JPH08131166A - Heat-resistant trehalose phosphorylase, its production, bacterum to be used for its production, and production of trehalose using the enzyme - Google Patents

Heat-resistant trehalose phosphorylase, its production, bacterum to be used for its production, and production of trehalose using the enzyme

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JPH08131166A
JPH08131166A JP6295765A JP29576594A JPH08131166A JP H08131166 A JPH08131166 A JP H08131166A JP 6295765 A JP6295765 A JP 6295765A JP 29576594 A JP29576594 A JP 29576594A JP H08131166 A JPH08131166 A JP H08131166A
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phosphate
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圭子 石井
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Abstract

PURPOSE: To obtain the subject new enzyme active at elevated temperatures, thus capable of giving trehalose in an industrially advantageous way in a short reaction time with reduced sundry germ contamination, by culturing trehalose phosphorylase-productive microbes belonging to the genus Bacillus. CONSTITUTION: Trehalose phosphorylase-productive microbes belonging to the genus Bacillus [e.g. Bacillus stearothermophilus SK-1 (FERM P-14567)] is inoculated into a medium and subjected to aerating agitation culture at 55 deg.C for 72hr followed by centrifugal separation to take out the supernatant; ammonium sulfate is then dissolved in the supernatant so as to come to 40-60% in the degree of saturation, and the resultant protein precipitate is recovered by centrifugal separation and then dissolved in a 10mM potassium phosphate-citric acid buffer solution (pH6.0) followed by purification through e.g. ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, etc., thus obtaining the objective new heat-resistant trehalose phosphorylase retaining >=95% activity after treated in a pH6.0 buffer solution at 50-65 deg.C for 15min and capable of producing trehalose in an industrially advantageous way.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規なトレハロースホ
スホリラーゼ、その製造方法、その製造に使用する菌、
及びその用途に関するものであり、さらに詳しくは、バ
チルス属に属する好熱性細菌が産生する高い熱安定性を
有する新規なトレハロースホスホリラーゼ、その製造方
法、該好熱性細菌、並びに該酵素を用いるトレハロース
の製造方法に関する。
The present invention relates to a novel trehalose phosphorylase, a method for producing the same, a bacterium used for the production,
And a use thereof, and more specifically, a novel trehalose phosphorylase having high thermostability produced by a thermophilic bacterium belonging to the genus Bacillus, a method for producing the same, the thermophilic bacterium, and production of trehalose using the enzyme. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】トレハロースは、酵母、かび、細菌、昆
虫等に広く分布する二糖類で、他の二糖類に比べて安定
なことから蛋白質等の乾燥保護剤(特表昭63−500
562)としての利用等が考えられている有用な糖質で
ある。従来、トレハロースを調製する方法としては、酵
母からの抽出法(特開平5−292986)、細菌によ
る発酵法(特開平5−211882)等が知られてい
る。しかし、これらの方法で調製したトレハロースは、
大量生産が操作的、設備的に困難である、不純物除去工
程が複雑である等の理由から製造コストが高くなり、非
常に高価である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Trehalose is a disaccharide widely distributed in yeast, fungi, bacteria, insects and the like, and is more stable than other disaccharides, so that it is a dry protectant for proteins and the like (Japanese Patent Publication No. 63-500).
It is a useful carbohydrate which is considered to be used as 562). Conventionally, as a method for preparing trehalose, an extraction method from yeast (JP-A-5-292986), a fermentation method using bacteria (JP-A-5-21882), and the like are known. However, trehalose prepared by these methods
The manufacturing cost is high and the cost is very high because the mass production is difficult in terms of operation and facilities, and the impurity removal process is complicated.

【0003】一方、安価にトレハロースを調製する有効
な方法として酵素法が挙げられる。その一つとして、茸
類であるグリフォラ・フロンドサ(Grifola f
rondosa)(日本農芸化学会誌、68、580、
1994)やシゾフィラム・コミューネ(Schizo
phyllum commune)、アガリカス・ビス
ポーラス(Agaricus bisporus)、プ
ルロータス・オストレアタス(Pleurotus o
streatus)、リフィラム・ウルマリウム(Ly
ophyllum ulmarium)(特開平6−1
89779)が産生するトレハロースホスホリラーゼを
用い、α−グルコース−1−リン酸とグルコースからト
レハロースを製造する方法がある。しかし、本製造方法
で用いる酵素は熱安定性が低く、反応温度が25〜50
℃であるため、製造工程で雑菌汚染が起こる可能性が高
いといった問題がある。
On the other hand, an enzymatic method can be mentioned as an effective method for preparing trehalose at low cost. One of them is the mushroom, Grifola f.
Rondosa (Journal of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, 68, 580,
1994) and Schizophyllum Commune (Schizo)
phyllum commune, Agaricus bisporus, Pleurotus o Pleurotus o
streatus), refillum ulmarium (Ly
ophyllum ulmarium) (JP-A-6-1)
89779), there is a method for producing trehalose from α-glucose-1-phosphate and glucose using trehalose phosphorylase. However, the enzyme used in this production method has low thermostability and the reaction temperature is 25 to 50.
Since it is ℃, there is a problem that there is a high possibility that contamination of various bacteria will occur in the manufacturing process.

【0004】また、別な酵素法として、マルトースホス
ホリラーゼとトレハロースホスホリラーゼを用い、マル
トースを基質としてβ−グルコース−1−リン酸を経て
トレハロースを製造する方法がある(特公昭63−60
998)。しかし、本製造法に使用可能な、既知のトレ
ハロースホスホリラーゼは、緑藻であるユーグレナ・グ
ラチリス(Euglena gracilis)(J.
Biol.Chem.,274,3223〜3228,
1972)が産生するのみで、この酵素の至適温度は4
0℃で温度安定性が悪く、しかも調製が非常に難しいの
で工業的に利用するのは困難であるといった問題があ
る。
As another enzymatic method, there is a method of producing trehalose using maltose phosphorylase and trehalose phosphorylase and using maltose as a substrate and β-glucose-1-phosphate (Japanese Patent Publication No. 63-60).
998). However, a known trehalose phosphorylase that can be used in the present production method is Euglena gracilis (J.
Biol. Chem. , 274, 3223 to 3228,
1972), the optimum temperature for this enzyme is 4
There is a problem that the temperature stability at 0 ° C. is poor and the preparation is very difficult, so that it is difficult to industrially utilize.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】トレハロースを安価
に、且つ、工業的規模で製造する方法としてはトレハロ
ースホスホリラーゼを用いた酵素法が最も有効であると
考えられる。一方、工業的に酵素反応で生産を行う場
合、雑菌汚染の低減の目的から、反応温度の高温化が一
般的に採られている。また、反応温度の高温化は、基質
と生産物の溶解度を上げて単位体積当たりの仕込量を多
くすることができる、酵素反応速度が早くなり反応時間
の短縮化ができる等の利点があり、コスト的にも有効で
ある。このように高温での酵素反応でトレハロースの製
造を行うためには、高い熱安定性を有する耐熱性トレハ
ロースホスホリラーゼが要求される。しかし、前述の茸
類や緑藻類起源のトレハロースホスホリラーゼは熱安定
性は必ずしも高くない。従って、実際の高温酵素反応に
適する酵素、具体的には55℃以上で安定な酵素の提供
が求められていた。
The enzymatic method using trehalose phosphorylase is considered to be the most effective method for producing trehalose at a low cost on an industrial scale. On the other hand, when industrially producing by an enzyme reaction, a high reaction temperature is generally adopted for the purpose of reducing contamination of various bacteria. Further, increasing the reaction temperature has the advantages that the solubility of the substrate and the product can be increased to increase the amount charged per unit volume, the enzyme reaction rate can be increased, and the reaction time can be shortened. It is also cost effective. Thus, in order to produce trehalose by an enzymatic reaction at a high temperature, a thermostable trehalose phosphorylase having high thermostability is required. However, the above-mentioned trehalose phosphorylase derived from mushrooms and green algae does not necessarily have high thermostability. Therefore, it has been demanded to provide an enzyme suitable for an actual high temperature enzyme reaction, specifically, an enzyme stable at 55 ° C or higher.

