SK82093A3 - Xylanase bacillus strain producing xylanase and their use - Google Patents
Xylanase bacillus strain producing xylanase and their use Download PDFInfo
- Publication number
- SK82093A3 SK82093A3 SK820-93A SK82093A SK82093A3 SK 82093 A3 SK82093 A3 SK 82093A3 SK 82093 A SK82093 A SK 82093A SK 82093 A3 SK82093 A3 SK 82093A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- xylanase
- bacillus
- xylo
- oligosaccharides
- culture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
- C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
- C12Y302/01032—Xylan endo-1,3-beta-xylosidase (3.2.1.32), i.e. endo-1-3-beta-xylanase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/24—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
- C12N9/2402—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
- C12N9/2477—Hemicellulases not provided in a preceding group
- C12N9/248—Xylanases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
- C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
- C12Y302/01008—Endo-1,4-beta-xylanase (3.2.1.8)
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
- D21C5/005—Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Paper (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Description
Vynález sa týka xylanázy a kmeňov Bacillus, produkujúcich tento enzým.The invention relates to xylanase and Bacillus strains producing this enzyme.
Ďalej sa týka použitia tohto enzýmu a týchto baktérií pri bielení buničiny a príprave xylózy alebo xylo-oligosacharidov, hlavne z rastlinných surovín.It further relates to the use of this enzyme and these bacteria in the bleaching of pulp and in the preparation of xylose or xylo-oligosaccharides, in particular from vegetable raw materials.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Boli navrhnuté rôzne použitia xylanáz v oblasti biotechnológií, hlavne v oblasti potravinárstva (Biely, Trends Biotechnol. 3 (11), 286-290, 1985), v papierenskom priemysle (Mora a i. , J. Wood Chem. Technol. 6, 147-165, 1986) alebo pri výrobe chemických zlúčenín z hemicelulózy (Reilly P.J., 1981,Various uses of xylanases in the field of biotechnology have been suggested, especially in the food industry (White, Trends Biotechnol. 3 (11), 286-290, 1985), in the paper industry (Mora et al., J. Wood Chem. Technol. 6, 147). -165, 1986) or in the manufacture of chemical compounds from hemicellulose (Reilly PJ, 1981,
Xylanases: Structure and Function in Trends in the Biology of Fermentations for Fuels and Chemicals, A.J. Hollaender (Ed.) Plénum, New York).Xylanases: Structure and Function in Trends in Biology of Fermentations for Fuels and Chemicals, A.J. Hollaender (Ed.) Plenum, New York).
Technická hlavne pomocou aplikácie však uskutočniteľnosť takých aplikácií bola hodnotená enzýmov, produkovaných mezofilnými hubami. Tieto môžu byť uľahčené použitím húb s lepšou tepelnou stabilitou.Technically, mainly by application, however, the feasibility of such applications has been evaluated by the enzymes produced by mesophilic fungi. These can be facilitated by the use of fungi with better thermal stability.
Pre produkciu xylanáz sú známe rôzne baktérie a enzýmy (vid hlavne Wing a i., Microbiological Reviews, 52, č. 3, 305317, 1988). Doposiaľ najvyššie výťažky enzýmov boli dosiahnuté pri použití húb (Yu a i., Enzýme Microb. Technol. 9, 16-24, 1987). Medzitým už boli popísané hyperprodukčné kmene Bacillus (Okazaki a i., Appl. Microbiol. Biotechnology 19, 335-340, 1984, Okazaki a i., Agric. Biol. Chem. 49, 2033-2039, 1985). Druhy Bacillus, ktoré sú termofilné a degradujú xylán, môžu byť dobrými kandidátmi na priemyselnú produkciu xylanáz kvôli svojmu významnému rastovému faktoru a dobrej znalosti ich genetiky.Various bacteria and enzymes are known for the production of xylanases (see in particular Wing et al., Microbiological Reviews, 52, No. 3, 305317, 1988). So far, the highest yields of enzymes have been achieved using fungi (Yu et al., Enzyme Microb. Technol. 9, 16-24, 1987). Meanwhile, the hyperproduction strains of Bacillus have been described (Okazaki et al., Appl. Microbiol. Biotechnology 19, 335-340, 1984, Okazaki et al., Agric. Biol. Chem. 49, 2033-2039, 1985). Bacillus species that are thermophilic and degrade xylan may be good candidates for the industrial production of xylanases due to their significant growth factor and good knowledge of their genetics.
Xylanázy, izolované Okazakim a i., pochádzajú z dvoch kmeňov Bacillus, nazvaných autormi W1 a W2. V každom z týchto kmeňov boli preukázané dve zložky s xylanázovou aktivitou, nazvané la II. Zložky I degradujú xylán na xylobiózu a na oligoméry vyššieho polymeračného stupňa, zatiaľ čo zložky II produkujú okrem uvedených zlúčenín xylózu.The xylanases isolated by Okazakim et al. Come from two Bacillus strains called W1 and W2. In each of these strains, two components with xylanase activity, termed Ia II, were shown. Component I degrades xylan to xylobiose and to higher-stage oligomers, while component II produces xylose in addition to the compounds.
Zložky I (nazvané Wl.I a W2.I) majú molekulovú hmotnosťComponents I (called W1.1 and W2.I) have a molecular weight
21,5 kDa, resp. 22,5 kDa a izoelektrický bod 8,5, resp. 8,3. Zložky II (Wl.II a W2.II) majú molekulovú hmotnosť 49,5 kDa, resp. 50 kDa.21.5 kDa, respectively. 22.5 kDa and isoelectric point 8.5, respectively. 8.3. Components II (W1.II and W2.II) have a molecular weight of 49.5 kDa, respectively. 50 kDa.
Obe zložky I i II sú inhibované iónami Hg2+ a v menšej miere iónami Cu2+.Both components I and II are inhibited by Hg 2+ ions and to a lesser extent by Cu 2+ ions.
Mnohé iné xylanázy boli izolované okrem iného z rôznych druhov Bacillus, Clostridium Aspergillus, Streptomyces alebo Trichoderma (vyššie citovaný Wong a i., 1988).Many other xylanases have been isolated, inter alia, from various Bacillus, Clostridium Aspergillus, Streptomyces or Trichoderma species (Wong et al., 1988).
Napríklad abstrakt japonského patentu JP 13096 84 (Rikagaku Kenkyusho) sa týka xylanázy typu WII s molekulovou hmotnosťou 50 kD alebo 42 kD. Pre túto xylanázu nie je uvedená žiadna hodnota izoelektrického bodu.For example, the abstract of Japanese Patent JP 13096 84 (Rikagaku Kenkyusho) relates to a WII type xylanase having a molecular weight of 50 kD or 42 kD. No isoelectric point value is given for this xylanase.
1,1
i. (Applied Microbiology and október 1990, str. 141-144) sa týka v prírode a produkujúceho xylanázu 60 a 70 °C a pH v rozmedzí 6 až 7.i. (Applied Microbiology and October 1990, pp. 141-144) refers to naturally producing xylanase at 60 and 70 ° C and pH in the range of 6-7.
Článok RajaramaArticle by Rajarama
Biotechnology, zv. 34, č.Biotechnology, Vol. 34, no.
kmeňa Bacillus, izolovaného s optimálnou aktivitou medzistrain of Bacillus, isolated with optimal activity between
Tento enzým nie je charakterizovaný molekulovou hmotnosťou ani izoelektrickým bodom. Tento kmeň produkuje naviac ďalšie enzýmy, ako sú celulázy.This enzyme is not characterized by molecular weight or isoelectric point. In addition, this strain produces other enzymes, such as cellulases.
