JPS6027513B2 - Method for producing heat-stable α-1,6-glucosidase A - Google Patents

Method for producing heat-stable α-1,6-glucosidase A

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JPS6027513B2
JPS6027513B2 JP10147783A JP10147783A JPS6027513B2 JP S6027513 B2 JPS6027513 B2 JP S6027513B2 JP 10147783 A JP10147783 A JP 10147783A JP 10147783 A JP10147783 A JP 10147783A JP S6027513 B2 JPS6027513 B2 JP S6027513B2
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glucosidase
enzyme
stable
produced
starch
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義幸 高崎
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バシルス属細菌による耐熱性のQ−1,6ー
グルコシダーゼの製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing heat-stable Q-1,6-glucosidase using Bacillus bacteria.

ひ−1,6ーグルコシダーゼは、アミロベクチン、グリ
コーゲンやプルラン等に存在するQ−1,6ーグルコシ
ド結合を加水分解する酵素の一般名であり、ィソアミラ
ーゼ、プルラナーゼ等とも呼ばれている。
H-1,6-glucosidase is a general name for an enzyme that hydrolyzes Q-1,6-glucoside bonds present in amylobectin, glycogen, pullulan, etc., and is also called isoamylase, pullulanase, etc.

Q−1,6−グルコシグーゼは、8ーアミラーゼと併用
して、澱粉からマルトースを高収量で製造したり、グル
コアミラーゼと併用して、澱粉からグルコースを収量よ
く製造したり、あるいはまた、澱粉から各種のオリゴ糖
やデキストリン、アミロース様物質などを収量よく製造
する酵素として利用することができる。Q−1,6ーグ
ルコシダーゼは、従釆バシルス属、ラクトバシルス属、
シュウドモナス属などの種々の細菌やストレプトマイセ
ス属等の放線菌が生産することが知られていたが、一部
の微生物、例えば、バシルス・ステア。サーモノイラス
(日本農芸化学大会昭和47年度講演要旨集第斑頁)や
ストレプトマィセス属菌(上田ら、J.Fe肌.Tec
h側1.第4男蓋第552頁(1971年)等の生産す
るQ−1,6−グルコシダーゼを除き、大部分のQ−1
,6−グルコシダーゼの最適作用温度は40〜50午○
付近にあり、熱安定性に劣ることが欠点であった。この
ため、8−アミラーゼとの併用によるマルトースの製造
や、グルコアミラーゼによるグルコースの製造において
は、いづれもQ−1,6−グルコシダーゼの熱安定範囲
内で行わなければならないため、反応中に麹菌に汚染さ
れるなどの問題があった。本発明者は、澱粉からマルト
トリオースを生成するアミラーゼG3生産菌、バシルス
・ズブチルスの生産するQ−1,6ーグルコシダーゼが
、著しく熱安定性に優れたQ−1,6−グルコシダーゼ
を生産すること、また、このQ−1,6−グルコシダー
ゼはpH4〜10の酸性からアルカリ性に至る極めて広
い恥範囲に作用し、作用極大が5付近と7〜7.3付近
の2つのpHに認められる極めて興味ある酵素であるこ
とがわかった。
Q-1,6-glucosigase can be used in combination with 8-amylase to produce maltose from starch in high yields, in combination with glucoamylase to produce glucose from starch in high yields, or in combination with 8-amylase to produce various types of glucose from starch. It can be used as an enzyme to produce oligosaccharides, dextrins, amylose-like substances, etc. in good yields. Q-1,6-glucosidase is derived from subordinate Bacillus, Lactobacillus,
It has been known that various bacteria such as Pseudomonas genus and actinobacteria such as Streptomyces genus produce it, but some microorganisms, such as Bacillus stea. Thermonoillus (Japan Agricultural Chemistry Conference 1971 Abstracts, page 1) and Streptomyces (Ueda et al., J. Fehada. Tec
h side 1. Most Q-1, except for Q-1,6-glucosidase produced by No. 4 Mangai, p. 552 (1971), etc.
, 6-glucosidase's optimal working temperature is 40-50 pm ○
The drawback was that it was located nearby and had poor thermal stability. For this reason, the production of maltose using 8-amylase and the production of glucose using glucoamylase must be carried out within the thermostable range of Q-1,6-glucosidase, so the production of maltose using 8-amylase and glucoamylase must be carried out within the thermostable range of Q-1,6-glucosidase. There were problems such as contamination. The present inventor has demonstrated that Q-1,6-glucosidase produced by Bacillus subtilis, an amylase G3-producing bacterium that produces maltotriose from starch, produces Q-1,6-glucosidase with extremely excellent thermostability. In addition, this Q-1,6-glucosidase acts over a very wide range of pHs, from acidic to alkaline, from 4 to 10, and has a maximum effect at two pH levels: around 5 and around 7 to 7.3. It turned out to be an interesting enzyme.