【0006】本発明者らは高い熱安定性を有し、グルコ
ースとβ−グルコース−1−リン酸からトレハロースを
生成する耐熱性トレハロースホスホリラーゼを自然界よ
り探索した結果、バチルス属に属する好熱性細菌が上記
目的にかなう酵素をよく産生することを見出し、本発明
を完成した。
The present inventors have searched for a thermostable trehalose phosphorylase having a high thermostability and producing trehalose from glucose and β-glucose-1-phosphate from the natural world. As a result, a thermophilic bacterium belonging to the genus Bacillus was found. The present inventors have completed the present invention by finding that they often produce an enzyme that meets the above-mentioned purpose.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による耐熱性トレ
ハロースホスホリラーゼ標品の性質は以下の通りであ
る。耐熱性トレハロースホスホリラーゼ標品としては実
施例1で得られたものを使用した。尚、トレハロースホ
スホリラーゼ活性は以下のように測定した。酵素溶液
0.4mlと0.5Mリン酸カリウム・クエン酸緩衝液
(pH6.0)0.06ml、2g/dlトレハロース0.
6ml、蒸留水0.14mlを混合し、60℃、20分
反応後10分間の煮沸によって反応を停止させた。次
に、この反応停止液から0.02mlを採取し、グルコ
ース検査試薬(グルコースCII−テストワコー;和光純
薬工業(株))を3ml加え、室温で20分間反応させ
た後、505nmでの吸光度を分光光度計を用いて測定
し、該測定値から生成グルコース量を求めた。またトレ
ハロースホスホリラーゼ活性の定義については、上記測
定条件下で1分間に1μmolのトレハロースを加リン
酸分解する酵素量を1単位とした。
The properties of the thermostable trehalose phosphorylase preparation according to the present invention are as follows. The thermostable trehalose phosphorylase preparation used was that obtained in Example 1. The trehalose phosphorylase activity was measured as follows. 0.4 ml of enzyme solution and 0.06 ml of 0.5 M potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0), 2 g / dl trehalose.
6 ml and 0.14 ml of distilled water were mixed and reacted at 60 ° C. for 20 minutes and then boiled for 10 minutes to stop the reaction. Next, 0.02 ml was taken from this reaction stop solution, 3 ml of a glucose test reagent (glucose CII-Test Wako; Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and after reacting at room temperature for 20 minutes, the absorbance at 505 nm Was measured using a spectrophotometer, and the amount of glucose produced was determined from the measured value. Regarding the definition of trehalose phosphorylase activity, the amount of the enzyme that phosphorolytically decomposes 1 μmol of trehalose per minute under the above measurement conditions was defined as 1 unit.

【0008】(1)作用 式(1)で示すように、トレハロースを可逆的に加リン
酸分解する。すなわち、リン酸存在下でトレハロースに
作用させると、等モルのグルコースとβ−グルコース−
1−リン酸を生成し、グルコースとβ−グルコース−1
−リン酸に作用させると、等モルのトレハロースとリン
酸を生成する。
(1) Action As shown by the formula (1), trehalose is reversibly phosphorolytically decomposed. That is, when acting on trehalose in the presence of phosphoric acid, equimolar glucose and β-glucose-
Produces 1-phosphate, glucose and β-glucose-1
-When it acts on phosphoric acid, it produces equimolar trehalose and phosphoric acid.

【0009】[0009]

【化1】 Embedded image

【0010】(2)基質特異性 トレハロース、マルトース、イソマルトース、ネオトレ
ハロース、セロビオース、シュークロース、p−ニトロ
フェニル−α−D−グルコシド、p−ニトロフェニル−
β−D−グルコシドを基質として加リン酸分解反応を行
ったところ、トレハロース以外にはグルコースの生成が
ほとんど認められなかった(表1)。 (3)至適温度 40mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.
0)中で各種温度(40〜90℃)で反応させたとこ
ろ、トレハロース加リン酸分解反応の至適温度は70℃
〜75℃付近で、60℃〜75℃の範囲で最高活性の約
50%以上を示した(図1)。 (4)熱安定性 10mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.
0)中でインキュベートし、残存活性を測定したとこ
ろ、65℃、15分間処理で無処理の95%以上の活性
を示した(図2)。
(2) Substrate specificity Trehalose, maltose, isomaltose, neotrehalose, cellobiose, sucrose, p-nitrophenyl-α-D-glucoside, p-nitrophenyl-
When a phosphorolysis reaction was carried out using β-D-glucoside as a substrate, almost no production of glucose was observed except for trehalose (Table 1). (3) Optimum temperature 40 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.
When the reaction was carried out at various temperatures (40 to 90 ° C) in 0), the optimum temperature for the trehalose-phosphorylation reaction was 70 ° C.
At about 75 ° C, about 50% or more of the maximum activity was shown in the range of 60 ° C to 75 ° C (Fig. 1). (4) Thermal stability 10 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.
When it was incubated in 0) and the residual activity was measured, it showed 95% or more of the activity of the untreated sample at 65 ° C. for 15 minutes (FIG. 2).

【0011】(5)至適pH 25mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH4.0
〜7.7)及び25mMトリス・塩酸緩衝液(pH7.
7〜9.0)を用いて60℃で反応を行ったところ、至
適pHは6.5〜7.5であった(図3)。 (6)pH安定性 100mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH4.
0〜8.0)及び100mMトリス・塩酸緩衝液(pH
7.5〜9.0)を用いて60℃で24時間インキュベ
ートし、各pHでの残存活性を測定したところ、本酵素
はpH6.0〜8.0で安定であった(図4)。 (7)失活 100℃、10分間の加熱で100%失活する。 (8)分子量 Superdex200pg(ファルマシア・バイオテ
ク(株))を用いたゲルろ過クロマトグラフィーによ
り、各種標準タンパク質との相対溶出保持時間から分子
量を求めた結果、本酵素の分子量は11万〜15万であ
った。 (9)等電点 等電点電気泳動により、各種標準タンパク質との相対移
動度から等電点は4.6〜5.2であった。 (10)阻害剤 1mMのHgCl2 で99%、ZnSO4 で80%の活
性阻害が見られた(表2)。
(5) Optimum pH 25 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 4.0)
~ 7.7) and 25 mM Tris / HCl buffer (pH 7.
When the reaction was carried out at 60 ° C. using 7 to 9.0), the optimum pH was 6.5 to 7.5 (FIG. 3). (6) pH stability 100 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 4.
0-8.0) and 100 mM Tris / HCl buffer (pH
The enzyme was stable at pH 6.0 to 8.0 when the residual activity at each pH was measured by incubating the enzyme with 7.5 to 9.0) at 60 ° C. for 24 hours (FIG. 4). (7) Deactivation 100% deactivation by heating at 100 ° C for 10 minutes. (8) Molecular weight As a result of gel filtration chromatography using Superdex 200 pg (Pharmacia Biotech Co., Ltd.), the molecular weight was calculated from the relative elution retention time with various standard proteins. As a result, the molecular weight of this enzyme was 110,000 to 150,000. It was (9) Isoelectric point By isoelectric focusing, the isoelectric point was 4.6 to 5.2 from the relative mobility with various standard proteins. (10) Inhibitor 99% inhibition of activity was observed with 1 mM HgCl 2 and 80% inhibition with ZnSO 4 (Table 2).