Iný japonský abstrakt na meno Rikagaku Kenkyusho (JP 85 118 644) popisuje xylanázu s optimálnou aktivitou pri pH v rozmedzí 6 až 7. Tento enzým má molekulovú hmotnosť, stanovenú ultrafiltráciou, v rozmedzí 50 až 100 kD. V abstrakte nie je uvedený izoelektrický bod.Another Japanese abstract in the name of Rikagaku Kenkyusho (JP 85 118 644) describes xylanase with optimum activity at a pH in the range of 6-7. This enzyme has a molecular weight determined by ultrafiltration of 50-100 kD. There is no isoelectric point in the abstract.
Článok Gruningera a i. (Enzýme Microbiólogy and Technology, zv. 8, máj 1986, str. 309-314) sa týka iného kmeňa Bacillus, izolovaného zo slizu a produkujúceho termostabilnú xylanázu. Enzým je charakterizovaný optimálnou aktivitou pri 78 °C a pri hodnote pH 7,5. Tento enzým nie je charakterizovaný molekulovou hmotnosťou ani izoelektrickým pH.Article by Gruninger et al. (Enzyme Microbiology and Technology, Vol. 8, May 1986, pp. 309-314) relates to another strain of Bacillus isolated from mucilage and producing thermostable xylanase. The enzyme is characterized by optimal activity at 78 ° C and at a pH of 7.5. This enzyme is not characterized by molecular weight or isoelectric pH.
Priemyselná produkcia xylanáz naráža na súčasnú prítomnosť kontaminujúcich aktivít, ako sú celulázy, spôsobujúce zvýšenie nákladov na čistenie. Na druhej strane použitie geneticky modifikovaných zárodkov môže prinášať problémy, ako je nestabilita plazmidov, nesúcich gény s kódom pre xylanázy.Industrial production of xylanases encounters the simultaneous presence of contaminating activities, such as cellulases, causing increased cleaning costs. On the other hand, the use of genetically modified germs may pose problems, such as instability of plasmids carrying genes coded for xylanases.
Podlá znalostí prihlasovatela sa najlepšia produktivita endoxylanázy, získanej pomocou mikroorganizmov neprodukujúceho celulázu, dosiahla pomocou mutantov Streptomyces lividans, zbavenej celulózovej aktivity po zavedení plazmidu, nesúceho gény kódujúce xylanázy A a B. V kultivačných médiách boli pozorované produktivity rádu 6000 až 10 000 U.I. 1/h. Jednako však je treba uviesť, že v tomto prípade sa vyskytli problémy, spojené s ne-hydrolýzou xylánu, nerozpustného xylanázou A a tepelnej stability u xylanázy B (Kluepfel a i., Biochem. J. 267, 47-50, 1990).To the best of the applicant's knowledge, the best productivity of endoxylanase, obtained by non-cellulase-producing microorganisms, was achieved by using mutants of Streptomyces lividans, depleted of cellulose activity after plasmid introduction, carrying genes encoding xylanases A and B. 1 / h. However, there are problems associated with non-hydrolysis of xylan, insoluble xylanase A, and thermal stability of xylanase B (Kluepfel et al., Biochem. J. 267: 47-50, 1990).
Žiaden z enzýmov, popísaných v známom stave techniky, teda podlá vedomosti prihlasovatela, -nemá charakteristiky, umožňujúce priemyselnú aplikáciu, t.j. dobrú tepelnú stabilitu, významnú schopnosť degradácie substrátov a možnosť prípravy pomocou superprodukčných kmeňov.None of the enzymes described in the prior art, i.e. to the knowledge of the Applicant, have any characteristics which allow industrial application, i. good thermal stability, significant substrate degradation capability, and the ability to prepare by superproduction strains.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Prihlasovatel teda prekvapivým spôsobom preukázal, že určité kmene Bacillus produkujú termostabilné xylanázy s významnou degradačnou aktivitou.Thus, the Applicant has surprisingly shown that certain Bacillus strains produce thermostable xylanases with significant degradation activity.
Ešte prekvapujúcejším spôsobom prihlasovateľ preukázal, že tieto kmene Bacillus vylučujú vo velkom množstve uvedené enzýmy bez produkcie významného množstva celuláz.Even more surprisingly, the Applicant has demonstrated that these Bacillus strains secrete these enzymes in large quantities without producing a significant amount of cellulases.
Predmetom vynálezu sú kmene Bacillus, hyperprodukujúce xylanázu, hlavne kmene, uložené pod číslom 1-1017 a 1-1018 v Národnej zbierke kultúr mikroorganizmov Pasteurovho ústavu (Collection Nationale de Cultures des Microorganismes de 1' Inštitút Pasteur).The present invention relates to xylanase-producing Bacillus strains, in particular strains deposited under Nos. 1-1017 and 1-1018 in the National Collection of Cultures of Microorganisms of the Pasteur Institute (Pasteur Institute of Cultures des Microorganisms).
Tieto kmene boli izolované z maštaľného hnoja.These strains were isolated from manure.
Baktérie majú tvar krátkych rovných tyčiniek, tvoriacich spóry, strednej veľkosti 0,5 až 2,5 μπι. Sú zvyčajne osamotené alebo párové, majú grampozitívne sfarbenie a spóry sú oválne a centrálne.The bacteria have the shape of short, straight spore-forming rods of medium size 0.5 to 2.5 μπι. They are usually alone or paired, have gram-positive staining and spores are oval and central.
Tieto kmene sú prísne aeróbne, v neprítomnosti kyslíka sa nepozoruje žiadny rast a nitrát sa používa len ako akceptor elektrónov.These strains are strictly aerobic, no growth is observed in the absence of oxygen and nitrate is used only as an electron acceptor.
Optimálne pH rastu a produkcie xylanázy je 7,8, zatiaľ čo limitné pH pre rast leží medzi 6,5 a 8,5 a maximálna teplota je 63 °C.The optimum pH of growth and xylanase production is 7.8, while the growth limit pH is between 6.5 and 8.5 and the maximum temperature is 63 ° C.
Okrem xylánu zúžitkovávajú tieto kmene xylózu, glukózu, sacharózu, maltózu a škrob. Fruktóza, arabinóza, celulóza, pektín a chitín nie sú zúžitkované. Okrem toho je rast inhibovaný chloridom sodným v koncentrácii 5 %.In addition to xylan, these strains utilize xylose, glucose, sucrose, maltose and starch. Fructose, arabinose, cellulose, pectin and chitin are not utilized. In addition, the growth is inhibited by sodium chloride at a concentration of 5%.
Obsah G+C v DNA týchto kmeňov, stanovený termickou denaturáciou, je 57,5 % molárnych.The G + C content of the DNA of these strains, determined by thermal denaturation, was 57.5 mol%.
Tieto kmene sú dobre odlíšené od iných produkčných kmeňov xylanáz, ako je vidno z tabuľky I, pokiaľ sa týka odlišnej doby kultivácie a produktivity xylanázy.These strains are well distinguished from other xylanase production strains as shown in Table I in terms of different culture time and xylanase productivity.
Kmeň 1-1018 bol získaný mutagenézou kmeňa 1-1017. Kmeň 1-1018 má rovnaké všeobecné charakteristiky ako kmeň 1-1017, ale vyznačuje sa hyperprodukciou xylanázy.Strain 1-1018 was obtained by mutagenesis of strain 1-1017. Strain 1-1018 has the same general characteristics as strain 1-1017, but is characterized by hyperproduction of xylanase.
Predmetom vynálezu je tiež termofilná xylanáza, majúca molekulovú hmotnosť asi 22 kDa a izoelektrický bod asi 7,7.The invention also provides a thermophilic xylanase having a molecular weight of about 22 kDa and an isoelectric point of about 7.7.
Výhodou tohto enzýmu je ďalej velká stabilita pri 60 °C počas doby aspoň 24 h a pH optimálnej aktivity v rozmedzí od 4,8 do 7, výhodne okolo 6.An advantage of this enzyme is furthermore a high stability at 60 ° C for at least 24 h and a pH of optimal activity in the range from 4.8 to 7, preferably around 6.
