JPH0427387A - プロテアーゼ耐性セルラーゼ、これを産生する微生物及び当該セルラーゼの製造法 - Google Patents

プロテアーゼ耐性セルラーゼ、これを産生する微生物及び当該セルラーゼの製造法

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JPH0427387A
JPH0427387A JP13266090A JP13266090A JPH0427387A JP H0427387 A JPH0427387 A JP H0427387A JP 13266090 A JP13266090 A JP 13266090A JP 13266090 A JP13266090 A JP 13266090A JP H0427387 A JPH0427387 A JP H0427387A
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cellulase
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Shunichi Akiba
俊一 秋葉
Hiroshi Hagiwara
浩 萩原
Kazuichi Kuroda
黒田 和一
Yuji Kodama
裕司 児玉
Yoshiharu Kimura
義晴 木村
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Kao Corp
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Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロテアーゼに耐性をもつ新規なセルラーゼ
及びこれを生産する微生物並びにこの微生物を用いた該
セルラーゼの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
繊維素分解酵素(セルラーゼ)の開発は、従来、バイオ
マス資源の有効利用を一大目標として進められており、
トリコデルマ属、アスペルギルス属、アクレモニウム属
、フミコーラ属等の糸状菌を中心に、シュウトモナス属
、セルロモナス属、ルミノコッカス属、バチルス属等の
細菌、更に、ストレプトコツカス属、アクチノマイセス
属等の放線菌を供給源とするセルラーゼが報告されてい
る。
しかしながら、現時点では、バイオマス用セルラーゼの
工業的規模での利用は多くはない。
一方、セルラーゼの産業的用途として、衣料用洗浄剤の
配合成分としての利用が大きくなっている(特公昭59
−49279号、特公昭60−23158号、特公昭6
0−36240号)。衣料用洗浄剤組成物として使用し
得るセルラーゼを生産する方法としては好アルカリ性バ
チルス属細菌の培養によりセルラーゼAを採取する方法
(特公昭50−28515号)、セルロモナス属に属す
る好アルカリ性細菌を培養してアルカリセルラーゼ30
1−Aを生産する方法(特開昭58224686号)、
好アルカリ性バチルスNo、1139を培養してカルボ
キシメチルセルラーゼ(CMC) ヲ生産する方法(1
(Hikosiら、J、Gen、 Microbiol
、。
131巻、  3339頁、  (1985年))、ス
トレプトマイセス属の一種を用いてアルカリセルラーゼ
を生産する方法(特開昭61−19483号)、好アル
カリ性細菌の一種バチルスーエスビー KSM−635
(BacillusSρ、KSM−635>を培養して
アルカリセルラーゼKを生産する方法(特開昭63−1
09776号)等の所謂アルカリセルラーゼを生産する
方法と、バチルス属細菌を培養してアルカリ耐性セルラ
ーゼ K −522及びに−588を生産する方法(特
開昭6t−37285号、特開昭64−37286号)
等の所謂アルカリ耐性セルラーゼを生産する方法が報告
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、これらのセルラーゼはタンパク質分解酵
素であるプロテアーゼに対する耐性を有していない。そ
のた約に、例えば、プロテアーゼが配合された液体衣料
用洗浄剤に同時に配合することができなかった。
かかる間頴を解決する手段として、セルラーゼを固定化
