JP2833081B2 - Method for producing inulotriose and / or inulotetraose - Google Patents
Method for producing inulotriose and / or inulotetraoseInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、フルクタンをそのフルクトース末端側から
3〜4個の糖単位ごとに特異的に加水分解する、オーレ
オバクテリウム属に属する微生物の産生する新規なエキ
ソ型加水分解酵素(エキソ−イヌロ−トリオアンドテト
ラオ−ヒドロラーゼ(仮称))を用いてイヌロトリオー
ス及び/又はイヌロテトラオースを製造する方法に関す
るものである。The present invention relates to a microorganism belonging to the genus Aureobacterium, which specifically hydrolyzes fructan every 3 to 4 saccharide units from the fructose terminal side. The present invention relates to a method for producing inulotriose and / or inulotetraose using a novel exo-type hydrolase (exo-inuro-trioandtetrao-hydrolase (tentative name)) produced.
(従来の技術及び発明が解決しようとする問題点) フルクトースが3〜4個結合したイヌロトリオース及
びイヌロテトラオースは、高機能(ビフィズス因子、抗
う蝕性、低カロリー等)を有するイヌロオリゴ糖であ
り、食品、あるいは医薬品分野に有効である。(Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention) Inulotriose and inulotetraose to which 3 to 4 fructoses are bound are inulooligosaccharides having high functions (bifidus factor, anti-cariogenicity, low calorie, etc.). It is effective in the food and pharmaceutical fields.
従来、フルクタンからイヌロトリオースおよびイヌロ
テトラオースを製造する方法として、フルクタン、例え
ばイヌリンを酸で加水分解する方法が知られている。Conventionally, as a method for producing inulotriose and inulotetraose from fructan, a method of hydrolyzing fructan, for example, inulin, with an acid is known.
しかし、この方法によると生成物の大部分がフルクト
ース(F1)であり、イヌロオリゴ糖、もとよりイヌロト
リオースおよびイヌロテトラオースの生成収率が極めて
悪く、しかも、着色物質が生成したり、ジフルクトース
アンハイドライドのような副生物が生じてイヌロトリオ
ース及びイヌロテトラオースの精製を困難にしていた。However, according to this method, most of the product is fructose (F 1 ), and the production yields of inulooligosaccharides, inurotriose and inulotetraose are extremely poor. By-products such as hydrides have been produced, making purification of inulotriose and inulotetraose difficult.
一方、酵素を利用してフルクタンを分解し、イヌロト
リオース及びイヌロテトラオースを製造する方法も提案
されている。しかし、従来知られている酵素は、フルク
タンをランダムに加水分解するエンド型イヌリナーゼが
知られているのみであり、従って、例えば、イヌリンに
作用させた場合、イヌロトリオース、イヌロテトラオー
スの他、イヌロビオース(F2)イヌロペンタオース
(F5)やイヌロヘキサオース(F6)など種々のフルクト
ースが結合したイヌロオリゴ糖が生成し、しかも、副生
ヌルクトースを生じるなど生成収率は低く、目的とする
イヌロトリオース及びイフロテトラオースの製造には不
適当であった。On the other hand, a method for producing inulotriose and inulotetraose by decomposing fructan using an enzyme has also been proposed. However, conventionally known enzymes are only endo-inulinases that hydrolyze fructans randomly.Therefore, for example, when acted on inulin, inurotriose, inulotetraose, and inurobiose are known. (F 2 ) Inulooligosaccharides to which various fructoses such as inulopentaose (F 5 ) and inulohexaose (F 6 ) are bound are formed, and the yield of production is low, such as by-product nructose. It was not suitable for the production of inulotriose and ifrotetraose.
又、本発明者らの一部は、ストレプトミセス属に属す
る微生物の産生するエキソ型加水分解酵素が、フルクタ
ンを加水分解してイヌロトリオース及び/又はイヌロテ
トラオースを生成させることを見い出し先にイヌロトリ
オース及び/又はイヌロテトラオースの製造方法を提案
している(特願平1−47361号、日本農芸化学会1989年
度大会講演要旨集第286頁)。In addition, some of the present inventors have found that an exo-type hydrolase produced by a microorganism belonging to the genus Streptomyces hydrolyzes fructan to produce inulotriose and / or inulotetraose. And / or a method for producing inulotetraose (Japanese Patent Application No. 1-47361, Abstracts of 1989 Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, p. 286).
(問題を解決するための手段) 本発明者らは、更にフルクタンからイヌロトリオース
及び/又はイヌロテトラオースを製造する方法について
鋭意検討した結果、オーレオバクテリウム属に属する微
生物がフルクタンに作用してそのフルクトース末端側か
ら3〜4個の糖単位で加水分解するエキソ型イヌリナー
ゼを産生することを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。(Means for Solving the Problem) The present inventors have further studied the method for producing inulotriose and / or inulotetraose from fructan, and as a result, the microorganism belonging to the genus Aureobacterium acts on fructan. The present inventors have found that an exo-type inulinase that hydrolyzes with 3 to 4 sugar units from the fructose terminal side has been produced, thereby completing the present invention.