Je vhodné zaznamenať, že pHi tohto enzýmu je dostatočne vysoké, ale jednako však nižšie ako pHi xylanáz s blízkymi molekulovými hmotnosťami, produkovaných druhmi Bacillus, hlavne popísaných Okazakim a i. (vyššie citovaná publikácia 1985).It should be noted that the pHi of this enzyme is sufficiently high but nevertheless lower than the near molecular weight pHi xylanase produced by Bacillus species, mainly described by Okazaki et al. (1985 cited above).
pH 6 zodpovedá optimálnemu pH, ale aktivita zostáva vyššia ako 80 % v celom rozmedzí od 4,8 do 7.pH 6 corresponds to an optimum pH, but activity remains above 80% over the entire range of 4.8 to 7.
Xylanáza podlá vynálezu môže mať túto N-terminálnu sekvenciu aminokyselín: Asn-Thr-Tyr-Gln-Tyr-Trp-Thr-Asp-Gly-Ile-Gly-Tyr-Val-Asn-Ala-ThrAsn-Gly-Gln.The xylanase of the invention may have the following N-terminal amino acid sequence: Asn-Thr-Tyr-Gln-Tyr-Trp-Thr-Asp-Gly-Ile-Gly-Tyr-Val-Asn-Ala-ThrAsn-Gly-Gln.
Výhodne obsahuje vo svojej sekvencii 15 alanínov, 6 arginínov, 25 aspartátov a asparagínov, 19 glutamátov a glutamínov, 31 glycín, 3 histidíny, 6 izoleucinov, 7 leucínov, 3 lyziny, 1 metionín, 4 fenylalaníny, 8 prolínov, 19 serínov, 13 treoninov, 22 tyrozinov a 14 valínov.It preferably contains in its sequence 15 alanines, 6 arginines, 25 aspartates and asparagines, 19 glutamates and glutamines, 31 glycine, 3 histidines, 6 isoleucines, 7 leucines, 3 lysines, 1 methionine, 4 phenylalanines, 8 proline, 19 serines, 13 threonines , 22 tyrosines and 14 valines.
Tento enzým je okrem toho inhibovaný Hg2+, ale nie Ag2+ (1 mM) ani 0,1 % SDS.In addition, this enzyme is inhibited by Hg 2+ but not Ag 2+ (1 mM) or 0.1% SDS.
Michaelisova konštanta (Km) voči brezovému xylánu je 0,9 g/1.The Michaelis constant (Km) against birch xylan is 0.9 g / L.
Neutrálne oligosacharidy, produkované týmto enzýmom z brezového xylénu (5 g/1 brezového xylénu, 500 U/l, 60 °C) sú tvorené:The neutral oligosaccharides produced by this enzyme from birch xylene (5 g / l birch xylene, 500 U / l, 60 ° C) consist of:
- pri velmi krátkej dobe enzymatickej inkubácie (15 min) xylotriózou a xylooligosacharidmi vyšších polymeračných stupňov,- at a very short enzymatic incubation time (15 min) with xylotriose and xylooligosaccharides of higher polymerisation stages,
- pri dlhých inkubačných dobách (24 až 72 h) xylobiózou, xylotriózou a xylotetraózou, ktorá je prítomná vo velmi slabom podiele.- at long incubation times (24 to 72 h) by xylobiosis, xylotriosis and xylotetraosis, which is present in a very low proportion.
Táto endoxylanáza je vylučovaná hlavne Bacillom, zvlášť jeho vyššie popísanými kmeňmi 1-1017 a 1-1018.This endoxylanase is mainly secreted by Bacillus, in particular by its strains 1-1017 and 1-1018, as described above.
Je vylučovaná v kultivačnom médiu.It is secreted in the culture medium.
Kultivačné médium týchto kmeňov je charakterizované hlavne absenciou endo-p-l,4-glukanázovej aktivity (celuláza) a prítomnosťou velmi slabej kontaminujúcej β-xylozidazovej aktivity (okolo 0,06 U.I./ml supernatantu kultúry pre oba kmene). Je treba zaznamenať, že supernatant kultúry môže byť lyofilizovaný bez pozorovateľnej straty xylanázovej aktivity a uchovávaný zmrazený počas doby aspoň jedného roku bez straty aktivity.The culture medium of these strains is characterized mainly by the absence of endo-β-1,4-glucanase activity (cellulase) and the presence of very weak contaminating β-xylosidase activity (about 0.06 U./ml culture supernatant for both strains). It should be noted that the culture supernatant can be lyophilized without observable loss of xylanase activity and stored frozen for at least one year without loss of activity.
Endo-β-Ι,4-glukanázové aktivity boli stanovené meraním produkujúcich cukrov, uvoľnených z karboxymetylcelulózy (CMC, 1 %) alebo Avicelu (1 %) v pufre na báze 50 mM acetátu sodného o pH 6, β-xylozidazová aktivita bola stanovená meraním uvoľňovania p-nitrofenolu z p-nitrofenyl-p-D-xylozidu (0,1 %) v pufre na báze 50 mM acetátu sodného o pH 6.Endo-β-Ι, 4-glucanase activities were determined by measuring the production of sugars released from carboxymethylcellulose (CMC, 1%) or Avicel (1%) in 50 mM sodium acetate buffer at pH 6, β-xylosidase activity was determined by measuring release of p-nitrophenol from p-nitrophenyl-β-D-xyloside (0.1%) in 50 mM sodium acetate buffer pH 6.
Jednotka xylanázovej aktivity (U.I.) je definovaná ako mikromól redukčného ekvivalentu xylózy, uvoľneného za minútu pri 60 °C.The unit of xylanase activity (U.I.) is defined as the micromole of reducing equivalent of xylose released per minute at 60 ° C.
Koncentrácia redukujúceho cukru sa stanovuje metódou Kidbyho a Davidsona (Anál. Biochem. 55, 321-325, 1973).The reducing sugar concentration is determined by the method of Kidby and Davidson (Anal. Biochem. 55, 321-325, 1973).
Čistený enzým sa uchováva v zmrazenej forme v 20 % etylénglykoltf bez pozorovateľnej straty aktivity počas doby jedného roku.The purified enzyme is stored frozen in 20% ethylene glycol without observable loss of activity for one year.
Predmetom vynálezu je d'alej spôsob výroby vyššie uvedenej xylanázy, spočívajúci vThe present invention further provides a process for the production of the above xylanase comprising:
- koncentrácii supernatantu kultúry Bacillus ultrafiltráciou,- concentration of the supernatant of the Bacillus culture by ultrafiltration,
- pasáži kolónou meniča iónov, ako je kolóna O-sepharosy Fast Flow (Pharmacia),- passage through an ion exchanger column, such as an O-sepharose Fast Flow column (Pharmacia),
- pasáži kolónou hydrofóbnych interakcií ako je kolóna fenylseparózy (Pharmacia).passage through a column of hydrophobic interactions such as a phenylseparose column (Pharmacia).
Koncentráciu supernatantu je možno hlavne vykonávať ultrafiltráciu na membráne z polysulfónu s vylučovacím prahom vyšším ako 10 kDa.In particular, the supernatant concentration can be performed by ultrafiltration on a polysulfone membrane with an exclusion threshold greater than 10 kDa.
Tento postup umožňuje získať v podstate čistý xylanázový preparát.This procedure makes it possible to obtain a substantially pure xylanase preparation.
Vynález sa ďalej týka spôsobu výroby vyššie popísanej xylanázy, spočívajúceho vThe invention further relates to a process for the production of the above-described xylanase, comprising:
- v raste baktérií v médiu, obsahujúcom živný substrát, ako je glukóza ain the growth of bacteria in a medium containing a nutrient substrate such as glucose and
- produkcii xylanázy, vyvolanej kontinuálnym vyživovaním kultúry xylooligosacharidmi v príslušných množstvách.- production of xylanase induced by continuous feeding of the culture with xylooligosaccharides in appropriate amounts.
Predmetom vynálezu je tiež použitie vyššie uvedenej xylanázy pri bielení buničiny.The invention also relates to the use of the above-mentioned xylanase in pulp bleaching.
