JPH08280396A - Production of trehalose - Google Patents

Production of trehalose

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Publication number
JPH08280396A
JPH08280396A JP8846395A JP8846395A JPH08280396A JP H08280396 A JPH08280396 A JP H08280396A JP 8846395 A JP8846395 A JP 8846395A JP 8846395 A JP8846395 A JP 8846395A JP H08280396 A JPH08280396 A JP H08280396A
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JP
Japan
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trehalose
maltose
pseudomonas
cells
enzyme
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Pending
Application number
JP8846395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoo Kubota
悟夫 窪田
Tadashi Wada
正 和田
Masahisa Oguchi
真央 大口
Takafumi Sano
孝文 佐野
Kazuo Oishi
一男 大石
Masaaki Yamagishi
政昭 山岸
Toshiya Ota
俊也 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shizuoka Prefecture
Fuji Seito Co Ltd
Original Assignee
Shizuoka Prefecture
Fuji Seito Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To readily and efficiently produce trehalose useful for medicines, food preservatives, low-caloric sweeteners, etc., by reacting a microorganism, etc., belonging to the genus Pseudomonas and having the ability to convert maltose into trehalose. CONSTITUTION: A microbial cell or its treated substance of a microorganism, belonging to the genus Pseudomonas and having the ability to convert maltose into trehalose [e.g. Pseudomonas sp. F-1 (FERM P-14747)] is added to a 0.1M phosphoric acid buffer solution (pH 7.0) containing maltose in the presence of a suppressant suppressing interfering enzym contaminant (e.g. ethylenediaminetetraacetic acid), reacted at 37 deg.C for 24hr and then centrifuged. The resultant supernatant liquid is treated by preparative high-performance liquid chromatography to separate and purify the product. Thereby, the objective trehalose useful as a medicine, a diagnostic agent, an enzyme or a preservative for foods, a water holding agent for cosmetics, a low-calorie sweetener, etc., is readily and efficiently be obtained.

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、トレハロース(O−α
−D−glucopyranosyl−(1→1)−α−D−glucopyr
anoside )の製造法に関し、特に微生物の菌体又は菌体
処理物を用いてマルトースからトレハロースを製造する
方法に関する。
The present invention relates to trehalose (O-α
-D-glucopyranosyl- (1 → 1) -α-D-glucopyr
anoside), and more particularly to a method for producing trehalose from maltose using a microbial cell or a treated product of the microbial cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】トレハロースは、グルコース2分子がα
(1,1)結合した非還元性の二糖類で、天然界では昆
虫、酵母、カビ、細菌、担子菌、紅藻、地衣類、植物マ
ンナン、ワムシ、無脊椎動物、顕花植物等に広く分布し
ている。このトレハロースは、水分子が重なった構造と
類似しているため、生物体内では生命に不可欠な水の代
役となり、細胞やタンパク質、核酸等を乾燥や凍結から
守る生体保護機能及び天然保存剤としての機能を有して
いる。従って、トレハロースは、医薬品、診断薬、ホル
モン、受精卵、精子、生理活性物質、酵素、微生物等の
有用物質や食品保存剤として用いることができ、また化
粧品に加えることにより保水剤として用いることもでき
る。
2. Description of the Related Art Trehalose has two glucose molecules α
(1,1) Non-reducing disaccharide linked together in nature, widely used in insects, yeasts, molds, bacteria, basidiomycetes, red algae, lichens, plant mannan, rotifers, invertebrates, flowering plants, etc. It is distributed. Since this trehalose has a structure similar to that of overlapping water molecules, it acts as a substitute for water, which is indispensable for life in living organisms, and protects cells, proteins, nucleic acids, etc. from drying and freezing as a bioprotective function and natural preservative. It has a function. Therefore, trehalose can be used as a drug, a diagnostic agent, a hormone, a fertilized egg, a sperm, a physiologically active substance, an enzyme, a useful substance such as a microorganism or a food preservative, and can also be used as a water retention agent by being added to cosmetics. it can.

【0003】また、トレハロースはストレプトコッカス
ミュータンス(Streptococcus mutans)等の虫歯菌に
よる不溶性グルカンや酸を生成せず、ショ糖による不溶
性グルカンの生成を抑える等の抗うしょく性を有してい
る。そのうえ、砂糖に比べて甘味が低く、人体に吸収さ
れ難いため、トレハロースは低カロリー甘味料として有
効に用いることができる。さらに、トレハロースは、血
清や肝臓中のコレステロールの蓄積を抑える作用を有す
るとともに、腸内におけるビフィズス菌の増殖因子とし
ての生理活性機能も有しているため、それらの作用・機
能を利用した医薬品や健康食品が期待されている。
Further, trehalose does not produce insoluble glucan or acid due to dental caries bacteria such as Streptococcus mutans, and has antitussive properties such as suppressing production of insoluble glucan due to sucrose. Moreover, trehalose can be effectively used as a low-calorie sweetener because it has a lower sweetness than sugar and is hardly absorbed by the human body. Furthermore, trehalose has an action of suppressing the accumulation of cholesterol in serum and liver, and also has a physiologically active function as a growth factor of bifidobacteria in the intestine. Healthy food is expected.

