JPS5910191B2 - ラクタ−ゼ調製物の製造方法 - Google Patents

ラクタ−ゼ調製物の製造方法

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JPS5910191B2
JPS5910191B2 JP56042258A JP4225881A JPS5910191B2 JP S5910191 B2 JPS5910191 B2 JP S5910191B2 JP 56042258 A JP56042258 A JP 56042258A JP 4225881 A JP4225881 A JP 4225881A JP S5910191 B2 JPS5910191 B2 JP S5910191B2
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aqueous solution
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はラクターゼの調製及び精製に関連している。
ラクターゼ又はベーターガラクトシダーゼはラクトース
をグルコースとガラクトースに加水分解するのに効果的
な酵素である。
したがってラクターゼは酪農工業において有益である。
例えばチーズ製造においてチーズ乳にラクターゼを添加
すると、ラクトース加水分解の速度がはやまり熟成時間
が短縮され、生成能が増加し、改良された生成物が出来
る。
ラクターゼは又、ラクトースに対し生理的に不耐性の人
に投与するのに有益である。
ラクターゼは従来の醗酵法で容易に生産される数種の微
生物における細胞内成分である。
これらの微生物の例としては、クルイベロマイセス(
Kluyveromyces ) (従来からサツカロ
マイセス( Saccharomyces )と考えら
れていたもの)属、特にクルイベ口マイセス フラギリ
ス( Kluyveromyces fragilis
) 、クルイベロマイセス ラテイス( Kluyv
eromyces latis )、の種及び、カンジ
ダ( Candida )、トルーラ( Torula
)またはトルロピス( Torulopis )の属
である。
過去においてこのような微生物の細胞は、適当な栄養培
地中で培養し、収穫し乾燥した後全乾燥細胞を、目的の
適応物にラクターゼ活性を与えるために用いられた。
この方法は、他の細胞成分もチーズ乳に加えられる事に
なり、望ましくない味と香りを与えてしまうので良い方
法ではない。
この問題点を克服するための従来の方法は、細胞の内部
からラクターゼを放出させる方法であり、特に細胞壁を
ホモジエナイズ、粉砕、又は化学的な手段を用いて破壊
していた。
しかしながら、これらの方法は一般に長時間を必要とし
、高価であって、この方法によりラクターゼばかりでな
く他の細胞内酵素、タンパク質及びそれらの分解生成物
等も放出されるためラクターゼを分離せねばならない。
この点に関して、微生物細胞から分子内ラクターゼの放
出においてグロテアーゼも同時に放出され、このラクタ
ーゼ調製物中からプロテアーゼ活性を除去するのが困難
であるという問題があった。
チーズ熟成を促進させるためにチーズ乳に加えたラクタ
ーゼ調製物中にプロテアーゼが混在していれば、乳タン
パク質のタンパク分解によりペフチドが形成されるため
に、不快な苦味で香りのないものが生成してしまう。
したがって、上述の見解において、微生物中からラクタ
ーゼを放出せしめる改良法が必要であり、さらに、こう
して製したラクターゼ調製物の精製、特にラクターゼ調
製物中からプロテアーゼ活性を選択的に除去する方法が
必要である。
本発明はラクターゼ含有イースト細胞からラクターゼを
、好収率で、しかも比較的短時間で好純度で放出せしめ
るだめの改良法を供給する。
この方法は以下の事を特徴としている。
