JPS61280297A - アマドリ化合物の定量法及びその定量用試薬 - Google Patents

アマドリ化合物の定量法及びその定量用試薬

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JPS61280297A
JPS61280297A JP11978285A JP11978285A JPS61280297A JP S61280297 A JPS61280297 A JP S61280297A JP 11978285 A JP11978285 A JP 11978285A JP 11978285 A JP11978285 A JP 11978285A JP S61280297 A JPS61280297 A JP S61280297A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼによる新
規なアマドリ化合物の定量法及びそれに用いられる定量
用試薬に関する。
食品や生体内では還元性の糖、特にアルドースと呼ばれ
るアルデヒド基を有する糖と蛋白質、ペプチド、アミノ
酸等のようにアミノ基を有する物質が共存する場合、両
者が不可逆的に結合してケトアミン化合物が生成して(
る。この化合物はアルデヒド基とアミノ基の結合物がア
マドリ転移を起こした結果生成されることからアマドリ
化合物と呼ばれている。例えばグルコースとアラニンか
らは次式Aのフルクトシルアラニンが生成する。またグ
リセルアルデヒドとグリシンからは次式Bのハイドロキ
シアセトニルグリシンが生成する。
Llki   (J このよ5にアルドースとα−アミノ酸が結合してブマド
リ転移を起こした化合物は、七の分子内に共通にイミノ
2酢酸の基本骨格を含有しており、一般的に構造は次式
で表わされる。
式中Xは基−[CH(OH) )、−CH20H%nは
a〜4の整数、Yはα−アミノ酸の側鎖残基を示す。
一方アマドリ化合物はアルデヒド基を有する物質とアミ
ノ基を有する物質が接触した瞬間から化学的にかつ不可
逆的に生成蓄積されてくる。
その生成速度は原料物質の濃度、接触時間、温度などの
関数で表わされる。それ故、その蓄積量を測定すること
によって、過去の糖及びアミノ化合物の濃度、接触時間
、保持温度などを推定することができるが、その定量は
比較的困難であり、処理中の分解に起因する精度の低下
を免れなかった。
従来の定量法としては例えば下記の方法が知られている
。アミノ酸分析」を用いる方法(ジャーナル・アグリカ
ルチュアル・フード・ケミストリー、24巻1号(19
76)70頁参照)、アマドリ化合物を水素化ホウ素ナ
トリウムで還元したのち塩酸分解してカラムクロマトグ
ラフィーで分離する方法(アチーブス・オブ・バイオケ
ミストリー・アンド番バイオフィジックス(1977)
181.542〜549頁参照)、アマドリ化合物を弱
酸と加熱して生成する5−ハイドロキシメチル−2−フ
ルフラルデヒドをチオバルビッール酸によって比色定量
する方法(F’EBSレター(1976)71,356
〜660頁参照)など。しかしこれらの方法は操作の容
易性及び精度の点で満足できるものでなかった。
そこで当業界では1食品や生体中に含まれるアマドリ化
合物を簡易に精度良く測定する方法の開発が特に要望さ
れている。このような実情に鑑み、本発明者らは、迅速
かつ正確なアマドリ化合物の定量法を確立すべく鋭意研
究を重ねた結果、本発明を完成した。
本発明はアマドリ化合物含有液に、酸素の存在下でフル
クトシルアミノ酸オキシダーゼを作用させ、酸化反応に
より消費される酸素量を測定するか、あるいは該反応に
より生成する過酸化水素を測定することを特徴とする、
アマドリ化合物の定量法である。
本発明は更に、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼを含
有することを特徴とする、アマドリ化合物の定量用試薬