【0004】従来、トレハロースの製造法としては、パ
ン酵母の天然物から抽出する方法、ノカルディア(Noca
rdia)属等に属する微生物を用いた発酵による方法、ブ
レビバクテリウム(Brevibacterium)属等に属する微生
物による培養法(特開平5-211882号公報)、ミクロコッ
カス(Micrococcus)属又はダイノコッカス(Deinococc
us)属に属する微生物による培養法(特開平6-319578号
公報)、ラクトバチルス ブレビス(Lactobacillus br
evis)由来のマルトースフォスフォリラーゼ及びユーグ
レナグラチリス(Euglena gracilis)由来のトレハロー
スフォスフォリラーゼによりマルトースから生成する方
法(特開昭63-60998号公報)、α−グルコース−1−リ
ン酸及びグルコースにトレハロースフォスフォリラーゼ
を作用させてトレハロースを生成する酵素法(特開平6-
189779号公報)などが知られている。
Conventionally, as a method of producing trehalose, a method of extracting from natural products of baker's yeast, Nocadia (Noca)
rdia), a fermentation method using a microorganism belonging to the genus, a culturing method using a microorganism belonging to the genus Brevibacterium (JP-A-5-211882), the genus Micrococcus or the dynococcus (Deinococc).
us) Cultivation method using microorganisms belonging to the genus (Japanese Patent Laid-Open No. 6-319578), Lactobacillus brevis
evis) -derived maltose phosphorylase and Euglena gracilis-derived trehalose phosphorylase-derived method from maltose (JP-A-63-60998), α-glucose-1-phosphate and glucose Enzymatic method for producing trehalose by reacting trehalose phosphorylase
No. 189779) is known.

【0005】しかしながら、上記培養法においては、培
養液中のトレハロースの蓄積量は2%以下と少なく、ま
た上記酵素法においては、酵素の大量供給が困難であ
る、長期安定性に欠ける、酵素活性が低いなどの点で問
題があり、酵素をバイオリアクターとして用いてトレハ
ロースを連続的に大量生産するには適していなかった。
マルトースフォスフォリラーゼ及びトレハロースフォス
フォリラーゼを用いる特開昭63-60998号公報記載の発明
では、それらをバイオリアクターとして用いてマルトー
スからトレハロースを製造しているが、各酵素について
異なる複数の微生物を用いており、非常に煩雑であると
いう問題があった。
However, in the above-mentioned culture method, the amount of trehalose accumulated in the culture solution is as small as 2% or less, and in the above-mentioned enzyme method, it is difficult to supply a large amount of enzyme, and the enzyme activity lacks long-term stability. However, it was not suitable for continuous mass production of trehalose using the enzyme as a bioreactor.
In the invention described in JP-A-63-60998 using maltose phosphorylase and trehalose phosphorylase, trehalose is produced from maltose by using them as a bioreactor, but different microorganisms are used for each enzyme. However, there is a problem that it is very complicated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、トレ
ハロースを容易にかつ効率的に製造する方法、さらには
バイオリアクターを利用することによりトレハロースを
安価に大量生産できる方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for easily and efficiently producing trehalose, and further a method for inexpensively mass-producing trehalose by utilizing a bioreactor. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者等は、マルトースをトレハロースまで
転換できる酵素を菌体内に有するシュードモナス属に属
する微生物の菌体又は菌体処理物を使用することによ
り、トレハロースを容易にかつ効率的に製造できるこ
と、及びその微生物の菌体又は菌体処理物をバイオリア
クターとして用いることにより、トレハロースを安価に
大量生産できることを見出し、本発明を完成した。
As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventors have found that a bacterial cell or a treated product of a microorganism belonging to the genus Pseudomonas having an enzyme capable of converting maltose to trehalose in the bacterial cell. By using, it was found that trehalose can be easily and efficiently produced, and that by using the cells of the microorganism or a treated product of the microorganism as a bioreactor, trehalose can be mass-produced at low cost, and the present invention has been completed. .

【0008】即ち、本発明は、シュードモナス属に属
し、マルトースをトレハロースに転換し得る能力を有す
る微生物の菌体又は菌体処理物を、マルトースに作用さ
せることを特徴とするトレハロースの製造法である。ま
た、本発明は、前記微生物がシュードモナス sp.F−1
(Pseudomonas sp.F-1)であることを特徴とする、トレ
ハロースの製造法である。さらに、本発明は、前記微生
物の菌体又は菌体処理物を、夾雑妨害酵素抑制剤の存在
下にマルトースに作用させることを特徴とするトレハロ
ースの製造法である。
[0008] That is, the present invention is a method for producing trehalose, which comprises reacting maltose with a microbial cell or a treated product of a microorganism belonging to the genus Pseudomonas and having the ability to convert maltose to trehalose. . Further, in the present invention, the microorganism is Pseudomonas sp. F-1.
(Pseudomonas sp. F-1), which is a method for producing trehalose. Furthermore, the present invention is a method for producing trehalose, characterized in that the microbial cells or the treated product of the microbial cells are allowed to act on maltose in the presence of a contaminant-interfering enzyme inhibitor.

