JPH04341186A - 新規なグルコースイソメラーゼおよびその製造法ならびに異性化糖の製造法 - Google Patents

新規なグルコースイソメラーゼおよびその製造法ならびに異性化糖の製造法

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JPH04341186A
JPH04341186A JP3139491A JP13949191A JPH04341186A JP H04341186 A JPH04341186 A JP H04341186A JP 3139491 A JP3139491 A JP 3139491A JP 13949191 A JP13949191 A JP 13949191A JP H04341186 A JPH04341186 A JP H04341186A
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JP
Japan
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glucose
enzyme
activity
glucose isomerase
fructose
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Withdrawn
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JP3139491A
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English (en)
Inventor
Mamoru Takahashi
守 高橋
Junko Ono
小野 淳子
Kazuo Matsuura
松浦 一男
Shigeyuki Imamura
茂行 今村
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.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、新規なグルコースイソ
メラーゼに関し、さらに詳細には、耐酸性が大きい新規
なグルコースイソメラーゼ、この新規なグルコースイソ
メラーゼの製造法およびこの新規なグルコースイソメラ
ーゼの用途に係わる。 【0002】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
、澱粉からの異性化糖の製造法において、澱粉の液化、
液化澱粉の糖化およびグルコースの異性化はそれぞれp
H6付近、pH4.5付近およびpH7〜8付近で行わ
れているが、グルコースの異性化に先立って酸性の糖化
液をグルコースの異性化に適するpHに調整しなければ
ならない煩雑さがあり、またグルコースの異性化がアル
カリ側で行われた場合には、糖の分解および着色という
問題点があった。 【0003】また、食品およびアルコール飲料の多くは
弱酸性であり、例えば、日本酒ではpHは4.3付近で
ある。さらに日本酒には約3重量%のグルコースが含有
されており、このグルコースを異性化することにより、
今までになかった新しい風味の日本酒を創生することが
できる。 【0004】従って、酸性においてさえも高い活性を有
するグルコースイソメラーゼの出現が期待されているが
、このようなグルコースイソメラーゼは未だ見出されて
いない。グルコースイソメラーゼは少くともD−グルコ
ースをD−フルクトースに異性化する反応を触媒する酵
素であり、1972年に国際生化学連合では新しく酵素
番号EC5.3.1.18が付されたが、1978年の
改訂でキシロースイソメラーゼ(酵素番号EC5.3.
1.5)との差が認められず同一の酵素として取扱われ
削除されている(株式会社シーエムシー社発行「バイオ
テクノロジー事典」第330頁1986年)が、グルコ
ースイソメラーゼ(酵素番号EC5.3.1.18)の
名称は工業面では慣用的に使用されている。 【0005】従来知られているグルコースイソメラーゼ
生産菌株はWen−Pin Chen, Proces
sBiochemistry, June/July 
1980 に掲載されているだけでも80株ある。とこ
ろで、グルコースイソメラーゼの研究の多くは耐熱性の
面からのアプローチがなされている。例えば、Ampu
llariella 属(米国特許第4308349 
号) 、Bacillus licheniformi
s(米国特許第4348480 号、同第435510
3 号) 、Flavobacterium arbo
rescens (C. Boguslawski, 
J. Appl. Biochem. 5 ,186−
196 ,1983) 、Thermoactinom
yces 属、Pseudonocardia 属(特
開昭49−30588号) 、Bacillus st
earothermophilus (米国特許第38
26714 号) 、Bacillus coagul
ans(米国特許第3979261 号)およびBac
illus属(特許公開公報平2−242680) は
全て耐熱性グルコースイソメラーゼについての報告であ
り、約pH5以下の酸性条件下ではほとんど活性を示さ
ないものであった。 【0006】耐酸性グルコースイソメラーゼ、あるいは
酸性側での相対活性の高いグルコースイソメラーゼにつ
いてはK. Yamanaka, Biochem. 
Biophys. Acta, 151,670−68
0 (1968)に記載されているLactobaci
llus brevisのものと、栗田ら、日本農芸化
学会誌・1991年大会講演要旨集〔122〕に記載さ
れているN−27株からのものの2つが知られているに
過ぎない。L. brevis の酵素のpH4.5に
おける活性は至適pH6.5付近の活性に対する相対比
として約42%、pH4.0においては約20%の相対
活性を示すと記載されている。N−27株由来の酵素は
pH5.0において安定して作用し、また、pH5.0
付近、60℃においても安定して作用したとこの要旨集
には記載されてはいるが、pH4.5以下の条件で作用
するとは記載されてはいない。また、口頭での発表によ
れば、このN−27株由来の酵素は、pH5.0におけ
る活性が至適pH7.0付近における活性の50%程度
の相対活性を示すにすぎず、また、pH4.0において
は40%以下程度の相対活性を示すにすぎないものであ
る。 【0007】さらにStreptomyces  fl
avogriseus(W.P. Chen & A.
W. Anderson, Appl. Env.Mi
crobiol., 38 ,(6) 1111−11
19 ,1979) ,St. griseofusc
us S−41 (T. Kasumi, K. Ha
yashi, Agric. Biol, Chem.
