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JPS6043954B2 - Method for producing cellulase - Google Patents

Method for producing cellulase

Info

Publication number
JPS6043954B2
JPS6043954B2 JP3843183A JP3843183A JPS6043954B2 JP S6043954 B2 JPS6043954 B2 JP S6043954B2 JP 3843183 A JP3843183 A JP 3843183A JP 3843183 A JP3843183 A JP 3843183A JP S6043954 B2 JPS6043954 B2 JP S6043954B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
enzyme
cellulase
cellulose
glucose
glucosidase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP3843183A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59166081A (en
Inventor
倫 山辺
安 三石
義幸 高崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP3843183A priority Critical patent/JPS6043954B2/en
Publication of JPS59166081A publication Critical patent/JPS59166081A/en
Publication of JPS6043954B2 publication Critical patent/JPS6043954B2/en
Expired legal-status Critical Current

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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アクレモニウム属菌によるセルラーゼの製
造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing cellulase using Acremonium bacteria.

セルラーゼはセルロースをグルコースまたはセロビオ
ースやゼロオリゴ糖に分解する酵素反応系を触媒する酵
素群の総称であり、その作用様式により、Cl酵素、C
x酵素とβ−グルコシダーゼあるいはエキソ−β−グル
カナーゼ、エンド−β−グルカナーゼとセロビアーゼな
ど種々の名称で呼はれる酵素が存在するが、その実体は
いまだ明らかでない。
Cellulase is a general term for a group of enzymes that catalyze the enzyme reaction system that decomposes cellulose into glucose, cellobiose, and zero oligosaccharides.
There are enzymes called by various names such as x-enzyme, β-glucosidase, exo-β-glucanase, endo-β-glucanase and cellobiase, but their true nature is still unclear.

それは、セルラーゼを生産する微生物起源により、結晶
性セルロース、カルボキシメチルセルロース、ゼロデキ
ストリン、ゼロオリゴ糖やセロビオース等に対する作用
様式の異なる多種多様の酵素が存在することと、セルロ
ースの構造上の複雑さに起因している。しかし、セルラ
ーゼは、これら複数の酵素が調和のとれた相互作用をす
ることによりセルロースをその構成糖であるグルコース
等に分解する複合酵素である。 近年、セルラーゼはバ
イオマス資源の有効利用の観点から注目をあつめ、盛ん
に研究されるようになつたが、従来、よく知られている
トリコデルマ属やアスペルギルス属等のセルラーゼは、
天然セルロースに対する分解力が充分でないか、または
、セルロースを完全にグルコースに分解できず、セロビ
オースやゼロオリゴ糖を多量に生成するなどの問題があ
つた。
This is due to the existence of a wide variety of enzymes with different modes of action on crystalline cellulose, carboxymethyl cellulose, zero dextrin, zero oligosaccharides, cellobiose, etc., depending on the origin of the microorganism that produces cellulase, and the structural complexity of cellulose. ing. However, cellulase is a complex enzyme that decomposes cellulose into its constituent sugars, such as glucose, through the harmonious interaction of these multiple enzymes. In recent years, cellulases have attracted attention from the perspective of effective utilization of biomass resources, and have been actively researched.
There have been problems such as insufficient decomposition power for natural cellulose or inability to completely decompose cellulose into glucose, producing large amounts of cellobiose and zero-oligosaccharides.

更にまた、従来、知られているセルラーゼは、ほとんど
が熱安定性に劣つているため、長時間の糖化反応では4
5〜50’C程度での反応しか行えず、このため糖化中
に雑菌に汚染される危険性があつた。 本発明者らは、
結晶性セルロースに対する分解力が優れ、且つグルコー
スヘの糖化能力の強いセルラーゼ生産菌を求めて、広く
自然界から微生物の検索を行つてきた結果、土壌中より
分離し、アクレモニウム(Acremonium)属と
同定した糸状菌の生産するセルラーゼが、結晶性セルロ
ースに対する分解力が強く、しかも本酵素はβ−グルコ
゜シダーゼ活性が、従来よく知られている、例えばトリ
コデルマ・レーゼイ等のセルラーゼに比べて著しく強い
ため、セルロースをほとんど完全にグルコースにまで分
解できるという、極めて糖化性の優れた酵素であること
を認めた。
Furthermore, most of the conventionally known cellulases have poor thermostability, so in long-term saccharification reactions, 4
The reaction could only be carried out at temperatures of about 5 to 50'C, and therefore there was a risk of contamination with various bacteria during saccharification. The inventors
As a result of extensive searches for microorganisms in the natural world in search of cellulase-producing bacteria with excellent decomposition power for crystalline cellulose and strong ability to saccharify glucose into glucose, we isolated them from soil and identified them as belonging to the genus Acremonium. Cellulases produced by filamentous fungi have strong decomposition power for crystalline cellulose, and this enzyme has significantly stronger β-glucosidase activity than conventionally well-known cellulases such as Trichoderma reesei. It was recognized that this enzyme is extremely capable of saccharification, being able to almost completely decompose cellulose into glucose.