即ち、本発明の要旨は、オーレオバクテリウム属に属
する微生物が産生する酵素であって、フルクタンのフル
クトース末端側から3〜4個の糖単位ごとに加水分解し
てイヌロトリオース及び/又はイヌロテトラオースを生
成させる性質を有するエキソ型加水分解酵素とフルクタ
ンとを反応させて、イヌロトリオース及び/又はイヌロ
テトラオースを生成させ、該イヌロトリオース及び/又
はイヌロテトラオースを取得することを特徴とするイヌ
ロトリオース及び/又はイヌロテトラオースの製造方法
に存する。That is, the gist of the present invention is an enzyme produced by a microorganism belonging to the genus Aureobacterium, which hydrolyzes every three to four saccharide units from the fructose terminal side of fructan to inulotriose and / or inulotetratetrahydrofuran. Inulotriose by reacting an exo-type hydrolase having the property of generating aose with fructan to generate inulotriose and / or inulotetraose, and obtaining the inulotriose and / or inulotetraose. And / or a method for producing inulotetraose.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明において使用するオーレオバクテリウム属に属
する微生物は、上記したフルクタンのフルクトース末端
側から3〜4個の糖単位ごとに加水分解してイヌロトリ
オース及び/又はイヌロテトラオースを生成させる性質
を有するエキソ型加水分解酵素を生産する能力を有する
ものであればよく、オーレオバクテリウム属およびその
変種、変異種等に限定されるものではない。The microorganism belonging to the genus Aureobacterium used in the present invention has a property of hydrolyzing every 3 to 4 sugar units from the fructose terminal side of the above-described fructan to produce inulotriose and / or inulotetraose. What is necessary is just to have the ability to produce the exo-type hydrolase, and is not limited to the genus Aureobacterium and its variants and mutants.
かかるオーレオバクテリウム属に属する微生物の具体
例としては、例えばオーレオバクテリウムエスピー(Au
reobacterium sp.)MCI2494号菌が挙げられる。Specific examples of the microorganism belonging to such Aureobacterium genus, for example, Aureobacterium Corynebacterium sp (Au
reobacterium sp.) MCI2494.
かかる菌株は微工研条寄第2679号(FERM BP−2679)
として寄託されている。Such a strain is described in Microtechnological Research Institute No. 2679 (FERM BP-2679).
Has been deposited as
オーレオバクテリウムエスピー(Aureobacterium s
p.)MCI2494号菌(以下「本菌株」又は「MCI2494」とい
う。)は、本発明者等により、天然土壌から分離された
細菌であり、その菌学的性状は次の通りである。 Aureobacterium sp.
p.) MCI2494 (hereinafter referred to as "the present strain" or "MCI2494") is a bacterium isolated from natural soil by the present inventors, and its bacteriological properties are as follows.
1.形態学的性状 ○ハート・インフュージョン寒天培地上、30℃、1週間
のコロニーの特徴 1)外 形 :円 形 2)大きさ :2〜4mm 3)表面の隆起:凸 状 4)表面の形状:平 滑 5)光 沢 :鈍 光 6)色 調 :始め灰白色、後に黄色 7)透明度 :半透明 8)周 縁 :全 縁 ○ハート・インフュージョン寒天培地上、30℃、3〜48
時間培養中の形態的性質 1)細胞形態:培養後7〜24時間ぐらいまでは、細胞は
菌糸状に不均一に伸長し、分枝する。その後菌糸状細胞
のところどころに隔壁が挿入され、隔壁部で漸次分節が
起こり、短桿状〜桿状細胞に変化する。1. Morphological characteristics ○ Characteristics of colonies on a heart infusion agar medium at 30 ° C for 1 week 1) Outer shape: circular 2) Size: 2 to 4mm 3) Surface bulge: convex 4) Surface 5) Hikarizawa: Dull light 6) Color tone: Grayish white at first, yellow later 7) Transparency: Translucent 8) Peripheral: Whole ○ On heart infusion agar medium, 30 ° C, 3-48
Morphological properties during time culturing 1) Cell morphology: About 7 to 24 hours after culturing, cells elongate and branch in a hyphae-like manner. After that, a septum is inserted in places of the mycelial cells, and a gradual segmentation occurs at the septum, and the cells change into short rod-shaped cells.
