JPH04237496A - Production of cyclic inulo oligosaccharide - Google Patents

Production of cyclic inulo oligosaccharide

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JPH04237496A
JPH04237496A JP3003983A JP398391A JPH04237496A JP H04237496 A JPH04237496 A JP H04237496A JP 3003983 A JP3003983 A JP 3003983A JP 398391 A JP398391 A JP 398391A JP H04237496 A JPH04237496 A JP H04237496A
Authority
JP
Japan
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oligosaccharide
circulans
cyclic
inulin
mci
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Pending
Application number
JP3003983A
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Japanese (ja)
Inventor
Sachiko Oba
大庭 祥子
Reiko Sashita
玲子 指田
Haruyuki Ogishi
大岸 治行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04237496A publication Critical patent/JPH04237496A/en
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

PURPOSE:To profitably provide having high solubility and useful as a clathrate- forming agent, etc., by treating inulin, etc., with a cycloinulo oligosaccharide fructano transferase originated from Bacillus.circulans. CONSTITUTION:beta-2,1-Fructose oligosaccharide or inulin, etc., is treated with a cycloinulo oligosaccharide fructano transferase originated from Basillus.circulans MCI-2554 (FERM 11940) to produce the objective cyclic inulo oligosaccharide having six-eight fructose molecules combined with each other through beta-2,1-fructoside bonds. The bacillus.circulans MCI-2554 has a bar-like shape having a diameter of 0.4-0.5mum and a length of 1.5-3.5mum, exhibits the expansion of the cell due to the formation of elliptical spores at the center or terminal part of the cell and is a gram positive spore-forming rod separated from natural soil.

Description

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

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は環状イヌロオリゴ糖の製
造方法に関するものである。詳しくは特定の微生物由来
の酵素をβ−2,1−フラクトースオリゴ糖又はイヌリ
ンに作用させて環状イヌロオリゴ糖を製造する方法に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing cyclic inulooligosaccharide. Specifically, the present invention relates to a method for producing a cyclic inulooligosaccharide by allowing an enzyme derived from a specific microorganism to act on β-2,1-fructose oligosaccharide or inulin.

【0002】0002

【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】従来
、数個の糖から構成される環状オリゴ糖としては、グル
コースがα−1、4−グルコシド結合したサイクロサイ
クロデキストリンが知られている。サイクロサイクロデ
キストリンは、食品用包接化剤として注目されており、
フレーバー成分の保持、特異臭のマスキング、苦みの除
去、酸化の防止等を目的として食品の高付加価値化に貢
献している。しかし、高コストであり、水に対する溶解
度が小さいので、利用が限られているのが現状である。 そこで、溶解度の大きい食品用包接化剤の開発が望まれ
、また食品のみならず幅広い分野においても、新しい包
接化剤の開発が望まれてきた。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Cyclocyclodextrin, in which glucose is linked to α-1,4-glucoside, has been known as a cyclic oligosaccharide composed of several sugars. Cyclocyclodextrin is attracting attention as a food clathrating agent.
It contributes to adding value to foods by preserving flavor components, masking unique odors, removing bitterness, and preventing oxidation. However, its use is currently limited due to its high cost and low solubility in water. Therefore, it has been desired to develop a food-use clathration agent with high solubility, and there has been a desire to develop a new clathration agent not only for foods but also for a wide range of fields.

【0003】近年、内山らは、フルクトースを主成分と
する多糖類であるイヌリンに、バチルス・サーキュラン
スMZ  No.31由来の酵素を作用させて、環状イ
ヌロオリゴ糖を得ることを報告している(Carboh
ydrate  Research,192,83−9
0,1989及び特開平2−252701号公報)。し
かしながら、環状オリゴ糖の収率は約2.5%或いは2
0%程度と低く、また、微生物学的方法による環状イヌ
ロオリゴ糖の製造方法については、まだ例が少ないのが
現状であり、効率的に環状オリゴ糖を生産し得る方法の
開発が望まれていた。
[0003] In recent years, Uchiyama et al. have added Bacillus circulans MZ no. reported that cyclic inulooligosaccharides were obtained by the action of an enzyme derived from Carboh et al.
ydrate Research, 192, 83-9
0,1989 and JP-A-2-252701). However, the yield of cyclic oligosaccharides is about 2.5% or 2.
0%, and there are still few examples of methods for producing cyclic inulooligosaccharides using microbiological methods, and there has been a desire to develop a method that can efficiently produce cyclic oligosaccharides. .

【0004】0004

【問題点を解決するための手段】そこで、本発明者らは
イヌリンから環状イヌロオリゴ糖を微生物学的方法によ
り収率良く製造する方法について鋭意研究を進めた結果
、バチルス・サーキュランスMCI−2554(微工研
菌寄第11940号)由来のサイクロイヌロオリゴ  
サッカライド  フラクタノトランスフェラーゼ(cy
cloinulo−oligosaccharide 
 fructanotransferase,以下、「
CFTase」という。)が効率良く環状イヌロオリゴ
糖を生産することを見出し、本発明を完成するに至った
。すなわち、本発明の要旨は、バチルス・サーキュラン
スMCI−2554由来のCFTaseをβ−2,1−
フラクトースオリゴ糖又はイヌリンに作用させることを
特徴とする環状イヌロオリゴ糖の製造方法に存する。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have carried out extensive research on a method for producing cyclic inulooligosaccharides from inulin with a high yield by microbiological methods, and have found that Bacillus circulans MCI-2554 ( cycloinulo-oligo derived from Microtechnical Research Institute No. 11940)
Saccharide fructanotransferase (cy
cloinulo-oligosaccharide
fructanotransferase, hereinafter referred to as “
CFTase. ) was found to efficiently produce cyclic inulooligosaccharides, leading to the completion of the present invention. That is, the gist of the present invention is to convert CFTase derived from Bacillus circulans MCI-2554 into β-2,1-
The present invention relates to a method for producing a cyclic inulooligosaccharide, which is characterized by acting on fructose oligosaccharide or inulin.

