JPH0116157B2 - - Google Patents
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Classifications
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- 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
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Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、澱粉を主としてマルトトリオースに
分解するα―アミラーゼに関する。
(従来の技術)
従来、アミラーゼとしては、澱粉をその非還元
性末端からグリコース単位に分解するグルコアミ
ラーゼ、マルトース単位に分解するβ―アミラー
ゼや澱粉をその内部鎖から切断するα―アミラー
ゼが知られ、グリコースやマルトースの工業的製
造に使用されている。これに対して澱粉系基質を
マルトトリオースやマルトテトラオース単位に効
果的に分解する酵素はほとんど知られていない。
澱粉系基質をマルトトリオースに加水分解しうる
酵素としては、ストレプトマイセス グリシウス
(Streptomyces griseus)N―A468株が生産する
アミラーゼ(特公昭57―6915号公報、特公昭57―
6915号公報);バシラス(Bacillus)YT―1004株
が生産するα―アミラーゼ(特公昭60―15315号
公報)などが知られているにすぎない。
上記マルトトリオースは、グリコースやマルト
ースに比べて甘味が低いため、低甘味食品の成
分、グリコースやマルトースに代えて輸液成分な
どに利用価値が高い。そのため、澱粉系基質を効
果的にマルトトリオースに分解する酵素を得るこ
とが望まれている。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明の目的は、澱粉系基質を効果的にマルト
トリオースに分解しうる酵素を提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段および作用)
本発明のα―アミラーゼは、次の性質を有す
る。
作用および基質特異性:α―グルカンのα―
1・4結合を加水分解し、マルトトリオースを
生成する。
至適PH:60℃において5.6である。
安定PH:55℃において5.9〜8.1,25℃におい
て4.0〜11.9である。
作用適温の範囲:至適温度は65〜75℃であ
る。
熱安定性:5mMのカルシウムイオン存在下、
PH6.8において10分間保持した場合75℃まで安
定である。
分子量:ソジウムドデシルサルフエイト電気
泳動法による分子量は78000である。
等電点:4.6
アミロペクチンに対するミハエリス定数Km
値:1.0mg/ml
アミノ酸分析:
(Industrial Application Field) The present invention relates to α-amylase that decomposes starch mainly into maltotriose. (Prior art) Conventionally, known amylases include glucoamylase, which decomposes starch from its non-reducing end into glycose units, β-amylase, which decomposes starch into maltose units, and α-amylase, which cleaves starch from its internal chains. , used in the industrial production of glycose and maltose. In contrast, few enzymes are known that effectively degrade starch-based substrates into maltotriose and maltotetraose units.
As an enzyme capable of hydrolyzing starch-based substrates into maltotriose, amylase produced by Streptomyces griseus strain N-A468 (Japanese Patent Publication No. 6915, No. 1983, Japanese Patent Publication No. 1983-1989)
6915) and α-amylase produced by Bacillus strain YT-1004 (Japanese Patent Publication No. 60-15315). The above maltotriose has a lower sweetness than glycose and maltose, so it has high utility value as an ingredient in low-sweetness foods and as an infusion ingredient in place of glycose and maltose. Therefore, it is desired to obtain an enzyme that effectively decomposes starch-based substrates into maltotriose. (Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide an enzyme that can effectively decompose starch-based substrates into maltotriose. (Means and effects for solving the problems) The α-amylase of the present invention has the following properties. Action and substrate specificity: α-glucan α-
Hydrolyzes the 1,4 bond to produce maltotriose. Optimal pH: 5.6 at 60℃. Stable pH: 5.9-8.1 at 55°C, 4.0-11.9 at 25°C. Range of suitable temperature for action: The optimum temperature is 65-75°C. Thermal stability: in the presence of 5mM calcium ions,
Stable up to 75°C when kept at pH 6.8 for 10 minutes. Molecular weight: Molecular weight determined by sodium dodecyl sulfate electrophoresis is 78,000. Isoelectric point: 4.6 Michaelis constant Km for amylopectin
Value: 1.0mg/ml Amino acid analysis:
【表】【table】
【表】
本発明のα―アミラーゼは、バシラス
(Bacillus)属菌、特に通性好熱菌バシラス サ
ーモアミロリキフアシエンス(Bacillus
thermoamyloliquefaciens)sp.nov KP1071 株
(微工研菌寄第8477号;FERM P―8479)に
より生産される。この菌株は本発明者らにより土
壌から分離・採集された新菌株であり、その菌学
的性質を表1に示す。表1において特に記載のな
い限り培養温度は55℃である。[Table] The α-amylase of the present invention is produced by bacteria belonging to the genus Bacillus, particularly the facultative thermophilic bacterium Bacillus thermoamyloliquefaciens.
thermoamyloliquefaciens) sp.nov KP1071 strain (FERM P-8479). This strain is a new strain isolated and collected from soil by the present inventors, and its mycological properties are shown in Table 1. In Table 1, unless otherwise specified, the culture temperature was 55°C.
【表】【table】
【表】
菌株の同定
本発明の酵素を生成する菌株は、上記菌学的諸
性質をもとにバージエイズ・マニユアル・オブ・
デイタミネイテイブ・バクテリオロジー第8版
(1974年)、およびピー.デイー.ウオーカー(P.