, 46(1) ,21−30 ,1982)およびS
t. violaceoruber (M. Call
ens, H.K. Hilderson, ENZY
ME Microb. Technol. 8,696
−700 ,1986) のStreptomyces
属由来の酵素はpH5以下では、殆ど活性を示していな
い。また、Bacillus sp.  TX−3(M
. Kitada, Y. Dobashi, Agr
ic. Biol. Chem.,53(6),146
1−68 、1989) の酵素も同様にpH5以下で
は殆ど活性を示さない。Arch. Biochem.
 Biophys., 48 ,120 ,1954に
記載されているPseudomonas  hydro
philaは、すでにBergey’s Manual
 of Determinative Bacteri
ology 第8版(1974)P346ではAero
monas   hydrophilaに訂正されてい
るが、このAeromonas   hydrophi
lia 由来の酵素はpH5.0以下ではほとんど活性
を示さない。また、以上からPseudomonas属
に属する微生物がグルコースイソメラーゼを生産するこ
とについて知られていなかった。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明者らはグルコース
の異性化を糖化と同じ酸性で行うべく、酸性条件下にお
いても十分な安定性を保持している優れた性質を有する
グルコースイソメラーゼを発見し、さらには、例えば日
本酒のようにpHが低い上に、アルコールや各種の有機
酸類が多量に存在している飲食類中においても十分な活
性を発現するグルコースイソメラーゼの開発を目的とし
て、広く自然界からスクリーニングを行った結果、和歌
山県新宮市佐野の野菜畑土壌より分離したシュードモナ
ス・エスピー(Pseudomonas sp.)No
. 1−4が目的とする性質を有する酵素を生産してい
ることを発見し、この発見に基づいて本発明を完成させ
るに至ったものである。 【0009】すなわち、本発明は少なくとも下記の理化
学的性質を有することを特徴とするグルコースイソメラ
ーゼおよびシュードモナス属に属する該酵素の生産菌を
培地にて培養し、得られた培養物から該酵素を採取する
ことを特徴とする該酵素の製造法である。本発明のグル
コースイソメラーゼの理化学的性質は以下のとおりであ
る。 (1) 酵素作用:少なくとも下記の反応を触媒する。 D−グルコース―→D−フルクトース (2) 基質特異性:少なくともD−グルコースを基質
とする。 (3) 作用pH:pH3.5〜5.0における活性が
pHに関する最大活性に対する相対比として70%以上
であり、かつ、pH5.0〜10.0における活性が、
相対比として80%以上である。また、本発明は前記の
酵素を用いた簡便な異性化糖の製造法である。 【0010】本発明の新規なグルコースイソメラーゼ生
産菌はシュードモナス属に属するが、例えば、本発明者
らが分離したNo. 1−4菌は本発明に最も有効に利
用される菌株の代表例であって、本菌株の菌学的特徴を
示すと次のとおりである。尚、本菌株の同定にあたって
は、同定実験は「医学細菌同定の手引き第2版」、“M
icrobiological Methods”第3
巻に準じて行い、実験結果を“Bergey’s Ma
nual of Determinative Bac
teriology”第8版、“Bergey’s M
anual of Systematic Bacte
riology” Vol.1(1984)、“同誌、
Vol.2(1986)”などと対比して同定を行った
。DNAのGCmol%測定は、精製DNAをヌクレア
ーゼP1で消化し、DEAEカラムを用いたHPLC法
で測定し、キノンの分析は「新しい分類学に伴走する細
菌同定法」に準じてキノンを精製しHPLCで分析した
。培養は28〜30℃で行なった(生育温度テストを除
く)。なお、シュードモナス・エスピーNo. 1−4
は通産省工業技術院微生物工業技術研究所に微工研条寄
第3348号(FERM  BP−3348)として寄
託されている。 【0011】No. 1−4株の菌学的性質を示す。 1)生育の特徴 普通寒天斜面培地 線状に良好に生育する。淡い黄土色を呈するが可溶性色
素は産生しない。半光沢。 普通寒天平面培地 緑のなめらかで平な円形の集落を形成する。やや湿潤で
半光沢を有し淡い黄土色を呈するが、可溶性色素は産生
しない。 液体培地(ペフトン水) 良好に生育する。混濁せずに、壊れやすいが厚い皮膜を
形成する。 リトマスミルク培地 アルカリ性になりペプトン化する。 【0012】2)DNAのGCmol %約67.7 【0013】3)主たるイソプレノイドキノンQ8  【0014】4)形態の特徴 端の丸いまっすぐまたはやや曲がった短桿状〜桿状細菌
で、単独、二連、たまに短連鎖。大きさは0.4〜0.