そしてまた、本菌の生産するセルラーゼは熱安定性にお
いても優れているため、従来のセルラーゼを使用する場
合の糖化温度よりも、5〜10℃高く糖化できる。この
ため糖化中の雑菌汚染はほとんどおこらなくなり、利用
面においても、技術的且つ経済的に著しい効果をもたら
す新規な酵素であることを認めた。本発明はこのような
知見にもとづいてなされたものである。すなわち、本発
明はセルラーゼ生産能を有するアクレモニウム属菌を培
養することを特徴とするセルラーゼの製造方法に関する
ものである。
Furthermore, since the cellulase produced by this bacterium is excellent in thermostability, it can be saccharified at a temperature 5 to 10° C. higher than the saccharification temperature when using conventional cellulases. As a result, bacterial contamination during saccharification hardly occurs, and it has been recognized that this enzyme is a novel enzyme that brings significant technical and economical benefits. The present invention has been made based on this knowledge. That is, the present invention relates to a method for producing cellulase, which comprises culturing Acremonium bacteria capable of producing cellulase.

以下に、本発明を更に具体的に説明する。本発明により
生産されるセルラーゼは、アビセルのような結晶性の高
いセルロースに対しても、優れた糖化能力を示し、糖化
反応によつて得られる生成物の糖組成は、ほとんどがグ
ルコースによつて占められている。
The present invention will be explained in more detail below. The cellulase produced by the present invention shows excellent saccharification ability even for highly crystalline cellulose such as Avicel, and the sugar composition of the product obtained by the saccharification reaction is mostly composed of glucose. occupied.

このことは、本発明に係る酵素の大きな特徴として掲げ
ることができる。第1表は、本発明により生産されるセ
ルラーゼを構成するFPアーゼ(濾紙分解活性)、CM
Cアーゼとβ−グルコシダーゼの代表的な含有量とトリ
コデルマ・レーゼイの場合のそれらを比較したものであ
る。表から明らかなように、本発明により生産されるセ
ルラーゼはβ−グルコシダーゼ活性がトリコデルマ◆レ
ーゼイの場合に比べ著しく高いことがわかる。
This can be cited as a major feature of the enzyme according to the present invention. Table 1 shows FPase (filter paper degrading activity), CM, which constitutes the cellulase produced according to the present invention.
The typical contents of Case and β-glucosidase are compared with those of Trichoderma reesei. As is clear from the table, the cellulase produced according to the present invention has significantly higher β-glucosidase activity than that of Trichoderma ♦ reesei.

このことが、本発明の酵素によりセルロースを糖化した
場合の生産物がほとんどグルコースであるということを
理由づけるものてあると考.えられるが、この他にも、
本発明において生産されるβ−グルコシダーゼが、従来
知られているβ−グルコシダーゼに比べて基質特異性が
広く、セロビオースの他、セロトリオース、セロテトラ
オース、セロペンタオース等のセロオリゴ糖やゼロ.デ
キストリン、更にはアビセルのような高分子のセルロー
スにも作用しこれをグルコースに分解するという新規な
β−グルコシダーゼであり、そしてまた、この酵素が生
産物であるグルコースによる阻害性が小さいこと等も大
きく関与しているも・のと考えられる。すなわち、本発
明の酵素によるセルロース分解物の糖組成は、生成還元
糖のうちのグルコースは98〜100%であるのに対し
、トリコデルマ・レーゼイのセルラーゼによる糖化物は
、セロビオースニグルコースの割合が1:1から1:3
であると報告されている。
This is considered to be the reason why most of the products produced when cellulose is saccharified by the enzyme of the present invention are glucose. In addition to this,
The β-glucosidase produced in the present invention has broader substrate specificity than conventional β-glucosidases, and includes cellooligosaccharides such as cellotriose, cellotetraose, cellopentaose, etc. in addition to cellobiose, and zero. It is a novel β-glucosidase that acts on dextrin and even high-molecular cellulose such as Avicel, decomposing it into glucose, and this enzyme is also less inhibited by the product glucose. It is thought that they are largely involved. In other words, the sugar composition of the cellulose decomposed product produced by the enzyme of the present invention is 98 to 100% glucose among the reducing sugars produced, whereas the saccharified product produced by Trichoderma reesei cellulase has a ratio of cellobiose niglucose of 1. :1 to 1:3
It is reported that.

(J.Ferment.TechrlOI.,第M巻、
第26頂(197岬)等)そして、このセロビオースを
グルコースに分解するためにセロビオースに対する分解
力の優れたアスペルギルス・ニガーのβ−グルコシダー
ゼを併用して用いることはよく行われていることである
(例えばApplledMicrOblOlOgy,第
托巻、第419頁(1968年)等)。Lしかるに、本
発明のセルラーゼにはβ−グルコシダーゼが充分含まれ
ているために、他供給源からのβ−グルコシダーゼを加
える必要は全くなく、セルロースを完全にグルコースに
分解することができるのである。備考; (1) トリコデルマ・レーゼイQM94l4のセルラ
ーゼのデータはM.MandelsらBiOtech.
BiOenz.,XX■,P2OO9(1981)の記
載を引用した。
(J. Ferment. TechrlOI., Volume M,
26th cape (Cape 197, etc.), and it is common practice to use β-glucosidase from Aspergillus niger, which has an excellent decomposition ability for cellobiose, in combination to decompose this cellobiose into glucose ( For example, AppliedMicrOblOlOgy, Volume 1, Page 419 (1968), etc.). However, since the cellulase of the present invention contains sufficient β-glucosidase, there is no need to add β-glucosidase from other sources, and cellulose can be completely decomposed into glucose. Remarks: (1) The cellulase data of Trichoderma reesei QM94l4 is from M. Mandels et al. BiOtech.
BiOenz. , XX■, P2OO9 (1981).

