JPH0249584A - Heat-resistant alkaline amylase and production thereof - Google Patents

Heat-resistant alkaline amylase and production thereof

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JPH0249584A
JPH0249584A JP20078488A JP20078488A JPH0249584A JP H0249584 A JPH0249584 A JP H0249584A JP 20078488 A JP20078488 A JP 20078488A JP 20078488 A JP20078488 A JP 20078488A JP H0249584 A JPH0249584 A JP H0249584A
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heat
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彰 尾崎
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淳 田中
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Abstract

NEW MATERIAL:A heat-resistant alkaline amylase having the following properties. Action and substrate specificity, specifically hydrolyzing alpha-1,4-glycoside bond of starch, amylose, amylopectin and their partial decomposition products to form dextrin and maltooligosaccharide; optimum pH, pH10-10.5; stable pH, stable at pH6-11.5 under heating condition at 60 deg.C for 30min; optimum working temperature, 75 deg.C; thermal stability, stable up to 65 deg.C for 30min in glycine buffer solution of pH10.3 and up to 70 deg.C for 30min in Ca<2+>-added glycine buffer solution of pH9.5. USE:A component of a desizing agent for textile industry or exclusive detergent for automatic dish washer. It has high desizing and cleaning effect. PREPARATION:A microbial strain belonging to genus Bacillus and capable of producing the objective enzyme [preferably Bacillus alcalothermophilus A3-8 (FERM P-10180)] is cultured and the objective enzyme is separated from the culture product.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、新規な耐熱アルカリアミラーゼおよびその製
造法に関する。さらに詳しくは、バシラス(Bacil
lus )属に属する新規な微生物から得られる耐熱ア
ルカリアミラーゼ、およびその製造法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a novel heat-stable alkaline amylase and a method for producing the same. For more information, see Bacillus
The present invention relates to a heat-stable alkaline amylase obtained from a novel microorganism belonging to the genus P. lus), and a method for producing the same.

(従来の技術) アミラーゼは、デンプンのα−1,4−グリコシド結合
を特異的に加水分解する酵素であり、該加水分解時にデ
ンプンを含む反応液の粘度は著しく低下する。この作用
を利用して、アミラーゼは繊維工業用糊抜き剤や自動食
器洗い機専用洗剤の成分として用いられている。
(Prior Art) Amylase is an enzyme that specifically hydrolyzes α-1,4-glycosidic bonds in starch, and during hydrolysis, the viscosity of a reaction solution containing starch is significantly reduced. Taking advantage of this action, amylase is used as a desizing agent for the textile industry and as a component of detergents for automatic dishwashers.

上記用途に用いられるアミラーゼは高温で作用しかつ耐
熱性に優れたアミラーゼが好ましい。このようなアミラ
ーゼは、主にバシラス サチラス(Bacillus 
 5ubtilis ) +  バシラス アミロリキ
ファシエンス(Bacillus  卯旦可荊μ迂埠国
匣)およびバシラス リへニホルミス(Baにillu
s1icheniformis )から得られている。
The amylase used for the above purpose is preferably an amylase that acts at high temperatures and has excellent heat resistance. Such amylase is mainly produced by Bacillus subtilis.
5ubtilis) + Bacillus amyloliquefaciens (Ba.
slicheniformis).

これらの菌由来のアミラーゼの反応至適温度は70℃以
上であり、至適pHは6−7の中性付近である。従って
繊維工業の精練漂白工程における糊抜き工程にこれらの
アミラーゼを使用する場合には、まず中性で反応を行い
9次いでpHを10以上のアルカリ性に調整して精練工
程を行っている。糊抜き工程に至適pHが10以上のア
ミラーゼ、すなわちアルカリアミラーゼが使用できれば
、少なくとも両工程間のpHtM整が不要であり、操作
を簡略化することが可能である。また、pHが9−IO
付近あるいはそれ以上のアルカリ性で行われる上記自動
食器洗い機専用洗剤による食器洗浄において、洗剤に添
加されている従来のアミラーゼはその効果を十分に発揮
していないが、アルカリアミラーゼを添加することがで
きれば非常に有効である。
The optimum reaction temperature of amylase derived from these bacteria is 70° C. or higher, and the optimum pH is around neutrality of 6-7. Therefore, when these amylases are used in the desizing process in the scouring and bleaching process of the textile industry, the reaction is first carried out in a neutral state, and then the pH is adjusted to an alkaline level of 10 or more before the scouring process is carried out. If amylase with an optimum pH of 10 or more, ie, alkaline amylase, can be used in the desizing step, there is no need to adjust the pHtM between at least both steps, and the operation can be simplified. Also, the pH is 9-IO
Conventional amylase added to detergents does not have sufficient effect when washing dishes with the above-mentioned automatic dishwasher detergents at near or higher alkalinity, but if alkaline amylase could be added, it would be extremely effective. It is effective for

アルカリアミラーゼとしては、現在、バシラスA−40
−2株の生産する酵素(Agric、Biol、Che
m、+ 35+1783、 (1971) )、バシラ
スNRRL B−3881株の生産する酵素(J、 B
acteriol、1利、 992. (1972))
、ストレプトマイセス属KSM−9(釘B■knΩ坦S
ρ、 KSM9)株の生産する酵素(特開昭61−20
9588号公報)。
Currently, Bacillus A-40 is used as alkaline amylase.
Enzymes produced by -2 strains (Agric, Biol, Che
m, +35+1783, (1971)), an enzyme produced by Bacillus NRRL strain B-3881 (J, B
acteriol, 1 interest, 992. (1972))
, Streptomyces genus KSM-9 (nail B knΩtan S
ρ, enzyme produced by KSM9) strain (Japanese Patent Application Laid-open No. 61-20
9588).

