JP2000232878A - Fructosyltransferase and fractional production of 1- kestose and nystose using the enzyme - Google Patents
Fructosyltransferase and fractional production of 1- kestose and nystose using the enzymeInfo
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ビフィズス菌生育
促進効果のあるオリゴ糖としての1−ケストース及びニ
ストースを製造するのに有用な酵素である新規なフラク
トシル転移酵素、及び該酵素を用いた1−ケストース結
晶及びニストース結晶の分別製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel fructosyltransferase which is an enzyme useful for producing 1-kestose and nystose as oligosaccharides having an effect of promoting the growth of bifidobacteria, and 1 The present invention relates to a method for separately producing kestose crystals and nystose crystals.
【0002】[0002]
【従来の技術】1−ケストースは、ショ糖のフラクトシ
ル基の1位の炭素原子にフラクトースが1個転位した分
子構造を有する三糖類であり、ニストースは該1−ケス
トースにさらにフラクトースが1個転位した四糖類であ
る。また、該ニストースにさらにフラクトースが1個転
位したものは、フラクトシルニストースである。これら
のフラクトオリゴ糖は、人間が摂取した時、胃で消化さ
れにくく腸に達し、ビフィズス菌の生育促進効果を示す
フラクトオリゴ糖として、食品素材などに有用であるこ
とと共に、低う蝕性であることの特徴が知られている
(例えば、特公昭59−53834号公報参照)。2. Description of the Related Art 1-Kestose is a trisaccharide having a molecular structure in which one fructose is translocated to the first carbon atom of the fructosyl group of sucrose, and nystose is one more fructose translocated to 1-kestose. Tetrasaccharide. Further, one in which fructose is further translocated to the nystose is fructosyl nystose. These fructooligosaccharides, when ingested by humans, are difficult to digest in the stomach and reach the intestine, and are useful as food materials as fructooligosaccharides that have the effect of promoting the growth of bifidobacteria, and have low cariogenicity. (See, for example, Japanese Patent Publication No. 59-53434).
【0003】これらのフラクトオリゴ糖は、各種フラク
トオリゴ糖の混合物となっていることが一般的であり、
単独成分毎に結晶化が困難であったため、主として、各
種フラクトオリゴ糖の混合物を噴霧乾燥或いは凍結乾燥
したアモルファスな粉体や、含結晶糖蜜固化物を粉砕し
たものが製品化されていたが(例えば、特開昭60−1
49596号公報参照)、これらの製品はいずれも吸湿
性が強く、長期保存には不向きであり、例えば、包装形
態として防吸湿性の包装材を使用する等の特別な手段が
必要であるばかりでなく、開封後のフラクトオリゴ糖の
取扱いにも注意を要していた。[0003] These fructooligosaccharides are generally a mixture of various fructooligosaccharides,
Since it was difficult to crystallize each individual component, amorphous powders obtained by spray-drying or freeze-drying a mixture of various fructooligosaccharides, and those obtained by pulverizing solidified molasses containing crystals were mainly produced (for example, JP-A-60-1
No. 49596), all of these products have strong hygroscopicity and are not suitable for long-term storage. For example, special measures such as using a moisture-proof and moisture-absorbing packaging material as a packaging form are required. In addition, care was required for handling fructooligosaccharides after opening.
【0004】1−ケストースやニストースの吸湿性の問
題を解決するものとしてこれらの各フラクトオリゴ糖を
結晶化させる技術が提案されており、特公平6−700
75号公報には1−ケストースの結晶化技術が、特開平
6−165700号公報にはニストースの結晶化技術が
開示されている。しかしながら、1−ケストースの結晶
化技術について言えば、純度70%以上(工業化目的の
ためには純度80%以上)の1−ケストースを含む水溶
液を用意する必要があり、また、該ニストースの結晶化
技術は、純度40%以上(工業化目的のためには純度7
0%以上)のニストース水溶液を用意する必要があり、
このような高純度のオリゴ糖溶液を得るには、該公報に
示されるように、特定のフラクトオリゴ糖のみを高純度
に生産することができる生産物特異性の高い生産菌を用
いるか、或いは何等かの効率的分離法により、純度を高
める予備処理をする必要があった。As a solution to the problem of hygroscopicity of 1-kestose and nystose, a technique of crystallizing each of these fructooligosaccharides has been proposed, and Japanese Patent Publication No. 6-700.
No. 75 discloses a 1-kestose crystallization technique, and JP-A-6-165700 discloses a nystose crystallization technique. However, regarding the 1-kestose crystallization technique, it is necessary to prepare an aqueous solution containing 1-kestose having a purity of 70% or more (for industrial purposes, a purity of 80% or more), and the crystallization of the nystose is required. The technology has a purity of more than 40% (purity of 7% for industrial purposes).
0% or more) must be prepared.
In order to obtain such a high-purity oligosaccharide solution, as shown in the publication, a product-specific production bacterium capable of producing only a specific fructooligosaccharide with high purity is used, or It was necessary to carry out a pretreatment to increase the purity by such an efficient separation method.
【0005】例えば、前記生産物特異性の高い生産菌を
用いる方法には、前記特公平6−70075号公報及び
特公平4−41600号公報に記載の方法が挙げられ、
該公報によれば、スコプラリオプシス・ブレビカウリス
を使用し、培養法によって発酵生産物として純度の高い
1−ケストースを得ているが、該微生物の培養物自体は
酵素活性が低いため、培養液に基質を反応させる、いわ
ゆる酵素反応法による手法は生産性が悪く、しかも、該
微生物由来の酵素は45℃以上で酵素が失活してしまう
ため、その適用が不利であった。[0005] For example, as a method of using a production bacterium having a high product specificity, the method described in JP-B-6-70075 and JP-B-4-41600 can be mentioned.
According to the official gazette, high purity 1-kestose is obtained as a fermentation product by a cultivation method using Scolariopsis brevicauris, but the culture of the microorganism itself has low enzymatic activity. The method using a so-called enzyme reaction method in which a substrate is reacted has poor productivity, and the enzyme derived from the microorganism is inactivated at 45 ° C. or higher, so its application is disadvantageous.
【0006】また、前記効率的分離法の例として、フラ
クトオリゴ糖の工業的分離に適し、フラクトオリゴ糖の
純度を高める方法には、カチオンイオン交換樹脂を用い
る各種クロマト分離法が挙げられる。しかしながら、該
クロマト分離法では、分子量比に大きな差異があるフラ
クトオリゴ糖同士の混合物は分離しやすいが、分子量比
が1に近いものほど分離しにくいという欠点があった。
例えば、単糖類と二糖類では分子量比が1:2であり、
二糖類と三糖類では1:1.5であり、三糖類と四糖類
では1:1.3であり、さらに四糖類と五糖類では1:
1.2であり、構成糖の数の多いもの同士ほどその分子
量比は1に接近してくることになり、以上列挙した順に
クロマト分離が難しくなるという問題があった。As an example of the efficient separation method, various chromatographic separation methods using a cation ion-exchange resin are suitable for industrial separation of fructooligosaccharides and methods for increasing the purity of fructooligosaccharides. However, the chromatographic separation method has a drawback that a mixture of fructooligosaccharides having a large difference in the molecular weight ratio is easily separated, but a mixture having a molecular weight ratio closer to 1 is difficult to separate.
For example, the monosaccharide and disaccharide have a molecular weight ratio of 1: 2,
The ratio is 1: 1.5 for disaccharides and trisaccharides, 1: 1.3 for trisaccharides and tetrasaccharides, and 1: 1: for tetrasaccharides and pentasaccharides.
The molecular weight ratio approaches 1 as the number of constituent sugars increases, and there is a problem that the chromatographic separation becomes difficult in the order listed above.
【0007】このような理由により、クロマト分離法を
用いるオリゴ糖の分離技術には、例えば、特公昭63−
5100号公報に開示されるように、単糖類、二糖類、
三糖類以上の3区分の分離が行われているが、三糖類と
四糖類、さらには四糖類と五糖類以上の分離技術は進ん
でいないのが現状である。その最大の理由は、従来の微
生物由来のオリゴ糖生産酵素では三糖以上の区分にケス
トース、ニストースの他に、さらに構成糖の数の多い五
糖類であるフラクトシルニストース等が無視できない量
で生産されており、従ってこのフラクトシルニストース
の相対的な量の多さが影響してケストース、ニストース
がきれいに分離できないことに起因していた。For these reasons, techniques for separating oligosaccharides using a chromatographic separation method include, for example, JP-B-63-1988.
As disclosed in Japanese Patent No. 5100, monosaccharides, disaccharides,
Separation of three or more trisaccharides has been performed, but at present, the technology of separating trisaccharides and tetrasaccharides, and furthermore, separation of tetrasaccharides and pentasaccharides or more has not been advanced. The biggest reason is that in conventional oligosaccharide-producing enzymes derived from microorganisms, besides kestose and nystose, in addition to kestose and nystose, fructosyl nystose, which is a pentasaccharide with a large number of constituent sugars, is not negligible. It was produced, so that the relative large amount of fructosylnystose had an effect, so that kestose and nystose could not be separated cleanly.
【0008】具体例を挙げて説明すれば、従来よりアス
ペリギウス・ニガー(ATCC 20611)、オーレ
オバシジュウム・プルランス(AHU 9549)など
の微生物がフラクトオリゴ糖の生産菌として知られてい
るが、これらの微生物を含め種々の微生物起源のフラク
トオリゴ糖の組成は、通常、フラクトシルニストース/
(1−ケストース+ニストース)として10〜15%程
度(5〜7.5重量%程度)である。五糖類であるフラ
クトシルニストースは、三糖類の1−ケストースや四糖
類のニストースの分画、結晶化の妨げになっていた。[0008] Explaining with specific examples, microorganisms such as Asperigius niger (ATCC 20611) and Aureobasidium pullulans (AHU 9549) are conventionally known as fructooligosaccharide-producing microorganisms. The composition of fructooligosaccharides of various microbial origins, including fructosylnystose /
It is about 10 to 15% (about 5 to 7.5% by weight) as (1-kestose + nystose). The pentasaccharide fructosylnystose hindered the fractionation and crystallization of the trisaccharide 1-kestose and the tetrasaccharide nystose.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、酵素
反応法によるフラクトオリゴ糖の工業的な製造に適し、
且つクロマト分離法による1−ケストース及びニストー
スの効率の良い分離に適し、最終生産物として吸湿性の
ない結晶とすることができるフラクトシル転移酵素であ
って、フラクトシルニストースの生成量が微量であると
いう特徴を有するフラクトシル転移酵素を提供するこ
と、並びに該酵素を使用した1−ケストース及びニスト
ースの分別製造方法を提供すること、並びに1−ケスト
ース結晶及びニストース結晶を製造する方法を提供する
ことを目的とする。Therefore, the present invention is suitable for industrial production of fructooligosaccharides by an enzymatic reaction method,
And a fructosyltransferase which is suitable for efficient separation of 1-kestose and nystose by a chromatographic separation method and which can be formed into crystals having no hygroscopicity as a final product, in which the amount of fructosylnystose produced is very small. It is an object of the present invention to provide a fructosyltransferase having the characteristics described above, to provide a method for fractionating and producing 1-kestose and nystose using the enzyme, and to provide a method for producing 1-kestose crystal and nystose crystal. And
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは自然
界に存在する微生物より、五糖類であるフラクトシルニ
ストースを作らないか、作ってもわずかであるフラクト
オリゴ糖生産酵素を検索した。その結果、「かつおぶ
し」生産菌の一種とされるエウロチウム・リーペンス
(Eurotium repens)の培養菌体、培養
液、或いはそれらから抽出精製した酵素にショ糖を基質
として作用させ、1−ケストース、ニストースを主とし
て生産し、フラクトシルニストースをほとんど生産しな
い作用があることを見いだし、且つクロマト分離の手法
を用いて高純度1−ケストース及び高純度ニストースの
製造法及びそれらの各結晶の製造法を確立した。また、
クロマト分離液より、1−ケストース、ニストースを結
晶品として得たばかりでなく、それらを回収した後の振
り蜜を再び酵素反応に供することにより、生産ロスの少
ない1−ケストース及びニストースの製造方法を確立
し、本発明を完成させた。Accordingly, the present inventors have searched for a fructo-oligosaccharide-producing enzyme that does not produce pentasaccharide fructosylnystose, or that produces only a small amount, from microorganisms existing in nature. As a result, sucrose acts as a substrate on cultured cells of Eurotium repens , which is a kind of "Katsuobushi" -producing bacterium, and on a culture solution or an enzyme extracted and purified therefrom, to convert 1-kestose and nystose into a substrate. Mainly produced and found to have the effect of producing almost no fructosylnystose, and established a method for producing high-purity 1-kestose and high-purity nystose and a method for producing each crystal thereof using a chromatographic separation technique. . Also,
From the chromatographic separation liquid, not only 1-kestose and nystose were obtained as crystalline products, but also a method for producing 1-kestose and nystose with a small production loss was established by subjecting the collected honey to the enzymatic reaction again. Thus, the present invention has been completed.
