacteriology" (1974) and "The Genus Bacillus" (1973). [a] Morphology Both bacterial species were rod-shaped, and the size (0.3~
0.5) x (2.0~5.0) μm, single or chained. The cells are Gram-positive, nonacid-fast, motile, and form oval spores. [b] Growth status in culture medium a) Broth agar plate culture: The colonies of both bacterial species are circular, flattened or raised in a convex shape, the periphery is complete, and the surface is smooth or translucent. b) Internal juice agar slant culture: Both bacterial species grow well and grow in a filamentous or warty shape. The surface is smooth and translucent. Neither produces pigment in the medium. c) Meat juice liquid medium: Both bacterial species become somewhat cloudy as the bacteria grow, producing a viscous and soft sediment. Fungal rings are not formed. d) Meat juice gelatin culture: Both bacterial species liquefy gelatin. e) Litmus milk: converts milk into peptone. [C] Physiological properties A) Nitrate reduction: Positive for both bacterial species B) Denitrification reaction: Negative for both bacterial species C) VP test: Positive for both bacterial species D) Indole production: Negative for both bacterial species ) Production of hydrogen sulfide: Negative for both bacterial species F) Hydrolysis of starch: Negative for both bacterial species G) Hydrolysis of casein
: Both bacterial species are positive H) Utilization of inorganic nitrogen: Both bacterial species can utilize ammonium salts and nitrates. li) Pigment production: Negative for both bacterial species Urease: Negative for both bacterial species Oxidase: Positive for both bacterial species O) Catalase: Positive for both bacterial species Wa) Attitude toward oxygen
:Both species are aerobic.) Utilization of citric acid: Grows on Simon's medium and Christensen's medium, but Koser's
Will not grow on culture medium. However, only W1
Does not grow on Simon's medium. Yo) O-F test
: Generates acid both aerobically and anaerobically) Salt tolerance : Grows in 10% NaCl. L) Growth range (PH and temperature): PH8-
11; Optimal PH9-10. Temperature 28-55℃; Optimal temperature 45-50℃. e) Utilization of carbon sources: Both bacterial species produce acids aerobically and anaerobically from D-glucose, D-mannose, D-fructose, sucrose, and trehalose. However, no gas is generated. T) Nucleic acid (DNA) base composition: DNA GC
The content [mol%] is W1, 42.2%; W3,
42.9%. Based on the above mycological properties, two
A search for bacterial species W1 and W3 revealed that they belong to the genus Bacillus, but both species are clearly different from known bacterial species in that they can only grow in the alkaline range of PH8-11. It is also different from the alkalophilic bacteria of the genus Bacillus described in the literature in that xylanase production reaches its maximum at high temperatures of 45° C. or higher, as described below.
Therefore, both bacterial species do not match any known bacterial species,
It was concluded that it is appropriate to designate these as new bacterial species of the genus Bacillus. (3) Method for producing xylanase [a] Effect of PH on enzyme production As mentioned above, the two bacterial species W1 and W3 are
It can grow between 8 and 11. Therefore, xylan 10.0 [g/] was added to the basic medium shown in Table 1.
Prepare a liquid medium and adjust its pH from 7 to
The cells prepared in step 11 were cultured and the amount of xylanase produced was examined. The second result is
Shown in the table.

【表】 なお、培養はPH7―11の各培地10mlを試験
管に分注し、2菌種をそれぞれ接種して45℃
にて47時間振とうした。培養物から遠心分離
機により菌体を除去して得た上澄液について
は酵素活性を測定した。酵素活性の測定法は
前記の通りであるが、ここではPH8.0に代り
PH6.0のマツキルベン緩衝液を使用した(以
後の検討においても同様である)。第2表に
示したように2菌種ともPH乃至10において酵
素産生は最大となる。このように2菌種を用
いてキシラナーゼを生産するには、培地の初
発PHを8乃至10に調製すれば良いことが明ら
かにされた。 〔b〕 酵素生産に対する温度の影響 次に酵素生産に及ぼす温度の影響について
述べる。前項〔a〕の液体培地をPH10に調製
したものを試験管に分注し、温度30―51℃に
て47時間振とう培養してキシラナーゼ生産を
比較した。この結果を第3表に示す。なお、
酵素活性の測定法は前項〔a〕に記した通り
である。
[Table] For culturing, dispense 10ml of each medium with a pH of 7-11 into test tubes, inoculate each with the two bacterial species, and heat at 45°C.
