JPH062057B2 - Novel β-galactosidase A and method for producing the same - Google Patents

Novel β-galactosidase A and method for producing the same

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JPH062057B2
JPH062057B2 JP60248885A JP24888585A JPH062057B2 JP H062057 B2 JPH062057 B2 JP H062057B2 JP 60248885 A JP60248885 A JP 60248885A JP 24888585 A JP24888585 A JP 24888585A JP H062057 B2 JPH062057 B2 JP H062057B2
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galactosidase
novel
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galactopyranosyl
enzyme
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晃 田納
耕太郎 大塚
修一 大木
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Nissin Sugar Manufacturing Co Ltd
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
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    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2468Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1) acting on beta-galactose-glycoside bonds, e.g. carrageenases (3.2.1.83; 3.2.1.157); beta-agarase (3.2.1.81)
    • C12N9/2471Beta-galactosidase (3.2.1.23), i.e. exo-(1-->4)-beta-D-galactanase
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
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    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/145Fungal isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野】 本発明は新規β−ガラクトシダーゼA及びその製造法に
関し、さらに詳しくはクリプトコッカス(Cryptococcu
s)属に属する微生物によって生産される新規β−ガラ
クトシダーゼA及びその製造法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel β-galactosidase A and a method for producing the same, more specifically, Cryptococcu.
s) A novel β-galactosidase A produced by a microorganism belonging to the genus and a method for producing the same.

本発明において、「β−ガクトシダーゼA」とは、後述
する理化学的性質を有する酵素を指称するものとする。
In the present invention, “β-galactosidase A” refers to an enzyme having physicochemical properties described below.

[従来の技術] β−ガラクトシダーゼは、β−D−ガラクトシド結合を
加水分解してD−ガラクトースを遊離する酵素で、動植
物中に広く存在している。微生物にもβ−ガラクトシダ
ーゼを生産するものがあり、これまで、酵母、カビ、細
菌などの酵素が広く研究されており、食品、医薬品用に
利用されている。また、この酵素は加水分解と同時にガ
ラクトシド結合を転移させる能力をも有しており、この
能力を利用してガラクトオリゴ糖(ガラクトース残基を
有するオリゴ糖)を製造することが知られている(−島
英治編「食品工業と酵素」第68頁、朝倉書店)。具体的
には、アスペルギルス・オリーゼ(Aspergillus oryza
e)の生産したβ−ガラクトシダーゼでラクトースまた
はラクトース含有物質を処理して一般式Gal−(Gal)
n−Glc(但し式中Galはガラクトース残基、Glcはグ
ルコース残基、nは1〜4の整数を表わす)で示される
ガラクトオリゴ糖を製造する方法が知られている(特公
昭58−20266)。このガラクトオリゴ糖はビフィズス菌
増殖因子として注目されており、腸内の菌叢改善目的へ
の利用が期待されているものである。
[Prior Art] β-galactosidase is an enzyme that hydrolyzes a β-D-galactoside bond to release D-galactose, and is widely present in plants and animals. Some microorganisms also produce β-galactosidase, and up to now, enzymes such as yeast, mold and bacteria have been widely studied and used for foods and pharmaceuticals. This enzyme also has the ability to transfer galactoside bonds simultaneously with hydrolysis, and it is known that this ability is used to produce galactooligosaccharides (oligosaccharides having galactose residues) (- Eiji Shima "Food Industry and Enzymes", page 68, Asakura Shoten). Specifically, Aspergillus oryza
The lactose or the lactose-containing substance is treated with the β-galactosidase produced in e) to give a compound of the general formula Gal- (Gal)
A method for producing a galactooligosaccharide represented by n-Glc (wherein Gal represents a galactose residue, Glc represents a glucose residue, and n represents an integer of 1 to 4) is known (Japanese Patent Publication No. 58-20266). . This galacto-oligosaccharide attracts attention as a growth factor for Bifidobacterium and is expected to be used for the purpose of improving the intestinal flora.

ガラクトオリゴ糖を製造するβ−ガラクトシダーゼとし
てはこのほかにもバシルス・サーキュランス(Bacillu
s circulans)のβ−ガラクトシダーゼが知られている
(中西一弘ら、「農化関西支部第325回例会報告」1982
年5.22) [発明が解決しようとする問題点] 上記のほかにも多くのβ−ガラクトシダーゼの転移作用
によるガラクトオリゴ糖の生成が報告されているが、そ
れらの多くは、ガラクトオリゴ糖の収量が低い、菌体外
酵素であるため温度、pH安定性に欠ける等、ガラクトオ
リゴ糖の大量生産に用いるには不適当なものであった。
Other β-galactosidases for producing galacto-oligosaccharides include Bacillus circulans.
s circulans) β-galactosidase is known (Kazuhiro Nakanishi et al., “Agricultural Kansai Branch 325th Annual Meeting Report”, 1982.
5.22) [Problems to be solved by the invention] In addition to the above, the production of galactooligosaccharides by the transfer action of β-galactosidase has been reported, but most of them have low yields of galactooligosaccharides. Since it is an extracellular enzyme, it lacks stability in temperature and pH, and is unsuitable for mass production of galactooligosaccharides.