である。
本発明の定量法は下記の反応を基礎としている。
○ HHH 0H この式中、R1は基−OH,−(aH(oH):)。−
CH20H又は−(CH2)n−CH3、nは0〜4の
整数、R2はα−アミノ酸の側鎖残基を示す。
本発明の定量法における被検液としては、上記反応式中
に示されたアマドリ化合物を含有する液であればいかな
るものでもよく、例えば醤油や蜂蜜のような高濃度のア
ミノ酸又は糖を含有するものが好適に用いられる。また
生体試料などに由来する蛋白やポリペプチド鎖中に存在
するものについては、温和な条件で遊離させる手段に解
決すべき問題はあるが、定量の果たす効果が更に大きい
本発明の定量に用いられるフルクトシルアミノ酸オキシ
ダーゼとしては、如何なる起源のものでも使用できるが
、例えば微生物、殊にコリネバクテリウム属に属する細
菌から選ばれた菌を培養して得られるフルクトシルアミ
ノ酸オキシダーゼを用いることが好ましい。コリネバク
テリウム属に属する上記酵素生産菌としては、例えばコ
リネバクテリウム・sp、A2 6 1 C微工研菌寄
第8245号(FwRMI)−8245)3等があげら
れる。コリネバクテリウム・sp−A2、− !i −
1は本発明者らが土壌中より分離した新菌株であり、そ
の菌学的性質は下記のとおりである。
(a)形態:顕微鏡的観察(肉汁寒天培地60℃、1〜
3日間の観察) (1)細胞の大きさ:0.3X0.9〜0.3 X 1
.0ミクロンの桿菌 (2)細胞の多形性:わずかにわん曲した形態を持つ、
菌糸状の生育、分枝は認められない。
(′5)運動性:認められない。
(4)胞子の有無:認められない。
(5)ダラム染色性:陽性 (6)抗酸性:陰性 (b)各培地における生育状態 (1)肉汁寒天平板培養:60℃、48時間の培養で直
径1.5 ミIJメートルの円型で表面平滑で光沢のあ
るコロニーを作り、半透明で淡黄色を帯びる。培養時間
の経過とともに不透明になっていく、拡散性の色素は作
らない。
(2)肉汁寒天斜面培養:生育は良好で(1)に同じ。
(6)肉汁液体培地:静置培養では、生育悪くわずかな
混濁と菌の沈殿を認めるだけであるが振盪すると均一に
良く生育する。
(4)肉汁ゼラチン穿刺培養:25℃、6日程では菌べ
の生育はわずかに認められるが、溶解は認められない。
6日目程度になると菌の周囲だけわずかに液化する。
(5)リドマスミルク:紫色になり長時間の培養を行う
と凝固せずペプトン化する。
(C)生理的性質 (1)硝酸塩の還元:陰性 (2)脱窒反応:陰性 (3) MRテスト:陰性 (4) VPテスト:陰性 (5)インドールの生成:陰性 (6)硫化水素の生成二弱い陽性 (7)殿粉の加水分解:陰性 (8)クエン酸の利用:コーザー及びクリステンセンの
両方で陽性 (9)無機窒素源: NH4+及びNO3−の両方とも
利用する。
(10)色素の生成:淡黄色色素を作る。
(11)ウレアーゼ:陽性 (12)オキシダーゼ二陰性 (16)カタラーゼ:陽性 (14)生育の範囲温度:10〜69°CpH:4.2
〜10.0 (15)酸素に対する態度:好気的 (16) O−Fテスト:極めて弱い酸化的(17)糖
から酸及びガスの生成 酸     ガス (1)L−アラビノース    −− (2)D−キシロース     −− (3)D−グルコース     −− (4)D−マンノース     −− (5)D−フラクトース    −− (6)D−ガラクトース    −− (力麦芽糖       −− (8)シよ糖        −− (9)乳 糖       −− (10) )レバロース     、−一(11) D
−ソルビット    −−(12) D−マンニット 
   −−(13)イノジット      −− (14)グリセリン     −− (15)殿 粉     −− その他セルロースの分解能は認められない。
前記の菌学的性質を有するコリネバクテリウム・エスピ
