JPS63301794A - 乳糖分解方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は固定化ラクターゼによる乳糖分解方法に関する
ものである。

より詳しくは、本発明は固定化ラクターゼと乳糖含有液
を接触させて乳糖含有液中の乳糖を分解する方法に於い
て、乳糖含有液中に亜硫酸塩類を共存させることにより
ラクターゼの失活を防止し、乳糖の分解効率の低下を防
ぐことを特徴とする乳糖分解方法に関するものである。

ラクターゼは乳糖をグルコースとガラクトースに加水分
解する酵素で、低乳糖牛乳の製造に用いられたり、チー
ズ製造の際、副産物として大量に生成するホエー中の乳
糖から利用価値の高いグルコース又はガラクトースを製
造するために用いられる等食品加工に広く利用されてい
る。

（従来の技術及び問題点） 従来より、ラクターゼは工業的には主としてアスペルギ
ルス・オリーゼ、アスペルギルス・ニガー及びサツカロ
マイセス・ラクテイス由来のものが広く利用されており
、これらを担体に結合して固定化酵素とし、乳糖の分解
に利用することも又広（行われている。

しかしながら、固定化ラクターゼと乳糖含有液とを連続
的に接触させて乳糖を分解する場合、固定化ラクターゼ
を長期間連続使用出来るような酵素の安定化方法の確立
が待望されているところである。

固定化酵素を利用する連続酵素反応に於いて、反応系に
亜硫酸塩を添加して酵素の失活を防止する方法について
は酵素がグルコース異性化酵素の場合米国再発行特許第
２８８８５号及び公表特許公報昭５６−５０１６３０号
に記載されているが、酵素がラクターゼの場合は、全く
知られていない。

又、乳糖が微生物に対する栄養源であることから、乳糖
分解反応系が有害微生物に汚染され易く、これを防止す
るための適切な対策も求められている。

この微生物汚染を防ぐための最も簡単な方法は有害微生
物が死滅するような高温で分解処理を行うことであるが
、そのためには耐熱性の優れた固定化酵素を必要とする
。

近年、好熱性のバシルス属細菌が耐熱性ラクターゼを生
産すること、及びその微生物を固定化して牛乳処理を行
い低乳糖牛乳を得ることは、例えば次の■、■、及び■
の文献に記載されている、■　アール・イー・グツドマ
ン等；カナディアンジャーナル　オプ　ミクロバイオロ
ジー　２２巻、８１７−８２５頁（１９７６年）　（Ｊ
？、Ｅ、　Ｇｏｏｄｍａｎ＋ｅｔ　ａｌ　；　Ｃａｎａ
ｄｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏｂｊｏｌ
ｏｇｙ　＋１主、　　８１７−８２５　（１９７６）　
）■　エム・ダブりニー・ブリフィラス１等；ジャーナ
ル　イブ　ザ　サイエンス　イブ　フッドアンド　アグ
リカルチャー、２９巻、７５３−７６１頁（１９７８年
）　〔門、Ｗ、　Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ、　ｅｔ　ａｌＨ
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　５ｃｉｅｎｃｅ　ｏｆ
　Ｆｏｏｄ　ａｎｄ　Ａｇｒｉｃｕｌ−ｔＬＩｒＬ又工
、　　７５３−７６１　　（１９７８）　）■　ティー
・コバヤシ、等；ジャーナル　イブフアーメンテーショ
ン　テクノロジイー、５６巻、３０９−３１４頁（１９
７８年）　（Ｔ、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ。

ｅｔ　ａｌ　；　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｅｒｍｅｎ
ｔａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。

−乳６．　３０９−３１４　　（１９７Ｂ）　）しかし
ながら、これらの従来法では酵素の生産性が低く、酵素
自体の基質（乳ｔＪりに対する親和力が小さく、耐熱性
も充分でない等の問題があった。

（発明の構成） 本発明は［固定化ラクターゼと乳糖含有液を接触させて
乳糖含有液中の乳糖を分解する方法に於いて、乳糖含有
液中に亜硫酸塩類を共存させることを特徴とする乳糖分
解方法」に関するものである。