【0012】本発明の耐熱性トレハロースホスホリラー
ゼ及び従来公知の微生物由来のトレハロースホスホリラ
ーゼの酵素学的性質を比較して表3に示す。表3から明
らかなように、本発明の耐熱性トレハロースホスホリラ
ーゼは、既知のトレハロースホスホリラーゼと比べ、少
なくとも起源とする菌種、至適温度及び熱安定性が異な
るので、新規であると判断された。
Table 3 shows a comparison of the enzymatic properties of the thermostable trehalose phosphorylase of the present invention and the conventionally known microorganism-derived trehalose phosphorylase. As is clear from Table 3, the thermostable trehalose phosphorylase of the present invention was judged to be novel, because it differs from the known trehalose phosphorylase in at least the source bacterial species, optimum temperature and thermostability.

【0013】本発明の耐熱性トレハロースホスホリラー
ゼはバチルス属に属し、耐熱性トレハロースホスホリラ
ーゼ産生能を有する微生物を栄養培地に培養し、培養物
から生成した耐熱性トレハロースホスホリラーゼを採取
することによって製造される。
The thermostable trehalose phosphorylase of the present invention belongs to the genus Bacillus and is produced by culturing a microorganism having a thermostable trehalose phosphorylase-producing ability in a nutrient medium and collecting the thermostable trehalose phosphorylase produced from the culture.

【0014】本発明に使用される微生物としてはバチル
ス属に属し、耐熱性トレハロースホスホリラーゼ産生能
を有する微生物であればいずれの微生物でもよい。好適
な微生物としてはバチルス・ステアロサーモフィラス
(Bacillus stearothermophi
lus)に属し、耐熱性トレハロースホスホリラーゼ産
生能を有する微生物があげられる。具体的には本発明者
らが神奈川県の山中の土壌から分離したバチルス・ステ
アロサーモフィラスSK−1(FERM P−1456
7)が挙げられる。
The microorganism used in the present invention may be any microorganism as long as it belongs to the genus Bacillus and has the ability to produce thermostable trehalose phosphorylase. Suitable microorganisms include Bacillus stearothermophili.
and a microorganism having a thermostable trehalose phosphorylase-producing ability. Specifically, the present inventors isolated Bacillus stearothermophilus SK-1 (FERM P-1456) isolated from soil in the mountains of Kanagawa prefecture.
7).

【0015】本菌の菌学的性質は表4に示す通りであ
る。これらの性質により、「バージェーズ・マニュアル
・オブ・デターミネーティブ・バクテリオロジー」第8
版に基づき本菌をバチルス・ステアロサーモフィラスと
同定した。しかしながら、これまでにバチルス・ステア
ロサーモフィラスと同定された微生物中でトレハロース
ホスホリラーゼを産生するものは知られていない。従っ
て、本発明に用いる耐熱性トレハロースホスホリラーゼ
生産菌は新規なものであると考えられる。これを確認す
るために公的菌株機関が保持する同種の菌株のトレハロ
ースホスホリラーゼ生産能について調べたが、トレハロ
ースホスホリラーゼを生産するものはなかった(比較例
1)。
The mycological properties of this bacterium are shown in Table 4. Due to these characteristics, "Burger's Manual of Determinating Bacteriology", No. 8
Based on the version, this bacterium was identified as Bacillus stearothermophilus. However, among the microorganisms identified as Bacillus stearothermophilus, those producing trehalose phosphorylase have not been known so far. Therefore, the thermostable trehalose phosphorylase-producing bacterium used in the present invention is considered to be novel. To confirm this, trehalose phosphorylase-producing ability of a strain of the same species held by a public strain organization was examined, but none of them produced trehalose phosphorylase (Comparative Example 1).

【0016】本発明で使用する微生物は野性株に限ら
ず、野性株例えば上記SK−1株を紫外線、エックス
線、放射線、薬品〔NTG(N−メチル−N´−ニトロ
−N−ニトロソグアニジン)、EMS(エチル メタン
スルホネート)等〕等を用いる既知の人工的変異手段で
変異した変異株も、耐熱性トレハロースホスホリラーゼ
産生能を有する限り使用できる。
The microorganisms used in the present invention are not limited to wild strains, but wild strains such as the above-mentioned SK-1 strain can be treated with ultraviolet rays, X-rays, radiation, chemicals [NTG (N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine), A mutant strain mutated by a known artificial mutagenesis method such as EMS (ethyl methanesulfonate)] can also be used as long as it has a thermostable trehalose phosphorylase-producing ability.

【0017】本発明に使用する栄養培地としては炭素
源、窒素源、無機物、および必要に応じ使用菌株の必要
とする微量栄養素を程よく含有するものであれば天然培
地、合成培地のいずれでもよい。炭素源としてはマルト
ース、トレハロース、グルコース、フラクトース、糖
、デキストリン、デンプン、グリセリンなどの炭水化
物などが用いられる。窒素源としては塩化アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、尿素、硝酸アンモニウム、硝酸
ナトリウム、グルタミン酸などのアミノ酸、尿酸などの
無機有機窒素化合物が用いられる。
The nutrient medium used in the present invention may be either a natural medium or a synthetic medium as long as it appropriately contains a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance and, if necessary, a trace nutrient required by the strain used. As the carbon source, maltose, trehalose, glucose, fructose, sugar, dextrin, starch, carbohydrates such as glycerin and the like are used. As the nitrogen source, ammonium chloride, ammonium sulfate, urea, ammonium nitrate, sodium nitrate, amino acids such as glutamic acid, and inorganic organic nitrogen compounds such as uric acid are used.

【0018】窒素源としてはまたペプトン、ポリペプト
ン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、大
豆粉、大豆粕、乾燥酵母、カザミノ酸、ソリュブルベジ
タブルプロテインなどの窒素含有天然物も使用できる。
無機物としてはリン酸一カリウム、リン酸二カリウム、
硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸亜
鉛、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムな
どが用いられる。その他にビオチン、チアミン等の微量
栄養素を必要に応じ使用する。
As the nitrogen source, nitrogen-containing natural products such as peptone, polypeptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, soybean flour, soybean meal, dried yeast, casamino acid, soluble vegetable protein and the like can also be used.
As inorganic substances, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate,
Magnesium sulfate, ferrous sulfate, manganese sulfate, zinc sulfate, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride and the like are used. In addition, micronutrients such as biotin and thiamine are used as needed.

【0019】次に本発明においては培地中にトレハロー
スやマルトースをトレハロースホスホリラーゼの誘導物
質として存在せしめることなく耐熱性トレハロースホス
ホリラーゼを生産することが可能であるが、トレハロー
スやマルトースの存在によって、耐熱性トレハロースホ
スホリラーゼの生成量を増加せしめることができる場合
がある。
Next, in the present invention, it is possible to produce thermostable trehalose phosphorylase without allowing trehalose or maltose to exist in the medium as an inducer of trehalose phosphorylase, but the presence of trehalose or maltose makes it possible to produce thermostable trehalose. In some cases, the amount of phosphorylase produced can be increased.