【0011】すなわち、本発明のフラクトシル転移酵素
は、エウロチウム属に属する微生物により生産されたも
のであることを特徴とし、0.1M以上のシュークロー
スを基質として反応させた場合に反応生成物としてのフ
ラクトオリゴ糖における組成比が、次式(1)、 フラクトシルニストース/(1−ケストース+ニストース)<0.05 … 式(1) で表すことができるフラクトオリゴ糖を生じる能力を有
するフラクトシル転移酵素であることを特徴とする。That is, the fructosyltransferase of the present invention is characterized by being produced by a microorganism belonging to the genus Eurotium, and as a reaction product when reacted with sucrose of 0.1 M or more as a substrate. The fructo-oligosaccharide has a composition ratio of the following formula (1), fructosyl nystose / (1-kestose + nystose) <0.05: a fructosyl transferase having an ability to generate fructooligosaccharides represented by the formula (1): There is a feature.
【0012】前記本発明のフラクトシル転移酵素を製造
できるエウロチウム属に属する微生物には、エウロチウ
ム属に属し、前記式(1)で示されるフラクトオリゴ糖
を生産する微生物であれば、どのようなものでもよい
が、例えば、エウロチウム・リーペンス(Euroti
um repense)(別名:Eurotium s
p.HS−1005)(FERM P−17199)を
使用することができる。The microorganism belonging to the genus Eurotium which can produce the fructosyltransferase of the present invention may be any microorganism which belongs to the genus Eurotium and produces the fructooligosaccharide represented by the above formula (1). Is, for example, Eurotium lipens.
um response ) (alias: Eurotium s )
p. HS-1005 ) (FERM P-17199) can be used.
【0013】本発明の1−ケストース及びニストースを
主体とするフラクトオリゴ糖の製造方法は、エウロチウ
ム属に属する微生物菌体、該微生物の培養液、及びそれ
らから抽出精製される酵素からなる群から選ばれた生体
触媒を用い、ショ糖を基質にして作用させて、反応溶液
中にフラクトオリゴ糖を生成させ、前記式(1)、で表
されるフラクトオリゴ糖を製造することを特徴とする。The method of the present invention for producing fructooligosaccharides mainly comprising 1-kestose and nystose is selected from the group consisting of microbial cells belonging to the genus Eurotium, cultures of the microorganisms, and enzymes extracted and purified therefrom. The method is characterized in that fructooligosaccharides are produced in a reaction solution by using sucrose as a substrate using the biocatalyst to produce fructooligosaccharides represented by the formula (1).
【0014】前記本発明のフラクトオリゴ糖の製造方法
においては、酵素反応に作用させる基質としてのショ糖
を0.1M以上とすることによって前記式(1)で示さ
れる組成比の1−ケストース及びニストースを主体とす
る混合物を得ることができる。In the method for producing fructooligosaccharide according to the present invention, the sucrose as a substrate to be reacted with the enzyme reaction is adjusted to 0.1 M or more so that 1-kestose and nystose having a composition ratio represented by the above formula (1) are obtained. Can be obtained.
【0015】これらのフラクトオリゴ糖を含む反応液か
ら、1−ケストース及びニストースを分離するには、ク
ロマト分離法により行うことができる。前記クロマト分
離は、第1段目のクロマト分離と第2段目のクロマト分
離から構成することができる。第1段目のクロマト分離
により、還元糖を主成分とする第1フラクション、未反
応ショ糖を主成分とする第2フラクション、及びケスト
ース、ニストースを主成分とする第3フラクションに分
け、さらに第2段目のクロマト分離により、前記第3フ
ラクションから1−ケストース及びニストースを分離す
ることを特徴とする。[0015] 1-Kestose and nystose can be separated from the reaction solution containing these fructooligosaccharides by a chromatographic separation method. The chromatographic separation can be composed of a first-stage chromatographic separation and a second-stage chromatographic separation. The first-stage chromatographic separation divides the first fraction containing reducing sugar as a main component, the second fraction containing unreacted sucrose as a main component, and the third fraction containing kestose and nystose as main components. 1-kestose and nystose are separated from the third fraction by a second-stage chromatographic separation.
【0016】前記工程で得られる1−ケストース及び/
又はニストースを公知の手法で結晶化させることによ
り、吸湿性の少ない1−ケストース結晶及び/又はニス
トース結晶を製造することができる。1-kestose obtained in the above step and / or
Alternatively, 1-kestose crystals and / or nystose crystals having low hygroscopicity can be produced by crystallizing nystose by a known method.
【0017】本発明のフラクトオリゴ糖の製造方法は、
上記工程を繰り返し適用することができ、そのために
は、前記未反応ショ糖を主成分とする第2フラクション
をリサイクルタンクに集め、且つ前記1−ケストース区
分を結晶化させて1−ケストース結晶と振り密を得、該
振り密をリサイクルタンクに集め、且つ前記ニストース
区分を結晶化させてニストース結晶と振り密を得、該振
り密をリサイクルタンクに集め、リサイクルタンクに集
められている混合物に対して、基質としてのショ糖が
0.1M以上となるように、さらにショ糖を添加してシ
ョ糖濃度を調整し、前記工程で得られたショ糖濃度の調
整された混合物を基質であるショ糖原料として、前記生
体触媒に再度適用して、前記工程を繰り返すことを特徴
とする。The process for producing fructooligosaccharides of the present invention comprises:
The above process can be applied repeatedly, for which purpose the second fraction containing the unreacted sucrose as a main component is collected in a recycle tank, and the 1-kestose section is crystallized and shaken with 1-kestose crystal. Condensate, collect the condensate in a recycle tank, and crystallize the nystose section to obtain a confinement with the nystose crystal, collect the consolidation in the recycle tank, and apply the mixture collected in the recycle tank to the recycle tank. The sucrose concentration is adjusted by further adding sucrose so that the sucrose as a substrate is 0.1 M or more, and the sucrose concentration adjusted mixture obtained in the above step is used as a sucrose substrate. The method is characterized in that the process is repeated by applying the biocatalyst again as a raw material.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】使用する微生物 本発明のフラクトシル転移酵素を生産する微生物は、北
海道上川郡清水市ホクレン農業協同組合連合会清水製糖
工場敷地内より単離されたものである。該微生物の菌学
的性質を以下に記す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Microorganism used The microorganism producing the fructosyltransferase of the present invention has been isolated from the site of the Shimizu Sugar Factory of the Hokuren Agricultural Cooperative Association, Shimizu City, Kamikawa-gun, Hokkaido. The microbiological properties of the microorganism are described below.
【0019】(1)コロニーはツアペック寒天培地上で
増殖し、20日目には直径2〜3cmに達した。20%
ショ糖を含むツアペック寒天培地上では25℃で14日
目に6〜7cmに達する。コロニーの色調は分生子頭と
栄養菌糸のために黄緑色から緑色がかった灰色である
が、時々は黄色がかった橙色から赤茶色となる。(1) Colonies grew on Tupec agar medium and reached 2-3 cm in diameter on the 20th day. 20%
On Tuapec agar containing sucrose, it reaches 6-7 cm on day 14 at 25 ° C. The color of the colonies is yellow-green to greenish-grey due to the conidial head and vegetative mycelium, but sometimes yellowish-orange to reddish-brown.
【0020】(2)20%ショ糖を含むツアペック寒天
培地上では球形〜亜球形の被子器(75〜100μm)
が豊富に形成され、橙色から黄色の層を形成し、その周
りを黄色から橙色の菌子のネットワークが取り囲む。(2) Spherical to subspherical angiosperms (75-100 μm) on Tupec agar medium containing 20% sucrose
Are abundantly formed, forming an orange-yellow layer, around which a network of yellow-orange mycelia surrounds.
【0021】(3)子のうは球形〜亜球形(10〜12
μm)で鎖が集まったように見える。子のう胞子はレン
ズ状(直径4.8〜5.6μm、短径4.0〜4.5μ
m)であり、外側はなめらかであるが、ややでこぼこし
ており赤道付近に溝の痕跡が観測できる。(3) Ascomycetes are spherical to subspherical (10 to 12)
μm), the chains appear to have gathered. Ascospores are lens-shaped (4.8-5.6 μm in diameter, 4.0-4.5 μ in minor axis)
m) and the outside is smooth, but slightly uneven and traces of the groove can be observed near the equator.
【0022】(4)分生子頭は直径100〜200μm
である。(4) The conidial head is 100-200 μm in diameter
It is.
【0023】(5)分生子柄は200〜800μmの長
さで頂点でふくらみ、20〜40μm径の頂のうを作
る。(5) The conidiophores bulge at the vertices with a length of 200 to 800 μm to form peaks with a diameter of 20 to 40 μm.
【0024】(6)分生子は7〜10μm×3.5〜
4.5μのサイズで上記分生子頂のうに生じる。(6) Conidia 7 to 10 μm × 3.5
It occurs at the conidia top at a size of 4.5μ.
【0025】(7)分生子はやや球状から楕円形であ
り、細い棘毛で密におおわれ、直径は5〜6.5μmで
ある。(7) Conidia are slightly spherical to elliptical, densely covered with fine spines, and have a diameter of 5 to 6.5 μm.
【0026】(8)生育至適温度範囲は25〜30℃で
あり、40℃以上では生育しない。(8) The optimum temperature range for growth is 25 to 30 ° C., and it does not grow at 40 ° C. or higher.
