JPH0761264B2 - Novel cyclomaltodextrinase and method for producing the same - Google Patents
Novel cyclomaltodextrinase and method for producing the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規酵素シクロマルトデキストリナーゼ、及
びその製造方法並びにそれを生産する新規バチルス属細
菌に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel enzyme cyclomaltodextrinase, a method for producing the same, and a novel bacterium belonging to the genus Bacillus.
環状マルトオリゴ糖であるアルファシクロデキストリ
ン、ベータシクロデキストリン、ガンマシクロデキスト
リンを開環し、直鎖状マルトオリゴ糖を生成する機能
は、細菌バチルスポリミクサ、シュードモナスMSI、か
びアスペルギルスオリザエなどが生産するアミラーゼ、
または細菌バチルスセレウス、バチルスマセランスなど
が生産するシクロデキストリングリコシルトランスフェ
ラーゼ(CGTase)に存在することが知られている。Cyclic maltooligosaccharides alpha cyclodextrin, beta cyclodextrin, gamma cyclodextrin ring-opening, the function of producing a linear maltooligosaccharide, the bacterium Bacillus polymixa, Pseudomonas MSI, amylase produced by mold Aspergillus oryzae, etc.,
It is also known to exist in the cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) produced by the bacteria Bacillus cereus, Bacillus macerans and the like.
一方、シクロマルトデキストリナーゼは、高分子グルコ
ースポリマーである、デンプン、アミロース、アミロペ
クチン、デキストリンなどに全く作用せず、従って上記
のアミラーゼとは異なる酵素である。また、デンプン、
アミロース、アミロペクチンから環状マルトオリゴ糖
(アルファシクロデキストリン、ベータシクロデキスト
リンなど)を生成しないので、既知のシクロデキストリ
ングルコシルトランスフェラーゼ(CGTase)とも異なる
酵素である。On the other hand, cyclomaltodextrinase does not act on high-molecular glucose polymers such as starch, amylose, amylopectin and dextrin at all, and is therefore an enzyme different from the above-mentioned amylases. Also, starch,
Since it does not produce cyclic maltooligosaccharides (alpha cyclodextrin, beta cyclodextrin, etc.) from amylose and amylopectin, it is an enzyme different from the known cyclodextrin glucosyltransferase (CGTase).
シクロマルトデキストリナーゼは6ないし8個のグルコ
ースが連結した環状構造をもつアルファシクロデキスト
リン(グルコース6個から成る)、ベータシクロデキス
トリン(同じく7個から成る)、ガンマシクロデキスト
リン(同じく8個から成る)に特異的に作用し、そのア
ルファ−1,4−結合部を加水分解し、その構造を開環す
ることにより、6ないし8個のグルコースが直鎖状に連
結したマルトオリゴ糖、即ち、マルトヘキサオース(グ
ルコース6個が直鎖状に連結)、マルトヘプタオース
(同7個が連結)、及びマルトオクタオース(同8個が
連結)に変換する機能を有する。更に当該酵素の作用範
囲は、生成したこれら三種の直鎖マルトオリゴ糖にも及
び、その結果直鎖マルトオリゴ糖は低分子のグルコース
2個ないし8個から成る直鎖状マルトオリゴ糖及びグル
コースを生成するにいたる。Cyclomaltodextrinase is an alpha cyclodextrin (consisting of 6 glucose), beta cyclodextrin (consisting of 7), and gamma cyclodextrin (consisting of 8) which has a cyclic structure in which 6 to 8 glucoses are linked. ), Hydrolyzing the alpha-1,4-linkage, and ring-opening the structure to form a malto-oligosaccharide in which 6 to 8 glucose are linearly linked, that is, malto-oligosaccharide. It has a function of converting into hexaose (6 glucoses are linearly linked), maltoheptaose (7 are linked), and maltooctaose (8 are linked). Furthermore, the action range of the enzyme extends to these three kinds of linear maltooligosaccharides produced, and as a result, the linear maltooligosaccharides produce linear maltooligosaccharides and glucose composed of 2 to 8 low molecular weight glucose. Everywhere
シクロマルトデキストリナーゼは、微生物、動植物界に
おける分布が限られているため、その研究や応用開発の
例は極めて少ない。現在までのところバチルスコアギュ
ランスが生産する酵素が知られているにすぎない〔S.Ki
tahata,et.al.,Agric.Biol.Chem.,47(7),1441-144
7、(1983)〕。Cyclomaltodextrinase has a limited distribution in microorganisms and animal and plant kingdoms, so there are very few examples of research and application development. So far, only the enzyme produced by Bacillus coagulans is known [S.Ki
tahata, et.al., Agric.Biol.Chem., 47 (7), 1441-144
7, (1983)].
したがって、本発明の目的は新規なシクロマルトデキス
トリナーゼ及びその製造方法並びにそれを生産する微生
物を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a novel cyclomaltodextrinase, a method for producing the same and a microorganism producing the same.
本発明者らは、新規なシクロマルトデキストリナーゼを
生産する微生物を、広く自然界より探索し、土壌より分
離したバチルス属に属するバチルスNo.199菌株が新規な
シクロマルトデキストリナーゼを生産することを見い出
し、本発明を完成するに至った。The present inventors have extensively searched for microorganisms producing a novel cyclomaltodextrinase from the natural world, and Bacillus No. 199 strain belonging to the genus Bacillus isolated from soil produces a novel cyclomaltodextrinase. The present invention has been completed and the present invention has been completed.