する方法、或いは化学修飾することにより安定化する方
法等が考えられるが、コスト、収率等の問題より産業的
利用に適しているとはいえない。
従って、プロテアーゼ耐性を有し、衣料用洗浄剤にプロ
テアーゼとともに配合することのできる新規なセルラー
ゼ、その生産菌及び該セルラーゼの製造法が望まれてい
た。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は、界面活性剤耐性及びプロテアーゼ耐性を有
するセルラーゼを生産する微生物を自然界に求め、鋭意
探索を続けた結果、今般、茨城県鹿島郡周辺の土壌より
採取したストレプトマイセス属に属する微生物が新規な
プロテアーゼ耐性セルラーゼを生産することを見高し、
本発明を完成した。
すなわち、本発明は新規なストレプトマイセス属に属す
る菌が産生ずるプロテアーゼ耐性セルラーゼ、これを産
生ずる微生物(ストレプトマイセス KSM−23>及
び該セルラーゼの製造法を提供するものである。
本発明のプロテアーゼ耐性セルラーゼを生産する上記微
生物は、次のような菌学的性状を示す。
なお、以下に記載の菌学的性質の試験及び分類方法は、
特許庁編産業別審査基準応用微生物工業、放線菌の同定
実験法(日本放線菌学会編)及び微生物の化学分類実験
法(駒形和夫編)に基づいて行った。
(a)  形態 胞子形成菌糸の分岐法は、単純分岐、車軸分岐の何れも
見られる擬似輪生分岐であり、菌糸の形態はループ状及
び螺旋状である。胞子の数は10胞子以上で、胞子表面
は平滑、大きさは、短径的0.58、長径約1.2−1
.46の楕円型である。鞭毛胞子、胞子襄はない。胞子
柄の着生位置は気菌糸上である。
(b)  培地に於ける生育状態 次表に示す(第1表) 以下余白 第1表、各培地における生育状態 *()は、JIS標準色票番号 (C)  生理学的性質 ■ 生育温度範囲:2O−40t ■ ゼラチンの液化(グルコース・ペブトンゼラセン培
地):2O℃及び28℃の何れの培地でも液化はみられ
なかった。
■ スターチの加水分解くスターチ寒天培地);分解す
る。
■ 脱脂牛乳の凝固、ペプトン化(脱脂牛乳培地):3
0℃で培養したが、凝固後ペプトン化がみられた。
■ メラニン様色素の生成(チロシン寒天培地及びペプ
トン・イースト鉄寒天培地):生成する。
(d)  炭素源の同化性(プリドハム・ゴドリーブ寒
天培地)(++:良好 十二普通) L−アラビノース  +モ D−キシロース   +十 D−グルコース   +十 D−フラクトース  + シュクロース    ++ イノシトール    ++ L−ラムノース   ++ ラフィノース    ++ D−マンニット   ++ KSM−23株は、形態学的に放線菌の特徴を有する。
又、細胞壁にLSL−ジアミノピメリン酸を含むこと、
基生菌糸を通常分断せずによく発達すること、菌核、分
生子殻、胞子裏を形成しないこと、気菌糸に長い分節胞
子を作り、胞子柄は擬似輪生分岐であることから、清野
・長谷用らの細胞壁を主とする検索式に従えばストレプ
トマイセス属であると同定できる。
更に、オートミール寒天培地での気菌糸の色が赤色系で
あり、胞子鎖は、ループ状及び螺旋状、胞子表面は平滑
であること、可溶性色素は生成しないが、メラニン様色
素は生成すること及び、炭素源の同化性試験の結果から
野々村、或いはクウェスタアーの検索式に従って検索す
ると、本菌株はストレプトマイセス属の新菌株と同定さ
れることから、ストレプトマイセス・エスピーKSM−
23ト命名した。なお、本菌株は、微工研菌寄第112
55号として工業技術院微生物工業技術研究所に寄託さ
れている。
本発明のプロテアーゼ耐性セルラーゼを製造するには、
ストレプトマイセス属に属するプロテアーゼ耐性セルラ
ーゼ生産菌を培養し、その培養物からプロテアーゼ耐性
セルラーゼを採取すればよい。該生産菌は上記ストレプ
トマイセスKSM−23株及びこの菌株を変異処理した
変異株のみならず、ストレプトマイセス属に属しプロテ
アーゼ耐性セルラーゼを生産する菌であれば全て用いる
ことができる。
上記の菌株を用いて本発明のプロテアーゼ耐性セルラー
ゼを得るには、適当な培地に該菌株を摂取し、常法に従
って培養すれば良い。培養培地としては、資化し得る窒
素源と炭素源を適宜組み合わせて含有甘し緬だものが使
用される。この炭素源及び窒素源については、特に制限