【0027】上記した菌学的性質を食品菌類ハンドブッ
ク、宇田川俊一他監訳、医歯業出版(1984)第32
頁並びにComopendium of Soil F
ungi,Vol.1〔K.H.Ponsch他著、A
cademic press(1980)P293−2
95〕の記載と比較した結果、本菌はエウロチウム・リ
ーペンス(Eurotium repense)(別
名:Eurotiumsp.HS−1005)(FER
M P−17199)と同定された。The above-mentioned mycological properties are described in Food Fungi Handbook, translated by Shunichi Udagawa et al., Medical and Dental Business Publishing (1984) No. 32
Page and Comopendium of Soil F
ungi, Vol. 1 [K. H. A. Ponsch et al., A
Cademic press (1980) P293-2
95], the bacterium was found to be Eurotium repense (alias: Eurotium sp. HS-1005) (FER
MP-17199).
【0028】E.repens由来のフラクトシル転移
酵素 (1)作用及び基質特異性 0.03M以下のショ糖存在下では主に加水分解のみを
行い、0.1M以上のショ糖存在下では主にフラクトオ
リゴ糖の生成が行われる。0.8Mショ糖を基質とし、
24時間反応させた場合に、1−ケストース及びニスト
ースの生成が認められ、その比率は、1−ケストースを
100として、ニストース15.7である。なお、ショ
糖に対するkm値は1.53Mである。 E. fructosyl transfer from C. repens
Enzyme (1) Action and Substrate Specificity In the presence of sucrose of 0.03 M or less, only hydrolysis is mainly performed, and in the presence of 0.1 M or more of sucrose, fructooligosaccharides are mainly produced. 0.8M sucrose as a substrate,
When reacted for 24 hours, the production of 1-kestose and nystose was observed, and the ratio was 15.7 with 1-kestose being 100. The km value for sucrose is 1.53M.
【0029】本発明のフラクトシル転移酵素は、フラク
トシルニストースの生成量が微量であり、0.1M以上
のシュークロースを基質として反応させた場合に反応生
成物としてのフラクトオリゴ糖の組成比が、次式、 フラクトシルニストース/(1−ケストース+ニストー
ス)<0.05 となる。The fructosyltransferase of the present invention produces only a small amount of fructosyl nystose, and when reacted with sucrose of 0.1 M or more as a substrate, the composition ratio of fructooligosaccharide as a reaction product is as follows: The following formula is obtained: fructosylnystose / (1-kestose + nystose) <0.05.
【0030】(2)至適pH及び安定pH範囲 至適pHは6.8である。また、各種pHに4℃で18
時間保持後、残存活性をpH6.8で測定した場合の安
定範囲は5.5〜7.5である。(2) Optimum pH and stable pH range The optimum pH is 6.8. In addition, it is 18
After holding for a time, the stable range when the residual activity is measured at pH 6.8 is 5.5 to 7.5.
【0031】(3)力価測定法 酵素反応は0.1Mショ糖を基質として45℃で行い、
生成した1−ケストースを液体クロマトグラフィー(H
PLC)で測定する。酵素単位は、上記の条件下で1分
間に1μmolの1−ケストースを生成する酵素量を1
ユニットとする。以上の測定により、後記(6)に示す
方法で精製した酵素の比活性は1,260ユニット/m
gで回収率は15.4%であった。(3) Titration method The enzyme reaction is carried out at 45 ° C. using 0.1 M sucrose as a substrate.
The generated 1-kestose is subjected to liquid chromatography (H
PLC). The enzyme unit is the amount of enzyme that produces 1 μmol of 1-kestose per minute under the above conditions.
Unit. From the above measurements, the specific activity of the enzyme purified by the method described in (6) below was 1,260 units / m
The recovery in g was 15.4%.
【0032】(4)作用温度の範囲 本酵素の至適温度は45℃であり、また25℃以上の各
種温度に60分間保持後、残存活性を45℃で測定した
ところ、その安定範囲は45℃までで、それ以上、即
ち、50℃で20%失活、60℃で完全に失活する。し
かし高濃度のショ糖の存在下ではその安定性が増し、例
えば、1.8Mショ糖の存在下では至適温度は60℃で
あり、安定温度範囲も65℃までとなり、70℃で40
%失活、75℃で完全に失活する。(4) Range of action temperature The optimum temperature of the present enzyme is 45 ° C, and after maintaining at various temperatures of 25 ° C or higher for 60 minutes and measuring the residual activity at 45 ° C, the stable range is 45 ° C. C. and above, that is, 20% inactivation at 50.degree. C. and complete inactivation at 60.degree. However, in the presence of a high concentration of sucrose, its stability increases. For example, in the presence of 1.8M sucrose, the optimum temperature is 60 ° C, the stable temperature range is up to 65 ° C,
% Inactivation, complete inactivation at 75 ° C.
【0033】図1に、本発明のフラクトシル転移酵素を
種々の温度に保持した場合の相対酵素活性(%)をグラ
フにして示す。図1の酵素活性の測定条件は、pH6.
8の緩衝液中に4ユニットの酵素を入れ、様々な温度で
60分間保持した後、残存活性を45℃で測定してい
る。なお、ショ糖存在下での活性測定においては温度ス
トレスをかけていた時に生成された1−ケストース量を
差し引いて計算している。図1のグラフにおいて、曲線
Aはショ糖なしの場合、曲線Bは1.8Mショ糖存在下
の場合を示す。FIG. 1 is a graph showing the relative enzyme activity (%) when the fructosyltransferase of the present invention is maintained at various temperatures. The measurement conditions of the enzyme activity in FIG.
After placing 4 units of the enzyme in the buffer solution of No. 8 and holding at various temperatures for 60 minutes, the residual activity was measured at 45 ° C. In the activity measurement in the presence of sucrose, the amount was calculated by subtracting the amount of 1-kestose generated when a temperature stress was applied. In the graph of FIG. 1, curve A shows the case without sucrose, and curve B shows the case with 1.8 M sucrose.
【0034】(5)pH、温度などによる失活の条件 pH4.5では約40%失活し、pH3.5で完全に失
活する。pH8.5では約30%失活し、pH10で完
全に失活する。(5) Deactivation conditions depending on pH, temperature, etc. At pH 4.5, about 40% of the deactivation occurs, and at pH 3.5, it is completely deactivated. Approximately 30% is deactivated at pH 8.5 and completely deactivated at pH 10.
【0035】(6)精製法E.repens (FERM P−17199)を30
重量%ショ糖を含む培地500mlを用い、30℃、7
日間振とう培養を行って湿菌体を得、該湿菌体に対して
超音波処理を行って、得られた菌体抽出液を粗酵素液と
して、各種カラムクロマトグラフィー操作(DEAE−
セファロース CL−6B、トヨパールHW−55S及
びトヨパール HW−65S、そしてフェニル−トヨパ
ール 650S)を行って精製酵素とする。[0035] (6) purification method E. repens (FERM P-17199) to 30
Using 500 ml of a medium containing weight% sucrose, 30 ° C., 7
The cells were shake-cultured for one day to obtain wet cells, and the wet cells were subjected to ultrasonic treatment. The obtained cell extract was used as a crude enzyme solution in various column chromatography operations (DEAE-
Sepharose CL-6B, Toyopearl HW-55S and Toyopearl HW-65S, and phenyl-Toyopearl 650S) are used as purified enzymes.
【0036】(7)分子量 前記(6)で精製される精製酵素は、ポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動(SDS−PAGB)により均一に精製
されたことが確認されたものについて、その移動率の比
較の結果、本酵素の分子量は77,000と算出され
る。等電点電気泳動(IEF)による等電点はpH4.
8である。(7) Molecular Weight The purified enzyme purified in the above (6) was confirmed to be uniformly purified by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). The molecular weight of this enzyme is calculated to be 77,000. The isoelectric point by isoelectric focusing (IEF) is pH4.
8
【0037】フラクトオリゴ糖の製造方法 次に上記E.repens由来のフラクトシル転移酵素
を用いたフラクトオリゴ糖含有糖組成物の生産法を説明
する。最初にE.repens(FERM P−171
99)から粗酵素を得る方法を述べる。[0037] The method of manufacturing fructooligosaccharides then the E. A method for producing a fructooligosaccharide-containing saccharide composition using a repens- derived fructosyltransferase will be described. First, E. repens (FERM P-171
A method for obtaining a crude enzyme from 99) will be described.
【0038】(1)粗酵素液の調製 培地には、ショ糖として5〜40重量%、好ましくは2
0〜30重量%を含み、窒素原として酵母エキス0.5
〜3重量%、好ましくは1.0〜2.0重量%を含み、
さらにリン酸塩類、マグネシウム塩など、たとえばリン
酸カリウム、硫酸マグネシウムなどの無機塩類を0.1
〜1.0重量%、好ましくは0.2〜0.5重量%加え
たものを用いる。培地のpHは4.5〜7.5、好まし
くは5.0〜6.0に調節する。上記微生物の培養は、
あらかじめ24〜48時間振とう培養したものを上記培
地に摂取し、25〜35℃、好ましくは28〜30℃で
24〜72時間、好ましくは30〜48時間通気撹拌培
養することにより行う。(1) Preparation of Crude Enzyme Solution In the culture medium, 5 to 40% by weight, preferably 2
0 to 30% by weight, and 0.5% of yeast extract as a nitrogen source.
-3% by weight, preferably 1.0-2.0% by weight,
Further, phosphates, magnesium salts and the like, for example, inorganic salts such as potassium phosphate, magnesium sulfate, etc.
To 1.0% by weight, preferably 0.2 to 0.5% by weight. The pH of the medium is adjusted to 4.5-7.5, preferably 5.0-6.0. Culture of the above microorganisms,
The culture is carried out by incubating the culture with shaking in advance for 24 to 48 hours into the above-mentioned medium, and culturing with aeration and agitation at 25 to 35 ° C, preferably 28 to 30 ° C, for 24 to 72 hours, preferably 30 to 48 hours.
【0039】この培養によって得られるフラクトオリゴ
糖生産酵素は、菌体、培養液の両方に存在し、菌体、或
いは培養液、或いは培養物全体を粗酵素として使用でき
る。1分間あたり1μMの1−ケストースを生産する力
価を1ユニットとした場合、例えば、本培養物1mlあ
たりの力価はpH6.0、55℃で30〜40ユニット
となる性質を有する。The fructooligosaccharide-producing enzyme obtained by this culture is present in both the cells and the culture solution, and the cells, the culture solution, or the whole culture can be used as a crude enzyme. When the titer producing 1 μM 1-kestose per minute is 1 unit, for example, the titer per 1 ml of the main culture has a property of 30 to 40 units at pH 6.0 and 55 ° C.
【0040】(2)粗酵素液の性質 基質としてショ糖を濃度70%(w/v)溶液に調整
し、該基質溶液1リットルあたり5gの湿菌体を粗酵素
として入れ、55℃、種々のpHで16時間反応させ、
生産された1−ケストース量を測定し、得られた結果を
図2に示す。図2によれば、本フラクトシル転移酵素の
1−ケストースの生産に適切なpHは5.0〜6.0で
あることがわかる。(2) Properties of Crude Enzyme Solution As a substrate, sucrose was adjusted to a 70% (w / v) solution, and 5 g of wet cells per liter of the substrate solution was added as a crude enzyme. Reaction at pH of 16 hours,
The amount of 1-kestose produced was measured, and the results obtained are shown in FIG. FIG. 2 shows that the pH suitable for producing 1-kestose of the present fructosyltransferase is 5.0 to 6.0.