2)細胞分裂様式:分節型 3)運動性 :な し 4)胞子形成 :な し 5)グラム染色 :陽 極 6)抗酸性 :陰 性 2.生理学的性質 1)嫌気条件下での生育:微弱ながら生育可 2)空気中での生育 :陽 性 3)カタラーゼ :陽 性 4)オキシダーゼ :陰 性 5)O−Fテスト :F 6)ゼラチンの加水分解:陰 性 7)リトマス・ミルク :変化なし、ペプトン化なし 8)硝酸塩の還元 :陽 性 9)脱窒反応 :陰 性 10)メチルレッドテスト:陰 性 11)VPテスト :陰 性 12)インドールの生成 :陰 性 13)硫化水素の生成 :陰 性 14)デンプンの加水分解:陽 性 15)クエン酸の利用 :陽 性 (クリステンセン培地上) 16)無機窒素源の利用 :陽 性 17)ウレアーゼ :陰 性 18)カゼインの加水分解:陰 性 19)DNase の生産 :陰 性 20)5%塩化ナトリウム中での生育:陰 性 21)色素の生成 :黄色、非水溶性クロロホルム
−メタノール等で菌体より抽出される 22)生育温度域 :15〜37℃ 23)生育pH :pH5〜9 3.科学分類学的性状 1)DNA 中のGC含量 69% 2)細胞壁のアミノ酸組成 オルニチン グリシン ホモセリン グルタミン酸 (一部ハイドロキシグ ルタミン酸) アラニン 3)ペプチドグリカン架橋構造 Bタイプ D-Glu-Gly-D-Orn 4)細胞壁の糖組成 ラムノース ガラクトース 未同定六単糖 5)グリコレート・テスト グリコリル型 6)主要メナキノン MK−13 4.分類学的考察 ○高次分類学上の位置 本菌株(MCI2494号菌)は、以下に示す特徴をもつ。2) Cell division mode: Segmental 3) Motility: None 4) Sporulation: None 5) Gram staining: positive 6) Acid-fast: negative 2. Physiological properties 1) Growth under anaerobic conditions: 2) Growth in air: positive 3) Catalase: positive 4) Oxidase: negative 5) OF test: F 6) Hydrolysis of gelatin: negative 7) Litmus milk: change None, no peptone formation 8) Reduction of nitrate: positive 9) Denitrification reaction: negative 10) Methyl red test: negative 11) VP test: negative 12) Formation of indole: negative 13) Formation of hydrogen sulfide : Negative 14) Starch hydrolysis: Positive 15) Use of citric acid: Positive (on Christensen medium) 16) Use of inorganic nitrogen source: Positive 17) Urease: Negative 18) Casein hydrolysis: Yin Sex 19) DNase production: negative 20) 5% sodium chloride Growth at medium: Negative 21) Production of pigment: yellow, water-insoluble chloroform - 22 is extracted from the cells with methanol and the like) Growth temperature range: 15 to 37 ° C. 23) Growth pH: pH 5 to 9 3. Scientific taxonomic properties 1) GC content in DNA 69% 2) Amino acid composition of cell wall ornithine glycine homoserine glutamic acid (partially hydroxyglutamic acid) alanine 3) Peptidoglycan cross-linked structure B type D-Glu-Gly-D- Orn 4) Sugar composition of cell wall Rhamnose galactose Unidentified hexamonosaccharide 5) Glycolate test Glycolyl type 6) Major menaquinone MK-13 4. Taxonomic considerations ○ Higher taxonomic position ○ This strain (MCI2494) Has the following features.
1)セル・サイクル(cell cycle)に菌糸状〜桿状〜短
桿状のステージをもつ。1) The cell cycle has a mycelial to rod-shaped to short rod-shaped stage.
2)DNA中のGC含量は69%と高いGCを示す。2) The GC content in the DNA shows a high GC of 69%.
3)細胞壁のジアミノ−アミノ酸はオルニチンを有す
る。3) The cell wall diamino-amino acids have ornithine.
4)主要メナキノンはMK−13を有する。4) Major menaquinone has MK-13.
これらの特徴から、本菌株(MCI2494号菌)は、バー
ジェイズ マニュアル オブ システマティック バク
テリオロジー(Bergey's Mannual of Systematic Bacte
riology)第2巻に記載されている、多形成性、芽胞非
形成、グラム染色陽性、桿菌(Irregular,Nonsporing,G
ram−Positive Rods)群のオルニチン含有の種群に所属
することが判明した。Based on these characteristics, this strain (MCI2494 strain) can be used in Bergey's Manual of Systematic Bacteology.
riology, Vol. 2, pluripotency, non-spore formation, gram staining positive, bacilli (Irregular, Nonsporing, G
ram-Positive Rods) group.