はない。例えば、窒素源としては、硝安、硫安、塩安、
リン酸アンモニウム、硝酸ソーダ、コーングルテンミー
ル、大豆粉、コーンスチープリカー、カザミノ酸、酵母
エキス、ファーマメディア、イワシミール、肉エキス、
ペプトン、バイブロ、アジパワ7、コーンソイビーンミ
ール、コーヒー粕、綿実油粕、カルチベーター、アジッ
クス、ゼスト、グルタミン酸ソーダなどが、また、炭素
源としては、籾殻、ふすま、麩、濾紙、一般紙類、おが
屑等の植物繊維質、廃糖蜜、転化糖、CMC、アビセル
、セルロース綿、キシラン、ペクチン、リボース、アラ
ビノース、キシロース、グルコース、マンノース、フラ
クトース、ガラクトース、乳糖、麦芽糖、蔗糖、トレハ
ロース、マンニット、グリセリン、澱粉、酢酸、クエン
酸などが挙げられる。その他に、リ ン酸、 M g 
2 +、 Ca 2 +、 M n 2 +、 Zn2
+、 CO2+、 Na十、K+などの無機塩や、必要
であれば、無機、有機微量栄養源を添加することもでき
る。
かくして得られた培養物から目的物であるプロテアーゼ
耐性セルラーゼの採取及び精製は、一般の酵素の採取及
び精製の手段に準じて行うことができる。更に、必要に
応じ、プロテアーゼ耐性であることを利用しプロテアー
ゼ処理により採取及び精製を行うこともできる。
即ち、例えば培養物を遠心分離、又は濾過等によって菌
体を分離し粗酵素液を得ることができる。
この粗酵素液はそのまま使用することもできるが、必要
に応じて、例えば、塩析法、溶媒沈澱法(メタノール、
エタノール、イソプロパツール等)によってタンパク質
を沈澱させたり、限外濾過(例えば、旭化成社製、分画
分子量1,3万)により濃縮後、凍結乾燥により、粗酵
素粉末とすることができる。具体的には塩析法の場合、
例えば、硫安(30〜50%飽和画分)で沈澱させた後
、濾過或いは遠心分離、脱塩することによってこれを凍
結乾燥粉末にすることができる。脱塩の方法としては透
析又はセファデックス(、−25(ファルマシア社製)
等を用いるゲル濾過法等の一般的方法が用いられる。
かくして得られたプロテアーゼ耐性セルラーゼは、以下
に示す酵素学的性質を有する。
なお、酵素活性の測定は、以下の方法に従って行い、次
の緩衝液を用いた。
pH3〜6 クエン酸ナトリウム緩衝液pH6〜8 リ
ン酸ナトリウム緩衝液 pH8〜11  グリシン−水酸化す) IJウム緩衝
液酵素活性測定法: (1)  CMCアーゼ活性 10mg CMC(AOIMC1山陽国策バルブ社製)
 、100mM各緩衝液を含む基質溶液0.9−にO,
lrdの酵素溶液を加え、40℃、20分反応させた。
反応後、3゜5−ジニトロ−サリチル酸(3、5−di
nitr。
5alicylic acicl(DNS) )法にて
還元糖の定量を行った。すなわち、反応後、1.0ml
にDNS試薬1.0−を加え、5分間、100℃で加熱
発色させ、冷却後、4.0mlの蒸留水を加えて希釈し
た。これを波長535nmで比色定量した。酵素力価は
、上記の条件下で1分間に1μmobのグルコースに相
当する還元糖を生成する酵素量を1単位とした。
(2)p−ニトロフェニルセロピオシド分解活性0.1
μmol!p−ニトロフェニルセロピオシド(シグマ社
製)及び100mMクエン酸ナトリウム緩衝液(pH5
)を含む反応液1.0−中に適当量の酵素液を40℃で
作用させた後、INのNaaCI:]+を0.3艷、蒸
留水を1.7−順次加え、遊離するp−ニトロフェノー
ルを400nmで比色定量した。酵素力価は、上記の条
件下で1分間に1μmolのp−二トロフェノールを遊
離させる酵素量を1単位とした。
(3)  アビセル、セルロース粉末、リン酸膨潤セル
ロース及び濾紙分解活性 15mgアビセル(メルク社製)及び100mMクエン
酸す) IJウム緩衝液(pf15)を含む反応液20
mff中に適当量の酵素液を加え、40℃で振とうしな
がら作用させた。反応液、冷却遠心分離(5℃、300
0rpm 、 20分)を行い、その上澄1.0−を3
゜5−ジニトロサリチル酸法にて還元糖の定量を行った
。セルロース粉末分解活性はセルロース粉末(東洋濾紙
社製)を、リン酸膨潤セルロース分解活性はトミタらの
方法(Tomita、 Y、 et al: J。
Ferment、 Tecnol、: 52.235.