【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いる微生物は、シュードモナス属に属し、マルトース
をトレハロースに転換し得る能力を有する微生物であれ
ばいずれの菌株であってもよい。そのような菌株として
は、公知の菌でもよいし、新たに土壌、海水等から分離
した菌であってもよく、さらにはそれらの菌株に変異処
理等を施すことによりトレハロース合成能を向上させた
変異株であってもよい。好ましい菌株の具体例として
は、シュードモナス sp.F−1(Pseudomonas sp. F-
1)が挙げられる。
The present invention will be described in detail below. The microorganism used in the present invention may be any strain as long as it belongs to the genus Pseudomonas and has the ability to convert maltose to trehalose. Such strains may be known strains or may be strains newly isolated from soil, seawater, etc., and further improved trehalose synthesis ability by subjecting these strains to mutation treatment or the like. It may be a mutant strain. Specific examples of preferable strains include Pseudomonas sp. F-
1) is mentioned.

【0010】シュードモナス sp.F−1(Pseudomonas
sp. F-1)は、本発明者らが新たに土壌より分離したト
レハロース合成能を有する菌株である。シュードモナス
sp.F−1(Pseudomonas sp. F-1)のスクリーニング
法の一例を以下に示す。菌株を含む土壌サンプルを滅菌
水に懸濁して適宜希釈し、それを好ましくはグルコース
寒天平板培地(グルコース0.5 %、ペプトン0.5 %、酵
母エキス0.3 %及び寒天1.5 %)に塗抹する。この培地
を30℃程度で約24時間保温し、生じたコロニーの内生育
のよい菌を寒天平板培地に釣菌し、単離する。次に、生
育した菌を、例えば液体培地(グルコース1%、ニュウ
トリエントブロス(DIFCO 社製)4%)て20時間程度振
とう培養を行い、培養液を遠心分離して菌体を回収す
る。この菌体に約1/20容量のトルエンを添加し、15秒
間程度激しく振とうする。
Pseudomonas sp. F-1
sp. F-1) is a strain having the ability to synthesize trehalose, which was newly isolated from the soil by the present inventors. Pseudomonas
An example of the screening method for sp. F-1 (Pseudomonas sp. F-1) is shown below. A soil sample containing the strain is suspended in sterilized water, appropriately diluted, and then smeared on a glucose agar plate medium (glucose 0.5%, peptone 0.5%, yeast extract 0.3% and agar 1.5%). This medium is kept at about 30 ° C. for about 24 hours, and the colonies that grow well are picked up on an agar plate medium and isolated. Then, the grown bacteria are shake-cultured for about 20 hours in a liquid medium (glucose 1%, Nutrient Broth (manufactured by DIFCO) 4%), and the culture solution is centrifuged to collect the bacterial cells. About 1/20 volume of toluene is added to the cells and shaken vigorously for about 15 seconds.

【0011】この処理菌体にマルトースを加え、37℃程
度で約20時間反応させた後、遠心分離する。次いで、高
速液体クロマトグラフィーによって標準のトレハロース
とリテンションタイムが一致するピークが確認できる菌
株を選抜すればよい。このようにして得られるシュード
モナス sp.F−1(Pseudomonas sp. F-1)の菌学的性
質は表1〜表3に示すとおりである。
Maltose is added to the treated cells, reacted at about 37 ° C. for about 20 hours, and then centrifuged. Then, a strain can be selected by high performance liquid chromatography in which a peak whose retention time coincides with that of standard trehalose can be confirmed. The mycological properties of Pseudomonas sp. F-1 thus obtained are shown in Tables 1 to 3.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】[0013]

【表2】 [Table 2]

【0014】[0014]

【表3】 [Table 3]

【0015】以上の菌学的性質を有する菌株F−1を、
バージーズ・マニュアル・オブ・システマティック・バ
クテオロジー(Bergey's Manual of Systematic Bacter
iology)第2巻1986年に従って検索した結果、この菌株
はシュードモナス(Pseudomonas )属に属する菌株であ
ると同定された。このシュードモナス sp.F−1(Pseu
domonas sp. F-1 )は、平成7年1月30日付で、通商産
業省工業技術院生命工学工業技術研究所に、FERM P-147
47として寄託されている。
The strain F-1 having the above-mentioned mycological properties is
Bergey's Manual of Systematic Bacter
As a result of a search according to Volume 2, 1986, this strain was identified as a strain belonging to the genus Pseudomonas. This Pseudomonas sp. F-1 (Pseu
domonas sp. F-1) was established on January 30, 1995 by FERM P-147 at the Institute of Biotechnology, Institute of Biotechnology, Ministry of International Trade and Industry.
Deposited as 47.

【0016】上記微生物の培養に用いる培地としては、
通常使用されるものであればよく、炭素源としては、グ
ルコース、フラクトース、マルトース、澱粉、粗糖、廃
糖蜜等を単独で又は混合して用いることができる。窒素
源としては、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーン
スティープリカー、尿素等の有機窒素源のほか、硫酸、
硝酸、燐酸等のアンモニウム塩などの無機窒素源を単独
で又は混合して用いることができる。無機塩類として
は、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウ
ム、マンガン、鉄等の硫酸塩、塩酸塩、炭酸塩、硝酸
塩、燐酸塩等をそれぞれ単独で又は組み合わせて用いる
ことができる。
The medium used for culturing the above microorganisms is
Any carbon source can be used, and as the carbon source, glucose, fructose, maltose, starch, crude sugar, molasses, etc. can be used alone or in combination. As the nitrogen source, in addition to organic nitrogen sources such as peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor and urea, sulfuric acid,
Inorganic nitrogen sources such as nitric acid and ammonium salts such as phosphoric acid can be used alone or in combination. As the inorganic salts, sulfates such as potassium, sodium, calcium, magnesium, manganese, and iron, hydrochlorides, carbonates, nitrates, phosphates and the like can be used alone or in combination.