Výhoda tejto xylanázy spočíva v skutočnosti, že stupeň hydratácie buničiny má malú dôležitosť. Nie je nutné buničinu príliš riediť na dosiahnutie dobrého enzymatického ataku. Použitie tejto xylanázy ako pomocného prostriedku pri bielení buničiny je o to zaujímavejšie, že prípravky sú zbavené celulázových nečistôt.The advantage of this xylanase is that the degree of hydration of the pulp is of minor importance. It is not necessary to dilute the pulp too much to obtain a good enzymatic attack. The use of this xylanase as an aid in the bleaching of pulp is all the more interesting because the preparations are free of cellulase impurities.
Táto xylanáza môže byť tiež použitá na prípravu xylózy alebo xylooligosacharidov zo surovín rastlinného pôvodu, ktoré sú málo nákladné a obnovítelné (napríklad osi kukuričných klasov).This xylanase can also be used to prepare xylose or xylooligosaccharides from raw materials of plant origin which are inexpensive and renewable (for example, corn cobs).
Ďalšie použitie xylanáz sú uvedené v literatúre. Prehlad Zeikuse a i. (Thermostable Saccharidases, New Sources, Uses and Biodesigns, in Enzymes in Biomass Conversion, Leatham a Himmel, ACS Washington, D.C., 1991) zhŕňa hlavné aplikácie xylanáz. Používajú sa hlavne pri výrobe potravín, kde ich vlastnosti umožňujú zlepšiť výrobu chleba, čírenia ovocných štiav a vín a nutričnú hodnotu obilnej vlákniny a pri výrobe potravinárskych zahusťovadiel.Other uses of xylanases are disclosed in the literature. An overview of Zeikus et al. (Thermostable Saccharidases, New Sources, Uses and Biodesigns, and Enzymes in Biomass Conversion, Leatham and Himmel, ACS Washington, D.C., 1991) summarizes the main applications of xylanases. They are mainly used in food production, where their properties make it possible to improve the production of bread, clarification of fruit juices and wines and the nutritional value of cereal fiber and in the production of food thickeners.
Druhá oblasť využitia sa týka priemyslu papiera a vlákien, kde sa používajú na bielenie buničín, výrobu buničiny a čistenie vlákien na výrobu hodvábu.The second field of application relates to the paper and fiber industry where they are used for pulp bleaching, pulp production and fiber cleaning for silk production.
Je zaznamenané tiež použitie vo výžive hydiny, kde sa xylanázy používajú na zníženie viskozity krmív (Van Paridon a i., Xylans and Xylanases, International Symposium, Wageningen,Use in poultry nutrition has also been reported, where xylanases are used to reduce the viscosity of feed (Van Paridon et al., Xylans and Xylanases, International Symposium, Wageningen,
8.-11.12.1991; Beford a Classe H.L., Xylans and Xylanases, International Symposium, Wageningen, 8.-11.12.1991).8-11.12.1991; Beford and Classe H. L., Xylans and Xylanases, International Symposium, Wageningen, 8-11 December 1991).
Použitie xylanáz pri zhodnocovaní vedíajších produktov priemyslu buničiny je podrobnejšie uvedené v článku Bielyho (Trends in Biotechnology, zv. 3, č. 11, 1985).The use of xylanases in the recovery of by-products of the pulp industry is described in more detail in the White paper (Trends in Biotechnology, Vol. 3, No. 11, 1985).
Je možné tiež uviesť dva európske patenty EP 228 732 a EP 227 159, ktoré sa týkajú použitia xylanáz na zlepšenie filtrovatelnosti glukózového sirupu, resp. piva.Mention may also be made of two European patents EP 228 732 and EP 227 159 relating to the use of xylanases to improve the filterability of glucose syrup, respectively. beer.
Bola tiež zaznamenaná možnosť používať xylanázy na výrobu chemických zlúčenín z hemicelulózy (vyššie citovaný Reilly).The possibility of using xylanases to produce chemical compounds from hemicellulose (Reilly, cited above) has also been reported.
Tieto rôzne publikácie ukazujú, že xylanázy podlá vynálezu môžu byť používané v mnohých aplikáciách.These various publications show that the xylanases of the invention can be used in many applications.
Prehlad obrázkov na výkresochOverview of the drawings
Vynález je bližšie objasnený v súvislosti s pripojenými výkresmi, ktoré však neobmedzujú jeho rozsah.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, which do not limit its scope.
Obr. 1 znázorňuje vývoj dikontinuálnych kultúr kmeňa Ι-1Ό17. Na lavej zvislej osi sú vynesené redukujúce cukry a rast v mg/ml, na pravej zvislej osi xylanáza v jednotkách/ml pri 60 °C, na vodorovnej osi čas v h a krížik znamená proteíny, trojuholníček xylanázu a štvorček redukujúce cukry.Fig. 1 shows the development of dicontinuous cultures of strain Ι-1Ό17. Reducing sugars and growth in mg / ml are plotted on the left vertical axis, xylanase in units / ml on the right vertical axis, time in h and cross on the horizontal axis are proteins, xylanase triangle and sugars reducing square.
Obr. 2 znázorňuje kontinuálny vývoj kultúry kmeňa 1-1017 pomocou roztokov xylo-oligosacharidov s rôznymi koncentráciami. Na lavej zvislej osi je vynesený rast pri 550 nm, na pravej zvislej osi xylanáza v jednotkách/ml pri 60 °C, na vodorovnej osi čas v ha krížik znamená rast, prázdny krúžok násadu 0,26 g/h, prázdny štvorček násadu 0,36 g/h, plný krúžok násadu 0,50 g/h a plný trojuholníček násadu 0,67 g/j.Fig. 2 shows the continuous development of a culture of strain I-1017 using xylo-oligosaccharide solutions of various concentrations. On the left vertical axis, growth at 550 nm is plotted, on the right vertical axis, xylanase in units / ml at 60 ° C, on the horizontal axis, time in h cross means growth, empty shaft 0.26 g / h, empty shaft 0, 36 g / h, solid shaft 0.50 g / h and 0.67 g / j solid triangle.
Obr. 3 znázorňuje 1-1017 a 1-1018 v xylo-oligosacharidov. Na v m.j./ml pri znamená násadu krúžok násadu 0,67 g/h.Fig. 3 depicts 1-1017 and 1-1018 in xylo-oligosaccharides. Na in IU / ml at the stick means a stick ring of 0.67 g / h.
°C,m na° C, m na
1-1017 0?36 porovnanie produkcie xylanáz kmeňmi prítomnosti rôznych koncentrácií zvislej osi sú vynesené vodorovnej osi čas v h a g/h, krížik násadu 1-1018 xylanázy štvorček 0,36 g/h,1-1017 0? 36 Comparison of xylanase production by strains of the presence of different concentrations of the vertical axis are plotted by the horizontal axis time in h and g / h, the crosshair of the 1-1018 xylanase square 0.36 g / h,
1-1017 0,67 g/h a trojuholníček násadu 1-10181-1017 0.67 g / h and triangle handpiece 1-1018
Obr. 4 znázorňuje uvoľňovanie xylo-oligosacharidov zo sulfátovej nebielenej buničiny pomocou rôznych koncentrácií xylanázy. Na zvislej osi je vynesené percento degradácie xylánu, na vodorovnej osi čas v h a plný trojuholníček znamená kontrolu, prázdny štvorček 10 U.I., prázdny trojuholníček 50 U.I., prázdny krúžok 200 U.I. a plný štvorček 1000 U.I.Fig. 4 shows the release of xylo-oligosaccharides from unbleached kraft pulp using various concentrations of xylanase. On the vertical axis, the percentage of xylan degradation is plotted, on the horizontal axis, the time in h and the solid triangle means control, the empty square 10 U.I., the empty triangle 50 U.I., the empty circle 200 U.I. and a full square of 1000 U.I.
