JPH05227957A - Purification of cellulase and production of cellobiose - Google Patents
Purification of cellulase and production of cellobioseInfo
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- JPH05227957A JPH05227957A JP4022413A JP2241392A JPH05227957A JP H05227957 A JPH05227957 A JP H05227957A JP 4022413 A JP4022413 A JP 4022413A JP 2241392 A JP2241392 A JP 2241392A JP H05227957 A JPH05227957 A JP H05227957A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はセルラーゼの精製方法お
よびセロビオースの製造方法に関する。具体的には、本
発明はセルロース誘導体を用いてセルラーゼからβ−グ
ルコシダーゼを除去する方法およびこの方法により精製
された酵素を用いてセロビオースを製造する方法に関す
る。セロビオースはD−グルコース同士がβ,1−4結
合した二糖類で、天然には、松葉、トウモロコシの茎な
どの中に存在している。セロビオースは、甘みを伴うも
のの、人体においては分解されないオリゴ糖である。こ
のため、経済的にセロビオースを製造することが可能と
なれば、健康食品、ダイエット食品あるいは現代病とい
われる糖尿病患者に対する甘味料として効果的であると
考えられる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for purifying cellulase and a method for producing cellobiose. Specifically, the present invention relates to a method for removing β-glucosidase from cellulase using a cellulose derivative and a method for producing cellobiose using the enzyme purified by this method. Cellobiose is a disaccharide in which D-glucoses are bound to each other by β, 1-4, and naturally exists in pine needles, corn stalks and the like. Cellobiose is an oligosaccharide with a sweet taste, but it is not decomposed in the human body. Therefore, if it is possible to economically produce cellobiose, it is considered to be effective as a health food, a diet food, or a sweetener for diabetic patients who are said to have a modern disease.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、セロビオースの製造は、希塩酸な
どによってセルロースを酸化分解し、糖化した後、ゲル
クロマトグラフィー等の分離法を用いて精製することに
よりおこなわれてきた。この酸化分解法による糖化速度
は比較的速いが、高圧、耐酸性設備を必要とし、また2
次的分解によりセロビオースの収率が減少するなどの欠
点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, cellobiose has been produced by oxidatively decomposing cellulose with dilute hydrochloric acid or the like to saccharify it and then purifying it by a separation method such as gel chromatography. The saccharification rate by this oxidative decomposition method is relatively fast, but it requires high pressure and acid resistance equipment.
There are drawbacks such as a decrease in cellobiose yield due to secondary decomposition.
【0003】これに対して酵素を用いる方法によれば、
糖化速度は比較的遅いが温和な条件下で実施できるた
め、装置上有利であり、かつ触媒となる酵素の回収再利
用が可能となるなどの利点がある。しかし、市販されて
いるセルラーゼ製剤は複合酵素系であり、大別すると3
種類の酵素成分、すなわち結晶性の低いセルロース分子
をランダムに切断し、重合度のより低いセルロースを生
じるエンド−β−1,4−グルカナーゼ、セルロース分
子を非還元末端から順次セロビオース単位に分解するエ
キソ−β−1,4−グルカナーゼ、およびセロビオース
をさらにグルコースへと加水分解するβ−グルコシダー
ゼが含まれていることが知られている(Z.Physi
ol.Chem.,78,266(1912),J.B
acteriol.,59,485(1950),J.
Am.Chem.Soc.,33,181(197
9)。特にβ−グルコシダーゼは、セロビオースを高い
収率で分解するため、セロビオースはわずかしか生成さ
れない。On the other hand, according to the method using an enzyme,
Although the saccharification rate is relatively slow, it can be carried out under mild conditions, which is advantageous in terms of equipment and has the advantage that the enzyme that serves as a catalyst can be recovered and reused. However, the commercially available cellulase preparations are complex enzyme systems and are roughly classified into 3
Endo-β-1,4-glucanase, which randomly cleaves different types of enzyme components, namely, cellulose molecules with low crystallinity to give cellulose with a lower degree of polymerization, and exo that sequentially decomposes cellulose molecules from their non-reducing ends into cellobiose units. It is known that -β-1,4-glucanase and β-glucosidase that further hydrolyze cellobiose into glucose are contained (Z. Physi.
ol. Chem. , 78 , 266 (1912), J. Am. B
actiol. , 59 , 485 (1950), J. Am.
Am. Chem. Soc. , 33 , 181 (197)
9). In particular, β-glucosidase decomposes cellobiose in a high yield, so that only a small amount of cellobiose is produced.
