JPH0351398B2 - - Google Patents

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JPH0351398B2
JPH0351398B2 JP62262303A JP26230387A JPH0351398B2 JP H0351398 B2 JPH0351398 B2 JP H0351398B2 JP 62262303 A JP62262303 A JP 62262303A JP 26230387 A JP26230387 A JP 26230387A JP H0351398 B2 JPH0351398 B2 JP H0351398B2
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JP
Japan
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enzyme
aluminum
reaction
produced
lactate
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JP62262303A
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JPH01104172A (en
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Yoshuki Takasaki
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

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

本発明はたとえば、α−1,6−グルコシダー
ゼ、アミラーゼまたはセルラーゼのような酵素の
安定化方法に関するものである。 〔従来の技術〕 酵素は中温、中性、常圧付近で効率よく反応を
推進するが、それぞれの酵素には、それぞれ固有
の最適PHと最適温度がある。換言すれば、酵素は
最適PH付近において安定であり、そして、最適温
度はその酵素の高温側における安定限界温度を示
している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、酵素を工業的に応用しようとする場
合、最適PHをはずれたところで、利用しなければ
ならないことが多くある。また、酵素を効率的に
利用し、反応中の雑菌汚染を防止するためには、
できるだけ、高い温度で利用しなければならない
ことが多い。このため、これまで酵素の安定化
法、特に、熱安定性を向上する方法について、多
くの研究が行われてきているが、未だ普遍的に応
用できる方法は知られていない。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は澱粉加水分解酵素の一種であるα−
1,6−グルコシダーゼをグルコアミラーゼと併
用して澱粉から高い収量でグルコースを製造する
ため、α−1,6−グルコシダーゼの安定化法に
ついて種々検討してきた結果、アルミニウム塩が
0.01モル以下の非常に薄い濃度で、しかも狭い濃
度範囲で極めて有効であることを認めた。そし
て、この効果は、α−1,6−グルコシダーゼに
止どまらず、多くのアミラーゼ、セルラーゼ、グ
ルコースイソメラーゼ、プロテアーゼなど種々の
酵素の安定化に適用できることを認めた。本発明
はこの知見に基づいてなされたものである。 すなわち、本発明は酵素反応をアルミニウム塩
の存在下でおこなうことを特徴とする酵素の熱安
定化法に関するものである。 〔発明の効果〕 本発明は多くの酵素に適用することができる
が、具体例として、α−1,6−グルコシダーゼ
の安定化について詳説する。 α−1,6−グルコシダーゼは澱粉またはその
派生物中のα−1,6−グルコシド結合あるいは
(および)プルランのα−1,6−グルコシド結
合などを加水分解する酵素の総称であり、その基
質特異性の差からプルラナーゼあるいはイソアミ
ラーゼと呼ばれる酵素がある。 α−1,6−グルコシダーゼはβ−アミラーゼ
と併用して、澱粉からマルトースを収量よく製造
するのに使用したり、また、最近、酵素法による
澱粉からのグルコースの製造において、グルコア
ミラーゼと併用して、グルコースを増収するため
に使用されている。 α−1,6−グルコシダーゼは、バシルス属、
クレプシラ属、シユードモナス属など、種々の細
菌や、ストレプトマイセス属などの放線菌により
生産されることが知られているが、多くのα−
1,6−グルコシダーゼは、最適PH5〜7、最適
温度50℃前後にある。一方、グルコアミラーゼの
最適PHは4.5付近、温度60℃にあつて、それらの
作用条件は一致していない。 そこで、現在、工業的に製造されている、クレ
ブシラ属、シユードモナス属、バシルス属など細
菌の生産するα−1,6−グルコシダーゼについ
て、その安定化法について検討してきた結果、塩
化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミ
ニウムアンモニウム、乳酸アルミニウムなどの水
溶性のアルミニウム塩が、非常に薄い濃度で、し
かも極めて狭い濃度範囲で添加するとき、該酵素
の安定化が著しい効果のあることを認めた。そし
て、グルコアミラーゼの最適作用条件であるPH
4.5、温度60℃においても、長時間作用できるこ
とがわかつた。例えば、プルランを基質として、
PH4.5、60℃で反応させるとき、多くのバシルス
属やクレブシラ属細菌の生産するプルラナーゼは
1時間以内で失活するのに対し、3×10-3モル程
度の乳酸アルミニウムを存在させたときは、少な
くとも3日間活性を保持した。 また、本発明は、アミラーゼおよびセルラーゼ
に対しても、α−1,6−グルコシダーゼに対す
るのと同様の安定化効果を示す。 本発明は糸状菌、細菌や酵母など種々の微生物
の生産するアミラーゼに適用することができる。
例えば、グルコアミラーゼや、マルトース、マル
トトリオース、マルトテトラオース、マルトペン
タオース、マルトヘキサオースなどのマルトオリ
ゴ糖生成酵素に対し、本発明は好適に実施するこ
とができる。 さらに、本発明はアスペルギルス属、トリコデ
ルマ属、ペニシリウム属、アクレモニウム属、ス
ポロトリクム属など種々の微生物の生産するセル
ラーゼに適用することができる。 本発明において使用されるアルミニウム塩とし
ては、例えば、塩化アルミニウム、硫酸アルミニ
ウム、硫酸アルミニウムアンモニウム、硝酸アル
ミニウム、硫酸アルミニウムカリウムなどの無機
酸塩のほか、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウ
ムなどの有機酸塩など、通常、水溶性の塩が挙げ
られる。しかし、アルミニウム塩は強い酸性を示
し(PH2〜4)、α−1,6−グルコシダーゼな
ど、多くの酵素は直ちに失活するため、PHを低く
とも4以上に上げる必要がある。しかし、PHを上
げるとアルミニウム塩は、分解して、水不溶性の
水酸化アルミニウムを沈澱するという問題があ
る。このため、該酵素に安定なPHで、水溶性を維
持できるアルミニウム溶液について検討してきた
結果、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫
酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムアン
モニウムなどの水溶液または水懸濁液に、糖、グ
リセリン、乳酸ナトリウムなどのいづれかを存在
させて、PHを調整するか、あるいは乳酸アルミニ
ウムの溶液をPH調整して使用するのが適当である
ことを認めた。特に、乳酸アルミニウムを使用す
るときは、高濃度の溶液を調製することができ
る。いずれのアルミニウム塩も反応液に対し、1
×10-4〜1×10-2モルの範囲で存在させるとき、
無添加の場合に比べ、著しく酵素を熱安定化す
る。下記の表はバシルス・ズブチルスの生産する
プルラナーゼを、プルラン約5%、乳酸アルミニ
ウムを表記の量加え、PH4.5、温度60℃で20時間
反応させたときに生成した還元糖を、グルコース
として表したものである。乳酸アルミニウムは
0.5×10-4モル濃度以上で効果を表し、ほぼ1×
10-3〜7×10-3モルを最適濃度とするピークを示
している。アルミニウム塩は反応時に添加しても
よく、また酵素剤にあらかじめ添加処理しておい
てもよい。後者の場合、酵素を長期保存する場合
により効果的である。
The present invention relates to a method for stabilizing enzymes such as, for example, alpha-1,6-glucosidase, amylase or cellulase. [Conventional technology] Enzymes efficiently promote reactions at medium temperature, neutrality, and near normal pressure, but each enzyme has its own optimal pH and temperature. In other words, the enzyme is stable near the optimum pH, and the optimum temperature indicates the stability limit temperature of the enzyme on the high temperature side. [Problems to be Solved by the Invention] However, when trying to apply enzymes industrially, they often have to be used at locations outside of the optimum pH. In addition, in order to use enzymes efficiently and prevent bacterial contamination during the reaction,
It is often necessary to use it at as high a temperature as possible. For this reason, many studies have been conducted on methods for stabilizing enzymes, particularly methods for improving thermostability, but no universally applicable methods are known yet. [Means for solving the problems] The present invention utilizes α-
In order to produce glucose from starch in a high yield by using 1,6-glucosidase in combination with glucoamylase, we have investigated various methods for stabilizing α-1,6-glucosidase.