1974)により処理したセルロースを、濾紙分解活性
は濾紙(セルラーゼ活性度検定用濾紙、東洋Nn51−
特)を用いアビセル分解活性のときと同様に行った。酵
素力価は上記の条件下で1分間に1μmoAのグルコー
スに相当する還元糖を生成する酵素量を1単位とした。
(4)  セロビオーゼ活性 10mgセロビオース(東洋化学社製)及び100mM
クエン酸す) IJウム緩衝液を含む反応液1.0mJ
2中に適当量の酵素液を40℃で作用させた後、100
℃、10分間処理して酵素を失活させた後、生成グルコ
ースをムタロターゼ・GOD法(Glucose C−
Te5t。
和光紬薬工業社製)で測定した。酵素力価は上記の条件
下で1分間に2μmoβのグルコースを生成する酵素量
を1単位とした。
(酵素学的性質) (1)  作用 カルボキシメチルセルロース(’CM C)によく作用
し、これらを溶解せしめ、還元糖を生成する。
(2)基質特異性 CMCの他、リン酸膨潤セルロース、キシラン及びp−
ニトロフェニルセロピオシドに対しても若干の活性を有
する。アビセル、セルロース粉末、濾紙等の結晶質繊維
及びセロビオースに対する分解活性は有していない。
(3)  作用pH及び至適pH 作用p)I範囲は4〜10と広範囲であった。至適pH
は7.0であり、5〜9の範囲に於いても至適pHに於
ける活性の50%以上の相対活性を有していたく第1図
)。
(4)  pH安定性 種々のpHで30℃、1時間保持した場合、pH3〜1
1と補給で広範囲で安定であった(第2図)。
(5)  作用温度及び至適温度 100mM、 pH9のグリシン−水酸化ナトリウム緩
衝液中で作用温度を測定した結果、作用温度は20〜7
0℃であり、その至適温度は55℃であった。また、4
0〜60℃に於いても、至適温度での活性の50%以上
の相対活性を有していた(第3図)。
(6)温度安定性 100mM、 pH9のグリシン−水酸化ナトリウム緩
衝液中で、10分間各温度で処理した後、残存活性を測
定した結果、45℃では安定しており、50℃でも90
%以上の残存活性を有していた(第4図)。
(7)キレート剤の影響 キレート剤であるEDTAXBGT八、NT八及び5T
PPを活性測定時に共存させ、その影響を検討したがほ
とんど活性を阻害しなかった。
(8)金属イオンの影響 各種金属イオン(AI”、Fe 3 +、3 a 2 
+、Ca2+Co2+、 Cu2+、 Fe 2 +、
 l g 2 +、 17 g 2 +、 Mn 2 
+、 Ni2+S n 2 +、zn2+、K”、Na
”)を活性測定時に共存させ、その影響を検討した(に
“、Na+についてはそれらの塩濃度を50mMとし、
他のイオンについては、1mMとした)。その結果、C
u2+、Sn2+Hg2+及びZn”+により阻害され
た。
(9)分子量 本酵素をTSに−G2000SW  (東ソー社製)に
よるゲル濾過法により分子量測定したところ、約2,5
万であった。
σ■ 界面活性剤耐性 各界面活性剤(例えば、アルキルスルホン酸ナトリウム
(5AS)、アルキル硫酸エステルナトリウム塩(AS
)、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステルナ)IJ
ウム塩(BS)に対する安定性を検討するために、本酵
素を界面活性剤10%水溶液と共に40℃で保存し、2
週間後の残存活性を測定した。その結果、何れの界面活
性剤と共存した場合も50%以上の残存活性を有してい
た(第2表)。
第2表 本:100mMグリシン緩衝液(p)19>■ プロテ
アーゼ耐性 各プロテアーゼ(例えば、サビナーゼ(ノボ社製)、ペ
プシン(シグマ社製)、パパイン(シグマ社製))に対
する、本酵素の安定性を検討するために各プロテアーゼ