およびバシラスト167 (Bacillus sp、
  H−167)株の生産する酵素(特開昭62−20
8278号公報)が知られている。しかし、いずれの酵
素も作用至適温度が55℃以下であり、安定温度範囲も
55℃以下と低い。そのため、一般に高温で行われる上
記糊抜き工程(65℃以上)および自動食器洗い機械に
よる食器洗い(60℃以上)には十分な効果が期待でき
ない。
and Bacillus sp.
Enzyme produced by H-167) strain (JP-A-62-20
No. 8278) is known. However, the optimal temperature for action of all enzymes is 55°C or lower, and the stable temperature range is also low at 55°C or lower. Therefore, sufficient effects cannot be expected in the desizing process, which is generally carried out at high temperatures (65° C. or higher), or in dishwashing using automatic dishwashing machines (60° C. or higher).

以上のような観点から、より高温で好適に働き。From the above points of view, it works well at higher temperatures.

耐熱性に優れたアルカリアミラーゼが望まれている。Alkaline amylase with excellent heat resistance is desired.

(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は2反応の至適温度が高く、かつ耐熱性に
優れたアルカリアミラーゼを提供することにある。本発
明の他の目的は、上記価れた性質を有するアルカリアミ
ラーゼの製造法を提供することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide an alkaline amylase that has a high optimum temperature for two reactions and has excellent heat resistance. Another object of the present invention is to provide a method for producing alkaline amylase having the above-mentioned valuable properties.

(課題を解決するための手段) 発明者らはアルカリアミラーゼを生産する種々の微生物
を検索した結果、滋賀県近江へ幡市の土壌中より採取さ
れたバシラス属に属する新菌種が。
(Means for solving the problem) As a result of searching for various microorganisms that produce alkaline amylase, the inventors found a new bacterial species belonging to the genus Bacillus collected from the soil of Hata City, Omi, Shiga Prefecture.

好気的培養により耐熱性アルカリアミラーゼを効率よく
生産することを見い出し1本発明を完成するに至った。
The present invention was completed based on the discovery that thermostable alkaline amylase can be efficiently produced by aerobic culture.

本発明の耐熱アルカリアミラーゼは1次の性質を有する
The thermostable alkaline amylase of the present invention has primary properties.

(a)作用および基質特異性:デンプン、アミロース、
アミロペクチン、およびそれらの部分分解物のα−1,
4−グリコシド結合を特異的に加水分解し、主としてデ
キストリンおよびマルトオリゴ糖を生成する。
(a) Action and substrate specificity: starch, amylose,
amylopectin and their partial decomposition products α-1,
It specifically hydrolyzes 4-glycosidic bonds, producing mainly dextrins and maltooligosaccharides.

(ハ)至適pH: 10.0−10.5゜(C)安定p
H: 60℃930分間の加熱条件下で、 p)16.
011.5において安定である。
(C) Optimum pH: 10.0-10.5° (C) Stable p
H: Under heating conditions of 60°C for 930 minutes, p)16.
Stable at 011.5.

(d)作用適温の範囲:至適作用温度は約75℃付近で
ある。
(d) Range of suitable temperature for action: The optimum temperature for action is around 75°C.

(e)熱安定性: pH10,3のグリシン緩衝液中で
30分間加熱した場合には65℃まで安定であり、カル
シラムイオンを添加したpH9,5のグリシン緩衝液中
で30分間加熱した場合には70″Cまで安定である。
(e) Thermal stability: Stable up to 65°C when heated for 30 minutes in a glycine buffer at pH 10.3, and stable up to 65°C when heated for 30 minutes in a glycine buffer at pH 9.5 containing calcium ion. It is stable up to 70''C.

本発明の耐熱アルカリアミラーゼの製造法はバシラス(
Bacillus )  属に属し、上記耐熱アルカリ
アミラーゼを生産する微生物を培養する工程;および該
工程で得られる培養物から該耐熱アルカリアミラーゼを
分離する工程を包含する。
The method for producing heat-stable alkaline amylase of the present invention includes Bacillus (
The method includes a step of culturing a microorganism belonging to the genus Bacillus and producing the heat-stable alkaline amylase; and a step of separating the heat-stable alkaline amylase from the culture obtained in the step.