It was found to be extremely effective at very low concentrations of 0.01 mol or less, and within a narrow concentration range. It was also recognized that this effect is applicable not only to α-1,6-glucosidase but also to the stabilization of various enzymes such as amylase, cellulase, glucose isomerase, and protease. The present invention has been made based on this knowledge. That is, the present invention relates to a method for thermostabilizing enzymes, which is characterized by carrying out the enzyme reaction in the presence of an aluminum salt. [Effects of the Invention] Although the present invention can be applied to many enzymes, stabilization of α-1,6-glucosidase will be explained in detail as a specific example. α-1,6-glucosidase is a general term for enzymes that hydrolyze α-1,6-glucosidic bonds in starch or its derivatives or (and) α-1,6-glucosidic bonds in pullulan, and its substrates. There are enzymes called pullulanase or isoamylase due to their specificity. α-1,6-glucosidase is used in combination with β-amylase to produce maltose from starch in good yields, and recently it has been used in combination with glucoamylase in the production of glucose from starch using an enzymatic method. It is used to increase the yield of glucose. α-1,6-glucosidase is produced by Bacillus sp.
It is known that it is produced by various bacteria such as the genus Clepsilla and Pseudomonas, and actinobacteria such as the genus Streptomyces, but many α-
1,6-glucosidase has an optimum pH of 5 to 7 and an optimum temperature of around 50°C. On the other hand, the optimum pH of glucoamylase is around 4.5 and the temperature is 60°C, and their operating conditions do not match. Therefore, as a result of investigating methods for stabilizing α-1,6-glucosidase produced by bacteria such as Klebsiella, Pseudomonas, and Bacillus, which are currently produced industrially, we found that aluminum chloride, aluminum sulfate, It has been found that when a water-soluble aluminum salt such as ammonium aluminum sulfate or aluminum lactate is added in a very dilute concentration and in a very narrow concentration range, it has a significant stabilizing effect on the enzyme. And, the pH, which is the optimal action condition for glucoamylase, is
4.5. It was found that it can act for a long time even at a temperature of 60℃. For example, using pullulan as a substrate,
When reacting at pH 4.5 and 60°C, pullulanase produced by many Bacillus and Klebsiella bacteria is inactivated within 1 hour, but when approximately 3 x 10 -3 mol of aluminum lactate is present. remained active for at least 3 days. The present invention also exhibits the same stabilizing effect on amylase and cellulase as it does on α-1,6-glucosidase. The present invention can be applied to amylase produced by various microorganisms such as filamentous fungi, bacteria, and yeast.
For example, the present invention can be suitably practiced on glucoamylase and enzymes that produce maltooligosaccharides such as maltose, maltotriose, maltotetraose, maltopentaose, and maltohexaose. Furthermore, the present invention can be applied to cellulases produced by various microorganisms such as Aspergillus, Trichoderma, Penicillium, Acremonium, and Sporotrichum. Examples of aluminum salts used in the present invention include inorganic acid salts such as aluminum chloride, aluminum sulfate, ammonium aluminum sulfate, aluminum nitrate, and potassium aluminum sulfate, as well as organic acid salts such as aluminum acetate and aluminum lactate. , water-soluble salts. However, aluminum salts are strongly acidic (PH 2 to 4), and many enzymes such as α-1,6-glucosidase are immediately deactivated, so it is necessary to raise the PH to at least 4 or higher. However, there is a problem in that when the pH is raised, the aluminum salt decomposes and precipitates water-insoluble aluminum hydroxide. Therefore, as a result of investigating aluminum solutions that can maintain water solubility at a stable pH for the enzyme, we found that sugar, glycerin, etc. It has been recognized that it is appropriate to adjust the pH by adjusting the pH in the presence of either sodium lactate, sodium lactate, or the like, or to adjust the pH of a solution of aluminum lactate. Particularly when using aluminum lactate, highly concentrated solutions can be prepared. Either aluminum salt was added to the reaction solution at 1
When present in the range of ×10 -4 to 1 ×10 -2 mol,
It thermally stabilizes the enzyme significantly compared to the case without additives. The table below shows the reducing sugar produced when pullulanase produced by Bacillus subtilis is reacted with approximately 5% pullulan and the indicated amount of aluminum lactate at pH 4.5 and temperature 60°C for 20 hours, expressed as glucose. This is what I did. Aluminum lactate is
Effective at 0.5×10 -4 molar concentration or higher, approximately 1×
A peak with an optimum concentration of 10 -3 to 7×10 -3 mol is shown. The aluminum salt may be added during the reaction or may be added to the enzyme agent in advance. The latter case is more effective when preserving enzymes for long periods of time.