【0017】培養は、振とう培養又はジャーファーメン
ターを用いて通気条件下で行うことができる。培地のpH
は5〜8の範囲内が好ましく、培養温度は20〜35℃の範
囲内が好ましく、培養時間は1〜3日間が好ましい。培
養終了後の培養液からの菌体の回収は、遠心分離等の濾
過分離によって行えばよい。
The culture can be carried out under aeration conditions using a shaking culture or a jar fermenter. Medium pH
Is preferably in the range of 5 to 8, the culturing temperature is preferably in the range of 20 to 35 ° C., and the culturing time is preferably 1 to 3 days. The bacterial cells may be recovered from the culture medium after completion of the culture by filtration separation such as centrifugation.

【0018】培養によって得られた上記菌体は、生菌の
ままで用いるか、凍結乾燥するか又はトルエン、アセト
ン等で処理して用いるか、さらには公知の固定化法、例
えば包括法、担体結合法、架橋法等で固定化し、固定化
菌体として用いてもよい。包括法としては、カラギーナ
ンやアルギン酸等の天然高分子又はモノマーやプレポリ
マーによる合成高分子を用いる方法が挙げられる。担体
結合法としてはキトサン等に吸着させる方法がある。架
橋法には、グルタルアルデヒド等を用いることができ
る。
The above-mentioned microbial cells obtained by culturing are used as they are as live cells, lyophilized or treated with toluene, acetone or the like, and further known immobilization methods such as inclusion method and carrier. It may be immobilized by a binding method, a cross-linking method or the like and used as an immobilized cell. Examples of the encapsulation method include a method using a natural polymer such as carrageenan and alginic acid, or a synthetic polymer including a monomer and a prepolymer. As a carrier binding method, there is a method of adsorbing it on chitosan or the like. Glutaraldehyde or the like can be used for the crosslinking method.

【0019】また、菌体を公知の菌体破砕法、例えば超
音波破砕法、フレンチプレス破砕法、ガラスビーズ破砕
法、ダイノミル破砕法等により破砕して酵素を抽出し、
その抽出液を粗酵素液として、菌体と同様に固定化して
固定化酵素として用いることができる。粗酵素液は、硫
安沈殿による塩析法、限外濾過膜による濃縮法、イオン
交換クロマトグラフィー、疎水相互作用クロマトグラフ
ィー又はゲル濾過クロマトグラフィーによる分離等の組
み合わせにより精製して精製酵素として用いることもで
きる。本発明において、菌体処理物とは、上記のような
菌体の破砕物、磨砕物、固定化菌体、又はそれらから単
離した粗製もしくは精製酵素、それら酵素を固定化した
固定化酵素等をいうものとする。
The cells are crushed by a known cell crushing method, for example, ultrasonic crushing method, French press crushing method, glass bead crushing method, dynomill crushing method, etc. to extract the enzyme,
The extract can be used as a crude enzyme solution, immobilized as in the case of bacterial cells, as an immobilized enzyme. The crude enzyme solution may be purified by a combination of salting-out by ammonium sulfate precipitation, concentration by ultrafiltration membrane, ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography or gel filtration chromatography to be used as a purified enzyme. it can. In the present invention, the treated microbial cell refers to a crushed product of the microbial cell as described above, a ground product, an immobilized microbial cell, or a crude or purified enzyme isolated from them, an immobilized enzyme having those enzymes immobilized, and the like. Shall be said.

【0020】本発明では、上記菌体又は菌体処理物をマ
ルトースに作用させることによってトレハロースを製造
する。本発明において重要なことは、培養液中あるいは
菌体内よりトレハロースを抽出精製する方法とは異な
り、基質であるマルトースに菌体又は菌体処理物を直接
に作用させてトレハロースまで転換させることである。
反応液中の成分は糖がほとんどであり、他の有機物等を
含まないため、従来技術と比較して反応液からのトレハ
ロースの分離精製が非常に容易である。
In the present invention, trehalose is produced by allowing the above-mentioned bacterial cells or a treated product of bacterial cells to act on maltose. What is important in the present invention is that, unlike the method of extracting and purifying trehalose from the culture solution or from the inside of the microbial cells, maltose as a substrate is directly reacted with the microbial cells or a treated product of the microbial cells to convert to trehalose. .
Since most of the components in the reaction solution are sugars and do not contain other organic substances, etc., separation and purification of trehalose from the reaction solution is very easy as compared with the prior art.

【0021】また、その酵素活性は高いため、効率的に
トレハロースを製造することができ、従来の酵素法のよ
うにマルトースフォスフォリラーゼについてある種類の
微生物、トレハロースフォスフォリラーゼについて別の
種類の微生物を用いなくてはならないという煩雑さがな
いため、簡単にトレハロースを製造することができる。
Further, since its enzymatic activity is high, trehalose can be efficiently produced, and one kind of microorganisms for maltose phosphorylase and another kind of microorganisms for trehalose phosphorylase as in the conventional enzymatic method. Since trehalose can be easily produced because there is no need to use the above method.