すなわ’Ma)ラクターゼ含有イースト細胞を、約20
〜95重量パーセントの、炭素数1−4のアルキル、各
アルキルが炭素数1−4のジアルキルケトン、より選ん
だ化合物(この場合、上述の細胞とアルコール又はケト
ンの全重量に基ずく濃度である。
)と、約5°〜35℃、(20°〜30℃が良好)で接
触せしめる。
(b)アルコール又はケトン処理細胞をpH約5.5〜
8.0(約6.4〜7.0が良好)を有する水溶液と約
5°〜35℃(約20°〜30゜Cが良好)で接触せし
める。
工Sa)で用いる良好な化合物はメタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、又はそれらの混合物で、最も良
好なものは、エタノールである。
アルコール又はケトンは全重量の約60〜90重量パー
セントの範囲で用いる。
この方法に用いる良好イースト細胞は、次の属のもので
ある。
すなわち、クルイベ口マイセス( Kluyverom
yces )、カンジダ( Candida )、トル
ーラ( T orula )である。
良好な種は、クルイベロマイセス フラギリス( Kl
uyveromycesfragilis ) 、クル
イベロマイセス ラクテイス( Kluyveromy
ces lactis )、トルーラ クレモリス(
Torula cremoris )、カンジダ プソ
イドトロピカリス( Candida pseudot
ropicalis )である。
本発明はさらにラクターゼ調製物を含有する水溶液を約
30〜90重量パーセント(40〜60重量パーセント
が良好)のグリセロール(水一グリセロール溶液の全重
量に基づいた濃度)と約35°〜60℃(45°〜55
℃が良好)で、pH約5.5〜8.0(6.4〜7.0
が良好)で、プロテアーゼ活性が本質的に無くなるまで
加熱する事によってプロテアーゼ含有ラクターゼ調製物
中よりプロテアーゼ活性を選択的に無くすことを包含す
る方法を供給する。
もしも必要なら、水−グリセロール溶液にマンガンイオ
ンを10−4〜10−2濃度で加え、加熱工程中のラク
ターゼの安定性を高める事が出来る。
本発明の方法は、この分野で良《知られたラクターゼ含
有イースト細胞から、ラクターゼを放出せしめるのに利
用する事が出来る。
適当な微生物は、クルイベ口マイセス( Kluyve
romyces )属%Kクルイベロマイセス フラキ
リス ( Kluyveromyces fragilis
) 、一般にカルチャーコレクションより入手出来るよ
うな多くの菌株、例えば、クルイベロマイセス フラギ
リス( Kluyveromyces fragili
s )A T C C 8 6 0 8、ATCC85
82、ATCC12424、及びクルイベロマイセス
ラクテイス(Kluyvero myceslacti
s ) である。
本方法でラクターゼを放出せしめる事の出来る他の微生
物はカンジダ ( Candida )、トルーラ( Torula
)の属で特に、米国カリフォルニア州のカリフォルニア
大学デービス校から一般に入手出来る培養番号UCD5
5−31株菌であるトルーラ クレモリス ( Torula cremoris )である。
本方法に用いる良好なイースト細胞はクルイベロマイセ
ス( K luyveromyces )属、特にクル
イベロマイセス フラギリス( Kluyveromy
ces fragilis )、クルイベロマイセス
ラクテイス ( Kluyveromyces lactis )、
トルーラ クレモリス( Torula cremor
is )、カンジダ プソイドトロピカリス( C a
ndida pseudotropicalis )の
種である。
これら既知で、一般に入手出来るものの変異株で、従来
のX線照射、UV光照射、ナイトロージエンマスタード
処理して得るような変異株においても本方法を用いるの