【0005】以下、本発明を説明するに本発明で使用す
るCFTaseは、バチルス・サーキュランスMCI−
2544(微工研菌寄第11940号;以下、本菌株又
はMCI2554号菌と称することもある。)由来のも
のである。MCI2554号菌は、本発明者等により、
天然土壌から分離された細菌であり、その菌学的性状は
次の通りである。
[0005] The present invention will be explained below. The CFTase used in the present invention is Bacillus circulans MCI-
2544 (Feikoken Bacteria No. 11940; hereinafter also referred to as this strain or MCI2554). Bacterium MCI2554 was developed by the present inventors,
This bacterium was isolated from natural soil, and its mycological properties are as follows.

【0006】1.形態的性状 ○普通寒天培地上、40℃、3日めのコロニーの特徴1
)外形      :円形 2)大きさ    :2〜3mm 3)表面の隆起:凸状 4)表面の形状:平滑 5)光沢      :鈍光 6)色調      :黄味白色 7)透明度    :半透明 8)周縁      :全縁 ○Soil  extract寒天培地(R.E.Go
rdon  et.al.The  Genus  B
acillus.P.101,Agriculture
Hand  book  NO.427,1973)上
、40℃、48時間培養中の形態的性質 1)細胞形態  :直径0.4〜0.5μm、長さ1.
5〜3.5μmの棹状 2)運動性    :あり 3)胞子形成  :細胞中央部または端部に楕円形の芽
胞を形成する菌体の膨張が見られる。
1. Morphological properties ○Characteristics of colonies on ordinary agar medium, 40℃, 3rd day 1
) External shape: circular 2) Size: 2 to 3 mm 3) Surface ridges: convex 4) Surface shape: smooth 5) Gloss: dull 6) Color: yellowish white 7) Transparency: translucent 8) Periphery: Whole edge ○Soil extract agar medium (R.E.Go
rdon et. al. The Genus B
acillus. P. 101, Agriculture
Hand book NO. 427, 1973) Morphological properties during culture at 40°C for 48 hours 1) Cell morphology: diameter 0.4-0.5 μm, length 1.
5-3.5 μm rod-shaped 2) Motility: Yes 3) Spore formation: Swelling of the bacterial cells forming oval spores at the center or end of the cell is observed.

【0007】 4)グラム染色:陽性〜不定 5)抗酸性    :陰性 2.生理学的性状   1)嫌気条件下での生育            
      :陰性  2)空気中での生育     
                 :陽性  3)カ
タラーゼ                     
     :陽性  4)オキシダーゼ       
                 :陰性  5)O
−Fテスト                    
    :酸化  6)ゼラチンの加水分解     
             :陽性  (普通寒天+0
.4%ゼラチンプレート上)  7)カゼインの加水分
解                  :陰性  8
)硝酸塩の還元                  
      :陰性  9)メチルレッドテスト   
               :陰性10)VPテス
ト                        
  :陰性11)インドールの生成         
           :陰性12)硫化水素の生成 
                     :陰性1
3)デンプンの加水分解              
    :陽性14)クエン酸の利用        
              :陽性  (クリステン
セン培地上) 15)無機窒素源の利用              
      :陽性(アンモニウム塩)       
                         
            陽性(硝酸塩)16)ウレア
ーゼ                       
   :陰性17)DNaseの生産        
            :陰性18)2%NaCl中
での生育              :生育可能  
    3%NaCl中での生育          
    :    不可19)色素の生成      
                    :陰性20
)生育温度域                   
       :20〜47℃      至適生育温
度                        
  40℃21)生育pH             
               :pH5.6〜822
)Tween80の分解              
  :陽性23)チロシン分解性          
            :陰性24)リゾチーム耐性
                      :陰性
  (10,000unit/ml) 25)炭素源からの酸の生成
4) Gram staining: positive to indeterminate5) Acid-fastness: negative2. Physiological properties 1) Growth under anaerobic conditions
: Negative 2) Growth in air
:Positive 3) Catalase
:Positive 4) Oxidase
: Negative 5) O
-F test
: Oxidation 6) Hydrolysis of gelatin
:Positive (ordinary agar +0
.. 4% gelatin plate) 7) Casein hydrolysis: Negative 8
) Nitrate reduction
: Negative 9) Methyl red test
: Negative 10) VP test
: Negative 11) Production of indole
: Negative 12) Generation of hydrogen sulfide
:Negative 1
3) Hydrolysis of starch
:Positive 14) Use of citric acid
:Positive (on Christensen medium) 15) Utilization of inorganic nitrogen source
:Positive (ammonium salt)

Positive (nitrate) 16) Urease
: Negative 17) DNase production
: Negative 18) Growth in 2% NaCl : Growth possible
Growth in 3% NaCl
: Not possible 19) Formation of pigment
:Negative 20
) Growth temperature range
:20-47℃ Optimum growth temperature
40℃21) Growth pH
:pH5.6-822
) Decomposition of Tween80
:Positive 23) Tyrosine degradability
: Negative 24) Lysozyme resistance : Negative (10,000 units/ml) 25) Generation of acid from carbon source

【0008】[0008]

【表1】[Table 1]