D.Walker)・ジエー.ウオルフ(J.Wolf)のスポ
アリサーチ(Spore Research)(1974)247〜264
頁から、バシラス(Bacillus)属に属する1菌種
と同定された。この菌株は上記Walker and
Wolfの分類でバシラス ステアロサーモフイル
スの第2グループに近似するが(1)胞子のうが非膨
潤性であること、(2)澱粉を水解すること、(3)セロ
ビオース、ラムノースおよびキシロースから酸を
生成しないこと、(4)生育最低温度が異なること、
(5)GC含量が異なること、および(6)バシラス ス
テアロサーモフイルス ATCC 12980(type
strain)のDNAに対する相同性が29%と低いこ
とからこのグループには属さないバシラス
(Bacillus)属の新菌株であることが判明した。
培養条件
上記菌株の培地は格別である必要はなく、通常
の培地が用いられる。炭素源としては、可溶性澱
粉、アミロペクチン、アミロース、グリコーゲン
などが用いられる。コーン、馬鈴薯、甘藷などを
用いることもできる。窒素源としてはペプトン、
酵母エキス、大豆粉、コーンデイステイラーズソ
リユブルなどが用いられる。無機塩類としては、
K2HPO4,KH2PO4,CaCl2,MgSO4,
Na2HPO4、(NH4)2HPO4などが用いられる。例
えば、次の培地が好適に用いられる。[Table] Identification of bacterial strains The bacterial strains that produce the enzyme of the present invention were identified based on the mycological properties mentioned above.
Dataminative Bacteriology 8th edition (1974), and P. Day. Walker (P.
D.Walker)・J. J.Wolf, Spore Research (1974) 247-264
From the page, it was identified as one bacterial species belonging to the genus Bacillus. This strain is similar to Walker and
According to Wolf's classification, Bacillus stearothermophilus is similar to the second group, but (1) the sporangium is non-swellable, (2) it hydrolyzes starch, and (3) it produces acid from cellobiose, rhamnose, and xylose. (4) the minimum growth temperature is different;
(5) different GC contents, and (6) Bacillus stearothermophilus ATCC 12980 (type
It was determined that this strain is a new strain of the genus Bacillus, which does not belong to this group, as it has a low homology of 29% to the DNA of Bacillus strain. Culture Conditions The medium for the above bacterial strain does not need to be special, and a normal medium can be used. As the carbon source, soluble starch, amylopectin, amylose, glycogen, etc. are used. Corn, potatoes, sweet potatoes, etc. can also be used. Peptone is a nitrogen source,
Yeast extract, soybean flour, corn dairy flour, etc. are used. As inorganic salts,
K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , CaCl 2 , MgSO 4 ,
Na2HPO4 , ( NH4 ) 2HPO4 , etc. are used. For example, the following media are preferably used.
【表】
培養PHは6.5〜8.5、好ましくは7.5、培養温度は
45〜60℃、好ましくは55℃であり、約16時間好気
的に撹拌または振盪しながら培養を行う。本発明
のα―アミラーゼは菌体外に分泌される。例えば
2のエーレンマイヤーフラスコに200mlの培地
を仕込み、190回転/分、3.4cm振巾で回転振盪培
養したときの酵素生産量は、後述の活性測定法に
よれば0.04単位/ml(培地)である。
酵素の採取法
上記培養液から本発明酵素を採取・精製するに
は既知の精製法が単独もしくは併用して利用され
うる。例えば、培養液を濾過または遠心分離にか
けて菌体を除去し濃縮後、これを限外濾過または
透析にかける。さらに、硫安などによる塩析を行
つた後、DEAEセフアデツクスカラム、フエニル
セフアロースカラムヒ、ドロキシアパタイトカラ
ム、DEAEセルロースカラムなどで精製を行う。
精製法の一例を次に示す。
(1)培養液から菌体を除去・濃縮した後、5mM
マレイン酸ナトリウム/5mM CaCl2/0.02%
NaN3を含有するバツフアー(PH6.8)に透析す
る。(2)硫酸アンモニウムで塩析を行う(飽和度40
〜70%)。これを(3)DEAEセフアデツクスA―50
クロマトグラフイーにかけ、30mMグリシンナト
リウム/5mM CaCl2/0.02%NaN3を含む緩衝液
(PH8.0)とNaClにより0〜1M NaClの濃度勾配
溶出法で溶出を行う。次いで、(4)フエニルセフア
ロースCL―4Bクロマトグラフイーにかけ、エチ
レングリコール―硫酸アンモニウムを含む前記緩
衝液(PH8.0)を溶媒とし、エチレングリコール
が0〜50%、そして硫酸アンモニウムが1〜0M
の濃度勾配溶出法で溶出を行う。さらに、(5)ヒド
ロキシアパタイトHTPクロマトグラフイーにか
け、リン酸緩衝液(PH6.8)を溶媒とし、5〜
100mMの濃度勾配溶出法で溶出を行う。続いて、
(6)DEAE セルロースクロマトグラフイーにか
け、10mMクエン酸ナトリウム/5mM CaCl2/
0.02%NaN3を含む緩衝液(PH6.8)とNaClによ
りNaClの0〜0.5Mの濃度勾配溶出法で溶出を行
う。このような方法で精製したときの各ステツプ
における酵素の純化の度合を表2に示す。表2に
おける活性は後述の活性測定法により測定した値
である。ステツプ1の値は菌体を除去した培養液
を濃縮し、これを試料としたときの測定値であ
る。このようにして、ステツプ6では11.8単位/
mg蛋白質の(当初の酵素濃縮液に比較して85倍に
純化された)精製酵素が得られる。以下、後述の
酵素の性質は、この精製酵素を用いて調べられ
た。[Table] Culture pH is 6.5 to 8.5, preferably 7.5, culture temperature is
Culture is carried out at 45-60°C, preferably 55°C, for about 16 hours with aerobic stirring or shaking. The α-amylase of the present invention is secreted outside the bacterial cell. For example, when 200 ml of the medium is placed in the Erlenmeyer flask described in 2 and cultured with rotational shaking at 190 revolutions/min with a shaking width of 3.4 cm, the enzyme production amount is 0.04 units/ml (medium) according to the activity measurement method described below. be. Enzyme Collection Method To collect and purify the enzyme of the present invention from the above-mentioned culture solution, known purification methods can be used alone or in combination. For example, the culture solution is filtered or centrifuged to remove bacterial cells and concentrated, and then subjected to ultrafiltration or dialysis. Furthermore, after salting out using ammonium sulfate or the like, purification is performed using a DEAE sephadex column, phenyl sepharose column, droxyapatite column, DEAE cellulose column, etc.