Obr. 5 znázorňuje uvoľňovanie xylo-oligosacharidov z drvených osi kukuričných klasov. Na zvislej osi je vynesené percento degradácie xylánu a na vodorovnej osi čas v h.Fig. 5 shows the release of xylo-oligosaccharides from the crushed corn cob axis. The vertical axis shows the percentage of xylan degradation and the horizontal axis the time in h.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1Example 1
Selekcia kmeňa 1-1017Strain selection 1-1017
Na obohatenie xylanolytických kmeňov boli ako inokulum použité rôzne vzorky pôdy, kompostu a hnoja. Po 24 h inkubácie sa v supernataňte kultúry zisúuje xylanázová aktivita a tri obohatenia, vykazujúce najvýznamnejšie aktivity, sa zriedia a rozmiestnia na agarové médium, obsahujúce xylán.Various soil, compost and manure samples were used as an inoculum to enrich the xylanolytic strains. After 24 h incubation, xylanase activity is assayed in the supernate culture and the three enrichments showing the most significant activities are diluted and plated on agar medium containing xylan.
Základné kultivačné médium, obsahujúce minerály a vitamíny (Zeikus a Wolfe, J. Bacteriol. 109, 707-713, 1972) a kvasničný extrakt (0,2 %) sa doplní agarom (2 %) a ovseným xylánom (0,5 %). Po sterilizácii sa pridá KHCO^ (25 mM) z 1 M sterilného zásobného roztoku do izolačného média zmiešaných kmeňov. Naočkované Petriho misky sa inkubujú pri 55 °C v uzatvorených fľašiach.The basic culture medium containing minerals and vitamins (Zeikus and Wolfe, J. Bacteriol. 109, 707-713, 1972) and yeast extract (0.2%) is supplemented with agar (2%) and oat xylan (0.5%). . After sterilization, KHCO 3 (25 mM) from a 1 M sterile stock solution is added to the isolation medium of the mixed strains. The inoculated Petri dishes are incubated at 55 ° C in sealed bottles.
Kolónie, tvoriace svetlé zóny, sa vyčistia. Vyberú sa najproduktívnejšie izoláty (kmeň 1-1017) a charakterizujú.The colonies forming the light zones are cleared. The most productive isolates (strain 1-1017) are selected and characterized.
Obohacovanie a rast kultúr sa vykonáva aeróbnym spôsobom na miešanom vodnom kúpeli v uzatvorených fľašiach objemu 125 ml, obsahujúcich 10 ml média. Teplota inkubácie je 55 °C a médium sa tlmí na pH 7 prídavkom 50 mM KHCO3.The enrichment and growth of the cultures is carried out aerobically on a stirred water bath in sealed 125 ml bottles containing 10 ml of medium. The incubation temperature is 55 ° C and the medium is buffered to pH 7 by the addition of 50 mM KHCO 3 .
Príklad 2Example 2
Rast kmeňa 1-1017Growth of the 1-1017 strain
Kinetika produkcie xylanáz sa vykonáva pri 55 °C vo fermentoroch s objemom 2 1 v počiatočnom objeme média 1,5 1. Po sterilizácii sa pridá 50 ml IM roztoku KHCO-j a pH sa upraví naThe kinetics of xylanase production is performed at 55 ° C in 2 L fermenters in an initial volume of 1.5 L. After sterilization, 50 ml of 1M KHCO-1 solution are added and the pH adjusted to
7,8 a udržiava na stupni nasýtenia 70 %.7.8 and maintains a saturation degree of 70%.
Obr. 1 znázorňuje rast kmeňa 1-1017 v diskontinuálnej kultúre na ovsenom xyláne s koncentráciou 0,5 %. Kmeň 1-1017 produkuje až 110 jednotiek xylanázy/ml. V priebehu prvých hodín kultivácie je pozorovaná prechodná akumulácia redukujúcich cukrov. Táto akumulácia je dôsledkom prítomnosti malých množstiev xylanázy v inokule, kde katalyzujú rýchlu hydrolýzu rozpustného podielu xylánu a xylo-oligosacharidov.Fig. 1 shows the growth of strain I-1017 in discontinuous culture on oat xylan at a concentration of 0.5%. Strain 1-1017 produces up to 110 xylanase units / ml. A transient accumulation of reducing sugars is observed during the first hours of cultivation. This accumulation is due to the presence of small amounts of xylanase in the inoculum, where they catalyze rapid hydrolysis of the soluble fraction of xylan and xylo-oligosaccharides.
Bakteriálny rast teda umožňuje konzumáciu xylooligosacharidov a syntézu xylanázy, ktorá začína hneď potom, kedy sa ich koncentrácia stane limitujúcou pre rast baktérií.Thus, bacterial growth allows the consumption of xylooligosaccharides and the synthesis of xylanase, which begins as soon as their concentration becomes limiting for bacterial growth.
Produkcia xylanázy je približne konštantná počas doby 4 h (30 U.I. ml/h.).The production of xylanase is approximately constant over a period of 4 h (30 U. ml / h).
Pri produkcii xylanázy sa pozoruje velká premenlivosť v závislosti na predchádzajúcej xylanázovej aktivite inokula, významu stacionárnej fázy a fyzikálnych charakteristikách xylánu.In xylanase production, great variability is observed depending on the previous inoculum xylanase activity, the importance of the stationary phase, and the physical characteristics of xylan.
Za účelom získania reprodukovateíných podmienok kultivácie bola produkcia xylanázy testovaná v kultúrach, vyživovaných roztokom v prítomnosti xylo-oligosacharidov. Obr. 2 ukazuje vplyv koncentrácie xylo-oligosacharidov.To obtain reproducible culture conditions, xylanase production was tested in solution-fed cultures in the presence of xylo-oligosaccharides. Fig. 2 shows the effect of xylo-oligosaccharide concentration.
Počiatočná koncentrácia cukru je 2 g/1. Substrát je spotrebovaný v priebehu exponenciálnej fázy rastu, v priebehu ktorej nie je detekovaná žiadna produkcia xylanázy.The initial sugar concentration is 2 g / l. The substrate is consumed during the exponential phase of growth during which no xylanase production is detected.
Len čo sa koncentrácia substrátu začína stávať limitujúcou pre rast, pozoruje sa okamžitá syntéza xylanázy.As soon as substrate concentration becomes limiting to growth, immediate synthesis of xylanase is observed.
Miera a tiež doba produkcie enzýmu je závislá na dodávke substrátu, ktorá sa pohybuje od 0,26 g/h do 0,67 g/h s prietokom substrátu 24 ml/h a počiatočným objemom kultivačného média 1,5 1.The rate and also the production time of the enzyme is dependent on the substrate supply ranging from 0.26 g / h to 0.67 g / h with a substrate flow rate of 24 ml / h and an initial culture medium volume of 1.5 L.
Šipka na obr. 2 zodpovedá prídavku xylo-oligosacharidov.The arrow in FIG. 2 corresponds to the addition of xylo-oligosaccharides.
Najvýznamnejšia produkcia enzýmov (230 U.I./ml.) sa dosiahne, ak sa dodáva substrát rýchlosťou 0,36 g/h. Vyššie množstvo substrátu spôsobuje skrátenie doby produkcie xylanáz.The most significant enzyme production (230 U./ml.) Is achieved when the substrate is delivered at a rate of 0.36 g / h. A higher amount of substrate causes a shortening of the xylanase production time.
Ak sa použije na miesto xylo-oligosacharidov glukóza, produkcia xylanázy sa značne zníži (14 U.I./ml) a trvá menej ako 2 h.When glucose is used in place of xylo-oligosaccharides, production of xylanase is significantly reduced (14 U.I./ml) and takes less than 2 hours.
Naproti tomu použitie glukózy ako počiatočného substrátu nemení výťažok xylanázy v porovnaní s použitím xylooligosacharidov .In contrast, the use of glucose as the starting substrate does not alter the xylanase yield compared to the use of xylooligosaccharides.