【0004】このため、酵素法によりセロビオースを生
産する場合には、セルラーゼの成分からβ−グルコシダ
ーゼを除去した後、あるいはβ−グルコシダーゼのみを
選択的に阻害、失活させた後、セルロースに作用させる
のが効果的であると考えられる。しかしβ−グルコシダ
ーゼのみを阻害、失活させる方法はこれまでに報告され
ていない。Therefore, when cellobiose is produced by the enzymatic method, β-glucosidase is removed from the components of cellulase, or only β-glucosidase is selectively inhibited and inactivated, and then, it is allowed to act on cellulose. Is considered to be effective. However, a method for inhibiting and inactivating only β-glucosidase has not been reported so far.
【0005】β−グルコシダーゼの分離方法について
は、イオン交換樹脂等を用いてクロマトグラフィーなど
により分離する方法が報告される(J.Appl.Bi
ochem.,6,336(1984),Eur.J.
Biochem.,146,301(1985),宮大
農報36,271(1989),Agric.Bio
l.Chem.,54,301(1990))。ところ
がイオン交換樹脂等の分離抽出剤は高価でありかつ操作
が複雑であるため実用的でなく、経済的にβ−グルコシ
ダーゼを除去する方法は知られていない。Regarding the method of separating β-glucosidase, a method of separating it by chromatography using an ion exchange resin or the like is reported (J. Appl. Bi.
ochem. , 6 , 336 (1984), Eur. J.
Biochem. , 146 , 301 (1985), Miyadai Agricultural Bulletin 36 , 271 (1989), Agric. Bio
l. Chem. , 54 , 301 (1990)). However, a separating and extracting agent such as an ion-exchange resin is expensive and complicated in operation, so that it is not practical and a method for economically removing β-glucosidase is not known.
【0006】また、エンド−β−1,4−グルカナーゼ
およびエキソ−β−1,4−グルカナーゼは、酵素の基
質に対する特異的吸着性によってセルロースに吸着する
が、β−グルコシダーゼは吸着しにくいということが広
く知られており(Biotechnol.Bioen
g.,26.,488(1984),Biotechn
ol.Bioeng.,24,2383(1983),
Biotechnol.Bioeng.,28,172
7(1986),Appl.Microbiol.Bi
otechnol.,25,256(1986),Bi
otechnol.Bioeng.,30,251(1
987))、特開昭63−226294号ではこの性質
を利用したセロビオース製造方法が報告されている。し
かしこの場合、β−グルコシダーゼ分離剤として、直接
に基質となる不溶性セルロースを使用しているため分離
担体自体が加水分解されてしまい、固定化酵素として繰
り返しての再利用を考える場合には、安定性に欠けると
いう問題がある。また、セルロースエステルあるいはセ
ルロースエーテルエステルなどのセルロース誘導体に対
する様々な酵素の吸着性については特開昭48−286
86号に報告されているが、セルラーゼ成分の選択的な
吸着性については何も記述されていない。[0006] Further, endo-β-1,4-glucanase and exo-β-1,4-glucanase are adsorbed on cellulose due to their specific adsorptivity for the substrate of the enzyme, but β-glucosidase is difficult to adsorb. Is widely known (Biotechnol. Bioen.
g. , 26 . , 488 (1984), Biotechn.
ol. Bioeng. , 24 , 2383 (1983),
Biotechnol. Bioeng. , 28 , 172
7 (1986), Appl. Microbiol. Bi
otechnol. , 25 , 256 (1986), Bi
otechnol. Bioeng. , 30 , 251 (1
987)) and JP-A-63-226294 reported a method for producing cellobiose utilizing this property. However, in this case, as the β-glucosidase separating agent, since the insoluble cellulose that directly serves as the substrate is used, the separation carrier itself is hydrolyzed, and if repeated reuse as an immobilized enzyme is considered, it is stable. There is a problem of lack of sex. Further, regarding the adsorptivity of various enzymes to cellulose derivatives such as cellulose ester or cellulose ether ester, JP-A-48-286.
No. 86, but nothing is mentioned about selective adsorption of cellulase components.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のような現在の技
術水準に鑑み、セルロース誘導体に対する酵素の特異的
吸着性を利用し、セルラーゼの成分中からβ−グルコシ
ダーゼを除去する精製方法およびこれらの精製酵素を使
用してセロビオースを製造する方法については開発する
余地がある。In view of the present state of the art as described above, a purification method for removing β-glucosidase from the components of cellulase by utilizing the specific adsorptivity of the enzyme to the cellulose derivative, and the purification thereof. There is room for development of a method for producing cellobiose using an enzyme.