The mixture was shaken for 47 hours. The enzyme activity of the supernatant obtained by removing bacterial cells from the culture using a centrifuge was measured. The method for measuring enzyme activity is as described above, but here, instead of pH8.0,
A pine kilbene buffer with a pH of 6.0 was used (the same applies in subsequent studies). As shown in Table 2, enzyme production reaches its maximum at pH 10 for both bacterial species. It has thus been revealed that in order to produce xylanase using two bacterial species, it is sufficient to adjust the initial pH of the culture medium to 8 to 10. [b] Effect of temperature on enzyme production Next, we will discuss the effect of temperature on enzyme production. The liquid medium in the previous section [a] adjusted to pH 10 was dispensed into test tubes, cultured with shaking at a temperature of 30-51°C for 47 hours, and xylanase production was compared. The results are shown in Table 3. In addition,
The method for measuring enzyme activity is as described in the previous section [a].

【表】【table】

【表】 第3表から明らかなように、2菌種とも温
度42゜乃至48℃において培養したとき酵素産
生は最大となる。このように2菌種によるキ
シラナーゼ生産には培養温度を42゜乃至48℃
に設定すれば良いことが明らかにされた。 以上、〔a〕および〔b〕の結果より、新
菌種バチルス・エスピー(Bacillus sp.)No.
W1、No.W3によるキシラナーゼ生産の最適培
養条件は、PH8乃至10、温度42゜乃至48℃に
あることが判明した。 〔c〕 培地の炭素源の影響 酵素生産に対する培地の炭素源の影響につ
いて述べる。第1表に示した基本培地に各種
の炭素源(糖類および小麦〓)を加えて培養
し、培養物の酵素活性を測定した結果を第4
表に示す。なお、培養条件は前項までの結果
より、培地をPH10に調製し、培養温度を45℃
に設定した試験管を用いて47時間振とう培養
した。
[Table] As is clear from Table 3, enzyme production is maximum when both bacterial species are cultured at a temperature of 42° to 48°C. In this way, for xylanase production by two bacterial species, the culture temperature is set at 42° to 48°C.
It was revealed that it is sufficient to set it to . From the results of [a] and [b] above, the new bacterial species Bacillus sp. No.
It was found that the optimal culture conditions for xylanase production by W1 and No. W3 are pH 8 to 10 and temperature 42° to 48°C. [c] Effect of carbon source in the medium We will discuss the effect of the carbon source in the medium on enzyme production. The basic medium shown in Table 1 was cultured with various carbon sources (saccharides and wheat), and the enzyme activity of the culture was measured.
Shown in the table. Based on the results in the previous section, the culture conditions were adjusted to PH10 and the culture temperature to 45℃.
Shaking culture was carried out for 47 hours using a test tube set at .

【表】 小麦〓 10 18 36
40 38 43
(*)小麦〓/水 40 3 5

第4表から明らかなように2菌種とも培地
の炭素源にキシラン1.0%を用いたき顕著な
酵素生産を示し、またグルコースが炭素源の
ときは酵素生産はほとんどない。さらに小麦
〓4%を添加した場合、キシランまたはキシ
ロースを添加した場合と同等ないしそれ以上
の酵素生産が認められ、安価な炭素源として
小麦〓が有効に用いられることが明らかにさ
れた。なお、第4表の最下段(*印を附し
た)に示した結果は、第1表に示した基本培
地の代りに水を用いて小麦〓4%を添加した
だけの培地を用いて同様の培養条件で培養し
た場合の酵素生産を示したものである。即
ち、 培地組成:小麦〓 40g 水 1000ml PH 10 培養条件:45℃にて47時間振とう培養。 以上の検討の結果より、耐アルカリ性耐熱性
キシラナーゼ生産に用いる最も効果的な培地組
成とPHおよび培養温度は次の通り設定される。 培地組成:炭素源キシラン 10.0〔g〕 (または小麦〓 40.0) 酵母エキス 5.0 ポリペプトン 5.0 K2HPO4 1.0 MgSO4・7H2O 0.2 水 1000ml 培地のPH:10.0(Na2CO3により調整) 培養温度:45℃ 培養方法:振とう培養または通気攪拌培養 (4) 酵素の精製方法と性質 前項までに述べた方法により得られた培養物
から酵素を分離精製する方法および酵素の性質
について説明する。 培養物から菌体を除去し、その清澄液に硫酸
アンモニウムを加えて酵素を沈澱せしめ、これ
を脱水乾燥して粗酵素粉末を得る。粗酵素粉末
をPH7.2の0.05Mトリス塩酸緩衝液に溶解して
DEAE―セルロースによりキシラナーゼ画分を
分離し、次にセフアデツクスG―100により濾
過して精製する。この精製酵素を濃縮し、凍結