ー&2 3 1の分類学上の位置につイ”C1「パージ
エイズ・マニュアルφオブeデタミネイティブ・バクテ
リオロジイ」第8版(1974年)の分類と対比検討し
た結果、本菌株はグラム陽性の好気的無胞子桿菌であり
、カタラーゼ陽性、運動性がない、ゼラチン、カゼイン
をわずかながら分解する。糖から酸の生成を行わない、
生活環にともなって極端な細胞の多形性を示さない、セ
ルロースを分解しないことからコリネバクテリウム属に
属するものと判定される。さらに本菌株の分離源が動物
質に由来しないこと、ゼラチンを溶解すること、ウレア
ーゼを生産すること、67℃で生育することから、コリ
ネバクテリウム・ファシアンス(Cozynebact
srium fascians )に近縁な菌株と認め
られるが1本国株が土壌から分離したものであり、植物
病源菌でなく、グロスファクターを必要とせず、通常培
地で良く生育する点で異なっており1、コリネバクテリ
ウム属に属する新菌株の菌と判定され、本菌株をコリネ
バクテリウム・エスピーA2−3−1と命名した。なお
、コリネバクテリウム・エスピーA2−3−1は1通商
産業省工業技術院微生物工業技術研究所に、微工研菌寄
第8245号(FERM P−8245)として寄託さ
れている。
上記菌株を培養する培地としては、炭素源。
窒素源、無機塩、その他栄養素を適宜含有していれば合
成培地、天然培地いずれでも使用可能である。炭素源と
しては、例えばグルコース、フルクトース、キシロース
、グリセリン等ヲ用いることができる。窒素源としては
、ペプトン、カゼイン消化物、大豆粉等の蛋白質又はそ
の消化物、あるいは酵母エキス等の窒素性有機物が好適
に利用できる。無機物としては、ナトリウム、カリウム
、カルシウム、マンガン、マグネシウム、鉄、コバルト
等の塩類が使用できる。
本発明においては、フルクトシルアミノ酸を含有する培
地で培養したときには、フルクトシルアミノ酸オキシダ
ーゼが最も収量よく得られる。
該培地の好適な例としては、例えばグルコース0.3%
、フルクトシルグリシン0.5%、酵母エキス0.2%
、ポリペプトン0,2%、燐酸水素1カルウム0.2%
、硫酸マグネシウム0.05%、塩化カルシウム0゜0
1%、硫酸第1鉄0601%(pH6,5)の培地が挙
げられる。培養は通常25〜67℃の範囲で、好適には
30℃付近で行われる。培養開始のpHは6〜8の範囲
であるが、好適には6.5付近である。このような条件
下で16〜24時間振盪又は深部攪拌培養すれば、培養
物中にフルクトシルアミノ酸オキシダーゼが効率良く生
産され、蓄積する。
本酵素は、培養時間を長くすると菌が溶解して菌体外に
も存在するようになるが、通常は菌体中に存在するので
、培養物を遠心分離又は濾過して菌体な集め、適量の緩
衝液に懸濁して菌体な破壊することによって酵素を可溶
化することが必要である。こうして得られた酵素含有液
から、核酸、細胞壁断片等を取り除くことによってフル
クトシルアミノ酸オキシダーゼを得ることができる。さ
らに本酵素は必要により酵素の単離精製の常法に従って
、例えば(1)DEAE−セルロースカラムクロマトグ
ラフィー、(2)硫安分画、(6)フェニルセファロー
スカラムクロマトグラフィー、(4)セファデックスG
−200カラムクロマトグラフイー等の方法、又はその
他の方法を必要に応じて組み合わせて用いることにより
精製酵素を得ることができる。本酵素の精製の具体例を
示すと下記のとおりである。
培養物中から菌体を集めたのち、0.02Mリン酸緩衝
液pH7,5に懸濁し、10%量のグリセリンと1%量
のトリトンx−iooを加え溶解したのち、ダイノミル
(シンマルエンタープライズ社(スウェーデン)製)を
使用して菌体を破砕する。遠心分離して上清を集め、D
EAE−セルロースカラム(C1,02Mリン酸緩衝液
pH7,5に平衡化しである)にかげて酵素を吸着させ
る。食塩0.25Mを含んだ0.02 M リン酸緩衝