【0022】この反応における基質としてのマルトース
の濃度は、10mM〜2Mが好ましい。また、反応温度は30
〜60℃、pHは5〜9が好ましく、1〜200 時間反応させ
るのが好ましい。pHを一定に維持するためには、リン酸
緩衝液を使用するのが好ましい。固定化菌体又は固定化
酵素として使用する場合、連続法によって行うこともで
き、例えばそれらをカラムに詰めて、バイオリアクター
として、回分式と同様の反応条件で1ヵ月から1年間連
続通液を行うことにより、トレハロースを安価に連続的
に大量生産することができる。
The concentration of maltose as a substrate in this reaction is preferably 10 mM to 2M. The reaction temperature is 30
The temperature is preferably -60 ° C and the pH is preferably 5-9, and the reaction is preferably carried out for 1-200 hours. To keep the pH constant, it is preferable to use a phosphate buffer. When it is used as immobilized cells or immobilized enzyme, it can be carried out by a continuous method. For example, they are packed in a column and used as a bioreactor under continuous reaction conditions of 1 month to 1 year under the reaction conditions similar to those of the batch system. By doing so, trehalose can be continuously mass-produced at low cost.

【0023】本発明では、上記反応液に夾雑妨害酵素抑
制剤を添加することにより、マルトースをトレハロース
に転換させる酵素活性を向上させることができる。夾雑
妨害酵素抑制剤としては、EDTA(Ethylenediaminet
etraacetic acid )等のキレート剤が挙げられ、特にE
DTAを用いるのが好ましい。その添加量としては、0.
1 〜10mMが好ましい。
In the present invention, the enzyme activity for converting maltose to trehalose can be improved by adding a contaminant-interfering enzyme inhibitor to the reaction solution. As a contaminant inhibitor, EDTA (Ethylenediaminet)
chelating agents such as etraacetic acid), especially E
It is preferable to use DTA. The amount added is 0.
1-10 mM is preferable.

【0024】反応終了後、遠心分離又は限外濾過等の濾
過分離により、反応液から菌体又は菌体処理物を除去す
る。得られた上清又は濾液より、活性炭やイオン交換樹
脂クロマトグラフィーを用いてトレハロース画分を集め
る。イオン交換樹脂クロマトグラフィーは、Na型又はCa
型の陽イオン交換樹脂を用いて擬似移動床法によって行
うのが好ましい。次いで、得られた画分を濃縮して、エ
タノールによる晶析法等によりトレハロースを晶出させ
る。また、必要により再結晶を行って精製することがで
きる。本発明では、菌体又は粗製もしくは精製酵素を担
体に固定化することにより、その固定化菌体又は固定化
酵素を繰り返し使用でき、その結果、連続的に大量にト
レハロースをマルトースから製造することができる。
After completion of the reaction, the bacterial cells or the treated product of bacterial cells are removed from the reaction solution by centrifugation or filtration separation such as ultrafiltration. A trehalose fraction is collected from the obtained supernatant or filtrate using activated carbon or ion exchange resin chromatography. Ion exchange resin chromatography is based on Na type or Ca
It is preferably carried out by the simulated moving bed method using a cation exchange resin of the type. Next, the obtained fraction is concentrated and trehalose is crystallized by a crystallization method with ethanol or the like. If necessary, recrystallization can be performed for purification. In the present invention, by immobilizing bacterial cells or crude or purified enzyme on a carrier, the immobilized bacterial cells or immobilized enzyme can be repeatedly used, and as a result, trehalose can be continuously produced in large amounts from maltose. it can.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定される
ものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

【0026】(実施例1)菌株の分離 静岡県の土壌より採取した土壌サンプル1gを10mlの滅
菌水に懸濁して適宜希釈し、その0.1 mlをグルコース寒
天平板培地(グルコース0.5 %、ペプトン0.5%、酵母
エキス0.3 %及び寒天1.5 %)に塗抹した。この平板培
地を30℃の孵卵器で24時間保温し、生じたコロニーの内
生育のよい菌を寒天平板培地に釣菌し、単離した。次
に、生育した菌の1白金耳を、10mlの液体培地(グルコ
ース1%、ニュウトリエントブロス(DIFCO 社製)4
%)を入れた50ml容大型試験管に接種し、30℃で20時間
振とう培養を行い、培養液を遠心分離して菌体を回収し
た。この菌体に1/20容量のトルエンを添加し、15秒間
激しく振とうした。
(Example 1) Isolation of strains 1 g of a soil sample collected from soil in Shizuoka prefecture was suspended in 10 ml of sterilized water and diluted appropriately, and 0.1 ml of the suspension was diluted with glucose agar plate medium (glucose 0.5%, peptone 0.5%). , Yeast extract 0.3% and agar 1.5%). This plate medium was kept warm in an incubator at 30 ° C. for 24 hours, and the colonies that grew well in the colony were picked up on an agar plate medium and isolated. Next, 1 platinum loop of the grown bacteria was added to 10 ml of liquid medium (glucose 1%, nutrient broth (manufactured by DIFCO) 4
%) Was inoculated into a 50 ml large-sized test tube, shake culture was carried out at 30 ° C. for 20 hours, and the culture solution was centrifuged to recover bacterial cells. 1/20 volume of toluene was added to the cells and shaken vigorously for 15 seconds.