I Atl/−と共に、100mM リン酸緩衝液(p
H7)中40℃で2週間保存し、その残存活性を測定し
た。その結果50%以上の残存活性を有し、プロテアー
ゼに対し極とて強い耐性を有していた(第3表)。
第3表 〔発肋の効果〕 本発明のプロテアーゼ耐性セルラーゼは、界面活性剤、
プロテアーゼ等の洗浄剤配合成分に対し極めて強い耐性
を有しており、キレート剤によってほとんど阻害を受け
ない。
また、pH17に至適palを有しているが、p)17
. O〜9.0のアルカリ側でも、活性の発現が見られ
る。
更に、広範囲で極めて安定である。従って、本酵素は、
例えば、液体洗浄剤組成物の配合成分として有利に使用
することができるものである。
〔実施例〕
以下、実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説肋する。
実施例1 茨城県鹿島郡周辺の採取土壌約1gを1%NaC1含有
滅菌水5mlに懸濁し、攪拌・静置後、その上清をスク
リーニング用CMC含有寒天培地(培地1)に塗布し、
30℃で2−7日培養後、ハローを形成したコロニーを
選出し、CMCアーゼ生産菌を取得した。取得菌は、肉
眼的及び、顕微鏡的に単一になるまで単集落分離を繰り
返すと、純粋な分離菌を得ることが8来た。更に得られ
た菌を液体培地(培地2)に接種し、30℃、3日間振
とう培養した。培養後、遠心分離した上清液に、1%I
Es、サビナーゼ(ノボ社製)をIAII/mffとな
るように添加し、40℃にて保存し、pH9におけるC
MCアーゼ活性の残存活性を測定し、プロテアーゼ耐性
セルラーゼ生産菌を選択した。
上記の方法により、本発明のストレプトマイセス エス
ピーKSM−23(FBRM P−11255)を取得
することが出来た。
培地I  CMC含有寒天培地(HA−Agar)CM
o           3% 腐植酸      0.1% に82PO,0,2% Mg5L・7H,[]     00.05%NaC1
0,1% Agar        1% 培地2 CMo         1%ポリペプトン 
  0.5% 酵母エキス    0.05% KH,PO40,1% MgSO4・7H200,02% 実施例2 実施例で得たストレプトマイセスエスピーKSM23株
を、CMCを3%フスマに代え、ポリペプトンを0.5
%硝酸に代えた実施例の液体培地2に接種し、30℃、
3日間、通気量0.5vvm、攪拌数200rpmで3
01発酵槽により培養した。培養後、フィルターブレス
により、菌体及び不溶物を除き、粗酵素液を得た。この
粗酵素液15!lを限外濾過(旭化成社製、分画分子量
6.000)により濃縮、脱塩を行い11の粗酵素液を
得た。更に、凍結乾燥を行い、乾燥粉体としてプロテア
ーゼ耐性セルラーゼ(比活性230単位/g)11.7
gを得た。なお酵素活性はpH9における測定値である
実施例3 実施例2で得られた粗酵素液を10%BS、サビナーゼ
IA[I/mj!と共存させ、40℃、2週間後の残存
活性を測定した。その結果、48%の活性を有していた
【図面の簡単な説明】
第1図は、プロテアーゼ耐性セルラーゼの酵素反応11
1)1と相対活性の関係を示す図面である。 第2図は、同酵素の処理pHと相対活性の関係を示す図
面である。 第3図は、同酵素の反応温度と相対活性の関係を示す図
面である。 第4図は、同酵素の処理温度と相対活性の関係を示す図
面である。 以上 第 図 反応pH △ ; クエン酸ナトリウム緩衝液 O; リン酸ナトリウム緩衝液 口 ; グリシン−水酸化ナトリウム緩衝液第 図 処理pH △ ; クエン酸ナトリウム緩衝液 O; リン酸ナトリウム緩衝液

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ストレプトマイセス属に属する菌が産生する、プロ