すなわち、本酵素はpH5付近の酸性城とpH7〜8の
中性〜弱アルカリ域で効率よく反応を行うことができる
酵素である。そして、本酵素のpH安定城も、第1図d
から明らかなようにPH約4.5〜約11の極めて広い
pH範囲で安定である。更にまた、本酵素の分子量は、
従来知られているQ−1,6−グルコシダーゼの分子量
が9〜15万の範囲にあるのに対し、約55万と極めて
高分子量の蛋白質であり、このことが、本酵素の熱、対
等に対する安定性に寄与しているものと考えられる。
That is, this enzyme is an enzyme that can efficiently react in an acidic state around pH 5 and in a neutral to slightly alkaline region of pH 7 to 8. The pH stability of this enzyme is also shown in Figure 1d.
As is clear from the above, it is stable over an extremely wide pH range of about 4.5 to about 11. Furthermore, the molecular weight of this enzyme is
While the molecular weight of conventionally known Q-1,6-glucosidase is in the range of 90,000 to 150,000, it is a protein with an extremely high molecular weight of approximately 550,000, which makes it difficult for this enzyme to withstand heat and coexistence. This is thought to contribute to stability.

このように、本発明のQ−1,6ーグルコシダーゼは新
規であると考えられ、本酵素をQ−1,6ーグルコシダ
ーゼAと命名した。本発明は、これらの知見に基づいて
なされたものである。すなわち、本発明は、耐熱性Q−
1,6−グルコシダーゼを生産するバシルス・ズブチル
スを培養することを特徴とするバシルス属Q−1,6ー
グルコシダーゼの製造方法に関するものである。
Thus, the Q-1,6-glucosidase of the present invention is considered to be novel, and this enzyme was named Q-1,6-glucosidase A. The present invention has been made based on these findings. That is, the present invention provides heat resistance Q-
The present invention relates to a method for producing Bacillus Q-1,6-glucosidase, which comprises culturing Bacillus subtilis that produces 1,6-glucosidase.

以下に、本発明のQ−1,6ーグルコシダーゼの酵素的
性質について記載する。‘1} 作用:プルランに作用
するQ−1,6ーグルコシド結合を分解し、マルトトリ
オースを生成する。
The enzymatic properties of Q-1,6-glucosidase of the present invention will be described below. '1} Action: Decomposes the Q-1,6-glucoside bond that acts on pullulan and produces maltotriose.

また、澱粉、アミロベクチン、グリコーゲンまたはその
派生物のQ−1,6ーグルコシド結合を分解する。■
作用温度範囲及び最適作用温度;約70qoまで作用し
、最適作用温度は約6000(1%プルラン、0.08
Mトリス緩衝液のもとで30分間反応(第1図b)‘3
} 作用pH範囲及び最適作用pH;pH約4〜約10
の広いpH範囲に作用し、pH5付近とpH7〜7.5
に作用極大が認められる。
It also breaks down Q-1,6-glucoside bonds in starch, amylobectin, glycogen or derivatives thereof. ■
Working temperature range and optimum working temperature: works up to about 70 qo, and the optimum working temperature is about 6000 (1% pullulan, 0.08
Reaction for 30 minutes under M Tris buffer (Figure 1b)'3
} Working pH range and optimum working pH; pH about 4 to about 10
It acts on a wide pH range of around pH 5 and pH 7 to 7.5.
An action maximum is observed in .