本発明のアルカリアミラーゼは、バシラス属菌特にバシ
ラス アルカロサーモフィルス ^3−8(Bacil
lus  alcalothermo hilus  
A3−8 )株により生産される。この菌株は8発明者
らにより滋賀県近江八幡市内より採取された土壌中から
単離された新菌株である。この菌株は好気性の有胞子性
桿菌であることから、バシラス属に属する微生物である
ことが明らかである。さらに、この菌株はpH7,o以
下の培地および培養温度35℃以下では生育しないとい
う好熱好アルカリ性の特徴を有する。この菌株の菌学的
性質を表1に示す。表1において、特に記載のない限り
培地のpttは9.0であり、培養温度は55℃である
The alkaline amylase of the present invention can be applied to bacteria of the genus Bacillus, particularly Bacillus alcalothermophilus ^3-8 (Bacillus alcalothermophilus ^3-8).
lus alcalothermo hilus
A3-8) strain. This bacterial strain is a new bacterial strain isolated by the 8 inventors from soil collected from Omihachiman City, Shiga Prefecture. Since this strain is an aerobic sporulating bacillus, it is clear that it is a microorganism belonging to the genus Bacillus. Furthermore, this strain has the characteristic of being thermophilic and alkalophilic in that it does not grow in a medium with a pH of 7.0 or below and at a culture temperature of 35° C. or below. Table 1 shows the mycological properties of this strain. In Table 1, the PTT of the medium is 9.0 and the culture temperature is 55° C. unless otherwise specified.

表1 以上の菌学的性質を有する本菌株を、バージエイズ・マ
ニュアル・オブ・ディタミネイティブ・バクテリオロジ
ー第8版(Bergey’s  Manual ofD
eterminative  Bacreriolog
y 18th  edition(1974))および
ザ・ジーナス・バシラス(The GenusBaci
llus (1973))に従って同定すると、バシラ
ス属に属するバシラス ステアロサーモフィルス(Ba
cillus  stearothermo hilu
s)および好熱好アルカリ性菌であるバシラスIC(B
acillus No、IC)に類似する( Agri
c、 Biol、 Chem、+51+ 2429+ 
(1987) )。しかしながら1本薗株の菌学的性質
はこれらの菌株とは多少異なる。相異点を以下の表2に
まとめて示す。
Table 1 This strain having the above mycological properties was used as described in Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 8th edition.
eterminative Bacreriolog
y 18th edition (1974)) and The Genus Bacillus (1974))
Bacillus stearothermophilus (Ba.llus (1973)), which belongs to the genus Bacillus.
cillus stearothermo hilu
s) and the thermoalkalophilic bacterium Bacillus IC (B
acillus No, IC) similar to ( Agri
c, Biol, Chem, +51+ 2429+
(1987)). However, the mycological properties of the Ipponzono strain are somewhat different from these strains. The differences are summarized in Table 2 below.

(以下余白) 表2から発明者らは本菌株をバシラス属の新菌種に属す
る菌株であると同定し、ハシラス アル力ロサーモフィ
ルスA3−8(Bacillus  alcaloth
er丑餅且川A3 ▽8 ) 用命名した。本菌株は工
業技術院微生物工業技術研究所に寄託番号第10180
号(IIERM P−10180)で寄託されている。
(The following is a blank space) From Table 2, the inventors identified this strain as belonging to a new bacterial species of the genus Bacillus.
It was named er Ushimochi Katsukawa A3 ▽8). This strain has been deposited at the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology, with deposit number 10180.
No. (IIERM P-10180).

囲1条且 上記菌株を培養するための培地は格別である必要はなく
1通常の培地が用いられる。炭素源としては、各種デン
プン(可溶性デンプン、デンプン液化液など)、デキス
トリン、アミロペクチン。
The medium for culturing the above-mentioned bacterial strain does not need to be special, and a normal medium can be used. Carbon sources include various starches (soluble starch, liquefied starch, etc.), dextrin, and amylopectin.

アミロースなどが用いられる。窒素源としてはペプトン
、酵母エキス、ダイズ粉、コーン・ステイープ・リカー
、カゼイン、肉エキス、アミノ酸などが用いられる。こ
れらの炭素源や窒素源の他に各種の塩2例えばマグネシ
ウム塩、カリウム塩。
Amylose etc. are used. Nitrogen sources include peptone, yeast extract, soybean flour, corn staple liquor, casein, meat extract, and amino acids. In addition to these carbon sources and nitrogen sources, there are various salts such as magnesium salts and potassium salts.

ナトリウム塩、リン酸塩などが必要に応じて添加される
。さらに1本菌株は好アルカリ性菌であるため、別に滅
菌した炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムなどを加えて
培地のpHを7.5▽−11.0に調整する。このよう
な培地中で、培養温度36▽−▽72℃好ましくは55
℃で24▽−▽72時間好気的に撹拌または振盪しなが
ら培養する。本発明の耐熱アルカリアミラーゼは主とし
て培養液中に分泌され、蓄積される。
Sodium salts, phosphates, etc. are added as necessary. Furthermore, since this strain is an alkalophilic bacterium, separately sterilized sodium carbonate, sodium hydroxide, etc. are added to adjust the pH of the medium to 7.5▽-11.0. In such a medium, the culture temperature is 36▽-▽72℃, preferably 55℃.
Incubate aerobically for 24▽-▽72 hours at °C with stirring or shaking. The thermostable alkaline amylase of the present invention is mainly secreted and accumulated in the culture solution.

酵凛11U順汰 上記培養液から本発明酵素を採取・精製するには、既知
の精製法が単独もしくは併用して利用される。本酵素は
主として菌体外(培養液中)に分泌されるため1例えば
、濾過および遠心分離で菌株を除去することにより容易
に粗酵素液を得ることができる。この粗酵素液はさらに
既知の精製法。
In order to collect and purify the enzyme of the present invention from the above-mentioned culture solution, known purification methods can be used alone or in combination. Since this enzyme is mainly secreted outside the bacterial cells (into the culture solution), a crude enzyme solution can be easily obtained by removing the bacterial strain, for example, by filtration and centrifugation. This crude enzyme solution was further purified using known methods.