即ち、本発明は、シクロマルトデキストリナーゼを生産
するバチルス属に属する新菌株No.199株、この菌株をア
ルカリ性培地で培養することにより新規なシクロマルト
デキストリナーゼを生産する方法並びにかくして得られ
る新規酵素を提供するものである。That is, the present invention, a new strain No. 199 strain belonging to the genus Bacillus that produces cyclomaltodextrinase, a method for producing a novel cyclomaltodextrinase by culturing this strain in an alkaline medium, and thus obtained It provides a new enzyme.
次に本発明のバチルス属No.199菌株の菌学的性質、その
培養法及び本発明のシクロマルトデキストリナーゼの理
化学的性質について詳細に説明する。Next, the mycological properties of the Bacillus genus No. 199 strain of the present invention, the culture method thereof, and the physicochemical properties of the cyclomaltodextrinase of the present invention will be described in detail.
(微生物) 本発明のシクロマルトデキストリナーゼを生産する微生
物はバチルス(Bacillus)属に属するシクロマルトデキ
ストリナーゼの生産能を有する菌種であり、その一例と
して、バチルスsp.No.199(Bacillus sp.No.199)菌
(以下“No.199株”という)を挙げることができる。本
発明には、No.199株の自然的及び人工的変異株は勿論、
バチルス属に属する菌種で後述のシクロマルトデキスト
リナーゼの生産能を有する微生物はすべて使用すること
ができる。(Microorganism) A microorganism producing cyclomaltodextrinase of the present invention is a bacterial species having the ability to produce cyclomaltodextrinase belonging to the genus Bacillus, and as an example thereof, Bacillus sp. No. 199 (Bacillus sp. No.199) bacteria (hereinafter referred to as “No.199 strain”). In the present invention, of course, natural and artificial mutants of No. 199 strain,
All microorganisms belonging to the genus Bacillus and having the below-mentioned cyclomaltodextrinase-producing ability can be used.
上記No.199株は、山梨県甲府市で採取された土壌中より
分離された土壌細菌であり、工業技術院微生物工業技術
研究所に平成元年7月21日付寄託され、その微生物受託
番号は、微工研菌寄第10884号"FERM P−10884)であ
る。The above No. 199 strain is a soil bacterium isolated from the soil collected in Kofu City, Yamanashi Prefecture, and was deposited at the Institute of Microbial Science and Technology, Institute of Industrial Science on July 21, 1989, and the microorganism deposit number is , Microtechnology Research Institute, No. 10884 "FERM P-10884).
No.199株は、次の菌学的性質を有する。The No. 199 strain has the following mycological properties.
培地は全て1%炭酸ナトリウムを加え、pH10に調整した
ものを用いた。The medium used was one adjusted to pH 10 with the addition of 1% sodium carbonate.
(1)形態 大きさが(0.2〜0.5)×(1.5〜5)μmの桿菌であ
る。胞子を形成し、胞子の大きさは(0.5〜1)×(1
〜1.5)μmであり、卵形で胞子のうはふくらんでい
る。運動性があり、べん毛を有する。グラム染色は陽性
であり、抗酸性は陰性である。(1) Morphology It is a bacillus having a size of (0.2 to 0.5) × (1.5 to 5) μm. Spores are formed, and the size of spores is (0.5-1) x (1
~ 1.5) μm, ovoid and swelling spores. It is motile and has flagella. Gram stain is positive and acid resistance is negative.
(2)生育状態 肉汁寒天平板培養 生育は良好で、円形、偏平状で周縁は全縁、不透明であ
り、光沢を有し、薄い黄褐色を呈する。(2) Growth condition Meat broth agar plate culture Good growth, round and flat shape, all edges are opaque, lustrous, and light yellowish brown.
肉汁寒天斜面培養 糸状または拡帯状に生育し、肉汁寒天平板培養と同様の
形状を呈し、培地中に色素を分泌しない。Meat juice agar slope culture It grows in the form of filaments or strips, has the same shape as that of the meat juice agar plate culture, and does not secrete pigment into the medium.
肉汁液体培養 生育良好で、わずかに沈査が認められ、表面に菌膜を形
成する。Liquid culture of broth Good growth, slight precipitation, and pellicle formation on the surface.
肉汁ゼラチン培養 生育良好で、ゼラチンを加水分解する。Broth gelatin culture It grows well and hydrolyzes gelatin.
リトマスミルク アルカリ培地のため、色の変化は明らかでない。 Litmus milk Due to alkaline medium, no color change is apparent.
(3)生理学的性質 硝酸塩の還元 :陽性 脱窒反応 :陰性 MRテスト :培地がアルカリ性のためメ
チルレッドの変色は認められない VPテスト :陰性 インドールの生成 :陰性 硫化水素の生成 :陰性 デンプンの加水分解 :陽性 クエン酸の利用 :利用しない (コーザー及びクリステンセンの培地) 無機窒素源の利用 :利用しない (硝酸塩及びアンモニウム塩) 色素の生成 :陰性 ウレアーゼ :陰性 オキシダーゼ :陽性 カタラーゼ :陽性 生育範囲 :pH7〜11 温度20〜45℃ 酸素に対する態度 :好気性 OFテスト :発酵(グルコース) 糖類からの酸及びガスの生成の有無:L−アラビノー
ス、D−キシロース、D−グルコース、D−マンノー
ス、D−フラクトース、マルトース、シュークロース、
ラクトース、トレハロース、D−マンニトール、デンプ
ンを利用し、酸を生成するが、ガスの生成はない。(3) Physiological properties Nitrate reduction: Positive Denitrification reaction: Negative MR test: Methyl red discoloration is not observed because the medium is alkaline VP test: Negative indole formation: Negative hydrogen sulfide formation: Negative starch hydrolysis Decomposition: Positive Use of citric acid: Not used (Coser and Christensen's medium) Use of inorganic nitrogen source: Not used (Nitrate and ammonium salts) Pigment formation: Negative urease: Negative oxidase: Positive catalase: Positive Growth range: pH7 to 11 Temperature 20-45 ° C Oxygen attitude: Aerobic OF test: Fermentation (glucose) Presence or absence of acid and gas production from sugars: L-arabinose, D-xylose, D-glucose, D-mannose, D-fructose, Maltose, sucrose,
Utilizes lactose, trehalose, D-mannitol and starch to produce acid but no gas.
