JPH0630774A - 固定化酵素剤 - Google Patents

固定化酵素剤

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JPH0630774A
JPH0630774A JP4190988A JP19098892A JPH0630774A JP H0630774 A JPH0630774 A JP H0630774A JP 4190988 A JP4190988 A JP 4190988A JP 19098892 A JP19098892 A JP 19098892A JP H0630774 A JPH0630774 A JP H0630774A
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JP
Japan
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enzyme
cftase
resin
exchange resin
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JP4190988A
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Inventor
Sachiko Kushibe
祥子 櫛部
Hironori Morimoto
裕紀 森本
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 最頻度半径が75〜2000Åの細孔を有す
る陰イオン交換樹脂にサイクロフラクタノトランスフェ
ラーゼ(CFTase)を担持させた固定化酵素剤。 【効果】 本発明の固定化酵素剤は、長時間の使用にも
活性の低下が少なく、反応中、CFTaseが担体から
溶離することも少ないので、工業的に有利に反応を行う
ことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サイクロフラクタン
(cycloinulo−oligosacchara
ide(サイクロイヌロオリゴサッカライド),以下
「CFR」と称すこともある)の製造に有利に用いるこ
とができる固定化酵素剤に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】サイ
クロフラクタノトランスフェラーゼ(以下「CFTas
e」と称すこともある)はイヌリンよりサイクロフラク
タンを生産する酵素である。サイクロフラクタンはフラ
クトース6〜8分子が1−2′、2−1′の間で脱水縮
合した構造を持つオリゴ糖であり、川村らにより198
9年に単離同定されている(Carbohydrate
Research,192,83−90,198
9)。CFRは、新規な環状オリゴ糖として食品用包接
化剤、フレーバー成分の保持、特異臭のマスキング、苦
みの除去、酸化の防止等の食品分野での利用や、クラウ
ンエーテル様の作用などから、化学品、医薬品、食品な
どの幅広い分野への応用が期待されている。
【0003】従来CFTase生産菌としては、例え
ば、バチルス・サーキュランス(Batillus
ircurans)MZ No.31(微工研菌寄第9
943号)が知られている。また、更に本発明者らは、
先にバチルス・サーキュランス(Batillus
ircurans)MCI−2554(微工研菌寄第1
1940号)でもCFTasesが生産されていること
を見出だしている(特願平3−3983号)。
【0004】従来、この種の酵素を利用して酵素反応を
行う場合、酵素を水に溶解した状態で使用すると、反応
終了後、工業的に反応生成物を取得するためには、酵素
の変性または除去等をせざるを得ない。従って、酵素が
未だ活性を有していても、1回の反応毎にこれを廃棄し
なければならず、経済的に不利である。また、あえて酵
素を回収しようとした場合、限外濾過膜等による処理が
必要となり、酵素の分離に多大の設備と時間を要し、や
はり経済的に不利である。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記の
ごとき欠点を克服し、工業的に有利な種々の方法につい
て鋭意研究した結果、酵素を前もって特定の陰イオン交
換樹脂に担持した固定化酵素剤(固定化CFTase
剤)は、再利用等の面で経済的に有利に利用できるばか
りでなく、酵素吸着量、酵素活性あるいは酵素と担体と
の結合力などの点において優れており、かつ担持された
酵素の活性が非常に高くて安定であるという驚くべき現
象を見出だし、本発明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明の目的は、最頻度半径が約7
5〜2000Åの細孔を有する陰イオン交換樹脂にサイ
クロフラクタノトランスフェラーゼを担持して成る固定
化酵素剤に存する。本発明を詳細に説明するに、本発明
において前記の陰イオン交換樹脂に担持させる酵素CF
Taseは、イヌリンからCFRを生成し得るものであ
ればいずれのものでも使用できる。
【0007】かかる酵素を生産する菌としては、例えば
バチルス・サーキュランス(Batillus cir
curans)等のバチルス属に属する菌等が挙げられ
る。具体的には、バチルス・サーキュランス(Bati
llus circurans)MZ No.31(微
工研菌寄第9943号)、バチルス・サーキュランス
Batillus circurans)MCI−2
554(微工研菌寄第11940号)等が挙げられる。
【0008】上記CFTase生産菌は、それぞれ常法
に従い培養することができる。培養液中の菌体外に酵素
が生産される場合は、遠心分離、フィルタープレス等に
より菌体を分離すれば良く、また菌体内に酵素が存在す
る場合は、上記菌体内から超音波処理、加圧処理などの
機械的方法または菌体の自己消化作用を利用する方法
(菌体自身が保有する細胞溶解酵素によって菌体を溶解
する)などの公知の方法によりCFTaseを得ること
ができる。
【0009】本発明において使用される陰イオン交換樹
脂は、細孔の最頻度半径が75〜2000Åであること
が必要であり、好ましくは、75〜1000Å、更に好
ましくは100〜800Åの範囲のものである。更に本
発明の陰イオン交換樹脂は、細孔半径が75〜3000
Åの細孔容積が0.1ml/g以上、特に0.3〜2.