6μm ×0.5〜1.0μm 、極毛で運動する。芽
胞非形成、多形性もない。 【0015】 5)生理・生化学的性状 グラム染色                    
      −KOH反応             
             +抗酸性染色      
                    −カプセル
形成                       
 −OFテスト(Hugh−Leifson)    
       NTOFテスト(N源にNH4H2PO
4)         O(酸化)好気での生育   
                     +嫌気で
の生育                      
  −生育温度  37℃             
       −30℃              
      +20℃               
     +10℃                
    NT食塩耐性    0%         
           +1.5%         
         +3.0%           
       −生育pH    4.8      
                +5.6     
                 +9.0    
                  +10.0  
                    −【001
6】 ゲラチン分解                   
     +デンプン分解             
           −カゼイン分解       
                 +エスクリン分解
                      +セル
ロース分解                    
  −チロシン分解                
        −Tween 80分解      
                  −アルギニン分
解                      +【
0017】 カタラーゼ産生                  
    +オキシダーゼ産生            
      (+)レシチナーゼ産生        
            +ウレアーゼ産生(SSR)
                −ウレアーゼ産生(
Chris.)           (+)インドー
ル産生                      
−硫化水素産生(lead acetate pape
r)   −アセトイン産生(K2HPO4)    
         −アセトイン産生(NaCl)  
             −【0018】 MRテスト                    
      −硝酸塩還元テスト(ガス産生)    
    −( NO2− の検出)     − ( NO3− の検出)     + 【0019】 シモンズ培地での利用性 クエン酸塩                    
    +リンゴ酸塩               
         +マレイン酸塩         
             −マロン酸塩      
                  +プロピオン酸
塩                    +グルコ
ン酸塩                      
−コハク酸塩                   
     +【0020】 クリステンゼン培地での利用性 クエン酸塩                    
    +リンゴ酸塩               
         +マレイン酸塩         
             −マロン酸塩      
                  +プロピオン酸
塩                    +グルコ
ン酸塩                    (+
)コハク酸塩                   
     +【0021】 グルコースよりガスの産生            −
糖より酸の産生 アドニトール                   
   −L(+)−アラビノース          
  +セロビオース                
      +ズルシトール            
          −メソ−エリスリトール    
          −フルクトース        
              +D−ガラクトース  
                +D−グルコース 
                   +グリセリン
                        +
イノシトール                   
   +イヌリン                 
         −ラクトース          
              +マルトース     
                   +マンニトー
ル                      +マ
ンノース                     
   +メレジトース               
       +メリビオース           
           −ラフィノース       
             (+)L(+)−ラムノー
ス              −D−リボース   
                   +サリシン 
                         
−L−ソルボース                 
   −ソルビトール               
       +スターチ             
             −サッカロース     
                 +トレハロース 
                     +D−キ
シロース                    +
【0022】No. 1−4株の主な性状グラム陰性の
桿状細菌で極鞭毛で運動する。カタラーゼ、オキシダー
ゼ陽性で、グルコースを酸化的に分解し酸を産生する。 DNAのGCmol %は66.7%。主たるイソプレ
ノイドキノンはユビキノンQ8 。多形性なし。 芽胞非形成。 【0023】No. 1−4の同定 本菌株の主性状を“Bergey’s Manual 
of Systematic Bacteriolog
y ” Vol.1、2 、3と対比した結果、Pse
udomonas 属に属することが判った。Pseu
domonas 属で、主たるキノン系としてQ8 を
含有する菌種は16種あった(J. Gen. Mic
robiol., 29,17〜40,1983) 。 そのうち“Bergey’s Manual of S
ystematic Bacteriology ” 
Vol.1に記載があるのは13菌種である。記載され
ていない3菌種のうち1菌種はP. acidovor
ansに、また1菌種はDNAのGCmol %が36
〜37.5%と低く、残りの1菌種は基準株の指定がな
かった。前記の“Bergey’s Manual”に
記載のあった13菌種の中で、黄色色素を産生する菌種
と、硝酸塩の還元能のある菌種合計9菌種を除いた4菌
種の性状を対比して表1にまとめた。 【0024】 【表1】 【0025】表1には示さなかったが、Pseudom
onas   iners はグルコースからフルクト
ースの酸産生能はなく、Pseudomonas   
testosteronii はグルコース等多くの糖
が利用できない。本菌株は、Pseudomonas 
  gladioliとはスライム形成、Tween 
80の分解、41℃での生育で、Pseudomona