D−ガラクトース、D−ソルビトール、イノシトール、
グリセリンは利用しない。D-galactose, D-sorbitol, inositol,
Do not use glycerin.
(4)その他の性質 塩化ナトリウム耐性:10%塩化ナトリウムで生育 DNAのGC含量 :35.8モル% 以上の菌学的性質を、バージーのマニュアル・オブ・シ
ステマティック・バクテリオロジー第2巻(1986)の分
類方法に従って、バチルス属の公知の菌種と比較した。(4) Other properties Sodium chloride tolerance: Grow in 10% sodium chloride. GC content of DNA: 35.8 mol% or more. The mycological properties are classified into Vergy's Manual of Systematic Bacteriology Volume 2 (1986). According to the method, it was compared with known bacterial species of the genus Bacillus.
その結果、本発明の菌株は、バチルスサーキュランスと
類似しているが、オキシダーゼが陽性の点、アルカリ性
下での生育の点、10%NaCl存在下での生育の点におい
て、明らかに相違している。As a result, the strain of the present invention is similar to Bacillus circulans, but it is clearly different in the point of positive oxidase, the point of growth under alkaline condition, and the point of growth in the presence of 10% NaCl. There is.
よって本菌株は公知の菌株とは区別されるため、バチル
ス属に属する新菌株と判断し、バチルス属No.199株と命
名した。Therefore, since this strain is distinguished from known strains, it was determined to be a new strain belonging to the genus Bacillus and named Bacillus No. 199 strain.
(培養法及び精製法) 本発明のシクロマルトデキストリナーゼを得るに当って
は、バチルス属に属する上記酵素生産菌を、アルカリ性
培地を用いるほかは、酵素を生産する通常の方法で培養
すればよい。培養の形態は、液体培養でも固体培養でも
よく、工業的に有利に培養するためには、前記生産菌の
胞子懸濁液又は培養液を培地に接種し、振とう培養、あ
るいは通気撹拌培養を行えばよい。(Culture method and purification method) In obtaining the cyclomaltodextrinase of the present invention, the enzyme-producing bacterium belonging to the genus Bacillus may be cultured by a usual method for producing an enzyme, except that an alkaline medium is used. Good. The form of culture may be liquid culture or solid culture, and for industrially advantageous culture, inoculation of a spore suspension or culture solution of the above-mentioned production bacterium into a medium, shaking culture, or aeration stirring culture is performed. Just go.
培地の栄養源としては特に限定されることはなく、微生
物の培養に通常用いられる炭素源、窒素源その他を培地
中に含有させることができる。炭素源としては、澱粉、
酵母エキス、デキストリン、グリセリン、グルコース、
シュークロース、ガラクトース、イノシトール、マンニ
トールなどが、また窒素源としては、ペプトン、大豆
粉、肉エキス、米ぬか、麸、尿素、コーンスティープリ
カー、その他の有機の窒素化合物が用いられる。その
他、無機塩類、たとえば食塩、燐酸塩類、硫酸塩類、カ
リウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、マンガン、
鉄等の金属塩類等を適宜に添加してもよく、必要に応じ
て消泡剤として、動、植、鉱物油等を添加してもよい。
培養温度、培養時間等の培養条件は使用菌の発育に適
し、しかも本酵素の生産が最高となるような条件が選ば
れる。たとえば、培地のpHはアルカリ側、好ましくは8
以上、更に好ましくは9〜11、最も好ましくは10がよ
く、温度は、30〜45℃、好ましくは37〜40℃がよい。し
かし、これらの培養組成物、培地の水素イオン濃度、培
養温度、撹拌条件などの培養条件は使用する菌株の種類
や、外部の条件などに応じて好ましい結果が得られるよ
うに適宜調節されるべきであることはいうまでもない。
このようにして得られる培養物から、本酵素を得るに
は、代謝産物を採取するのに通常用いられる手段を適宜
に利用して採取し得る。たとえば、本酵素と不純物との
溶解度差を利用する手段、イオン結合力の差を利用する
手段、吸着親和力の差を利用する手段、分子量の差を利
用する手段のいずれも、それぞれ単独、又は、適宜組合
せて、あるいは反復して使用される。具体的には、本酵
素は、細胞中にその大部分が存在するので、その培養液
を濾過あるいは遠心分離して、集めた細胞を超音波、超
高圧、ホモゲナイザー等により破砕し、得られた細胞抽
出液を各種のイオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過
クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、液体ク
ロマトグラフィー、セルロース分配クロマトグラフィー
等を組合せて精製すればよい。The nutrient source of the medium is not particularly limited, and a carbon source, a nitrogen source and the like usually used for culturing microorganisms can be contained in the medium. As a carbon source, starch,
Yeast extract, dextrin, glycerin, glucose,
Sucrose, galactose, inositol, mannitol and the like are used, and as the nitrogen source, peptone, soybean powder, meat extract, rice bran, malt, urea, corn steep liquor and other organic nitrogen compounds are used. In addition, inorganic salts such as sodium chloride, phosphates, sulfates, potassium, calcium, magnesium, zinc, manganese,
Metal salts such as iron may be appropriately added, and as necessary, anti-foaming agents such as animal, plant, and mineral oils may be added.