本発明に於いてラクターゼは特に起源を限定されるべき
でなく、ラクターゼ活性を有する酵素であればいづれで
も使用することが出来る。例えば、アスペルギルス・オ
リーゼ、アスペルギルス・ニガー、サツカロマイセス・
ラクティス等各種の天然微生物に由来するものでよいし
、ラクターゼ遺伝子を導入した組換え微生物に由来する
ものでもよい。

本明細書に於いては、バシルス・ステアロサーモフィラ
ス由来の耐熱性ラクターゼ遺伝子を導入した微生物産生
のラクターゼ（特開昭６１−８１７８８号）を利用した
例を示して本発明の詳細な説明するが、本発明は例示ラ
クターゼの利用のみに限定されないのは勿論である。

ラクターゼの固定化は各種の方法が知られており、公知
、周知の方法を適宜選択して行うことが出来る。

例えば、緩衝液中でラクターゼを不溶性担体に吸着させ
た後、グルタルアルデヒドと反応させて固定化すること
が出来る。

固定化ラクターゼと乳糖含有液との接触は、パンチ法及
びカラム法のいずれでも行うことが出来る。

通常、継続的に大量処理を行う場合は、カラム法の方が
好ましい。

本発明に於いて、乳糖含有液中に共存させる亜硫酸塩類
としては、亜硫酸ナトリウム及び亜硫酸カリウムが代表
的なものとして挙げられる。

又、乳糖含有液中で平衡関係を形成する酸性亜硫酸塩、
例えば酸性亜硫酸ナトリウムも同様に利用することが出
来る。

さらに、ピロ亜硫酸ナトリウム（ＮａｚＳｚＯｓ）は乳
糖含有液（水溶液）中で加水分解し、２分子の酸性亜硫
酸ナトリウムに変化するので同様に利用することが出来
る。

これら亜硫酸塩類の共存濃度は、処理すべき乳糖含有液
の種類により異るが、乳糖約２％溶液の場合通常０．４
＋ｎＭ以上、特に０．８〜８．０ｍＭが好ましい。

微量の亜硫酸塩類の添加によってラクターゼが著しく安
定化する理由は明白ではないが、亜硫酸塩は食品中の比
酵素的褐変の抑制剤であることが知られている。

前述の米国再発行特許第２８．８８５号には、グルコー
ス異性化酵素による異性化中に亜硫酸塩をグルコース含
有液中へ添加するとグルコース異性化酵素の変性が低減
されることが明らかにされている。

このときの亜硫酸の濃度は約３．２〜約４７．４ｍＭが
必要と記述している。一方、公表特許公報（昭５６−５
０１６３０）によれば、連続的なグルコースの異性化反
応を行う場合、固定化グルコース異性化酵素の安定化に
は８ｍＭ以上の亜硫酸濃度が必要で、０．７９〜４．８
ｍＭの亜硫酸濃度では亜硫酸塩の添加効果は認められな
いことを示している。

したがって、本発明に於ける固定化ラクターゼの安定化
に必要な亜硫酸塩類の濃度は、固定化グルコース異性化
酵素の場合に比較して約ｌ／１０の低濃度と言える。

（発明の効果） 以下、試験例により本発明の効果を詳細に説明するが、
それに先たち試験例で使用する固定化ラクターゼの調製
法及びラクターゼ活性測定法を参考例として示す。

なお、固定化ラクターゼを調製するためのラクターゼと
しては、特開昭６１−８１７８８号明細書に記載の方法
に準じて、バチルス・ズブチリスＭｉｌｌｉ（ｐＨＧ５
）［微工研条寄第９１１号］を培養し、培地中に生成し
た耐熱性ラクターゼを分離精製して得た比活性３９ＬＵ
／■蛋白の精製ラクターゼを使用した。

参考例１　（固定化ラクターゼの調製）デュオライトＡ
７（米国、ダイヤモンドジャムロックケミカル社製陰イ
オン交換樹脂の商品名）４０ｎｌを０．０５　Ｍリン酸
緩衝液５００ＩｌｌＮで緩衝化した。これに精製ラクタ
ーゼを活性□値として１１０ＬＵ／ｍｊ！樹脂の割合に
なるように添加し、２０℃５時間混合撹拌して吸着させ
た。このとき蛋白吸着量は９０％以上であった。次に、
架橋剤として１％グルタルアルデヒド（０，０５Ｍリン
酸緩衝液）溶液を４℃で撹拌しながら添加し、引続き３
０分間撹拌を続けて反応を完結させた後０．０５Ｍリン
酸緩衝液で充分洗浄した。