【0009】 3.化学分類学的性状   1)DNA中のGC含量            
  55%  2)細胞壁のジアミノ−アミノ酸   
   meso−ジアミノピメリン酸    (全菌体
水解物)   3)全菌体糖組成               
     グルコース               
                       リボ
ース  4)主要メナキノン            
      MK−7  5)菌体脂肪酸      
                分枝型      
                         
       アンテイソ−C15:0       
                         
            イソ−C16:04.分類学
的考察 ○属レベルの同定 本菌株(MCI2554号菌)は、1)グラム陽性棹菌
である、2)運動性を有する、3)芽胞を形成する、4
)グルコースから酸を生成する、5)細胞壁のジアミノ
−アミノ酸はmeso−ジアミノピメリン酸を有する、
6)主要メナキノンはMK−7を有するなどの特徴を示
す。
3. Chemical taxonomic properties 1) GC content in DNA
55% 2) Cell wall diamino-amino acids
meso-diaminopimelic acid (whole cell hydrolyzate) 3) Whole cell sugar composition
glucose
Ribose 4) Major menaquinones
MK-7 5) Bacterial fatty acids
branched type

Anteiso-C15:0

Iso-C16:04. Taxonomic considerations ○ Identification at the genus level This bacterial strain (MCI No. 2554) is 1) a Gram-positive rod, 2) motile, 3) forms spores, 4
) produces acid from glucose; 5) diamino-amino acids in the cell wall have meso-diaminopimelic acid;
6) Main menaquinone exhibits characteristics such as having MK-7.

【0010】これらの特徴から、本菌株はBergey
’s  Mannual  of  Systemat
ic  Bacteriology第2巻(1986)
に記載されている、グラム陽性内生胞子形成棹菌及び球
菌(Endospore−forming  Gram
−Positive  Rods  and  Coc
ci)群のBacillus属菌に帰属することが判明
した。
[0010] From these characteristics, this strain is classified as Bergey.
's Manual of Systemat
ic Bacteriology Volume 2 (1986)
Gram-positive endospore-forming rods and cocci, described in
-Positive Rods and Coc
It was found that the bacteria belong to the genus Bacillus of group ci).

【0011】○種レベルの同定 Bacillus属菌には、現在約50種近い菌種が含
まれている。これらの種は、芽胞の形態・形成部位、各
種の生理学的性状及び化学分類学的性状によって識別さ
れている。特にDNA中のGC含量が32〜69%と幅
広い範囲に渡っており、その相違は種の特徴として取り
上げられている。本菌株(MCI2554号菌)のGC
含量は55%であり、Bergey’s  Mannu
al  ofSystematic  Bacteri
ology第2巻に基づいて種の検索を行なったところ
、本菌株に近いGC含量を持つ種として、B.circ
ulans,B.macerans  B.coagu
lans,B.polymyxa,及びB.stear
othermophilusなどが挙げられる。そこで
、これら5種と各種生理学的性状について比較を行なっ
た。表1に示したように本菌株はB.stearoth
ermophilus,B.coagulansとは生
育温度範囲の点で明らかに区別された。また、B.ma
cerans,B.polymyxaとは糖からガスの
生成、硝酸塩の還元能などの生理学的性状において一致
しなかった。従って本菌株は1)GC含量が55%であ
る、2)50〜55℃で生育を示さない、3)VPカテ
スト陰性、4)ガスの発生を伴わずによく糖の発酵を行
なう、5)硝酸塩の還元能なしなどの特徴を持つことか
ら、B.circulansと同定した。
[0011] Identification at the species level The Bacillus genus currently includes approximately 50 species. These species are distinguished by the morphology and site of spore formation, various physiological properties, and chemical taxonomic properties. In particular, the GC content in DNA ranges over a wide range from 32 to 69%, and this difference has been taken up as a characteristic of the species. GC of this strain (MCI2554)
The content is 55%, Bergey's Mannu
al of Systematic Bacteri
When we searched for species based on Volume 2 of B. circ
ulans, B. macerans B. coagu
lans, B. polymyxa, and B. star
thermophilus and the like. Therefore, we compared these five species with respect to various physiological properties. As shown in Table 1, this strain is B. staroth
ermophilus, B. It was clearly distinguished from P. coagulans in terms of growth temperature range. Also, B. ma
cerans, B. Polymyxa did not match in physiological properties such as production of gas from sugar and ability to reduce nitrate. Therefore, this strain 1) has a GC content of 55%, 2) does not show growth at 50-55℃, 3) is negative for VP test, 4) ferments sugar well without gas generation, 5) Because it has characteristics such as no ability to reduce nitrate, B. It was identified as P. circulans.

【0012】以下に示すように本菌株は、B.stea
rothermophilus,B.coagulan
sとは生育温度範囲の点で明らかに区別された。なお、
以下、AはMCI2554号菌、BはB.circul
ans、CはB.coagulans、DはB.mac
erans、EはB.polymyxa、FはB.st
earothermophilusを示し(B〜Fは文
献値:Bergey’s  Mannual)、+は陽
性(90%以上)、−は陰性(10%以下)、dは陽性
(11〜89%)、vは培養条件により性状不安定、N
Dはデータなしを示す。
[0012] As shown below, this strain is B. steam
rothermophilus, B. coagulan
It was clearly distinguished from S. in terms of growth temperature range. In addition,
Hereinafter, A is MCI2554 bacteria, B is B. circle
ans, C is B. coagulans, D is B. mac
erans, E is B. polymyxa, F is B. st
(B to F are literature values: Bergey's Manual), + is positive (90% or more), - is negative (10% or less), d is positive (11 to 89%), and v is depending on the culture conditions. Unstable properties, N
D indicates no data.