液pH7,5で洗浄したのち、0.5M食塩濃度にして
酵素を溶出させる。活性画分を集め、16%になるよう
に硫安粉末を加える。これを16%硫安を含有した0、
 1 M IJン酸緩衝液pH7゜5に平衡化したフェ
ニルセファロースカラムに通過させて酵素を吸着させる
。この酵素を硫安濃度で16%量0%の逆濃度勾配とエ
チレングリコール濃度で0→25%の濃度勾配をあわせ
持ったn、 I M IJン酸緩衝液で溶出し、その活
性部について、0.1M食塩を含有したリン酸緩衝液p
H7,5で平衡化したセファデックスG−200のカラ
ムクロマトグラフィーを行い精製酵素を得ることができ
る。
上記の精製手段により得られた酵素の理化学的性質は下
記のとおりである。
(1)作用及び基質特異性: 酸素の存在下で、イミノ2酢酸又はその誘導体を酸化し
て、グリオキシル酸又はα−ケトアルデヒド、α−アミ
ノ酸及び過酸化水素を生成する下記の酵素反応を触媒す
る酵素である。
HR2 HHH R2 この式中、R1は基−OH、−(CH(OH)1n−C
H20H又は−(CH2)n−CH3、nは0〜4の整
数、R2はα−アミノ酸の側鎖残基を示す。
なお、本酵素はβ−アミノ酸例えばβ−アラニン等、イ
ミノ酸例えばプロリン等、メチルアミン、エタノールア
ミン等のアマドリ化合物に対しては作用しない。またケ
トンを還元したもの例えばグルタ) IJルグリシン等
にも作用しない。
(2)至適pH: 本酵素の至適pHは、フルクトシルグリシンを基質とし
た場合、第1図に示すごとくpH8,0〜8.5である
。測定は酸素の吸収速度をオキシゲンモニターで計測す
ることにより行った。なお図中の使用緩衝液は下記のと
おりである。
○−○: 0.1 Mリン酸カリウム緩新液X−X:0
.1Mベロナール−塩酸緩衝液△−△: 0.1 Mグ
リシン−NaOH緩衝液(3) pH安定性: 本酵素0.1単位を含有する各種緩衝液0.2 mlを
40℃、10分間加熱し、残存した酵素活性を調べた。
その結果は第4図に示すとおりである。なお図中の使用
緩衝液は下記のとおりである。
○−○: 0.1 Mリン酸カリウム緩新液△−△: 
0.1 Mリン酸ナトリウム−0,1M炭酸ナトリウム
緩衝液 (4)力価の測定法: 第1法:生成される過酸化水素を発色定量する方法 0.05%4−アミノアンチピリン及び0.015%2
,4−ジクロロフェノールサルホネートを含有する0、
1Mリン酸緩衝液(pus、o ) 2.8dを試験管
にとり、400 U/mlのパーオキシダーゼ溶液10
μ詔を加える。温度平衡を37°Cに達せしめたのち、
適当な活性を有する酵素溶液0.11nlを加え、さら
に0.5Mフルクトシルグリシン−Q、 1mlを加え
て10分間反応させ、生じた色素な光電比色計を用いて
510 nmにおける吸光度を測定する。別にあらかじ
め過酸化水素の標準溶液を用いて、その生成色素量との
関係を調べたグラフを用意する。このグラフを用いて、
37℃、1分間当りに生成される過酸化水素のマイクロ
モルを計算し、この数字を使用酵素液中の活性単位とす
る。
第2法:酵素反応にともなって吸収される酸素量を測定
する方法 0.1Mリン酸緩衝液(pH8,0) 2.9 mlを
YSI社製社製オキシセンモニタ一定容器にとり、0゜
5Mフルクトシルグリシン3.1alを加え、57℃で
10分間攪拌し、溶存酸素と温度を平衡に達せしめる。
これに酸素電極を差し込み、密閉したのち、酵素溶液5
0μ形を注入し、生じる酸素吸収をモニターに接続した
記録計で連続的に計測し、その最初の速度を測定する。
あらかじめ同様にして容器内の酸素濃度と記録値の間で
標準曲線を作成し、これを用いて測定値から酸素濃度を
求める。67℃、1分間当り1マイクロモルの酸素吸収
を起こす酵素の活性を1単位とする。
(5)作用適温の範囲: フルクトシルグリシンを基質にして、0.1Mリン酸緩
衝液(pH8,0)中で、酵素反応により生成するグリ
シンを液体クロマトグラフィで分離定量する方法によっ