が良好である事を理解されたい。
ラクターゼ含有イースト細胞は一般に、適当な栄養培地
、例えば、ラクトーズ含有の水性培地で、リン酸アンモ
ニウム、リン酸カリウム、等のリン及び窒素源と共に乳
しようを含んだ培地である。
このような栄養培地はこの分野に精通する者にとっては
よく知られた培地である。
この分野で既知の従来からの醗酵法を用い、イースト細
胞を、十分な濃度の細胞がこの栄養培地中で得られるま
で培養する。
例えば、栄養培地中、約20°〜35℃(25℃〜35
℃が良好)で約48〜100時間培養する。
次に細胞を、沢過又は遠心分離等の方法で取る。
分子内ラクターゼを放出せしめるために、初め、イース
ト細胞を炭素数1−4のアルキルアルコール、炭素数1
−4のアルキル基を持つジアルキルク゛トンと、5℃〜
35℃(20℃〜30℃が良好)で接触せしめる。
アルコール又はケトンは、細胞とアルコール又はケトン
の全重量に基づき、20〜90重量パーセン}(60〜
95重量パーセントが良好)濃度用いる。
細胞はアルコール、又はケトンと2分〜20時間(30
分〜2時間)接触せしめる。
次にアルコール又はケトンを細胞から、細胞のf過、溶
媒留去、凍結乾燥等により分離する。
しかしアルコール、ケトンを約75〜80重量パーセン
ト以下用いた場合、アルコール又はケトンの除去は本質
的でなく、この細胞を次の工程で、アルコール又はケト
ンの存在のまま、pH約5.5〜8.0の水溶液と処理
する事が出来る。
本発明の方法に従って、細胞をアルキルアルコール、又
はジアルキルケトンと処理する場合、これはアルコール
又はケトンにより分子内ラクターゼを溶媒抽出するので
はない事を認められたい。
本方法の条件下では、ラクターゼは、ほとんど、アルコ
ールやケトンにより細胞中から抽出されない。
本方法の機構を理論と結びつげるつもりはないがアルコ
ール又はケトンは、細胞壁の透過性をより良くし、以後
に述べる如<pH約5.5〜8.0の水溶液中に細胞を
懸濁させた場合に分子内ラクターゼを放出せしめるよう
に作用するものと考えられる。
上述の如くアルコール又はケトンと処理した後アルコー
ルー又は、ケトンー処理細胞をpH約5.5〜8.0の
水溶液(約6.4〜7.0が良好であり6,6が最も良
い)中に懸濁せしめる。
この場合、例えば、0.1Mリン酸ナトリウム又はカリ
ウム水溶液又は0.1Mクエン酸−リン酸水溶液等の適
当な緩衝液を用いる方が良い。
溶液は攪拌、振とう、等によりラクターゼの放出を促進
させるのが良好である。
この溶液は約5℃〜35℃(20℃〜30℃)に保つ。
水溶液中の細胞の濃度は限定されないが1リットル中、
約10〜80グラム(約30〜50グラム/リットルが
良好)の範囲が良い。
細胞は水溶中に懸濁させるが0. 1 M !Jン酸ナ
トリウム、カリウム等の緩衝液が良く、約1〜20時間
、特に約10〜20時間で放出によるラクターゼの収量
が最大になる。
これが約20時間以上になると酵素による微生物分解が
起きるためラクターゼの収量が悪くなる。
このようなラクターゼ損失は無菌条件下又は防腐剤の使
用で最少にする事が出来る。
ラクターゼは細胞から他の細胞内酵素又はタンパク質(
例えばプロテアーゼ)と共に水溶中に放出されるが、こ
れら、望まし《ない細胞構成体の抽出量は細胞壁を機械
的に破壊するためのホモゲナイズ、細胞の機械的粉砕等
による従来のラクターゼ放出法より本質的に少い。
細胞中から放出されるラクターゼの量は従来から用いら
れている如くラクターゼ単位で測定される。
本発明の目的のためには、0−ニトロフエニルーベータ
ーD−ガラクトピラノシド(ONPG)の0−ニトロフ
エニル(ONP)及びD−ガラクトピラノシドへの分解
速度でラクターゼ単位を決定する。
例えばウエンドルフ( Wendorf )等のJ.M
ilkFoodTech.3 4、451(1971)
を参照の事。