{1%プルラン、0.08M緩衝液(酢酸緩衝液pH3
〜3.5 リン酸緩衝液pH5.5〜10)のもとで4
0℃で反応。
{1% pullulan, 0.08M buffer (acetate buffer pH 3
~3.5 under phosphate buffer pH5.5~10)
React at 0°C.

第1図a}‘4} 熱安定性;0.08Mトリス緩衝液
(pH7.0)のもとで、各温度で10分間加熱後、残
存活性を測定した。
Figure 1a}'4} Thermal stability: After heating at each temperature for 10 minutes in 0.08M Tris buffer (pH 7.0), residual activity was measured.

その結果、50℃、10分間の加熱ではほとんど失活せ
ず60qo、1び分間の加熱で約70%失活した。(第
1図c白丸)脚 −安定性;pH約4〜約10で安定{
0.1M緩衝液のもとで、室温(25℃)で放置後、残
存活性を測定(第1図d}■阻害剤;本酵素は5×10
‐3MのHgCそ2 、AgN03、CuS04等によ
り、それぞれ約98%、約98%、約87%阻害された
As a result, heating at 50° C. for 10 minutes caused almost no inactivation, but heating at 60 qo for 1 minute resulted in approximately 70% inactivation. (Figure 1 c white circle) Leg - Stability; Stable at pH about 4 to about 10 {
After standing at room temperature (25°C) in a 0.1M buffer, the remaining activity was measured (Fig. 1d) ■ Inhibitor;
-3M of HgCso2, AgN03, CuS04, etc. inhibited about 98%, about 98%, and about 87%, respectively.

‘7} 安定化:カルシウムイオンの存在は本酵素の熱
安定性を増加する(第1図c黒丸)。
'7} Stabilization: The presence of calcium ions increases the thermostability of the enzyme (Fig. 1c, black circle).

‘8} 精製方法;本酵素は液体培養物の上燈液から硫
安分画、DEAEーセフアローズカラムクロマトグラフ
ィー(KCIO〜0.8Mでグラジェント溶出)、その
後セフアデックスG−200カラムクロマトグラフィー
によりクロマト的かつ霞気泳動的にほぼ均一まで精製す
ることができる。
'8} Purification method: This enzyme was purified by ammonium sulfate fractionation from the supernatant of a liquid culture, DEAE-Sepharose column chromatography (gradient elution with KCIO to 0.8M), and then Sephadex G-200 column chromatography. It can be purified to near homogeneity chromatographically and haemophoretically.

{91分子量;セフアデックスG一200ゲル猿過法に
より測定された分子量は約55万であった。
{91 molecular weight; The molecular weight measured by Cephadex G-1200 gel filtration method was about 550,000.

00 力価測定法:0.1Mリン酸緩衝液に溶解させた
1%プルラン液(pH7.0)0.5肌に適量の酵素を
加え、水で全量1の【とし、40ooで反応させる。
00 Titer measurement method: Add an appropriate amount of enzyme to 0.5 skin of 1% pullulan solution (pH 7.0) dissolved in 0.1 M phosphate buffer, make the total volume 1 with water, and react at 40 oo.

この条件で1時間にlmgのマルトトリオ−スに相当す
る還元力を生成する酵素量を1単位とした。本発明にお
いて使用されるバシルス・ズプチルスの菌学的性質は下
記に記載する通りであり、母cillusspYT−1
004(徴工研菌寄第5854号)として工業技術院微
生物工業技術研究所に寄託されている。
Under these conditions, the amount of enzyme that produced a reducing power equivalent to 1 mg of maltotriose in 1 hour was defined as 1 unit. The mycological properties of Bacillus spYT-1 used in the present invention are as described below.
It has been deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology as 004 (Choken Bacterial Deposit No. 5854).