て測定した。その結果は第2図に示すとおりで、本酵素
の作用適温の範囲は65〜45℃である。
(6)熱安定性: 精製酵素0.1単位を含有する酵素液Q、 5 ml 
(0,1Mリン酸緩衝液、pa s、 O)を各温度で
10分間放置したのち、残存した酵素活性を調べた。
その結果は第3図に示すとおりで、65℃以下では安定
であるが、45℃で90%が失活する。
(7)阻害活性化及び安定化: 0、1 M )リス−塩酸緩衝液(pH8,0)中で、
酸素吸収を測定することによって調べた。濃度’l m
Mの各物質の本酵素に対する影響は、下記のとおりであ
る。)(g  、Pb  、SDSは強く阻害し、Nf
f+、Z n++は中程度に阻害する。各種キレータ−
及びSH試薬は微弱な阻害しか与えなかった。また本酵
素に対する活性化剤及び安定化剤については未知である
(8)精製方法: 本酵素は前記の精製方法によって精製することができる
(9)分子量: 本酵素の分子量は、セファデックスG−200を用いた
カラムゲルf過法で測定した結果、0.1M食塩含有0
.05 M IJン酸緩衝液中では65000であった
(10)等電点: ディスク焦点電気泳動法により測定した結果、PI =
 4.6であった。
(11)ディスク電気泳動: デービスのpH9,4のゲルを用いて3mA/ゲルで5
℃、80分泳動を行い、酵素蛋白をクマジープリリアン
トプルー()−250で染色した。その結果、ゲルのア
クリルアミド濃度7.5%の時は陽極側に4.1 cr
n(ブロムフェノールブルーは4、5 crn)、15
%の時には同じく陽極側に1.7mの所に酵素活性を持
つ単一なバンドを認めた。
以上のように本酵素は、その作用及び基質特異性におい
て従来全く知られていない新規な酵素である。
上記のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼをアマドリ化
合物の含有液に作用させる場合には、pH6,5〜10
及び温度50℃以下、好ましくはpH″1.5〜9及び
温度67〜45℃の条件で、通常は10〜20分間程度
反応させる。pHの調整には、前記反応のpH範囲を維
持することができ、かつ酵素反応を阻害しない任意の緩
衝液が用いられ、例えばリン酸カリウム緩衝液、ベロナ
ール緩衝液、リン酸カリウム−炭酸ソーダ緩衝液、クエ
ン酸−リン酸ソーダ緩衝液等が好ましい。フルクトシル
アミノ酸オキシダーゼの使用量は、通常は0.5単位/
 m1以上である。
本発明においては、下記の何れかの測定法によりアマド
リ化合物を定量する。
(1)酵素反応により生成する過酸化水素の測定法:反
応により生成する過酸化水素を、過酸化水素定量の常法
に従って、例えば発色方法、過酸化水素電極を用いる方
法等により定量し、あらかじめ別に用意した過酸化水素
量とアマドリ化合物量との標準曲線よりアマドリ化合物
を定量する。なお発色法により過酸化水素を測定する場
合には、例えば前記の「力価の測定法」に記載した測定
法と同様に操作する。
(2)酸素消費に基づく定量法: この定量法は、反応開始時の酸素量より反応終了時の酸
素量を差引いた値(酸素消費量)を、測定し、あらかじ
め別に用意した酸素消費量とアマドリ化合物量との標準
曲線よりアマドリ化合物含有量を定量するもので、酸素
量の測定は常法に従って、例えばワールブルグ検圧法、
酸素電極法等により行われる。なお酸素電極法により酸
素消費量を測定する場合には、例えば前記の「力価の測
定法」に記載した測定法と同様に操作する。
本発明のアマドリ化合物定量用試薬は、フルクトシルア
ミノ酸オキシダーゼ及び酵素作用を行わしめるに好適な
pH範囲、一般にpH6,5〜10好ましくはpH7,
5〜9を与える緩衝剤、更に反応生成物を測定する場合
には、必要により発色剤等を適宜組合せて成る。
フルクトシルアミノ酸オキシダーゼとしては、液状、粉
末状の何れでもよく、1検体当りの酵素量は通常は0.