s   acidovorans とはゲラチンの分解
、アルギニンの分解の点で異なっている(アルギニンの
分解性状はキーポイントの一つになっている)。よって
本菌株をPseudomonas   sp. と同定
したが、種(Species)の確定はできなかった。 よって本菌株(No. 1−4)をシュードモナス・エ
スピー(Pseudomonas sp.)No. 1
−4と命名した。 【0026】本発明において、初めてシュードモナス属
に属する微生物がグルコースイソメラーゼを産生するこ
とが明らかになり、しかも、シュードモナス・エスピー
No.1−4の産生するグルコースイソメラーゼは新規
なグルコースイソメラーゼであることを開示するもので
ある。本発明においては、先ずシュードモナス属に属す
る新規なグルコースイソメラーゼの生産菌が適当な培地
で培養される。前記の新規なグルコースイソメラーゼ生
産菌の代表例としては、前記のシュードモナス・エスピ
ーNo. 1−4が挙げられるが、耐酸性を有する本発
明の新規なグルコースイソメラーゼを生産する能力を有
する菌株はすべて本発明に使用することができることは
言うまでもない。なお、シュードモナス・エスピーNo
. 1−4の変異株およびこれらの菌株から、たとえば
遺伝子組換えおよび細胞融合などによって誘導された菌
株を当然に使用することができる。 【0027】前記の培養は、細菌の培養に一般的に用い
られる条件によって行うことができる。培地としては、
菌が同化し得る炭素源、窒素源、さらに必要に応じて無
機塩などを含有させた栄養培地が使用される。炭素源と
しては、グルコース、フルクトース、サッカロースおよ
びマンノースなどが単独、または組み合わせて用いられ
る。窒素源としてはペプトン、肉エキス、酵母エキスお
よびマルトエキスなどが単独、または組み合わせて用い
られる。その他、必要に応じて無機塩、金属塩およびビ
タミン類などが使用される。前記以外に同化し得る炭素
源、窒素源が使用できることは言うまでもない。培養は
通常、振とうまたは通気撹拌培養などの好気的条件下で
行うのがよく、工業的には深部通気撹拌培養が好ましい
。培養温度はグルコースイソメラーゼ生産菌が発育し、
本酵素を生産する範囲内で適宜変更し得るが、通常は1
5〜32℃、特に28℃付近が好ましい。培養時間は培
養条件によって異なるが、本発明の新規な酵素が最高の
力価に達する時期を見計らって適当な時間に培養を停止
すればよく、通常は1〜3日程度である。発泡があると
きにはシリコン油などの消泡剤が適宜使用される。 【0028】本発明の新規なグルコースイソメラーゼは
、このようにして得られた培養物中の主として菌体内に
含有されているので、培養菌体が溶菌していないかぎり
、培養液上清には存在しない場合が多い。従って、得ら
れた培養物から濾過または遠心分離等の通常の固液手段
によって集菌し、これらの菌体を超音波処理、フレンチ
プレス処理およびガラスビーズ処理等の機械的破壊手段
やリゾチーム等の酵素的溶解等の種々の方法を適宜単独
、あるいは組み合わせて粗製のグルコースイソメラーゼ
含有液が得られる。 【0029】本発明の新規なグルコースイソメラーゼは
、このようにして得られた粗製のグルコースイソメラー
ゼ含有液から、例えば、硫安沈澱法、等電点沈澱法、ゲ
ル濾過法および半透膜による透析などの通常の酵素回収
法によって分離、回収される。 【0030】このようにして得られたグルコースイソメ
ラーゼの純度を必要に応じてさらに向上させるために、
たとえば、アフィニティクロマトグラフィ、イオン交換
クロマトグラフィおよび電気泳動などにより常法で精製
することができる。 【0031】本発明の新規なグルコースイソメラーゼの
性状を示す。すなわち、 (1) 酵素作用 つぎの式に示すように、少なくともグルコースよりフル
クトースを生成する反応を触媒する活性を有する。 D−グルコース  ―→  D−フルクトース(2) 
基質特異性:少なくともグルコースに作用する。またキ
シロース、リボースにも作用する。 (3) 分子量 60,000  ±  7,000 トーソー社製TSKゲルG3000SW(0.75×6
0cm)による値である。 溶出液;0.2M  NaCl含有0.1Mリン酸緩衝
液(pH7.0) 標準品はオリエンタル酵母社製の次の分子量マーカーを
使用。 分子量 12,400    シトクロムC 32,000    アデニレイトキナーゼ67,00
0    エノラーゼ 142,000    ラクテイトデヒドロゲナーゼ2
90,000    グルタメイトデヒドロゲナーゼ【
0032】(4) 至適pHおよび作用pH本発明の新
規なグルコースイソメラーゼの作用pHは、pH3.3
〜5.0における活性が、pHに関する最大活性に対す
る相対比として70%以上であり、かつ、pH5.0〜
10.0における活性が相対比として80%以上である
。なお、本発明において「pHに関する最大活性」とは
pHを酸性からアルカリ性へ変化させてそれぞれの活性
を調べた時に最大値を示す活性と定義され、至適pHに
おける活性の値と一致する。後記50mMの各緩衝液に
1mM  MgCl2 、200mMグルコースになる
ように調製し、酵素を添加して反応させて、生成された
フルクトースを後記のフルクトース測定法を用いて測定
した。 pH            緩衝液 3.3−4.0      グリシン塩酸4.0−6.
0      酢酸 6.5−8.2      リン酸 8.0−9.0      トリス塩酸9.0−10.
0    グリシン水酸化ナトリウムその結果を図1に
示した。図1において実線はエタノールを含まない反応
液を用いた結果であり、点線は30%のエタノールを含
有した反応液を用いて行った結果を示している。それに
よると本発明の酵素の至適pHは、pH7〜9付近にブ
ロードなピークとして認められた。エタノールを含まな
い反応液を用いた場合には、pH3.3においてさえ至
適pHにおける活性の75%以上の相対活性を示してい
る。30%のエタノールが共存した場合には、pH4.
5以上の高いpHでは85%以上の相対活性を示してい
る。pH4.5以上の高いpHではエタノール共存下の
方が活性が高めに保持される。 【0033】(5)pH安定性 至適pHと同様の各緩衝液に酵素を添加して50℃、3
0分間加熱した後の残存活性を検討した結果を図2に示
した。少なくともpH4.0−9.0において広い範囲
安定であり、70%以上の活性を保持していた。 (6) 熱安定性 50mM酢酸緩衝液(pH4)および50mMトリス塩
酸緩衝液(pH8)を用いて、40℃から80℃までの
各温度で15分間加熱処理をした後の残存活性を検討し
た結果を図3に示した。図3において、実線は酢酸緩衝
液を、点線はトリス塩酸緩衝液を用いて行った結果を示
す。pH4においては約50℃まで、pH8においては
約60℃までは安定であった。 (7) 至適温度 50mM酢酸緩衝液(pH4.5)を用いて至適温度の
検討を行った結果を図4に示した。これによれば50℃
付近に至適温度を有していた。 (8) 等電点 pH  5.1  ±  0.6 キャリアアンフォライトを用いる焦点電気泳動法により
4℃、700Vの定電圧で40時間通電した後、分画し
、各画分の酵素活性を測定した。 (9)阻害剤 50mMグリシン緩衝液を用いて、それぞれ1mMの酢
酸、コハク酸、クエン酸および乳酸をそれぞれ共存させ
、酵素の活性発現率を検討したところ、本発明の酵素は
表2に示したごとく、前記の有機酸存在下でも99.5
%以上の相対活性を示した。 【0034】 【表2】 【0035】なお、前記のグルコースイソメラーゼの性
状および後記の実施例におけるグルコースイソメラーゼ
の活性はAppl. Env. Microbiol.