乾燥すると目的の酵素キシラナーゼWを得
る。かくしてW1およびW3の2菌種から得られ
た本発明の2種のキシラナーゼ、それぞれW1
およびW3は次のような理化学的性質を有する。 作用および基質特異性 キシラナーゼおよキシロオリゴ糖に特異的
に作用し、そのβ―1,4―キシロシド結合
を切断して、キシロースおよびキシロビオー
スを生成する。 至適PHおよび安定PH範囲 至適PHはPH6.0(第1図参照)、安定PH範囲
はPH4.5〜10.0(45℃、60分処理の場合、第3
図参照)にある。 力価の測定法 基質として0.5%キシランをPH8.0のマツキ
ルベン緩衝液(0.1Mクエン酸―0.2Mリン酸
二ナトリウム)に懸濁し、超音波により均一
に分散したもの0.5mlに、キシラナーゼW
を含む試料0.05mlを加え、60℃で10分間反応
させ、生成した還元糖を3,5―ジニトロサ
リチル酸試薬法により定量し、1分間に
1μmolのキシロースを生成する酵素量を1単
位(U)とする。 作用適温の範囲 PH6.0〜7.0において55〜70℃である(第2
図参照)。 熱安定性 10分間処理の場合、60℃まで安定である。 精製方法 キシラナーゼW生産菌培養物から菌体を
除去し、その清澄液に硫酸アンモニウムを加
えて酵素を沈澱させ、これを脱水乾燥して粗
酵素粉末を得る。粗酵素粉末をPH7.2の
0.05Mトリス塩酸緩衝液に溶解してDEAE―
セルロースにより分離し、さらにセフアデツ
クスG―100により濾過して精製する。 分子量 限外濾過法による分子量W1が49500、W3
が48000である。 阻害、活性化 銀イオン、銅イオンにより阻害される。 本発明に係る酵素は安定PH範囲が酸性側(PH
4.5)からアルカリ性側(PH10.0)までと広く、
至適作用温度が60℃ないし70℃にあり、さらに
反応生成物は主としてキシロースとキシロビオ
ースであるなどの特徴を有し、従来の酵素とは
相違する。 以下に本発明方法を実施例によつて説明する。 実施例 1 (培地組成)キシラン 1.0g 酵母エキス 0.5 ポリペプトン 0.5 K2HPO4 0.1 MgSO4・7H2O 0.02 水 100ml PH 10.0 (Na2CO3にて調整) 上記組成の培地100mlを300ml容のフラスコに分
注し、121℃にて10分間蒸気殺菌した後、バチル
ス(Bacillus)属細菌No.W1(微工研菌寄第7220
号)、No.W3(微工研菌寄第7222号)をそれぞれ
別々のフラスコに接種して45℃で48時間振とう培
養した。培養物より菌体を除去した清澄液につい
てキシラナーゼ活性を測定したところ次の結果を
得た。 菌 種 酵素生産量〔U/ml〕 W1 92 W3 115 前記清澄液それぞれに硫酸アンモニウムを加え
て酵素を沈澱させ、これを脱水乾燥して、それぞ
れキシラナーゼW1およびW3の粗粉末を得る。こ
れをPH7.2の0.05Mトリス塩酸緩衝液に溶解し、
DEAE―セルロースにより分離し、さらにセフア
デツクスG―100により濾過精製し、これを濃縮
後、凍結乾燥すると、精製キシラナーゼW1およ
びW3がそれぞれ得られる。
[Table] Wheat = 10 18 36
40 38 43
(*) Wheat〓/Water 40 3 5

As is clear from Table 4, both bacterial species showed remarkable enzyme production when 1.0% xylan was used as the carbon source in the culture medium, and there was almost no enzyme production when glucose was used as the carbon source. Furthermore, when 4% wheat was added, enzyme production was found to be equivalent to or higher than when xylan or xylose was added, demonstrating that wheat can be effectively used as an inexpensive carbon source. The results shown at the bottom of Table 4 (marked with an asterisk) are similar to those obtained by using a medium containing only 4% wheat and water instead of the basic medium shown in Table 1. This figure shows enzyme production when cultured under the following culture conditions. That is, medium composition: Wheat 40g Water 1000ml PH 10 Culture conditions: Shaking culture at 45°C for 47 hours. Based on the results of the above studies, the most effective medium composition, PH, and culture temperature to be used for the production of alkaline-resistant and thermostable xylanase are set as follows. Medium composition: Carbon source xylan 10.0 [g] (or wheat 40.0) Yeast extract 5.0 Polypeptone 5.0 K 2 HPO 4 1.0 MgSO 4・7H 2 O 0.2 Water 1000 ml Medium PH: 10.0 (adjusted with Na 2 CO 3 ) Culture temperature : 45°C Culture method: Shaking culture or aerated agitation culture (4) Enzyme purification method and properties The method for separating and purifying the enzyme from the culture obtained by the methods described in the previous section and the properties of the enzyme will be explained. The bacterial cells are removed from the culture, ammonium sulfate is added to the clear solution to precipitate the enzyme, and this is dehydrated and dried to obtain a crude enzyme powder. Dissolve the crude enzyme powder in 0.05M Tris-HCl buffer with pH 7.2.