上記の表に示したように本菌株(MCI2494号菌)は 1)ペプチドグリカンタイプはB型 2)ペプチドグリカンの糖鎖構造はグリコリル型 3)主要メナキノンMK−13を含有する ことから、バージェイズ マニュアル オブ システマ
ティック バクテリオロジー(Bergey's Mannual of Sy
stematic Bacteriology)第2巻、1323ページに記載さ
れているオーレオバクテリウム(Aureobacterium)属の
特徴によく合致した。しかしながら、本菌株(MCI2494
号菌)は培養初期に菌糸状に伸長すること、嫌気条件下
で微弱な生育をする点において、オーレオバクテリウム
(Aureobacterium)属とは異なっていた。バージェイズ
マニュアル オブ システマティック バクテリオロ
ジー(Bergey's Mannual of Systematic Bacteriolog
y)第2巻によれば、コリネ型細菌の属レベルの分類に
は、細胞壁のアミノ酸組成、糖組成、ペプチドグリカン
架橋構造、糖鎖構造、主要メナキノン組成、DNAのGC含
量等の化学組成が分類基準として重視されており、多く
の分類学者に広く受け入れられている。これらの事情を
勘案すれば、本菌株の形態学上、生理学的性状の相違は
種レベルの特徴として扱うのが妥当と考えられる。よっ
て本菌株(MCI2494号菌)はオーレオバクテリウム(Aur
eobacterium)属菌と同定した。バージェイズ マニュ
アル オブ システマティック バクテリオロジー(Be
rgey's Mannual of Systematic Bacteriology)第2巻
によれば、オーレオバクテリウム(Aureobacterium)属
には6種が知られている。本菌株(MCI2494号菌)は、
主要メナキノンMK−13を含有する点において、オーレオ
バクテリウム・フラバセンス(A.flavescens)及び、オ
ーレオバクテリウム・テレゲンス(A.terregens)に類
似する。しかしながら、本菌株(MCI2494号菌)は細胞
壁の糖組成、及びterregens factor(前述)を要求しな
い点において後者2種から明瞭に区別される。さらに形
態学的性状においても、本菌株(MCI2494号菌)は菌糸
状の伸長細胞、分枝細胞を持つ点において、これらの2
種とは区別される。よって本菌株(MCI2494号菌)はオ
ーレオバクテリウム(Aureobacterium)属の新種と推定
されるが、正式な種の命名は今後の分類学的検討を待つ
ことにして、現段階ではオーレオバクテリウムエスピー
(Aureobacterium sp.)と同定した。 As shown in the above table, this strain (MCI2494) has 1) a peptidoglycan type B type 2) a sugar chain structure of peptidoglycan 3) a glycolyl type 3) peptidoglycan contains major menaquinone MK-13. Systematic Bacteriology (Bergey's Mannual of Sy
The characteristics of the genus Aureobacterium described in Stematic Bacteriology, Vol. 2, p. 1323, were well matched. However, this strain (MCI2494
S. cerevisiae differs from Aureobacterium in that it grows like a mycelium at the beginning of culture and grows weakly under anaerobic conditions. Bergey's Manual of Systematic Bacteriolog
y) According to Volume 2, the genus level of coryneform bacteria is classified by chemical composition such as amino acid composition of cell wall, sugar composition, peptidoglycan cross-linked structure, sugar chain structure, major menaquinone composition, and GC content of DNA. It is regarded as a standard and is widely accepted by many taxonomies. Considering these circumstances, it is considered appropriate to treat the difference in physiological properties as a feature at the species level in terms of morphology of the strain. Therefore, this strain (MCI2494) is Aureobacterium ( Aur
eobacterium ). Barjay's Manual of Systematic Bacteriology (Be
According to rgey's Manual of Systematic Bacteriology, Vol. 2, six species of the genus Aureobacterium are known. This strain (MCI2494)
In that it contains a major menaquinone MK-13, Aureobacterium Corynebacterium Furabasensu (A.flavescens) and, similar to Aureobacterium Corynebacterium Teregensu (A.terregens). However, this strain (MCI2494) is clearly distinguished from the latter two in that the sugar composition of the cell wall and the terregens factor (described above) are not required. Furthermore, in terms of morphological properties, the present strain (MCI2494) has these two features in that it has mycelial elongated cells and branched cells.
It is distinguished from species. Therefore, this strain (MCI2494) is presumed to be a new species of the genus Aureobacterium ( Aureobacterium ). SP ( Aureobacterium sp.) Was identified.
本発明エキソ型加水分解酵素を生産するための本菌株
の培養は、通常の微生物が利用しえる栄養物を含有する
培地で行うことができる。Culturing of the present strain for producing the exo-type hydrolase of the present invention can be performed in a medium containing nutrients that can be used by ordinary microorganisms.