,38(6) , 1111−1119(1979),
W. P.Chenらの変法に準拠して測定した。すな
わち、0.1Mリン酸緩衝液(pH7.5)、0.5M
グルコース、0.05M  MgSO4 ・7H2O 
、0.005MおよびCoCl2 ・6H2O からな
る混合液0.9mlに適当に希釈した酵素液0.1ml
を添加し、37℃で1時間反応させた後に0.5M過塩
素酸2mlを添加して反応を停止する。その0.5ml
に2.4%システイン−塩酸0.1ml、70%硫酸3
ml、0.1%カルバゾール/エタノール0.1mlを
添加撹拌し、37℃、15分間インキュベートの後にA
560nm (A1)を測定する。この時、0.1mM
に調製したフルクトースの0.5mlを用いて同様にし
てA560nm (A0)を測定し、スタンダードとす
る。 計算式    U/ml=(A1/A0) ×0.1 
×6×1/60×1/0.1 ×希釈率 【0036】またフルクトースは、反応液1.0mlに
0.5M過塩素酸2mlを添加撹拌し、その0.5ml
に前記の発色試薬を添加してA560nm (A2)を
測定する。 計算式    mM=(A2/A0) ×0.1 ×0
.6【0037】本発明の新規なグルコースイソメラー
ゼは、異性化糖の製造などに好適に使用されるが、この
際にグルコースイソメラーゼは精製された酵素自体のほ
かに、この酵素を含有する培養物ならびに酵素自体およ
び培養物それぞれの処理物も好適に使用することができ
る。前記の培養物には、培養液ならびに培養物から分離
された菌体および濾液があるが、就中、菌体が好ましい
。前記の処理物には菌体の破壊物、培養物および菌体破
壊物、それぞれからの抽出物および抽出粗製物ならびに
固定化物などがある。菌体破壊物は、菌体をたとえば超
音波、ガラスビーズまたはフレンチプレスなどによる粉
砕ならびに自己消化などの常法により処理して得られる
。培養物および菌体破壊物のそれぞれから常法により、
これらの抽出物およびこの抽出物から分離された抽出粗
製品が得られる。固定化物は、酵素自体、培養物、菌体
破壊物ならびに培養物および菌体破壊物、それぞれから
の抽出物および抽出粗製物を、常法により、担体結合法
、架橋法および包括法によって固定化したものである。 【0038】本発明の新規なグルコースイソメラーゼを
使用した異性化糖の製造法について説明する。従来の異
性化糖は、直接、グルコースを糖原料として異性化する
こともできるが、安価に製造するために、従来のグルコ
ースイソメラーゼを使用してたとえば、次の3工程で製
造されている。すなわち、 (1) 液化工程 原料澱粉液に、耐熱性アミラーゼを添加し、これをpH
6.0〜6.5で、通常は蒸気加熱条件下にて液化澱粉
液(マルトオリゴ糖またはマルトデキストリン含有)を
得る。 なお、原料澱粉としては特に制限はないが、たとえば、
イモ類および穀物類に由来する、所謂、植物澱粉が好適
に使用される。 【0039】(2) 糖化工程 液化工程で得られた液化澱粉液に糖化酵素として、たと
えば、イソアミラーゼもしくはプルラナーゼとグルコア
ミラーゼを併用し、またはマルターゼを使用し、pH4
.5付近で、一般には45〜50℃程度の加温条件下に
て液化澱粉液中のマルトデキストリンを加水分解してグ
ルコースに変化させる。 【0040】(3) 異性化工程 糖化工程で得られたグルコースを含有する糖化液に従来
のグルコースイソメラーゼを加えてpH7.5〜8.0
で55〜60℃程度に加熱して、グルコースの一部をフ
ルクトースに変化させてグルコースとフルクトースとを
含有する(通常は約1:1)異性化液が得られる。 【0041】この従来法の異性化工程における従来のグ
ルコースイソメラーゼに替えて、本発明の新規なグルコ
ースイソメラーゼを使用することができる。この場合に
は異性化反応液のpHは3〜10の広い範囲とすること
ができるが、異性化糖の分解および着色を防止するため
にはpHを4〜7とすることが好ましく、またpHを4
〜5とすることが特に好ましい。なお、この場合におい
ては前段の糖化工程からの糖化液はpH4.5程度の酸
性であるが、この糖化液のpHを従来法におけるように
7.5〜8.0に調整する必要はなく、糖化液のpH調
整を省略し得る。 【0042】また、従来法の糖化工程において、本発明
の新規なグルコースイソメラーゼを併用して糖化と異性
化とを併進させることができ、これにより従来法におけ
る異性化工程を省略することができ、原料澱粉から2段
で異性化糖を製造することができる。この場合において
、反応液のpHは従来の糖化工程における反応液のpH
と同様に4.5付近とすればよく糖化工程との都合で他
のpH条件選択してよい。本発明の新規なグルコースイ
ソメラーゼの使用法としては、該酵素または該酵素を含
有する培養物もしくはそれらの処理物を添加もしくは接
触せしめて作用させる方法が例示される。該酵素の使用
量は反応の時間と温度および糖原料中のグルコースの濃
度によって適宜選択すればよく、例えば、10mMのグ
ルコースの存在下、該酵素を0.1u/mlを使用した
場合には、通常、37℃、1時間の条件にて異性化する
ことができる。 【0043】本発明の新規なグルコースイソメラーゼを
使用して、たとえば、酸性の食品およびアルコール飲料
の風味を変えることができる。酸性アルコール飲料とし