本発明は上記事実を考慮し、ガラクトオリゴ糖の生成に
適したβ−ガラクトシダーゼ、特にビフィズス菌増殖因
子として有用なガラクトオリゴ糖を収率よく生成するβ
−ガラクトシダーゼ及びその製造法を提供することを目
的とする。
In consideration of the above facts, the present invention provides β-galactosidase suitable for producing galactooligosaccharides, particularly β that produces galactooligosaccharides useful as a Bifidobacterium growth factor in good yield.
-To provide galactosidase and a method for producing the same.

[問題点を解決するための手段] 本発明者等は、ガラクトース基転移能を有する各種のβ
−ガラクトシダーゼについて鋭意研究した結果、クリプ
トコッカス(Cryptococcus)属に属する微生物が、β
−1,4ガラクトシド結合を有するガラクトオリゴ糖を
主に生成する転移作用の強いβ−ガラクトシダーゼAを
菌体内に生産することを見い出し、本発明を完成した。
[Means for Solving Problems] The present inventors have found that various βs having a galactose group transfer ability are used.
-As a result of extensive studies on galactosidase, a microorganism belonging to the genus Cryptococcus was found to be β
The present invention has been completed by finding that β-galactosidase A having a strong transposition action, which mainly produces a galacto-oligosaccharide having a -1,4-galactoside bond, is produced in cells.

本発明のβ−ガラクトシダーゼAは後述する理化学的性
質を有する新規なβ−ガラクトシダーゼであって、特に
ラクトースを基質とした場合に、分解して生成したガラ
クトース基を転移し、O−β−D−ガラクトピラノシル
−(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−(1
→4)−D−グルコースを主とするガラクトオリゴ糖を
生成する作用を有するものである。この新規β−ガラク
トシダーゼAは、クリプトコッカス属に属するβ−ガラ
クトシダーゼA生産菌を培養し、該培養物からβ−ガラ
クトシダーゼAを分離、採取することにより生産され
る。
The β-galactosidase A of the present invention is a novel β-galactosidase having the physicochemical properties described below, and particularly when lactose is used as a substrate, the galactose group produced by decomposition is transferred, and O-β-D- Galactopyranosyl- (1 → 4) -O-β-D-galactopyranosyl- (1
→ 4) It has an action of producing galacto-oligosaccharide mainly composed of -D-glucose. This novel β-galactosidase A is produced by culturing a β-galactosidase A-producing bacterium belonging to the genus Cryptococcus, and separating and collecting β-galactosidase A from the culture.

以下、本発明について詳述する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(I)本発明に用いる微生物 本発明で用いる微生物は、β−ガラクトシダーゼA生成
能を有するものであり、クリプトコッカス属に属する菌
種である。その一例としてクリプトコッカス・ローレン
ティ・バラエティ・ローレンティ(Cryptococcus laur
entii var. laurentii)OKN−4(以下OKN−とい
う)は、本発明者らにより栃木県那須郡の土壌中より発
見された菌種であり、工業技術院微生物工業技術研究所
へ微工研菌寄第7629号として寄託されている。
(I) Microorganism used in the present invention The microorganism used in the present invention has a β-galactosidase A-producing ability and is a bacterial species belonging to the genus Cryptococcus. One example is Cryptococcus lauren.
entii var. laurentii) OKN-4 (hereinafter referred to as OKN-) is a fungal species discovered in the soil of Nasu-gun, Tochigi Prefecture by the present inventors, and is sent to the Institute of Microbiology and Industrial Technology, Institute of Industrial Science and Technology Deposited as No. 7629.

OKN−4は次の菌学的性質を有する。OKN-4 has the following mycological properties.

なお、以下に記載の菌学的諸性質の試験は、 J. Lodder;The Yeast(1970) 飯塚広,後藤昭二;酵母の分類同定法(1969) 長谷川武治;微生物の分類と同定(1975) に準拠し、また分類方法はJ.Lodder;The Yeast
(1970)に準拠して行なった。
The tests for the mycological properties described below are described in J. Lodder; The Yeast (1970) Hiroshi Iizuka, Shoji Goto; Classification and identification method for yeast (1969) Takeharu Hasegawa; Classification and identification of microorganisms (1975). Lodder; The Yeast
(1970).