Za účelom prípravy xylo-oligosacharidov ako substrátov v kontinuálnych kultúrach sa inkubuje suspenzia ovseného xylánu s koncentráciou 5 % počas doby 8 h pri 60 °C a pri pH 6 v prítomnosti 5 jednotiek xylanázy na 1 ml. Táto suspenzia sa potom odstredí a získaný supernatant sa autoklávuje.To prepare xylo-oligosaccharides as substrates in continuous cultures, a 5% oat xylan suspension is incubated for 8 hours at 60 ° C and pH 6 in the presence of 5 units of xylanase per ml. This suspension is then centrifuged and the supernatant obtained is autoclaved.
Príklad 3Example 3
Čistenie xylanázy z kultúry kmeňa 1-1017Purification of xylanase from culture 1-1017
Postup čistenia xylanázy zahrňuje tieto stupne:The xylanase purification process comprises the following steps:
- koncentráciou supernatantu kultúry Bacillus ultrafiltraciou na polysulfónovej membráne s vylučovacím prahom 10 kDa,.- concentration of the culture supernatant of the Bacillus culture by ultrafiltration on a polysulfone membrane with an exclusion threshold of 10 kDa,
- pasáž kolónou meniča iónov Sepharose Fast Flow (Pharmacia),- passage through the Sepharose Fast Flow (Pharmacia) ion exchange column,
- pasáž kolónou hydrofóbnych interakcií fenylseparózy (Pharmacia).passage through a column of hydrophobic interactions of phenylseparose (Pharmacia).
Výsledky tohto čistenia sú zhrnuté v tabuíke II.The results of this purification are summarized in Table II.
Toto čistenie ukazuje, že hlavným proteínom medzi proteínmi vylučovanými v kultivačnom médiu je endoxylanáza (okolo 50 % celkových vylučovaných proteínov).This purification shows that the major protein among the proteins secreted in the culture medium is endoxylanase (about 50% of the total secreted proteins).
Príklad 4Example 4
Charakterizácia xylanázy μιη xylanázy, čistenej podlá príkladu 3, bolo podrobené stanoveniu sekvencie v plynnej fáze prístrojom typu Applied Biosystems 470 A. Fenyltíodydantoinové (PTH) deriváty všetkých aminokyselín boli identifikované vysokotlakovou kvapalinou chromatografiou (HPLC) pomocou analyzátora PTH, spojeného s prístrojom Applied Biosystems 120 A.Characterization of the xylanase μιη xylanase purified according to Example 3 was subjected to a gas phase sequence determination using an Applied Biosystems 470 A type. .
Získaná N-terminálna sekvencia prvých 20 aminokyselín: Asn-Thr-Tyr-Trp-Gln-Tyr-Trp-Thr-Asp-Gly-Ile-Gly-Tyr-Val-Asn-Ala-Thr-Asn-Gly-Gln.First N-terminal amino acid sequence obtained: Asn-Thr-Tyr-Trp-Gln-Tyr-Trp-Thr-Asp-Gly-Ile-Gly-Tyr-Val-Asn-Ala-Thr-Asn-Gly-Gln.
Celkové zloženie aminokyselín bolo stanovené tiež po hydrolýze 5,6 N kyselinou chlorovodíkovou pri 100 °C počas doby 24 h.The total amino acid composition was also determined after hydrolysis with 5.6 N hydrochloric acid at 100 ° C for 24 h.
Výsledky sú uvedené v tabulke III, kde je uvedený molárny percentuálny podiel každej aminokyseliny, odhadnutý počet zvyškov každého typu v proteíne a pre porovnanie počet zvyškov každého typu v N-terminálnych 20 aminokyselinách.The results are shown in Table III, where the molar percentage of each amino acid is shown, the estimated number of residues of each type in the protein and, for comparison, the number of residues of each type in the N-terminal 20 amino acids.
Je nutné poznamenať, že asparagínové a glutamínové zvyšky boli počítané spolu s aspartátovými, resp. glutamátovými zvyškami a že tryptofánové a cysteínové zvyšky neboli merané.It should be noted that the asparagine and glutamine residues were calculated together with the aspartate and glutamate residues respectively. glutamate residues and that tryptophan and cysteine residues were not measured.
Príklad 5Example 5
Mutagenéza kmeňa 1-1017Mutagenesis of strain 1-1017
Kultivácia kmeňa 1-1017 bola vykonaná v médiu, obsahujúcom xylán a etylmetánsulfonát (EMS).Cultivation of strain 1-1017 was performed in medium containing xylan and ethyl methanesulfonate (EMS).
Ošetrené bunky sa dvakrát premyjú, inkubujú cez noc a rozprestrú na médium agar - xylán.The treated cells are washed twice, incubated overnight and spread on agar-xylan medium.
Klony sa kultivujú v sklenených mikroskúmavkách (8 x 35 mm), plnených 100 μΐ kultivačného média doplneného ovseným xylánom (0,5 %). Mikroskúmavky sa proti odparovaniu uzavrú silikónovými zátkami a inkubujú sa na trepačke 24 h pri 55 °C.The clones were cultured in glass microtubes (8 x 35 mm), filled with 100 μΐ culture medium supplemented with oat xylan (0.5%). The vials are sealed with silicone stoppers and incubated on a shaker at 55 ° C for 24 h.
Pre výber mutantov sa paralelne testuje 96 vzoriek: 20 μΐ kultúry z každej mikroskúmavky sa prenesie pomocou viackanálovej pipety do polypropyIónových mikroskúmaviek, kde prebieha za teploty miestnosti hydrolýza xylánu. Reakcie sú iniciované prídavkom 300 μΐ suspenzie substrátu do každej skúmavky a zastaví sa 400 μΐ kyseliny 3,5-dinitrosalicylovej. Potom, čo sa vykoná počas doby 15 min var, sa 50 μΐ z každej skúmavky prenesie na mikrotitračnú doštičku k odpočítaniu optickej hustoty.To select mutants, 96 samples are tested in parallel: 20 μΐ of the culture from each microtube is transferred via a multi-channel pipette to polypropylene microtubes where xylan hydrolysis occurs at room temperature. Reactions are initiated by adding 300 μΐ of substrate suspension to each tube and stop 400 μΐ of 3,5-dinitrosalicylic acid. After boiling for 15 min, 50 μΐ of each tube is transferred to a microtiter plate to read the optical density.
Klony, vykazujúce najvýznamnejšiu xylanázovú aktivitu, sa opakovane testujú piatimi po sebe idúcimi prepichnutiami a porovnajú sa s rodičovským kmeňom.Clones showing the most significant xylanase activity are repeatedly tested with five consecutive punctures and compared to the parental strain.
Mutanty vykazujúce významný vzrast xylanázovej aktivity, boli vybrané z 500 klonov, izolovaných po mutagenéze pomocou EMS.Mutants showing a significant increase in xylanase activity were selected from 500 clones isolated after mutagenesis by EMS.
Tieto mutanty vykazujú zvýšenie xylanázovej aktivity v diskontinuálnych kultúrach v médiu, obsahujúcom xylán.These mutants show an increase in xylanase activity in discontinuous cultures in xylan-containing medium.
Produktivita xylanázy u týchto mutantov sa stanoví tiež v kultúrach, vyživovaných kontinuálne. Pri prietoku xylo-oligosacharidov 0,36 g/h sa výťažok xylanázy u mutantovThe xylanase productivity of these mutants is also determined in cultures fed continuously. At a xylo-oligosaccharide flow rate of 0.36 g / h, the xylanase yield in mutants
1-1018 významne nezvýši (o menej ako 10 %) oproti divokému kmeňu 1-1017, ako ukazuje obr. 3, ktorý znázorňuje rozdielny rast kmeňov 1-1017 a 1-1018 pri dvoch koncentráciách xylo-oligosacharidov.1-1018 does not significantly increase (less than 10%) over wild strain 1-1017, as shown in FIG. 3, which shows different growth of strains 1-1017 and 1-1018 at two concentrations of xylo-oligosaccharides.