ては、特に、日本酒が例示されるが、その他にビールや
ワイン等の特に醸造酒が好適な例として挙げられる。す
なわち、日本酒に本発明の新規なグルコースイソメラー
ゼを作用せしめれば、日本酒はアルコールおよび多種類
が多量な有機酸が存在し酸性であるにも拘らず、このグ
ルコースイソメラーゼは日本酒に含有されているグルコ
ースに有効に作用してフルクトースに変化させる。処理
方法は、前記と同様に、該酵素または該酵素を含有する
培養物もしくはそれらの処理物を作用せしめればよく、
使用量や時間、温度等の条件も適宜選択すればよい。 【0044】 【実施例】 実施例1  シュードモナス・エスピーNo. 1−4
の培養肉エキス0.5重量%、ペプトン(極東)0.5
重量%および塩化ナトリウム0.5重量%を含みpH7
.0に調整された液体培地100mlを500ml容三
角フラスコに分注し、121℃で20分間加熱滅菌した
後、これにシュードモナス・エスピーNo. 1−4の
1白金耳を接種し、28℃で120r.p.m.の振と
う培養器で70時間培養して種母90ml(酵素活性0
.01u/ml)を得た。一方、消泡剤としてSAG4
71(商品名  日本ユニカー株式会社製)10mlを
添加した前記と同様な培地20Lを、30L容ジャーフ
ァメンターに仕込み、加熱滅菌した後に前記の種母に移
植し、培養温度28℃、撹拌速度200r.p.m.、
培養時間50時間の培養条件で通気撹拌培養し、培養物
19L(酵素活性0.01u/ml)を得た。 【0045】実施例2  酵素の分離精製実施例1で得
られた培養物19Lから遠心分離で集菌し、50mMリ
ン酸緩衝液(pH7.0)で300mlの菌体懸濁液を
調製し、超音波破砕機(クボタ社製)を用いて菌体を破
砕した。この菌体破砕液に8M尿素液を40ml添加撹
拌後、遠心分離して沈澱物を取り除き上清300ml(
酵素活性0.5u/ml)を得た。得られた上清を50
mMリン酸緩衝液(pH7.0)で緩衝化したDEAE
−セテァロースCL−6B(ファルマシア社製)100
mlのカラムに通し、同様の緩衝液200mlで洗浄し
た後に、0.15Mの塩化カリウムを含んだ50mMリ
ン酸緩衝液(pH7.0)100mlで溶出し、粗酵素
液100ml(酵素活性1u/ml)を得た。この粗酵
素液を10mMリン酸緩衝液(pH7.0)10Lに対
して透析し、酵素液110ml(酵素活性0.85u/
ml)を得た。この酵素液の50mlを凍結乾燥し、3
80mgの凍結乾燥標品(0.1u/mg)を得た。 【0046】実施例3  培養菌体を用いた酸性条件に
おけるグルコースの異性化 実施例1と同様にして得られた20L分の培養菌体を蒸
留水で洗浄し、200mlの生理食塩水に懸濁した。こ
の菌体懸濁液を50℃で12時間加熱処理した後、遠心
分離(4500rpm 、15分間)し、得られた沈澱
を再び生理食塩水200mlに懸濁し、この懸濁液を用
いて後記の種々の酸性条件におけるグルコースの異性化
の検討を行った。 反応条件 (1)   10mM  クエン酸緩衝液(pH3.5
)(2)   10mM  酢酸緩衝液(pH4.0)
(3)   10mM  グリシン塩酸緩衝液(pH4
.5)(4)   10mM  トリス塩酸緩衝液(p
H8.5)それぞれの緩衝液中で1mM  MgCl2
 、100mMグルコースになるように反応液10ml
を調製し、これに菌懸濁液1mlを添加して、37℃で
1時間インキュベイトした後に、生成されたフルクトー
ス量を測定し、その(4)の条件下のフルクトース生成
量を100%として、その相対生成量を表3に示した。 pH3.5のクエン酸緩衝液中においてさえも、至適p
Hのトリス塩酸緩衝液(pH8.5)の98%もの相対
活性を示していた。 【0047】 【表3】 【0048】実施例4  マルトオリゴ糖からフルクト
ースの生成 マルトオリゴ糖(シグマ社製:マルトデキストリン)1
gを蒸留水20mlに溶解し、pHを4.5に調整した
。これにグルコアミラーゼ(クモノスカビ由来  和光
純薬製)10uおよびプルラナーゼ(Enteroba
cter  aerogenes 由来  シグマ社製
)10uを添加し、10mlづつを試験管に分けた。そ
れぞれの試験管に SPEZYME GI(Store
ptomyces   ribiginosus 由来
のグルコースイソメラーゼ  FINNISHSUGA
R 社製;商品名)と実施例2で得られた本発明酵素を
それぞれ0.1uづつ添加し、37℃で1時間インキュ
ベイトした後に生成されたフルクトース量を測定し、本
発明の酵素を用いたフルクトース生成量を100%とし
た相対生成量を表4に示した。SPEZYME GIで
はフルクトースは微量しか生成されていない。 【0049】 【表4】 【0050】実施例5  酵素の固定化キトパールBC
W3503(富士紡績株式会社製:商品名)5gを蒸留
水でよく洗浄した後に、20mMリン酸緩衝液(pH7
.0)20ml中で30分間インキュベイトした。濾過
後、洗浄したキトパールBCW3503を実施例2で得
られた酵素液(0.85u/ml)25mlに添加し、
これを撹拌しながら37℃で30分間インキュベイトし
た。濾過後、ケーキを2mMリン酸緩衝液(pH7.0
)で洗浄して固定化酵素を得た。前記の固定化酵素を用