5ml/gであり、また比表面積が0.1m2 /g以
上、特に10〜100m2 /gの多孔性のものがCFT
aseを良好に吸着し、担持させることができるので有
利に使用できる。
【0010】なお、本発明のCFTase剤の製造に使
用される陰イオン交換樹脂の物理的特性である比表面積
及び細孔容積は、50℃で10時間、数mmHg下で真
空乾燥した多孔性陰イオン交換樹脂を試料とし、それぞ
れB.E.T法及び水銀圧入法(マイクロメトリック社
製オートポア200で測定)により測定される。本発明
で使用する上記の多孔性陰イオン交換樹脂は公知の各種
方法により製造することができる。一般にイオン交換樹
脂の母体は、モノビニル単量体とポリビニル単量体を共
重合させることにより製造され、モノビニル単量体とし
ては、スチレンのような芳香族モノビニル化合物、アク
リル酸またはメタクリル酸もしくはそのエステルのよう
な脂肪族モノマー等が、またポリビニル単量体としては
ジビニルベンゼンのような芳香族ジビニル化合物、エチ
レングリコールジメタクリレートのような脂肪族化合物
等が好適に使用されている。樹脂母体を多孔質にするに
は、例えば前記モノマーの重合系に、溶媒による抽出除
去が可能で、かつ重合反応に関与しない材料、例えばポ
リスチレンなどを共存させながら重合反応を行い、反応
終了後、得られた樹脂を溶媒で処理してポリスチレンを
抽出除去することにより行うことができる。
【0011】多孔性樹脂の比表面積、細孔の大きさ、半
径75Å以上の細孔容積などに関する物理的特性は、樹
脂の製造条件を種々選択することにより変更することが
できる。物理的諸特性と樹脂の製造条件との関係は一義
的には定め難いが、例えば上記樹脂の製造方法におい
て、樹脂母体原料としてスチレンとジビニルベンゼンを
使用するとき、ポリビニル単量体のジビニルベンゼンの
量が多いほど一般に多孔性の程度が大となり、即ち、比
表面積、細孔容積あるいは細孔の半径が大きくなる傾向
があり、また上記の重合反応に関与しない材料、例えば
ポリスチレンの量を多くすると細孔容積あるいは細孔半
径が大きくなる傾向がある。
【0012】陰イオン交換基の導入方法としては、樹脂
母体にクロロメチル基を導入した後、トリメチルアミ
ン、ジメチルエタノールアミン、エチレンジアミン、ジ
エチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪
族アミンあるいはピロリジン、モルホリン、ピペリジン
等の環状アミンの各種アミン、好ましくは脂肪族アミン
で処理する方法や、あらかじめ反応性の高い官能基をも
つビニル単量体、例えばグリシジル(メタ)アクリレー
トやビニルベンジルグリシジルエーテル等を共重合体の
成分として樹脂母体を合成し、そのグリシジル基に塩基
性下で各種アミンを開環付加する方法などが適当であ
り、前記樹脂母体の特性とこれらアミンの種類を選択す
ることにより、酵素を吸着した際に好適な活性を発揮さ
せる陰イオン交換樹脂とすることができる。
【0013】樹脂母体の架橋度も余り高くなると酵素の
吸着率も十分でなく、更に吸着した酵素の活性も減少す
る傾向が見られるので、前記樹脂の細孔特性や陰イオン
交換基の種類等の要因と組み合わせて適当な値を選択す
ることが好ましい。例えば樹脂がスチレンとジビニルベ
ンゼン等の架橋性モノマーとの共重合で製造される場
合、架橋性モノマーの使用量は通常50モル%以下、好
ましくは25モル%以下である。
【0014】なお、多孔性樹脂の基体としては、常法に
よって製造されるポリ(メタ)アクリル酸を主体とする
アクリル系のものも好適に使用される。本発明において
は、上記の多孔性陰イオン交換樹脂としては、通常20
〜400メッシュ程度の粒径のものが使用されるが、粒
径が小さいほど活性発現率が若干向上する傾向が見られ
る。
【0015】上記の陰イオン交換樹脂にCFTaseを
吸着させるには、イオン交換樹脂処理において一般に知
られた種々の方法を採用することができ、最も簡便に
は、培養液中から菌体を除去したCFTase含有溶液