(2)FPアーゼは濾紙片(1×6cm)を分解して還
元糖を生成する酵素力価てあり、測定法はJ.Ferm
.Tech.,5倦26頂(1976)により行い活性
の表示は国際単位(1分間に1μMOIのグルコースに
相当する還元力を生成する酵素量)である。なお、アビ
ラーゼとFPアーゼは同一酵素作用を表すと考えられて
いる。第1表に例示した、トリコデルマ・レーゼイの生
産するセルラーゼは、FPアーゼニCMCアーゼニβ−
グルコシダーゼの比が、1:17.5:0.06である
のに対し、本発明の生産するセルラーゼの同比率は、1
:12.1:5.4である。
(2) FPase is an enzyme that decomposes a piece of filter paper (1 x 6 cm) to produce reducing sugars, and the measurement method is as described in J. Ferm
.. Tech. The activity is expressed in international units (the amount of enzyme that produces a reducing power equivalent to 1 μMOI of glucose per minute). Note that avilase and FPase are thought to exhibit the same enzymatic action. The cellulase produced by Trichoderma reesei illustrated in Table 1 is FPaseniCMCaseniβ-
While the ratio of glucosidase is 1:17.5:0.06, the same ratio of cellulase produced by the present invention is 1:17.5:0.06.
:12.1:5.4.

このように、本発明のセルラーゼは、FPアーゼ(また
はアビセラーゼ′ :CMCアーゼニβ−グルコシダー
ゼの構成比は、通常、1:10〜20:3〜10であり
、β−グルコシダーゼの構成割合の著しく高い酵素であ
る。本発明において使用されるセルラーゼ生産菌の菌学
的性質は下記の通りである。
As described above, in the cellulase of the present invention, the composition ratio of FPase (or Avicelase': CMCaseni β-glucosidase) is usually 1:10 to 20:3 to 10, and the composition ratio of β-glucosidase is significantly high. The mycological properties of the cellulase-producing bacteria used in the present invention are as follows.

生育:麦芽工キズ寒天上では生育は速く30′C7日間
で直径70T$tに達する。
Growth: Growth is fast on malt scratched agar, reaching a diameter of 70T$t in 7 days at 30'C.

集落は最初白色で後にやや黄色味をおびる。気生菌糸は
ゆるく盛り上bがり羊毛状を呈し、時に縄状の菌糸束を
形成する。培養後期には集落裏面は桃褐色ないし赤褐色
を呈する。ツアペツク寒天上でもほぼ同様の生育を示す
が気生菌糸の盛り上がりはより少い。生育PH範囲は3
.5〜6.0て最適PHは4付近、生育温度範1囲は1
5゜C〜43℃で、最適生育温度は3(代)付近である
。形態:菌糸の直径は0.5〜2.5μm、無色で菌糸
には隔壁が認められる。
The colony is initially white and later becomes slightly yellowish. The aerial hyphae are loosely raised and wool-like, sometimes forming rope-like hyphal bundles. In the later stages of cultivation, the underside of the colony becomes pinkish-brown to reddish-brown. Growth on Tuapetsk agar is almost the same, but the growth of aerial mycelia is smaller. Growth pH range is 3
.. 5 to 6.0, the optimal pH is around 4, and the growth temperature range is 1.
The optimum growth temperature is around 3 generations, ranging from 5°C to 43°C. Morphology: The diameter of the hyphae is 0.5 to 2.5 μm, colorless, and septa are observed in the hyphae.

また、菌糸表面は滑面である。
1分生子:分生子形成能は非
常に不安定でツアペツク寒天および麦芽工キズ寒天培地
による継代培養により消滅する。分離時における観察で
は、分生子柄は気生菌糸側面より突出し、無色である。
分生子は亜球形(2.5〜5×2〜4.5μm)で滑面
、2無色で連鎖は非常にゆるく分散しやすい。以上の菌
学的性質について、W.Gamsの1Cepha10s
p0riumartigeSchimme1pi1?J
P84、G.Fishe,.r(1971年)及びC.
H.DickirlsOn,MycOI.Papers
ll5PlO(19B年)を参照した結果、本2菌はア
クレモニウム(AcremOnium)属に近縁の糸状
菌と考えるのが妥当であると考えた。
In addition, the hyphal surface is smooth.
Monoconidia: Conidia formation ability is very unstable and disappears by subculture on Czapetsk agar and Malt's scratch agar medium. When observed during isolation, the conidiophores protrude from the sides of the aerial hyphae and are colorless.
Conidia are subglobular (2.5-5 x 2-4.5 μm), smooth, colorless, and very loosely chained and easily dispersed. Regarding the above mycological properties, W. Gams 1Cepha10s
p0riumartigeSchimme1pi1? J
P84,G. Fishe,. r (1971) and C.R.
H. Dickirls On, MycOI. Papers
As a result of referring to ll5PlO (19B), it was considered appropriate to consider these two bacteria to be filamentous fungi closely related to the genus Acremonium.