いて後記の2つの反応液を用いてそれぞれ反応を行い、
グルコースから生成したフルクトースの量を測定した。 反応液: 1.    100mM  酢酸緩衝液(pH4.0)
100mM  グルコース 1mM  MgCl2  2.    100mM  トリス塩酸緩衝液(pH8
.5)100mM  グルコース 1mM  MgCl2  すなわち、前記のそれぞれの反応液10mlに固定化酵
素2gずつを添加し、撹拌しながら37℃で1時間イン
キュベイトした後に生成されたフルクトースの量を測定
し、反応液 2の条件で生成されたフルクトース量を1
00%として相対生成量の値を表5に示した。フルクト
ース相対生成量は微差であった。 【0051】 【表5】 【0052】実施例6  菌体の固定化アクリルアミド
(和光純薬)7.5g、N,N′−メチレンビスアクリ
ルアミド(和光純薬)0.2g、1.5Mトリス塩酸緩
衝液(pH8.9)および1.5%過硫酸アンモニウム
(和光純薬)1mlを蒸留水で溶解して20mlに調整
し、実施例3の菌体懸濁液10mlを加えて混合した後
にTEMED(和光純薬)を30μl添加し、よく撹拌
した。28℃で24時間インキュベイトした後に固化し
たゲルを約2mm角のさいの目に切り、蒸留水でよく洗
浄して固定化菌体を得た。得られた固定化菌体2gづつ
を用いて実施例5と同様にして反応させたのち、グルコ
ースから生成されたフルクトースの量を測定し、トリス
塩酸緩衝液(pH8.5)の条件で生成されたフルクト
ース量を100%とした相対生成量を表6に示した。フ
ルクトースの相対生成量はpH4.0とpH8.5とで
は実質的に差はなかった。 【0053】 【表6】 【0054】実施例7  新規なグルコースイソメラー
ゼに対する有機酸の影響 日本酒中の主要成分である有機酸に注目して、本発明の
新規なグルコースイソメラーゼの有機酸による活性阻害
について検討し、その結果を前記の表2に示した。1m
Mの酢酸、コハク酸、クエン酸および乳酸のそれぞれに
よってSPEZYME GIは80%以上も活性が阻害
されていたが、本発明酵素は阻害されず99.5%以上
の活性を保持していた。本実施例で使用された反応液の
組成は下記のとおりであった。   反応液組成      50mM      グリ
シン塩酸緩衝液(pH4.3)           
     100mM      グルコース    
              20重量%  エタノー
ル                    1mM 
     MgCl2               
      1mM      有機酸【0055】実
施例8  日本酒中における安定性の検討0.5u/m
lに調整したSPEZYME GIおよび本発明酵素の
それぞれ2mlづつを日本酒10mlに添加して、50
℃で24時間インキュベイトした後の残存活性を測定し
たところSPEZYME GIは完全に失活していたが
、本発明酵素は100%活性が残存していた。 【0056】実施例9  日本酒中における活性発現に
ついて 対照品としてSPEZYME GIを用いて、日本酒中
における活性発現について検討を行った。富久娘(商品
名  東洋醸造株式会社製)に、前記の酵素をそれぞれ
0.1u/mlになるように添加し、15℃で12時間
インキュベイトした後に生成されたフルクトース量を測
定した。その結果、SPEZYME GIが0.1mM
であるのに対して、本発明酵素は46mMであってSP
EZYME GIに対して400倍以上の生成量を示し
た。本発明酵素を使用した場合のフルクトース生成量は
日本酒中のグルコースの約半量に相当し、本発明酵素は
日本酒中のグルコースをほぼ異性化し終わっていること
が判った。 【0057】 【発明の効果】本発明の新規なグルコースイソメラーゼ
は酸性においてさえも高い活性を示し、この新規なグル
コースイソメラーゼは、たとえば、シュードモナス・エ
スピーNo. 1−4のようなシュードモナス属に属す
る新規なイソメラーゼの生産菌を使用することにより効
率よく得られる。本願の新規なグルコースイソメラーゼ
を使用することにより、異性化糖を容易に、しかも、効
率よく製造することができ、また、日本酒中のグルコー
スを容易にフルクトースに異性化することにより風味の
変った日本酒が得られる。 【0058】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の新規なグルコースイソメラーゼの至適
pHおよび作用pHを示すグラフである。
【図2】本発明の新規なグルコースイソメラーゼのpH
安定性を示すグラフである。
【図3】本発明の新規なグルコースイソメラーゼのpH
熱定性を示すグラフである。
【図4】本発明の新規なグルコースイソメラーゼ至適温
度を示すグラフである。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  少なくとも、下記の理化学的性質を有
    することを特徴とするグルコースイソメラーゼ。 (1) 酵素作用:少なくとも、下記の反応を触媒する
    。 D−グルコース  →  D−フルクトース(2) 基
    質特異性:少なくともD−グルコースを基質とする。 (3) 作用pH:pH3.3〜5.0における活性が
    、pHに関する最大活性に対する相対比として70%以