【0008】そこで本発明は、セルラーゼ酵素作用の至
適pH範囲においては可溶であるが、その至適pH範囲
外で、しかも酵素が失活しないpH範囲では不溶である
セルロースエステルあるいはセルロースエーテルエステ
ルに対する酵素の特異的吸着性を利用して、選択的にβ
−グルコシダーゼを除去するセルラーゼの精製方法を見
出し、さらにこの方法により得られた精製酵素成分を用
いて効率的にセロビオースを製造することを目的とす
る。Therefore, the present invention is a cellulose ester or a cellulose ether ester which is soluble in the optimum pH range of cellulase enzyme action, but is insoluble outside the optimum pH range and in the pH range in which the enzyme is not deactivated. Selective β using the specific adsorption of enzyme to
-The purpose of the present invention is to find a method for purifying cellulase which removes glucosidase, and to efficiently produce cellobiose using the purified enzyme component obtained by this method.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は、遊離基とし
てカルボキシル基を有しているアルカリ可溶型のセルロ
ース誘導体とセルラーゼ製剤とを、酵素の至適pH範囲
であってセルロース誘導体が可溶化するpH条件の水性
媒体中に加え、十分混合した後、酵素が失活しない範囲
でpHを酸側へ変化させて、該セルロース誘導体を不溶
化した後、遠心分離あるいはろ過などを用いて上清液を
取り除くことにより、β−グルコシダーゼを選択的に除
去できることを見出した。さらに、精製酵素成分が吸着
しているこの不溶化物とセルロースとを、酵素の至適p
H範囲であって不溶化物が可溶化するpH条件の水性媒
体中で反応させることにより、効率よくセロビオースを
製造できることを見出した。Means for Solving the Problems The present inventor has confirmed that an alkali-soluble cellulose derivative having a carboxyl group as a free radical and a cellulase preparation can be used as a cellulose derivative within the optimum pH range of the enzyme. Add to an aqueous medium of pH condition to dissolve, mix well, change pH to acid side within the range where enzyme is not inactivated, insolubilize the cellulose derivative, and then use supernatant by centrifugation or filtration. It was found that β-glucosidase can be selectively removed by removing the liquid. In addition, the insolubilized product on which the purified enzyme component is adsorbed and the cellulose are treated with the optimal p of the enzyme.
It has been found that cellobiose can be efficiently produced by reacting in an aqueous medium in a pH condition where the insoluble matter is solubilized within the H range.
【0010】すなわち本発明は、セルロースエステルあ
るいはセルロースエーテルエステルのいずれかまたは両
方とセルラーゼとを水性媒体中に溶解して溶液とし、該
溶液を一定時間保温し、次いで溶液のpHを変化させ、
不溶化した固形画分を生ぜしめ、しかる後に、上記固形
画分と溶液とを分離することによって、セルラーゼに含
まれるβ−グルコシダーゼを選択的に除去することを特
徴とするセルラーゼの精製方法、および、この方法によ
り得られた固形画分とセルロースとを水性媒体中に添加
して懸濁液とし、該懸濁液を一定時間保温し、次いで該
懸濁液中にセロビオースを生成蓄積させ、セロビオース
を採取することを特徴とするセロビオースの製造方法を
提供する。That is, in the present invention, either or both of cellulose ester or cellulose ether ester and cellulase are dissolved in an aqueous medium to form a solution, the solution is kept warm for a certain period of time, and then the pH of the solution is changed,
Producing an insolubilized solid fraction, after which by separating the solid fraction and the solution, a method for purifying cellulase, characterized in that β-glucosidase contained in cellulase is selectively removed, and The solid fraction obtained by this method and cellulose are added to an aqueous medium to form a suspension, and the suspension is kept warm for a certain period of time. Then, cellobiose is produced and accumulated in the suspension to obtain cellobiose. Provided is a method for producing cellobiose, which comprises collecting the cellobiose.