‘1) 形態:短梶菌、大きさ、中0.5〜0.7仏×
1.7〜2.4ム、単樟菌、非運動性、グラム陰性また
はグラムバリアブル‘2)胞子;胞子髪細胞のふくらみ
はあっても非常に4・こい。
'1) Form: Short-shaped fungus, size, medium 0.5-0.7 Buddha x
1.7 to 2.4 mu, monotrozoan, nonmotile, gram-negative or gram-variable'2) Spores; spores with hair cells bulging but very large.

球形〜楕円形の胞子を形成する。‘3} ゼラチン;ゆ
っくり液化する。‘4ー 肉汁寒天;生育良好、表面ス
ムーズ、黄色を帯びる。
Forms spherical to oval spores. '3} Gelatin; liquefies slowly. '4 - Juicy agar; Good growth, smooth surface, yellowish.

‘51グルコース肉汁寒天;肉汁寒天よりも生育不良、
淡横色{6} グルコース硝酸寒天:生育わずか‘7)
肉汁:少し混濁、沈降する。
'51 glucose gravy agar; growth is poorer than gravy agar,
Light horizontal color {6} Glucose nitrate agar: Only grown '7)
Meat juice: Slightly cloudy and sedimented.

■ 食塩肉汁:食塩の存在は生育を促進する。■ Salted meat juice: The presence of salt promotes growth.

10%の食塩下でも生育する。It grows even under 10% salt.

{9} クエン酸寒天;生育わずか ‘10 チロシン寒天;生育良好、黄色、チロシナーゼ
陰性(11)グルコースーアスパラギン寒天;生育わず
か(12)インドール;生成しない (13)ミルク;ゆっくり凝固、ベプトン化(1心 ポ
テト;生育わずか(15)アセチルメチルカルピノール
;生成する(IQ 硫化水素:生成する(17)硝酸塩
の還元;陰性 (18)ウレアーゼ;生成しない (19 カタラーゼ;生成する (20)澱粉の加水分解;陽・性 (21)炭水化物の利用;○ーグルコース、Dーフラク
トース、Dーマソノース、0−ガラクトース、D−キシ
ロース、Dーアラビノース、シユークロース、ラクトー
ス、マルトース、澱粉、グリコーゲン等から生酸するが
ガスの生成はなし、(22)生育温度;最適生育温度は
38一4げ0、最高生育温度は約50ご0以上の菌学的
性質について、Bergey,sNねnnualofD
ete皿iMtiveBacteriologyの第7
版および第8版(meWilliams & Wilk
insCompanyl957年及び1974王)を参
照、同定した結果、本菌はバシルス・ズブチルス(Ba
cilluss肋tilis)の変種の一種と考えるの
が妥当と思われた。
{9} Citric acid agar; growth only '10 Tyrosine agar; good growth, yellow, tyrosinase negative (11) Glucose-asparagine agar; growth little (12) Indole; no production (13) Milk; slow coagulation, veptonization (1 Heart Potato; little growth (15) Acetylmethylcarpinol; produced (IQ Hydrogen sulfide: produced (17) Reduction of nitrate; negative (18) Urease; not produced (19 Catalase; produced (20) Hydrolysis of starch ;Positive/Positive (21) Utilization of carbohydrates; ○-Glucose, D-fructose, D-massonose, 0-galactose, D-xylose, D-arabinose, sucrose, lactose, maltose, starch, glycogen, etc., produce raw acids, but no gas is produced. , (22) Growth temperature; the optimum growth temperature is 38-40, the maximum growth temperature is about 50-0 or more, and Bergey, sNannualofD
ete dish iMtiveBacteriology 7th
edition and 8th edition (meWilliams & Wilk
InsCompany 957 and 1974), the bacterium was identified as Bacillus subtilis.
It seemed appropriate to consider it as a type of variety of C. cillus costilis).