なお、アクレモニウム属には、従来、強力なセルラーゼ
生産性が知られていなかつたこと、及び、本発明の菌株
が強力、かつ特徴的なセルラーゼを生産す.ることから
、本菌をアクレモニウム●セルロリテイカス(Acre
mOniunlcellulOlyticljs)と命
名した。なお、本菌は、FERMP−6867として、
工業技術院生物工業技術研究所に寄託されている。アク
レモニウム属はGamsにより詳細な検討がなされ、以
前にセフアロスポリウム属として記載されていた属の再
検討を行うことにより、近年採用された属名であり、本
発明の示すような結晶性セルロースに作用することので
きる強力な真のセルラーゼ、すなわちアビラーゼやFP
アーゼを生産するアクレモニウム属菌は、本発明以前に
は全く知られていない。本菌の生産するセルラーゼは、
作用特性から結晶性の高いセルラーゼであるアビセルに
作用するi素、すなわちアビセラーゼまたはFPアーゼ
でz表されるC1酵素、カルボキシメチルセルロー(C
MC)に作用する、いわゆるCMCアーゼで之表される
C潅素と、セロビオースなどセロオlゴ糖に作用するβ
−グルコシダーゼの主としてz種類の酵素群からなる複
合酵素系である。
It should be noted that the Acremonium genus has not been known to have a strong cellulase productivity, and the strain of the present invention produces a strong and characteristic cellulase. Therefore, this bacterium is known as Acremonium celluloliticus (Acre
It was named mOniunlcellOlyticljs). In addition, this bacterium is known as FERMP-6867.
It has been deposited at the Institute of Biological Technology, Agency of Industrial Science and Technology. The genus Acremonium is a genus name that was recently adopted after a detailed study by Gams and a reexamination of the genus previously described as the genus Cephalosporium. Powerful true cellulases that can act on cellulose, i.e. avirase and FP
Bacteria of the genus Acremonium that produce Aase were completely unknown prior to the present invention. The cellulase produced by this bacterium is
Due to its action properties, it acts on the highly crystalline cellulase Avicel, i.e., the C1 enzyme represented by Z in Avicelase or FPase, and carboxymethyl cellulose (C
MC), expressed by the so-called CMCase, and β, which acts on cellooligosaccharides such as cellobiose.
- Glucosidase is a complex enzyme system consisting mainly of Z types of enzyme groups.

そし八これら酵素群の調和のとれた相互作用によ)、天
然のセルロースを完全にグルコースにまで)解すること
ができるのである。以下にこれら酵(の性質を記載する
。Jアビセラーゼの酵素的性質 (1)作用 セルロース末、アビセル、脱脂綿など結晶性の高い不溶
性セルロースに対し作用してグルコース、セロビオース
等の還元糖を生成する。
Through the harmonious interaction of these enzymes, it is possible to completely break down natural cellulose into glucose. The properties of these enzymes are described below. Enzymatic properties of J Avicelase (1) Action It acts on highly crystalline insoluble cellulose such as cellulose powder, Avicel, and absorbent cotton to produce reducing sugars such as glucose and cellobiose.

(2)作用PH及び最適作用PH 本酵素の作用PH範囲は2〜8、最適作用PHは約4.
5に認められた。
(2) Action PH and optimal action PH The action PH range of this enzyme is 2 to 8, and the optimum action PH is about 4.
5 was recognized.

(第1図a)(3)安定PH クエン酸−リン酸塩緩衝液の下で45゜Cで20時間放
置したときの安定PH範囲は約3.5〜約6であつた。
(Figure 1a) (3) Stable PH The stable PH range was about 3.5 to about 6 when left at 45°C for 20 hours under a citric acid-phosphate buffer.

(第1図c)(4)作用温度範囲及び最適作用温度 本酵素は約90℃までの高温に作用するが、1%アビセ
ル、0.05M酢酸緩衝液(PH4.5)の下で1紛間
反応させたときの最適作用温度は約65℃に認められた
(Fig. 1c) (4) Action temperature range and optimum action temperature This enzyme acts at high temperatures up to about 90°C, but it can be used in one powder under 1% Avicel and 0.05M acetate buffer (PH4.5). The optimum working temperature was found to be about 65°C when the reaction was carried out for a while.

(第1図b)(5)熱安定性 本酵素を0.05M酢酸緩衝液(PH4.5)の下で、
各温度で1紛間加熱処理した結果、本酵素は約60℃ま
での温度ではほとんど失活せず、65%、1吟間の加熱
で約50%、そして70゜C、1吟間の加熱で約8%失
活した。
(Figure 1b) (5) Thermostable This enzyme was prepared under 0.05M acetate buffer (PH4.5).
As a result of heat treatment for one powder at each temperature, this enzyme was hardly inactivated at temperatures up to about 60°C, 65%, about 50% after heating for 1 gin, and 70°C for 1 gin. Approximately 8% of the activity was lost.