さらに特異的に言えば、本発明の目的のために、0.1
%牛血清アルブミンを含む0.1Mリン酸カリウム緩衝
液7−、10 ”M硫酸マンガン1水和物の水溶液1
ml,0.02MのONPG溶液2ml、検定用のラク
ターゼ含有溶液、を混合して製した溶液中で420nm
での吸収を分光光度計で、ONPGの分解速度を決定す
る。
検定は37℃で20分間行い、反応は2X10−3ME
DTAジナトリウム、を含む2M水酸化アンモニウム水
1 mlを加えて止める。
ラクターゼ単位は420nmでの吸収における変化によ
り決定する。
1ラクターゼ単位は1分間に生成するONPの1マイク
ロモルに等しい。
溶液中のプロテアーゼの量は、同様に、本発明の目的の
ために、染色コラーゲンポリマーであるアゾコールの分
解速度として測定したグロテアーゼ単位として表わされ
る。
例えばヘイム(Heym)によるArch .13 i
ochem,Biophys, 1 2 7、89(1
962)の報告を参照せよ。
さらに特異的に言えば、アゾコールの分解速度は分光光
度計を用い520nmの吸収変化を3mlの0.1Mリ
ン酸ナトリウム緩衝液、10mlのアゾコール、lml
のグロテアーゼ含有検定溶液の混合により製した溶液中
で測定して決定する。
この溶液を37℃で30分間振とうしてインキユベート
し、残りのアゾコールを沢過して反応を止める。
次に1分間当りの520nmにおける吸光度の変化から
プロテアーゼ単位を決定する。
イースト細胞中から抽出水溶液中にラクターゼ及び少量
のプロテアーゼ及び他のタンパク質が放出された後、残
りの固形細胞物質を沢過して除きラクターゼと少量のプ
ロテアーゼ不純物を含む溶液を得る。
必要ならラクターゼは従来の、凍結乾燥、アセトンの如
き非溶媒を加えてラクターゼを沈澱させるか蔗糖を加え
てスプレー乾燥等の方法で単離する事が出来る。
しかしこれらの方法で単離したラクターゼはプロテアー
ゼ不純物なを含んでおり、これをチーズ製造に用いると
望ましくない香と味になる事は明らかである。
したがって、イースト細胞から本発明の方法で得たラク
ターゼは上述の如くプロテアーゼ活性を除かねばならな
い。
これらプロテアーゼ活性はプロテアーゼ不純物を含むラ
クターゼ調製物の水溶液を約30〜90重量パーセント
のグリセロール(この場合水一グリセロール溶液の全重
量にもとすく濃度)と約35°〜60℃でpH約5.5
〜8.0で加熱して除く事が出来る。
それ故、アルコールー又はケトンー処理イースト細胞か
ら本発明の方法に従って得たラクターゼ及びプロテアー
ゼ不純物を含む水溶液はグリセロールを加え、加熱する
事によって、水溶液中からラクターゼを単離せずに直接
精製する事が出来る。
精製工程における水一グリセロール溶液中のラクターゼ
の濃度は限定されないが一般的には1rrLl当り約1
000〜25000ラクターゼ単位(約2000〜25
000単位/rrLlが良好)の範囲である。
それ故、前述のアルコールー又はケトンー処理細胞の抽
出工程で得た、ラクターゼ含有水溶液はグリセロールを
加える前に、濃縮して適当な濃度にするのが良い。
精製工程は約45°〜55℃でpH6、4〜7.0(約
6.6が最も′良好である。
)にて行うのが良く、この条件下ではラクターゼは安定
である。
精製工程でのラクターゼの安定性は、もし必要なら、例
えば塩化マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等可溶
性二価マンガン塩を、10−4〜10−2Mマンガンイ
オン濃度にするのに十分な量加えると、これが促進され
る。
ラクターゼ含有水−グリセロール溶液はプロテアーゼ活
性が本質的に減少するまで加熱する。
これに必要な時間は反応温度に依存するが、一般には、
60℃で約3時間〜35℃で約10日間であり、50℃
で約6〜12時間が最適である。