Ak sa zvýši prietok xylo-oligosacharidov na 0,67 g/1, vykazuje napríklad kmeň 1-1018 dvakrát väčšie zvýšenie produkcie xylanázy oproti kmeňu 1-1017 (rodičovský kmeň).For example, if the flow rate of xylo-oligosaccharides increases to 0.67 g / L, strain 1-1018 exhibits a two-fold increase in xylanase production over strain 1-1017 (parent strain).
Získanie mutantov a optimalizácia podmienok kultúry, vyživovanej kontinuálne, umožňuje zvýšenie produkcie xylanázy faktorom 3 v porovnaní s diskontinuálnymi kultúrami divokého kmeňa na xyláne. Tieto zvýšené pomery enzýmov (až 392 U.I./ml) sa získajú po 7 h kultivácie a produktivita xylanázy pomocou 1-1018 je teda značne vyššie ako u najlepších kmeňov húb a baktérií (Bertrand a i. Biotechnol. Bioeng., 33, 791-794, 1989; vyššie citovaný Yu a i., 1987), produkujúcich xylanázu, ktoré potrebujú niekolko dní na získanie takéhoto množstva enzýmov.Obtaining mutants and optimizing the conditions of a continuously fed culture allows an increase in factor 3 xylanase production compared to discontinuous wild-type cultures on xylan. These increased enzyme ratios (up to 392 UI / ml) are obtained after 7 h of culture and the xylanase productivity by 1-1018 is therefore significantly higher than the best fungal and bacterial strains (Bertrand et al. Biotechnol. Bioeng., 33, 791-794 , 1989; Yu et al., 1987, cited above), producing xylanases, which take several days to obtain such a number of enzymes.
Príklad 6Example 6
Ošetrenie buničiny (nebielenej sulfátovej) xylanázouTreatment of pulp (unbleached sulphate) with xylanase
Na 8,5 g vlhkej buničiny (zodpovedajúci 1 g sušiny), pochádzajúcej z borovice prímorskej a obsahujúcej 60 mg xylánu, sa pôsobí pri 60 °c počas doby 24 h 25 ml pufru (obsahujúceho rôzne koncentrácie xylanázy).8.5 g of wet pulp (corresponding to 1 g of dry matter), originating from marine pine and containing 60 mg of xylan, are treated at 60 ° C for 24 hours with 25 ml of buffer (containing different concentrations of xylanase).
Kinetika uvolňovania xylo-oligosacharidov je znázornená na obr. 4. Prejavilo sa spoločné uvoľňovanie derivátov lignínu (meraním optickej hustoty pri 280 nm).The release kinetics of xylo-oligosaccharides are shown in FIG. 4. Co-release of lignin derivatives (by measuring the optical density at 280 nm) was demonstrated.
Príklad 7Example 7
Získavanie xylo-oligosacharidov z drvených osí kukuričných klasov g (sušina) prášku z osi kukuričných klasov (granulometria > 100 mesh) sa suspenduje v 100 sodného o pH 6, obsahujúceho h pri 60 ° ml pufraObtaining xylo-oligosaccharides from crushed corn cob axes g (dry matter) of corn cob powder (granulometry> 100 mesh) is suspended in 100 sodium of pH 6 containing h at 60 ° ml buffer
1000 U.I.1000 U.I.
na báze 50 mM acetátu xylanázy a inkubuje sabased on 50 mM xylanase acetate and incubated
C.C.
Obr. 5 ukazuje, transformovať až (xylo-oligósacharidy zlúčeniny je a arabinózy.Fig. 5 shows transform up to (xylo-oligosaccharides of the compound's and arabinose).
že je možné xylánu za týchto podmienok na oligosacharidy a arabino-xylo-oligosacharidy. Tieto možné použiť ako také alebo ako prekurzory xylózy %that it is possible for xylan under these conditions to be oligosaccharides and arabino-xylo-oligosaccharides. These can be used as such or as xylose precursors%
Tabulka ITable I
Porovnanie produkcie xylanáz kmeňmi podlá vynálezu a podlá známeho stavuComparison of the production of xylanases by the strains according to the invention and according to the known state
Margaritls 1988 Biotechol.Lett.Margaritls 1988 Biotechol.
Streptomyces xy lánStreptomyces xy ropes
16.76 livldans A16.76 livldans A
Streptomyces xylózaStreptomyces xylose
3.25 livldans B3.25 livldans B
10C7>,513-51610C7>, 513-516
Bertrand,J.L.. R.Morosoli.F. Shareck a D. Kluepfel 1989 Biotechnol. Bioeng. 33C6). 791-794Bertrand, J.L., R. Morosoli, F. Shareck and D. Kluepfel 1989 Biotechnol. Bioeng. 33C6). 791-794
Kluepfel.D.,S.Kluepfel.D., P.
Vats-Mehta, F. Äumont.F.Shareck a R.Morosol! 1990 Biochem.J.267,45-50Vats-Mehta, F. Äumont.F.Shareck and R. Morosol! 1990 Biochem.J.267,45-50
Okazaki V..T.Akiba K.Horikoshi a R. Akahoshi 1984 Appl.Microbiol. Biotechnol. 19, 335-340Okazaki V..T.Akiba K. Horikoshi and R. Akahoshi 1984 Appl.Microbiol. Biotechnol. 19, 335-340
Bacillus sp. oligosacharidy podľa vynálezu * Solka-Floc: čistená celulóza obsahujúca 5 až 7 % hemicelulózyBacillus sp. oligosaccharides of the invention * Solka-Floc: purified cellulose containing 5 to 7% hemicellulose
Tabuľka IITable II
Tabuľka IIITable III
Celkové aminokyselinové zloženie xylanázyTotal amino acid composition of xylanase
PV 820 - 73PV 820-73
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9101191A FR2672300B1 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | XYLANASE, BACILLUS STRAINS PRODUCING XYLANASE AND USES THEREOF. |
PCT/FR1992/000077 WO1992013942A1 (en) | 1991-02-01 | 1992-01-28 | Xylanase, xylanase-producing bacillus and applications thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK82093A3 true SK82093A3 (en) | 1994-09-07 |
Family
ID=9409300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK820-93A SK82093A3 (en) | 1991-02-01 | 1992-01-28 | Xylanase bacillus strain producing xylanase and their use |
Country Status (21)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0573536B1 (en) |
JP (1) | JPH06506107A (en) |
KR (1) | KR930703432A (en) |
AT (1) | ATE152168T1 (en) |
AU (1) | AU666301B2 (en) |
BG (1) | BG97987A (en) |
BR (1) | BR9205551A (en) |
CA (1) | CA2101063A1 (en) |
CZ (1) | CZ150093A3 (en) |
DE (1) | DE69219325T2 (en) |
DK (1) | DK0573536T3 (en) |
ES (1) | ES2103934T3 (en) |
FI (1) | FI933408A (en) |
FR (1) | FR2672300B1 (en) |
GR (1) | GR3024223T3 (en) |
HU (1) | HU214440B (en) |
IL (1) | IL100831A0 (en) |
NO (1) | NO306562B1 (en) |
SK (1) | SK82093A3 (en) |
WO (1) | WO1992013942A1 (en) |
ZA (1) | ZA92582B (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2807612B2 (en) * | 1993-03-12 | 1998-10-08 | ノボ ノルディスク アクティーゼルスカブ | Novel xylanase, method for producing the same, pulp treatment method using the xylanase, and method for producing xylo-oligosaccharide |
US5437992A (en) * | 1994-04-28 | 1995-08-01 | Genencor International, Inc. | Five thermostable xylanases from microtetraspora flexuosa for use in delignification and/or bleaching of pulp |
JP3435946B2 (en) * | 1994-12-21 | 2003-08-11 | 王子製紙株式会社 | Thermostable xylanase |
JPH11514235A (en) * | 1995-10-17 | 1999-12-07 | アンスティトゥー ナショナル ド ラ ルシェルシュ アグロノミク | Xylanase, oligonucleotide sequences encoding the same and uses thereof |