【0011】本発明方法において用いるセルロース誘導
体であるセルロースエステルあるいはセルロースエーテ
ルエステルとしては、無水グルコース単位あたり遊離カ
ルボン酸を0.05〜0.5モル、好ましくは0.3〜
0.4モル含有し、pH4.5以下のpH条件で水溶性
を可逆的に失うpH応答性可溶不溶可逆高分子、すなわ
ちヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネ
ート、セルロースアセテートフタレートなどを例示する
ことができる。The cellulose derivative or cellulose ether ester which is a cellulose derivative used in the method of the present invention has a free carboxylic acid content of 0.05-0.5 mol, preferably 0.3-, per anhydrous glucose unit.
A pH-responsive soluble insoluble reversible polymer that contains 0.4 mol and reversibly loses water solubility under pH conditions of pH 4.5 or less, that is, hydroxypropylmethylcellulose phthalate, hydroxypropylmethylcellulose acetate succinate, cellulose acetate phthalate, etc. It can be illustrated.
【0012】本発明方法において用いるセルロースとし
ては、広葉樹および針葉樹の木質部より得られたもの、
その他としては農業廃棄物であるワラ、単糖系原料とな
るサトウキビ、炭化水素植物であるワタ、水性植物であ
るジャイアントケルプなどより得られたものを例示する
ことができる。The cellulose used in the method of the present invention is obtained from the woody parts of hardwoods and conifers,
Other examples include those obtained from straw, which is an agricultural waste, sugarcane, which is a monosaccharide-based raw material, cotton, which is a hydrocarbon plant, and giant kelp, which is an aqueous plant.
【0013】また本発明方法において用いる酵素、すな
わちセルラーゼとしては、トリコデルマ属、アスベルギ
ルス属、ペニシリウム属、ペリキュラリア属、アクレモ
ニウム属、フミコラ属などの糸状菌より得られたもの、
バチルス属、セルロモナス属などの好気性細菌、クロス
トリジウム属、ルミノコッカス属などの嫌気性細菌、あ
るいはストレプマイセス属などの放線菌などから得られ
たものを例示できる。The enzyme used in the method of the present invention, that is, cellulase, is obtained from filamentous fungi such as Trichoderma spp., Asbergillus spp., Penicillium spp., Pericularia spp., Acremonium spp. And Humicola spp.
Examples thereof include those obtained from aerobic bacteria such as Bacillus and Cellulomonas, anaerobic bacteria such as Clostridium and Luminococcus, and actinomycetes such as Streptomyces.
【0014】本発明におけるセルラーゼの精製方法とし
ては、水性媒体に対して1〜5重量%のセルロース誘導
体と水性媒体に対して0.5〜2.5重量%のセルラー
ゼとを、セルロース誘導体に対するセルラーゼの比率が
0.3〜0.7になるよう、pH5〜9、好ましくはp
H5〜7の水性媒体中に溶解し、5〜60℃、好ましく
は20〜30℃で、0.1〜10時間、好ましくは1〜
3時間保温した後、溶液内のpHをpH2〜4、好まし
くはpH3〜4に変化させ、不溶化した固形画分を遠心
分離、ろ過などの手段によって分離し、固形画分を回収
する。以上の操作をおこなうことにより、セルラーゼ成
分中の90重量%以上のβ−グルコシダーゼが除去でき
る。すなわち、β−グルコシダーゼを除去したセルラー
ゼの精製酵素成分は、不溶化した固体担体としてのセル
ロース誘導体に結合しており、固形画分中に担持されて
いる。As a method for purifying cellulase in the present invention, 1 to 5% by weight of a cellulose derivative in an aqueous medium and 0.5 to 2.5% by weight of a cellulase in an aqueous medium are used. Of pH 5-9, preferably p
Dissolved in an aqueous medium of H5-7, at 5-60 ° C, preferably 20-30 ° C for 0.1-10 hours, preferably 1-
After incubating for 3 hours, the pH in the solution is changed to pH 2 to 4, preferably pH 3 to 4, and the insolubilized solid fraction is separated by a means such as centrifugation or filtration to collect the solid fraction. By performing the above operation, 90% by weight or more of β-glucosidase in the cellulase component can be removed. That is, the purified enzyme component of cellulase from which β-glucosidase has been removed is bound to the insolubilized cellulose derivative as a solid carrier and is carried in the solid fraction.