この条件下でプロテアーゼ不純物は急速に不活性化され
、プロテアーゼ活性は初期の10%以下になる。
これに比してラクターゼはグリセロールで選択的に安定
化され、マンガンイオンを加えると、初期のラクターゼ
活性の90%以上が保持される。
加熱中に、不活性化されたプロテアーゼを含む不活性化
されたタンパク質の沈澱が出来、これを例えば沢過して
除き目的のラクターゼ精製溶液を得る。
グリセロールの存在下で加熱する事によりプロテアーゼ
活性を選択的に減少せしめる、上述の精製工程は、アル
コール又はケトンでイースト細胞を処理し、pH5.5
〜8.0で水溶液中に抽出せしめて得たラクターゼの精
製には特に適当である事は明白であるしかしグロテアー
ゼ活性を選択的に減少せしめるこの方法は、他の方法、
例えば従来の機械的破壊又はホモゲナイズ等により得た
ラクターゼ調製物中のプロテアーゼ活性を減ずるのに用
いる事が出来る。
本発明は次の実施例で例示するが、本発明はこれらの実
施例の特異的詳細に限定するものでない事を理解された
い。
実施例 1 米国カリフォルニア州、カリフォルニア大学デービス校
、から得た培養番号UCD55−31のトルーラ クレ
モリス( Torula cremoris )(カン
ジダ プソイドトロピカリス(Candidapseu
dtropicalis )を次に示す組成の栄養培地
1リットル中に接種し12時間28℃で培養する。
乳しよう 40.0’?/73(NH
,)280, 5.0 //K2HP
O4 5.0 〃トウモロコシ侵出
液 1.0〃 MgS04・7H20 0.5 //硫酸
でpH4.5に調節しオートクレープ中110℃で45
分間滅菌する。
14リットルファーメンター中に8リットルの次の組成
の培地を入れる。
KH2PO41. 8 r /l NH4H2PO41.0〃 ( NH4 ) 2 HPO4 1, O
ttMgS04・7H20 0.1 /
/Fe SO4・7H20 5. O m9
/ lMnSO4 ・7H20 5.O
ttこれを121℃、30分間滅菌し上述の前培養菌を
入れる。
(10%v/v)組成: ラクトーズ 363 ?/lイースト抽出
物 6.Of?/73トウモロコシ侵出液
3.o?/1ニコチン酸 6.0
ダ/lを有する培地(2.6リットル)を110℃で4
5分間滅菌し、これを60時間以上連続的に加えて培養
する。
溶存酸素は培養中空気を送り込み0.5容量/容量/分
から0.75容量/容量/分に増加させ、攪拌を31O
RPMから3 8 O RPMに増加させる事により約
10%に保つ。
培養温度は30℃でpHは4.5に保つ。
60時間後、細胞濃度は18Si’/J、細胞中のラク
ターゼ含量は4200単位/グラムである。
ラクターゼの多くなった細胞を沢過して取る。
上述の培養から得た1.8グラムの細胞を含むイースト
細胞ペーストを6.3グラムのエタノールで処理する。
90分後エタノールをP過して除き、細胞を0.1Mリ
ン酸カリウム緩衝液、pH6.6、中に再び懸濁せしめ
る。
この緩衝液中の細胞濃度は40r/Jに調節する。
エタノール処理細胞を抽出緩衝液中で15分間攪拌して
ラクターゼを放出せしめる。
次に、抽出した細胞をラクターゼに富む緩衝液中から沢
過して除き、約6〜/rnlタンパク質と65単位/m
lのラクターゼ活性を有スる酵素溶液を最終的に得る。
収率は培養して得た細胞の分子内ラクターゼ含有量に、
もとずき45%である。
実施例 2 実施例1で用いたエタノールによる細胞処理の代りに、
他のアルコール類又はケトン類を用い、実施例1で得た
他の細胞群で、実施例1の方法をくり返し次の結果を得
た。
ラクター ゼ活性 化合物 輔%(単位/ml ) メタノール 45 66イソプロパノ
ール 37 52ブタノール
11.5 t−ブタノール 45 66アセトン
10 13メテルエチルケトン
10 13メチルイソブチルケトン 7.