(第1図d)(6)阻害剤 各種重金属イオンのうちで1mM以上の水銀イオンおよ
び銅イオンにより強く阻害される。
(Fig. 1d) (6) Inhibitor Among various heavy metal ions, it is strongly inhibited by mercury ions and copper ions of 1 mM or more.

また、SH阻害剤であるパラクロルマーキユリーベンゾ
エイトによつても1mMで約80%の阻害を受ける。(
7)精製法 本酵素は培養濾液からホロフアイバー(アミコンHI−
P5)による脱塩濃縮してのち、DEAE−セフアロー
ス(CL−σLによるカラムクロマトグラフィー(Na
ClO→1Mグラジエント)と同カラムによる再クロマ
トグラフィー(NaClO−+0.6M)により、より
精製することができる。
It is also inhibited by approximately 80% at 1 mM by the SH inhibitor parachlormercury benzoate. (
7) Purification method This enzyme is purified from the culture filtrate by holofiber (Amicon HI-
After desalting and concentration using DEAE-Sepharose (CL-σL), column chromatography (Na
Further purification can be achieved by rechromatography using the same column (NaClO-+0.6M gradient) and ClO→1M gradient).

(8)分子量 BiO−Gel(AO.5rrl)カラムによるゲル濾
過法により測定した分子量は約140000であつた。
(8) Molecular weight The molecular weight measured by gel filtration using a BiO-Gel (AO.5rrl) column was about 140,000.

(9)活性測定法0.1M酢酸緩衝液(PH4.5)に
0.5%濃度のアビセル懸濁物(PH4.5)0.51
111に適量の酵素液を加え、蒸留水で全量1.0rT
1Iとし、50℃で反応を行つた。
(9) Activity measurement method 0.5% concentration of Avicel suspension (PH4.5) in 0.1M acetate buffer (PH4.5)
Add an appropriate amount of enzyme solution to 111 and adjust the total volume to 1.0 rT with distilled water.
1I, and the reaction was carried out at 50°C.

そして生成する還元糖はソモギー・ネルソン法により測
定した。 この条件で、1分間に1μMOlのグルコー
スに相当する還元力を生成する酵素量を1単位とした。
The reducing sugar produced was measured by the Somogyi-Nelson method. Under these conditions, the amount of enzyme that generated a reducing power equivalent to 1 μM of glucose per minute was defined as 1 unit.

(B)CMCアーゼの酵素的性質 (1)CMCアーゼの多成分性 CMCアーゼはディスク電気泳動的に少くとも4成分に
分離され、それぞれは分子量と等電点により区別される
(B) Enzymatic properties of CMCase (1) Multicomponent CMCase CMCase is separated by disk electrophoresis into at least four components, each of which is distinguished by its molecular weight and isoelectric point.

CMCアーゼIは分子量約160000て等電点5.6
8、以下同様に■は約16000へ4.9\■は約12
000へ4.6へ■2は約12000へ4.48であり
、これらアイソザイムの複合物よりCMCアーゼは成つ
ている。(2)カルボキシメチルセルロース(CMC)
等の可溶性セルロース誘導体に作用し、これをグルコー
ス及びセロビオース等に分解する成3分(CMCアーゼ
Iおよび■)とグルコースを極わずかしか生成ずにセロ
ビオース以上のセロオリゴ糖に分解する作用を持つ成分
(CMCアーゼ■、■)が存在する。
CMCase I has a molecular weight of approximately 160,000 and an isoelectric point of 5.6.
8. Similarly, ■ becomes about 16,000. 4.9\■ becomes about 12.
000 to 4.6 to ■2 is about 12,000 to 4.48, and CMCase is composed of a composite of these isozymes. (2) Carboxymethyl cellulose (CMC)
The third component (CMCase I and ■) acts on soluble cellulose derivatives such as and decomposes it into glucose and cellobiose, etc., and the component (CMCase I and CMCase (■, ■) exists.

(3)作用PH及び最適作用PH3.CMCアーゼ複合
体の作用PH範囲はほぼ2〜8にわたり最適作用PHは
約4.5に認められた。
(3) Action PH and optimal action PH3. The effective pH range of the CMCase complex was approximately 2 to 8, with the optimum effective pH being found to be approximately 4.5.

(第1図a)(4)安定PH クエン酸−リン酸塩緩衝液の下で45℃で204(時間
放置したときのCMCアーゼ複合体の安定PH範囲は約
3.5〜約6であつた。
(Figure 1a) (4) Stable PH The stable PH range of the CMCase complex when left for 204 hours at 45°C under citrate-phosphate buffer is about 3.5 to about 6. Ta.

(第1図c)(5)作用温度範囲及び最適作用温度 このCMCアーゼ複合体は約90℃までの高温に作用す
るが、1%CMClO.O5M酢酸緩衝液(PH4.5
)の下で1吟間反応させたときの最適作用温度は約65
℃に認められた。
(Figure 1c) (5) Operating temperature range and optimum operating temperature This CMCase complex acts at high temperatures up to about 90°C, but at 1% CMClO. O5M acetate buffer (PH4.5
) The optimum temperature for reaction is approximately 65
℃ was observed.