【0027】この処理菌体に50mMのマルトース1mlを加
え、37℃で20時間反応させた後遠心分離して、その上澄
みを高速液体クロマトグラフィー(カラム;YMC-03(山
村化学社製)、溶離液;アセトニトリル:水=77:23、
流速;1ml/min 、温度;30℃、検出器;示差屈折計)
にて分析した。分析の結果、標準(和光純薬社製トレハ
ロース)とリテンションタイムが一致するピークが確認
された菌株を選抜した。本発明者らは、この菌株をシュ
ードモナス sp.F−1(Pseudomonas sp. F-1)と称す
ることとした。
To the treated cells, 1 ml of 50 mM maltose was added, reacted at 37 ° C. for 20 hours and then centrifuged, and the supernatant was subjected to high performance liquid chromatography (column; YMC-03 (Yamamura Chemical Co., Ltd.) for elution. Liquid; acetonitrile: water = 77: 23,
Flow rate: 1 ml / min, temperature: 30 ° C, detector: differential refractometer)
Was analyzed. As a result of the analysis, a strain in which a peak whose retention time coincided with that of the standard (trehalose manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was confirmed was selected. The present inventors have designated this strain as Pseudomonas sp. F-1.

【0028】凍結乾燥菌体によるトレハロース製造 シュードモナス sp.F−1(Pseudomonas sp. F-1)
を、液体培地(グルコース1%、ニュウトリエントブロ
ス(DIFCO 社製)4%)3リットルを含む5リットル容
ジャファメンターで30℃下、20時間培養した。培養後、
遠心分離により菌体を回収し、さらに菌体を蒸留水に懸
濁し、遠心分離により菌体を回収する作業を2回繰り返
し、菌体を洗浄した。集めた菌体を凍結乾燥し、粉末菌
体とした。
Production of trehalose by freeze-dried cells Pseudomonas sp. F-1
Was cultured in a 5 liter Jafamentor containing 3 liters of liquid medium (1% glucose, 4% Nutrient Broth (DIFCO)) at 30 ° C. for 20 hours. After culturing,
The operation of collecting the bacterial cells by centrifugation, suspending the bacterial cells in distilled water, and collecting the bacterial cells by centrifugation was repeated twice to wash the bacterial cells. The collected bacterial cells were freeze-dried to obtain powder bacterial cells.

【0029】基質となる反応液としては、100 mMのマル
トース(0.1M KH2PO4-K2HPO4 pH7.0)を用いた。この
反応液に粉末菌体を加え、37℃で24時間反応させた後、
遠心分離し、得られた上澄み液から高速液体クロマトグ
ラフィー(分取用カラム;アサヒパックNH2 (旭化成社
製)、溶離液;アセトニトリル:水:リン酸=80:17:
3、カラム温度;40℃、流速;1ml/min )を用いてト
レハロース画分を分取した。
As a reaction liquid serving as a substrate, 100 mM maltose (0.1 M KH 2 PO 4 -K 2 HPO 4 pH 7.0) was used. Powdered bacterial cells were added to this reaction solution, and after reacting at 37 ° C for 24 hours,
High-performance liquid chromatography (preparative column; Asahi Pack NH2 (manufactured by Asahi Kasei Corp.), eluent; acetonitrile: water: phosphoric acid = 80: 17: from the supernatant obtained by centrifugation.
3. The trehalose fraction was collected using a column temperature of 40 ° C. and a flow rate of 1 ml / min.

【0030】このトレハロース画分について核磁気共鳴
装置及び質量分析計により分析した結果、標準(和光純
薬社製トレハロース)のスペクトルと一致した。さらに
微生物(菌体外トレハラーゼ生産菌 Chaetomium aureu
m )より分離精製したトレハラーゼと反応させたとこ
ろ、グルコースの生成が確認できた。この結果より、本
微生物によりマルトースから生成した物質は、トレハロ
ース(O−α−D−glucopyranosyl−(1→1)−α−
D−glucopyranoside )であることが判明した。また、
実施例1における反応液中のトレハロース量を測定した
ところ、60mMトレハロースまで反応が進んでいた。これ
より、マルトースからトレハロースへの転換率は60%で
あると計算された。
As a result of analyzing this trehalose fraction with a nuclear magnetic resonance apparatus and a mass spectrometer, it was in agreement with the spectrum of trehalose (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). In addition, microorganisms (extracellular trehalase-producing bacteria Chaetomium aureu
When reacted with trehalase separated and purified from m), production of glucose could be confirmed. From this result, the substance produced from maltose by this microorganism was trehalose (O-α-D-glucopyranosyl- (1 → 1) -α-
D-glucopyranoside). Also,
When the amount of trehalose in the reaction solution in Example 1 was measured, the reaction proceeded to 60 mM trehalose. From this, the conversion rate from maltose to trehalose was calculated to be 60%.

【0031】(実施例2)固定化菌体によるトレハロースの製造 実施例1で調製したシュードモナス sp.F−1(Pseudo
monas sp. F-1)の凍結菌体2gを、0.9 %NaCl溶液で
溶解して8mlとし、45℃で加温した。これに、予め45℃
に加温したカラギーナン溶液(カラギーナン2gを45ml
の0.3M KClで溶解したもの)を加えてよく混合し、その
後水浴中で冷却した。冷却後、500 mlの0.3M KClを加え
て4℃にて一夜放置した。ゲル化した固定化菌体を3mm
角に切断し、500 mlの0.3M KCl及び1000mlの0.1Mリン酸
バッファーpH7.0 で洗浄し、39.6gの固定化菌体を得
た。
(Example 2) Production of trehalose using immobilized cells Pseudomonas sp. F-1 (Pseudo prepared in Example 1)
2 g of frozen cells of monas sp. F-1) was dissolved in a 0.9% NaCl solution to 8 ml and heated at 45 ° C. To this, 45 ℃ in advance
Carrageenan solution warmed to (2 g of carrageenan 45 g
Dissolved in 0.3 M KCl) and mixed well, then cooled in a water bath. After cooling, 500 ml of 0.3M KCl was added and left overnight at 4 ° C. 3 mm of immobilized gel cells
It was cut into horns and washed with 500 ml of 0.3 M KCl and 1000 ml of 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 to obtain 39.6 g of immobilized microbial cells.