例えば硫安などによる塩析;メタノール、エタノール、
アセトンなどの有機溶媒による沈澱法;限外濾過;ゲル
濾過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィ
ー、その他各種クロマトグラフィーを単独もしくは併用
して利用して精製される精製法の一例を次に示す。
For example, salting out with ammonium sulfate; methanol, ethanol,
Examples of purification methods using precipitation with an organic solvent such as acetone; ultrafiltration; gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, and various other chromatography alone or in combination are shown below.

(1)培養液を遠心分離して上清液を得る。(2)上清
液を硫酸アンモニウム(0〜60%飽和)で塩析する。
(1) Centrifuge the culture solution to obtain a supernatant. (2) Salting out the supernatant with ammonium sulfate (0-60% saturation).

(3)得られた沈澱を透析し、DEAE−)ヨパール(
▽Toyopearl )  650Mカラムによるク
ロマトグラフィーを行う(▽pH▽8,▽O〜1.0 
M NaC1濃度勾配)(4) DEAE−▽)コパー
ル650Mカラムによる2回目のクロマトグラフィーを
行う(▽pl+8.▽0▽〜0.5 M NaC]濃度
勾配) 、 (5)セファクリル(Sephacryl
) S−200カラムによるゲル濾過クロマトグラフィ
ーを行う(▽pl+8 )。このような方法で精製した
ときの各ステップにおける酵素の精製の度合を表3に示
す。
(3) The obtained precipitate was dialyzed and DEAE-)Yopal (
▽Toyopearl) Perform chromatography using a 650M column (▽pH▽8, ▽O~1.0
M NaC1 concentration gradient) (4) DEAE-▽) Perform a second chromatography using Copal 650M column (▽pl+8.▽0▽~0.5 M NaC] concentration gradient), (5) Sephacryl (Sephacryl)
) Perform gel filtration chromatography using an S-200 column (▽pl+8). Table 3 shows the degree of enzyme purification in each step when purified by such a method.

表3における活性は後述の活性測定法により測定した値
である。ステップ(1)の値は、菌体の培養液を遠心分
離して得られる上清液3.6 I!、を試料としたとき
の測定値である。このようにして、ステップ(5)では
当初の酵素上清液に比べて1 、▽768倍に精製され
た108単位/m!(単位の定義は後述)の精製酵素液
が得られる。以下、後述の酵素の性質は。
The activities in Table 3 are values measured by the activity measuring method described below. The value in step (1) is 3.6 I! of the supernatant obtained by centrifuging the bacterial culture. This is the measured value when , is used as a sample. In this way, in step (5), 108 units/m, which is 1,768 times more purified than the original enzyme supernatant! A purified enzyme solution of (the definition of unit will be described later) is obtained. The properties of the enzymes described below are as follows.

この精製酵素を用いて調べられた。This purified enzyme was used for investigation.

(以下余白) 箔1J1【汰 100 mMのグリシン緩衝液(pH10,0)に溶解
させた063%の可溶性デンプン溶液を基質として用い
る。基質溶液500μlに、活性が未知の本酵素を含む
試料100μlを加えて60℃で10分間反応させた後
、 0.05N塩酸−0,2Mスルホサリチル酸溶液を
1 mft加えて反応を停止させる。これに420μN
ヨウ素−82mMヨウ化カリウム溶液を4 mM加えて
発色させ、波長660 nmでの吸光度の減少を測定す
る。
(Left space below) Foil 1J1 [063% soluble starch solution dissolved in 100 mM glycine buffer (pH 10,0) is used as a substrate. 100 μl of a sample containing this enzyme of unknown activity is added to 500 μl of the substrate solution and reacted at 60° C. for 10 minutes, and then 1 mft of 0.05N hydrochloric acid-0.2M sulfosalicylic acid solution is added to stop the reaction. 420μN for this
Add 4 mM of iodine-82 mM potassium iodide solution to develop color, and measure the decrease in absorbance at a wavelength of 660 nm.

酵素の1単位(AAU ;アルカリアミラーゼ単位)は
、 660 nmにおける吸光度を1.0だけ減少させ
る酵素量とする。
One unit of enzyme (AAU; alkaline amylase unit) is the amount of enzyme that reduces the absorbance at 660 nm by 1.0.

箆聚傅件! 本発明酵素の理化学的性質を以下に示す。箆聚傅情况! The physicochemical properties of the enzyme of the present invention are shown below.