5単位/ゴ以上である。緩衝剤としては、例えばリン酸
カリウム緩衝液、ベロナール緩衝液、リン酸カリウム−
炭酸ソーダ緩衝液、クエン酸−リン酸ソーダ緩衝液等が
好ましい。反応生成物を測定する際の発色剤としては、
該生成物と反応して発色する物質が用いられ、過酸化水
素の発色剤としては、パーオキシダーゼと例えば4−ア
ミノアンチピリン/N、N’−ジエチルアミン、4−ア
ミノアンチピリン/フェノール、4−アミノアンチピリ
ン/N、N’−ジメチルアニリン、ABTS 、 MB
TH/ N、マージメチルアニリン、4−アミノアンチ
ピリン/2,4−ジクロロフェノールサルホネート等の
組合せがあげられる。本発明のアマドリ化合物定量用試
薬は冷暗所、特に5℃以下に保存することが好ましい。
本発明によれば、従来困難であったアマドリ化合物の測
定が容易になり醤油等の食品や輸液等の製造時及び保存
中の状態を反映するアマドリ化合物を効率良(測定する
ことができる。また、尿や血液及び生体に由来する蛋白
質やポリペプチド鎖に結合したものも、適当なペプチダ
ーゼを作用させ、遊離状態にしたのちには同様に測定す
ることができ、特忙糖尿病の病態測定に利用できる。
実施例1 4−アミノアンチピリン0.5%    0.3m12
.4−ジクロロフェノールサルホネート0.15% Q
、3mlリン酸緩衝液0.2 M、 pH8,01,5
mlパーオキシダーゼ400単位/ml      1
01Leフルクトシルバリン1.5 mM      
O〜1001Le蒸留水を加えて全量を2.95 ml
に調整した。
上記反応液の入った試験管にフルクトシルアミノ酸オキ
シダーゼ(198単位/ml含有)50妬づつを加えて
、67℃にて10分間反応させたのち、発色した色素を
510 nmで比色定量した。その結果、加えたフルク
トシルバリンと吸光度の間に比例関係が認められた。
実施例2 オキシゲンモニター(米国YSI社製)の酸素測定容器
に0.2 M リン酸カリウム緩衝液(pH7、2)を
1.5 mlとり、カタラーゼ(50000単位/ml
 ) 10 lLe、フルクトシルアミノ酸オキシダー
ゼ(198単位/ ml含有)501Le及び蒸留水1
.25 mlを加えて37℃で10分間攪拌を続けて平
衡に達せしめた。酸素電極をさしこんで密閉したのち、
醤油、溶液(pH7,0に調整後誂で2倍に希釈したも
の)20dを加えて反応させた。反応経過はモニターに
接続した記録計ですべて記録し、20分後に反応結果を
測定したところ、反応前から11.8目盛の酸素濃度の
変化が読みとれた。同様にしてフルクトシルアミノ酸オ
キシダーゼの代りに水を用いて操作した場合には、1.
2目盛の変化が読みとれた。
その差は10.6目盛であった。醤油溶液の代りにフル
クトシルグリシンの標準液を用いて同様に操作して得た
検量線から、この値は0.26μモルと算出された。
実施例6 4−アミノアンチピリン6〜.0.2Mリン酸カリウム
水溶液32rnl及び0.2 M炭酸ナトリウム水溶液
2Brtttを混合して分析用キット(A)とした。ま
た添付液として0.1%2,4−ジクロロフェノールサ
ルホネート水溶液(B) 18 ml並びにフルクトシ
ルアミノ酸オキシダーゼ600単位及びパーオキシダー
ゼ132単位を含有する60%グリセリン液(C) 5
 mlを調製した。使用に際しては3者を混合して蒸留
水を加え全量100+++Jとした。試料溶液Q、 5
 mA!に対し試薬溶液2.5mJを使用する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられる酵素の一例についての至適
pHを示すグラフ、第2図は至適温度を示すグラフ、第
6図は各温度における失活を示すグラフ、第4図は各p
Hにおける失活を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アマドリ化合物含有液に、酸素の存在下にフルクト
    シルアミノ酸オキシダーゼを作用させ、酸化反応により
    消費される酸素量を測定するか、あるいは該反応により
    生成する過酸化水素を測定することを特徴とする、アマ
    ドリ化合物の定量法。 2、アマドリ化合物が、アルドースとα−アミノ酸から
    生成された化合物であることを特徴とする、特許請求の
    範囲第1項に記載の方法。 3、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼを含有すること
    を特徴とする、アマドリ化合物の定量用試薬。
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