(イ)OKN−4の菌学的性質 (a)各培地における生育状態 MY液体培地:25℃3日間培養で、細胞の形 態は球,楕円形,伸長形 大きさは(3.0〜5.3)× (4.0〜5.3)μ 多極出芽、islet状の皮膜形 成 培地はにごり沈澱を形成 MY寒天培地:25℃1か月間培養で、コロニー は淡いオレンジ色から黄褐色 光沢があり、軟質で、粘稠で ある。(A) Bacteriological properties of OKN-4 (a) Growth state in each medium MY liquid medium: cultured at 25 ° C for 3 days, the cell shape is spherical, elliptical, elongated size (3.0 to 5.3) × (4.0 to 5.3) μ Multipolar budding, islet-like film formation Medium forms a turbid precipitate MY agar medium: 25 ° C for 1 month, colonies are pale orange to yellowish brown, soft, and It is viscous.

スライド培養:ポテト・デキストローズ培地 で菌糸、偽菌糸は形成しない。 Slide culture: Hyphae and pseudohyphae do not form on potato-dextrose medium.

(b)子のう胞子の形成: 通常の胞子形成培地上では認 められない。 (B) Ascospore formation: Not observed on normal sporulation medium.

(c)射出胞子の形成: MY寒天平面培養で認められ ない。 (C) Formation of shot spores: Not observed in MY agar plate culture.

(d)生理的性質 (1)最適生育条件:pH 6〜7、温度30℃ (2)生育の範囲:pH 3〜9、温度20〜40℃ (3)硝酸塩の同化:同化しない (4)脂肪の分解:分解しない (5)尿素の分解:分解する (6)ゼラチンの液化:液化しない (7)カロチノイドの生成:生成しないか生成し てもごく僅か (8)有機酸の生成:生成しない (9)デンプン様多糖類の生成:生成する (10)ビタミンの要求性:ビタミン欠培地で生育 しない (11)アルブチンの分解:分解する (12)シクロヘキシミド耐性:生育しない (13)37℃での生育:生育する (14)50%グルコース酵母エキス培地での生育: 生育しない (e)各炭素源に対する同化性 1)D−アラビノース + 2)L−アラビノース + 3)D−リボース + 4)D−キシロース + 5)D−グルコース + 6)D−ガラクトース + 7)L−ラムノース + 8)L−ソルボース + 9)麦芽糖 + 10)シヨ糖 + 11)乳糖 + 12)メリビオース + 13)セロビオース + 14)トレハロース + 15)ラフィノース + 16)メレジトース + 17)α−メチル−D−グルコシド + 18)可溶性デンプン ± 19)イヌリン − 20)エタノール + 21)アドニット + 22)エリトリット + 23)イノシット + 24)D−マンニット + 25)D−ソルビット + 26)ズルシット + 27)グリセリン + 28)DL−乳酸塩 − 29)コハク酸塩 + 30)クエン酸塩 − 31)サリシン + (+:よく同化する ±:同化が疑わしい −:同化しない) なお、糖類に対する発酵性はない。 (D) Physiological properties (1) Optimal growth conditions: pH 6 to 7, temperature 30 ° C (2) Growth range: pH 3 to 9, temperature 20 to 40 ° C (3) Assimilation of nitrate: not assimilation (4) Decomposition of fat: No decomposition (5) Decomposition of urea: Decomposition (6) Liquefaction of gelatin: No liquefaction (7) Formation of carotenoid: No formation or very little formation (8) Formation of organic acid: No formation (9) Production of starch-like polysaccharides: Produce (10) Vitamin requirement: Does not grow in vitamin-deficient medium (11) Arbutin degradation: Decomposes (12) Cycloheximide resistance: Does not grow (13) At 37 ° C Growth: Grow (14) Growth in 50% glucose yeast extract medium: No growth (e) Assimilation to each carbon source 1) D-arabinose + 2) L-arabinose + 3) D-ribose + 4) D- Xylose + 5) D-Glucose + 6) D-Galactose + 7) L-Rhamnose + 8) L-Sorbo + 9) Maltose + 10) Sucrose + 11) Lactose + 12) Mellibiose + 13) Cellobiose + 14) Trehalose + 15) Raffinose + 16) Merezitose + 17) α-Methyl-D-glucoside + 18) Soluble starch ± 19 ) Inulin-20) Ethanol + 21) Adnit + 22) Erythritol + 23) Inosit + 24) D-Mannitol + 25) D-Sorbit + 26) Drusit + 27) Glycerin + 28) DL-Lactate -29) Amber Acid salt + 30) Citrate − 31) Salicin + (+: Well assimilated ±: Suspected assimilation −: Not assimilated) Note that there is no fermentability for sugars.