(第1図b)(6)熱安定性 本酵素を0.05M酢酸緩衝液(PH4.5)の下で、
各温度で1紛間加熱処理した結果、本酵素は約60℃ま
での温度ではほとんど失活せず、65℃、1紛間の加熱
で約40%、そして70゜C11紛間の加熱で約70%
失活した。
(Figure 1b) (6) Thermostable This enzyme was prepared under 0.05M acetate buffer (PH4.5).
As a result of heating one powder at each temperature, this enzyme was hardly inactivated at temperatures up to about 60°C, about 40% when heated at 65°C with one powder, and about 40% when heated with one powder at 70°C. 70%
Deactivated.

(第1図d)(7)阻害剤 各種重金属イオンのうちで1mM以上の水銀イオンおよ
び銅イオンにより強く阻害される(8)精製法 本酵素は培養濾液からホロフアイバー (HI−P5)による脱塩濃縮してのち、DEAE.一
セフアロース(CL−6B)によるカラムクロマトグラ
フィー(NaClO→1Mグラジエント)と同カラムに
よる再クロマトグラフィー及びクロマトフォーカシング
により各成分に精製できる。
(Figure 1 d) (7) Inhibitor Strongly inhibited by 1mM or more of mercury ion and copper ion among various heavy metal ions (8) Purification method This enzyme is removed from the culture filtrate using a holofiber (HI-P5). After concentrating the salt, DEAE. It can be purified into each component by column chromatography (NaClO→1M gradient) using Sepharose (CL-6B), rechromatography using the same column, and chromatofocusing.

(9)活性測定法 0.1M酢酸緩衝液に溶解させた1%CMC溶液(PH
4.5)0.5r]11に、適量の酵素液を加え、蒸留
水で全量1.0rT11とし、50℃て反応を行つた。
(9) Activity measurement method 1% CMC solution (PH
4.5) An appropriate amount of enzyme solution was added to 0.5r]11, the total volume was adjusted to 1.0rT11 with distilled water, and the reaction was carried out at 50°C.

そして、生成する還元糖はソモギー・ネルソン法により
測定した。この条件で、1分間に1μMOlのグルコー
スに相当する還元力を生成する酵素量を1単位とした。
The reducing sugar produced was measured by the Somogyi-Nelson method. Under these conditions, the amount of enzyme that generated a reducing power equivalent to 1 μM of glucose per minute was defined as 1 unit.

β−グルコシダーゼの酵素的性質 (2)作用 サリシン、セロビオース、セロトリオー ス、セロテトラオース、セロペンタオース、セロヘキサ
オースのようなセロオリゴ糖に作用して、これをグルコ
ースに分解する。
Enzymatic properties of β-glucosidase (2) Action: Acts on cellooligosaccharides such as salicin, cellobiose, cellotriose, cellotetraose, cellopentaose, and cellohexaose, decomposing them into glucose.

また、本酵素はアビセルのような高分子セルロースにも
作用するがCMCやHEC(ヒドロキシエチルセルロー
ス)にはほとんど作用しない。
Furthermore, this enzyme acts on polymeric cellulose such as Avicel, but hardly acts on CMC or HEC (hydroxyethyl cellulose).

サリシン、セロビオース、セロトリオース、セロテトラ
オース、セロペンタオース及びセロヘキサオースに対す
るKm値は、それぞれ3.40,2.26,1.19,
0.82,0.52そして0.15rr1Mであつた。
(2)作用PH及び最適作用PH 本酵素の作用PH範囲は2〜8、最適作用PHは約4.
5に認められた。
The Km values for salicin, cellobiose, cellotriose, cellotetraose, cellopentaose, and cellohexaose are 3.40, 2.26, and 1.19, respectively.
They were 0.82, 0.52 and 0.15rr1M.
(2) Action PH and optimal action PH The action PH range of this enzyme is 2 to 8, and the optimum action PH is about 4.
5 was recognized.

(第1図a)(3)安定PH クエン酸−リン酸塩緩衝液の下で45℃で20時間放置
したときの安定PH範囲は約3.5〜約5であつた。
(Figure 1a) (3) Stable PH The stable PH range was about 3.5 to about 5 when left at 45° C. for 20 hours under a citric acid-phosphate buffer.

(第1図c(4)作用温度範囲及ひ最適作用温度 本酵素は約90′Cまての高温に作用するが、1%サリ
シン、0.05M酢酸緩衝液(PH4.5)の下で1紛
間反応させたときの最適作用温度は約65℃に認められ
た。
(Figure 1 c (4) Action temperature range and optimum action temperature This enzyme acts at high temperatures up to about 90'C, but under 1% salicin and 0.05M acetate buffer (PH 4.5) The optimum operating temperature for one-powder reaction was found to be about 65°C.