【表】 本発明はα−1,6−グルコシダーゼのみでな
く、多くのアミラーゼ、セルラーゼ、プロテアー
ゼ、リパーゼ、グルコースイソメラーゼなど多種
の酵素に適用することができる。 以下に、代表的な酵素について、実施例によ
り、本発明の詳細を説明するが、本発明は、これ
ら実施例に限定されるものではない。 実施例 1 クレブシラ・ニユーモニア(Klebsiella
Pneumoniae)の生産するプルラナーゼ(英国、
ABM社製、商品名Pulluzyme)0.3単位に、プル
ラン10%、酢酸緩衝液(PH4.5)0.1M、塩化アル
ミニウム3×10-4Mになるように加え、全量を水
で2mlとし、60℃で反応させた。対照として、塩
化アルミニウム無添加のものを同時に反応させ
た。そして、経時的に一定量をとり、生成した還
元糖(マルトトリオース)をソモギー・ネルソン
法によりグリコースとして定量した。得られた結
果を第1表に示す。
[Table] The present invention can be applied not only to α-1,6-glucosidase but also to various enzymes such as many amylases, cellulases, proteases, lipases, and glucose isomerase. The details of the present invention will be explained below using Examples with respect to typical enzymes, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Klebsiella pneumonia
Pneumoniae) produced by pullulanase (UK,
Add pullulan 10%, acetate buffer (PH4.5) 0.1M, and aluminum chloride to 3 x 10 -4 M to 0.3 units of ABM (product name: Pulluzyme), make the total volume 2ml with water, and hold at 60°C. I reacted with As a control, a sample to which aluminum chloride was not added was simultaneously reacted. Then, a fixed amount was taken over time, and the resulting reducing sugar (maltotriose) was quantified as glycose by the Somogyi-Nelson method. The results obtained are shown in Table 1.