An example of a purification method is shown below. (1) After removing and concentrating bacterial cells from the culture solution, 5mM
Sodium maleate/5mM CaCl2 /0.02%
Dialyze into a buffer containing NaN3 (PH6.8). (2) Salting out with ammonium sulfate (saturation degree 40
~70%). This (3) DEAE SEFF A-50
Chromatography is performed, and elution is performed using a buffer solution (PH8.0) containing 30 mM sodium glycinate/5 mM CaCl 2 /0.02% NaN 3 and NaCl using a concentration gradient elution method from 0 to 1 M NaCl. Next, (4) Phenylsepharose CL-4B chromatography was performed using the above buffer (PH8.0) containing ethylene glycol-ammonium sulfate as a solvent, and ethylene glycol was 0-50% and ammonium sulfate was 1-0M.
Elution is performed using the concentration gradient elution method. Furthermore, (5) hydroxyapatite was subjected to HTP chromatography using phosphate buffer (PH6.8) as a solvent.
Elution is performed using a 100mM concentration gradient elution method. continue,
(6) DEAE cellulose chromatography, 10mM sodium citrate/5mM CaCl2 /
Elution is performed using a buffer solution (PH6.8) containing 0.02% NaN 3 and NaCl using a concentration gradient elution method from 0 to 0.5 M NaCl. Table 2 shows the degree of enzyme purification in each step when purified by this method. The activities in Table 2 are values measured by the activity measuring method described below. The value in step 1 is the value measured when the culture solution from which the bacterial cells have been removed is concentrated and used as a sample. In this way, in step 6, 11.8 units/
mg protein (85 times purified compared to the original enzyme concentrate) of purified enzyme is obtained. The properties of the enzyme described below were investigated using this purified enzyme.
【表】
活性測定法
40mMのマレイン酸ナトリウムを含有するマレ
イ酸バツフアー(PH6.8)にCaCl2および基質とし
てオイスターグリコーゲン(oyster glycogen)
がそれぞれ5mMおよび1%となるように添加し、
これに活性が未知の酵素液0.1mlを加える。これ
を60℃で10分間インキユベートし、還元力の上昇
をソモギーネルソン(Somogyi―Nelson)法で
測定する。酵素の1単位は、1分間に1μmolのホ
ルミル基を生成する酵素量とする。
酵素の性質
本発明酵素の理化学的性質を以下に示す。
作用および基質特異性
10mMまたは1%の下記基質を含有するマレイ
酸バツフアーにそれぞれ本酵素を加えて、活性測
定法に準じて酵素反応を行い、生じたホルミル基
のモル数を測定した。種々の基質を用いて実験を
行つた結果を表3に示す。[Table] Activity measurement method Maleic acid buffer (PH6.8) containing 40mM sodium maleate with CaCl 2 and oyster glycogen as a substrate
were added to 5mM and 1%, respectively.
Add 0.1 ml of an enzyme solution of unknown activity to this. This is incubated at 60°C for 10 minutes, and the increase in reducing power is measured by the Somogyi-Nelson method. One unit of enzyme is the amount of enzyme that produces 1 μmol of formyl group per minute. Properties of Enzyme The physicochemical properties of the enzyme of the present invention are shown below. Action and Substrate Specificity The present enzyme was added to maleic acid buffer containing 10 mM or 1% of the following substrates, an enzymatic reaction was carried out according to the activity measurement method, and the number of moles of formed formyl groups was measured. Table 3 shows the results of experiments conducted using various substrates.