The culturing conditions such as culturing temperature and culturing time are selected so as to be suitable for the growth of the bacterium to be used and to maximize the production of this enzyme. For example, the pH of the medium is alkaline, preferably 8
As described above, more preferably 9 to 11, most preferably 10, and the temperature is 30 to 45 ° C, preferably 37 to 40 ° C. However, the culture composition, the hydrogen ion concentration of the medium, the culture temperature, the culture conditions such as stirring conditions should be appropriately adjusted so that preferable results can be obtained depending on the type of strain to be used and external conditions. Needless to say.
In order to obtain the present enzyme from the culture thus obtained, it is possible to appropriately collect the metabolites by appropriately utilizing the means usually used for collecting the metabolites. For example, any of the means utilizing the difference in solubility between the present enzyme and impurities, the means utilizing the difference in ionic binding force, the means utilizing the difference in adsorption affinity, the means utilizing the difference in molecular weight, respectively, or, They are used in appropriate combination or repeatedly. Specifically, since most of the enzyme is present in cells, the culture solution was filtered or centrifuged, and the collected cells were crushed by ultrasonic waves, ultrahigh pressure, a homogenizer, etc. The cell extract may be purified by combining various ion exchange chromatography, gel filtration chromatography, adsorption chromatography, liquid chromatography, cellulose partition chromatography and the like.
かくして得られる本発明の新規なシクロマルトデキスト
リナーゼは以下の理化学的性質を有する。The novel cyclomaltodextrinase of the present invention thus obtained has the following physicochemical properties.
(1)作用及び基質特異性 環状マルトオリゴ糖のアルファ−1,4−グルコシド結合
を切断し、直鎖状マルトオリゴ糖類を生成する。本酵素
はさらに生成した直鎖状マルトオリゴ糖類のアルファ−
1,4−グルコシド結合を切断し、低次の直鎖状マルトオ
リゴ糖類及びグルコースを生成する。(1) Action and substrate specificity The α-1,4-glucoside bond of cyclic maltooligosaccharide is cleaved to form a linear maltooligosaccharide. This enzyme is an alpha-former of the linear maltooligosaccharides produced.
It cleaves 1,4-glucoside bonds to produce low-order linear maltooligosaccharides and glucose.
第1表に、環状マルトオリゴ糖であるアルファシクロデ
キストリン、ベータシクロデキストリン、ガンマシクロ
デキストリンを基質としたときの酵素反応後の各マルト
オリゴ糖の比率の例を示した。Table 1 shows an example of the ratio of each maltooligosaccharide after the enzymatic reaction when the cyclic maltooligosaccharides, alpha cyclodextrin, beta cyclodextrin and gamma cyclodextrin, were used as substrates.
第1表より、アルファシクロデキストリンよりマルトヘ
キサオースを含む直鎖状マルトオリゴ糖が生成し、ベー
タシクロデキストリンよりマルトヘプタオースを含む直
鎖状マルトオリゴ糖が生成し、ガンマシクロデキストリ
ンよりマルトオクタオースを含む直鎖状マルトオリゴ糖
が生成することが明らかである。From Table 1, a linear maltooligosaccharide containing maltohexaose is produced from alpha cyclodextrin, a linear maltooligosaccharide containing maltoheptaose is produced from beta cyclodextrin, and a maltooctaose is contained from gamma cyclodextrin. It is clear that linear maltooligosaccharides are produced.
即ち、本酵素は、基質である環状マルトオリゴ糖のグル
コース基の数に依ることなく、アルファ−1,4−グルコ
シド結合の1ヶ所が切断された直鎖状マルトオリゴ糖を
含む直鎖状オリゴ糖類を生成することを特徴とする。That is, the present enzyme is a linear oligosaccharide containing a linear maltooligosaccharide in which one position of the alpha-1,4-glucoside bond is cleaved, regardless of the number of glucose groups of the cyclic maltooligosaccharide as a substrate. It is characterized by generating.
(2)至適pH及び安定pH範囲 下記の活性測定法に基き、基質のpHに対する影響を調べ
た。第2表に、活性の最大値を100%として各pHでの相
対活性を示した。これより至適pHはpHは5.5〜6.5である
ことがわかる。 (2) Optimum pH and stable pH range The effect of the substrate on pH was examined based on the following activity measurement method. Table 2 shows the relative activity at each pH with the maximum activity being 100%. From this, it can be seen that the optimum pH is 5.5 to 6.5.
pHの安定性については第3表に示した。これは、種々の
pHの緩衝液を酵素液に加えて、40℃に30分間加熱したの
ち、残存している活性を測定したもので、各pHの未加熱
の酵素活性を100%として相対活性で表したものであ
る。 The stability of pH is shown in Table 3. This is a variety of
A buffer solution of pH was added to the enzyme solution and heated at 40 ° C for 30 minutes, and the remaining activity was measured. The unheated enzyme activity at each pH was defined as 100% and expressed as relative activity. is there.
第3表より、安定pH範囲はおよそpH6〜10と、アルカリ
側で比較的安定であることがわかる。From Table 3, it can be seen that the stable pH range is about pH 6 to 10, which is relatively stable on the alkaline side.
(3)作用適温の範囲 下記の活性測定法に準じて、各温度における酵素反応を
行なった。第4表に、その結果を示したが、ここでは40
℃における活性を100%とし、相対活性で表した。 (3) Range of suitable temperature of action The enzyme reaction was carried out at each temperature according to the following activity measuring method. The results are shown in Table 4.
The activity at ° C was defined as 100%, and the activity was expressed as relative activity.