【0015】本発明におけるセロビオースの製造方法と
しては、上記セルラーゼ精製方法で得られた固形画分を
水性媒体に対して0.1〜2重量%、およびセルロース
粉末を水性媒体に対して1〜20重量%、セルロースに
対する固形画分の比率が0.05〜0.2になるように
pH5〜7、好ましくはpH5〜6の水性媒体中に懸濁
し、20〜60℃で一定時間保温した後、固形画分と溶
液とを遠心分離、ろ過などで分離し、この溶液画分を回
収して、セロビオース溶液を得る。この溶液内の全生成
糖中のセロビオース含量は70重量%以上である。上記
の保温時間は1時間以上が望ましいが、特に上限はな
い。また、酵素を繰り返し再利用してセロビオースを製
造する際の酵素の回収方法としては、上記セロビオース
製造方法で得られた溶液画分をpH2〜4、好ましくは
pH3〜4に変化させ、溶液中のセルロース誘導体を不
溶化し、遠心分離、ろ過などにより固形画分を回収す
る。この回収方法を用いることで連続的なセロビオース
の製造が可能となる。As the method for producing cellobiose in the present invention, the solid fraction obtained by the above cellulase purification method is 0.1 to 2% by weight with respect to the aqueous medium, and the cellulose powder is 1 to 20 with respect to the aqueous medium. Wt%, suspended in an aqueous medium of pH 5 to 7, preferably pH 5 to 6 so that the ratio of the solid fraction to cellulose is 0.05 to 0.2, and after incubating at 20 to 60 ° C. for a certain period of time, The solid fraction and the solution are separated by centrifugation, filtration or the like, and the solution fraction is collected to obtain a cellobiose solution. The cellobiose content in the total sugar produced in this solution is 70% by weight or more. The heat retention time is preferably 1 hour or more, but there is no particular upper limit. Further, as a method for recovering the enzyme when producing cellobiose by repeatedly reusing the enzyme, the solution fraction obtained by the above cellobiose production method is changed to pH 2 to 4, preferably pH 3 to 4, The cellulose derivative is insolubilized, and the solid fraction is collected by centrifugation, filtration or the like. By using this recovery method, continuous production of cellobiose becomes possible.
【0016】本発明方法で用いる水性媒体としては、
水、NaCl、KCl等の塩溶液、リン酸、酢酸、クエ
ン酸等を含む緩衝液を例示することができる。なお、水
性媒体中のこれらの塩または酸等の溶質の濃度は0.0
1Mから1Mとすることが好ましい。The aqueous medium used in the method of the present invention includes:
Examples include water, salt solutions such as NaCl and KCl, and buffer solutions containing phosphoric acid, acetic acid, citric acid and the like. The concentration of solutes such as salts or acids in the aqueous medium is 0.0
It is preferably 1M to 1M.
【0017】[0017]
【作 用】本発明によれば、遊離カルボン酸を有してい
るアルカリ可溶型のセルロースエステルあるいはセルロ
ースエーテルエステルを使用することにより、セルラー
ゼの成分中に含まれている活性比で90%以上のβ−グ
ルコシダーゼを、イオン交換樹脂などの高価な分離抽出
剤を用いることなく、酵素活性が失活しない程度のわず
かなpH変化により、容易に取り除くことができる。こ
のため、複雑な精製工程が簡略化され、精製工程に要す
る時間は従来の半分以下となる。また、β−グルコシタ
ーゼを除去した精製セルラーゼ成分を使用し、セルロー
スを加水分解することにより、70重量%以上の高収率
でセロビオースを製造することができる。なお、上記固
形画分中の精製酵素成分は、当業者にとって公知の手段
により、固形画分中から抽出して利用することもでき
る。[Operation] According to the present invention, by using an alkali-soluble cellulose ester or cellulose ether ester having a free carboxylic acid, the activity ratio contained in the components of cellulase is 90% or more. The β-glucosidase can be easily removed without using an expensive separating and extracting agent such as an ion-exchange resin by a slight pH change that does not inactivate the enzyme activity. Therefore, the complicated refining process is simplified, and the time required for the refining process is less than half that of the conventional one. In addition, cellobiose can be produced in a high yield of 70% by weight or more by hydrolyzing cellulose using a purified cellulase component from which β-glucosidase has been removed. The purified enzyme component in the solid fraction can be extracted from the solid fraction and used by a means known to those skilled in the art.