にイオン交換樹脂を浸漬し、必要に応じて攪拌し、適当
な吸着時間の経過後、樹脂を取り出して水洗すれば良
い。この時、CFTase含有液のpHは通常3.0〜
10.0の範囲内であり、吸着温度は0〜60℃、吸着
に要する時間は1〜20時間程度である。
【0016】担体である上記の陰イオン交換樹脂は種々
の塩として用いることができ、例えば上記のイオン交換
樹脂を硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、燐酸、酢酸など
の水溶液で処理して、それぞれHSO4 - ,SO4 2-
Cl- ,OH- ,HPO4 -,PO4 2-,CH3 COO
- などの塩、好ましくはSO4 2-,Cl- ,OH- ,P
4 2-などの塩とすることにより有効にCFTaseを
吸着させることができる。
【0017】担体に対する酵素の吸着量としては、1m
lの樹脂(湿潤状態で)当たり0.05〜30mgの蛋
白量が適当であるが、好ましくは0.1〜10mgが適
当である。なお、本発明におけるCFTaseの上記陰
イオン交換樹脂への吸着およびCFTaseの活性発現
の作用機構の詳細については未だ明かではないが、樹脂
の細孔における物理的吸着および陰イオン交換基とCF
Taseとの何らかの化学的結合力が相乗的に関与して
いるものと推察される。この事は、比表面積が小さく、
半径75Å以上の細孔容積の小さい通常のゲル状イオン
交換樹脂はCFTaseをほとんど吸着せず、一方、比
表面積が大きく、半径75Å以上細孔容積の値が大きい
多孔性樹脂でも、陰イオン交換基を導入していない樹脂
は同様にCFTaseの活性が低い事から推察される。
【0018】本発明において使用される陰イオン交換樹
脂は水溶液中で膨潤して、乾燥状態よりもさらに巨大な
網目構造を形成すると考えられるが、乾燥状態において
細孔半径が大きく、その細孔容積が大きいものは、CF
Tase吸着率および活性発現率が良好である。かくし
て得られた不溶化CFTase剤は高いCFTase活
性を保持する。
【0019】
【発明の効果】本発明の固定化CFTase剤は長時間
にわたる使用にも活性の低下が少なく、反応中、酵素が
単体から溶離することもないので、工業的に有利に反応
を行うことが可能である。工業的に固定化CFTase
剤を使用する場合は、充填塔および攪拌槽等のいずれの
形式の反応器においても利用できる。
【0020】本発明の固定化CFTase剤は、長期間
使用後の活性が低下したものでも塩化ナトリウムあるい
は塩化カリウムなどの水溶液で処理することにより、C
FTaseが容易に溶離するので簡単に再生することが
できる。再生後、CFTaseが溶離した樹脂は再び新
しいCFTaseを吸着担持させることにより、活性の
高い固定化CFTase剤として使用することができ
る。
【0021】
【実施例】次に、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実
施例により限定されるものではない。 実施例1 下記組成の培地100mlの入った500mlひだ付き
フラスコを用いて、バチルス・サーキュランス MCI
−2554号菌(微工研菌寄第11940号)を30℃
で30時間培養した。
【0022】
【表1】 培地1Lあたりの組成(pH7.0):イヌリン 20g NaNO3 2g MgSO4 ・7H2 O 0.5g KCl 0.5g KH2 PO4 0.5g KCl 0.5g FeSO4 ・7H2 O 10mg 酵母エキス 0.2g 培養後、遠心分離により除菌し、CFTase含有液
(酵素液)を得た。
【0023】ついでこの酵素液200ml(酵素活性:
210U)を採取し、これを表1に示す物性を有するイ
オン交換樹脂15ml(湿潤状態)に添加し、30℃で
2時間振盪攪拌し、酵素を樹脂に吸着させて、固定化C
FTase剤を得た。次に得られた固定化CFTase
剤を水洗後反応液(10%イヌリン/67mM pH
6.9燐酸緩衝液)30mlで2回洗浄後、新しい反応