【0013】                          
   A      B      C      D
      E      F───────────
────────────────────────細
胞の直径>1.0μm      −      − 
     −      −      −     
 −球状胞子                   
 −      −      −      −  
    −      −細胞の膨張        
          +      +      v
      +      +      +カタラー
ゼ                  +     
 +      +      +      d  
    +嫌気条件下での生育          −
      d      +      +    
  +      −VPテスト          
        −      −      +  
    −      +      −    pH
<6                −      
+      +      +      d   
   +        >7           
     −      −      −     
 −      −      −         
                   A     
 B      C      D      E  
    F────────────────────
───────────────酸の生成   D−グルコース            +   
   +      +      +      +
      +  L−アラビノース        
  +      +      d      + 
     +      d  D−キシロース   
         +      +      d 
     +      +      d  D−マ
ンニトール          +      +  
    d      +      +      
dグルコースからのガスの生成  −      − 
     −      +      +     
 −カゼインの加水分解          −   
   d      d      −      +
      dゼラチンの液化           
   +      d      −      +
      +      +デンプンの加水分解  
        +      +      +  
    +      +      +クエン酸の利
用              +      d  
    d      d      −      
dチロシンの分解              −  
    −      −      −      
−      −硝酸塩の還元           
     −      d      d     
 +      +      dインドールの生成 
           −      −      
−      −      −      −NaC
l及びKClの要求    −      −    
  −      −      −      −生
育pH  6.8            +    
  +      +      +      + 
     +          5.7      
      +      d      +    
  +      +      −        
  5.0            −      −
      +      −      −    
  −NaClの影響       2%                 
 +    ND      +    ND    
ND    ND      5%         
         −      d      − 
     −      −      d     
 7%                  −   
   d      −      −      −
      −    10%           
       −      −      −   
   −      −      −生育温度       5℃                 
 −      −      −      −  
    d      −    10℃      
            −      d     
 −      d      +      −  
  30℃                  + 
     +      +      +     
 +      −    40℃         
         +      +      + 
     +      +      +     
                       A 
     B      C      D     
 E      F────────────────
───────────────────    50
℃                  −     
 −      +      d      −  
    +    55℃             
     −      −      +     
 −      −      +    65℃  
                −      − 
     −      −      −     
 +リゾチーム耐性              − 
     d      −      −     
 d      −GC含量(%)         
     55    31.6    44.3  
  44.9    41.0    43.5   
                         
     −61.0   −56.0   −51.
0   −51.4   −62.2また、B.mac
erans,B.polymyxaとは糖からのガスの
生成、硝酸塩の還元能などの生理学的性状において一致
しなかった。従って本菌株は1)GC含量が55%であ
る、2)50〜55℃で生育を示さない、3)VPテス
ト陰性、4)ガスの発生を伴わずによく糖の発酵を行な
う、5)硝酸塩の還元能なしなどの特徴を持つことから
、B.circulansと同定した。
[0013]
A B C D
E F────────────
──────────────────────── Cell diameter > 1.0 μm − −
− − −
-Globular spores
− − − −
− −Swelling of cells
++v
+ + +Catalase +
+ + + d
+ Growth under anaerobic conditions −
d + +
+ -VP test
− − +
- + - pH
<6-
+ + + d
+ >7
− − −
− − −
A
B C D E
F────────────────────
────────────────Acid production D-glucose +
+ + + +
+ L-arabinose
+ + d +
+ d D-xylose
++d
+ + d D-mannitol + +
d + +
d Production of gas from glucose − −
− + +
-Hydrolysis of casein-
d d − +
d Liquefaction of gelatin
+ d − +
+ +Starch hydrolysis
+ + +
+ + +Use of citric acid +d
d d −
Decomposition of d-tyrosine −
− − −
− −Reduction of nitrates
- d d
+ + Generation of d-indole
− −
− − − −NaC
l and KCl requirements - -
- - - -Growth pH 6.8 +
+ + + +
+5.7
+d+
+ + −
5.0 - -
+ − −
-Influence of NaCl 2%
+ND +ND
ND ND 5%
-d-
− − d
7% -
d − − −
-10%
− − −
− − −Growth temperature 5℃
− − − −
d-10℃
-d
- d + -
30℃+
+ + +
+ - 40℃
+ + +
+ + +
A
B C D
E F──────────────────
──────────────────── 50
℃ −
- + d -
+55℃
− − +
− − +65℃
− −
− − −
+Lysozyme resistance -
d − −
d-GC content (%)
55 31.6 44.3
44.9 41.0 43.5

-61.0 -56.0 -51.
0 -51.4 -62.2 Also, B. mac
erans, B. Polymyxa did not match in physiological properties such as gas production from sugar and nitrate reduction ability. Therefore, this strain 1) has a GC content of 55%, 2) does not show growth at 50-55°C, 3) has a negative VP test, 4) performs sugar fermentation well without gas generation, and 5) Because it has characteristics such as no ability to reduce nitrate, B. It was identified as P. circulans.

【0014】○種以下のレベルの同定 B.circulansは複合種から構成されており、
Nakamura及びSwezeyによって10のグル
ープに分けられている(Int.J.Sys.Bac.
Vol.33,p.703−708,1983)。そこ
で、本菌株とB.circulansの各グループとを
比較した。
○ Subspecies level identification B. circulans are composed of composite species,
Nakamura and Swezey divided into 10 groups (Int.J.Sys.Bac.
Vol. 33, p. 703-708, 1983). Therefore, this strain and B. circulans and each group.