【0018】さらにセルロース誘導体に吸着した状態で
精製セルラーゼ成分を固定化酵素として使用した場合に
は、固定化担体となるセルロース誘導体がセルラーゼに
より分解されず安定であり、かつセルロース誘導体が水
に可溶な状態で酵素反応がおこなわれる。このため、近
年広く行なわれている不溶性担体(ポリアクリルアミ
ド、ポリスチレン、イオン交換樹脂)に酵素を包括して
行う固定化法の欠点である、担体内部への基質の拡散が
律速となり見かけ活性が著しく低下するという問題点
(Acta.Chem.Scand.,25,1129
(1971),Biochem.J.,119,447
(1970),Biochem.Biophys.Re
s.Commun.,44,426(1971))を克
服できる。さらに、酵素の繰り返し再利用も可能となる
ため、従来の酸分解法と比べ十分な経済的効果が得ら
れ、健康食品、ダイエット食品、あるいは糖尿病患者に
対する甘味料として、セロビオースの工業用途への利用
拡大につながる。When the purified cellulase component is used as the immobilized enzyme in a state of being adsorbed on the cellulose derivative, the cellulose derivative serving as the immobilization carrier is stable without being decomposed by the cellulase, and the cellulose derivative is soluble in water. The enzyme reaction is carried out in this state. For this reason, the diffusion of the substrate into the carrier, which is a drawback of the immobilization method in which an enzyme is entrapped in an insoluble carrier (polyacrylamide, polystyrene, ion exchange resin), which has been widely used in recent years, is rate-determining and the apparent activity is remarkably increased. The problem of decrease (Acta. Chem. Scand., 25 , 1129).
(1971), Biochem. J. , 119 , 447
(1970), Biochem. Biophys. Re
s. Commun. , 44 , 426 (1971)). Furthermore, since the enzyme can be reused repeatedly, a sufficient economic effect can be obtained compared to the conventional acid decomposition method, and cellobiose can be used for industrial purposes as a sweetener for health foods, diet foods, or diabetics. Leads to expansion.
【0019】[0019]
【実施例】実施例1 ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシ
ネート(AコートAS−LF、信越化学株式会社製)2
gとトリコデルマ起源のセルラーゼ製剤(メイセラーゼ
CEP−6130、明治製菓株式会社製)1gを10
0mlの0.1M酢酸緩衝液pH6.0に溶解し、20
℃で2時間保温した後、溶液内のpHをpH3.5に調
製し、セルロース誘導体を不溶化状態とした。その後、
固形画分と溶液を遠心分離し、固形画分を回収した。固
形画分中に含まれたβ−グルコシダーゼの残存活性比は
7.2%であり、90%以上のβ−グルコシダーゼを除
去することができた。その後、該固形画分1gと市販品
であるセルロース粉末10gを100mlの同緩衝液p
H5.0に懸濁して、30℃で10時間保温した。比較
例としてセルロース誘導体を使用したセルラーゼの精製
を行なわないセルラーゼ製剤0.5gとセルロース粉末
10gを100mlの同緩衝液pH5.0に懸濁して、
30℃で10時間保温し、得られたそれぞれの糖化液中
のセロビオース含量を定量した。EXAMPLES Example 1 Hydroxypropyl methylcellulose acetate succinate (A coat AS-LF, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 2
and 10 g of cellulase preparation of Trichoderma origin (Meiselase CEP-6130, manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.)
Dissolve in 0 ml of 0.1 M acetate buffer pH 6.0,
After keeping the temperature at 0 ° C. for 2 hours, the pH of the solution was adjusted to pH 3.5 to make the cellulose derivative insoluble. afterwards,
The solid fraction and the solution were centrifuged to collect the solid fraction. The residual activity ratio of β-glucosidase contained in the solid fraction was 7.2%, and 90% or more of β-glucosidase could be removed. Then, 1 g of the solid fraction and 10 g of commercially available cellulose powder were added to 100 ml of the same buffer p.
It was suspended in H5.0 and kept at 30 ° C. for 10 hours. As a comparative example, 0.5 g of a cellulase preparation that does not purify cellulase using a cellulose derivative and 10 g of cellulose powder are suspended in 100 ml of the same buffer pH 5.0,
The temperature was kept at 30 ° C. for 10 hours, and the cellobiose content in each obtained saccharified solution was quantified.
【0020】その結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.