【表】
表3において、α―限界デキストリン(1)はヒト
唾液腺α―アミラーゼを用いて、そしてα―限界
デキストリン(2)はバシラス サチリス(Bacillus
subtilis)の生産するα―アミラーゼを用いて、
それぞれ、調整された。本酵素は、表3に挙げた
基質以外の基質では、例えば、デキストラン、イ
ソマルトース、マルトース、パノース、シユーク
ロース、トレハロースおよびメレジトースを加水
分解しない。
可溶性澱粉、アミロペクチン、アミロース、グ
リコーゲンおよびプルランをそれぞれ1%の割合
で含有する5種類の基質溶液を調整し、前記活性
測定法に準じて酵素反応を行なつた。反応時間は
それぞれの基質に応じて1〜24時間とし、反応溶
液をペーパークロマトグラフイーにかけ、その主
生成分を調べた。その結果を表4に示す。[Table] In Table 3, α-limited dextrin (1) was determined using human salivary gland α-amylase, and α-limited dextrin (2) was determined using human salivary gland α-amylase.
Using α-amylase produced by A. subtilis),
Each was adjusted. This enzyme does not hydrolyze substrates other than those listed in Table 3, such as dextran, isomaltose, maltose, panose, sucrose, trehalose, and melezitose. Five types of substrate solutions each containing 1% of soluble starch, amylopectin, amylose, glycogen, and pullulan were prepared, and enzymatic reactions were performed according to the activity measurement method described above. The reaction time was 1 to 24 hours depending on each substrate, and the reaction solution was subjected to paper chromatography to examine the main product components. The results are shown in Table 4.
【表】【table】
【表】
表3および表4から、本酵素は、可溶性澱粉、
アミロペクチン、アミロース、グリコーゲン、マ
ルトテトラオース、マトトペンタオースなどのグ
ルカンに作用し、マルトトリオースを生成するこ
とがわかる。生成したマルトトリオースはすべて
α型であるため、本酵素はα―グルカンに作用
し、その1―4結合を加水分解してマルトトリオ
ースを生成するα―アミラーゼであることが明ら
かである。
至適PHおよび安定PH範囲
本酵素を用い、PH3.1〜10.4の範囲の14種のPH
条件下で活性測定法の方法に準じて酵素反応を行
なつた。但し、使用したバツフアーは、PH3.1〜
4.0の範囲では40mMアセテートバツフアー、PH
4.5〜5.6の範囲では20mMサクシネートバツフア
ー、PH6.2〜7.1の範囲では20mMマレイン酸バツ
フアー、そしてPH8.2〜10.4の範囲では20mMホウ
酸バツフアーである。その相対活性を第1図に示
す。第1図から、至適PHは60℃において約5.6で
あることがわかる。
本酵素を5mMのCaCl2を含む所定のPHのバツフ
アーに溶解し25℃で15時間保持した後、残存活性
を測定した。PHは3.0,3.5,4.0,5.9,8.1,10.8
および11.8に設定した。次に、温度を55℃としPH
4.2,4.7,5.2,5.9,8.1,8.3,8.8,9.0および9.5
で同様に残存活性を測定した。それぞれの残存活
性を第2図に示す。使用したバツフアーは、PH
3.0〜3.6では20mMアセテートバツフアー、PH4.1
〜5.5では20mMサクシネートバツフアー、PH6.0
〜6.5では20mMマレイン酸バツフアー、そして
PH7.5〜11.5では20mMホウ酸バツフアーである。
第2図から安定PH範囲は25℃で4.0〜11.9,55℃
で5.9〜8.1であることがわかる。
作用適温の範囲
本酵素を用い、30〜95℃の範囲において17種類
の温度条件下で、活性測定法に準じて酵素反応を
行なつた。その相対活性を第3図に示す。第3図
から至適温度は65〜75℃であることがわかる。
PH、温度などによる失活の条件
本酵素は、第2図から、55℃においてPH4.1以
下もしくはPH9.5以上で15時間で失活することが
明らかである。
本酵素をPH6.8の40mMマレイン酸バツフアー
に溶解させ所定温度で10分間保持した後、その残
存活性を測定した。保持温度は、4℃、55℃、60
℃、70℃、72.5℃、75℃および77.5℃に設定され
た。それぞれの残存活性を第4図に二点鎖線で示
す。第4図からこの酵素は上記条件下で70℃まで
安定であることがわかる。次に、5mMのCaCl2を
添加し、4℃、55℃、60℃、70℃、72.5℃、75
℃、77.5℃、80℃および82.5℃にて同様に残存活
性を測定した。CaCl2の代わりにEDTA(エチレ
ンジアミン四酢酸)を添加した系についても4
℃、55℃、60℃、62.5℃、65℃および67.5℃にて
同様の実験を行なつた。それぞれの残存活性を第
4図に実線および一点鎖線で示す。
第4図から、カルシウムイオンが添加されると
本酵素は安定化し75℃まで失活が起こらないが、
EDTAが添加されると耐熱性が下がり安定範囲
が60℃までとなることがわかる。
阻害、活性化および安定化
本酵素を用い、Caイオンの代わりに各種金属
イオンや試薬を存在させた溶液中で活性測定法に
準じて酵素反応を行なつた。その相対活性を表4
に示す。表4においてp―クロルマ―キユリツク
ベンゾエート(pCMB)と5・5′―ジチオ―ビス
(2―ニトロベンゾエート)(DTBNB)について
は、これらの試薬と酵素とをあらかじめ55℃で20
分間インキユベートし、その後に基質を加えて反
応させた。[Table] From Tables 3 and 4, this enzyme can be found in soluble starch,
It is found that it acts on glucans such as amylopectin, amylose, glycogen, maltotetraose, and matotopentaose to produce maltotriose. Since all of the maltotriose produced is in the α-type, it is clear that this enzyme is an α-amylase that acts on α-glucan and hydrolyzes its 1-4 bonds to produce maltotriose. Optimal PH and stable PH range Using this enzyme, 14 types of PH in the range of PH3.1 to 10.4
The enzymatic reaction was carried out under the following conditions according to the method for measuring activity. However, the buffer used is PH3.1 ~
40mM acetate buffer in the 4.0 range, PH
20mM succinate buffer for the 4.5-5.6 range, 20mM maleate buffer for the PH range of 6.2-7.1, and 20mM borate buffer for the PH range of 8.2-10.4. The relative activities are shown in FIG. From Figure 1, it can be seen that the optimum pH is approximately 5.6 at 60°C. This enzyme was dissolved in a buffer of a predetermined pH containing 5 mM CaCl 2 and maintained at 25° C. for 15 hours, and then the residual activity was measured. PH is 3.0, 3.5, 4.0, 5.9, 8.1, 10.8
and set it to 11.8. Next, the temperature was set to 55℃ and the pH
4.2, 4.7, 5.2, 5.9, 8.1, 8.3, 8.8, 9.0 and 9.5
The residual activity was measured in the same manner. The residual activity of each is shown in Figure 2. The buffer used is PH
20mM acetate buffer for 3.0-3.6, PH4.1
20mM succinate buffer at ~5.5, PH6.0
20mM maleate buffer at ~6.5, and
20mM boric acid buffer for pH7.5-11.5.