液500mlを加えて、37℃で1時間振盪攪拌して反
応させた。
【0024】固定化CFTase剤の活性を表1に示す
(高速液体クロマトグラフィーで測定)。反応液中に
9.2のCFR6(フラクトース6分子からなるサイク
ロフラクタン)と4.8gのCFR7(フラクトース7
分子からなるサイクロフラクタン)が生産された。次に
新しい反応液10mlで1回洗浄後、再び新しい反応液
500mlを加えて同様に1時間反応させたところ、液
中に9.2gのCFR6と4.6gのCFR7が生産さ
れた。同様に3回目の反応を行ったところ9.1gのC
FR6と4.7gのCFR7が生産された。
【0025】なお、これらの酵素活性(酵素液の活性力
価)は以下の方法にしたがって測定した。10%イヌリ
ン溶液(67mM pH6.9燐酸緩衝液)200μl
に酵素液を50〜200μl加え37℃で30分間反応
させ、10分100℃処理により反応をストップさせ
た。生成したCFRを高速液体クロマトグラフィー(M
CIゲルCK04S,溶離液:水、)により分析した。
酵素活性力価1Uは1分間に1μMのCFR6を生産す
る酵素量とする。
【0026】
【数1】
【0027】また用いたイオン交換樹脂の物理的特性
は、B.E.T法及び水銀圧入法(マイクロメトリック
社製オートポア200)で測定した。
【0028】実施例2〜6及び比較例1〜8 用いる樹脂の種類及びイオン型を変える以外は、実施例
1に記載したと同様にCFTaseを吸着させて固定化
CFTase剤を得た。得られた固定化CFTase剤
の活性を表1に示す。
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最頻度半径が75〜2000Åの細孔を
    有する陰イオン交換樹脂にサイクロフラクタノトランス
    フェラーゼを担持して成る固定化酵素剤。
JP4190988A 1992-07-17 1992-07-17 固定化酵素剤 Pending JPH0630774A (ja)

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JP4190988A JPH0630774A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 固定化酵素剤

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JP4190988A JPH0630774A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 固定化酵素剤

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1316610A1 (en) * 2001-09-03 2003-06-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Preparation comprising an enzyme for asymmetrical hydrolysis of N-substituted C3-C4 cyclic imino-2-carboxylic acid ester and method of using the same
US6869791B2 (en) 2000-12-04 2005-03-22 Sumitomo Chemical Company, Ltd. Method for sterilizing transformed cells

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6869791B2 (en) 2000-12-04 2005-03-22 Sumitomo Chemical Company, Ltd. Method for sterilizing transformed cells
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