以上の菌学的性質により本菌株はクリプトコッカス・ロ
ーレンティ・バラエティ・ローレンティに属するものと
同定された。
Based on the above bacteriological characteristics, this strain was identified as belonging to Cryptococcus laurentii variety lorentii.

本発明における使用微生物としてはOKN−4はその一
例であり、その自然的及び人工的変異株は勿論、クリプ
トコッカス属に属する菌種でβ−ガラクトシダーゼA生
成能を有する微生物は総て本発明方法において使用する
ことができる。
OKN-4 is one example of the microorganism used in the present invention, and naturally and artificial mutants thereof as well as microorganisms belonging to the genus Cryptococcus having β-galactosidase A-producing ability are all used in the method of the present invention. Can be used.

(ロ)培養方法 上記微生物の培養は、通常用いられる固体培地、液体培
地のどちらを用いてもよいが液体培地の方が好ましい。
微生物の培養に使用される培地は、炭素源としては微生
物が同化し得る炭素源を用いることが可能であるが、好
ましくはラクトース、または全乳、脱脂乳のようにラク
トースを一成分として含有する物質、ソルビット、ラク
チットなどである。窒素源としては、酵母エキス、カゼ
イン、コーンスチープリカー、大豆粉、綿実粉、小麦グ
ルテン、ペプトン、肉エキスなどの窒素化合物や(NH
42SO4、NH4Cl、尿素などの無機窒素化合物を、
無機塩類としてナトリウム塩類、カリウム塩類、マグネ
シウム塩類、リン酸塩類などを適宜に用いることができ
る。さらにビタミン類や微量金属塩を追加して使用菌の
生育を良好ならしめることができる。
(B) Culturing method For culturing the above-mentioned microorganism, either a solid medium or a liquid medium which is usually used may be used, but the liquid medium is preferable.
The medium used for culturing the microorganism can use a carbon source that the microorganism can assimilate as the carbon source, but preferably contains lactose or whole milk, lactose as one component such as skim milk. Materials, sorbit, lactit, etc. Examples of nitrogen sources include nitrogen compounds such as yeast extract, casein, corn steep liquor, soybean flour, cottonseed flour, wheat gluten, peptone, and meat extract, and (NH
4 ) 2 SO 4 , NH 4 Cl, inorganic nitrogen compounds such as urea,
As the inorganic salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, phosphates and the like can be appropriately used. In addition, vitamins and trace metal salts can be added to improve the growth of the bacteria used.

炭素源の濃度は1〜40重量%の範囲で、培養温度は20〜
40℃、培養液のpHは2〜9の範囲内で、培養時間は1
〜6日間程度である。静置培養または通気撹拌、振とう
培養のいずれの方法でも行なうことができる。
The concentration of carbon source is in the range of 1-40% by weight, and the culture temperature is 20-
40 ℃, pH of the culture solution is in the range of 2-9, culture time is 1
~ About 6 days. Any of static culture, aeration stirring, and shaking culture can be used.

(II)β−ガラクトシダーゼA β−ガラクトシダーゼAは上記微生物の菌体内で生産さ
れ、該微生物の培養物から分離、採取する。培養物から
の分離手段としては公知の酵素精製方法を用いることが
できる。微生物の培養物を濾過、遠心分離して粗酵素と
して用いてもよく、また、塩析法、透析法、担体吸着
法、電気泳動法、ゲル濾過法などの精製手段を用いて精
製酵素として用いることもできる。
(II) β-Galactosidase A β-galactosidase A is produced in the cells of the above-mentioned microorganism, and is separated and collected from the culture of the microorganism. As a means for separating from the culture, a known enzyme purification method can be used. The microbial culture may be filtered and centrifuged to be used as a crude enzyme, or may be used as a purified enzyme using a purification means such as a salting-out method, a dialysis method, a carrier adsorption method, an electrophoresis method, a gel filtration method. You can also

β−ガラクトシダーゼAは以下の理化学的性質を有する
新規な酵素である。
β-galactosidase A is a novel enzyme having the following physicochemical properties.

<理化学的性質> (1)作用及び基質特異性 β−ガラクトシド結合を有するラクトース、O−ニトロ
フェニル−β−D−ガラクトピラノサイド(以下ONP
Gという)などのβ−D−ガラクトピラノシル誘導体に
作用し、そのβ−D−ガラクトシド結合を加水分解し
て、ガラクトースとグルコース、ガラクトースとO−ニ
トロフェノールなどに分解すると同時に、生成したD−
ガラクトース基を移転する。
<Physical and Chemical Properties> (1) Action and Substrate Specificity Lactose having a β-galactoside bond, O-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside (hereinafter referred to as ONP
G) and other β-D-galactopyranosyl derivatives to hydrolyze the β-D-galactoside bond to decompose galactose and glucose, galactose and O-nitrophenol, etc. −
Transfers the galactose group.