【0020】培養法としては液体培養法(振盪培養法も
しくは通気攪拌培養法)がよく、工業的には通気攪拌培
養法がもっとも適している。培養温度は40〜65℃の
範囲で行うことができるが、45〜60℃が好適であ
る。pHは6.5〜7.5が好適である。培養期間は培
養条件によって変わってくるが、通常24〜84時間程
度であり、耐熱性トレハロースホスホリラーゼの生成が
確認されたとき、好ましくは生成が最大に達したときに
培養を停止する。
As the culture method, a liquid culture method (shaking culture method or aeration stirring culture method) is preferable, and the aeration stirring culture method is most suitable industrially. The culture temperature can be 40 to 65 ° C, but 45 to 60 ° C is preferable. The pH is preferably 6.5 to 7.5. Although the culturing period varies depending on the culturing conditions, it is usually about 24 to 84 hours, and the culturing is stopped when the production of thermostable trehalose phosphorylase is confirmed, preferably when the production reaches the maximum.

【0021】このようにして得られた培養物から本発明
の耐熱性トレハロースホスホリラーゼを採取するには、
まず遠心分離法やろ過法などにより培養物を培養液画分
と菌体画分に分画する。耐熱性トレハロースホスホリラ
ーゼは前述の両画分に検出されるが、主に培養液画分か
ら得られるので、この画分をさらに、限外ろ過、塩析、
透析、溶媒沈澱、イオン交換クロマトグラフィー、疎水
性クロマトグラフィー、ゲルクロマトグラフィー、吸着
クロマトグラフィー、等電点沈澱等の周知の単離・精製
方法の単独或いは組み合わせに付すことにより、耐熱性
トレハロースホスホリラーゼの濃縮或いは精製標品を得
ることができる。本発明の耐熱性トレハロースホスホリ
ラーゼの単離・精製の具体例を実施例1に示す。
To collect the thermostable trehalose phosphorylase of the present invention from the thus obtained culture,
First, the culture is fractionated into a culture solution fraction and a bacterial cell fraction by centrifugation or filtration. Although thermostable trehalose phosphorylase is detected in both of the above-mentioned fractions, since it is mainly obtained from the culture solution fraction, this fraction is further subjected to ultrafiltration, salting out,
By subjecting well-known isolation / purification methods such as dialysis, solvent precipitation, ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, gel chromatography, adsorption chromatography, and isoelectric point precipitation, either alone or in combination, heat-resistant trehalose phosphorylase A concentrated or purified standard can be obtained. A specific example of isolation and purification of the thermostable trehalose phosphorylase of the present invention is shown in Example 1.

【0022】本発明はまた上記耐熱性トレハロースホス
ホリラーゼの存在下にグルコースとβ−グルコース−1
−リン酸とを反応させることを特徴とするトレハロース
の製造方法を包含する。この反応は水性媒体中で行う。
この場合に用いられる耐熱性トレハロースホスホリラー
ゼとしては、pH6.0の緩衝液、例えば10mMリン
酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.0)中で、50
〜65℃のいずれかの温度で、好ましくは55〜65℃
のいずれかの温度で、さらに好ましくは60〜65℃の
いずれかの温度で、特に65℃で、15分処理後に無処
理の95%以上の活性を有するものが好適に用いられ
る。具体的には上記(1)〜(10)の酵素化学的性質
のうち、少なくとも(1)〜(6)および(8)の性質
を有する酵素が挙げられる。これらの酵素は精製酵素で
あっても、上記トレハロースの製造方法に悪影響を及ぼ
さない他の酵素を含有した粗酵素であっても良い。粗酵
素としては上記培養液画分等の耐熱性トレハロースホス
ホリラーゼ含有画分から塩析または溶媒沈澱により沈澱
させた粗酵素、またはこれをさらに前記したような精製
手段で精製した精製途中段階の粗酵素が挙げられる。さ
らにこれらの酵素を常法により担体に固定化した固定化
酵素を用いることも可能である。
The present invention also provides glucose and β-glucose-1 in the presence of the above thermostable trehalose phosphorylase.
-A method for producing trehalose, which comprises reacting with phosphoric acid. This reaction is carried out in an aqueous medium.
The thermostable trehalose phosphorylase used in this case has a pH of 50 in a buffer solution such as 10 mM potassium phosphate / citrate buffer solution (pH 6.0).
~ 65 ° C, preferably 55-65 ° C
Any of the above, more preferably any temperature of 60 to 65 ° C., particularly 65 ° C., and those having an activity of 95% or more of non-treatment after 15 minutes treatment are suitably used. Specifically, among the enzyme chemical properties (1) to (10) above, an enzyme having at least the properties (1) to (6) and (8) can be mentioned. These enzymes may be purified enzymes or crude enzymes containing other enzymes that do not adversely affect the above-mentioned trehalose production method. As the crude enzyme, a crude enzyme precipitated by salting out or solvent precipitation from a heat-resistant trehalose phosphorylase-containing fraction such as the above culture solution fraction, or a crude enzyme in the middle of purification, which is further purified by the above-mentioned purification means, is used. Can be mentioned. Further, it is also possible to use an immobilized enzyme in which these enzymes are immobilized on a carrier by a conventional method.

【0023】この反応に用いるグルコースとβ−グルコ
ース−1−リン酸は試薬等であってもよいし、ラクトバ
チルス属、ストレプトコッカス属細菌が産生する既知の
マルトースホスホリラーゼ(特開平1−9778、特開
昭60−54036)や市販のマルトースホスホリラー
ゼをマルトースに作用させて生成したグルコースとβ−
グルコース−1−リン酸であってもよい。水性媒体とし
ては水、緩衝液等が挙げられる。緩衝液としては酢酸緩
衝液、リン酸カリウム・クエン酸緩衝液、クエン酸緩衝
液、コハク酸・水酸化ナトリウム緩衝液、トリス・塩酸
緩衝液等を用いることができる。
Glucose and β-glucose-1-phosphate used in this reaction may be reagents or the like, or known maltose phosphorylase produced by bacteria of the genus Lactobacillus or Streptococcus (Japanese Patent Laid-Open No. 9778/1989). 60-54036) and glucose and β- produced by reacting maltose phosphorylase on the market with maltose.
It may be glucose-1-phosphate. Examples of the aqueous medium include water and buffer solutions. As the buffer solution, acetate buffer solution, potassium phosphate / citrate buffer solution, citrate buffer solution, succinic acid / sodium hydroxide buffer solution, Tris / hydrochloric acid buffer solution and the like can be used.