【0041】また、基質としてショ糖を濃度70%(w
/v)溶液に調整し、該基質溶液1リットルあたり5g
の湿菌体を粗酵素として入れ、pH6.0で種々の温度
で24時間反応させ、生産された1−ケストース量を測
定して得られた結果を図3に示す。図3によれば、本発
明の粗フラクトシル転移酵素の1−ケストースの生産に
適切な温度は50〜60℃であることがわかる。Further, sucrose is used as a substrate at a concentration of 70% (w
/ V) adjusted to a solution, 5 g per liter of the substrate solution
The wet cells were added as a crude enzyme, reacted at various temperatures at pH 6.0 for 24 hours, and the amount of 1-kestose produced was measured. The results obtained are shown in FIG. According to FIG. 3, it is found that the temperature suitable for producing 1-kestose of the crude fructosyltransferase of the present invention is 50 to 60 ° C.
【0042】(3)フラクトオリゴ糖含有物の製造 上記(1)で調製された粗酵素液を、pH4.5〜7.
0、好ましくは5.0〜6.0に調整した30〜80%
(w/v)、好ましくは60〜70%(w/v)のショ
糖溶液の5〜30倍量、好ましくは10〜20倍量に投
入し、反応温度を40〜60℃、好ましくは50〜55
℃に調節し、ゆっくり撹拌しながら24〜72時間、好
ましくは30〜48時間反応させる。その結果反応糖組
成物として還元糖20〜35%、ショ糖15〜35%、
ケストース20〜35%、ニストース10〜25%、フ
ラクトシルニストース1%以下のフラクトオリゴ糖組成
物が得られる。(3) Production of Fructooligosaccharide-Containing Material The crude enzyme solution prepared in the above (1) was subjected to pH 4.5 to 7.5.
0, preferably 30-80% adjusted to 5.0-6.0
(W / v), preferably 5 to 30 times, preferably 10 to 20 times the amount of a sucrose solution of 60 to 70% (w / v), and the reaction temperature is 40 to 60 ° C, preferably 50 to 50%. ~ 55
C. and the reaction is carried out with slow stirring for 24-72 hours, preferably 30-48 hours. As a result, as a reactive sugar composition, reducing sugar 20-35%, sucrose 15-35%,
A fructooligosaccharide composition containing 20 to 35% kestose, 10 to 25% nystose, and 1% or less fructosyl nystose is obtained.
【0043】本発明のフラクトシル転移酵素による反応
生成物である上記フラクトオリゴ糖との比較のために、
従来のフラクトオリゴ糖生産菌、例えば、アスペリギウ
ス・ニガー(ATCC20611)により生産されるオ
リゴ糖組成を示せば、還元糖35%、ショ糖10%、1
−ケストース25%、ニストース25%、フラクトシル
ニストース5%である。このように、本フラクトシル転
移酵素の場合は、フラクトシルニストースの生産性が極
端に低いという特徴があり、この特徴が以下に述べるよ
うにクロマト分離を容易に行うための利点となる。For comparison with the fructooligosaccharide, which is a reaction product of the fructosyltransferase of the present invention,
If the oligosaccharide composition produced by a conventional fructooligosaccharide-producing bacterium, for example, Asperigius niger (ATCC 20611) is shown, reducing sugar 35%, sucrose 10%,
-25% kestose, 25% nystose, 5% fructosyl nystose. As described above, the present fructosyltransferase has a feature that the productivity of fructosylnystose is extremely low, and this feature is an advantage for easily performing chromatographic separation as described below.
【0044】図4に、上記(1)で調製された粗酵素液
3.3リットルを70%(w/v)ショ糖溶液100リ
ットルに、最適条件下(pH6.5、55℃)で作用さ
せて酵素反応を行わせたときの反応時間に対する、ショ
糖濃度、1−ケストース濃度、ニストース濃度、フラク
トシルニストース濃度の関係をグラフとして示す。FIG. 4 shows that 3.3 liters of the crude enzyme solution prepared in the above (1) was allowed to act on 100 liters of a 70% (w / v) sucrose solution under optimal conditions (pH 6.5, 55 ° C.). The relationship between the sucrose concentration, the 1-kestose concentration, the nystose concentration, and the fructosyl nystose concentration with respect to the reaction time when the enzyme reaction was performed is shown as a graph.
【0045】(4)フラクトオリゴ糖のクロマト分離 次に上記(3)で得られた本発明のフラクトオリゴ糖組
成物を、以下に示す方法によりクロマト分離する。本ク
ロマト分離法の特徴は、クロマト分離工程を合計2段行
う点にあり、さらに各々のクロマト分離工程は以下に詳
述するようにそれぞれ別の方法、目的で行う点に特徴が
ある。まず、第1段目のクロマト分離工程は、分離剤と
してカチオンイオン交換樹脂を用い、上記(3)で得ら
れた本発明のフラクトオリゴ糖組成物を、クロマト分離
処理して、還元糖を主成分とする第1フラクション、未
反応ショ糖を主成分とする第2フラクション、及びケス
トース、ニストースを主成分とする第3フラクションに
分けた。次のクロマト分離にかける原液部分である。こ
のような多種類の糖の分離には、例えば、公知の半連続
的なクロマト分離方式である新MCI方式、具体的に
は、特開昭63−158105号公報に開示された方法
が好適に利用できる。(4) Chromatographic separation of fructooligosaccharide Next, the fructooligosaccharide composition of the present invention obtained in the above (3) is chromatographed by the following method. The feature of the present chromatographic separation method is that a total of two chromatographic separation steps are performed, and each of the chromatographic separation steps is performed by a different method and purpose as described in detail below. First, in the first stage of the chromatographic separation step, the fructooligosaccharide composition of the present invention obtained in the above (3) is subjected to chromatographic separation treatment using a cation ion exchange resin as a separating agent, and a reducing sugar as a main component. , A second fraction containing unreacted sucrose as a main component, and a third fraction containing kestose and nystose as main components. This is the stock solution to be used for the next chromatographic separation. For separation of such various kinds of sugars, for example, a new MCI method which is a known semi-continuous chromatographic separation method, specifically, a method disclosed in JP-A-63-158105 is preferably used. Available.
【0046】前記新MCI方式とは、イオン交換樹脂等
の吸着剤が充填された充填床の前端と後端が流体通路で
連結された流体の循環を可能にしたクロマト分離系に、
吸着剤に対する親和性が異なる複数の成分を含む原料流
体を供給し、充填床の前端から後端の方向に充填床内を
流通させて各成分の濃度分布を有する吸着帯域を形成さ
せた後、2以上の画分に分離する方法において、充填床
前端から原料流体を供給しつつ、充填床から任意の一成
分が富化された画分を抜き出す第一工程、及び充填床前
端から脱着剤流体を供給して充填床後端から他の成分が
富化された画分を抜き出す第二工程、及び充填床への流
体の供給及び充填床からの流体の抜き出しを行わずに充
填床内の流体を充填させ、前記第一工程で抜き出された
成分と、他の成分が混在する帯域を充填床の前端に移動
させる第三工程の各工程を任意の順序で含み、上記各工
程を繰り返すことを特徴とするクロマト分離方法であ
る。The new MCI system is a chromatographic separation system in which a front end and a rear end of a packed bed filled with an adsorbent such as an ion exchange resin can be circulated with a fluid connected by a fluid passage.
After supplying a raw material fluid containing a plurality of components having different affinities to the adsorbent, and flowing through the packed bed in the direction from the front end to the rear end of the packed bed to form an adsorption zone having a concentration distribution of each component, In the method of separating into two or more fractions, a first step of extracting a fraction enriched with any one component from a packed bed while supplying a raw material fluid from a packed bed front end, and a desorbent fluid from a packed bed front end And the second step of extracting other component-enriched fractions from the rear end of the packed bed, and supplying the fluid to the packed bed and extracting the fluid from the packed bed without removing the fluid from the packed bed. And the components extracted in the first step and each step of the third step of moving the zone in which other components are mixed to the front end of the packed bed in any order, and repeating the above steps And a chromatographic separation method.
【0047】該新MCI方式による前記還元糖を主成分
とする第1フラクションは、排除するかあるいは濃縮
し、別途甘味料として回収してもよい。前記未反応ショ
糖を主成分とする第2フラクションは、反応液に戻し、
再度、酵素反応に供してもよい。前記第3フラクション
は、ケストース、ニストースを主成分としているので、
次に行う第2段目のクロマト分離工程の原液とする。The first fraction containing the reducing sugar as a main component according to the new MCI method may be eliminated or concentrated, and may be separately recovered as a sweetener. The second fraction containing the unreacted sucrose as a main component is returned to the reaction solution,
The enzyme reaction may be performed again. Since the third fraction is composed mainly of kestose and nystose,
It is used as a stock solution for the second-stage chromatographic separation step to be performed next.
【0048】第1段目のクロマト分離工程のさらに好ま
しい態様を説明すれば、カチオンイオン交換樹脂とし
て、好ましくは、ナトリウム型のカチオンイオン交換樹
脂(平均粒径220ミクロン)を採用し、原液濃度が5
0〜70%(w/w)、運転負荷が0.05〜0.1
0、好ましくは0.07〜0.08(リットル/時間・
樹脂)、水使用比が2〜3(v/v)、好ましくは2.
7〜2.8(v/v)となるように設定してクロマト分
離工程を行う。To explain a more preferred embodiment of the first-stage chromatographic separation step, preferably, a sodium-type cation ion exchange resin (average particle size: 220 μm) is used as the cation ion exchange resin, and the concentration of the stock solution is reduced. 5
0-70% (w / w), operating load 0.05-0.1
0, preferably 0.07 to 0.08 (liter / hour.
Resin), the water usage ratio is 2-3 (v / v), preferably 2.
The chromatographic separation step is performed with the setting being 7 to 2.8 (v / v).
【0049】該第1段目のクロマト分離工程により得ら
れる前記三つのフラクションは、第1フラクションの糖
組成が還元糖純度95〜98%、第2フラクションの糖
組成がショ糖40〜50%、フラクトオリゴ糖35〜4
0%、還元糖10〜20%、第3フラクションの糖組成
がフラクトオリゴ糖95〜97%(内フラクトシルニス
トース3%以下)、ショ糖3〜5%となる。The three fractions obtained in the first stage of the chromatographic separation step are as follows: the first fraction has a sugar composition of 95 to 98% of reducing sugar purity, the second fraction has a sugar composition of 40 to 50% sucrose, Fructooligosaccharides 35-4
The sugar composition of 0%, reducing sugar 10-20%, and third fraction is fructooligosaccharide 95-97% (internal fructosylnystose 3% or less) and sucrose 3-5%.
【0050】本発明の目的を達するためには、以上のク
ロマト分離工程の他に、単塔カラムによる回分法による
クロマト分離も可能であるが、上記方法に比べ使用樹脂
量、水量は多くなる。In order to achieve the object of the present invention, in addition to the above-described chromatographic separation step, chromatographic separation by a batch method using a single column is also possible, but the amount of resin used and the amount of water used are larger than those in the above method.
【0051】次に第2段目のクロマト分離について述べ
る。第2段目のクロマト分離の目的は第1段目のクロマ
ト分離で得られた第3フラクションを原液として、そこ
からケストース、ニストースを高純度で得るところにあ
る。そのために、クロマト分離方式として、公知の擬似
移動床方式クロマト分離、例えば、製糖技術研究会誌,
Vol.41, p.29〜36(1993)に示される方法が好適に適用で
きる。Next, the second-stage chromatographic separation will be described. The purpose of the second-stage chromatographic separation is to obtain kestose and nystose with high purity from the third fraction obtained by the first-stage chromatographic separation as a stock solution. Therefore, as a chromatographic separation method, known simulated moving bed type chromatographic separation, for example, Journal of Sugar Manufacturing Technology,
Vol. 41, p. 29-36 (1993) can be suitably applied.