From Figure 2, the stable PH range is 4.0 to 11.9 at 25℃, 55℃
You can see that it is 5.9 to 8.1. Range of suitable temperature for action Using this enzyme, enzymatic reactions were carried out under 17 different temperature conditions in the range of 30 to 95°C according to the activity measurement method. The relative activities are shown in FIG. It can be seen from FIG. 3 that the optimum temperature is 65 to 75°C. Conditions for inactivation due to PH, temperature, etc. From FIG. 2, it is clear that this enzyme is inactivated in 15 hours at 55° C. at PH of 4.1 or lower or PH of 9.5 or higher. The enzyme was dissolved in 40mM maleic acid buffer at pH 6.8 and maintained at a predetermined temperature for 10 minutes, and then its residual activity was measured. Holding temperature is 4℃, 55℃, 60℃
℃, 70℃, 72.5℃, 75℃ and 77.5℃. The respective residual activities are shown in FIG. 4 by two-dot chain lines. Figure 4 shows that this enzyme is stable up to 70°C under the above conditions. Next, add 5mM CaCl2 , 4°C, 55°C, 60°C, 70°C, 72.5°C, 75°C.
The residual activity was measured in the same manner at 77.5°C, 80°C and 82.5°C. 4 for the system in which EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) was added instead of CaCl2.
Similar experiments were conducted at 55°C, 60°C, 62.5°C, 65°C and 67.5°C. The respective residual activities are shown in FIG. 4 by solid lines and dashed-dotted lines. From Figure 4, when calcium ions are added, this enzyme is stabilized and does not deactivate up to 75℃, but
It can be seen that when EDTA is added, the heat resistance decreases and the stable range becomes up to 60°C. Inhibition, Activation, and Stabilization Using this enzyme, enzymatic reactions were performed in a solution containing various metal ions and reagents instead of Ca ions according to the activity measurement method. Table 4 shows its relative activity.
Shown below. In Table 4, for p-chlormark benzoate (pCMB) and 5,5'-dithio-bis(2-nitrobenzoate) (DTNBB), these reagents and enzymes were pre-mixed at 55°C for 20
After incubating for a minute, the substrate was added and allowed to react.
【表】
表4から本酵素は、Hg2+,Pb2+,Cu2+,
Zn2+,Mn2+などの重金属で活性が阻害されるこ
とがわかる。
次に、アミン類(アンモニウム塩、アミノ酸を
含む)および糖による影響を調べた。下記のアミ
ン類を5mMの割合で、または下記の糖を10mM
の割合で含有する溶液中で活性測定法に準じて酵
素反応を行なつた。その阻害の度合(%)を表6
に示す。表6においてマルトトリイトールのKi
値は50%阻害時の値である。[Table] From Table 4, this enzyme contains Hg 2+ , Pb 2+ , Cu 2+ ,
It can be seen that the activity is inhibited by heavy metals such as Zn 2+ and Mn 2+ . Next, we investigated the effects of amines (including ammonium salts and amino acids) and sugars. The following amines at a ratio of 5mM or the following sugars at a ratio of 10mM
An enzymatic reaction was carried out in a solution containing a proportion of . Table 6 shows the degree of inhibition (%)
Shown below. In Table 6, Ki of maltotriitol
Values are at 50% inhibition.