【0024】グルコースとβ−グルコース−1−リン酸
の使用比率はモル比で3:1〜1:3、好ましくは1:
1が適当であり、酵素は両者のうち少量成分0.1モル
に対して0.05〜10単位、好ましくは0.1〜1単
位が適当である。上記反応は温度、一般に55℃以上、
雑菌汚染をさらに避けるとともに収率を上げるため好ま
しくは60〜70℃、pH一般に4.5〜9.0、好ま
しくは5.5〜8.5で行うのが適当である。上記条件
下で十分なトレハロースの生成が見られた時点で反応を
終了するが、反応は通常30分〜72時間で終了する。
The molar ratio of glucose to β-glucose-1-phosphate used is 3: 1 to 1: 3, preferably 1 :.
1 is suitable, and 0.05 to 10 units, preferably 0.1 to 1 unit of the enzyme is suitable for 0.1 mol of the minor component of both. The above reaction is carried out at a temperature
In order to further avoid contamination by various bacteria and to increase the yield, it is suitable to carry out at 60 to 70 ° C., pH generally 4.5 to 9.0, preferably 5.5 to 8.5. The reaction is terminated when sufficient trehalose production is observed under the above conditions, but the reaction is usually terminated in 30 minutes to 72 hours.

【0025】反応終了後、反応液の加熱による酵素の失
活、pHの低下(塩酸等の酸の添加)による酵素の失活
等の適当な手段で反応を停止させ、活性炭処理、イオン
交換樹脂処理、エタノール晶出処理等の単離・精製手段
を適宜組み合わせてトレハロースを得ることができる。
After completion of the reaction, the reaction is stopped by an appropriate means such as deactivating the enzyme by heating the reaction solution and deactivating the enzyme by lowering the pH (adding an acid such as hydrochloric acid), and treating with activated carbon or an ion exchange resin. Trehalose can be obtained by appropriately combining isolation / purification means such as treatment and ethanol crystallization treatment.

【0026】[0026]

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例1 バチルス・ステアロサーモフィラスSK−1(FERM
P−14567)による耐熱性トレハロースホスホリ
ラーゼの製造及び精製は以下のようにして行った。 (培養)SK−1株を、酵母エキス0.5g/dl、ポリペ
プトン1g/dl、マルトース1g/dl(pH7.0)からな
る、121℃、20分間オートクレーブ殺菌した液体培
地に1白金耳植菌し、55℃で72時間通気攪拌培養
後、遠心分離によって菌体と培養液とを分離した。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Example 1 Bacillus stearothermophilus SK-1 (FERM
The thermostable trehalose phosphorylase according to P-14567) was produced and purified as follows. (Culture) SK-1 strain was autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes in a liquid medium consisting of 0.5 g / dl of yeast extract, 1 g / dl of polypeptone, and 1 g / dl of maltose (pH 7.0). After culturing with aeration and stirring at 55 ° C. for 72 hours, the cells were separated from the culture solution by centrifugation.

【0027】(粗酵素の調製)分離した培養液に硫安を
40〜60%飽和になるよう溶解し、生じたタンパク質
の沈澱を遠心分離によって回収して、10mMリン酸カ
リウム・クエン酸緩衝液(pH6.0)に溶解後、同じ
緩衝液に対して透析を行い、粗酵素液とした。 (イオン交換クロマトグラフィー)10mMリン酸カリ
ウム・クエン酸緩衝液(pH6.0)によって平衡化し
た、TSKgelDEAEトーヨーパール650M(東
ソー(株))を詰めたカラムに、粗酵素液を添加し、5
カラム容量の0〜0.4mMNaClの上昇濃度勾配に
よって溶出し、溶出液を分取した。活性のある画分を合
わせて濃縮、脱塩後、更に、一連の同じクロマトグラフ
ィー操作を行い精製度を上げた。
(Preparation of Crude Enzyme) Ammonium sulfate was dissolved in the separated culture solution so as to be 40 to 60% saturated, and the resulting protein precipitate was recovered by centrifugation to obtain 10 mM potassium phosphate / citrate buffer solution ( After being dissolved in pH 6.0), it was dialyzed against the same buffer solution to obtain a crude enzyme solution. (Ion exchange chromatography) The crude enzyme solution was added to a column packed with TSKgel DEAE Toyopearl 650M (Tosoh Corporation) equilibrated with 10 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0),
Elution was performed with an increasing concentration gradient of 0 to 0.4 mM NaCl in the column volume, and the eluate was collected. The active fractions were combined, concentrated, desalted, and then subjected to the same series of chromatographic operations to raise the degree of purification.

【0028】(疎水クロマトグラフィー)40%飽和と
なるように硫酸アンモニウムを溶解した10mMリン酸
カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.0)によって平衡
化した、TSKgelPhenylトーヨーパール65
0M(東ソー(株))を詰めたカラムに、上記部分精製
酵素液を添加し、8カラム容量の40〜0%飽和硫酸ア
ンモニウム溶液の下降濃度勾配によって溶出し、溶出液
を分取した。活性のある画分を合わせて濃縮、脱塩を行
った。 (吸着クロマトグラフィー)0.3mMとなるようにC
aCl2 を溶解した10mMリン酸カリウム・クエン酸
緩衝液(pH6.0)によって平衡化した、PENTA
X GH−0810Mカラムに、上記部分精製酵素液を
添加し、10カラム容量の10〜300mMリン酸カリ
ウム・クエン酸緩衝液(pH6.0)の上昇濃度勾配に
よって溶出し、溶出液を分取した。活性のある画分を合
わせて濃縮、脱塩を行った。
(Hydrophobic chromatography) TSKgelPhenyl Toyopearl 65 equilibrated with 10 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0) in which ammonium sulfate was dissolved to 40% saturation.
The above partially purified enzyme solution was added to a column packed with 0M (Tosoh Corp.), and eluted with a descending concentration gradient of 40 to 0% saturated ammonium sulfate solution with 8 column volumes to separate the eluate. The active fractions were combined and concentrated and desalted. (Adsorption chromatography) C at 0.3 mM
PENTA equilibrated with 10 mM potassium phosphate-citrate buffer (pH 6.0) containing dissolved aCl 2.
The above partially purified enzyme solution was added to an XGH-0810M column, and the column was eluted with an increasing concentration gradient of 10 column volumes of 10 to 300 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0), and the eluate was fractionated. . The active fractions were combined and concentrated and desalted.

【0029】(ゲル濾過クロマトグラフィー)0.2M
となるようにNaClを溶解した10mMリン酸カリウ
ム・クエン酸緩衝液(pH6.0)によって平衡化し
た、Superdex200pg(ファルマシア バイ
オテク(株))を詰めたカラムに、上記部分精製酵素液
を添加し、同じ緩衝液で溶出し、溶出液を分取した。活
性のある画分を合わせて濃縮、脱塩を行った。 (ネイティブアクリルアミドゲル電気泳動)上記精製酵
素溶液をネイティブアクリルアミドゲル電気泳動に付
し、ゲルをCBB染色してタンパク質のバンドを調べた
ところ一本のバンドしか検出されず、単一タンパク質で
あることが確認できた。
(Gel filtration chromatography) 0.2M
The partially purified enzyme solution was added to a column packed with Superdex 200 pg (Pharmacia Biotech Co., Ltd.) equilibrated with 10 mM potassium phosphate / citrate buffer solution (pH 6.0) in which NaCl was Elution was performed with the same buffer, and the eluate was collected. The active fractions were combined and concentrated and desalted. (Native acrylamide gel electrophoresis) When the purified enzyme solution was subjected to native acrylamide gel electrophoresis and the gel was stained with CBB to examine the protein bands, only one band was detected, indicating that it was a single protein. It could be confirmed.