【0015】以下に示すように、本菌株はGC含量にお
いてはグループ7〜10の範囲内に含まれることがわか
った。また、各種生理学的性状を比較したところ、嫌気
条件下での生育以外はグループ9の性状とよく一致した
。特に、リゾチーム感受性、クエン酸の利用が可能であ
るなどの特徴をもつことから、グループ9に近縁である
ことが示唆された。以下、Aは本菌株、1〜10はB.
circulansの各グループを示し(1〜10は文
献値:Int.J.Sys.Bac.Vol.33,p
.703−708,1983)、+,−及びdは前記と
同義を示す。
As shown below, this strain was found to fall within the range of groups 7 to 10 in terms of GC content. Furthermore, when various physiological properties were compared, the properties matched well with those of Group 9, except for growth under anaerobic conditions. In particular, it was suggested that it is closely related to group 9 because it has characteristics such as sensitivity to lysozyme and the ability to utilize citric acid. Hereinafter, A is this strain, 1 to 10 are B.
circulans (1 to 10 are literature values: Int.J.Sys.Bac.Vol.33, p
.. 703-708, 1983), +, - and d have the same meanings as above.

【0016】                          
 A  1  2  3  4  5  6  7  
8  9  10─────────────────
──────────────────NaClの影響         5%              −
  +  −  −  −  d  −  −  + 
 −  d        7%          
    −  −  −  −  −  −  −  
−  −  −  −pH5.6における生育    
+  +  +  +  +  +  d  d  −
  +  +リゾチーム耐性            
−  −  −  +  −  −  −  +  +
  −  +嫌気条件下での生育        − 
 +  +  −  −  +  +  −  +  
+  +デンプンの加水分解        +  +
  −  +  +  +  +  −  +  + 
 +カゼインの加水分解        −  −  
+  −  d  d  −  −  −  −  −
VPテスト                −  −
  −  −  −  −  −  −  −  − 
 −硝酸塩の還元              −  
−  −  −  −  −  −  −  +  −
  +クエン酸の利用            +  
−  d  −  −  −  −  −  −  +
  −酸の生成     グルコース            +  +
  +  +  +  +  +  +  +  + 
 +    アラビノース          +  
+  +  +  +  +  +  −  +  +
  +    キシロース            +
  +  +  +  +  +  +  +  + 
 +  +    マンニトール          
+  +  +  +  +  +  +  +  +
  +  +GC含量(%)            
55  37  45  47  47  47  4
7  50  50  53  50        
                     −39 
−46 −49 −48 −50 −50 −52 −
52 −54 −53さらに、環状イヌロオリゴ糖生産
菌として知られているB.circulansMZ  
No.31(特開平2−255086号公報)の性状と
比較したところ、以下に示すとおり40℃での生育、硝
酸塩の還元、クエン酸の利用などの点で明らかに区別さ
れた。以下、AはMCI2554号菌、GはB.cir
culansMZ  No.31を示し、+,−,ND
は前記と同義を示す。
[0016]
A 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10──────────────────
──────────────────Influence of NaCl 5% −
+ − − − d − − +
-d 7%
− − − − − − −
- - - - Growth at pH 5.6
+ + + + + d d −
+ +Lysozyme resistance
− − − + − − − + +
− + Growth under anaerobic conditions −
+ + − − + + − +
+ +Starch hydrolysis + +
− + + + + − + +
+Hydrolysis of casein − −
+ − d d − − − − −
VP test - -
− − − − − − − −
− Reduction of nitrate −
− − − − − − − − + −
+Use of citric acid +
− d − − − − − − +
-Acid production Glucose + +
+ + + + + + +
+ Arabinose +
+ + + + + + − + +
+ xylose +
+ + + + + + +
+ + Mannitol
+ + + + + + + +
+ +GC content (%)
55 37 45 47 47 47 4
7 50 50 53 50
-39
-46 -49 -48 -50 -50 -52 -
52 -54 -53 Furthermore, B. nigra, which is known as a cyclic inulooligosaccharide-producing bacterium, circulans MZ
No. When compared with the properties of No. 31 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-255086), they were clearly differentiated in terms of growth at 40°C, reduction of nitrate, utilization of citric acid, etc., as shown below. Hereinafter, A is MCI2554 bacteria, G is B. cir
culans MZ No. 31, +, -, ND
indicates the same meaning as above.

【0017】                          
         B               
         A───────────────
────────────────────生育温度範
囲                  15〜35℃
              20〜47℃     
             (10℃で微弱、40℃で
生育不可)(至適温度40℃)生育pH範囲     
             pH6〜8       
       pH5.6〜8嫌気条件下での生育  
              −          
                −カタラーゼ   
                     +   
                       +V
Pテスト                     
   −                     
     −メチルレッドテスト          
      +                  
        −硝酸塩の還元          
            +            
              −インドールの生成  
                −        
                  −硫化水素の生
成                    −   
                       −デ
ンプンの加水分解                +
                         
 +クエン酸の利用                
    −                    
      +食塩の影響             
     3%で生育不可            3
%で生育不可酸の生成     グルコース                
    +                    
      +    フラクトース        
          +              
            +    マルトース   
                 +       
                   +    ガ
ラクトース                  + 
                         
+    マンニトール              
    +                    
      +    シュクロース        
          +              
            +    ラクトース   
                 +       
                   +    エ
スクリン                    +
                         