第4表より明らかなごとく、本酵素の作用適温は40〜50
℃である。As is clear from Table 4, the optimum temperature for the action of this enzyme is 40-50.
℃.
(4)温度安定性 pH6で10分間、各温度にて熱処理後、残存活性を調べ
た。未処理の酵素活性を100%とし、その残存活性を第
5表に示した。 (4) Temperature stability After heat treatment at pH 6 for 10 minutes at each temperature, the residual activity was examined. The untreated enzyme activity was defined as 100%, and its residual activity is shown in Table 5.
第5表に示すごとく、本酵素は30〜50℃で安定である。As shown in Table 5, this enzyme is stable at 30 to 50 ° C.
(5)失活の条件 第2表に示すごとく、pH4で40℃にて30分間熱処理する
と、本酵素は、ほとんど失活する。 (5) Inactivation conditions As shown in Table 2, when heat-treated at pH 4 for 30 minutes at 40 ° C, the enzyme is almost inactivated.
(6)等電点 本酵素は、pH5付近に等電点をもつ。(6) Isoelectric point This enzyme has an isoelectric point around pH5.
(7)分子量 トヨパールHW55Fを用いたゲル濾過で分子量を求めたと
ころ、約120,000であった。(7) Molecular weight The molecular weight determined by gel filtration using Toyopearl HW55F was about 120,000.
SDS−ポリアクリルアミド電気泳動により得られた分子
量は約68,000であった。The molecular weight obtained by SDS-polyacrylamide electrophoresis was about 68,000.
(8)精製 本酵素は、培養終了後、遠心分離により菌体を集め、そ
の後、当分野公知の分離精製手段、例えばイオン交換体
ゲル濾過剤等を用いて精製することができる。(8) Purification The present enzyme can be purified by centrifugation after the completion of culture, and then using a separation and purification means known in the art, for example, an ion exchanger gel filtration agent.
本酵素の精製法については、後記実施例で具体的に説明
する。The method for purifying this enzyme will be specifically described in Examples below.
反応基質には、環状マルトオリゴ糖の内、ベータシクロ
デキストリンを用いる。Of the cyclic maltooligosaccharides, beta cyclodextrin is used as the reaction substrate.
0.2%(W/V)のベータシクロデキストリンを含む、100m
Mりん酸緩衝液(pH6.0)1mlに、0.1mlの酵素溶液を加
え、混合し、40℃で30分間反応させる。100m containing 0.2% (W / V) beta cyclodextrin
To 1 ml of M phosphate buffer (pH 6.0), add 0.1 ml of enzyme solution, mix, and incubate at 40 ° C for 30 minutes.
反応後、予め100mMりん酸緩衝液(pH6.0)を0.89ml入れ
ておいた試験管に、反応液を0.11ml加え全量を1mlと
し、すみやかに、30mM水酸化ナトリウム溶液を3.5ml加
える。次いで、0.02%(W/V)フェノールフタレインを
含む5mMの炭酸ナトリウム溶液を0.5ml加える。室温に
て、正確に30分間放置後、550nmでの吸光度を測定す
る。After the reaction, add 0.81 ml of 100 mM phosphate buffer (pH 6.0) to the test tube in advance, add 0.11 ml of the reaction solution to make the total volume 1 ml, and immediately add 3.5 ml of 30 mM sodium hydroxide solution. Then 0.5 ml of 5 mM sodium carbonate solution containing 0.02% (W / V) phenolphthalein is added. After leaving it at room temperature for exactly 30 minutes, measure the absorbance at 550 nm.
数種の既知量のベータシクロデキストリンを含む100mM
りん酸緩衝液(pH6.0)について、酵素溶液を蒸留水に
代えて、同様の操作を行い、検量線を作成する。100 mM with several known amounts of beta-cyclodextrin
For the phosphate buffer (pH 6.0), replace the enzyme solution with distilled water and perform the same operation to create a calibration curve.
検量線を用いて、反応後のベータシクロデキストリン残
存量を求め、分解したベータシクロデキストリン量を算
出する。Using the calibration curve, the residual amount of beta cyclodextrin after the reaction is determined, and the amount of decomposed beta cyclodextrin is calculated.
1単位の酵素とは、上記反応条件下より算出された値を
基に換算した数値で定義した。One unit of enzyme was defined as a value converted based on the value calculated under the above reaction conditions.
即ち、60分間でベータシクロデキストリンを1マイクロ
モル分解する酵素量を1単位とした。That is, the amount of enzyme that decomposes 1 micromolar of beta cyclodextrin in 60 minutes was defined as 1 unit.
前述した様に、本発明の新規なシクロマルトデキストリ
ナーゼ及びそれを生産するバチルス属No.199株の発見に
よって、これまで一種類しか知られていなかったシクロ
マルトデキストリナーゼの研究、応用に関して、新しい
場を提供することができる。As described above, with the discovery of the novel cyclomaltodextrinase of the present invention and the Bacillus genus No. 199 strain producing the same, the research and application of cyclomaltodextrinase, which has been known only to one type so far, , Can provide a new place.