(第1図b)(5)熱安定性 0.05M酢酸緩衝液(PH4.5)の下で、各温度て
1紛間加熱処理した結果、本酵素は約65℃まての高温
ではほとんど失活せず、70′Cll紛間の加熱て約4
0%失活し、そして80゜C、1紛間の加熱て90%以
上失活した。
(Fig. 1b) (5) Thermostability As a result of heat treatment of one powder at each temperature in 0.05M acetate buffer (PH4.5), this enzyme showed almost no effect at high temperatures up to about 65°C. Approximately 4 hours after heating 70'Cll powder without deactivation
0% inactivation was achieved, and more than 90% inactivation was achieved by heating one powder at 80°C.

(第1図d)(6)阻害剤 各種重金属イオンのうち1mM以上の水銀イオンおよび
銅イオンにより強く阻害される。
(Fig. 1d) (6) Inhibitor Among various heavy metal ions, it is strongly inhibited by 1mM or more of mercury ion and copper ion.

また、グルコ−スーδ−ラクトンは基質に対して拮抗阻
害剤として作用する。(7)精製法 本酵素は培養濾液からホロフアイバー(アミコンHI−
P5)により脱塩濃縮したのち、DEAE−セフアロー
ス(CL−6B)によるカラムクロマトグラフィー(N
aClO→1Mグラジエント)とクロマトフォーカシン
グ(PH6−4)とBiO−Gel(AO.5rrl)
によるゲル濾過により、電気泳動的に均一まで精製する
ことができる。
Furthermore, glucose-delta-lactone acts as a competitive inhibitor against the substrate. (7) Purification method This enzyme is extracted from the culture filtrate using holofiber (Amicon HI-
After desalting and concentration using DEAE-Sepharose (CL-6B), column chromatography (N
aClO→1M gradient) and chromatofocusing (PH6-4) and BiO-Gel (AO.5rrl)
can be electrophoretically purified to homogeneity by gel filtration.

(8)分子量 BiO−Gel(AO.5m)を用いるゲル濾過法によ
り測定した分子量は約240000であつた。
(8) Molecular weight The molecular weight measured by gel filtration using BiO-Gel (AO.5m) was about 240,000.

(9)活性測定法0.1M酢酸緩衝液に溶解させた1%
サリシン溶液(PH4.5)0.5n11に適量の酵素
液を加え、蒸留水で全量1.0n11とし、50℃で反
応を行つた。
(9) Activity measurement method 1% dissolved in 0.1M acetate buffer
An appropriate amount of the enzyme solution was added to 0.5n11 of salicin solution (PH4.5), the total volume was made up to 1.0n11 with distilled water, and the reaction was carried out at 50°C.

そして生成するグルコースをソモギー・ネルソン法によ
り測定した。この条件で、1分間に1μMOlのグルコ
ースに相当する還元力を生成する酵素量を1単位とした
The produced glucose was then measured by the Somogyi-Nelson method. Under these conditions, the amount of enzyme that generated a reducing power equivalent to 1 μM of glucose per minute was defined as 1 unit.

本発明のβ−グルコシダーゼは、サリシンやセロビオー
スのような小さい分子の基質よりもセロヘキサオースや
セロペンタオースのようなオリゴ糖に対してより親和性
が大きく、かつ本酵素はアビセルのような高分子量の基
質に対しても作用する。
The β-glucosidase of the present invention has a greater affinity for oligosaccharides such as cellohexaose and cellopentaose than for small molecular substrates such as salicin and cellobiose, and the enzyme has a higher affinity for oligosaccharides such as cellohexaose and cellopentaose than for small molecule substrates such as salicin and cellobiose. It also acts on molecular weight substrates.

特にセロビオースを分解し、かつアビセルを相当程度分
解てきる基質特異性を持つた酵素の存在は本発明により
初めて明らかになつたものであり、しかも生成物はすべ
てグルコースてあることなど本菌の生産するβ−グルコ
シダーゼは、従来知られていない新規なβ−グルコシダ
ーゼであつて、澱粉に対するグルコアミラーゼとよく似
た作用特性をもつことから本発明者らはこの酵素をグル
コセルラーゼと命名した。このように、本発明のアクレ
モニウム属菌により生産されるセルラーゼは、新規なβ
−グルコシダーゼを含む新規なセルラーゼ複合酵素剤で
ある。
In particular, the existence of an enzyme with substrate specificity that can degrade cellobiose and avicel to a considerable extent was clarified for the first time by the present invention, and the fact that all the products are glucose indicates that the production of this bacterium is difficult. The β-glucosidase is a novel β-glucosidase that has not been previously known, and the present inventors named this enzyme glucocellulase because it has action characteristics similar to those of glucoamylase on starch. Thus, the cellulase produced by the Acremonium bacterium of the present invention is a novel β-cellulase.
- A novel cellulase complex enzyme agent containing glucosidase.

本発明のアクレモニウム属菌によるセルラーゼを生産す
るためには、通常、セルロース、アビセ.ル、綿、バガ
ス、上麦麩等のセルロースまたはセルロース含有物を炭
素源とし、これに窒素源として、硝酸塩、アンモニウム
塩、尿素あるいはペプトン、酵母工キズのような有機ま
たは無機の窒素源と少量の金属塩を含む液体または固体
培地を用ノい、20〜40℃で、2〜15日間程度、好
気的に培養される。
In order to produce the cellulase by Acremonium bacteria of the present invention, cellulose, Abysse. The carbon source is cellulose or cellulose-containing materials, such as cotton, bagasse, and wheat gluten, and a small amount of organic or inorganic nitrogen sources such as nitrates, ammonium salts, urea or peptone, and yeast-induced nitrogen sources are used as the nitrogen source. The cells are cultured aerobically at 20 to 40° C. for about 2 to 15 days using a liquid or solid medium containing a metal salt.