【0032】得られた固定化菌体8gに、6.25mlの1M
マルトース溶液(0.1Mリン酸バッファーpH7.0 含有)を
加えて45℃で振とう反応を行った。反応終了後、上澄み
液を高速液体クロマトグラフィーで定量した結果、7日
間で転換率約50%、200 mMのトレハロースが生成された
ことが分かった。
To 8 g of the immobilized cells thus obtained, 6.25 ml of 1M
A maltose solution (containing 0.1 M phosphate buffer pH 7.0) was added and a shaking reaction was performed at 45 ° C. After the reaction was completed, the supernatant was quantified by high performance liquid chromatography. As a result, it was found that 200 mM trehalose with a conversion of about 50% was produced in 7 days.

【0033】(実施例3)トレハロース合成粗酵素によるトレハロースの製造 培養したシュードモナス sp.F−1(Pseudomonas sp.
F-1)の菌体を蒸留水で十分に洗浄後、菌体5gに30ml
の0.05Mリン酸バッファーpH7.0 を加え、氷中にて超音
波破砕機で細胞を破砕した。破砕処理液から遠心分離に
よって沈殿を除去し、上澄み液の粗酵素28mlを得た。こ
の粗酵素液に13.5gの硫酸アンモニウムを徐々に加え、
4℃にて一夜放置した。硫酸アンモニウムで沈殿した粗
酵素液を遠心分離にて回収し、その後0.1Mリン酸バッフ
ァーpH7.0 で再溶解し、同バッファーで透析を行い、粗
酵素12.5ml(2.5 単位)を得た。
(Example 3) Production of trehalose by trehalose synthesis crude enzyme Pseudomonas sp. F-1 (Pseudomonas sp.
After thoroughly washing the cells of (F-1) with distilled water, add 5 ml of cells to 30 ml.
0.05 M phosphate buffer (pH 7.0) was added to the cells, and the cells were disrupted with an ultrasonic disrupter in ice. The precipitate was removed from the crushed solution by centrifugation to obtain 28 ml of a crude enzyme as a supernatant. 13.5 g of ammonium sulfate was gradually added to this crude enzyme solution,
It was left overnight at 4 ° C. The crude enzyme solution precipitated with ammonium sulfate was recovered by centrifugation, then redissolved in 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 and dialyzed against the same buffer to obtain 12.5 ml (2.5 units) of crude enzyme.

【0034】キトパールBCW2603 (富士紡績製)50mlを
4リットルの蒸留水で洗浄後、135mlの0.1Mリン酸バッ
ファーpH7.0 、2.25mlの蒸留水及び20mlの14%グルター
ルアルデヒド溶液を加えて混合し、2時間振とう反応を
行った。反応終了後、6リットルの蒸留水で洗浄し、活
性化キトパールを得た。活性化したキトパール10mlに粗
酵素液10mlを加え、4℃にて一夜振とうさせ、固定化さ
せた。固定化終了後、0.1Mリン酸バッファーpH7.0 でよ
く洗浄し、固定化酵素を得た。得られた固定化酵素10ml
に7.5 gのマルトース及び0.5Mリン酸バッファーpH7.0
を加え、蒸留水で20mlとし、37℃で振とう反応を行っ
た。反応終了後、上澄み液を高速液体クロマトグラフィ
ーで定量した結果、4日間で転換率約40%、412mMのト
レハロースが生成されたことが分かった。
After washing 50 ml of Chitopearl BCW2603 (manufactured by Fuji Spinning Co., Ltd.) with 4 liters of distilled water, 135 ml of 0.1 M phosphate buffer pH 7.0, 2.25 ml of distilled water and 20 ml of 14% glutaraldehyde solution are added and mixed. Then, a shaking reaction was performed for 2 hours. After completion of the reaction, the product was washed with 6 liters of distilled water to obtain activated chitopearl. 10 ml of the crude enzyme solution was added to 10 ml of activated chitopearl, and shaken overnight at 4 ° C. to immobilize it. After completion of the immobilization, the enzyme was thoroughly washed with 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 to obtain an immobilized enzyme. 10 ml of the obtained immobilized enzyme
7.5g maltose and 0.5M phosphate buffer pH 7.0
Was added to make 20 ml with distilled water, and a shaking reaction was carried out at 37 ° C. After the reaction was completed, the supernatant was quantified by high performance liquid chromatography. As a result, it was found that 412 mM trehalose with a conversion of about 40% was produced in 4 days.