【表】
表6は、本酵素がヒスチジン、ベンジルアミン
およびマルトトリイトールにより強力に阻害され
ることを示している。本酵素はヒスチジンで非括
抗的に阻害され、そしてベンジルアミンで括抗的
に阻害される。
分子量
ソジウムドデシルサルフエイト(SDS)電気泳
動法による分子量は約78000である。上記SDS電
気泳動法による値は沈降係数(S20w)の計測値
5.4Sから算出した値とよく一致する。
易動度(デイスク電気泳動による)
7.5%のポリアクリルアミドゲルチユーブ
(0.5φ×5cm)を用い、本酵素の電気泳動を行な
つた。トリス―グリシンバツフアー(PH8.3)を
使用し、40℃で電流2mA/チユーブ、2時間の
通電を行い、泳動後アミドブラツクで染色し、7
%酢酸で脱色を行なつた。易動度は、試料と同時
に加えたブロムフエノールブルー(BPB)の易
動度を1.0とした場合の値である。本酵素は単一
バンドとなり、陽極側への移動距離は1.37cmであ
つた。BPBの移動距離は4.6cmであるため、本酵
素の易動度は0.31である。SDS電気泳動法によつ
ても単一バンドが得られ、本酵素は単一物質であ
ることが認められた。
等電点
リグレイの方法(Wrigley,C.W.;J.
Chromatogr.36 362〜365(1968))による電気泳
動法で測定した等電点は4.6である。
Km値
可溶性澱粉、アミロペクチン、アミロースおよ
びグリコーゲンを基質とした場合のKm値、最大
反応速度(V)およびV/Kmを表7に示す。酵
素反応は活性測定法に準じて行なつた。Table 6 shows that this enzyme is strongly inhibited by histidine, benzylamine and maltotriitol. The enzyme is inhibited non-reactively by histidine and retardantly by benzylamine. Molecular weight The molecular weight determined by sodium dodecyl sulfate (SDS) electrophoresis is approximately 78,000. The values obtained by SDS electrophoresis above are the measured values of sedimentation coefficient (S 20 w)
It agrees well with the value calculated from 5.4S. Mobility (by disk electrophoresis) Electrophoresis of this enzyme was performed using a 7.5% polyacrylamide gel tube (0.5φ x 5cm). Using Tris-glycine buffer (PH8.3), conduct electricity for 2 hours at 40°C with a current of 2 mA/tube. After electrophoresis, stain with amido black.
Decolorization was performed with % acetic acid. The mobility is the value when the mobility of bromophenol blue (BPB) added at the same time as the sample is 1.0. This enzyme formed a single band, and the migration distance toward the anode was 1.37 cm. Since the migration distance of BPB is 4.6 cm, the mobility of this enzyme is 0.31. A single band was also obtained by SDS electrophoresis, confirming that the enzyme was a single substance. Isoelectric point Wrigley's method (Wrigley, CW; J.
The isoelectric point measured by electrophoresis according to Chromatogr. 36 362-365 (1968) is 4.6. Km value Table 7 shows the Km value, maximum reaction rate (V), and V/Km when soluble starch, amylopectin, amylose, and glycogen were used as substrates. The enzyme reaction was carried out according to the activity assay method.
【表】
表7から、本酵素に最も適した基質はアミロペ
クチンであり、そのKm値は1.0mg/mlであること
がわかる。
アミノ酸分析
アミノ酸分析の結果を表8に示す。表8におい
て、アミノ酸残基数は、本酵素が分子量78000で
あり14個のメチオニン残基を有するとして計算さ
れた。Trpについては光学的に測定を行なつた。[Table] Table 7 shows that the most suitable substrate for this enzyme is amylopectin, and its Km value is 1.0 mg/ml. Amino acid analysis The results of amino acid analysis are shown in Table 8. In Table 8, the number of amino acid residues was calculated assuming that the enzyme has a molecular weight of 78,000 and has 14 methionine residues. Trp was measured optically.
【表】
本酵素は、糖、システイン、シスチンなどを含
まない単純蛋白質であり、そのN末端はスレオニ
ンである。この酵素の物理恒数などをまとめて表
9に示す。[Table] This enzyme is a simple protein that does not contain sugar, cysteine, cystine, etc., and its N-terminus is threonine. Table 9 summarizes the physical constants of this enzyme.