 ND    ソルビトール            
      −                  
        −    アドニトール      
            −            
              ND    イノシトー
ル                  −     
                     −   
 エタノール                   
 −                       
   −GC含量                 
         ND              
        55%本発明で使用する前記のバチル
ス・サーキュランスMCI−2554号菌は、通常の微
生物が利用しうる栄養を含有する培地で培養することに
より容易に増殖させることができる。炭素源としては、
グルコース、水飴、デキストリン、シュークロース、澱
粉、イヌリン、糖蜜、動、植物油等を使用できる。また
窒素源として大豆粉、小麦胚芽、コーンスティープリカ
ー、綿実粕、肉エキス、ペプトン、酵母エキス、硫酸ア
ンモニウム、硝酸ソーダ、尿素等を使用できる。その他
必要に応じて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マ
グネシウム、コバルト、塩素、燐酸、硫酸、およびその
他のイオンを生成する無機塩類を添加することは有効で
ある。
[0017]
B
A────────────────
──────────────────── Growth temperature range 15-35℃
20~47℃
(Weak growth at 10℃, no growth at 40℃) (Optimum temperature 40℃) Growth pH range
pH6-8
Growth under anaerobic conditions with pH 5.6-8

-catalase
+
+V
P test

-Methyl red test
+
- Reduction of nitrates
+
- Production of indole

-Generation of hydrogen sulfide-
−Hydrolysis of starch +

+Use of citric acid

+ Effect of salt
Unable to grow at 3% 3
Production of non-viable acids in % glucose
+
+ fructose
+
+ maltose
+
+ Galactose +

+ Mannitol
+
+ Sucrose
+
+ lactose
+
+ Aesculin +

ND Sorbitol

- Adonitol

ND inositol −

ethanol

-GC content
N.D.
55% The Bacillus circulans MCI-2554 used in the present invention can be easily grown by culturing in a medium containing nutrients that can be used by ordinary microorganisms. As a carbon source,
Glucose, starch syrup, dextrin, sucrose, starch, inulin, molasses, animal and vegetable oils, etc. can be used. Further, soybean flour, wheat germ, corn steep liquor, cottonseed meal, meat extract, peptone, yeast extract, ammonium sulfate, sodium nitrate, urea, etc. can be used as the nitrogen source. It is also effective to add, if necessary, inorganic salts that generate ions such as sodium, potassium, calcium, magnesium, cobalt, chlorine, phosphoric acid, sulfuric acid, and others.

【0018】本発明においては、本発明のCFTase
をβ−2,1−フクラトースオリゴ糖に水溶液中で作用
させる。また、本発明のCFTaseはイヌリンに作用
して環状イヌロオリゴ糖を生成するので、CFTase
をキクイモ、ゴボウ、チコリ等のイヌリン含有量の高い
植物の抽出液或いはイヌリンを唯一の炭素源として含む
培養液中で作用させることにより、環状イヌロオリゴ糖
を得ることができる。本発明において、CFTaseの
作用は、本発明の細菌そのものを作用させてもよいし、
または同細菌からCFTaseを抽出し、そのまま、あ
るいは固定化等を行い作用させても良い。
[0018] In the present invention, the CFTase of the present invention
is allowed to act on β-2,1-fucratose oligosaccharide in an aqueous solution. Furthermore, since the CFTase of the present invention acts on inulin to produce cyclic inulooligosaccharides, CFTase
Cyclic inulooligosaccharides can be obtained by reacting with extracts of plants with high inulin content, such as Jerusalem artichoke, burdock, and chicory, or in culture solutions containing inulin as the sole carbon source. In the present invention, the action of CFTase may be caused by the bacteria of the present invention itself,
Alternatively, CFTase may be extracted from the same bacteria and used as it is or after immobilization.

【0019】培養液で培養した培養上清中から環状イヌ
ロオリゴ糖を得る場合、例えば、炭素源としてのイヌリ
ンを約1〜10%含有し、その他、窒素源として、大豆
粉、小麦胚芽、コーンスティープリカー、綿実粕、肉エ
キス、ペプトン、酵母エキス、硫酸アンモニウム、硝酸
ソーダ、尿素等、更に、必要に応じナトリウム、カリウ
ム、マグネシウム、コバルト、塩素、燐酸、硫酸、及び
その他のイオンを生成する事のできる無機塩類等を添加
した培地に本菌を接種し、振とう培養を行う。この際、
培養温度は20〜50℃が、また培養時間は12〜12
0時間が好適である。得られた培養液を遠心分離により
除菌し、その上清中の酵素を加熱処理により失活させる
。その後濃縮を行い、例えばこれを活性炭カラムに吸着
させる。蒸留水でフルクトース、グルコース、その他の
直鎖オリゴ糖を溶出させた後、50%メタノール水溶液
にて溶出を行う。この分画中に環状イヌロオリゴ糖が得
られるので、その分画を濃縮乾固すると所期の環状イヌ
ロオリゴ糖を得ることができる。
When obtaining a cyclic inulooligosaccharide from the culture supernatant obtained by culturing in a culture solution, for example, it contains about 1 to 10% inulin as a carbon source, and in addition, soybean flour, wheat germ, corn steep as a nitrogen source. Liquor, cottonseed meal, meat extract, peptone, yeast extract, ammonium sulfate, sodium nitrate, urea, etc., as well as sodium, potassium, magnesium, cobalt, chlorine, phosphoric acid, sulfuric acid, and other ions as required. This bacterium is inoculated into a medium supplemented with inorganic salts, etc., and cultured with shaking. On this occasion,
The culture temperature is 20-50℃, and the culture time is 12-12℃.
0 hours is preferred. The obtained culture solution is sterilized by centrifugation, and the enzyme in the supernatant is inactivated by heat treatment. Concentration is then performed, for example, by adsorption onto an activated carbon column. After fructose, glucose, and other linear oligosaccharides are eluted with distilled water, elution is performed with a 50% methanol aqueous solution. Since cyclic inulooligosaccharide is obtained in this fraction, the desired cyclic inulooligosaccharide can be obtained by concentrating and drying the fraction.