ラクトースを基質とした場合に、生成したD−ガラクト
ース基を転移して、O−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−(1→
4)−D−グルコースを主とするオリゴ糖を生成する。
When lactose is used as a substrate, the produced D-galactose group is transferred, and O-β-D-galactopyranosyl-
(1 → 4) -O-β-D-galactopyranosyl- (1 →
4) An oligosaccharide mainly containing -D-glucose is produced.

(2)至適pH及び安定pH範囲 ONPGを基質として各pHにおいて30℃で30分間反応
させた結果、第1図に示す通り、至適pHはpH 4.0〜
5.0であった。また、ONPGを基質として各pHにおい
て30℃で60分間インキュベートした後の残存活性を測定
した結果、第2図に示す通り、pH 2.7〜9.3の範囲で9
0%以上の残存活性を示した。
(2) Optimum pH and stable pH range As a result of reacting ONPG as a substrate at 30 ° C for 30 minutes at each pH, the optimum pH was pH 4.0-
It was 5.0. Moreover, the residual activity after incubation for 60 minutes at 30 ° C. for 60 minutes with ONPG as a substrate was measured, and as a result, as shown in FIG.
It showed a residual activity of 0% or more.

(3)力価の測定方法(ONPGに対する力価) 5mMのONPG 1.0ml、マックルベン(Macllavin
e)緩衝液(pH 5.0)2.0ml、酵素溶液1.0 mlを混合
し、40℃で30分間反応させた後、1.0MNa2CO3 1.0
mlを添加して反応を停止させ、生成したO−ニトロフ
ェノールを波長420nmにおける吸収より測定した。1分
間に1μモルのラクトースを分解する能力を1ユニット
(U)とした。
(3) Method of measuring titer (titer against ONPG) 1.0 mM of 5 mM ONPG, Maccllavin
e) 2.0 ml of buffer solution (pH 5.0) and 1.0 ml of enzyme solution were mixed and reacted at 40 ° C. for 30 minutes, then 1.0 M Na 2 CO 3 1.0
The reaction was stopped by adding ml, and the produced O-nitrophenol was measured by absorption at a wavelength of 420 nm. The ability to decompose 1 μmol of lactose per minute was defined as 1 unit (U).

(4)作用適温の範囲 ONPGを基質として各温度においてpH 5.0で30分間
反応させた結果、第3図に示す通り、作用適温は50〜60
℃の範囲であった。
(4) Optimum temperature range for action As a result of reacting ONPG as a substrate at pH 5.0 for 30 minutes, the optimum temperature range for action is 50-60.
It was in the range of ° C.

(5)熱安定性 ONPGを基質として各温度においてpH 5.0で加熱し
た結果、第4図に示す通り、10分間加熱では、57.5℃ま
で安定であり、60℃で約30%失活した。
(5) Thermal Stability As a result of heating ONPG as a substrate at pH 5.0 at each temperature, as shown in FIG. 4, it was stable up to 57.5 ° C. and deactivated at 60 ° C. by about 30% as shown in FIG.

(6)阻害 0.05〜0.5mMの水銀イオン、銀イオン、0.5mMのメルカ
プトエタノールにより阻害を受ける。また、グルコー
ス、マルトースによっても阻害される。
(6) Inhibition It is inhibited by 0.05 to 0.5 mM mercury ion, silver ion, and 0.5 mM mercaptoethanol. It is also inhibited by glucose and maltose.

(7)精製方法 前記微生物を培養物を破壊し、この破壊物を細胞壁溶解
酵素ザイモリエース20−T(商品名)により処理し、こ
の処理液の上澄みをDEAE−セファデックス(Sephad
ex)A−50(商品名)及びトーヨーパールHW−55S
(商品名)カラムに吸着させて分離できる。
(7) Purification method The culture of the microorganism was disrupted, the disrupted product was treated with the cell wall lysing enzyme Zymolyase 20-T (trade name), and the supernatant of the treated solution was treated with DEAE-Sephadex.
ex) A-50 (trade name) and Toyo Pearl HW-55S
(Product name) Can be separated by adsorbing on a column.

(8)分子量 トーヨーパールHW−55Sを用いたゲル濾過方で測定し
た結果、分子量は約20万であった。
(8) Molecular weight As a result of measurement by gel filtration using Toyopearl HW-55S, the molecular weight was about 200,000.