【0030】実施例2 (耐熱性トレハロースホスホリラーゼの調製)酵母エキ
ス 2g/dl、ポリペプトン 1g/dl、マルトース 1g/
dlを含有する培地(pH6.5)100mlを500m
lマイヤーフラスコに入れ、121℃、20分間オート
クレーブ殺菌したものに、SK−1株を1白金耳植菌
し、55℃で72時間通気攪拌培養した。培養終了後、
培養物を遠心分離に付して菌体を分離し、上清液に硫安
を40〜80%飽和となるように溶解し、析出したタン
パク質を遠心分離によって集めた。これを10mMリン
酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.0)に溶解後、
同じ緩衝液に対して透析を行い、12単位/ml粗酵素
液8mlを得た。
Example 2 (Preparation of thermostable trehalose phosphorylase) Yeast extract 2 g / dl, polypeptone 1 g / dl, maltose 1 g /
500 ml of 100 ml of dl-containing medium (pH 6.5)
One platinum loop of SK-1 strain was inoculated into a 1-Meyer flask and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes, and cultured with aeration and stirring at 55 ° C. for 72 hours. After culturing,
The culture was subjected to centrifugation to separate the cells, ammonium sulfate was dissolved in the supernatant so as to be 40 to 80% saturated, and the precipitated protein was collected by centrifugation. After dissolving this in 10 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0),
Dialysis was performed against the same buffer solution to obtain 8 units of 12 units / ml crude enzyme solution.

【0031】(トレハロースの生成)この様にして調製
した耐熱性トレハロースホスホリラーゼ粗酵素液0.3
ml(1.5単位/ml)、6g/dlグルコース0.12
ml(40mM)、6g/dlβ−グルコース−1−リン酸
ナトリウム塩0.2ml(40mM)、0.5M酢酸緩
衝液(pH6.0)0.1ml、蒸留水0.28mlか
らなる反応液を55℃、1時間、2時間、16時間、及
び70℃、1時間インキュベートした。反応の停止は、
10分間の煮沸によって行った。反応終了後、各反応液
を、TSKgelAmido80カラム(250x4.
6mmφ)(東ソー(株))、溶離液アセトニトリル/
水(76/24(v/v) )、流速0.8ml/min、カ
ラム温度80℃、示差屈折計Shodex(昭和電工
(株))(検出手段)を用いる高速液体クロマトグラフ
ィーに付すことにより、生成したトレハロースを定量し
た。結果を表5に示す。55℃、16時間の反応で生成
したトレハロースは24.3mMであった。
(Production of trehalose) 0.3 heat-resistant trehalose phosphorylase crude enzyme solution thus prepared
ml (1.5 units / ml), 6 g / dl glucose 0.12
55 ml of a reaction liquid consisting of ml (40 mM), 6 g / dl β-glucose-1-phosphate sodium salt 0.2 ml (40 mM), 0.5 M acetate buffer (pH 6.0) 0.1 ml, and distilled water 0.28 ml. Incubated at 1 ° C, 1 hour, 2 hours, 16 hours, and 70 ° C, 1 hour. To stop the reaction,
It was performed by boiling for 10 minutes. After the reaction was completed, each reaction solution was added to a TSKgel Amido 80 column (250 × 4.
6 mmφ) (Tosoh Corporation), eluent acetonitrile /
By subjecting to water (76/24 (v / v)), flow rate 0.8 ml / min, column temperature 80 ° C., high-performance liquid chromatography using a differential refractometer Shodex (Showa Denko KK) (detection means), The trehalose produced was quantified. The results are shown in Table 5. The trehalose produced by the reaction at 55 ° C. for 16 hours was 24.3 mM.

【0032】実施例3 (耐熱性トレハロースホスホリラーゼの調製)実施例1
で調製した耐熱性トレハロースホスホリラーゼ粗酵素液
100mlをTSKgelDEAEト−ヨーパール65
0M(東ソー(株))160mlを充鎮したカラムに吸
着させた後、10mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液
(pH6.0)と塩化ナトリウム0.4Mを含む10m
Mクエン酸緩衝液(pH6.0)とを用いて800ml
の直線濃度勾配溶出を行った。溶出液8mlずつ分取し
たところ、フラクション番号55〜75の画分に目的の
耐熱性トレハロースホスホリラーゼ活性が認められた。
この画分を限外濾過により濃縮、脱塩し、酵素単位1
5.5単位/mlの部分精製酵素液20mlを得た。
Example 3 (Preparation of thermostable trehalose phosphorylase) Example 1
100 ml of the crude thermostable trehalose phosphorylase enzyme solution prepared in 1. was added to TSKgel DEAE TO-YOPEARL 65
After adsorbing to a column filled with 160 ml of 0M (Tosoh Corp.), 10m containing 10mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0) and 0.4M sodium chloride
800 ml with M citrate buffer (pH 6.0)
The linear concentration gradient elution was carried out. When 8 ml of the eluate was collected, the desired thermostable trehalose phosphorylase activity was observed in the fractions 55 to 75.
This fraction was concentrated and desalted by ultrafiltration to obtain enzyme unit 1
20 ml of partially purified enzyme solution with 5.5 units / ml was obtained.

【0033】(トレハロースの生成)この様にして調製
した耐熱性トレハロースホスホリラーゼ粗酵素液を約1
0倍に希釈したもの0.3ml(0.4単位/ml)、
6g/dlグルコース0.12ml(40mM)、6g/dlβ
−グルコース−1−リン酸ナトリウム塩0.2ml(4
0mM)、0.5M酢酸緩衝液(pH6.0)0.1
m,、蒸留水0.28mlからなる反応液を65℃で1
時間インキュベートした。反応の停止は、10分間の煮
沸によって行った。反応終了後、反応液を、実施例1と
同じ条件での高速液体クロマトグラフィーに付すことに
より、生成したトレハロースを定量した。生成したトレ
ハロースは10.9mMであった。
(Production of Trehalose) About 1 part of the crude thermostable trehalose phosphorylase enzyme solution thus prepared was used.
0.3 ml diluted 0.4 times (0.4 units / ml),
6g / dl glucose 0.12ml (40mM), 6g / dlβ
-Glucose-1-phosphate sodium salt 0.2 ml (4
0 mM), 0.5 M acetate buffer (pH 6.0) 0.1
reaction solution consisting of 0.28 ml of distilled water at 65 ° C.
Incubated for hours. The reaction was stopped by boiling for 10 minutes. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography under the same conditions as in Example 1 to quantify the produced trehalose. The trehalose produced was 10.9 mM.