【0052】該擬似移動床方式によるクロマト分離と
は、イオン交換樹脂等の充填剤が充填された充填層を実
際に移動させることなく、移動層方式(カラムの一端に
溶離液を供給しながら充填層の中間に2成分を含む原液
を連続供給すると同時に、充填剤を溶離液の流れ方向と
は逆向きに移動させて、原液中の各成分を互いに逆向き
に移動させて連続的に各成分を分離する方式)と同じ効
果を得る方式である。具体的には、充填層を何本かのカ
ラムに分割し、円環状に連結した装置構成とし、供給液
の供給位置、抜出し位置を間欠的に反対方向へ移動させ
ていき、見かけ上、充填層が移動している効果を得て、
2成分を分離する方式である。The chromatographic separation by the simulated moving bed method refers to a moving bed method (filling while supplying an eluent to one end of a column) without actually moving a packed bed filled with a filler such as an ion exchange resin. At the same time as the stock solution containing two components is continuously supplied in the middle of the layer, the filler is moved in the opposite direction to the flow direction of the eluent, and each component in the stock solution is moved in the opposite direction to each other to continuously make each component. This is a method for obtaining the same effect as that of the method for separating. Specifically, the packed bed is divided into several columns, and the system is configured to be connected in a ring shape.The supply position and the withdrawal position of the supply liquid are intermittently moved in the opposite direction, and apparently the packing With the effect of moving layers,
This is a method of separating two components.
【0053】第2段目のクロマト分離により得られる第
1フラクションは、ケストースを主成分とするフラクシ
ョンであり、第2フラクションはニストースを主成分と
するフラクションである。The first fraction obtained by the second-stage chromatographic separation is a fraction mainly containing kestose, and the second fraction is a fraction mainly containing nystose.
【0054】第2段目のクロマト分離の分離カラムに使
用される分離剤としては第1段目と同じくナトリウム型
カチオンイオン交換樹脂を採用することが、二つのフラ
クションに効率よく分離するために有利である。It is advantageous to employ a sodium-type cation ion-exchange resin as the separating agent used in the second-stage chromatographic separation column, as in the first-stage, in order to efficiently separate the two fractions. It is.
【0055】本発明の1−ケストース及びニストースの
分別製造方法に使用される第1段目のクロマト分離及び
第2段目のクロマト分離において、用いられる分離剤と
して、好ましくは、ナトリウム型のカチオンイオン交換
樹脂(平均粒径220ミクロン)が採用できる。In the first-stage chromatographic separation and the second-stage chromatographic separation used in the method of the present invention for separating and producing 1-kestose and nystose, a sodium-type cation ion is preferably used as a separating agent. An exchange resin (average particle size 220 microns) can be employed.
【0056】擬似移動層方式を採用した第2段目のクロ
マト分離において、1−ケストース及びニストースを分
離するには、第2段目のクロマト分離装置に供給する原
液濃度を50〜70%(w/w)、運転負荷を0.02
〜0.03(リットル/時間・樹脂)、好ましくは0.
025〜0.028(リットル/時間・樹脂)、溶離水
使用比を1.5〜2.5(v/v)、好ましくは1.9
〜2.2(v/v)と設定することにより、この第2段
目のクロマト分離から、1−ケストース純度80〜85
%(内フラクトシルニストース1%以下)の第1フラク
ションと、ニストース純度70〜80%(内フラクトシ
ルニストース4%以下)の第2フラクションが得られ
る。In the second stage of chromatographic separation employing the simulated moving bed system, to separate 1-kestose and nystose, the concentration of the stock solution supplied to the second stage of chromatographic separation apparatus is 50 to 70% (w / W), the operating load is 0.02
0.00.03 (liter / hour · resin), preferably 0.
025 to 0.028 (liter / hour resin), eluent water use ratio 1.5 to 2.5 (v / v), preferably 1.9
By setting to -2.2 (v / v), the 1-kestose purity is 80-85 from the second-stage chromatographic separation.
% (1% or less of inner fructosylnystose) and a second fraction having a nystose purity of 70 to 80% (4% or less of inner fructosylnystose).
【0057】前記工程で得られる各高純度の1−ケスト
ース溶液及びニストース溶液からの各フラクトオリゴ糖
の結晶化方法は、公知の結晶化方法、例えば、特公平6
−70075号公報に開示の1−ケストース結晶の製造
方法、及び、特開平6−165700号公報に開示のニ
ストース結晶の製造方法によって製造することができ
る。The crystallization of each fructooligosaccharide from each of the high-purity 1-kestose solution and nystose solution obtained in the above step can be carried out by a known crystallization method, for example,
It can be produced by a method for producing 1-kestose crystal disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 70075/1995 and a method for producing a nistose crystal disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-165700.
【0058】図5は、上記に詳述した本発明の1−ケス
トース結晶及びニストース結晶の製造方法の工程を示す
フロー図である。1は、本発明のフラクトシル転移酵素
をシュークロースに作用させて酵素反応を行わせるため
の反応槽である。該反応槽1における酵素反応によって
得られたフラクトオリゴ糖混液は、第1段目のクロマト
分離塔2に導入され、ショ糖区分、還元糖区分、フラク
トオリゴ糖区分に分画される。前記ショ糖区分は後述す
るリサイクルタンク4に回される。前記還元糖区分は、
別途、甘味料等に利用することができる。FIG. 5 is a flow chart showing the steps of the method for producing 1-kestose crystal and nystose crystal of the present invention described in detail above. 1 is a reaction tank for causing the fructosyltransferase of the present invention to act on sucrose to carry out an enzymatic reaction. The fructooligosaccharide mixture obtained by the enzymatic reaction in the reaction tank 1 is introduced into the first-stage chromatographic separation tower 2 and fractionated into a sucrose section, a reducing sugar section, and a fructooligosaccharide section. The sucrose section is sent to a recycle tank 4 described later. The reducing sugar category,
Separately, it can be used for sweeteners and the like.
【0059】前記フラクトオリゴ糖区分は、第2段目の
クロマト分離塔3へ導入され、ここで1−ケストースと
ニストースに分画される。各々分離された1−ケストー
ス及びニストースに対してそれぞれ結晶化工程が施さ
れ、1−ケストース結晶及びニストース結晶がそれぞれ
製造される。これらの1−ケストース及びニストースの
各結晶化工程において、結晶を採取した後の振り密は、
前記リサイクルタンク4へ集められ、前記回収されたシ
ョ糖区分と混合される。該リサイクルタンク4に集めら
れた混合物は、糖組成物として、還元糖5〜7%、ショ
糖60〜70%、1−ケストース17〜22%、ニスト
ース6〜8%、フラクトシルニストース0.2〜0.5
%となる。The fructooligosaccharide fraction is introduced into the second-stage chromatographic separation column 3, where it is fractionated into 1-kestose and nystose. A crystallization step is performed on each of the separated 1-kestose and nystose to produce a 1-kestose crystal and a nystose crystal, respectively. In each of these 1-kestose and nystose crystallization steps, shaking after collecting crystals is as follows:
It is collected in the recycle tank 4 and mixed with the collected sucrose section. The mixture collected in the recycling tank 4 is used as a sugar composition as reducing sugars 5 to 7%, sucrose 60 to 70%, 1-kestose 17 to 22%, nystose 6 to 8%, fructosyl nystose 0. 2-0.5
%.
【0060】この糖混合物を、再度、反応槽1へ戻し、
55℃に保ち、シュークロース濃度70%(w/v)、
pH5.0〜6.0に調整し、上記に述べたように本発
明のエウロチウム属に属するフラクトシル転移酵素生産
菌の培養物を再度投入し、26〜31時間反応させるこ
とによって、反応糖組成として、還元糖29〜31%、
ショ糖18〜22%、1−ケストース31〜34%、ニ
ストース15〜17%、フラクトシルニストース1%以
下の糖組成物を得ることができる。This sugar mixture was returned to the reaction tank 1 again,
Maintained at 55 ° C, sucrose concentration 70% (w / v),
The pH was adjusted to 5.0 to 6.0, and the culture of the fructosyltransferase-producing bacterium belonging to the genus Eurotium of the present invention was added again as described above and reacted for 26 to 31 hours to obtain a reactive sugar composition. , Reducing sugar 29-31%,
A sugar composition comprising 18 to 22% of sucrose, 31 to 34% of 1-kestose, 15 to 17% of nystose and 1% or less of fructosyl nystose can be obtained.
【0061】このように、本発明の1−ケストース結晶
及びニストース結晶の製造方法は、第1段目のクロマト
分離で生ずるショ糖区分、1−ケストース結晶工程で生
ずる振り密、ニストース結晶工程で生ずる振り密を完全
に再利用でき、無駄のない高効率な製造サイクルを実現
できる。As described above, the method for producing 1-kestose crystals and nystose crystals according to the present invention provides the sucrose section generated in the first-stage chromatographic separation, the shrinkage generated in the 1-kestose crystallization step, and the sucrose generated in the 1-kestose crystallization step. Thickness can be completely reused, and a highly efficient manufacturing cycle without waste can be realized.
【0062】[0062]
【実施例】〔実施例1〕酵素液によるオリゴ糖の製造 (1)粗酵素液の製造Eurotium repens (別名:Euroti
um sp.HS−1005)(FERM P−171
99)をポテトデキストロース寒天培地のスラントか
ら、直径10cmのツアペック寒天培地(ショ糖20%
を含む)上に接種し、14日間、30℃にて培養した。
そこに生じたコロニーから滅菌水で胞子を回収し、ショ
糖100g/リットル、酵母エキス15g/リットル、
リン酸カルシウム0.3g/リットル、硫酸マグネシウ
ム0.3g/リットルを含む培養液100cc(pH
6.0)中に接種し、24時間30℃で120rpmの
振とう培養を行った。EXAMPLES Example 1 Production of Oligosaccharides Using Enzyme Solution (1) Production of Crude Enzyme Solution Eurotium repens (alias: Euroti)
um sp. HS-1005) (FERM P-171)
99) from a slant of a potato dextrose agar medium to a 10 cm diameter Tupec agar medium (sucrose 20%
) And cultured at 30 ° C for 14 days.
Spores were collected from the resulting colonies with sterile water, sucrose 100 g / l, yeast extract 15 g / l,
100 cc of a culture solution containing 0.3 g / liter of calcium phosphate and 0.3 g / liter of magnesium sulfate (pH
6.0) and shaking culture at 30 ° C. and 120 rpm for 24 hours.
【0063】得られた培養物を、ショ糖200g/リッ
トル、酵母エキス15g/リットル、リン酸カルシウム
0.3g/リットル、硫酸マグネシウム0.3g/リッ
トル、炭酸カルシウム1.5g/リットルからなる液体
培地5リットル(pH6.0)に接種し、48時間、3
0℃、通気量1/2vvm、撹拌速度400rpmで培
養した。得られた培養液のオリゴ糖生産活性(1−ケス
トース生産活性)は、31.8ユニット/1ml培養液
であった。この培養液を粗酵素液とした。[0063] A 5 liter liquid medium comprising 200 g / liter of sucrose, 15 g / liter of yeast extract, 0.3 g / liter of calcium phosphate, 0.3 g / liter of magnesium sulfate, and 1.5 g / liter of calcium carbonate was obtained. (PH 6.0), 48 hours, 3
The culture was performed at 0 ° C., aeration rate of 1/2 vvm, and stirring speed of 400 rpm. The oligosaccharide-producing activity (1-kestose-producing activity) of the obtained culture was 31.8 units / 1 ml culture. This culture solution was used as a crude enzyme solution.