シクロデキストリンの中でも、特にグルコース6個から
成るアルファシクロデキストリン、及びグルコース7個
から成るベータシクロデキストリンはデンプン原料から
容易に製造することができ、現在、我国では大量に低価
で生産されている。これらアルファシクロデキストリン
及びベータシクロデキストリンを原料に直鎖状マルトオ
リゴ糖を生産できれば、グルコースが1から7個の一定
範囲の鎖長をもつ直鎖状マルトオリゴ糖の生産は、従来
のデンプンを原料とする場合に比べて格段に簡略化、迅
速化できることになる。何故ならば、デンプンを原料と
する場合は分枝状デキストリンが生成するので分枝構造
を切断するため更にそのための酵素(例えばプルラナー
ゼなど)の使用が避けられない。あるいは最終生成物に
未分解のデンプンや分枝状デキストリンが残存し不純物
を含むことになる。Among cyclodextrins, alpha cyclodextrin composed of 6 glucoses and beta cyclodextrin composed of 7 glucoses can be easily produced from a starch raw material, and are currently produced in large quantities at low prices in Japan. If linear maltooligosaccharides can be produced from these alpha cyclodextrin and beta cyclodextrin as raw materials, conventional starch can be used as raw material to produce linear maltooligosaccharides having a chain length of 1 to 7 glucose. Compared with the case, it can be greatly simplified and speeded up. This is because, when starch is used as a raw material, branched dextrin is produced, so that the use of an enzyme (for example, pullulanase) for cutting the branched structure is unavoidable. Alternatively, undegraded starch or branched dextrin remains in the final product and contains impurities.
安価大量に供給されるシクロデキストリンを原料に、本
発明による酵素を作用させることにより、直鎖状マルト
オリゴ糖のみを含む純度の高い生産物を一段階の反応に
より生成することが可能となる。即ち、食品工業に於て
砂糖に代る甘味剤として広く使われているマルトオリゴ
糖の生産に新たな生産方法を提供することになる。By reacting the enzyme according to the present invention with cyclodextrin, which is supplied inexpensively and in large quantities, as a raw material, it becomes possible to produce a highly pure product containing only a linear maltooligosaccharide by a one-step reaction. That is, it provides a new production method for the production of maltooligosaccharide, which is widely used as a sweetener replacing sugar in the food industry.
従来、直鎖状マルトオリゴ糖の生成を目的として本酵素
を使用した例は知られていない。また、本酵素がアルカ
リ培地で生育するバチルス菌によって生産されることを
見出した例は知られていない。Heretofore, no example has been known in which the present enzyme is used for the purpose of producing a linear maltooligosaccharide. In addition, there is no known example in which the present enzyme was found to be produced by Bacillus bacteria growing in an alkaline medium.
実施例1 可溶性デンプン2.5g、ポリペプトン1.25g、酵母エキス
1.25g、りん酸−水素カリウム0.25g、硫酸マグネシウム
(7水塩)0.05gに225mlの水を加え、120℃で15分間殺
菌し、300ml容の三角フラスコ5本に45mlずつ分注す
る。Example 1 Soluble starch 2.5 g, polypeptone 1.25 g, yeast extract
225 g of water is added to 1.25 g, phosphoric acid-potassium hydrogen 0.25 g, and magnesium sulfate (heptahydrate) 0.05 g, sterilized at 120 ° C. for 15 minutes, and 45 ml is dispensed into five 300 ml Erlenmeyer flasks.
炭酸ナトリウム0.1g、0.25g、0.5g、0.75g、1gをそれぞ
れ水5mlに溶かし、120℃で15分間殺菌し、先の5本の三
角フラスコにそれぞれ加える。これで、炭酸ナトリウム
を0.2%、0.5%、1%、1.5%、2%ずつ含む培地とな
る。このときのpHはそれぞれ、pH8.6、pH9.8、pH10.3、
pH10.6、pH10.8であった。Sodium carbonate 0.1 g, 0.25 g, 0.5 g, 0.75 g and 1 g are each dissolved in 5 ml of water, sterilized at 120 ° C. for 15 minutes, and added to each of the above 5 Erlenmeyer flasks. This gives a medium containing 0.2%, 0.5%, 1%, 1.5% and 2% of sodium carbonate. The pH at this time is respectively pH8.6, pH9.8, pH10.3,
The pH was 10.6 and pH 10.8.
これらの培地に、予め18〜20時間前培養したNo.199菌を
接種し、37℃において24時間振とう培養を行った。These mediums were inoculated with the No. 199 bacterium pre-cultured for 18 to 20 hours, and shake culture was carried out at 37 ° C for 24 hours.
遠心分離によって菌体を集め、蒸留水で洗浄後、それぞ
れ25mlの50mMりん酸緩衝液(pH7.5)に懸濁した。懸濁
液を超音波破砕し、遠心分離により、上清を採取し、無
細胞抽出液を得た。The cells were collected by centrifugation, washed with distilled water, and then suspended in 25 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.5). The suspension was ultrasonically disrupted, and the supernatant was collected by centrifugation to obtain a cell-free extract.
これらの粗酵素液について活性を測定したところ、炭酸
ナトリウム含有率0.2%、0.5%、1%、1.5%、2%の
培養条件で、それぞれ0.5U/ml、2.1U/ml、10.0U/ml、1
8.0U/ml、5.6U/mlの活性値を得た。When the activity of these crude enzyme solutions was measured, they were 0.5 U / ml, 2.1 U / ml, 10.0 U / ml under the culture conditions of sodium carbonate content 0.2%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, respectively. , 1
The activity values of 8.0 U / ml and 5.6 U / ml were obtained.