具体的には、β−2−1′フラクトシド結合を含むフ
ラクトオリゴ糖、イヌロオリゴ糖、イヌリン等のフルク
タンを基質とし、その他菌の生育に必要な成分、例えば
窒素源として、大豆粉、小麦胚芽、コーンスティプリカ
ー、綿実粕、肉エキス、ペプトン、酵母エキス、硫酸ア
ンモニウム、硝酸ソーダ、尿素等を使用し、必要に応
じ、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウ
ム、コバルト、塩素、硫酸及びその他のイオンを生成す
ることのできる無機塩類、ビタミン類等を含む培地で培
養する。その際、培地に加えるフルクタンの量は、例え
ばイヌリンの場合、0.5〜20%の範囲が有効である。Specifically, fructans such as fructo-oligosaccharides, inulo-oligosaccharides and inulins containing β-2-1 ′ fructoside bonds are used as substrates, and other components necessary for the growth of bacteria, for example, soybean flour, wheat germ, corn Uses steep liquor, cottonseed meal, meat extract, peptone, yeast extract, ammonium sulfate, sodium nitrate, urea, etc. to generate sodium, potassium, calcium, magnesium, cobalt, chlorine, sulfuric acid and other ions as required Culture in a medium containing inorganic salts, vitamins, etc. In this case, the amount of fructan added to the medium is, for example, in the case of inulin, in the range of 0.5 to 20%.
さらに、培養温度は20〜37℃が、また培養時間は24〜
96時間が適当である。Furthermore, the culture temperature is 20-37 ° C, and the culture time is 24-
96 hours is appropriate.
培養終了後、培養上清から本発明のエキソ型加水分解
酵素を精製する方法は、各種公知の精製方法を適宜組み
合せる事により行うことができるが、その一例を示すと
次の通りである。After completion of the culture, the exo-type hydrolase of the present invention can be purified from the culture supernatant by appropriately combining various known purification methods. One example of the method is as follows.
培養液からろ過遠心分離等の適当な精製手段により除
菌を行い上清液を得、蒸留水に対して透析を行う。得ら
れた透析液に40%飽和になるような硫酸アンモニウムを
加え、40%飽和の硫酸アンモニウム含有リン酸緩衝液
(0.02M,pH7.0)で平衡化したトヨパールHW65F(東オー
社製)に吸着し、カラムクロマトグラフィーを行う。こ
のとき40−0%飽和の硫酸アンモニウム水溶液の直線的
濃度勾配により溶出を行う。次にイヌリナーゼ活性のあ
る画分を集め20mMリン酸緩衝液(pH7.0)で透析を行
う。得られる粗酵素液をDEAE−トヨパールカラム(東ソ
ー社製)に通すと非吸着画分にイヌリナーゼ活性が認め
られ、さらにその酵素液をトヨパールHW55F(東ソー社
製)を用いて分子ふるいにより分離し、次に10mMトリス
−塩酸緩衝液(pH8.7)で平衡化したQAE−トヨパール
(東ソー社製)に吸着させる。0−0.5M食塩水の直線的
濃度勾配により溶出を行い活性画分を集め透析すること
により新規エキソ型加水分解酵素の精製品を得ることが
できる。Bacteria are removed from the culture by an appropriate purification means such as filtration centrifugation to obtain a supernatant, which is then dialyzed against distilled water. Ammonium sulfate was added to the obtained dialysate so as to make it 40% saturated, and adsorbed on Toyopearl HW65F (manufactured by TOOH) equilibrated with a phosphate buffer (0.02M, pH 7.0) containing 40% saturated ammonium sulfate. And column chromatography. At this time, elution is performed with a linear concentration gradient of a 40-0% saturated aqueous ammonium sulfate solution. Next, fractions having inulinase activity are collected and dialyzed against a 20 mM phosphate buffer (pH 7.0). When the obtained crude enzyme solution was passed through a DEAE-Toyopearl column (manufactured by Tosoh Corporation), inulinase activity was observed in the non-adsorbed fraction, and the enzyme solution was further separated by molecular sieving using Toyopearl HW55F (manufactured by Tosoh Corporation). Then, it is adsorbed to QAE-Toyopearl (manufactured by Tosoh Corporation) equilibrated with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7). Elution is performed with a linear concentration gradient of 0-0.5 M saline, and the active fraction is collected and dialyzed to obtain a purified product of a novel exo-type hydrolase.
例えば、後述の実施例1のようにして得られる精製さ
れた本発明の酵素は、以下のような性質を有する。For example, the purified enzyme of the present invention obtained as in Example 1 described below has the following properties.
(イ)フルクタンのフルクトース末端側からそのフルク
トースを3〜4単位ごとに加水分解してイヌロトリオー
ス及び/又はイヌロテトラオースを生成させる。(A) Fructose is hydrolyzed every 3 to 4 units from the fructose terminal side of fructan to produce inulotriose and / or inulotetraose.