■作用および基質特異性 可溶性デンプンの代わりにアミロースおよびアミロペク
チンをそれぞれ基質として含有するグリシン緩衝液にそ
れぞれ本酵素を加え、活性測定法に準じて酵素反応を行
い、経時的に反応液をHPLCにかけて、その生成物を
調べた。その結果3木酢素はデンプンの他に、アミロー
ス、アミロペクチンおよびそれらの部分分解物に作用し
、α−1,4グリコシド結合を特異的に加水分解(エン
ド型分解)シ、主としてデキストリンおよびマルトオリ
ゴ糖を生成することがわかった。
■Action and substrate specificity Each enzyme is added to a glycine buffer containing amylose and amylopectin as substrates instead of soluble starch, an enzymatic reaction is carried out according to the activity measurement method, and the reaction solution is subjected to HPLC over time. The product was investigated. As a result, 3 pyroligneous acid acts not only on starch but also on amylose, amylopectin and their partial decomposition products, specifically hydrolyzing α-1,4 glycosidic bonds (endo-type decomposition), and mainly converting dextrin and maltooligosaccharides. It was found that it was generated.

■至適pHおよび安定p)1 本酵素を用い、 pH3,8〜12の範囲のpH条件下
で活性測定法の方法に準じて酵素反応を行った。ただし
、使用した緩衝液はpH3,8〜8の範囲では0.1M
トリス−マレート緩衝液、そしてpH8,5〜12の範
囲では0.1Mもしくは0.2Mグリシン−NaOH緩
衝液である。その相対活性を第1図に示す。第1図にお
いて、実線は60℃における結果、そして破線は75℃
における結果を示す。第1図から、至適pnは75℃に
おいて約10.0〜10.5であることがわかる。
(2) Optimum pH and Stability p)1 Using this enzyme, an enzyme reaction was carried out under pH conditions in the range of pH 3.8 to 12 according to the activity assay method. However, the buffer used was 0.1M in the pH range of 3.8 to 8.
Tris-malate buffer, and 0.1M or 0.2M glycine-NaOH buffer in the pH range 8.5-12. The relative activities are shown in FIG. In Figure 1, the solid line shows the results at 60°C, and the broken line shows the results at 75°C.
The results are shown below. From FIG. 1, it can be seen that the optimum pn is about 10.0 to 10.5 at 75°C.

本酵素を所定のp)Iの緩衝液に溶解し、60℃で30
分間保持した後に残存活性を測定した。その結果を第2
図に示す。使用した緩衝液は、 pH5,5〜8.0で
はトリス−マレート緩衝液、そしてpH8,7〜11.
7ではグリシン−NaC1−NaOH緩衝液である。第
2回から安定pH範囲は、60℃で30分間の加熱条件
下においてpH6,0から11.5であることがわかる
This enzyme was dissolved in the specified p)I buffer and heated to 60℃ for 30 minutes.
Residual activity was measured after holding for a minute. The result is the second
As shown in the figure. The buffers used were Tris-malate buffer at pH 5.5-8.0 and Tris-malate buffer at pH 8.7-11.
7 is a glycine-NaCl-NaOH buffer. From the second test, it can be seen that the stable pH range is from pH 6.0 to 11.5 under heating conditions of 60° C. for 30 minutes.

■作用適温の範囲 本酵素を用い可溶性デンプン基質とし、40〜85℃の
範囲の温度条件下で、活性測定法に準じて酵素反応を行
った。その相対活性を第3図に実線で示す。第3図から
可溶性デンプンを基質としたときの至適温度は75℃付
近であることがわかる。
(2) Suitable temperature range for action Using this enzyme as a soluble starch substrate, enzyme reactions were carried out under temperature conditions in the range of 40 to 85°C according to the activity assay method. The relative activity is shown by the solid line in FIG. From FIG. 3, it can be seen that the optimum temperature when using soluble starch as a substrate is around 75°C.

上記温度範囲(40〜85℃)における活性測定時に2
反応系に3mM CaC1gまたは3mMエチレンジア
ミンテトラ酢酸(EDT^)を添加し2本酵素の至適温
度への影響を調べた。その結果を上記結果にあわせて第
3図に示す。3+11M CaC1,を添加しても至適
温度への影響は認められず、第3図の実線で示した上記
無添加の結果とほぼ同じ結果が得られる。
2 when measuring activity in the above temperature range (40-85℃)
1 g of 3mM CaC or 3mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDT^) was added to the reaction system, and the influence on the optimal temperature of the two enzymes was investigated. The results are shown in FIG. 3 together with the above results. Even if 3+11M CaC1 was added, no effect on the optimum temperature was observed, and almost the same results as those without the addition, shown by the solid line in FIG. 3, were obtained.

他方、  3n+M l!DTAを添加すると第3図に
破線で示すような結果が得られる。第3図から、  E
DTAの添加により本酵素は65℃以上での活性が阻害
され。
On the other hand, 3n+M l! When DTA is added, the results shown by the broken line in FIG. 3 are obtained. From Figure 3, E
Addition of DTA inhibits the activity of this enzyme at temperatures above 65°C.

至適温度が無添加のときの75℃よりも低くなることが
わかる。
It can be seen that the optimum temperature is lower than 75°C when no additive is used.

■温度に対する安定性 本酵素を所定の緩衝液に溶解し、40〜80℃の範囲の
温度条件下で30分間保持した後の残存活性を測定した
。その結果を第4図に示す。使用した緩衝液は、 0.
05Mグリシン−NaOH4l衝液(pHIO,3)。
(2) Stability against temperature The present enzyme was dissolved in a specified buffer solution, and the residual activity was measured after holding the solution for 30 minutes at a temperature in the range of 40 to 80°C. The results are shown in FIG. The buffer used was 0.
05M glycine-41 NaOH solution (pHIO, 3).