【表】
本酵素は従来技術の項に挙げた特公昭60―
15315号公報に記載のバシラスYT―1004株由来
のα―アミラーゼとも種々の点で異なる。例え
ば、作用適温の範囲が65〜75℃であり、これは
YT―1004株α―アミラーゼの50℃に比べてはる
かに高い。YT―1004株のα―アミラーゼがバツ
フアー中50℃で10分間保存すると約70%失活する
のに対し、本発明の酵素は70℃まで、カルシウム
イオン存在下では75℃までは安定に存在する。分
子量も異なる。本発明の酵素は、既述のように、
耐熱性に優れた酵素である点に特徴がある。さら
に、マルトトリオースの生成率も高く、基質がア
ミロースの場合は完全にマルトトリオースに分解
する。このように、本発明の酵素は、その性質や
分子的諸特性から判断して、新しいマルトトリオ
ース生成α―アミラーゼであることが判明した。
本酵素を利用すると各種グルカン(澱粉系基
質)からマルトトリオースが効果的に製造され
る。マルトトリオースは低甘味食品成分、食品改
良剤(保湿剤など)、輸液成分など多方面で利用
されうるため、本酵素の有効な利用が望まれる。
実施例
(A) Bacillus KP1071株の培養:可溶性澱粉1.6
%、ペプトン0.8%、酵母エキス0.3%、
KH2PO40.3%およびKH2PO40.1%を含有する
バツフアー(PH7.5)を培地とし、Bacillus
KP1071株の培養を行なつた。培養は55℃で約
16時間、回転振盪培養法により行なつた。
(B) 酵素の採取および精製:(A)項で得られた培養
液49.4を遠心分離し、菌体を除去した。これ
を濃縮後、5mMマレイン酸ナトリウム/
5mMCaCl2/0.02%NaN3を含有するバツフア
ー(PH6.8)に透析し、硫酸アンモニウムで塩
析を行なつた(飽和度40〜70%)。これを
DEAE―セフアデツクスA―50クロマトグラフ
イー(カラム4.5φ×42.5cm)にかけ、30mMグ
リシンナトリウム/5mMCaCl2/0.02%NaN3
を含む緩衝液(PH8.0)とNaClにより0〜
1MNaClの濃度勾配溶出法で溶出を行なつた。
次いで、フエニルセフアロースCL―4Bクロマ
トグラフイー(カラム3.0φ×24.5cm)にかけ、
エチレングリコール―硫酸アンモニウムを含む
前記緩衝液(PH8.0)を溶媒とし、エチレング
リコールが0〜50%、そして硫酸アンモニウム
が1〜0Mの濃度勾配溶出法で溶出を行なつた。
さらにヒドロキシアパタイトHTPクロマトグ
ラフイー(カラム3.0φ×28.0cm)にかけ、リン
酸緩衝液(PH6.8)を溶媒とし、5〜100mMの
濃度勾配溶出法で溶出を行なつた。次いで、
DEAEセルロースクロマトグラフイー(カラム
2.0φ×28.4cm)にかけ、10mMクエン酸ナトリ
ウム/5mMCaCl2/0.02%NaN3を含む緩衝液
(PH6.8)とNaClにより、0〜0.5MNaClの濃度
勾配溶出法で溶出を行ない、精製酵素を得た。
(C) マルトトリオースの生成:(B)項で得られた酵
素を用い、アミロースを基質として活性測定法
に準じて酵素反応を行なつた。アミロースの濃
度は0.2%とし、酵素を0.045単位使用し、反応
液量は0.25mlとした。酵素反応開始後、10分、
20分、40分、そして60分後にペーパークロマト
グラフイー(展開溶媒:n―ブタノール/ピリ
ジン/水=6:4:3(v/v))にかけマルト
トリオースの生成状況を調べた。その結果を第
5図に示す。第5図においてG1〜G9はオリ
ゴ糖のグルコース数を示す。例えば、G3はグ
ルコース数が3のマルトトリオースを、G6は
グルコース数が6のマルトヘキサオースをそれ
ぞれ示す。第5図から、アミロースが基質であ
る場合には、約60分で完全にマルトトリオース
に加水分解されることわかる。
(D) マルトトリオースの製造:可溶性澱粉を1%
の割合で含有するバツフアー2.5mlに(B)項で得
られた酵素液(酵素0.45単位を含有する)を加
えて活性測定法に準じて4時間酵素反応を行な
つた。この反応液を95℃に5分間保ち、酵素を
失活させた。次に、イオン交換樹脂のモノベツ
トにより脱塩を行い、濃縮して無色透明な澱粉
糖液を得た。この澱粉糖液の生成物組成を液体
クロマトグラフイー法によつて確認したとこ
ろ、マルトトリオースの含量は84%であつた。
(発明の効果)
本発明によれば、このように、バシラス サー
モアミロリキフアシエンスKP1071株から、新規
α―アミラーゼが得られる。この酵素は、澱粉系
基質(α―グルカン)を加水分解してマルトトリ
オースを生成する。本酵素は、耐熱性に優れ、高
収率でマルトトリオースを生成する点に特徴があ
る。マルトトリオースは低甘味食品成分、食品改
良剤(保湿剤など)、輸液成分など多方面で利用
されうるため、本酵素の有効な利用が望まれる。[Table] This enzyme was introduced in the 1980s Special Publication listed in the prior art section.
It differs from the α-amylase derived from Bacillus YT-1004 strain described in Publication No. 15315 in various respects. For example, the optimal temperature range for action is 65-75℃, which is
It is much higher than the 50℃ of α-amylase of YT-1004 strain. While the α-amylase of YT-1004 strain is inactivated by about 70% when stored in buffer at 50°C for 10 minutes, the enzyme of the present invention remains stable up to 70°C and up to 75°C in the presence of calcium ions. . The molecular weight also differs. The enzyme of the present invention, as mentioned above,
It is characterized by being an enzyme with excellent heat resistance. Furthermore, the production rate of maltotriose is high, and when the substrate is amylose, it is completely decomposed into maltotriose. Thus, the enzyme of the present invention was found to be a new maltotriose-producing α-amylase, judging from its properties and various molecular characteristics. Using this enzyme, maltotriose can be effectively produced from various glucans (starch-based substrates). Maltotriose can be used in many ways, including as a low-sweetness food ingredient, a food improver (such as a humectant), and an infusion ingredient, so effective use of this enzyme is desired. Example (A) Cultivation of Bacillus KP1071 strain: Soluble starch 1.6
%, peptone 0.8%, yeast extract 0.3%,
Bacillus _ _ _
KP1071 strain was cultured. Culture at 55℃ for approx.