【表1】 [Table 1]
【0021】なお、本実施例ならびに下記の実施例にお
いて、セロビオースの定量には高速液体クロマトグラフ
ィーを用いた。すなわち、Shim−Pack CLC
−NH2 (φ6.0mm×15cm)カラムを用いて溶
出させ、示差屈折計を用いて定量を行った。またβ−グ
ルコシダーゼ活性の測定は、p−ニトロフェニル−β−
グルコピラノシドを基質として生成するp−ニトロフェ
ノールをO.D.420での吸光度を測定することによ
り行った。また生成された全還元糖の定量は、ソモジー
ネルソン法(J.Biol.Chem.,195,19
(1952))によりO.D.660での吸光度を測定
して行った。In this example and the following examples, high performance liquid chromatography was used to quantify cellobiose. That is, Shim-Pack CLC
-NH 2 eluted with (6.0 mm × 15cm) column, it was quantitated using a differential refractometer. In addition, β-glucosidase activity can be measured by p-nitrophenyl-β-
P-Nitrophenol produced using glucopyranoside as a substrate was converted into O. D. This was done by measuring the absorbance at 420. The total reducing sugar produced is quantified by the Somogene Nelson method (J. Biol. Chem., 195 , 19).
(1952)). D. The absorbance at 660 was measured.
【0022】実施例2 実施例1と同じ条件でセルラーゼを精製した。その後、
糖化反応をおこない、得られたそれぞれの糖化液のpH
をpH3.5に調製し、セルロース誘導体を不溶化状態
として固形画分と溶液を遠心分離し、該固形画分を回収
した。そして、再び実施例1と同様の条件で糖化反応を
繰り返し、セロビオース含量を定量した。 Example 2 Cellulase was purified under the same conditions as in Example 1. afterwards,
The pH of each saccharified solution obtained by performing the saccharification reaction
Was adjusted to pH 3.5, the cellulose derivative was insolubilized, and the solid fraction and the solution were centrifuged to collect the solid fraction. Then, the saccharification reaction was repeated again under the same conditions as in Example 1 to quantify the cellobiose content.
【0023】その結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.
【表2】 [Table 2]
【0024】実施例3 ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート(HP
MC HP−55、信越化学工業株式会社製)2gを用
い、実施例1と同じ条件でメイセラーゼ1gを精製し
た。精製された酵素中のβ−グルコシダーゼ残存活性比
は7.0%であった。その後、実施例1と同じ条件で糖
化反応を行い、さらに実施例2と同じ条件で精製酵素を
回収して糖化反応を繰り返し、セロビオース含量を定量
した。 Example 3 Hydroxypropyl methylcellulose phthalate (HP
2 g of MC HP-55, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used to purify 1 g of macerase under the same conditions as in Example 1. The β-glucosidase residual activity ratio in the purified enzyme was 7.0%. Then, the saccharification reaction was performed under the same conditions as in Example 1, the purified enzyme was further recovered under the same conditions as in Example 2, and the saccharification reaction was repeated to quantify the cellobiose content.
【0025】その結果を表3に示す。The results are shown in Table 3.
【表3】 [Table 3]
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、セルラーゼ成分中に含
まれているβ−グルコシダーゼを高価な分離抽出剤を用
いることなく、溶液中のpHをわずかに変化させるだけ
で容易に取り除くことができる。またβ−グルコシダー
ゼを取り除いた酵素成分を触媒としてセルロースを加水
分解することにより、高収率でセロビオースを生産で
き、さらに固定化酵素として使用した場合には酵素の繰
り返し再利用も可能であり、従来の製造法である酸化分
解法に比べ、コスト的にも操作的な面からも有利であ
り、工業用途への利用拡大につながる。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, β-glucosidase contained in a cellulase component can be easily removed by slightly changing the pH of the solution without using an expensive separating and extracting agent. .. Also, by hydrolyzing cellulose with the enzyme component from which β-glucosidase has been removed as a catalyst, cellobiose can be produced in a high yield, and when it is used as an immobilized enzyme, the enzyme can be repeatedly reused. Compared with the oxidative decomposition method, which is the manufacturing method of (3), is more advantageous in terms of cost and operation, and leads to the expansion of use in industrial applications.
【0027】また、原料であるセルロースは地球全体で
生産されるバイオマス(木材、ふん尿、農業廃棄物、海
草など)の大半を占めており、それらの有効的な利用法
という点においても本発明は効果的である。Cellulose, which is a raw material, occupies most of the biomass (wood, manure, agricultural waste, seaweed, etc.) produced throughout the earth, and the present invention is also effective in terms of effective utilization thereof. It is effective.