実施例2 可溶性デンプン10g、ポリペプトン5g、酵母エキス5g、
りん酸−水素カリウム1g、硫酸マグネシウム(7水塩)
0.2gに水900mlを加え、120℃で15分間殺菌する。炭酸ナ
トリウム15gを水100mlに溶かし、120℃で15分間殺菌
し、加える。300ml容三角フラスコに100mlずつ分注し、
予め18〜20時間前培養したNo.199菌を1mlずつ接種し、3
7℃において24時間振とう培養を行った。Example 2 10 g of soluble starch, 5 g of polypeptone, 5 g of yeast extract,
Phosphoric acid-potassium hydrogen 1g, magnesium sulfate (heptahydrate)
Add 900 ml of water to 0.2 g and sterilize at 120 ° C for 15 minutes. Dissolve 15 g of sodium carbonate in 100 ml of water, sterilize at 120 ° C for 15 minutes, and add. Dispense 100 ml each into a 300 ml Erlenmeyer flask,
Inoculate 1 ml each of No. 199 bacteria pre-cultured for 18 to 20 hours, and
Shaking culture was performed at 7 ° C. for 24 hours.
遠心分離により菌体を集め、蒸留水で洗浄後、500mlの5
0mMりん酸緩衝液(pH7.5)に懸濁した。懸濁液を超音波
破砕し、遠心分離により上清を採取し、15.7U/mlタンパ
クの比活性をもつ無細胞抽出液を得た。Collect the cells by centrifugation and wash with distilled water, then add 500 ml of 5
The cells were suspended in 0 mM phosphate buffer (pH 7.5). The suspension was sonicated and the supernatant was collected by centrifugation to obtain a cell-free extract having a specific activity of 15.7 U / ml protein.
この粗酵素液に核酸除去剤C−9(栗田工業製)の5%
溶液を5ml加え、冷蔵庫内で一夜放置し、沈殿物を遠心
分離により除いた。5% of the nucleic acid removing agent C-9 (manufactured by Kurita Water Industries) was added to this crude enzyme solution.
5 ml of the solution was added and left overnight in the refrigerator, and the precipitate was removed by centrifugation.
硫酸アンモニウムによる塩析分画を40〜70%飽和の条件
で行った。これを50mMりん酸緩衝液(pH7.5)で透析
後、同緩衝液で平衡化したDEAEトヨパール650M(東ソー
製)に通すと、酵素は吸着され、これを0から0.5M濃度
までの塩化ナトリウムを含む同緩衝液でグラジエント溶
出を行った。活性のある画分を0.1Mの塩化ナトリウムを
含む50mMりん酸緩衝液(pH7.5)で透析後、同緩衝液で
平衡化したDEAEトヨパール650Mに通した。これを0.1か
ら0.5Mまでの塩化ナトリウムを含む同緩衝液でグラジエ
ント溶出を行った。活性画分を透析により塩化ナトリウ
ムを除いた後、濃縮後、0.1MNaClを含む50mMりん酸緩衝
液(pH7.5)で平衡化したトヨパールHW55F(東ソー製)
を用いゲル濾過を行った。活性画分を50mMりん酸緩衝液
(pH6.2)で透析後、同緩衝液で平衡化したDEAEトヨパ
ール650Mに通した。これに、0から0.3M濃度迄の塩化ナ
トリウムを含む同緩衝液でグラジエント溶出を行った。
活性画分を集め、ポリアクリルアミド電気泳動を行った
ところ、単一のバンドが検出された。比活性は860U/mg
タンパクであった。The salting-out fraction with ammonium sulfate was carried out under the condition of 40 to 70% saturation. After dialyzing this with 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) and passing it through DEAE Toyopearl 650M (manufactured by Tosoh) equilibrated with the same buffer, the enzyme is adsorbed, and this is adsorbed on sodium chloride from 0 to 0.5M concentration. Gradient elution was performed with the same buffer containing The active fraction was dialyzed against 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1 M sodium chloride, and then passed through DEAE Toyopearl 650 M equilibrated with the same buffer. This was subjected to gradient elution with the same buffer containing 0.1 to 0.5 M sodium chloride. Toyopearl HW55F (manufactured by Tosoh) equilibrated with 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.1 M NaCl after removing sodium chloride by dialysis to remove the active fraction and concentrating
Was used for gel filtration. The active fraction was dialyzed against 50 mM phosphate buffer (pH 6.2) and then passed through DEAE Toyopearl 650M equilibrated with the same buffer. This was subjected to gradient elution with the same buffer containing sodium chloride at a concentration of 0 to 0.3M.
When the active fractions were collected and subjected to polyacrylamide gel electrophoresis, a single band was detected. Specific activity is 860 U / mg
It was protein.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:07) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area C12R 1:07)
Claims (4)
デキストリナーゼ。 (イ)作用及び基質特異性 環状マルトオリゴ糖のアルファ−1,4−グルコシド結合
を切断し、直鎖状マルトオリゴ糖類を生成する。 (ロ)至適pH及び安定pH範囲 至適pHは5.5〜6.5である。 安定pH範囲は約pH6〜10である。 (ハ)作用適温の範囲 作用適温は40〜50℃である。 (ニ)温度安定性 pH6において、30〜50℃で安定である。 (ホ)失活の条件 pH4で40℃にて30分間熱処理すると、失活する。 (ヘ)等電点 等電点は5付近である。 (ト)分子量 トヨパールHW55Fを用いたゲル濾過による分子量は約12
0,000であり、SDS−ポリアクリルアミド電気泳動による
分子量は約68,000である。1. A cyclomaltodextrinase having the following physicochemical properties. (A) Action and substrate specificity The α-1,4-glucoside bond of cyclic maltooligosaccharide is cleaved to produce a linear maltooligosaccharide. (B) Optimum pH and stable pH range The optimum pH is 5.5 to 6.5. The stable pH range is about pH 6-10. (C) Optimum temperature range for action The optimum temperature range for action is 40 to 50 ° C. (D) Temperature stability It is stable at 30 to 50 ℃ at pH6. (E) Deactivation condition Heat treatment at 40 ° C for 30 minutes at pH 4 deactivates. (F) Isoelectric point The isoelectric point is around 5. (G) Molecular weight The molecular weight obtained by gel filtration using Toyopearl HW55F is approximately 12
The molecular weight by SDS-polyacrylamide electrophoresis is about 68,000.