本菌によりQ−1,6ーグルコシダーゼを生産するため
の培養は窒素源としてべプトン、肉エキス、酵母エキス
、カゼイン、コーン・ステイープ・リカー、大豆カスな
ど通常に用いられる有機窒素源が使用され、また、炭素
源としては、澱粉、デキストリン、マルトース、グルコ
ース等が使用される。
For the cultivation of this bacterium to produce Q-1,6-glucosidase, commonly used organic nitrogen sources such as beptone, meat extract, yeast extract, casein, corn staple liquor, and soybean waste are used as nitrogen sources. Also, starch, dextrin, maltose, glucose, etc. are used as the carbon source.

そして、これに補足する栄養源として無機窒素源、リン
酸塩、マグネシウム塩と各種金属塩を含む培地が使用さ
れる。培養はpH約5〜約9、温度25〜590で好気
的に行なわれる。Q−1,6−グルコシダーゼは菌体外
に生産される酵素であるので、培養後櫨過または遠D分
離して除菌し、上燈液を回収する。そして必要に応じ濃
縮し硫安、硫酸ナトリウム等により塩析するかまたは、
アセトン、イソプロパノール、エタノール、メタノール
等の有機溶剤を加えて酵素を沈澱物として収得、乾燥、
保存する。本酵素を使用する反応は、単独にまたはグル
コアミラーゼ等各種のアミラーゼと併用し、pH4〜9
、温度4ぴ○〜70qoで行なわれる。
A medium containing an inorganic nitrogen source, phosphate, magnesium salt, and various metal salts is used as a supplementary nutrient source. Cultivation is carried out aerobically at a pH of about 5 to about 9 and a temperature of 25 to 590°C. Since Q-1,6-glucosidase is an enzyme produced outside the bacterial cells, after culturing, bacteria are removed by filtration or far-D separation, and the supernatant solution is collected. Then, if necessary, concentrate and salt out with ammonium sulfate, sodium sulfate, etc.
Add an organic solvent such as acetone, isopropanol, ethanol, or methanol to collect the enzyme as a precipitate, dry it,
save. Reactions using this enzyme can be carried out either alone or in combination with various amylases such as glucoamylase, and at pH 4 to 9.
, at a temperature of 4 pi to 70 qo.

以下に、実施例により本発明の詳細を説明する。The details of the present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例 1 200の‘客三角フラスコに、K2P040.3%、M
gS04・7日200.1%、魚肉エキス3%、可溶性
澱粉1%、硫酸マンガン5×10‐5Mからなる液体培
地20の‘を入れ、常法により殺菌後、故cillus
spyT−1004(FERM P−5854)を接種
し、3ぴ0で2日間振縄培養した。
Example 1 K2P040.3%, M
gS04・7days 20% liquid medium consisting of 200.1%, fish meat extract 3%, soluble starch 1%, and manganese sulfate 5×10-5M was added, and after sterilization by a conventional method, late cillus
spyT-1004 (FERM P-5854) was inoculated and cultured for 2 days at 3 pm.

培養後、遠心分離機で除菌し得られた上燈液について生
産されたQ−1,6−グルコシダーゼを測定した結果、
培地の【当り11.8単位であった。
As a result of measuring Q-1,6-glucosidase produced in the supernatant solution obtained by sterilization with a centrifuge after culturing,
It was 11.8 units per medium.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,b,cとdは、それぞれバシルス・ズブチル
スの生産するQ−1,6ーグルコシダーゼの最適作用p
H、最適温度、熱安定性とpH安定性を示している。 第1図
Figure 1 a, b, c and d are the optimal action p of Q-1,6-glucosidase produced by Bacillus subtilis, respectively.
H, optimum temperature, thermal stability and pH stability. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 耐熱性α−1,6−グルコシダーゼを生産するバシ
ルス・ズブチルスを培養することを特徴とするバシルス
属α−1,6−グルコシダーゼAの製造法。
1. A method for producing Bacillus α-1,6-glucosidase A, which comprises culturing Bacillus subtilis that produces thermostable α-1,6-glucosidase.
JP10147783A 1983-06-07 1983-06-07 Method for producing heat-stable α-1,6-glucosidase A Expired JPS6027513B2 (en)

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