【0034】実施例4 (耐熱性トレハロースホスホリラーゼ及びマルトースホ
スホリラーゼの調製)耐熱性トレハロースホスホリラー
ゼは実施例1と同様にSK−1株の培養液から硫安沈澱
によって得た。活性は1.5単位/mlであった。一
方、既知マルトースホスホリラーゼ(Agric.Bi
ol.Chem.,37,(12),2813〜281
9,1973)の調製は以下のように行った。酵母エキ
ス0.2g/dl、ペプトン1g/dl、マルトース1g/dl、酢
酸ナトリウム1g/dl、硫酸マグネシウム7水和物0.0
2g/dl、硫酸マンガン4水和物0.0002g/dlを含有
する培地(pH7.0)100mlを500mlマイヤ
ーフラスコに入れ、121℃、20分間オートクレーブ
殺菌したものに、ラクトバチルス ブレビスIFO33
45を1白金耳植菌し、30℃で72時間通気攪拌培養
した。培養終了後、培養物を遠心分離に付して菌体を集
め、10mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH
6.0)に懸濁後、超音波細胞破砕機により菌体を破砕
し、菌体破砕物を遠心分離に付し、上清液を粗酵素液と
した。得られた粗酵素液の活性は0.8単位/mlであ
った。
Example 4 (Preparation of thermostable trehalose phosphorylase and maltose phosphorylase) The thermostable trehalose phosphorylase was obtained from the culture solution of the SK-1 strain by ammonium sulfate precipitation in the same manner as in Example 1. The activity was 1.5 units / ml. On the other hand, known maltose phosphorylase (Agric. Bi
ol. Chem. , 37, (12), 2813 to 281
9, 1973) was prepared as follows. Yeast extract 0.2 g / dl, peptone 1 g / dl, maltose 1 g / dl, sodium acetate 1 g / dl, magnesium sulfate heptahydrate 0.0
100 ml of a medium (pH 7.0) containing 2 g / dl and manganese sulfate tetrahydrate (0.0002 g / dl) was placed in a 500 ml Meyer flask and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes, and Lactobacillus brevis IFO33.
Forty-five platinum loops were inoculated with 45 and cultured at 30 ° C. for 72 hours with aeration and stirring. After culturing, the culture is subjected to centrifugation to collect the bacterial cells, and 10 mM potassium phosphate / citrate buffer solution (pH
After suspending in 6.0), the cells were disrupted by an ultrasonic cell disruptor, the disrupted cells were subjected to centrifugation, and the supernatant was used as a crude enzyme solution. The activity of the obtained crude enzyme solution was 0.8 unit / ml.

【0035】(トレハロースの生成)まず、このように
して調製したマルトースホスホリラーゼ粗酵素液0.5
ml(0.4単位/ml)、7.2g/dlマルトース0.
2ml(40mM)、0.5Mリン酸カリウム・クエン
酸緩衝液(pH6.0)0.08ml、蒸留水0.22
mlからなる反応液を37℃で1時間インキュベートし
た。この反応液中には7.0mMのβ−グルコース−1
−リン酸が生成していた。さらに、この反応液1mlに
耐熱性トレハロースホスホリラーゼ粗酵素液0.14m
lを加え、70℃で1時間インキュベートした後、10
分間煮沸して反応を停止した。反応終了後、反応液を実
施例1と同じ条件での高速液体クロマトグラフィーに付
すことにより、生成したトレハロースを定量した。その
結果、反応液中には4.6mMのトレハロースが生成し
ていた。
(Production of trehalose) First, 0.5 parts of the maltose phosphorylase crude enzyme solution thus prepared was used.
ml (0.4 units / ml), 7.2 g / dl maltose 0.
2 ml (40 mM), 0.5 M potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.0) 0.08 ml, distilled water 0.22
The reaction solution consisting of ml was incubated at 37 ° C. for 1 hour. The reaction solution contained 7.0 mM β-glucose-1.
-Phosphoric acid was produced. Further, 0.1 ml of the crude heat-resistant trehalose phosphorylase enzyme solution was added to 1 ml of this reaction solution.
1 was added and incubated at 70 ° C. for 1 hour, then 10
The reaction was stopped by boiling for 1 minute. After the reaction was completed, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography under the same conditions as in Example 1 to quantify the produced trehalose. As a result, 4.6 mM trehalose was produced in the reaction solution.

【0036】比較例1 これまでにトレハロースホスホリラーゼを産生するバチ
ルス・ステアロサーモフィラスの報告はなく、(財)発
酵研究所保存の同種菌株について活性の有無を調べたが
トレハロースホスホリラーゼ活性は検出されなかった。
すなわち、バチルス・ステアロサーモフィラスIFO1
2550、IFO12983、IFO13737及びS
K−1を液体培地(酵母エキス1g/dl、ポリペプトン2
g/dl、C源としてトレハロースまたはマルトース2g/d
l、pH7.0)に植菌し、55℃で72時間通気攪拌
培養し、遠心分離によって菌体と培養液に分けた。菌体
は洗浄後、超音波細胞破砕によって菌体内粗酵素液を調
製した。培養液は硫安を80%飽和になるように溶解
し、生じたタンパク質の沈澱を遠心分離で回収した。こ
れをリン酸緩衝液に溶解した後、透析を行い菌体外粗酵
素液とした。それぞれの粗酵素液は以下の条件で反応を
行い、トレハロースの合成を調べることでトレハロース
ホスホリラーゼ活性の有無を判定した。結果を表6に示
す。
Comparative Example 1 There has been no report of Bacillus stearothermophilus producing trehalose phosphorylase, and the presence or absence of activity was examined for the homologous strains preserved by Fermentation Research Institute, but trehalose phosphorylase activity was detected. There wasn't.
That is, Bacillus stearothermophilus IFO1
2550, IFO12983, IFO13737 and S
K-1 in liquid medium (yeast extract 1 g / dl, polypeptone 2
g / dl, trehalose or maltose 2g / d as C source
The cells were inoculated into a cell culture medium and a culture solution at 55 ° C. for 72 hours with aeration and stirring, and separated into cells and a culture solution by centrifugation. The bacterial cells were washed and then ultrasonically disrupted to prepare a crude enzyme solution in the bacterial cells. Ammonium sulfate was dissolved in the culture solution to 80% saturation, and the resulting protein precipitate was collected by centrifugation. This was dissolved in a phosphate buffer solution and dialyzed to obtain a crude extracellular enzyme solution. The reaction of each crude enzyme solution was performed under the following conditions, and the presence or absence of trehalose phosphorylase activity was determined by examining the synthesis of trehalose. The results are shown in Table 6.

【0037】反応液:粗酵素液0.3ml、6g/dlグル
コース0.12ml(40mM)、6g/dlβ−グルコー
ス−1−リン酸ナトリウム塩0.2ml(40mM)、
0.5M酢酸緩衝液(pH6.0)0.1ml、蒸留水
0.28ml 反 応:55℃、16時間 検 出:TSKgel Amido80カラム(東ソー
(株))を用いる高速液体クロマトグラフィーによって
トレハロースのピークの検出を行った。
Reaction solution: 0.3 ml of crude enzyme solution, 0.12 ml (40 mM) of 6 g / dl glucose, 0.2 ml (40 mM) of 6 g / dl β-glucose-1-phosphate sodium salt,
0.5 M acetate buffer (pH 6.0) 0.1 ml, distilled water 0.28 ml Reaction: 55 ° C., 16 hours Detection: Trehalose peak by high performance liquid chromatography using TSKgel Amido 80 column (Tosoh Corp.) Was detected.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によって提供されるトレハロース
ホスホリラーゼは耐熱性を有し、グルコースとグルコー
ス−1−リン酸からトレハロースを生成する。この酵素
を用いて高い反応温度で酵素反応を行うことにより、ト
レハロースを、雑菌汚染の低減、反応時間の短縮化を図
りつつ、工業的に有利に製造することができる。
The trehalose phosphorylase provided by the present invention has thermostability and produces trehalose from glucose and glucose-1-phosphate. By carrying out an enzymatic reaction using this enzyme at a high reaction temperature, trehalose can be industrially advantageously produced while reducing contamination of various bacteria and shortening the reaction time.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】[0042]

【表4】 [Table 4]

【0043】[0043]

【表5】 [Table 5]

【0044】[0044]

【表6】 [Table 6]

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

【図1】実施例1で得られた耐熱性トレハロースホスホ
リラーゼの至適温度を示す。
1 shows the optimum temperature of the thermostable trehalose phosphorylase obtained in Example 1.