【表】 表から明らかなように、この酵素は塩化アルミ
ニウムが存在しないとき、PH4.5、60℃という条
件下では、1時間以内に失活するが、3×10-4
ル量の塩化アルミニウムが存在したときは、酵素
の安定性が著しく改善され、高い分解性を示し
た。 ここで、α−1,6−グルコシダーゼ活性は以
下のようにして測定した。 0.1M酢酸緩衝液に溶解した2%プルラン液
(PH0.5)0.5mlに適当量の酵素液を加え、蒸留水
で全量1mlとし、40℃で反応させる。この条件下
で、1分間に1マイクロモルのグルコースに相当
する還元力を生成する酵素量を1単位とした。 実施例 2 コーン・ステイープ・リカー10%、乳糖2%、
燐酸二カリ0.3%、硫酸マグネシウム(7水塩)
0.1%、硝酸ナトリウム0.25%、ツイーン60 0.3
%、硫酸銅5×10-5M、塩化マンガン2.5×
10-6M、塩化カルシウム1×10-3M、硫酸亜鉛1
×10-4M、硫酸第一鉄1×10-5Mからなる培地
(PH7.5)を、常法により殺菌後、バシルス・ズブ
チリスTU(Bacillus subtilis TU)FERM−
BP684を接種し、30℃で4日間振盪培養した。培
養後、遠心分離して得た上澄に、硫酸アンモニウ
ムを70%飽和になるように加えて酵素を沈澱さ
せ、遠心分離により回収し、蒸留水で透析したも
のを酵素液として使用した。 本酵素0.05単位を、プルラン5%、酢酸緩衝液
(PH4.5)0.01M、塩化カルシウム1×10-2M、乳
酸アルミニウム1×10-4〜1×10-2M加え、全量
1mlで60℃で反応させた。反応42および66時間目
に、生成した環元糖をグルコースとして定量し
た。得られた結果を第2表に示す。
[Table] As is clear from the table, this enzyme is inactivated within 1 hour under conditions of pH 4.5 and 60°C in the absence of aluminum chloride, but when aluminum chloride is When present, the stability of the enzyme was significantly improved and it showed high degradability. Here, α-1,6-glucosidase activity was measured as follows. Add an appropriate amount of enzyme solution to 0.5 ml of 2% pullulan solution (PH 0.5) dissolved in 0.1 M acetate buffer, make up to 1 ml with distilled water, and react at 40°C. Under these conditions, the amount of enzyme that produced a reducing power equivalent to 1 micromole of glucose per minute was defined as 1 unit. Example 2 Corn steep liquor 10%, lactose 2%,
Dipotassium phosphate 0.3%, magnesium sulfate (heptahydrate)
0.1%, sodium nitrate 0.25%, Tween 60 0.3
%, copper sulfate 5×10 -5 M, manganese chloride 2.5×
10 -6 M, calcium chloride 1 x 10 -3 M, zinc sulfate 1
Bacillus subtilis TU (FERM-
BP684 was inoculated and cultured with shaking at 30°C for 4 days. After culturing, ammonium sulfate was added to the supernatant obtained by centrifugation to 70% saturation to precipitate the enzyme, which was recovered by centrifugation, dialyzed against distilled water, and used as an enzyme solution. Add 0.05 unit of this enzyme, 5% pullulan, 0.01 M acetate buffer (PH4.5), 1 x 10 -2 M calcium chloride, 1 x 10 -4 - 1 x 10 -2 M aluminum lactate, and add 60 units of this enzyme in a total volume of 1 ml. The reaction was carried out at ℃. At 42 and 66 hours of the reaction, the produced ring sugar was quantified as glucose. The results obtained are shown in Table 2.

【表】 表から明らかなように、乳酸ナトリウムを使用
した場合、比較的広い濃度範囲で効果を示すが、
最適温度は4×10-3M前後に認められた。 実施例 3 コーン・ステイープ・リカー10%、乳糖2%、
燐酸二カリ0.3%、硫酸マグネシウム(7水塩)
0.1%、硝酸ナトリウム0.25%、ツイーン60 0.3
%、硫酸銅5×10-5M、塩化マンガン2.5×
10-6M、塩化カルシウム1×10-3M、硫酸亜鉛1
×10-4M、硫酸第一鉄1×10-5Mからなる培地
(PH7.0)を、常法により殺菌後、バシルス・ズブ
チリスTU(Bacillus subtilis TU)FERM−
BP684を接種し、30℃で4日間振盪培養した。培
養後、遠心分離して得た上澄を酵素液として使用
した。該酵素の0.23単位をプルラン5%、酢酸緩
衝液(PH4.5)0.01M、塩化カルシウム1×
10-3M、塩化アルミニウム1×10-4〜5×10-4M
に加え、全量1mlで60℃で反応させた。反応48時
間目に生成した還元糖量をグルコースとして定量
した。結果は第3表に示す通りであつた。 表から明らかなように、塩化アルミニウムの存
在により、プルラナーゼの安定性が著しく改善さ
れた。
[Table] As is clear from the table, when sodium lactate is used, it is effective over a relatively wide concentration range, but
The optimum temperature was found to be around 4×10 -3 M. Example 3 Corn steep liquor 10%, lactose 2%,
Dipotassium phosphate 0.3%, magnesium sulfate (heptahydrate)
0.1%, sodium nitrate 0.25%, Tween 60 0.3
%, copper sulfate 5×10 -5 M, manganese chloride 2.5×
10 -6 M, calcium chloride 1 x 10 -3 M, zinc sulfate 1
Bacillus subtilis TU (FERM-
BP684 was inoculated and cultured with shaking at 30°C for 4 days. After culturing, the supernatant obtained by centrifugation was used as an enzyme solution. 0.23 units of the enzyme was added to pullulan 5%, acetate buffer (PH4.5) 0.01M, calcium chloride 1x
10 -3 M, aluminum chloride 1 x 10 -4 ~ 5 x 10 -4 M
, and the reaction was carried out at 60°C in a total volume of 1 ml. The amount of reducing sugar produced 48 hours after the reaction was determined as glucose. The results were as shown in Table 3. As is clear from the table, the presence of aluminum chloride significantly improved the stability of pullulanase.