セルラーゼは菌体外に生産される酵素であるので、液体
培地の場合は、培養後濾過した上澄液、そして固体培養
の場合は、培養後、水または適当な無機塩類液て抽出す
ることにより酵素液7として採取することができる。次
に実施例により本発明の詳細な説明する。
Cellulase is an enzyme produced outside the bacterial body, so in the case of liquid culture, it can be extracted with the supernatant liquid filtered after culturing, and in the case of solid culture, it can be extracted with water or an appropriate inorganic salt solution after culturing. It can be collected as enzyme solution 7. Next, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.

実施例1セルロース4%、バクトペプトン1%、硝酸カ
リ0.6%、尿素0.2%、塩化カリ0.16%、硫酸
マグフネシウム0.12%、リン酸1カリウム1.2%
、硫酸亜鉛1×10−3%、硫酸マンガン1×10−3
%と硫酸銅1刈0−3%含む培地(PH4.O)20r
T11を200rT11容三角フラスコに入れ、常法に
より殺菌後アクレモニウム・セルロリテイカス(FER
MP−6867)を接種し、30℃で6日間通気培養し
た。
Example 1 Cellulose 4%, bactopeptone 1%, potassium nitrate 0.6%, urea 0.2%, potassium chloride 0.16%, magfunesium sulfate 0.12%, monopotassium phosphate 1.2%
, zinc sulfate 1 x 10-3%, manganese sulfate 1 x 10-3
% and copper sulfate 0-3% (PH4.O) 20r
Pour T11 into a 200rT11 Erlenmeyer flask, sterilize it using a conventional method, and then remove Acremonium celluloliticus (FER).
MP-6867) was inoculated and cultured with aeration at 30°C for 6 days.

培養後、遠心分離機により除菌し、得られた上澄液につ
いて、アビセラーゼ活性、CMCアーゼ活性とβ一グル
コシダーゼ活性を測定した結果、それぞれ3.1u/M
ll26.3u/m1と13.8u/m1であつた。実
施例2実施例1において、バクトペプトンに代えて、カ
ツオソルブルを2%添加した培地にアクレモニウム・セ
ルロリテイカス(FERMP−6867)を接種し、3
0゜Cで8日間通気培養した。
After culturing, bacteria were removed using a centrifuge, and the resulting supernatant was measured for avicelase activity, CMCase activity, and β-glucosidase activity, each of which was 3.1 u/M.
ll was 26.3u/ml and 13.8u/ml. Example 2 In Example 1, Acremonium celluloliticus (FERMP-6867) was inoculated into a medium to which 2% Bonito Sorbul was added instead of Bactopeptone.
Aerated culture was carried out at 0°C for 8 days.

培養後、遠心分離した上澄液について、アビセラーゼ、
CMCアーゼ及びβ−グルコシダーゼ活性を測定した結
果、それぞれ3.9L1/Mll45.5u/mlと2
1.1u/m1であつた。培養上澄液に対して冷アセト
ン2倍容量加え、生成する沈澱を遠心分離機(9000
rpm11紛)により集め、少量の水に溶解させ、不溶
物を除去して、清澄な濃縮酵素液を得た。
After culturing, the centrifuged supernatant was treated with Avicelase,
As a result of measuring CMCase and β-glucosidase activities, they were 3.9L1/Mll45.5u/ml and 2
It was 1.1 u/ml. Add twice the volume of cold acetone to the culture supernatant, and centrifuge the resulting precipitate (9000
rpm 11 powder), dissolved in a small amount of water, and insoluble materials were removed to obtain a clear concentrated enzyme solution.

アビセラーゼ、CMCアーゼ及びβ−グルコシダーゼの
それぞれの回収率は91.9%、71.7%、及び96
.8%であつた。
The recovery rates of Avicelase, CMCase and β-glucosidase were 91.9%, 71.7% and 96%, respectively.
.. It was 8%.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はアクレモニウム(FERMP−6867)の生
産するセルラーゼのアビセラーゼ、CMCアーゼ及びβ
−グルコシダーゼについて、a・・・・・・最適作用P
H..b・・・・・・最適作用温度、c・・・・・・P
H安定性そしてd・・・・・・熱安定性を示している。
Figure 1 shows the cellulases Avicelase, CMCase and β produced by Acremonium (FERMP-6867).
- Regarding glucosidase, a...optimal action P
H. .. b...Optimum working temperature, c...P
H stability and d...indicates thermal stability.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 セルラーゼを生産するアクレモニウム属菌を培養し
、培養物からセルラーゼを採取することを特徴とするセ
ルラーゼの製造法。
1. A method for producing cellulase, which comprises culturing cellulase-producing bacteria of the genus Acremonium and collecting cellulase from the culture.
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