    テアーゼに対して強い耐性を有するセルラーゼ。 2、プロテアーゼ1AU/mlとともに40℃で保存し
    た場合、2週間後でも50%以上の残存活性を有する請
    求項1記載のプロテアーゼ耐性セルラーゼ。 3、次の物理化学的性質を有する請求項1又は2記載の
    プロテアーゼ耐性セルラーゼ。 (1)作用 カルボキシメチルセルロース(CMC)によく作用し、
    これらを溶解せしめ、還元糖を 生成する。 (2)基質特異性 CMCの他、リン酸膨潤セルロース、キシ ラン及びp−ニトロフェニルセロピオシド に対しても若干の活性を有する。アビセル、セルロース
    粉末、濾紙等の結晶質繊維及び セロビオースに対する分解活性は有してい ない。 (3)作用pH及び至適pH 作用pH範囲は4〜10と広範囲であり、至適pHは7
    .0であり、5〜9の範囲に於いても至適pHに於ける
    活性の50%以上の相対活性を有する。 (4)pH安定性 30℃、1時間保持した場合pH3〜11の範囲で極め
    て安定である。 (5)作用温度及び至適温度 作用温度は20〜70℃であり、その至適温度は55℃
    である。また、40〜60℃に於いても、至適温度での
    活性の50%以上の相対活性を有する。 (6)温度安定性 45℃、10分では安定しており、50℃10分でも9
    0%以上の残存活性を有する。 4、次の物理化学的性質を有する請求項3記載のプロテ
    アーゼ耐性セルラーゼ。 (1)キレート剤の影響 キレート剤であるEDTA、BGTA、NTA及びST
    PPを活性測定時に共存させても、ほとんど活性は阻害
    されない。 (2)金属イオンの影響 Cu^2^+、Sn^2^+、Hg^2^+及びZn^
    2^+により阻害される。 (3)分子量 約2.5万(ゲル濾過法)。 (4)界面活性剤の影響 アルキルスルホン酸ナトリウム(SAS)、アルキル硫
    酸エステルナトリウム塩(AS)又はポリオキシエチレ
    ンアルキル硫酸ナト リウム塩(ES)の10%水溶液とともに40℃で保存
    した場合2週間後でも50%以上の残存活性を有する。 5、ストレプトマイセス(Streptmyces)属
    に属するプロテアーゼ耐性セルラーゼ生産菌。 6、ストレプトマイセス・エスピー (Streptomyces sp.)KSM−23と
    命名され、微工研菌寄第11255号として寄託された
    請求項5記載のプロテアーゼ耐性セルラーゼ生産菌。 7、ストレプトマイセス(Streptmyces)属
    に属するプロテアーゼ耐性セルラーゼ生産菌を培養し、
    その培養物よりプロテアーゼ耐性セルラーゼを採取する
    ことを特徴とするプロテアーゼ耐性セルラーゼの製造法
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5439816A (en) * 1991-12-10 1995-08-08 Kao Corporation Carboxymethylcellulase isolated from bacillus sp. PKM-5430 (FERM BP-4087)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5439816A (en) * 1991-12-10 1995-08-08 Kao Corporation Carboxymethylcellulase isolated from bacillus sp. PKM-5430 (FERM BP-4087)

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