【表】 実施例 4 本実施例においては、塩化アルミニウムの代わ
りに、硫酸アルミニウムアンモニウムを使用し
た。反応に使用した酵素は実施例3で使用したと
同じ酵素である。得られた結果を第4表に示す。
[Table] Example 4 In this example, aluminum ammonium sulfate was used instead of aluminum chloride. The enzyme used in the reaction is the same as that used in Example 3. The results obtained are shown in Table 4.

【表】 実施例 5 実施例3において調製した酵素を硫酸アンモニ
ウム70%飽和になるように加えて酵素を沈澱さ
せ、遠心分離により回収し、蒸留水で透析したも
のを酵素液として使用した。 本酵素0.05単位を、プルラン5%、酢酸緩衝液
(PH4.5)0.01M、塩化カルシウム1×10-2M、乳
酸アルミニウム0.5×10-3〜5×10-3M加え、全
量1mlで60℃で反応させた。反応42および66時間
目に、生成した還元糖をグルコースとして定量し
た。得られた結果を第5表に示す。
[Table] Example 5 The enzyme prepared in Example 3 was added to ammonium sulfate at 70% saturation to precipitate the enzyme, collected by centrifugation, and dialyzed against distilled water, which was used as an enzyme solution. Add 0.05 units of this enzyme, 5% pullulan, 0.01 M acetate buffer (PH4.5), 1 x 10 -2 M calcium chloride, 0.5 x 10 -3 to 5 x 10 -3 M aluminum lactate, and add 60 The reaction was carried out at ℃. At 42 and 66 hours of the reaction, the reducing sugars produced were quantified as glucose. The results obtained are shown in Table 5.

【表】 表から明らかなように、乳酸ナトリウムを使用
した場合、比較的広い濃度範囲で効果を示した。 実施例 6 本実施例では、α−1,6−グルコシダーゼと
して、シユードモナス・アミロデラモサ
(Pseudomonas amylodelamosa)のイソアミラ
ーゼを用いて試験した結果について記載する。 本酵素はアミロペクチンの長鎖の分岐(α−
1,6−グルコシド結合)を分解することができ
るが、プルランのα−1,6−グルコシド結合は
分解することはできない。また、この酵素の最適
PHは3〜4、最適温度は52℃(PH3.5、10分反応)
にあり、60℃では急速に失活する〔K、
Yokobayasi他、Bio−chimica et Biophysica
Acta 212、458(1970)〕。本酵素の精製標品は生
化学工業(株)より入手することができる。 本酵素に対するアルミニウム塩による安定性を
試験するため、植物β−アミラーゼと併用して、
澱粉からのマルトースの生成試験を行つた。この
場合、β−アミラーゼによる影響を無くするため
に、β−アミラーゼは基質に対して十分量を加え
た。 可溶性澱粉5%、酢酸緩衝液(PH5.0)0.01M、
大麦β−アミラーゼ(フインランド国、フインシ
ユガー社製(商品名Spezyme BBA)4.2単位、
前記シユードモナス属イソアミラーゼ100単位、
硫酸アルミニウムアンモニウム、または乳酸アル
ミニウムを3×10-4〜5×10-4M、全量1ml60℃
で反応させた。対照として、アルミニウム塩無添
加で同時に反応させた。 経時的に一定量をとり、生成した還元糖(マル
トース)をソモギー・ネルソン法により定量し
た。得られた結果を第6表に示す。 表から明らかなように、アルミニウム塩が存在
したときは、存在しない場合にくらべ、長時間に
わたり活性が維持され、高い収量でマルトースが
得られた。
[Table] As is clear from the table, when sodium lactate was used, it was effective over a relatively wide concentration range. Example 6 This example describes the results of a test using Pseudomonas amyloderamosa isoamylase as α-1,6-glucosidase. This enzyme is a branched long chain of amylopectin (α-
1,6-glucosidic bonds), but the α-1,6-glucosidic bonds of pullulan cannot be broken down. Also, this enzyme's optimal
PH is 3-4, optimal temperature is 52℃ (PH3.5, 10 minutes reaction)
, and rapidly deactivates at 60°C [K,
Yokobayasi et al., Bio-chimica et Biophysica
Acta 212, 458 (1970)]. A purified sample of this enzyme can be obtained from Seikagaku Kogyo Co., Ltd. To test the stability of aluminum salts on this enzyme, in combination with plant β-amylase,
A test was conducted on the production of maltose from starch. In this case, a sufficient amount of β-amylase was added to the substrate in order to eliminate the influence of β-amylase. Soluble starch 5%, acetate buffer (PH5.0) 0.01M,
Barley β-amylase (manufactured by Finschjuger, Finland (trade name: Spezyme BBA) 4.2 units,
100 units of the Pseudomonas isoamylase;
Ammonium aluminum sulfate or aluminum lactate 3 x 10 -4 - 5 x 10 -4 M, total volume 1 ml 60℃
I reacted with As a control, the reaction was carried out simultaneously without the addition of aluminum salt. A fixed amount was taken over time, and the reducing sugar (maltose) produced was quantified by the Somogyi-Nelson method. The results obtained are shown in Table 6. As is clear from the table, when aluminum salt was present, the activity was maintained for a longer period of time and maltose was obtained in higher yield than when aluminum salt was not present.