(ロ)至適pHは6〜7で、pH5.0〜10.0で安定である。(B) The optimum pH is 6 to 7, and the pH is stable at 5.0 to 10.0.
(ハ)pH6〜7における至適温度が約50℃付近で、40〜6
0℃で良好な活性を示す。(C) When the optimum temperature at pH 6 to 7 is about 50 ° C,
It shows good activity at 0 ° C.
(ニ)pH6〜7、30分間の熱処理条件下で50℃まで安定
である。(D) Stable up to 50 ° C under heat treatment conditions of pH 6 to 7 for 30 minutes.
(ホ)SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動による分
子量が約150,000である。(E) The molecular weight by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis is about 150,000.
本発明の酵素を使用してイヌロトリオース及び/又は
イヌロテトラオースを製造する方法は、フルクトースを
4個以上含むフルクタン、特にイヌリンを基質に用い、
酵素を作用させる事により、イヌロトリオース及び/又
はイヌロテトラオースを製造する事ができる。作用させ
る酵素としては培養上清から精製した精製酵素を使って
も良いし、また上記基質を含んだ培地で菌体を培養した
ときの培養上清を使っても良い。あるいは、酵素もしく
は菌体を公知の方法で固定化担体に吸着、結合、包括さ
せたものを使っても良い。The method for producing inulotriose and / or inulotetraose using the enzyme of the present invention comprises using a fructan containing at least four fructoses, particularly inulin as a substrate,
By acting an enzyme, inulotriose and / or inulotetraose can be produced. As the enzyme to be acted on, a purified enzyme purified from a culture supernatant may be used, or a culture supernatant obtained by culturing cells in a medium containing the above substrate may be used. Alternatively, an enzyme or a cell obtained by adsorbing, binding, and entrapping an immobilized carrier by a known method may be used.
例えば、精製酵素を作用させるときは、イヌリン0.1
〜10%含有0.1Mリン酸緩衝液(pH6.5)に酵素0.01〜10
単位で、20〜50℃、5分〜100時間の条件で作用させる
と、反応の初期段階からイヌロトリオース及び/又はイ
ヌロテトラオースが特異的に生成する。For example, when a purified enzyme is used, inulin 0.1
Enzyme 0.01-10% in 0.1M phosphate buffer (pH 6.5) containing ~ 10%
When acted on a unit basis at 20 to 50 ° C. for 5 minutes to 100 hours, inulotriose and / or inulotetraose are specifically produced from the initial stage of the reaction.
また、上記基質含有培地で菌体を培養すると、培養液
中にイヌロトリオース及び/又はイヌロテトラオースが
生成する。この培養物を除菌し、得られた培養上清を、
活性炭処理、脱塩処理する事により、不純物塩類等を取
り除く。次に得られたもので活性炭カラムクロマトグラ
フィーを行う。エタノール0〜10%の濃度勾配溶出を行
うと、5〜10%のフラクション部分にイヌロトリオース
及び/又はイヌロテトラオースが溶出され、エタノール
を除く事により培養上清中のイヌロトリオース及び/又
はイヌロテトラオースを精製する事ができる。When cells are cultured in the substrate-containing medium, inulotriose and / or inulotetraose are produced in the culture solution. This culture is sterilized, and the obtained culture supernatant is
Activated carbon treatment and desalination treatment removes impurity salts and the like. Next, the obtained product is subjected to activated carbon column chromatography. When a concentration gradient elution of ethanol of 0 to 10% is performed, inulotriose and / or inulotetraose are eluted in a fraction portion of 5 to 10%, and inulotriose and / or inurotetraose in the culture supernatant is removed by removing ethanol. Aose can be refined.
(実施例) 次に本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明
は、その要旨を越えない限り、以下に限定されるもので
はない。(Examples) Next, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following unless it exceeds the gist.
実施例1 オーレオバクテリウムエスピーMCI2494号菌を、イヌ
リン1.5%、硝酸ナトリウム0.2%、硝酸マグネシウム0.
05%、塩化カリウム0.05%、リン酸1カリウム0.05%、
酵母エキス0.02%及び微量の塩化鉄を含む液体培地に接
種し、30℃で1日培養した後その一部を取り同じ組成の
液体培地に移し、30℃で1日振とう培養を行った。Example 1 Aureobacterium sp. MCI2494 was prepared by inulin 1.5%, sodium nitrate 0.2%, magnesium nitrate 0.
05%, potassium chloride 0.05%, potassium phosphate 0.05%,
A liquid medium containing 0.02% yeast extract and a trace amount of iron chloride was inoculated, cultured at 30 ° C. for 1 day, a portion was taken, transferred to a liquid medium having the same composition, and cultured at 30 ° C. for 1 day with shaking.