[実施例] 下に、本発明の実施例を示す。[Example] Below, the Example of this invention is shown.

(1)菌体の製造 下記の組成の培地100mlを500ml容三角フラスコに仕込
み、120℃で20分間殺菌後冷却し、クリプトコッカス・
ローレンティ・バラエティ・ローレンティOKN−4株
を植菌し、30℃で1日間振とう培養して種菌とした。
(1) Production of bacterial cells 100 ml of a medium having the following composition was charged into a 500 ml Erlenmeyer flask, sterilized at 120 ° C. for 20 minutes and then cooled, and Cryptococcus
Lorenty variety Lorenti OKN-4 strain was inoculated and shake-cultured at 30 ° C. for 1 day to give an inoculum.

培地組成 ラクトース 50g NH4Cl 2g KH2PO4 0.8g Na2HPO4・12H2O 0.3g MgSO4・7H2O 0.02g 酵母エキス 3g 水 1 pH 6.0 本培養は上記と同様の培養条件で種菌を2.5ml接種し、3
0℃で2日間、毎分160回転で振とう培養した。培養終了
後、100mlの培養液から遠心分離(5000r.p.m10分間)し
て菌体を集め、蒸溜水にて5回洗浄後、水40mlに再懸濁
した。この菌体懸濁液の酵素活性はONPGを基質とし
て0.08U/mlであった。
Medium composition Lactose 50g NH 4 Cl 2g KH 2 PO 4 0.8g Na 2 HPO 4 · 12H 2 O 0.3g MgSO 4 / 7H 2 O 0.02g Yeast extract 3g Water 1pH 6.0 Main culture is the same as above 2.5 ml of
The culture was carried out at 0 ° C. for 2 days with shaking at 160 rpm. After the completion of the culturing, the cells were collected from 100 ml of the culture solution by centrifugation (5000 r.p.m for 10 minutes) to collect the cells, washed 5 times with distilled water and resuspended in 40 ml of water. The enzyme activity of this cell suspension was 0.08 U / ml using ONPG as a substrate.

(1)酵素の精製 上記の方法で培養した菌体200g(湿重量)を蒸溜水でよ
く洗浄した後、160mlの酢酸エチルと40mlの20mMリン酸
緩衝液(pH 5.8)を加え、よく懸濁し、4℃で24時間
往復振とうした。得られた菌体を蒸溜水でよく洗浄した
後、蒸溜水に懸濁し、800mlの菌体懸濁液を得た。これ
を氷水中でマントン・ゴーリング菌体破砕機により破砕
(8000psi 10通液)した後、遠心分離(5000r.p.m.10分
間)して菌体破砕液を得た。菌体破砕液中の細胞壁画分
を蒸溜水でさらに1回洗浄した後、凍結乾燥し、27.6g
の凍結乾燥品を得た。この細胞壁画分の酵素活性は、O
NPGを基質として10U/gであった。
(1) Purification of enzyme After thoroughly washing 200 g (wet weight) of the cells cultured by the above method with distilled water, 160 ml of ethyl acetate and 40 ml of 20 mM phosphate buffer (pH 5.8) were added and well suspended. Shake back and forth at 4 ° C for 24 hours. The obtained cells were thoroughly washed with distilled water and then suspended in distilled water to obtain 800 ml of a cell suspension. This was crushed (8,000 psi 10 solution) by a Manton-Gawling microbial cell crusher in ice water, and then centrifuged (5,000 rpm for 10 minutes) to obtain a microbial cell lysate. The cell wall fraction in the disrupted cell suspension was washed once with distilled water and then freeze-dried to 27.6 g.
A lyophilized product was obtained. The enzyme activity of this cell wall fraction is O
It was 10 U / g using NPG as a substrate.

次に、上記細胞壁画分の凍結乾燥品27.6gを690mlのマッ
クルベン緩衝液(pH 6.0)で懸濁し、ザイモリエース
20−T(生化学工業製)を0.01重量%となるように添加
し、30℃で3時間往復振とうし、酵素を可溶化させた。
反応後、得られた溶液を東洋瀘紙(商品名)No.2で濾
過し、濾液を蒸溜水に対し1昼夜透析した。透析後、凍
結乾燥により、4.0gの粗酵素品を得た。この粗酵素の活
性は、ONPGを基質として25U/gであった。
Next, 27.6 g of the lyophilized product of the above cell wall fraction was suspended in 690 ml of McCluben's buffer (pH 6.0),
20-T (manufactured by Seikagaku Corporation) was added so as to be 0.01% by weight, and the mixture was shaken reciprocally at 30 ° C. for 3 hours to solubilize the enzyme.
After the reaction, the obtained solution was filtered through Toyo Roshi (trade name) No. 2 and the filtrate was dialyzed against distilled water for one day. After dialysis, freeze-drying gave 4.0 g of crude enzyme product. The activity of this crude enzyme was 25 U / g using ONPG as a substrate.