【0064】(2)酵素反応法によるオリゴ糖の製造 ショ糖濃度70%(w/v)のpH6.0に調整したシ
ョ糖水溶液100リットルを55℃に保ち、該ショ糖水
溶液中に上記(1)の工程で得られた粗酵素液3.3リ
ットルを投入した。上記温度でゆっくり撹拌しながら4
3時間保った。その後、濾過することによって、反応生
成物として糖組成物を含んだ溶液を得た。該糖組成物溶
液の糖組成を下記の表1に示す。(2) Production of Oligosaccharide by Enzyme Reaction 100 liters of a sucrose aqueous solution adjusted to pH 6.0 with a sucrose concentration of 70% (w / v) was kept at 55 ° C. 3.3 liters of the crude enzyme solution obtained in the step 1) was added. While stirring slowly at the above temperature 4
Hold for 3 hours. Thereafter, the solution was filtered to obtain a solution containing the sugar composition as a reaction product. The sugar composition of the sugar composition solution is shown in Table 1 below.
【0065】[0065]
【表1】 [Table 1]
【0066】前記表1に示すように、ショ糖を本発明に
よる酵素反応させることによって、5単糖であるフラク
トシルニストースの含有量の極めて少ない、1−ケスト
ース(3単糖)及びニストース(4単糖)を主体とする
フラクトオリゴ糖が得られたことがわかる。As shown in Table 1 above, the sucrose was subjected to the enzymatic reaction according to the present invention, whereby 1-kestose (trisaccharide) and nystose (trisaccharide) having very low content of the pentasaccharide fructosylnystose were obtained. It can be seen that fructooligosaccharides mainly composed of (4 monosaccharides) were obtained.
【0067】〔実施例2〕オリゴ糖の精製 (第1段目のクロマト分離) 前記実施例1で得られた糖組成物溶液100リットル
を、前記新MCI分離方式のクロマト分離による三成分
分離を行って、以下に示す還元糖区分(表2)、ショ糖
区分(表3)、オリゴ糖区分(表4)の3区分を分離し
て得た。該クロマト分離に使用したクロマト分離装置
(三菱ダイアイオンUBK530Na型)には、総樹脂
容量11リットルを充填し、運転負荷(0.075リッ
トル/h・樹脂リットル、水使用比2.75(v/
v))で運転した。その時の各区分における各成分の分
配率、及び各区分における各成分の比率を下記の表2〜
表4に示す。Example 2 Purification of Oligosaccharide (First Chromatographic Separation) 100 liters of the saccharide composition solution obtained in Example 1 was subjected to three-component separation by chromatographic separation using the new MCI separation method. Then, the following three categories of reducing sugar category (Table 2), sucrose category (Table 3), and oligosaccharide category (Table 4) were separated and obtained. The chromatographic separation apparatus (Mitsubishi Diaion UBK530Na type) used for the chromatographic separation was charged with a total resin volume of 11 liters, and the operating load (0.075 liter / h · resin liter, water use ratio 2.75 (v /
v)). Table 2 below shows the distribution ratio of each component in each section at that time, and the ratio of each component in each section.
It is shown in Table 4.
【0068】[0068]
【表2】 [Table 2]
【0069】[0069]
【表3】 [Table 3]
【0070】[0070]
【表4】 [Table 4]
【0071】前記表4によれば、オリゴ糖区分には、5
単糖であるフラクトシルニストースの含有量の極めて少
ない、1−ケストース(3単糖)及びニストース(4単
糖)を主体とするオリゴ糖組成物が得られたことがわか
る。According to Table 4 above, the oligosaccharide classification was 5
It can be seen that an oligosaccharide composition containing 1-kestose (a trisaccharide) and nystose (a monosaccharide) as main components, which has a very low content of the monosaccharide fructosylnystose, was obtained.
【0072】〔実施例3〕1−ケストース及びニストースの分離 (第2段目のクロ
マト分離) 前記実施例2で得られたオリゴ糖区分を70%(w/
w)に濃縮し35リットルを得た。それを擬似移動床方
式を用いる二成分分離で1−ケストース区分とニストー
ス区分に分離した。クロマトカラムは総樹脂容量9リッ
トルのクロマト分離装置(三菱ダイヤイオンUBK53
0Na型)で処理(運転負荷0.027リットル/h・
樹脂リットル、水使用比較2.0(v/v))した。そ
の時の各区分における各成分の分配率及び各区分におけ
る各成分の比率は次の表5、表6のようになった。Example 3 Separation of 1-Kestose and Nystose (Second-stage Chromatographic Separation) The oligosaccharide fraction obtained in Example 2 was reduced to 70% (w /
Concentrated to w) to obtain 35 liters. It was separated into a 1-kestose section and a nystose section by two-component separation using a simulated moving bed system. The chromatographic column is a chromatographic separator with a total resin volume of 9 liters (Mitsubishi Diaion UBK53).
0Na type) (operating load 0.027 liter / h
Resin liter and water use comparison 2.0 (v / v)). At that time, the distribution ratio of each component in each section and the ratio of each component in each section are as shown in Tables 5 and 6 below.
【0073】[0073]
【表5】 [Table 5]
【0074】[0074]
【表6】 [Table 6]
【0075】1−ケストース区分は下記の実施例4で述
べる1−ケストースの結晶製品化に供し、ニストース区
分は下記の実施例5で述べるニストースの結晶製品化に
供した。The 1-kestose fraction was subjected to crystallization of 1-kestose described in Example 4 below, and the nystose fraction was subjected to crystallization of nistose described in Example 5 below.
【0076】〔実施例4〕1−ケストースの結晶化 前記実施例3で得られた1−ケストース区分(1−ケス
トース純度83.7%、56%(w/w)液として約2
0リットル)をエバポレーターで90%(w/w)にま
で濃縮し、これを結晶母液とした。80℃にて1−ケス
トースの種結晶スラリー(20mlエタノール懸濁液)
を投入し、ゆるやかに大気圧下で撹拌しながら17時間
かけ、80℃から65℃へ徐々に温度を下げることによ
り、均一な粒径(直径0.1〜0.2m)の結晶が析出
した。65℃条件下で遠心分離(3,000rpm)に
より結晶を分離し、純度97%の1−ケストース結晶
6.2kgを得た。Example 4 Crystallization of 1-Kestose The 1-kestose fraction obtained in Example 3 (1-kestose purity: 83.7%, about 2% as a 56% (w / w) solution)
0 liter) was concentrated to 90% (w / w) by an evaporator, and this was used as a crystal mother liquor. Seed slurry of 1-kestose at 80 ° C (20 ml ethanol suspension)
, And the temperature was gradually lowered from 80 ° C. to 65 ° C. over 17 hours with gentle stirring under atmospheric pressure, whereby crystals having a uniform particle diameter (0.1 to 0.2 m in diameter) were deposited. . The crystals were separated by centrifugation (3,000 rpm) under the condition of 65 ° C. to obtain 6.2 kg of 97% pure 1-kestose crystals.
【0077】その振り蜜純度は73.4%であったの
で、これを90%(w/w)に再び濃縮し、1−ケスト
ース種結晶スラリー(10ml、エタノール懸濁液)を
投入し、ゆるやかに大気圧下で撹拌しながら20時間か
け80℃から65℃へ徐々に温度を下げることにより、
再び均一な粒径の結晶が析出した。65℃条件下で遠心
分離(3,000rpm)により結晶を分離し、純度9
6%の1−ケストース結晶2.5kgを得た。その振り
蜜糖組成は、1−ケストース64%、ニストース25
%、ショ糖9%、F−ニストース2%であり、固形分と
して5.3kgあった。このものは下記の実施例6に述
べる酵素反応液へ戻し、再利用することとした。Since the purity of the honey was 73.4%, it was again concentrated to 90% (w / w), and a 1-kestose seed crystal slurry (10 ml, ethanol suspension) was added. By gradually lowering the temperature from 80 ° C to 65 ° C over 20 hours while stirring under atmospheric pressure,
Crystals having a uniform particle size were deposited again. The crystals were separated by centrifugation (3,000 rpm) at 65 ° C.
2.5 kg of 6% 1-kestose crystals were obtained. The composition of the sugar beet sugar is 1-kestose 64%, nystose 25
%, Sucrose 9%, and F-nystose 2%, and the solid content was 5.3 kg. This was returned to the enzyme reaction solution described in Example 6 below and reused.
【0078】〔実施例5〕ニストースの結晶化 前記実施例4で得られたニストース区分(ニストース純
度76.0%、56%(w/w)液として約15リット
ル)をエバポレーターで80%(w/w)にまで濃縮
し、これを結晶母液とした。65℃にてニストース種結
晶スラリー(40mlエタノール懸濁液)を投入し、ゆ
るやかに大気圧下で撹拌しながら24時間かけ、65℃
から20℃へ徐々に温度を下げることにより、均一な長
さ(0.2〜0.4mm)の結晶が析出した。室温にて
遠心分離(3,000rpm)により結晶を分離し、純
度96%のニストース結晶5.1kgを得た。Example 5 Crystallization of Nistose The nystose fraction obtained in Example 4 (Nistose purity: 76.0%, about 15 liters as a 56% (w / w) solution) was 80% (w / w) by an evaporator. / W), which was used as a crystal mother liquor. At 65 ° C., a nystose seed crystal slurry (40 ml ethanol suspension) was charged, and the mixture was slowly stirred at atmospheric pressure for 24 hours.
By gradually lowering the temperature from 200 ° C. to 20 ° C., crystals having a uniform length (0.2 to 0.4 mm) were deposited. The crystals were separated by centrifugation (3,000 rpm) at room temperature to obtain 5.1 kg of 96% pure nystose crystals.
【0079】その振り蜜のニストース純度は58.2%
であったので、これを80%(w/w)に再び濃縮し、
65℃にてニストース種結晶スラリー(20ml、エタ
ノール懸濁液)を投入し、ゆるやかに大気圧下で撹拌し
ながら24時間かけ65℃から20℃へ徐々に温度を下
げることにより、再び均一な粒径(0.1〜0.3m
m)の結晶が析出した。室温にて遠心分離(3,000
rpm)により結晶を分離し、純度94%のニストース
結晶1.7kgを得た。この振り蜜糖組成は、ニストー
ス42%、1−ケストース47%、ショ糖5%、フラク
トシルニストース6%であり、固形分として3.7kg
あったので、このものは下記の実施例6に述べる酵素反
応液へ戻し、再利用することとした。The purity of nystose of the honey is 58.2%.
Was concentrated again to 80% (w / w),
A nystose seed crystal slurry (20 ml, ethanol suspension) was charged at 65 ° C., and the temperature was gradually lowered from 65 ° C. to 20 ° C. over 24 hours while gently stirring under atmospheric pressure, so that uniform particles were formed again. Diameter (0.1-0.3m
The crystals of m) precipitated. Centrifuge at room temperature (3,000
The crystals were separated by rpm) to obtain 1.7 kg of 94% pure nystose crystals. The composition of this nectose is 42% nystose, 47% 1-kestose, 5% sucrose, and 6% fructosyl nystose, and has a solid content of 3.7 kg.