The xylanase fraction is separated using DEAE-cellulose and then purified by filtration using Sephadex G-100. This purified enzyme is concentrated and freeze-dried to obtain the target enzyme xylanase W. Thus, the two types of xylanase of the present invention obtained from the two bacterial species W1 and W3, W1 and W3, respectively.
and W3 have the following physical and chemical properties. Action and substrate specificity Acts specifically on xylanase and xylooligosaccharides, cleaving their β-1,4-xyloside bonds to produce xylose and xylobiose. Optimum PH and stable PH range The optimal PH is PH6.0 (see Figure 1), and the stable PH range is PH4.5 to 10.0 (in the case of 60 minutes treatment at 45℃, the third
(see figure). Measurement method for titer Suspend 0.5% xylan as a substrate in pine kilbene buffer (0.1M citric acid - 0.2M disodium phosphate) at pH 8.0, disperse it uniformly by ultrasonication, add xylanase W to 0.5ml of the suspension, and add xylanase W
Add 0.05 ml of sample containing
The amount of enzyme that produces 1 μmol of xylose is 1 unit (U). Range of suitable temperature for action: 55 to 70℃ at pH 6.0 to 7.0 (second
(see figure). Thermal stability: Stable up to 60°C when treated for 10 minutes. Purification method Cells are removed from the xylanase W-producing bacterial culture, and ammonium sulfate is added to the clarified liquid to precipitate the enzyme, which is dehydrated and dried to obtain a crude enzyme powder. Crude enzyme powder with pH7.2
Dissolve DEAE in 0.05M Tris-HCl buffer.
It is separated using cellulose and further purified by filtration using Sephadex G-100. Molecular weight: Molecular weight W1 by ultrafiltration method is 49500, W3
is 48000. Inhibition, activation Inhibited by silver ions and copper ions. The enzyme according to the present invention has a stable PH range on the acidic side (PH
4.5) to alkaline side (PH10.0),
It differs from conventional enzymes in that its optimal action temperature is between 60°C and 70°C, and the reaction products are mainly xylose and xylobiose. The method of the present invention will be explained below using examples. Example 1 (Medium composition) Xylan 1.0g Yeast extract 0.5 Polypeptone 0.5 K 2 HPO 4 0.1 MgSO 4・7H 2 O 0.02 Water 100ml PH 10.0 (Adjusted with Na 2 CO 3 ) 100ml of the medium with the above composition was placed in a 300ml flask. After steam sterilizing at 121°C for 10 minutes, Bacillus bacteria No.