【0020】また酵素を作用させる場合、例えば、前記
方法により培養を行った培養液を遠心分離により除菌し
、得られた濾液を作用させてもよいし、或いは該濾液に
さらに硫安(65%飽和)を加え塩析を行い、析出した
沈殿物を遠心分離により取得し、少量の水に懸濁させた
後、透析を行い、得られる粗酵素液を作用させてもよい
。この培養濾液又は粗酵素液を例えば、pH7.0に調
整した0.01−0.1Mのリン酸緩衝液中で約5%以
上の濃度にイヌリンに30〜60℃で30分以上作用さ
せる事等によって所期の環状イヌロオリゴ糖が得られる
。もとより、精製酵素を作用させてもよく、かかる精製
酵素は例えば、DEAE−Toyopearl  65
0M、SP−Toyoearl  650Mカラム(東
ソー社製商品名)によるイオン交換クロマトグラフィー
にて精製を行った後、ToyopearlHW55F(
東ソー社製商品名)でゲル濾過を行うことにより、SD
S−ポリアクリルアミド電気泳動により単一バンドを示
す酵素標本を得ることができる。
[0020] When an enzyme is applied, for example, the culture solution cultured by the above method may be sterilized by centrifugation, and the obtained filtrate may be applied to the enzyme, or the filtrate may be further treated with ammonium sulfate (65%). The precipitate may be obtained by centrifugation, suspended in a small amount of water, and then subjected to dialysis, and the resulting crude enzyme solution may be allowed to act. For example, this culture filtrate or crude enzyme solution is allowed to react with inulin at a concentration of about 5% or more in a 0.01-0.1M phosphate buffer adjusted to pH 7.0 at 30-60°C for 30 minutes or more. The desired cyclic inulooligosaccharide can be obtained by et al. Of course, purified enzymes may be used, such as DEAE-Toyopearl 65
After purification by ion exchange chromatography using a 0M, SP-Toyoearl 650M column (trade name manufactured by Tosoh Corporation), ToyopearlHW55F (
By performing gel filtration with Tosoh Corporation (product name), SD
An enzyme preparation showing a single band can be obtained by S-polyacrylamide electrophoresis.

【0021】バチルス・サーキュランス−  MCI−
2554号菌由来の酵素標本の至適pHは7.5であり
、また45℃で最大活性を示した。pHは6.0〜10
.0の範囲で安定であり、30分間の熱処理では50℃
まで安定であった。SDS−ポリアクリルアミド電気泳
動による分子量は約20万であった。ゲル濾過クロマト
グラフィーによる分子量は、約60万であった。上述の
方法により、通常、6〜8個のフルクトースがβ−2,
1−フラクシド結合した環状イヌロオリゴ糖が得られる
Bacillus circulans-MCI-
The optimum pH of the enzyme specimen derived from Bacterium No. 2554 was 7.5, and the maximum activity was exhibited at 45°C. pH is 6.0-10
.. It is stable in the range of 0 and 50℃ after 30 minutes of heat treatment.
It was stable until then. The molecular weight determined by SDS-polyacrylamide electrophoresis was approximately 200,000. The molecular weight determined by gel filtration chromatography was approximately 600,000. By the above method, 6 to 8 fructose are usually converted into β-2,
A cyclic inulooligosaccharide with a 1-fluxid bond is obtained.

【0022】[0022]

【実施例】以下に実施例をあげて本発明の方法、さらに
具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り
これらに限定されるものではない。
[Examples] The method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited thereto unless it exceeds the gist thereof.

【0023】(実施例1)イヌリン4%、イーストエキ
ストラクト0.2%、硝酸ナトリウム0.5%、マグネ
シウム0.05%、塩化カリウム0.05%、リン酸−
カリウム0.05%、塩化第二鉄0.001%を含んだ
培地150mlをpH7.0に調整して120℃20分
間蒸気滅菌した。この滅菌した培地にバチルス・サーキ
ュランス  MCI−2554号菌を1白金耳接種し、
160rpm で30℃、30時間培養した。培養液の
660nmでのOD値は約6であった。培養終了後遠心
分離により菌体を除去し、培養濾液を得た。得られた培
養濾液を100℃で10分間加熱処理することにより、
酵素を失活させ、約10mlにまで減圧濃縮した。この
液を活性炭カラム(活性炭50gとセライトNo.53
5  50gの混合物を蒸留水にて充填)に吸着させ蒸
留水1リットルを流したのち50%メタノール水溶液で
溶出した。溶出ピークを集めて減圧濃縮にて乾固して、
環状イヌロオリゴ糖の粉末を得た。0.5Mの硫酸アン
モニウムでイオン型にしたQAE−toyopearl
(東ソー社製商品名)をカラムに詰め、80%メタノー
ルで平衡化した後に得られた環状イヌロオリゴ糖を80
%メタノールに溶かしたものを乗せ、80%メタノール
で溶出させ分取したところ、フラクトースが6〜8、分
子結合した環状イヌロオリゴ糖(CI−6,CI−7,
CI−8)溶液をそれぞれ得た。減圧濃縮にて乾固した
結果、CI−6を1.23g、CI−7を0.44g、
CI−8を0.09g得た。
(Example 1) Inulin 4%, yeast extract 0.2%, sodium nitrate 0.5%, magnesium 0.05%, potassium chloride 0.05%, phosphoric acid
150 ml of a medium containing 0.05% potassium and 0.001% ferric chloride was adjusted to pH 7.0 and steam sterilized at 120° C. for 20 minutes. One platinum loop of Bacillus circulans MCI-2554 was inoculated into this sterilized medium.
The cells were cultured at 160 rpm at 30°C for 30 hours. The OD value of the culture solution at 660 nm was approximately 6. After completion of the culture, the bacterial cells were removed by centrifugation to obtain a culture filtrate. By heating the obtained culture filtrate at 100°C for 10 minutes,
The enzyme was inactivated and concentrated under reduced pressure to about 10 ml. Transfer this liquid to an activated carbon column (50 g of activated carbon and Celite No. 53).
5. 50g of the mixture was adsorbed in a 50% solution of methanol (filled with distilled water) and 1 liter of distilled water was passed through it, followed by elution with a 50% aqueous methanol solution. The eluted peaks were collected and concentrated to dryness under reduced pressure.
A powder of cyclic inulooligosaccharide was obtained. QAE-toyopearl made into ionic form with 0.5M ammonium sulfate
(trade name manufactured by Tosoh Corporation) in a column and equilibrated with 80% methanol.
% methanol and eluted with 80% methanol and fractionated, the amount of fructose was 6 to 8, molecularly bonded cyclic inulooligosaccharide (CI-6, CI-7,
CI-8) solutions were obtained. As a result of drying by vacuum concentration, 1.23 g of CI-6, 0.44 g of CI-7,
0.09g of CI-8 was obtained.