    上であり、かつ、pH5.0〜10.0における活性が
    、相対比として80%以上である。
  2. 【請求項2】  グルコースイソメラーゼが、ゲルろ化
    法による分子量が60,000±7,000 であり、
    至適pHが7〜9であることを特徴とする「請求項1」
    記載のグルコースイソメラーゼ。
  3. 【請求項3】  シュードモナス属に属するグルコース
    イソメラーゼ生産菌を培地にて培養し、得られた培養物
    からグルコースイソメラーゼを採取することを特徴とす
    るグルコースイソメラーゼの製造法。
  4. 【請求項4】  グルコースイソメラーゼが、少なくと
    も下記の理化学的性質を有するグルコースイソメラーゼ
    である「請求項3」記載の製造法。 (1) 酵素作用:少なくとも、下記の反応を触媒する
    。 D−グルコース  →  D−フルクトース(2) 基
    質特異性:少なくともD−グルコースを基質とする。 (3) 作用pH:pH3.3〜5.0における活性が
    、pHに関する最大活性に対する相対比として70%以
    上であり、かつ、pH5.0〜10.0における活性が
    、相対比として80%以上である。
  5. 【請求項5】  グルコースイソメラーゼが、ゲルろ過
    法による分子量が60,000±7,000 であり、
    至適pHが7〜9であることを特徴とする「請求項4」
    記載の製造法。
  6. 【請求項6】  シュードモナス属に属するグルコース
    イソメラーゼの生産菌がシュードモナス・エスピーNo
    . 1−4(微工研条寄第3348号;FERMBP−
    3348)である「請求項3」または「請求項4」記載
    の製造法。
  7. 【請求項7】  シュードモナス属に属する、少なくと
    も下記の理化学的性質を有するグルコースイソメラーゼ
    生産菌を培地にて培養して得られることを特徴とする該
    酵素を含有する培養物またはその処理物の製造法。 (1) 酵素作用:少なくとも、下記の反応を触媒する
    。 D−グルコース  →  D−フルクトース(2) 基
    質特異性:少なくともD−グルコースを基質とする。 (3) 作用pH:pH3.3〜5.0における活性が
    、pHに関する最大活性に対する相対比として70%以
    上であり、かつ、pH5.0〜10.0における活性が
    、相対比として80%以上である。
  8. 【請求項8】  グルコースイソメラーゼが、ゲルろ過
    法による分子量が60,000±7,000 であり、
    至適pHが7〜9であることを特徴とする「請求項7」
    記載の製造法。
  9. 【請求項9】  シュードモナス属に属するグルコース
    イソメラーゼ生産菌が、シュードモナス・エスピーNo
    . 1−4(微工研条寄第3348号;FERMBP−
    3348)である「請求項7」記載の製造法。
  10. 【請求項10】  グルコースまたは糖化液を糖原料と
    して異性化糖を製造するに当たって、少なくとも下記の
    理化学的性質を有するグルコースイソメラーゼ、または
    該酵素を含有する培養物もしくはそれらの処理物を糖原
    料に作用せしめることを特徴とする異性化糖の製造法。 (1) 酵素作用:少なくとも、下記の反応を触媒する
    。 D−グルコース  →  D−フルクトース(2) 基
    質特異性:少なくともD−グルコースを基質とする。 (3) 作用pH:pH3.3〜5.0における活性が
    、pHに関する最大活性に対する相対比として70%以
    上であり、かつ、pH5.0〜10.0における活性が
    、相対比として80%以上である。
  11. 【請求項11】  グルコースイソメラーゼが、ゲルろ
    過法による分子量が60,000±7,000 であり
    、至適pHが7〜9であることを特徴とする「請求項1
    0」記載の製造法。
  12. 【請求項12】  糖原料が、デンプン類を加水分解酵
    素または該酵素を含有する培養物もしくはそれらの処理
    物で処理することにより得られたグルコースを含有する
    糖化液であり、かつ、該加水分解酵素、または該酵素を
    含有する培養物もしくはそれらの処理物と、該グルコー
    スイソメラーゼまたは該酵素を含有する培養物もしくは
    それらの処理物とを、酸性条件下で逐次または同時に該
    糖原料に作用せしめることを特徴とする「請求項10」
    記載の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000184878A (ja) * 1998-12-19 2000-07-04 Satoru Tabata 酒類及び甘味食品の製造方法

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JP2000184878A (ja) * 1998-12-19 2000-07-04 Satoru Tabata 酒類及び甘味食品の製造方法

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