Therefore, this was returned to the enzyme reaction solution described in Example 6 below and reused.
【0080】〔実施例6〕リサイクル区分を混合した酵素反応による糖組成 前記実施例1における反応原液のかわりに、前記実施例
2におけるショ糖区分、前記実施例4における1−ケス
トース結晶化振り蜜、前記実施例5におけるニストース
結晶化振り蜜を混合したところ固形分重量としては3
6.9kgになり、これにショ糖33.1kgを加え、
100リットルとし、全糖量70%(w/v)の反応液
を作成した。この中に前記実施例1で作成したE.re
pens培養液3.3リットルを加え、55℃にコント
ロールし、ゆっくり撹拌させながら29時間反応させ
た。この時の反応前の糖組成と反応後糖組成を下記の表
7に示した。[Example 6] Sugar composition by enzymatic reaction mixed with recycle section In place of the undiluted reaction solution in Example 1, the sucrose section in Example 2 and 1-kestose crystallized honey in Example 4 When the nystose crystallized honey of Example 5 was mixed, the weight of the solid content was 3%.
6.9 kg, and add 33.1 kg of sucrose to this,
The reaction solution was set to 100 liters, and a reaction solution having a total sugar amount of 70% (w / v) was prepared. In this, E. coli prepared in Example 1 was used . re
3.3 liters of pens culture solution was added, the mixture was controlled at 55 ° C., and reacted for 29 hours while stirring slowly. The sugar composition before the reaction and the sugar composition after the reaction at this time are shown in Table 7 below.
【0081】[0081]
【表7】 [Table 7]
【0082】以上の結果から、上記リサイクル区分を使
用した場合、純粋なショ糖を使用した場合と同様酵素反
応が順調に進み、かつ短時間で前記実施例1に示した糖
組成に落ちつくことが分かった。From the above results, when the above-mentioned recycle category is used, the enzymatic reaction proceeds smoothly as in the case where pure sucrose is used, and the sugar composition shown in Example 1 can be settled in a short time. Do you get it.
【0083】〔実施例7〕E.repens由来のフラクトシル転移酵素の精製 (1)粗酵素の調製Eurotium repens (FERM P−17
199)をフラスコ内に500mlの培地とともに入
れ、30℃7日間の振とう培養を行った。培養物から菌
体を分離、洗浄し、湿重量63gの洗浄菌体を得た。そ
の内の43gを200mlの20mMリン酸バッファ
(pH7.0)で懸濁した。超音波破砕、遠心分離して
得られた上澄み液200mlを粗酵素標品とした。[0083] [Example 7] E. Purification of fructosyltransferase derived from C. repens (1) Preparation of crude enzyme Eurotium repens (FERM P-17
199) was placed in a flask together with 500 ml of the medium, and shaking culture was performed at 30 ° C. for 7 days. The cells were separated from the culture and washed to obtain a washed cell with a wet weight of 63 g. 43 g of the suspension was suspended in 200 ml of 20 mM phosphate buffer (pH 7.0). 200 ml of the supernatant obtained by sonication and centrifugation was used as a crude enzyme preparation.
【0084】(2)DEAE−セファロースCL6Bカ
ラム処理 10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で平衡化したDE
AE−セファロースCL6Bカラム(径30mm、長さ
270mm)に179ユニットの活性を有する上記粗酵
素を適用し、同じ緩衝液で洗浄した。吸着した酵素蛋白
質は食塩濃度を0から1Mまで直線的に上げることによ
り、1時間あたり40mlの流速で溶出した。1フラク
ション10mlとし活性区分(72〜76フラクショ
ン)を集め、限外ろ過により濃縮した。(2) DEAE-Sepharose CL6B column treatment DE equilibrated with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0)
The crude enzyme having an activity of 179 units was applied to an AE-Sepharose CL6B column (diameter 30 mm, length 270 mm) and washed with the same buffer. The adsorbed enzyme protein was eluted at a flow rate of 40 ml per hour by linearly increasing the salt concentration from 0 to 1M. One fraction was 10 ml, and the active fractions (fractions 72 to 76) were collected and concentrated by ultrafiltration.
【0085】(3)トヨパールHW−55Sカラム処理 前記工程(2)で限外ろ過により濃縮した酵素溶液を、
トリス−塩酸緩衝液(50mM、pH7.0)で透析
し、同一の緩衝液で平衡化したトヨパールHW−55S
カラム(径26mm、長さ420mm)に適用し、同緩
衝液で各5mlずつ分画した。活性を示した49〜59
フラクションを集め、限外ろ化により濃縮した。(3) Toyopearl HW-55S column treatment The enzyme solution concentrated by ultrafiltration in step (2) was
Toyopearl HW-55S dialyzed against Tris-HCl buffer (50 mM, pH 7.0) and equilibrated with the same buffer
The solution was applied to a column (diameter: 26 mm, length: 420 mm), and 5 ml of each fraction was fractionated with the same buffer. 49-59 showing activity
Fractions were collected and concentrated by ultrafiltration.
【0086】(4)トヨパールHW−65Sカラム処理 前記工程(3)で限外ろ過により濃縮した酵素溶液を、
トリス−塩酸緩衝液(50mM、pH7.0)で平衡化
したトヨパールHW−65Sカラム(径26mm、長さ
420mm)に適用し、同緩衝液で各5mlずつ分画し
た。活性を示した54〜62フラクションを集め、限外
ろ過により濃縮した。(4) Toyopearl HW-65S column treatment The enzyme solution concentrated by ultrafiltration in step (3) was
The solution was applied to a Toyopearl HW-65S column (diameter 26 mm, length 420 mm) equilibrated with a Tris-HCl buffer (50 mM, pH 7.0), and fractionated with the same buffer at 5 ml each. The active 54-62 fractions were collected and concentrated by ultrafiltration.
【0087】(5)フェニル−トヨパール650Sカラ
ム処理 前記工程(4)で限外ろ過により濃縮した酵素溶液を、
2mMメルカプトエタノールと50%飽和硫安を含む
0.1Mリン酸緩衝液(pH7.0)で平衡化したフェ
ニル−トヨパール650Sカラム(径l6mm、長さ1
65mm)に適用した。吸着した酵素蛋白質は硫安濃度
を50%から0%飽和に直線的に下げることにより溶出
した。流速を30ml/hとし、1フラクション2.5
mlとした時、活性は61から64フラクションに認め
られた。(5) Phenyl-Toyopearl 650S column treatment The enzyme solution concentrated by ultrafiltration in step (4) was
Phenyl-Toyopearl 650S column (diameter 16 mm, length 1) equilibrated with 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) containing 2 mM mercaptoethanol and 50% saturated ammonium sulfate
65 mm). The adsorbed enzyme protein was eluted by linearly decreasing the ammonium sulfate concentration from 50% to 0% saturation. The flow rate was 30 ml / h, and one fraction 2.5
When expressed in ml, activity was observed in fractions 61 to 64.
【0088】該フラクションについて限外ろ過により濃
縮した精製酵素を再びフェニル−トヨパール650Sカ
ラムに適用した。同一条件で溶出し、活性区分を集め、
限外ろ過により濃縮した。その後、本精製酵素をポリア
クリルアミド電気泳動(SDS−PAGE)により検定
し、単一バンドにまで精製されたことを確かめた。The purified enzyme concentrated by ultrafiltration of the fraction was applied to a phenyl-Toyopearl 650S column again. Elute under the same conditions, collect the activity categories,
It was concentrated by ultrafiltration. Thereafter, the purified enzyme was assayed by polyacrylamide electrophoresis (SDS-PAGE) to confirm that the enzyme was purified to a single band.
【0089】以上の手順により得られた結果(総タンパ
ク量、全活性、比活性、精製度、収率)を下記の表8に
示す。The results (total amount of protein, total activity, specific activity, degree of purification, yield) obtained by the above procedure are shown in Table 8 below.
【0090】[0090]
【表8】 [Table 8]
【0091】表8によれば、最終精製品について、比活
性は1260ユニット/mgまで上昇し、活性の回収率
は15.4%、粗酵素より18300倍精製された(な
お、2ステップから3ステップ目で活性が上昇している
が、これは2ステップ目の精製操作において何等かの原
因で、可逆的な阻害があったためであろうと推測され
る。)。According to Table 8, the specific activity of the final purified product was increased to 1260 units / mg, the activity recovery was 15.4%, and the purification was performed 18300 times from the crude enzyme. Although the activity is increased at the step, it is presumed that this was probably due to reversible inhibition for some reason in the purification operation at the second step.)
【0092】[0092]
【発明の効果】本発明のフラクトシル転移酵素は、シュ
ークロースを基質として作用させた場合、前記式(1)
で示されるように、1−ケストース及びニストースの生
成量に比べてフラクトシルニストースの生成量が微量で
あるという特徴を有するので、クロマト分離法による1
−ケストース及びニストース分離において、フラクトシ
ルニストースの影響を無くすことができ、効率の良い分
離を行うことができる。したがって、酵素反応法による
フラクトオリゴ糖の工業的な製造に適す。The fructosyltransferase of the present invention has the above formula (1) when sucrose is used as a substrate.
As shown by, the amount of fructosyl nystose produced is smaller than that of 1-kestose and nystose.
-In kestose and nystose separation, the effect of fructosyl nystose can be eliminated, and efficient separation can be performed. Therefore, it is suitable for industrial production of fructooligosaccharides by an enzymatic reaction method.
【0093】本発明の1−ケストース結晶及びニストー
ス結晶の製造方法は、第1段目のクロマト分離で生ずる
ショ糖区分、1−ケストース結晶工程で生ずる振り密、
ニストース結晶工程で生ずる振り密を完全に再利用で
き、無駄のない高効率な製造サイクルを実現できる。The method for producing 1-kestose crystals and nystose crystals of the present invention comprises the steps of: sucrose division produced in the first stage of chromatographic separation;
The compaction generated in the nystose crystallization process can be completely reused, and a highly efficient manufacturing cycle without waste can be realized.
【0094】1−ケストース、ニストースの有する各々
の特性(例えば1−ケストースはフラクトオリゴ糖の中
でビフィズス菌活性が最も強い、ニストースは結晶水を
とりこむ作用があり食べられる乾燥剤としての有用性が
ある)を生かした商品が提供可能となる。1-Kestose and each characteristic possessed by nystose (for example, 1-kestose has the highest bifidobacterial activity among fructooligosaccharides, and nystose has an action of incorporating water of crystallization and is useful as an edible desiccant. ) Can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明のフラクトシル転移酵素を種々の温度に
保持した場合の相対酵素活性(%)をグラフにして示
す。FIG. 1 is a graph showing the relative enzyme activity (%) when the fructosyltransferase of the present invention is maintained at various temperatures.
【図2】基質としてショ糖を濃度70%(W/V)溶液
に調整し、該基質溶液1リットルあたり5gの湿菌体を
本発明のフラクトシル転移酵素の粗酵素として入れ、5
5℃、種々のpHで16時間反応させ、生産された1−
ケストース量を測定して得られた結果をグラフとして示
す。[FIG. 2] Sucrose is adjusted to a 70% (W / V) solution as a substrate, and 5 g of wet cells per liter of the substrate solution is added as a crude enzyme of fructosyltransferase of the present invention.