培養終了後遠心分離し、得られた上清に80%飽和にな
るように硫酸アンモニウムを加え塩析を行い、析出した
沈澱物をろ過により取得し、少量の水に懸濁させた後、
透析を行い粗酵素液を得た。After completion of the culture, the mixture was centrifuged, and the obtained supernatant was added with ammonium sulfate so as to be 80% saturated, salted out, and the precipitated precipitate was obtained by filtration and suspended in a small amount of water.
Dialysis was performed to obtain a crude enzyme solution.
本粗酵素液をDEAE−トヨパール650M(東ソー社製)に
吸着させ、0−0.3M食塩水の直線的濃度勾配により溶出
を行った。イヌリナーゼ活性のある画分を集めトヨパー
ルHW55(東ソー社製)で分子ふるいにより分離すること
により電気泳動的に単一のバンドを示す酵素標品を得
た。各工程における精製結果を表1に示した。The crude enzyme solution was adsorbed on DEAE-Toyopearl 650M (manufactured by Tosoh Corporation) and eluted with a linear concentration gradient of 0-0.3M saline. Fractions having inulinase activity were collected and separated by molecular sieve using Toyopearl HW55 (manufactured by Tosoh Corporation) to obtain an enzyme preparation which electrophoretically showed a single band. Table 1 shows the purification results in each step.
なお、力価の測定は次のようにして行った。即ち、0.
2%イヌリン水溶液0.25ml及びpH6.5、0.1Mリン酸緩衝液
0.1mlの混合基質に、酵素液0.15mlを加え、37℃で1時
間反応させ、精製したイヌロトリオース及び/またはイ
ヌロテトラオースをHPLC(高速液体クロマトグラフィ
ー)で定量した。1分間に1μmolのイヌロオリゴ糖を
生成する酵素量を1単位(u)とした。 The measurement of the titer was performed as follows. That is, 0.
0.25 ml of 2% inulin aqueous solution and pH 6.5, 0.1 M phosphate buffer
0.15 ml of the enzyme solution was added to 0.1 ml of the mixed substrate, reacted at 37 ° C. for 1 hour, and purified inulotriose and / or inulotetraose were quantified by HPLC (high performance liquid chromatography). The amount of the enzyme that produces 1 μmol of inulooligosaccharide per minute was defined as 1 unit (u).
実施例2 基質として0.1%(w/v)イヌリンを含む0.05Mリン酸
緩衝液(pH6.5)1ml中に、実施例1で得られた精製加水
分解酵素0.1単位を含む溶液を加え30℃にて10分間反応
を行った。Example 2 A solution containing 0.1 unit of the purified hydrolase obtained in Example 1 was added to 1 ml of a 0.05 M phosphate buffer (pH 6.5) containing 0.1% (w / v) inulin as a substrate, and the solution was added at 30 ° C. For 10 minutes.
反応液を加熱して酵素を失活後、反応液中のイヌロオ
リゴ糖の生成率をHPLCを用いて求めると、イヌロトリオ
ースが5.1mg、イヌロテトラオースが24.8mgそれぞれ生
成しており、他のイヌロオリゴ糖の生成はみられなかっ
た。なお、未反応のイヌリンは70.1mgであった。After heating the reaction mixture to deactivate the enzyme, the inulooligosaccharide production rate in the reaction mixture was determined using HPLC.Inurotriose was 5.1 mg and inulotetraose was produced at 24.8 mg, respectively. No sugar was found. The amount of unreacted inulin was 70.1 mg.
このように、本発明の酵素を使用すれば、イヌロトリ
オース及びイヌロテトラオースを特異的に生成させる事
ができる。As described above, the use of the enzyme of the present invention enables the specific production of inulotriose and inulotetraose.
実施例3 実施例2と同様な方法で2時間反応を行い、実施例2
と同様な方法で分析した結果、イヌロトリオース及びイ
ヌロテトラオースの生成率(イヌロトリオース:イヌロ
テトラオース=1:5)は計80%であった。Example 3 The reaction was carried out for 2 hours in the same manner as in Example 2, and
As a result of analysis by the same method as in the above, the production rate of inulotriose and inulotetraose (inulotriose: inulotetraose = 1: 5) was 80% in total.
実施例4 実施例1と同様な方法で培養し、培養後除菌した酵素
液80mlにイヌリン20gを添加し、48時間30℃で反応させ
た。Example 4 20 g of inulin was added to 80 ml of the enzyme solution that had been cultured in the same manner as in Example 1, and was sterilized after the culture, and reacted at 30 ° C. for 48 hours.