【0035】(実施例4)夾雑妨害酵素抑制剤EDTAの効果 実施例1で調製したシュードモナス sp.F−1(Pseudo
monas sp. F-1)の凍結菌体0.02gに、0.75mlの0.1Mリ
ン酸バッファーpH7.0 と、0.25mlの0.4Mマルトースと、
0.02mlの0.5MEDTAとを加えたトレハロース合成用の
反応液を調製した。また、0.5MEDTAの代わりに蒸留
水を用いる以外、同様の組成の反応液を調製した。両反
応液とも、37℃で20時間反応させた後遠心分離し、得ら
れた上澄み液から高速液体クロマトグラフィーを用いて
トレハロースの生成量を定量した。
(Example 4) Effect of EDTA, a contaminant-interfering enzyme inhibitor , Pseudomonas sp. F-1 (Pseudo) prepared in Example 1
Monas sp. F-1) 0.02 g of frozen cells, 0.75 ml of 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 and 0.25 ml of 0.4 M maltose,
A reaction solution for trehalose synthesis was prepared by adding 0.02 ml of 0.5 M EDTA. A reaction solution having the same composition was prepared except that distilled water was used instead of 0.5M EDTA. Both reaction solutions were reacted at 37 ° C. for 20 hours and then centrifuged, and the amount of trehalose produced was quantified from the resulting supernatant using high performance liquid chromatography.

【0036】反応終了後の菌体は、0.1Mリン酸バッファ
ーpH7.0 で洗浄し、再び同様の条件下で反応させた。こ
のようにして反応を3回繰り返し、各反応液によるトレ
ハロース生成量を比較した。結果を表4に示す。
After the completion of the reaction, the cells were washed with 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 and reacted again under the same conditions. The reaction was repeated three times in this way, and the amounts of trehalose produced by the respective reaction solutions were compared. The results are shown in Table 4.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】表4から明らかなように、EDTAを添加
した反応液では、菌体を3回繰り返し使用してもトレハ
ロース生成量が低下しなかった。
As is clear from Table 4, in the reaction solution containing EDTA, the amount of trehalose produced did not decrease even after the cells were used three times.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、トレハロースを容易に
かつ効率的に製造することができ、またバイオリアクタ
ーを利用することによりトレハロースを安価に大量生産
することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, trehalose can be easily and efficiently produced, and trehalose can be mass-produced at low cost by utilizing a bioreactor.

───────────────────────────────────────────────────── 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 (C12N 1/20 C12R 1:38) (72)発明者 佐野 孝文 静岡県庵原郡富士川町南松野1759−4 (72)発明者 大石 一男 静岡県沼津市三園町7−1 職住303 (72)発明者 山岸 政昭 静岡県焼津市小川256の2 (72)発明者 太田 俊也 静岡県駿東郡清水町柿田178−3 職住301─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI technical display location (C12N 1/20 C12R 1:38) (72) Inventor Takafumi Sano 1759 Minamimatsuno, Fujikawa-cho, Anbara-gun, Shizuoka -4 (72) Inventor Kazuo Oishi 7-1 Sanen-cho, Numazu-shi, Shizuoka 307 Work-occupation 303 (72) Masaaki Yamagishi 256-2 Ogawa, Yaizu-shi, Shizuoka (72) Inventor Toshiya Ota Shimizu-cho, Sunto-gun, Shizuoka Kakita 178-3 Employment housing 301

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シュードモナス属に属し、マルトースを
トレハロースに転換し得る能力を有する微生物の菌体又
は菌体処理物を、マルトースに作用させることを特徴と
するトレハロースの製造法。
1. A method for producing trehalose, which comprises reacting maltose with a microbial cell or a treated product of a microorganism belonging to the genus Pseudomonas and having the ability to convert maltose to trehalose.
【請求項2】 前記微生物が、シュードモナス sp.F−
1(Pseudomonas sp. F-1)であることを特徴とする、
請求項1記載のトレハロースの製造法。
2. The microorganism is Pseudomonas sp. F-
1 (Pseudomonas sp. F-1),
The method for producing trehalose according to claim 1.
【請求項3】 前記微生物の菌体又は菌体処理物を、夾
雑妨害酵素抑制剤の存在下にマルトースに作用させるこ
とを特徴とする、請求項1記載のトレハロースの製造
法。
3. The method for producing trehalose according to claim 1, wherein the microbial cell or the treated product of the microbial cell is allowed to act on maltose in the presence of a contaminant-interfering enzyme inhibitor.
【請求項4】 前記夾雑妨害酵素抑制剤がキレート剤で
あることを特徴とする、請求項3記載のトレハロースの
製造法。
4. The method for producing trehalose according to claim 3, wherein the contaminant-interfering enzyme inhibitor is a chelating agent.
【請求項5】 前記キレート剤がEDTAであることを
特徴とする、請求項4記載のトレハロースの製造法。
5. The method for producing trehalose according to claim 4, wherein the chelating agent is EDTA.
JP8846395A 1995-04-13 1995-04-13 Production of trehalose Pending JPH08280396A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100397319B1 (en) * 1997-09-30 2003-11-17 씨제이 주식회사 A microorganism capable of producing trehalose
KR100508724B1 (en) * 1997-10-16 2005-11-16 가부시끼가이샤 하야시바라 세이부쓰 가가꾸 겐꾸조 How to prepare trehalose and sugar alcohol
EP3779446A1 (en) 2013-12-11 2021-02-17 University of Massachusetts Compositions and methods for treating disease using salmonella t3ss effector protein (sipa)

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