The reaction was carried out at 5 ° C. and various pHs for 16 hours to produce 1-
The results obtained by measuring the amount of kestose are shown as a graph.
【図3】基質としてショ糖を濃度70%(W/V)溶液
に調整し、該基質溶液1リットルあたり5gの湿菌体を
本発明のフラクトシル転移酵素の粗酵素として入れ、p
H6.0で種々の温度で24時間反応させ、生産された
1−ケストース量を測定して得られた結果をグラフとし
て示す。[FIG. 3] Sucrose as a substrate is adjusted to a 70% (W / V) solution, and 5 g of wet cells per liter of the substrate solution are added as a crude enzyme of fructosyltransferase of the present invention.
The results obtained by reacting with H6.0 at various temperatures for 24 hours and measuring the amount of 1-kestose produced are shown as a graph.
【図4】本発明のフラクトシル転移酵素の粗酵素液3.
3リットルを70%(W/V)ショ糖溶液100リット
ルに、最適条件下(pH6.5、55℃)で作用させて
酵素反応を行わせたときの反応時間に対する、ショ糖濃
度、1−ケストース濃度、ニストース濃度、フラクトシ
ルニストース濃度の関係をグラフとして示す。FIG. 4: Crude enzyme solution of fructosyltransferase of the present invention
3 liters of the sucrose concentration were calculated based on the reaction time when an enzymatic reaction was performed by reacting 100 liters of a 70% (W / V) sucrose solution under optimal conditions (pH 6.5, 55 ° C.). The relationship between kestose concentration, nystose concentration, and fructosyl nystose concentration is shown as a graph.
【図5】本発明の1−ケストース結晶及びニストース結
晶の製造方法の工程を示すフロー図である。FIG. 5 is a flowchart showing steps of a method for producing a 1-kestose crystal and a nystose crystal of the present invention.
1 反応槽 2 第1段目のクロマト分離塔 3 第2段目のクロマト分離塔 4 リサイクルタンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction tank 2 First-stage chromatographic separation tower 3 Second-stage chromatographic separation tower 4 Recycling tank
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:645) (72)発明者 古賀 裕 北海道上川郡清水町第1線71番地 ホクレ ン農業協同組合連合会清水製糖工場内 (72)発明者 塩見 ▲徳▼夫 北海道札幌市厚別区上野幌2条4丁目1− 29 (72)発明者 小野寺 秀一 北海道札幌市白石区平和通1丁目北7−23 アサヒ平和ビル303 (72)発明者 佐々木 博 北海道札幌市豊平区西岡1条4丁目2−11 Fターム(参考) 4B050 DD03 LL02 LL05 4B064 AF04 CA05 CA21 CE10 CE15 DA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme Court ゛ (Reference) C12R 1: 645) (72) Inventor Yutaka Koga 71, Shimizu-cho, Kamikawa-gun, Hokkaido No. 71, Hokuren Agricultural Cooperative Association Inside the Federation Association's Shimizu Sugar Factory (72) Inventor Shiomi ▲ Toku ▼ Upper Hokkaido 2-chome 2-chome 1-2-29, Sapporo City, Hokkaido (72) Inventor Shuichi Onodera 7-23 Kita 1-chome Asahi, Shiroishi-ku, Sapporo Heiwa Building 303 (72) Inventor Hiroshi Sasaki 4-2-1-11 Nishioka, Toyohira-ku, Sapporo, Hokkaido F-term (reference) 4B050 DD03 LL02 LL05 4B064 AF04 CA05 CA21 CE10 CE15 CE10
Claims (10)
るフラクトシル転移酵素であって、且つ0.1M以上の
シュークロースを基質として反応させた場合に反応生成
物としてのフラクトオリゴ糖の組成比が、次式、 フラクトシルニストース/(1−ケストース+ニストー
ス)<0.05 で表すことができるフラクトオリゴ糖を生じる能力を有
するフラクトシル転移酵素。1. The composition ratio of fructo-oligosaccharide, which is a fructosyltransferase produced by a microorganism belonging to the genus Eurotium and reacted as sucrose of 0.1 M or more as a substrate, is represented by the following formula: A fructosyltransferase having the ability to produce fructooligosaccharides, which can be represented by: fructosylnystose / (1-kestose + nystose) <0.05.
エウロチウム・リーペンス(Eurotium rep
ense)である請求項1記載のフラクトシル転移酵
素。2. The microorganism belonging to the genus Eurotium,
Eurotium repens
2. The fructosyltransferase according to claim 1, which is an enzyme.
微生物の培養液、及びそれらから抽出精製される酵素か
らなる群から選ばれた生体触媒を用い、0.1M以上の
ショ糖を基質にして作用させて、反応溶液中にフラクト
オリゴ糖を生成させ、 該フラクトオリゴ糖の組成比が、次式、 フラクトシルニストース/(1−ケストース+ニストー
ス)<0.05 で表されることを特徴とするフラクトオリゴ糖の製造方
法。3. Using a biocatalyst selected from the group consisting of a microbial cell belonging to the genus Eurotium, a culture solution of the microorganism, and an enzyme extracted and purified therefrom, using sucrose of 0.1 M or more as a substrate. Act to produce fructooligosaccharides in the reaction solution, wherein the composition ratio of the fructooligosaccharides is represented by the following formula: fructosylnystose / (1-kestose + nystose) <0.05 Method for producing fructooligosaccharide.
エウロチウム・リーペンス(Eurotium rep
ense)である請求項3記載の1−ケストース及びニ
ストースの混合物の製造方法。4. The microorganism belonging to the genus Eurotium,
Eurotium repens
The method according to claim 3 1-kestose and mixtures of nystose according a ense).
ス)<0.05 で表される組成のフラクトオリゴ糖を含む反応液から、
1−ケストース及びニストースをクロマト分離により各
フラクトオリゴ糖に分離することを特徴とする1−ケス
トース及びニストースの分別製造方法。5. The reaction solution according to claim 3, which contains a fructooligosaccharide having a composition represented by the following formula: fructosylnystose / (1-kestose + nystose) <0.05.
1. A method for producing 1-kestose and nystose by separating 1-kestose and nystose into respective fructooligosaccharides by chromatographic separation.
ト分離と第2段目のクロマト分離から構成され、 第1段目のクロマト分離により、還元糖を主成分とする
第1フラクション、未反応ショ糖を主成分とする第2フ
ラクション、並びに1−ケストース及びニストースを主
成分とする第3フラクションに分け、 前記第3フラクションを第2段目のクロマト分離によ
り、1−ケストース及びニストースの個別のフラクトオ
リゴ糖に分離することを特徴とする請求項5記載の1−
ケストース及びニストースの分別製造方法。6. The chromatographic separation comprises a first-stage chromatographic separation and a second-stage chromatographic separation, and the first-stage chromatographic separation comprises a first fraction containing a reducing sugar as a main component, and a second fraction. The second fraction containing reactive sucrose as a main component and the third fraction containing 1-kestose and nystose as main components are separated. The third fraction is separated into 1-kestose and nystose by the second-stage chromatographic separation. 6. The 1-fructooligosaccharide according to claim 5, wherein
Separation production method of kestose and nystose.
動床方式である請求項6記載の1−ケストース及びニス
トースの分別製造方法。7. The method for producing 1-kestose and nystose according to claim 6, wherein the second-stage chromatographic separation is of a simulated moving bed type.
トースを結晶化することを特徴とする1−ケストース結
晶の製造方法。8. A method for producing 1-kestose crystals, characterized by crystallizing 1-kestose obtained in claim 5, 6 or 7.
スを結晶化することを特徴とするニストース結晶の製造
方法。9. A method for producing nystose crystals, characterized by crystallizing the nystose obtained in claim 5, 6 or 7.
菌体、該微生物の培養液、及びそれらから抽出精製され
るフラクトシル転移酵素から選ばれた生体触媒として用
い、0.1M以上のショ糖を基質にして作用させて、反
応溶液中にフラクトオリゴ糖を生成させ、 (2)得られた反応溶液を第1段目のクロマト分離によ
り、還元糖を主成分とする第1フラクション、未反応シ
ョ糖を主成分とする第2フラクション、並びに1−ケス
トース及びニストースを主成分とする第3フラクション
に分け、 (3)前記未反応ショ糖を主成分とする第2フラクショ
ンをリサイクルタンクに集め、 (4)前記1−ケストース及びニストースを主成分とす
る第3フラクションを、第2段目のクロマト分離によ
り、1−ケストース区分とニストース区分に分離し、 (5)前記工程で得られた1−ケストース区分を結晶化
させて1−ケストース結晶と振り密を得、 (6)前記工程で得られたニストース区分を結晶化させ
てニストース結晶と振り密を得、 (7)前記1−ケストース結晶工程で生ずる振り密と前
記ニストース結晶工程で生ずる振り密を前記リサイクル
タンクに集め、 (8)リサイクルタンクに集められている混合物に対し
て、基質としてのショ糖が0.1M以上となるように、
さらにショ糖を添加してショ糖濃度を調整し、 (9)前記工程で得られたショ糖濃度の調整された混合
物を基質であるショ糖原料として、前記生体触媒に再度
適用して、前記工程を繰り返すことを特徴とする1−ケ
ストース結晶及びニストース結晶の分別製造方法。10. A bacterium selected from the group consisting of microbial cells belonging to the genus Eurotium, a culture solution of the microorganism, and a fructosyltransferase extracted and purified therefrom, using sucrose of 0.1 M or more as a substrate. To produce fructooligosaccharides in the reaction solution, and (2) separating the obtained reaction solution into a first fraction mainly composed of reducing sugars and unreacted sucrose by the first-stage chromatographic separation. (2) a second fraction mainly composed of 1-kestose and nystose and a third fraction mainly composed of 1-kestose and nystose; (3) collecting the second fraction mainly composed of the unreacted sucrose in a recycling tank; The third fraction mainly composed of 1-kestose and nystose is separated into a 1-kestose section and a nystose section by a second-stage chromatographic separation. (5) crystallizing the 1-kestose section obtained in the above step to obtain a 1-kestose crystal, and (6) crystallizing the nistose section obtained in the above step, and shaking with the nystose crystal. (7) collecting the condensate generated in the 1-kestose crystallization step and the consolidation generated in the nystose crystallization step in the recycle tank, and (8) using the mixture collected in the recycle tank as a substrate. So that the sucrose is 0.1M or more,
Further, sucrose is added to adjust the sucrose concentration. (9) The mixture with the adjusted sucrose concentration obtained in the above step is again applied to the biocatalyst as a sucrose raw material as a substrate, A method for separating and producing 1-kestose crystals and nystose crystals, wherein the steps are repeated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11034787A JP2000232878A (en) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | Fructosyltransferase and fractional production of 1- kestose and nystose using the enzyme |
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006115136A1 (en) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Hokuren Federation Of Agricultural Cooperatives | Allergy-suppressive composition, allergy-suppressive food and allergy-suppressive agent |
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WO2011102529A1 (en) | 2010-02-22 | 2011-08-25 | 有限会社東海医学検査研究所 | Epithelial cell-cell adhesion enhancer, and ameliorating, therapeutic or prophylactic agent for allergic diseases using same |
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WO2024111541A1 (en) * | 2022-11-25 | 2024-05-30 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Method for producing reclaimed polycarbonate resin |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP11034787A patent/JP2000232878A/en active Pending
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