5 10?施例 3 実施例1で述べた方法に従い、細胞をエタノールで処理
し0. 1 M !Jン酸ナトリウム緩衝液で抽出する
事によるラクターゼ放出を菌株クルイベロマイセス フ
ラギリス( K luyveromyces frag
i lis )を用いて行う。
2リットルフラスコ中、実施例1の接種培地1リットル
中で30℃、24時間培養し、細胞を沢過して取る。
細胞1.5グラムを実施例1の方法に従いエタノール処
理し、次に0,IMリン酸カリウム緩衝液で抽出して放
出せしめたラクターゼの量は次のとおりである。
ラクターゼ 微 生 物 単位/wLI K.フラギリス( fragilis )
5,ATCC8608 K6フラギリス( fragilis )
.5ATCC−8582 K.フラギリス( fragilis )
1.sATCC10022 K.フラギリス( fragilis )
2.oATCC 1 2 4 24 実施例 4 3000単位/r/Llのラクターゼ、0.24グロテ
アーゼ単位/ml及び硫酸マンガンとして加えた10−
3Mマンガンイオンを含む3リットルのl:1グリセロ
ール:0.1Mリン酸カリウム溶液を50℃で6時間加
熱する。
加熱中に不活性化したタンパク質の白色沈澱が出来、こ
れを沢過して除く。
溶液中に残存するグロテアーゼ活性は0.03単位/m
lであり初期のグロテアーゼ活性の90%が除去された
事を示す。
これに比べ、溶液中のラクターゼ活性は、2760単位
/mlであり、初期のラクターゼ活性の90%以上が保
持されている事を表わしている。
実施例 5 実施例4の方法を用い温度を50℃の代りに37゜Cで
行う。
9日間加熱後、初期のプロテアーゼ活性の90%が除去
され、初期のラクターゼ活性の95%(2850単位/
ml )が保持される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1(a)ラクターゼ含有酵母細胞を炭素数1〜4のアル
    キルアルコール及び炭素数1〜4の各々のアルキル基を
    持つジアルキルケトンより選択した化合物約20〜95
    重量%(この場合用いた細胞と化合物の全重量に基づ《
    )と5℃〜30℃で接触せしめ、(b)上述の細胞をp
    H約5.5〜8.0の水溶液と約5℃〜35℃で接触せ
    しめ、得られたラクターゼ含有溶液から細胞を分離する
    ことを特徴とするラクターゼ含有イースト細胞中よりラ
    クターゼを放出せしめる方法。 2 上述の細胞がクルイベロマイセス ( K luyveromyces )、カンジタ(
    Candich )またはトルーラ( Torula
    )の属の細胞である特許請求の範囲第1項の方法。 3 上述の工ma)及び(b)の各々の温度が約20℃
    〜30℃、上述水溶液のpHが6.4〜7.0である特
    許請求の範囲第2項の方法。 4 上述の工程(a)の化合物がメタノール、エタノー
    ル、イソプロパノール又はそれらの混合物である特許請
    求の範囲第2項の方法。 5 上述の化合物が60〜90重量%のエタノールであ
    る特許請求の範囲第4項の方法。 6 上述の細胞がクルイベロマイセス フラギリス(
    K luyveromyces fragi lis
    ) 、クルイベ口マイセス ラクテイス( Kluyv
    eromyces lactis )またはトルーラ
    クレモリス( Torulacremoris )の種
    である特許請求の範囲第5項の方法。 7(a)ラクターゼ含有酵母細胞を炭素数1〜4のアル
    キルアルコール及び炭素数1〜4の各々のアルキル基を
    持つジアルキルケトンより選択した化合物約20〜95
    重量%(この場合用いた細胞と化合物の全重量に基づく
    )と5゜C〜35゜Cで接触せしめ、(b)上述の細胞
    をpH約5.5〜8.0の水溶液と約5℃〜35℃で接
    触せしめ得られたラクターゼ含有溶液から細胞を分離し
    このようにして放出せしめたラクターゼとグリセロール
    約30〜90重量%(この場合、上記溶液の全重量に基
    づく)の水溶液を約35℃〜約60℃、pH約5.5〜
    8.0で、上記水溶液中のグロテアーゼ活性が充分に減
    少するまで加熱することを特徴とするラクターゼ含有イ
    ースト細胞中よりラクターゼを放出せしめる方法。
JP56042258A 1980-03-24 1981-03-23 ラクタ−ゼ調製物の製造方法 Expired JPS5910191B2 (ja)

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