0.05Mグリシン−NaOH緩衝液(pH9,5)お
よび0.05Mグリシン−NaOH緩衝液(pH9,5
)および0.05Mグリシン−NaOH緩衝液(pH9
,5,3mM CaC1z含有)である。第4図におい
て、これらの結果をそれぞれ一点鎖線、実線および破線
で示す。第4図から。
0.05M glycine-NaOH buffer (pH 9,5) and 0.05M glycine-NaOH buffer (pH 9,5)
) and 0.05 M glycine-NaOH buffer (pH 9
, 5.3mM CaC1z). In FIG. 4, these results are shown by dashed lines, solid lines, and broken lines, respectively. From Figure 4.

本酵素はpHlo、3のグリシン緩衝液中で30分間加
熱した場合には65℃まで安定であり、カルシウムイオ
ンを添加したpH9,5のグリシン緩衝液中で同様に加
熱した場合には70℃まで安定であることがわかる。
This enzyme is stable up to 65°C when heated for 30 minutes in a glycine buffer of pH 3, and up to 70°C when similarly heated in a glycine buffer of pH 9.5 containing calcium ions. It can be seen that it is stable.

■界面活性剤およびキレート剤に対する安定性本酵素を
100 mMグリシン緩衝液(pHlo、o)に溶解し
、以下の界面活性剤およびキレート剤とともに60℃で
30分間加熱した後の残存活性を測定した。
■ Stability against surfactants and chelating agents The enzyme was dissolved in 100 mM glycine buffer (pHlo, o) and the residual activity was measured after heating at 60°C for 30 minutes with the following surfactants and chelating agents. .

その結果を表4に示す。表4において、 POEAEは
ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、 DBS
はドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、 SDSは
ドデシル硫酸ナトリウム、  EDTAはエチレンジア
ミンテトラ酢酸、そしてSTPはトリポリリン酸ナトリ
ウムをそれぞれ表わす。
The results are shown in Table 4. In Table 4, POEAE is polyoxyethylene higher alcohol ether, DBS
represents sodium dodecylbenzenesulfonate, SDS represents sodium dodecyl sulfate, EDTA represents ethylenediaminetetraacetic acid, and STP represents sodium tripolyphosphate.

表4 表4から明らかであるように1本酵素は、上記加熱条件
下で0.1%POEAE、 0.01%DBS 、 2
0mMEDT八および20mM STPに対して安定で
あるが、0.1%DBSおよび0.1%SO3によりほ
とんど失活する。
Table 4 As is clear from Table 4, one enzyme contained 0.1% POEAE, 0.01% DBS, 2
It is stable to 0mM EDT and 20mM STP, but is almost inactivated by 0.1% DBS and 0.1% SO3.

双方11R3欠り較 本酵素とこれまでに報告されているアルカリアミラーゼ
との比較を行った。
Both 11R3-deficient enzymes were compared with previously reported alkaline amylases.

表5に本酵素および各種アルカリアミラーゼの特徴(至
適p11.至適温度、安定pl+および安定温度)を示
す。
Table 5 shows the characteristics of this enzyme and various alkaline amylases (optimum p11, optimum temperature, stable pl+, and stable temperature).

(以下余白) 表5から1本酵素の反応至適温度は75℃であり他のい
ずれのアルカリアミラーゼの至適温度よりも高く、これ
らの酵素とは異なることがわかる。
(The following is a blank space) From Table 5, it can be seen that the optimum reaction temperature for this enzyme is 75°C, which is higher than the optimum temperature for any other alkaline amylase and is different from these enzymes.

本酵素は、バシラスsp、 If−167由来のアルカ
リアミラーゼと至適pHおよび安定pHにおいて類似す
るが、上述の至適温度および安定温度が10〜15℃も
高い。このように1本発明の耐熱アルカリアミラーゼは
、既知のアルカリアミラーゼのいずれとも異なる新規酵
素であり、かつ最も耐熱性が高く高温にて作用するアル
カリアミラーゼであることが明らかである。
This enzyme is similar to alkaline amylase derived from Bacillus sp. If-167 in terms of optimum pH and stable pH, but the above-mentioned optimum temperature and stable temperature are 10 to 15°C higher. Thus, it is clear that the thermostable alkaline amylase of the present invention is a new enzyme different from any known alkaline amylases, and is the most thermostable alkaline amylase that acts at high temperatures.

(実施例) 以下に本発明を実施例につき説明する。(Example) The invention will be explained below with reference to examples.

バシラス アルカロサーモフィルスへ3−8株を。3-8 strains to Bacillus Arcalothermophilus.

可溶性デンプン2%、ポリペプトン1%、肉エキス1%
、 KJPO40,1%、 MgSO4・7H200,
02%。
2% soluble starch, 1% polypeptone, 1% meat extract
, KJPO40.1%, MgSO4・7H200,
02%.

NaC10,5%およびNa2CO30,5%を含有す
る培地(pH10) 100−を入れた振盪フラスコ5
個に植菌し55℃で3日間往復振盪培養を行った。培養
終了後。
Shake flask 5 containing medium (pH 10) 100- containing 10.5% NaC and 0.5% Na2CO3
The cells were inoculated and cultured with reciprocating shaking at 55°C for 3 days. After culturing.