KR102713511B1 (en) * | 2015-06-29 | 2024-10-04 | 훼링 비.브이. | Lactobacillus rhamnosus bacteria for the treatment of bacterial vaginosis |
CN112410264B (en) * | 2020-12-09 | 2022-04-22 | 山东隆科特酶制剂有限公司 | Bacterial strain for high-yield high-temperature-resistant alkaline xylanase and production method thereof |
CN112831436B (en) * | 2021-01-20 | 2022-05-03 | 山东大学 | Polar region bacillus 1,3/1, 4-xylan degrading bacteria and culture method and application thereof |
CN114457059B (en) * | 2022-01-21 | 2024-03-19 | 青岛尚德生物技术有限公司 | Xylanase-containing enzyme preparation and application thereof in production of xylooligosaccharide |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0248231B2 (en) * | 1983-09-09 | 1990-10-24 | Rikagaku Kenkyusho | SHINKIKISHIRANAAZEOYOBISONOSEIZOHO |
JPH0248232B2 (en) * | 1989-04-24 | 1990-10-24 | Rikagaku Kenkyusho | SHINKIKISHIRANAAZEOYOBISONOSEIZOHO |
-
1991
- 1991-02-01 FR FR9101191A patent/FR2672300B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-28 AT AT92906385T patent/ATE152168T1/en not_active IP Right Cessation
- 1992-01-28 ZA ZA92582A patent/ZA92582B/en unknown
- 1992-01-28 DE DE69219325T patent/DE69219325T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-01-28 JP JP4505534A patent/JPH06506107A/en active Pending
- 1992-01-28 ES ES92906385T patent/ES2103934T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-28 DK DK92906385.7T patent/DK0573536T3/en active
- 1992-01-28 AU AU13761/92A patent/AU666301B2/en not_active Ceased
- 1992-01-28 EP EP92906385A patent/EP0573536B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-28 BR BR9205551A patent/BR9205551A/en not_active Application Discontinuation
- 1992-01-28 KR KR1019930702273A patent/KR930703432A/en not_active Application Discontinuation
- 1992-01-28 CA CA002101063A patent/CA2101063A1/en not_active Abandoned
- 1992-01-28 CZ CS931500A patent/CZ150093A3/en unknown
- 1992-01-28 HU HU9302227A patent/HU214440B/en not_active IP Right Cessation
- 1992-01-28 WO PCT/FR1992/000077 patent/WO1992013942A1/en active IP Right Grant
- 1992-01-28 SK SK820-93A patent/SK82093A3/en unknown
- 1992-01-31 IL IL100831A patent/IL100831A0/en unknown
-
1993
- 1993-07-23 NO NO932668A patent/NO306562B1/en unknown
- 1993-07-27 BG BG97987A patent/BG97987A/en unknown
- 1993-07-30 FI FI933408A patent/FI933408A/en unknown
-
1997
- 1997-07-23 GR GR970401869T patent/GR3024223T3/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1992013942A1 (en) | 1992-08-20 |
JPH06506107A (en) | 1994-07-14 |
FR2672300B1 (en) | 1994-09-23 |
EP0573536B1 (en) | 1997-04-23 |
DE69219325D1 (en) | 1997-05-28 |
AU1376192A (en) | 1992-09-07 |
HUT64392A (en) | 1993-12-28 |
BR9205551A (en) | 1994-06-07 |
AU666301B2 (en) | 1996-02-08 |
GR3024223T3 (en) | 1997-10-31 |
EP0573536A1 (en) | 1993-12-15 |
BG97987A (en) | 1994-04-25 |
KR930703432A (en) | 1993-11-30 |
FI933408A0 (en) | 1993-07-30 |
FR2672300A1 (en) | 1992-08-07 |
NO932668L (en) | 1993-07-23 |
NO932668D0 (en) | 1993-07-23 |
NO306562B1 (en) | 1999-11-22 |
ZA92582B (en) | 1992-10-28 |
DK0573536T3 (en) | 1997-12-01 |
HU214440B (en) | 1998-03-30 |
FI933408A (en) | 1993-07-30 |
ES2103934T3 (en) | 1997-10-01 |
IL100831A0 (en) | 1992-09-06 |
DE69219325T2 (en) | 1998-01-29 |
CZ150093A3 (en) | 1994-01-19 |
HU9302227D0 (en) | 1993-11-29 |
ATE152168T1 (en) | 1997-05-15 |
CA2101063A1 (en) | 1992-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ding et al. | High activity xylanase production by Streptomyces olivaceoviridis E-86 | |
Smith et al. | Xylanase production by Aspergillus awamori. Development of a medium and optimization of the fermentation parameters for the production of extracellular xylanase and β‐xylosidase while maintaining low protease production | |
US10017756B2 (en) | Mutant xylanase, manufacturing method and use therefor, and method for manufacturing saccharified lignocellulose | |
BRPI0816478B1 (en) | FERMENTATION PROCESSES FOR PRODUCTION OF A CELLULASE MIXTURE AND HYDROLYSIS OF A CELLULOSE SUBSTRATE AND USE OF CELLULASE MIXTURE IN THE FERMENTATION PROCESS | |
Flores et al. | β‐Xylosidase and xylanase characterization and production by Streptomyces sp. CH‐M‐1035 | |
US20140363846A1 (en) | Process for producing cellulase mixtures from myceliophthora and related organisms | |
Marimuthu et al. | Production and Optimization of Xylanase Enzyme from Bacillus subtilis using Agricultural Wastes by Solid State Fermentation. | |
Grajek | Production of D-xylanases by thermophilic fungi using different methods of culture | |
SK82093A3 (en) | Xylanase bacillus strain producing xylanase and their use | |
Ahmad et al. | Effect of corn cobs concentration on xylanase biosynthesis by Aspergillus niger | |
JP2012525152A (en) | Changes in enzyme balance depending on fermentation conditions | |
Bicho et al. | The characterisation of a thermostable endo-β-1, 4-mannanase cloned from “Caldocellum saccharolyticum” | |
Shakoori et al. | Screening, optimization and characterization of xylanase by locally isolated bacteria | |
US6569646B2 (en) | Process for the production of an enzyme preparation containing xylanase and carboxymethyl cellulase from termitomyces clypeatus having accession no 11CB-411 | |
Haq et al. | Optimization of cultural conditions for the production of xylanase by chemically mutated strain of Aspergillus niger GCBCX-20 | |
De Souza et al. | Influence of growth conditions on the production of xylanolytic enzymes by Aspergillus flavus | |
RU2323254C2 (en) | MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM STRAIN AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONTAINING CELLULASES, β-GLUCANASES, β-GLUCOSIDASES, XYLANASES AND XYLOGLUCANASES AND METHOD FOR PREPARING ENZYME PREPARATION OF CARBOHYDRASES COMPLEX FOR SACCHARIFICATION OF LIGNOCELULOSE MATERIALS | |
Archana et al. | Screening of cellulolytic bacteria for producing cellulase under solid state fermentation using water hyacinth as a substrate | |
NZ241453A (en) | Xylanase and bacillus strains for its production. | |
Periasamy et al. | Optimization of xylanase production from Aspergillus flavus in solid state fermentation using agricultural waste as a substrate | |
Svarachorn | Production of fungal-xylanase using agricultural waste by solid state fermentation | |
TW201917212A (en) | Xylosidase having improved enzymatic activity | |
Ahmed | Partial purification and characterization of xylanase from Bacillus cereus X3 | |
Yadav et al. | Isolation, purification and characterization of xylanase produced by fish gut Bacillus cereus through submerged fermentation. | |
Muslim et al. | Purification of endo-1, 4–beta-xylanase from trichoderma reesei and functional characterization of the produced enzyme |