【表】 実施例 7 可溶性澱粉約5%、酢酸緩衝液(PH5)
0.01M、グルコアミラーゼ0.27単位(ノボ・ジヤ
パン販売)に、乳酸アルミニウムを第7表記載の
量を加え、全量1mlで、60℃で反応させた。対照
として、アルミニウム塩無添加のものを同時にに
反応させた。反応140時間目に生成したグルコー
スをソモギー・ネルソン法により定量した。得ら
れた結果は第7表に示す通りであつた。 表から明らかなように、この酵素は、乳酸アル
ミニウムが存在しないとき、43時間以降、殆ど反
応が進まないのに対し、乳酸ナトリウムが存在す
るときは、長時間活性を保持し、高い分解量を示
した。
[Table] Example 7 Approximately 5% soluble starch, acetate buffer (PH5)
Aluminum lactate was added in the amount shown in Table 7 to 0.01M glucoamylase 0.27 unit (sold by Novo Japan) and reacted at 60°C in a total volume of 1 ml. As a control, a sample to which no aluminum salt was added was simultaneously reacted. Glucose produced at 140 hours of reaction was quantified by the Somogyi-Nelson method. The results obtained were as shown in Table 7. As is clear from the table, in the absence of aluminum lactate, the reaction hardly progresses after 43 hours, whereas in the presence of sodium lactate, this enzyme retains its activity for a long time and degrades at a high rate. Indicated.

【表】 ここで、アミラーゼ活性は以下のようにして測
定した。 0.1M酢酸緩衝液に溶解した2%可溶性澱粉液
(PH5.0)0.5mlに適当量の酵素液を加え、蒸留水
で全量1mlとし、40℃で反応させる。この条件下
で、1分間に1マイクロモルのグルコースに相当
する還元力を生成する酵素量を1単位とした。 実施例 8 実施例7において、反応をグルコアミラーゼの
最適PHである4.5、温度60℃で66時間糖化した結
果について記載する。得られた結果は第8表に示
す通りであつた。
[Table] Here, amylase activity was measured as follows. Add an appropriate amount of enzyme solution to 0.5 ml of 2% soluble starch solution (PH5.0) dissolved in 0.1 M acetate buffer, make up to 1 ml with distilled water, and react at 40°C. Under these conditions, the amount of enzyme that produced a reducing power equivalent to 1 micromole of glucose per minute was defined as 1 unit. Example 8 In Example 7, the results of saccharification of the reaction at the optimum pH of glucoamylase of 4.5 and a temperature of 60° C. for 66 hours are described. The results obtained were as shown in Table 8.

【表】 表から明らかなように、乳酸アルミニウムが存
在したときは、存在しない場合に比べ高いグルコ
ース収量を示した。 実施例 9 可溶性澱粉約5%、トリス緩衝液(PH5.5)
0.05M、グルコアミラーゼ0.14単位(ノボ・ジヤ
パン販売)に、硫酸アルミニウムアンモニウムを
3×10-4M添加し、60℃で、反応させた。対照と
して、アルミニウム塩無添加のものを同時に反応
させた。得られた結果を第9表に示す。
[Table] As is clear from the table, when aluminum lactate was present, a higher glucose yield was shown than when aluminum lactate was not present. Example 9 Approximately 5% soluble starch, Tris buffer (PH5.5)
0.05M, glucoamylase 0.14 unit (sold by Novo Japan) was added with 3×10 -4 M of aluminum ammonium sulfate, and reacted at 60°C. As a control, a sample to which no aluminum salt was added was simultaneously reacted. The results obtained are shown in Table 9.

【表】 表から明らかなように、硫酸アルミニウムアン
モニウムを添加したとき、無添加の場合に比べ、
長時間安定して活性を維持できることがわかつ
た。 実施例 10 実施例7において、反応をグルコアミラーゼの
最適PHである4.5、温度60℃で66時間糖化した結
果について記載する。得られた結果は第10表に示
す通りであつた。
[Table] As is clear from the table, when aluminum ammonium sulfate was added, compared to the case without addition,
It was found that the activity could be maintained stably for a long period of time. Example 10 In Example 7, the results of saccharification of the reaction at 4.5, the optimum pH of glucoamylase, and a temperature of 60° C. for 66 hours are described. The results obtained were as shown in Table 10.