培養液を10.00Orpmで10分間遠心分離して菌
体を除いた。得られた上清液に硫酸アンモニウム粉末を
60%飽和となるまで加え、その後10. OOOrp
mで10分間遠心分離して沈殿を集めた。このようにし
て得られた沈殿を40℃で1日間風乾し、さらに室温で
3日間減圧下にて乾燥し、 1,080単位/gの粗酵
素粉末を2.7g得た。
The culture solution was centrifuged at 10.00 rpm for 10 minutes to remove bacterial cells. Ammonium sulfate powder was added to the obtained supernatant until 60% saturation, and then 10. OOOrp
The precipitate was collected by centrifugation at m for 10 minutes. The precipitate thus obtained was air-dried at 40° C. for 1 day and further dried at room temperature for 3 days under reduced pressure to obtain 2.7 g of crude enzyme powder containing 1,080 units/g.

実施例1と同様の培地液100 mlを入れた振盪フラ
スコ45個を用意し、バシラス アル力ロサーモフィル
スへ3−8株を植菌した。これを実施例1と同様に培養
した後、遠心分離して上清液3.62を得た。
Forty-five shake flasks containing 100 ml of the same medium solution as in Example 1 were prepared, and Bacillus aerulothermophilus strains 3-8 were inoculated. After culturing this in the same manner as in Example 1, it was centrifuged to obtain 3.62 g of supernatant.

この上清液のアルカリアミラーゼ活性は、4.8単位/
 rdであった。次いで、この上清液に硫酸アンモニウ
ム粉末を60%飽和となるまで加え、 10.00Or
pmで10分間遠心分離して沈殿を集めた。この沈殿を
10mMグリシン緩衝液(pl+9)に溶解し、同級衝
液に対して1日間透析した。その後、透析内液を100
mM l−リス塩酸緩衝液(pH8)で平衡化したDE
AE−)コパール650Mカラム(φ2.6 X35c
m)に吸着させ、  O−0,1MのNaC1濃度勾配
で溶出させた。0.2M NaC1付近で溶出された活
性画分を20mMトリス塩酸緩衝液(pH8)で平衡化
したDEAE−)コパール650Mカラム(φ2.6 
X21cm)に吸着させ、  (1−0,5MのNaC
1濃度勾配で溶出させた。次いで、 0.25M Na
C1付近で溶出された活性画分を、 501トリス塩酸
緩衝液(pH8)で平衡化したセファクリルS−200
カラムにかけてゲル濾過を行った。
The alkaline amylase activity of this supernatant was 4.8 units/
It was rd. Next, ammonium sulfate powder was added to this supernatant solution until it reached 60% saturation, and the mixture was heated to 10.00 Or
The precipitate was collected by centrifugation at pm for 10 minutes. This precipitate was dissolved in 10 mM glycine buffer (pl+9) and dialyzed against a buffer of the same grade for 1 day. After that, the dialysis fluid was
DE equilibrated with mM l-Lis-HCl buffer (pH 8)
AE-) Copal 650M column (φ2.6 X35c
m) and eluted with an O-0, 1M NaCl concentration gradient. The active fraction eluted around 0.2M NaCl was equilibrated with 20mM Tris-HCl buffer (pH 8) using a DEAE-) Copal 650M column (φ2.6
x21cm), and (1-0.5M NaC
1 concentration gradient. Then 0.25M Na
The active fraction eluted around C1 was treated with Sephacryl S-200 equilibrated with 501 Tris-HCl buffer (pH 8).
Gel filtration was performed through a column.

溶出はカラムを平衡化したのと同じ緩衝液で行い。Elution was performed with the same buffer used to equilibrate the column.

活性画分を集めることにより108単位/ mlの酵素
液を50m2得た。このようにして、耐熱アルカリアミ
ラーゼは培養上滑液から収率31%で得られ、比活性で
見ると約1 、768倍に精製された。
By collecting the active fractions, 50 m2 of an enzyme solution containing 108 units/ml was obtained. In this way, thermostable alkaline amylase was obtained from cultured synovial fluid at a yield of 31%, and was purified approximately 1,768 times in terms of specific activity.

(発明の効果) 本発明によれば、このように、バシラス アルクロサー
モフィルスA3−8株から新規耐熱アルカリアミラーゼ
が得られる。本酵素は熱安定性が65〜70’C,至適
作用温度が75℃と高く、これまで知られているアルカ
リアミラーゼのうちで最も耐熱性に優れた酵素である。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a novel thermostable alkaline amylase can be obtained from Bacillus arcothermophilus A3-8 strain. This enzyme has a high thermostability of 65 to 70'C and an optimum action temperature of 75C, making it the enzyme with the best thermostability among the alkaline amylases known so far.