リナーゼ生産菌を培養し、培養物からシクロマルトデキ
ストリナーゼを採取することを特徴とする請求項(1)
記載のシクロマルトデキストリナーゼの製造方法。2. A cyclomaltodextrinase-producing bacterium belonging to the genus Bacillus is cultivated, and cyclomaltodextrinase is collected from the culture.
A method for producing the described cyclomaltodextrinase.
チルスsp.No.199(Bacillus sp.No.199)である請求項
(2)記載の方法。3. The method according to claim 2, wherein the cyclomaltodextrinase-producing bacterium is Bacillus sp. No. 199.
バチルスsp.No.199(Bacillus sp.No.199)。 (a)形態 大きさが(0.2〜0.5)×(1.5〜5)μmの桿菌であ
る。胞子を形成し、胞子の大きさは(0.5〜1)×(1
〜1.5)μmであり、卵形で胞子のうはふくらんでい
る。運動性があり、べん毛を有する。グラム染色は陽性
であり、抗酸性は陰性である。 (b)生育状態 肉汁寒天平板培養 生育は良好で、円形、偏平状で周縁は全縁、不透明であ
り、光沢を有し、薄い黄褐色を呈する。 肉汁寒天斜面培養 糸状または拡帯状に生育し、肉汁寒天平板培養と同様の
形状を呈し、培地中に色素を分泌しない。 肉汁液体培養 生育良好で、わずかに沈査が認められ、表面に菌膜を形
成する。 肉汁ゼラチン培養 生育良好で、ゼラチンを加水分解する。 リトマスミルク アルカリ培地のため、色の変化は明らかでない。 (c)生理学的性質 硝酸塩の還元 :陽性 脱窒反応 :陰性 MRテスト :培地がアルカリ性のためメチル
レッドの変色は認められない VPテスト :陰性 インドールの生成 :陰性 硫化水素の生成 :陰性 デンプンの加水分解:陽性 クエン酸の利用 :利用しない (コーザー及びクリステンセンの培地) 無機窒素源の利用 :利用しない (硝酸塩及びアンモニウム塩) 色素の生成 :陰性 ウレアーゼ :陰性 オキシダーゼ :陽性 カタラーゼ :陽性 生育範囲 :pH7〜11 温度20〜45℃ 酸素に対する態度 :好気性 OFテスト :発酵(グルコース) 糖類からの酸及び ガスの生成の有無 :L−アラビノース、D−キシロ
ース、D−グルコース、D−マンノース、D−フラクト
ース、マルトース、シュークロース、ラクトース、トレ
ハロース、D−マンニトール、デンプンを利用し、酸を
生成するが、ガスの生成はない。D−ガラクトース、D
−ソルビトール、イノシトール、グリセリンは利用しな
い。 (d)その他の性質 塩化ナトリウム耐性:10%塩化ナトリウムで生育 DNAのGC含量 :35.8モル%4. Bacillus sp. No. 199 characterized by having the following mycological properties. (A) Morphology It is a bacillus having a size of (0.2 to 0.5) × (1.5 to 5) μm. Spores are formed, and the size of spores is (0.5-1) x (1
~ 1.5) μm, ovoid and swelling spores. It is motile and has flagella. Gram stain is positive and acid resistance is negative. (B) Growth state Meat broth agar plate culture Good growth, round and flat shape, all edges are opaque, lustrous, and light yellowish brown. Meat juice agar slope culture It grows in the form of filaments or strips, has the same shape as that of the meat juice agar plate culture, and does not secrete pigment into the medium. Liquid culture of broth Good growth, slight precipitation, and pellicle formation on the surface. Broth gelatin culture It grows well and hydrolyzes gelatin. Litmus milk Due to alkaline medium, no color change is apparent. (C) Physiological properties Nitrate reduction: Positive Denitrification reaction: Negative MR test: Methyl red discoloration is not observed because the medium is alkaline VP test: Negative Indole formation: Negative hydrogen sulfide formation: Negative starch hydrolysis Decomposition: Positive Use of citric acid: Not used (Coser and Christensen's medium) Use of inorganic nitrogen source: Not used (nitrate and ammonium salts) Pigment formation: Negative urease: Negative oxidase: Positive catalase: Positive Growth range: pH7 to 11 Temperature 20-45 ℃ Attitude toward oxygen: Aerobic OF test: Fermentation (glucose) Presence of acid and gas generation from sugars: L-arabinose, D-xylose, D-glucose, D-mannose, D-fructose, Maltose, sucrose, lactose, trehalose, D-mannitol, de It uses acid to produce acid, but no gas. D-galactose, D
-Do not use sorbitol, inositol or glycerin. (D) Other properties Sodium chloride tolerance: Growth of 10% sodium chloride GC content of DNA: 35.8 mol%
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---|---|---|---|
JP1193470A JPH0761264B2 (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Novel cyclomaltodextrinase and method for producing the same |
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JPH0358784A JPH0358784A (en) | 1991-03-13 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110157688A (en) * | 2019-05-31 | 2019-08-23 | 江南大学 | A kind of linear maltooligosacchaeides generation enzyme mutant for producing maltopentaose ability and improving |
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1989
- 1989-07-26 JP JP1193470A patent/JPH0761264B2/en not_active Expired - Lifetime
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AGRIC BIOL CHEM=1983 * |
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CN110157688B (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 江南大学 | Linear maltooligosaccharide-producing enzyme mutant with improved maltopentaose production capacity |
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