No.) and No. W3 (Feikoken Bacterium No. 7222) were inoculated into separate flasks and cultured with shaking at 45°C for 48 hours. When the xylanase activity of the clear liquid obtained by removing the bacterial cells from the culture was measured, the following results were obtained. Bacteria Seed Enzyme Production Amount [U/ml] W1 92 W3 115 Ammonium sulfate is added to each of the clarified liquids to precipitate the enzymes, which are dehydrated and dried to obtain coarse powders of xylanase W1 and W3, respectively. Dissolve this in 0.05M Tris-HCl buffer of PH7.2,
Separation using DEAE-cellulose, further filtration and purification using Sephadex G-100, concentration and lyophilization yield purified xylanase W1 and W3, respectively.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

本発明の2種のキシラナーゼについて、第1図
は至適PH範囲、第2図は作用適温の範囲、第3図
は安定PH範囲を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the optimum pH range, FIG. 2 is a graph showing the optimum temperature range for action, and FIG. 3 is a graph showing the stable PH range for the two types of xylanases of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記の理化学的性質を有するキシラナーゼ
W1及びW3から成る群から選ばれるキシラナーゼ
W。 作用および基質特異性 キシランおよびキシロオリゴ糖に特異的に作
用し、そのβ―1,4―キシロシド結合を切断
して、キシロースおよびキシロビオースを生成
する。 至適PHおよび安定PH範囲 至適PHはPH6.0、安定PH範囲はPH4.5〜10.0(45
℃、60分処理の場合)にある。 力価の測定法 基質として0.5%キシランをPH8.0のマツキル
ベン緩衝液(0.1Mクエン酸―0.2Mリン酸二ナ
トリウム)に懸濁し、超音波により均一に分散
したもの0.5mlに、キシラナーゼWを含む試
料0.05mlを加え、60℃で10分間反応させ、生成
した還元糖を3,5―ジニトロサリチル酸試薬
法により定量し、1分間に1μmolのキシロース
を生成する酵素量を1単位(U)とする。 作用適温の範囲 PH6.0〜7.0において55〜70℃である。 熱安定性 10分間処理の場合、60℃まで安定である。 精製方法 キシラナーゼW生産菌培養物から菌体を除
去し、その清澄液に硫酸アンモニウムを加えて
酵素を沈澱させ、これを脱水乾燥して粗酵素粉
末を得る。粗酵素粉末をPH7.2の0.05Mトリス
塩酸緩衝液に溶解してDEAE―セルロースによ
り分離し、さらにセフアデツクスG―100によ
り濾過して精製する。 分子量 限外濾過法による分子量はW1が49500、W3
が48000である。 阻害、活性化 銀イオン、銅イオンにより阻害される。 2 バチルス属に属するキシラナーゼW生産菌
を培養し、該培養物よりキシラナーゼWを分
離、採取することを特徴とするキシラナーゼW
の製造法。 3 バチルス属に属するキシラナーゼW生産菌
が、バチルス・エスピー(Bacillus sp.)No.W1
およびNo.W3から成る群から選ばれる特許請求の
範囲第2項記載の製造法。
[Claims] 1. A xylanase having the following physicochemical properties:
Xylanase W selected from the group consisting of W1 and W3. Action and substrate specificity It acts specifically on xylan and xylooligosaccharides, cleaving their β-1,4-xyloside bonds to produce xylose and xylobiose. Optimal PH and stable PH range Optimum PH is PH6.0, stable PH range is PH4.5 to 10.0 (45
°C, 60 min treatment). Measurement method for titer: Suspend 0.5% xylan as a substrate in pine kilbene buffer (0.1M citric acid - 0.2M disodium phosphate) at pH 8.0, and add xylanase W to 0.5ml of the suspension, which is homogeneously dispersed by ultrasound. Add 0.05 ml of the sample containing the enzyme, react at 60°C for 10 minutes, quantify the reducing sugar produced using the 3,5-dinitrosalicylic acid reagent method, and calculate the amount of enzyme that produces 1 μmol of xylose per minute as 1 unit (U). do. Suitable temperature range for action: 55-70°C at pH 6.0-7.0. Thermal stability: Stable up to 60°C when treated for 10 minutes. Purification method Cells are removed from the xylanase W-producing bacterial culture, and ammonium sulfate is added to the clarified liquid to precipitate the enzyme, which is dehydrated and dried to obtain a crude enzyme powder. The crude enzyme powder is dissolved in 0.05M Tris-HCl buffer at pH 7.2, separated using DEAE-cellulose, and further purified by filtration using Sephadex G-100. Molecular weight The molecular weight by ultrafiltration method is 49500 for W1, W3
is 48000. Inhibition, activation Inhibited by silver ions and copper ions. 2. A xylanase W characterized by culturing a xylanase W-producing bacterium belonging to the genus Bacillus, and separating and collecting xylanase W from the culture.
manufacturing method. 3 The xylanase W-producing bacterium belonging to the genus Bacillus is Bacillus sp. No.W1.
and No.W3.
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