この酵素を用いることにより、従来のアミラーゼを用い
た場合よりもアルカリ溶液中でのデンプンの分解を大幅
に改善することが可能である。例えば、この酵素を繊維
工業の精練漂白工程中の糊抜き工程に使用することによ
り工程の簡略化が、また自動食器洗い機専用洗剤に配合
することによりデンプン性の汚れに対する洗浄効果を向
上させることが可能である。その他この酵素は、プロテ
アーゼ、アミラーゼなどを配合した酵素入り洗剤2段ボ
ール工業で使用しているアルカリ糊の粘度調節剤または
廃液処理剤、アルカリ性領域でデンプンを加工する工程
などの極めて広範囲の分野に使用され得る。さらに2本
酵素は菌体外に分泌されるので1本発明方法によれば本
酵素を簡単な工程により大量・安価に得ることが可能で
ある。
By using this enzyme, it is possible to significantly improve the degradation of starch in alkaline solutions than when using conventional amylases. For example, this enzyme can be used in the desizing process during the scouring and bleaching process in the textile industry to simplify the process, and by incorporating it into automatic dishwasher detergent, it can improve the cleaning effect on starch stains. It is possible. In addition, this enzyme is used in an extremely wide range of fields, such as enzyme-containing detergents containing protease, amylase, etc., as a viscosity regulator for alkaline glue used in the two-corrugated board industry, as a waste liquid treatment agent, and in the process of processing starch in alkaline areas. can be done. Furthermore, since the enzyme is secreted outside the bacterial cells, the method of the present invention allows the enzyme to be obtained in large quantities and at low cost through simple steps.

は木酵素の安定pH範囲を示すグラフ。is a graph showing the stable pH range of wood enzymes.

第3図は木 酵素の至適温度を示すグラフ。Figure 3 is a tree Graph showing the optimum temperature of enzymes.

そして第4図は本 酵素の安定温度範囲を示すグラフである。And Figure 4 is a book It is a graph showing the stable temperature range of enzymes.

以 上Below Up

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、次の性質を有する耐熱アルカリアミラーゼ。 (a)作用および基質特異性:デンプン、アミロース、
アミロペクチン、およびそれらの部分分解物のα−1,
4−グリコシド結合を特異的に加水分解し、主としてデ
キストリンおよびマルトオリゴ糖を生成する。 (2)至適pH:10.0−10.5。 (c)安定pH:60℃、30分間の加熱条件下で、p
H6.0−11.5において安定である。 (d)作用適温の範囲:至適作用温度は約75℃付近で
ある。 (e)熱安定性:pH10.3のグリシン緩衝液中で3
0分間加熱した場合には65℃まで安定であり、カルシ
ウムイオンを添加したpH9.5のグリシン緩衝液中で
30分間加熱した場合には70℃まで安定である。 2、バシラス(¥Bacillus¥)属菌から得られ
る、特許請求の範囲第1項に記載の耐熱アルカリアミラ
ーゼ。 3、バシラス アルカロサーモフィルス A3−8(¥
Bacillus¥ ¥alcalothermoph
ilus¥ A3−8)株から得られる、特許請求の範
囲第1項に記載の耐熱アルカリアミラーゼ。 4、バシラス(Bacillus)属に属し、特許請求
の範囲第1項に記載の耐熱アルカリアミラーゼを生産す
る微生物を培養する工程;および該工程で得られる培養
物から該耐熱アルカリアミラーゼを分離する工程;を包
含する耐熱アルカリアミラーゼの製造法。 5、前記微生物の培養が40−70℃で行なわれる、特
許請求の範囲第4項に記載の製造法。 6、前記微生物の培養がpH7.5−11.0で行なわ
れる、特許請求の範囲第4項に記載の製造法。 7、前記微生物がバシラス アルカロサーモフィルスA
3−8(¥Bacillus¥ ¥alcalothe
rmophilus¥A3−8)株である、特許請求の
範囲第4項に記載の製造法。
[Claims] 1. A heat-resistant alkaline amylase having the following properties. (a) Action and substrate specificity: starch, amylose,
amylopectin and their partial decomposition products α-1,
It specifically hydrolyzes 4-glycosidic bonds, producing mainly dextrins and maltooligosaccharides. (2) Optimal pH: 10.0-10.5. (c) Stable pH: Under heating conditions at 60°C for 30 minutes, p
Stable at H6.0-11.5. (d) Range of suitable temperature for action: The optimum temperature for action is around 75°C. (e) Thermal stability: 3 in glycine buffer at pH 10.3
It is stable up to 65°C when heated for 0 minutes, and stable up to 70°C when heated for 30 minutes in a pH 9.5 glycine buffer containing calcium ions. 2. The heat-stable alkaline amylase according to claim 1, which is obtained from a bacterium belonging to the genus Bacillus. 3. Bacillus alcalothermophilus A3-8 (¥
Bacillus¥¥alcalothermoph
illus A3-8) strain according to claim 1. 4. A step of culturing a microorganism that belongs to the genus Bacillus and produces the heat-stable alkaline amylase according to claim 1; and a step of separating the heat-stable alkaline amylase from the culture obtained in this step; A method for producing heat-resistant alkaline amylase comprising: 5. The manufacturing method according to claim 4, wherein the microorganism is cultured at 40-70°C. 6. The manufacturing method according to claim 4, wherein the microorganism is cultured at a pH of 7.5 to 11.0. 7. The microorganism is Bacillus alcalothermophilus A.
3-8(¥Bacillus¥ ¥alcalothe
rmophilus\A3-8) strain according to claim 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6165770A (en) * 1996-09-26 2000-12-26 Novo Nordisk A/S Alkaline stable amylase from Thermoalcalibacter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6165770A (en) * 1996-09-26 2000-12-26 Novo Nordisk A/S Alkaline stable amylase from Thermoalcalibacter

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