反応後、反応液を液体クロマトグラフィにより分析し
たところ、反応液中にイヌロトリオース及びイヌロテト
ラオースの生成率(イヌロトリオース:イヌロテトラオ
ース=1:5)は約75%であった。After the reaction, the reaction solution was analyzed by liquid chromatography. As a result, the production rate of inulotriose and inulotetraose (inurotriose: inulotetraose = 1: 5) in the reaction solution was about 75%.
実施例5 実施例1と同様な方法で5培養し、培養後遠心分離
により除菌し上清を粗酵素液とする。5粗酵素液にハ
イポーラス型強塩基性陰イオン交換樹脂HPA75(三菱化
成社製)を67mM KH2PO4−NaHPO4(pH6.92)リン酸緩衝
液で緩衝化したものを80ml(湿潤状態)加え、30℃で3
時間振盪攪拌し酵素を吸着固定化した。固定化酵素懸濁
液を上記リン酸緩衝液100mlで3回(計300ml)洗浄後、
吸引過して湿潤固定化酵素を得た。この固定化酵素を
内径20mmのカラムに高さ180mmに充てんし、40℃に保温
した。この充てんカラムに流速0.1ml毎分で水を100ml流
し安定化させた後、イヌリン3%水溶液1を流速毎分
0.1mlで流し反応させた。反応後活性炭によって脱色
し、脱塩後減圧濃縮した。Example 5 Five cultures were carried out in the same manner as in Example 1, and after the culture, the bacteria were removed by centrifugation, and the supernatant was used as a crude enzyme solution. 5 80 ml (wet state) of a crude enzyme solution buffered with a 67 mM KH 2 PO 4 -NaHPO 4 (pH 6.92) phosphate buffer of HPA75 (manufactured by Mitsubishi Chemical) with a strong porous anion exchange resin ) Add 3 ℃ at 30 ℃
The mixture was shaken and stirred for hours to adsorb and immobilize the enzyme. After washing the immobilized enzyme suspension three times (300 ml in total) with 100 ml of the above phosphate buffer,
After suction, a wet immobilized enzyme was obtained. This immobilized enzyme was packed in a column having an inner diameter of 20 mm to a height of 180 mm and kept at 40 ° C. After flowing 100 ml of water at a flow rate of 0.1 ml / min to stabilize the packed column, a 3% aqueous solution of inulin 1 was flowed at a flow rate of min / min.
The reaction was allowed to flow at 0.1 ml. After the reaction, the mixture was decolorized with activated carbon, desalted and concentrated under reduced pressure.
実施例2と同様な方法で分析した結果、イヌロトリオ
ース6.4g、イヌロテトラオース16.9gが生成した。As a result of analysis in the same manner as in Example 2, inulotriose 6.4 g and inulotetraose 16.9 g were produced.
(発明の効果) 本発明の酵素は、フルクタンをそのフルクトース末端
側から3〜4個のフルクトースが結合した糖単位ごとに
特異的に加水分解する新規なエキソ型加水分解酵素であ
って、イヌロトリオース及び/又はイヌロテトラオース
を有利に製造することができる。(Effect of the Invention) The enzyme of the present invention is a novel exo-type hydrolase that specifically hydrolyzes fructan for each sugar unit to which 3 to 4 fructoses are bound from the fructose terminal side, and comprises inulotriose and // Inulotetraose can be advantageously produced.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 指田 玲子 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 19/14 CA(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Reiko Sada, 1000 Kamoshita-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Mitsubishi Chemical Research Institute (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C12P 19 / 14 CA (STN)
Claims (1)
産生する酵素であって、フルクタンのフルクトース末端
側から3〜4個の糖単位ごとに加水分解してイヌロトリ
オース及び/又はイヌロテトラオースを生成させる性質
を有するエキソ型加水分解酵素とフルクタンとを反応さ
せて、イヌロトリオース及び/又はイヌロテトラオース
を生成させ、該イヌロトリオース及び/又はイヌロテト
ラオースを取得することを特徴とするイヌロトリオース
及び/又はイヌロテトラオースの製造方法。1. An enzyme produced by a microorganism belonging to the genus Aureobacterium, which hydrolyzes every three to four saccharide units from the fructose terminal side of fructan to produce inulotriose and / or inulotetraose. Reacting an exo-type hydrolase having the property of causing the reaction with fructan to produce inulotriose and / or inulotetraose, and obtaining the inulotriose and / or inulotetraose, wherein inulotriose and / or inulotriose are obtained. A method for producing inulotetraose.
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EP90103721A EP0385361B1 (en) | 1989-02-28 | 1990-02-26 | A novel exo-type hydrolase and a method of manufacturing inulotriose and/or inulotetrose |
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US07/734,558 US5122460A (en) | 1989-02-28 | 1991-07-23 | Method of manufacturing inulotriose and/or inulotetrose using an exo-type hydrolase capable of hydrolyzing a fructan only every 3 or 4 sugar units from a terminal fructose |
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