さらにこの粗酵素品を20mMリン酸緩衝液(pH 5.8) 3
40mlに溶解し、予め同緩衝液で平衡化したDEAE−セ
ファデックスA−50 (50mmφ×740mmH)カラムに吸
着させ、次いで同緩衝液(0〜1.0MNaClグラディ
エント)にて70ml/Hrの流速で溶出した。活性画分90
0mlを蒸溜水に対し透析後、凍結乾燥し、1.75gの粗酵素
を得た。さらにこれを20mMのリン酸緩衝液(pH5.8)2
4mlで溶解し、氷水中で1時間放置して白色の沈澱物を
除去し、上澄液24mlのうち4mlを20mMのリン酸緩衝液
(pH 5.8)で予め平衡化したトーヨーパールHW−55
Sのカラム(22mmφ×750mmH)に注入して吸着させ、
その後、同緩衝液1.0ml/minで溶出した。この操作を6
回繰り返して合計108mlの活性画分を得た後、これを蒸
溜水にて透析し、凍結乾燥したところ、9.0mgの精製酵
素を得た。この酵素はディスク電気泳動法で単一のバン
ドを示した。精製酵素の酵素活性はONPGを基質とし
て4.86U/mgであった。
Furthermore, this crude enzyme product was added to 20 mM phosphate buffer (pH 5.8) 3
It was dissolved in 40 ml and adsorbed on a DEAE-Sephadex A-50 (50 mmφ × 740 mmH) column that had been equilibrated with the same buffer in advance, and then eluted with the same buffer (0 to 1.0 M NaCl gradient) at a flow rate of 70 ml / Hr. did. Active fraction 90
After dialyzing 0 ml of distilled water and freeze-drying, 1.75 g of crude enzyme was obtained. Further, add this to 20 mM phosphate buffer (pH 5.8) 2
Toyopearl HW-55 was dissolved in 4 ml, left to stand in ice water for 1 hour to remove white precipitates, and 4 ml of 24 ml of the supernatant was pre-equilibrated with 20 mM phosphate buffer (pH 5.8).
Inject it into the S column (22 mmφ x 750 mmH) for adsorption,
Then, the same buffer solution was eluted at 1.0 ml / min. This operation 6
After repeated 108 times to obtain a total of 108 ml of active fraction, this was dialyzed against distilled water and freeze-dried to obtain 9.0 mg of purified enzyme. This enzyme showed a single band on disk electrophoresis. The enzyme activity of the purified enzyme was 4.86 U / mg using ONPG as a substrate.

(3)酵素の転移作用 2.5重量%ラクトース溶液1mlを基質として、これに
上記の方法で精製した酵素0.02Uを加え、pH 5.0、50
℃で酵素反応を行った。反応液組成の経時変化を第5図
に示した。図中、GO−1は下記式 で表わされるO−β−Dガラクトピラノシル−(1→
4)−O−β−Dガラクトピラノシル−(1→4)−D
−グルコースであり、これはビフィズス菌増殖因子とし
て有用なものである。
(3) Transfer action of enzyme Using 1 ml of a 2.5 wt% lactose solution as a substrate, 0.02 U of the enzyme purified by the above-mentioned method was added, and the pH was adjusted to 5.0 or 50.
The enzymatic reaction was performed at ° C. The change with time in the composition of the reaction solution is shown in FIG. In the figure, GO-1 is the following formula O-β-D galactopyranosyl- (1 →
4) -O-β-D Galactopyranosyl- (1 → 4) -D
-Glucose, which is useful as a bifidobacterial growth factor.

この結果からわかるように、本発明の酵素β−ガラクト
シダーゼAは、β−D−ガラクトシド結合を加水分解し
て、(1→4)結合のガラクトオリゴ糖を選択的に収率
よく生成するもので、他のβ−ガラクトシダーゼ、例え
ばK.fragillis、K.lactis、Asp.oryza、B.circu
lans等に由来するβ−ガラクトシダーゼは生成するオリ
ゴ糖の収量が低く、種類も多いこと、また、至適pH、
至適温度、温度安定性等の理化学的性質も異なることか
ら、β−ガラクトシダーゼAは明らかに新規の酵素であ
るといえる。
As can be seen from these results, the enzyme β-galactosidase A of the present invention hydrolyzes the β-D-galactoside bond to selectively produce a (1 → 4) -linked galactooligosaccharide at a high yield. Other β-galactosidases, such as K. fragillis, K. lactis, Asp.oryza, B.I. circu
β-galactosidase derived from lans and the like has a low yield of oligosaccharides produced and many types, and also has an optimum pH,
Since β-galactosidase A has different physicochemical properties such as optimum temperature and temperature stability, it can be said that β-galactosidase A is a novel enzyme.