【図2】実施例1で得られた耐熱性トレハロースホスホ
リラーゼの熱安定性を示す。
FIG. 2 shows thermostability of thermostable trehalose phosphorylase obtained in Example 1.

【図3】実施例1で得られた耐熱性トレハロースホスホ
リラーゼの至適pHを示す。
FIG. 3 shows the optimum pH of the thermostable trehalose phosphorylase obtained in Example 1.

【図4】実施例1で得られた耐熱性トレハロースホスホ
リラーゼのpH安定性を示す。
FIG. 4 shows the pH stability of the thermostable trehalose phosphorylase obtained in Example 1.

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Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 pH6.0の緩衝液中で、50〜65℃
のいずれかの温度で15分処理後に無処理の95%以上
の活性を有する耐熱性トレハロースホスホリラーゼ。
1. 50 to 65 ° C. in a buffer having a pH of 6.0
A thermostable trehalose phosphorylase having an activity of 95% or more after being treated for 15 minutes at any temperature.
【請求項2】 下記の酵素化学的性質を有する耐熱性ト
レハロースホスホリラーゼ: (1)作用 トレハロースを可逆的に加リン酸分解する。すなわち、
リン酸存在下でトレハロースに作用させると、等モルの
グルコースとβ−グルコース−1−リン酸を生成し、グ
ルコースとβ−グルコース−1−リン酸に作用させる
と、等モルのトレハロースとリン酸を生成する。 (2)基質特異性 トレハロースに特異的に作用する。 (3)至適温度 トレハロース加リン酸分解反応の至適温度は70℃〜7
5℃付近で、60℃〜75℃の範囲で最高活性の約50
%以上を示す。 (4)熱安定性 10mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.
0)中で、65℃、15分間処理後に無処理の95%以
上の活性を有する。 (5)至適pH 6.5〜7.5。 (6)pH安定性 pH6.0〜8.0で安定。 (7)分子量 11万〜15万(Superdex200pgを用いる
ゲルろ過クロマトグラフィーによる)。
2. A thermostable trehalose phosphorylase having the following enzymatic chemistry: (1) Action Reversibly phosphorolytically decomposes trehalose. That is,
When it acts on trehalose in the presence of phosphoric acid, it produces equimolar glucose and β-glucose-1-phosphate, and when it acts on glucose and β-glucose-1-phosphate, it produces equimolar trehalose and phosphate. To generate. (2) Substrate specificity It acts specifically on trehalose. (3) Optimum temperature The optimum temperature for the phosphorolysis reaction of trehalose is 70 ° C to 7 ° C.
Around 50 ℃, maximum activity of about 50 ℃ in the range of 60 ℃ to 75 ℃
% Or more. (4) Thermal stability 10 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.
In 0), after treatment at 65 ° C. for 15 minutes, it has an activity of 95% or more of that of untreated. (5) Optimum pH 6.5-7.5. (6) pH stability Stable at pH 6.0 to 8.0. (7) Molecular weight 110,000-150,000 (by gel filtration chromatography using Superdex 200 pg).
【請求項3】 下記の酵素化学的性質を有する耐熱性ト
レハロースホスホリラーゼ: (1)作用 トレハロースを可逆的に加リン酸分解する。すなわち、
リン酸存在下でトレハロースに作用させると、等モルの
グルコースとβ−グルコース−1−リン酸を生成し、グ
ルコースとβ−グルコース−1−リン酸に作用させる
と、等モルのトレハロースとリン酸を生成する。 (2)基質特異性 トレハロースに作用するが、マルトース、イソマルトー
ス、ネオトレハロース、セロビオース、シュークロー
ス、p−ニトロフェニル−α−D−グルコシド、p−ニ
トロフェニル−β−D−グルコシドには作用しない。 (3)至適温度 トレハロース加リン酸分解反応の至適温度は70℃〜7
5℃付近で、60℃〜75℃の範囲で最高活性の約50
%以上を示す。 (4)熱安定性 10mMリン酸カリウム・クエン酸緩衝液(pH6.
0)中で、65℃、15分間処理後に無処理の95%以
上の活性を有する。 (5)至適pH 6.5〜7.5。 (6)pH安定性 pH6.0〜8.0で安定。 (7)失活 100℃、10分間の加熱で100%失活する。 (8)分子量 11万〜15万(Superdex200pgを用いる
ゲルろ過クロマトグラフィーによる)。 (9)等電点 4.6〜5.2。 (10)阻害剤 Hg2+、Zn2+で活性が著しく阻害される。
3. A thermostable trehalose phosphorylase having the following enzymatic chemical properties: (1) Action Reversibly phosphorolytically decomposes trehalose. That is,
When it acts on trehalose in the presence of phosphoric acid, it produces equimolar glucose and β-glucose-1-phosphate, and when it acts on glucose and β-glucose-1-phosphate, it produces equimolar trehalose and phosphate. To generate. (2) Substrate specificity Acts on trehalose, but does not act on maltose, isomaltose, neotrehalose, cellobiose, sucrose, p-nitrophenyl-α-D-glucoside, p-nitrophenyl-β-D-glucoside. . (3) Optimum temperature The optimum temperature for the phosphorolysis reaction of trehalose is 70 ° C to 7 ° C.
Around 50 ℃, maximum activity of about 50 ℃ in the range of 60 ℃ to 75 ℃
% Or more. (4) Thermal stability 10 mM potassium phosphate / citrate buffer (pH 6.
In 0), after treatment at 65 ° C. for 15 minutes, it has an activity of 95% or more of that of the untreated. (5) Optimum pH 6.5-7.5. (6) pH stability Stable at pH 6.0 to 8.0. (7) Deactivation 100% deactivation by heating at 100 ° C for 10 minutes. (8) Molecular weight 110,000-150,000 (by gel filtration chromatography using Superdex 200 pg). (9) Isoelectric point 4.6-5.2. (10) Inhibitors Hg 2+ and Zn 2+ remarkably inhibit the activity.
【請求項4】 バチルス属に属し、トレハロースホスホ
リラーゼ産生能を有する微生物を栄養培地に培養し、培
養物から生成したトレハロースホスホリラーゼを採取す
ることを特徴とするトレハロースホスホリラーゼの製造
方法。
4. A method for producing trehalose phosphorylase, which comprises culturing in a nutrient medium a microorganism belonging to the genus Bacillus and capable of producing trehalose phosphorylase, and collecting trehalose phosphorylase produced from the culture.
【請求項5】 トレハロースホスホリラーゼ産生能を有
するバチルス・ステアロサーモフィラス。
5. A Bacillus stearothermophilus capable of producing trehalose phosphorylase.
【請求項6】 バチルス・ステアロサ−モフィラスSK
−1(FERM P−14567)。
6. Bacillus stearosa-Mophilus SK
-1 (FERM P-14567).
【請求項7】 pH6.0の緩衝液中で、50〜65℃
のいずれかの温度で15分処理後に無処理の95%以上
の活性を有する耐熱性トレハロースホスホリラーゼの存
在下にグルコースとβ−グルコース−1−リン酸とを反
応させることを特徴とするトレハロースの製造方法。
7. A buffer solution having a pH of 6.0 and a temperature of 50 to 65 ° C.
Of trehalose characterized by reacting glucose with β-glucose-1-phosphate in the presence of untreated thermostable trehalose phosphorylase having 95% or more activity after treatment for 15 minutes at any temperature Method.
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