Claims (7)
ステルあるいはセルロースエーテルエステルのいずれか
または両方とセルラーゼとを水性媒体中に溶解して溶液
とし、該溶液を一定時間保温し、次いで溶液のpHを変
化させ、不溶化した固形画分を生ぜしめ、しかる後に、
上記固形画分と溶液とを分離することによって、セルラ
ーゼに含まれるβ−グリコシダーゼを選択的に除去する
ことを特徴とするセルラーゼの精製方法。1. Either or both of cellulose ester or cellulose ether ester, which is a derivative of cellulose, and cellulase are dissolved in an aqueous medium to form a solution, the solution is kept warm for a certain period of time, and then the pH of the solution is changed. , Producing an insolubilized solid fraction, after which
A method for purifying cellulase, which comprises selectively removing β-glycosidase contained in cellulase by separating the solid fraction from the solution.
テルあるいはセルロースエーテルエステルが無水グルコ
ース単位あたり遊離カルボン酸を0.05〜0.5モル
含有し、pH4.5以下のpH条件で水溶性を可逆的に
失うpH応答性可溶不溶可逆高分子である請求項1に記
載の方法。2. Cellulose ester or cellulose ether ester which is a derivative of cellulose contains 0.05 to 0.5 mol of free carboxylic acid per anhydroglucose unit and loses water solubility reversibly under pH condition of pH 4.5 or less. The method according to claim 1, which is a pH-responsive soluble insoluble reversible polymer.
ステルあるいはセルロースエーテルエステルの添加量が
水性媒体に対して1〜5重量%で、セルラーゼの添加量
が水性媒体に対して0.5〜2.5重量%であり、該セ
ルロース誘導体に対するセルラーゼの比率が0.3〜
0.7である請求項1または2に記載の方法。3. The cellulose ester or cellulose ether ester which is a derivative of cellulose is added in an amount of 1 to 5% by weight based on the aqueous medium, and the amount of cellulase added is 0.5 to 2.5% by weight based on the aqueous medium. %, And the ratio of cellulase to the cellulose derivative is 0.3 to
The method according to claim 1 or 2, which is 0.7.
媒体中の溶液を保温する際のpHがpH5〜9で、温度
が5〜60℃であり、保温時間が0.1〜10時間であ
る請求項1から3のいずれかに記載の方法。4. The pH for keeping a solution of the cellulose derivative and cellulase in an aqueous medium at pH 5 to 9, the temperature at 5 to 60 ° C., and the keeping time for 0.1 to 10 hours. The method according to any one of 1 to 3.
により得られた該固形画分とセルロースとを水性媒体中
に添加して懸濁液とし、該懸濁液を一定時間保温し、次
いで該懸濁液中にセロビオースを生成蓄積させ、セロビ
オースを採取することを特徴とするセロビオースの製造
方法。5. The solid fraction obtained by the method according to any one of claims 1 to 4 and cellulose are added to an aqueous medium to form a suspension, and the suspension is kept warm for a certain period of time. And then producing and accumulating cellobiose in the suspension and collecting cellobiose, the method for producing cellobiose.
1〜20重量%で、固形画分の添加量が水性媒体に対し
て0.1〜2重量%であり、セルロースに対する固形画
分の比率が0.05〜0.2である請求項5に記載の方
法。6. The cellulose is added in an amount of 1 to 20% by weight based on the aqueous medium, and the solid fraction is added in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the aqueous medium. The method according to claim 5, wherein the ratio is 0.05 to 0.2.
7で、温度が20〜60℃である請求項5または6に記
載の方法。7. The pH for keeping the suspension warm is pH 5 to 5.
7. The method according to claim 5 or 6, wherein the temperature is 20 to 60 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4022413A JPH05227957A (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Purification of cellulase and production of cellobiose |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4022413A JPH05227957A (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Purification of cellulase and production of cellobiose |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05227957A true JPH05227957A (en) | 1993-09-07 |
Family
ID=12081983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4022413A Pending JPH05227957A (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Purification of cellulase and production of cellobiose |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05227957A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006296358A (en) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Method for producing cellulase |
JP2009178056A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Enzyme composition storing cellobiose in high concentration, and method for producing cello-oligosaccharide using the same |
EP1811038A4 (en) * | 2004-07-27 | 2010-08-04 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Processes for producing cellooligosaccharide |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4022413A patent/JPH05227957A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1811038A4 (en) * | 2004-07-27 | 2010-08-04 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Processes for producing cellooligosaccharide |
US7947656B2 (en) | 2004-07-27 | 2011-05-24 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Processes for producing cellooligosaccharide |
JP2006296358A (en) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Method for producing cellulase |
JP2009178056A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Enzyme composition storing cellobiose in high concentration, and method for producing cello-oligosaccharide using the same |
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