[発明の効果] 以上説明したとおり、本発明のβ−ガラクトシダーゼA
は新規な酵素であり、この酵素を用いれば、ビフィズス
菌増殖因子として有用であるガラクトオリゴ糖を収率よ
く、高い選択率で得ることができ、しかも、本酵素はp
H安定性、温度安定性も高いので、ガラクトオリゴ糖の
工業的生産に多大な効果をもたらすものである。
[Effect of the Invention] As described above, the β-galactosidase A of the present invention
Is a novel enzyme, and by using this enzyme, galactooligosaccharide useful as a bifidobacteria growth factor can be obtained with high yield and high selectivity.
Since H stability and temperature stability are also high, it has a great effect on the industrial production of galactooligosaccharides.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図乃至第4図はそれぞれβ−ガラトクシダーゼAの
pHに対する活性、pHに対する安定性、温度に対する活
性、温度に対する安定性を示すグラフ、第5図はラクト
ースを基質とするβ−ガラクトシダーゼAによる酵素反
応の反応液組成の経時変化を示すグラフである。
1 to 4 show β-galatoxidase A, respectively.
FIG. 5 is a graph showing the activity against pH, the stability against pH, the activity against temperature, and the stability against temperature, and FIG. 5 is a graph showing the change with time of the composition of the reaction solution of the enzymatic reaction by β-galactosidase A using lactose as a substrate.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記の性質を有するβ−ガラクトシダーゼ
A。 作用及び基質特異性 β−D−ガラクトピラノシル誘導体に作用して、そのβ
−D−ガラクトシド結合を加水分解するとともに、分解
して生成したD−ガラクトース基を転移する。 ラクトースを基質とした場合に、O−β−D−ガラクト
ピラノシル−(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノ
シル−(1→4)−D−グルコースを主とするオリゴ糖
を生成する。 至適pH及び安定pH範囲 至適pHをpH 4.0〜5.0に有し、安定pHをpH 2.7〜
9.3(30℃60分間処理)に有する。 作用適温の範囲 50〜60℃に最適作用温度を有する。 熱安定性 10分間処理の場合、57.5℃まで安定である。 阻害 水銀イオン、銀イオン、メルカプトエタノール、グルコ
ース及びマルトースにより阻害される。 分子量 ゲル濾過法による測定で約20万である。
1. A β-galactosidase A having the following properties. Action and Substrate Specificity Acting on a β-D-galactopyranosyl derivative,
It hydrolyzes the D-galactoside bond and transfers the D-galactose group generated by the decomposition. When lactose is used as a substrate, oligos mainly containing O-β-D-galactopyranosyl- (1 → 4) -O-β-D-galactopyranosyl- (1 → 4) -D-glucose Produces sugar. Optimum pH and stable pH range Optimum pH is at pH 4.0 to 5.0 and stable pH is pH 2.7 to
9.3 (treated at 30 ° C for 60 minutes). It has an optimum working temperature in the optimum working temperature range of 50 to 60 ° C. Thermal stability It is stable up to 57.5 ℃ when treated for 10 minutes. Inhibition Inhibited by mercury ions, silver ions, mercaptoethanol, glucose and maltose. Molecular weight Approximately 200,000 as measured by gel filtration method.
【請求項2】クリプトコッカス(Cryptococcus)属に
属する新規β−ガラクトシダーゼA生産菌を培養し、該
培養物から新規β−ガラクトシダーゼAを分離、採取す
ることを特徴とする新規β−ガラクトシダーゼAの製造
法。
2. A method for producing a novel β-galactosidase A, which comprises culturing a novel β-galactosidase A-producing bacterium belonging to the genus Cryptococcus, and separating and collecting the novel β-galactosidase A from the culture. .
【請求項3】クリプトコッカス属に属する新規β−ガラ
クトシダーゼA生産菌がクリプトコッカス・ローレンテ
ィ・バラエティ・ローレンティ(Cryptococcus lauren
tii var. laurentii)OKN−4である特許請求の範囲
第(2)項に記載の新規β−ガラクトシダーゼAの製造
法。
3. A novel β-galactosidase A-producing bacterium belonging to the genus Cryptococcus is Cryptococcus lauren.
tii var. laurentii) OKN-4, The method for producing the novel β-galactosidase A according to claim (2).
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