【0024】(実施例2)実施例1で得られた培養濾液
100mlを限外濾過で10mlまで濃縮して酵素液を
得た後、10%のイヌリンを含む0.05Mリン酸緩衝
液40mlに加えて50℃で2時間反応させた。反応液
を加熱し酵素を失活させた後、活性炭カラムクロマトグ
ラフィーを行い50%メタノールにて溶出させ、溶出液
に環状イヌロオリゴ糖を得た。これを減圧濃縮後、実施
例1と同様にQAE−toyopearl(東ソー社製
商品名)により、環状イヌロオリゴ糖を分離させ、減圧
濃縮にて乾固した結果、CI−6を1.7g、CI−7
を0.9g、CI−8を0.11g得た。
(Example 2) After concentrating 100 ml of the culture filtrate obtained in Example 1 to 10 ml by ultrafiltration to obtain an enzyme solution, it was added to 40 ml of 0.05 M phosphate buffer containing 10% inulin. In addition, the mixture was reacted at 50°C for 2 hours. After the reaction solution was heated to inactivate the enzyme, it was subjected to activated carbon column chromatography and eluted with 50% methanol to obtain a cyclic inulooligosaccharide in the eluate. After concentrating this under reduced pressure, the cyclic inulooligosaccharide was separated using QAE-toyopearl (trade name manufactured by Tosoh Corporation) in the same manner as in Example 1, and the cyclic inulooligosaccharide was concentrated to dryness under reduced pressure. As a result, 1.7 g of CI-6 and 1.7 g of CI-6 7
0.9 g of CI-8 and 0.11 g of CI-8 were obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明のバチルス・サーキュランスMC
I−2554(微工研菌寄第11940号)由来のCF
Taseはβ−2,1−フラクトースオリゴ糖又はイヌ
リンから環状イヌロオリゴ糖を良好に生産するので、環
状イヌロオリゴ糖を約80%以上の高収率で製造するこ
とができる。環状イヌロオリゴ糖は食品の分野のみなら
ず広い分野での包接化合物としての利用が期待できる。
[Effect of the invention] Bacillus circulans MC of the present invention
CF derived from I-2554 (Feikoken Bibori No. 11940)
Since Tase successfully produces cyclic inulooligosaccharide from β-2,1-fructose oligosaccharide or inulin, cyclic inulooligosaccharide can be produced at a high yield of about 80% or more. Cyclic inulooligosaccharides can be expected to be used as clathrate compounds not only in the food field but also in a wide range of fields.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  バチルス・サーキュランスMCI−2
554(微工研菌寄第11940号)由来のサイクロイ
ヌロオリゴ  サッカライド  フラクタノトランスフ
ェラーゼをβ−2,1−フラクトースオリゴ糖に作用さ
せることを特徴とする環状イヌロオリゴ糖の製造方法。
[Claim 1] Bacillus circulans MCI-2
A method for producing a cyclic inulooligosaccharide, which comprises allowing cycloinulooligosaccharide fructanotransferase derived from No. 554 (Feikoken Bibori No. 11940) to act on β-2,1-fructose oligosaccharide.
【請求項2】  バチルス・サーキュランスMCI−2
554(微工研菌寄第11940号)由来のサイクロイ
ヌロオリゴ  サッカライド  フラクタノトランスフ
ェラーゼをイヌリンに作用させることを特徴とする環状
イヌロオリゴ糖の製造方法。
[Claim 2] Bacillus circulans MCI-2
A method for producing a cyclic inulooligosaccharide, which comprises allowing cycloinulooligosaccharide fructanotransferase derived from No. 554 (Feikoken Kyoiku No. 11940) to act on inulin.
【請求項3】  環状イヌロオリゴ糖が6〜8個のフル
クトース分子から成ることを特徴とする請求項1または
請求項2記載の環状イヌロオリゴ糖の製造方法。
3. The method for producing a cyclic inulooligosaccharide according to claim 1 or 2, wherein the cyclic inulooligosaccharide consists of 6 to 8 fructose molecules.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6423833B1 (en) * 1998-05-05 2002-07-23 Steven J. Catani Functional sugar polymers from inexpensive sugar sources and apparatus for preparing same
JP2015526711A (en) * 2012-06-26 2015-09-10 セントル ホスピタリエ リージョナル ユニヴェルシテール ドゥ リールCentre Hospitalier Regional Universitaire de Lille In vitro diagnosis of invasive fungal infections by MALDI-TOF mass spectrometry
US9175006B2 (en) 2009-06-17 2015-11-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Compositions and methods for cyclofructans as separation agents

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