【表】 表から明らかなように、乳酸アルミニウムが存
在したときは、存在しない場合に比べ高いグルコ
ース収量を示した。 実施例 11 可溶性澱粉約5%、トリス緩衝液(PH5.5)
0.05M、グルコアミラーゼ0.14単位(ノボ・ジヤ
パン販売)に、硫酸アルミニウムアンモニウムを
3×10-4M添加し、60℃で反応させた。対照とし
て、アルミニウム塩無添加のものを同時に反応さ
せた。得られた結果を第11表に示す。
[Table] As is clear from the table, when aluminum lactate was present, a higher glucose yield was shown than when aluminum lactate was not present. Example 11 Approximately 5% soluble starch, Tris buffer (PH5.5)
0.05M, glucoamylase 0.14 unit (sold by Novo Japan) was added with 3×10 -4 M of aluminum ammonium sulfate, and reacted at 60°C. As a control, a sample to which no aluminum salt was added was simultaneously reacted. The results obtained are shown in Table 11.

【表】 表から明らかなように、硫酸アルミニウムアン
モニウムを添加したとき、無添加の場合に比べ、
長時間安定して活性を維持できることがわかつ
た。 実施例 12 実施例3で調製した酵素を、グルコアミラーゼ
と併用して液化澱粉の糖化試験を行つた。 DE約12の液化澱粉30%、グルコアミラーゼ
(フインシユガー社製、商品名 Spezyme GA
200)0.03%(/固形分)、α−1,6−グルコシ
ダーゼ0.4単位(/基質g)、塩化カルシウム
0.01M、硫酸アルミニウムアンモニウム5×
10-4Mの組成の下、PH4.5、60℃で糖化反応を行
つた。得られた結果は第12表に示す通りであつ
た。 表から明らかなように、アルミニウム塩を添加
するとα−1,6−グルコシダーゼの安定性が増
加するため、高い収量でグルコースが得られた。
[Table] As is clear from the table, when aluminum ammonium sulfate was added, compared to the case without addition,
It was found that the activity could be maintained stably for a long period of time. Example 12 A liquefied starch saccharification test was conducted using the enzyme prepared in Example 3 in combination with glucoamylase. 30% liquefied starch with DE approx. 12, glucoamylase (manufactured by Finschuger, trade name Spezyme GA)
200) 0.03% (/solid content), α-1,6-glucosidase 0.4 unit (/g substrate), calcium chloride
0.01M, aluminum ammonium sulfate 5x
The saccharification reaction was carried out at 60°C and pH 4.5 under a composition of 10 -4 M. The results obtained were as shown in Table 12. As is clear from the table, the addition of aluminum salt increased the stability of α-1,6-glucosidase, resulting in a high yield of glucose.

【表】 実施例 13 本実施例においては、バシルス・メガテリウム
(Bacillus megaterium)FERM−P7978の生産
するマルトース生成アミラーゼ(特開昭62−
126973)について、アルミニウム塩の効果を調べ
た結果について記載する。本酵素は、澱粉をその
非還元性末端からマルトース単位で加水分解して
α−マルトースを生成する酵素である。 本酵素0.075単位に、可溶性澱粉約5%、燐酸
緩衝液(PH6.0)0.01M、乳酸アルミニウムを第
13表記載の量を加え、全量1mlとして、60℃で反
応させた。経時的に一定量をとり、生成したマル
トースを定量した。得られた結果は第13表に示す
通りであつた。
[Table] Example 13 In this example, maltose-producing amylase produced by Bacillus megaterium (FERM-P7978)
126973), we will describe the results of investigating the effects of aluminum salts. This enzyme is an enzyme that hydrolyzes starch into maltose units from its non-reducing end to produce α-maltose. About 5% soluble starch, 0.01M phosphate buffer (PH6.0), and aluminum lactate were added to 0.075 units of this enzyme.
13 The amounts listed in the table were added to make a total volume of 1 ml, and the reaction was carried out at 60°C. A fixed amount was taken over time, and the maltose produced was quantified. The results obtained were as shown in Table 13.

【表】 表から明らかなように、反応液にアルミニウム
塩を添加したとき、無添加の場合に比べ、高いマ
ルトース収量を示した。 実施例 14 本実施例においては、バシルス・ズブチリス
(Bacillus subtilis)FERM−P5854の生産するマ
ルトトリオース生成酵素について、アルミニウム
塩の効果を調べた結果について記載する。 本酵素0.065単位に、可溶性澱粉5%、燐酸緩
衝液(PH6)0.01M塩化カルシウム0.01M、乳酸
アルミニウムを第17表に記載の量を加え、蒸留水
で、全量1mlとし、50℃で反応させた。45時間目
における生成還元糖をグルコースとして定量した
結果は第14表に示す通りであつた。表から明らか
なように、乳酸アルミニウムの存在下で酵素は安
定化された。
[Table] As is clear from the table, when aluminum salt was added to the reaction solution, a higher maltose yield was shown than when no aluminum salt was added. Example 14 This example describes the results of investigating the effect of aluminum salt on the maltotriose-producing enzyme produced by Bacillus subtilis FERM-P5854. To 0.065 units of this enzyme, add 5% soluble starch, 0.01M phosphate buffer (PH6), 0.01M calcium chloride, and aluminum lactate in the amounts listed in Table 17, make a total volume of 1ml with distilled water, and react at 50°C. Ta. The results of quantifying the reducing sugar produced at 45 hours as glucose are shown in Table 14. As is clear from the table, the enzyme was stabilized in the presence of aluminum lactate.