このようにして調製した固定化ラクターゼはラクターゼ
活性５９ＬＵ／ｍｌ樹脂であり、以後の試験に使用した
。

参考例２（ラクターゼ活性測定法） マツキールパイン緩衝液（ｐＨ６，５）に溶かした５、
５％濃度の乳糖溶液１０Ｉ１１１に１ｆｆｌ＆のラクタ
ーゼ溶液又は１ｍｌの固定化ラクターゼ懸濁液を加え、
６０℃、１０分間往復振とうして反応を行い、生成した
グルコースをグルコースオキシダーゼの酵素電極法によ
り定量する。１分間に１μモルのグルコースを生成する
酵素量を１単位（Ｉ　ＬＵ）とする。

試験例１２％乳糖液の分解試験 固定化ラクターゼ１ｗｊ！を充填したカラム（ＩＣ１ｌ
Ｘ１０ａａ）に各種濃度の亜硫酸塩類を添加した乳糖含
有液を定量ポンプで一定流速で供給しながら乳糖の分解
反応を行い、反応により生成した流出液中のグルコース
を経時的に定量することにより、固定化ラクターゼの活
性低下を追跡し、乳糖の加水分解率が１７２に低下する
迄の時間（固定化ラクターゼの半減期）を求め、亜硫酸
塩類の共存効果を試験した。なお本試験の諸条件は次の
とおりである。

（１）　　亜硫酸塩類の濃度は０　（対照）、０．４゜
０．８，８．０及び４０ｍＭになるように亜硫酸ナトリ
ウムを添加して調整した。

（２）乳糖含有液は、乳糖を１／４希釈マツキールパイ
ン緩衝液（ｐＨ６，５）で濃度２％に溶解したものを用
いた。

（３）乳糖含有液の供給速度は、最初の流出液の乳糖の
加水分解率が８０％になるように設定した。この時の流
速は０．２８ｍｆ／分であった。

（４）乳糖の分解反応は６０℃で行った。

本試験の結果は第１表に示す。

第１表の成績から明らかなように、濃度２％の乳糖液を
固定化ラクターゼ・カラムに通塔して乳糖を分解する場
合、乳糖液に亜硫酸ナトリウムを０．４〜４０ｍＭ共存
させることにより、固定化ラクターゼの半減期は３倍以
上延びた。

試験例２　除蛋白ホエーの分解試験 乳糖含有液として乳糖を２．２％濃度で含む除蛋白ホエ
ー溶液を使用し、乳糖含有液の供給速度を０．２６ｍｊ
２／分とした外は、試験例１と同様な試験を行った。

本試験の結果は第２表に示すとおりである。

第　　　２　　　表 なお、本試験で使用した乳糖を２．２％濃度で含む除蛋
白ホエー溶液は、市販のニューシーラント産のホエー粉
末の３％水溶液を１００℃、２０分間加熱処理して除蛋
白することにより調製した。

半減Ｍ１は各流通時間迄の測定値を外挿して求めた。

本試験の結果、第２表から明らかなように乳糖を２．２
％濃度で含む除蛋白ホエー溶液を固定化ラクターゼ・カ
ラムに通塔して乳糖を分解する場合当該ホエー溶液に亜
硫酸ナトリウムを０．４〜４０ｍＭ共存させることによ
り固定化ラクターゼの半減期を１３〜２３倍に延ばすこ
とが出来た。

試験例３　高濃度除蛋白ホエーの分解試験除蛋白ホエー
溶液として、乳糖を５％濃度で含むものを使用した外は
、試験例２と同様にして、固定化ラクターゼの半減期を
求めた。その結果、試験例２とほぼ同様な結果を得た。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定化ラクターゼと乳糖含有液を接触させて乳糖
   含有液中の乳糖を分解する方法に於いて、乳糖含有液中
   に亜硫酸塩類を共存させることを特徴とする乳糖分解方
   法。
2. （２）亜硫酸塩類を０．４〜８．０ｍＭの濃度で共存さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の乳糖
   分解方法。
3. （３）ラクターゼがバシルス・ステアロサーモフィラス
   由来の耐熱性ラクターゼ遺伝子を導入した微生物の産生
   したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の乳糖分解方法。