【表】 実施例 15 トリコデルマ(Trichoderuma)属のセルラー
ゼ(近畿ヤクルト(株)製造販売、R−10)1mg、カ
ルボキシメチルセルロース(CMC)5%、酢酸
緩衝液(PH4.5)0.05M、乳酸アルミニウムを第
15表記載の量加え、蒸留水で全量1mlとし、55℃
で反応させた。反応42および66時間目に一定量を
とり、生成糖をグルコースとして定量した。対照
として、乳酸アルミニウム無添加のものを同時に
反応させた。得られた結果を第15表に示す。
[Table] Example 15 Trichoderuma cellulase (manufactured and sold by Kinki Yakult Co., Ltd., R-10) 1 mg, carboxymethylcellulose (CMC) 5%, acetate buffer (PH4.5) 0.05M, aluminum lactate. No.
15 Add the amount listed in the table, make the total volume 1 ml with distilled water, and heat at 55℃.
I reacted with A certain amount was taken at 42 and 66 hours of the reaction, and the produced sugar was quantified as glucose. As a control, a sample to which aluminum lactate was not added was simultaneously reacted. The results obtained are shown in Table 15.

【表】 表から明らかなように、この酵素は乳酸アルミ
ニウムが存在しないとき、42時間目以降におい
て、生成還元糖の増加が認められなかつたが、乳
酸アルミニウムが存在したときは、酵素の安定性
が改善され糖化率の向上が認められた。 実施例 16 実施例15において、乳酸アルミニウムの代わり
に、硫酸アルミニウムアンモニウムを使用し、55
℃で反応させた。得られた結果を第16表に示す。
[Table] As is clear from the table, when aluminum lactate was not present, no increase in the amount of reducing sugar produced was observed after 42 hours, but when aluminum lactate was present, the enzyme stability was improved, and an improvement in the saccharification rate was observed. Example 16 In Example 15, aluminum ammonium sulfate was used instead of aluminum lactate, and 55
The reaction was carried out at ℃. The results obtained are shown in Table 16.

【表】 表から明らかなように、硫酸アルミニウムアン
モニウムが3〜5×10-4M程度の極めて少量存在
することにより、酵素は安定化され、還元糖の著
しい増加が認められた。 実施例 17 実施例15において、基質として、カルボキシル
メチルセルロースの代わりに、アビセル5%を使
用し、55℃で反応させた。得られた結果を第17表
に示す。
[Table] As is clear from the table, the presence of an extremely small amount of aluminum ammonium sulfate of about 3 to 5 x 10 -4 M stabilized the enzyme, and a significant increase in reducing sugars was observed. Example 17 In Example 15, 5% Avicel was used instead of carboxymethylcellulose as the substrate, and the reaction was carried out at 55°C. The results obtained are shown in Table 17.

【表】 表から明らかなように、アルミニウム塩が存在
しないとき、67時間目以降還元糖の生成は認めら
れないが、1×10-3M程度の乳酸アルミニウムが
存在したときは、67時間目以降においても還元糖
の生成がみとめられた。
[Table] As is clear from the table, when no aluminum salt is present, no reducing sugar is produced after 67 hours, but when approximately 1×10 -3 M aluminum lactate is present, no reducing sugars are produced after 67 hours. Generation of reducing sugars was also observed thereafter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酵素反応を1×10-4〜1×10-2モル濃度の水
溶性アルミニウム塩の存在下で行うことを特徴と
する酵素の熱安定化法。 2 反応に関与する酵素がα−1,6−グルコシ
ダーゼである特許請求の範囲第1項記載の酵素の
熱安定化法。 3 反応に関与する酵素がアミラーゼである特許
請求の範囲第1項記載の酵素の熱安定化法。 4 反応に関与する酵素がセルラーゼである特許
請求の範囲第1項記載の酵素の熱安定化法。 5 水溶性アルミニウム塩が無機酸塩である特許
請求の範囲第1,2,3または4項のいずれかに
記載の酵素の熱安定化法。 6 水溶性アルミニウム塩が有機酸塩である特許
請求の範囲第1,2,3または4項のいずれかに
記載の酵素の熱安定化法。
[Scope of Claims] 1. A method for thermostabilizing an enzyme, characterized in that the enzyme reaction is carried out in the presence of a water-soluble aluminum salt at a molar concentration of 1×10 −4 to 1×10 −2 . 2. The method for thermostabilizing an enzyme according to claim 1, wherein the enzyme involved in the reaction is α-1,6-glucosidase. 3. The method for thermostabilizing an enzyme according to claim 1, wherein the enzyme involved in the reaction is amylase. 4. The method for thermostabilizing an enzyme according to claim 1, wherein the enzyme involved in the reaction is cellulase. 5. The method for thermally stabilizing an enzyme according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the water-soluble aluminum salt is an inorganic acid salt. 6. The method for thermally stabilizing an enzyme according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the water-soluble aluminum salt is an organic acid salt.
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