The culture was carried out for 16 hours using a rotary shaking culture method. (B) Collection and purification of enzyme: Culture solution 49.4 obtained in section (A) was centrifuged to remove bacterial cells. After concentrating this, 5mM sodium maleate/
It was dialyzed against a buffer (PH6.8) containing 5mMCaCl2 / 0.02% NaN3 , and salted out with ammonium sulfate (saturation degree 40-70%). this
Applied to DEAE-Sephadex A-50 chromatography (column 4.5φ x 42.5cm), 30mM sodium glycinate / 5mMCaCl 2 / 0.02% NaN 3
0 to 0 with a buffer containing (PH8.0) and NaCl
Elution was performed using a 1M NaCl concentration gradient elution method.
Next, it was subjected to phenylsepharose CL-4B chromatography (column 3.0φ x 24.5cm),
Elution was carried out using the aforementioned buffer (PH8.0) containing ethylene glycol-ammonium sulfate as a solvent, using a concentration gradient elution method with 0 to 50% ethylene glycol and 1 to 0 M ammonium sulfate.
Further, the mixture was subjected to hydroxyapatite HTP chromatography (column 3.0 φ x 28.0 cm), and elution was performed using a phosphate buffer (PH 6.8) as a solvent using a concentration gradient elution method of 5 to 100 mM. Then,
DEAE cellulose chromatography (column)
2.0 φ Obtained. (C) Production of maltotriose: Using the enzyme obtained in section (B), an enzymatic reaction was carried out using amylose as a substrate according to the activity assay method. The concentration of amylose was 0.2%, 0.045 units of enzyme was used, and the reaction volume was 0.25 ml. 10 minutes after starting the enzyme reaction,
After 20, 40, and 60 minutes, the mixture was subjected to paper chromatography (developing solvent: n-butanol/pyridine/water = 6:4:3 (v/v)) to examine the production status of maltotriose. The results are shown in FIG. In FIG. 5, G1 to G9 indicate the number of glucose in oligosaccharides. For example, G3 indicates maltotriose with 3 glucose numbers, and G6 indicates maltohexaose with 6 glucose numbers. From FIG. 5, it can be seen that when amylose is the substrate, it is completely hydrolyzed to maltotriose in about 60 minutes. (D) Production of maltotriose: 1% soluble starch
The enzyme solution obtained in section (B) (containing 0.45 units of enzyme) was added to 2.5 ml of buffer containing a ratio of 2.5 ml, and an enzyme reaction was carried out for 4 hours according to the activity measurement method. This reaction solution was kept at 95°C for 5 minutes to inactivate the enzyme. Next, the mixture was desalted using an ion exchange resin monobet and concentrated to obtain a colorless and transparent starch sugar solution. When the product composition of this starch sugar solution was confirmed by liquid chromatography, the maltotriose content was 84%. (Effects of the Invention) According to the present invention, a novel α-amylase can be obtained from the Bacillus thermoamyloliquifaciens strain KP1071. This enzyme hydrolyzes a starch-based substrate (α-glucan) to produce maltotriose. This enzyme is characterized by having excellent heat resistance and producing maltotriose in high yield. Maltotriose can be used in many ways, including as a low-sweetness food ingredient, food improver (moisturizer, etc.), and infusion ingredient, so effective use of this enzyme is desired.
第1図は本発明酵素の至適PHを示すグラフ、第
2図は本酵素の安定PH範囲を示すグラフ、第3図
は本酵素の至適温度を示すグラフ、第4図は本酵
素の安定温度範囲を示すグラフ、そして第5図は
本酵素を用いアミロースを基質として酵素反応を
行なつたときのマルトトリオースの生成状況を示
すペーパークロマトグラフイーである。
Figure 1 is a graph showing the optimum pH of the enzyme of the present invention, Figure 2 is a graph showing the stable pH range of the enzyme, Figure 3 is a graph showing the optimum temperature of the enzyme, and Figure 4 is a graph of the enzyme of the present invention. A graph showing the stable temperature range, and FIG. 5 is a paper chromatography showing the production status of maltotriose when an enzyme reaction is carried out using this enzyme and using amylose as a substrate.
Claims (1)
1・4結合を加水分解し、マルトトリオースを
生成する。 至適PH:60℃において5.6である。 安定PH:55℃において5.9〜8.1,25℃におい
て、4.0〜11.9である。 作用適温の範囲:至適温度は65〜75℃であ
る。 熱安定性:5mMのカルシウムイオン存在下、
PH6.8において10分間保持した場合75℃まで安
定である。 分子量:ソジウムドデシルサルフエイト電気
泳動法による分子量は78000である。 等電点:4.6 アミロペクチンに対するミハエリス定数Km
値:1.0mg/ml アミノ酸分析: 【表】 【表】 2 バシラス(Bacillus)属菌から得られる特許
請求の範囲第1項に記載のα―アミラーゼ。 3 バシラス サーモアミロリキフアシエンス
(Bacillus thermoamyloliquefaciens)から得ら
れる特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
α―アミラーゼ。 4 カルシウムイオンにより熱安定化される特許
請求の範囲第1項に記載のα―アミラーゼ。 5 前記基質がマルトテトラオース、マルトペン
タオース、α―限界デキストリン、β―限界デキ
ストリン、可溶性澱粉、アミロペクチン、アミロ
ースおよびグリコーゲンでなる群から選択される
少なくとも一種である特許請求の範囲第1項に記
載のα―アミラーゼ。[Claims] An α-amylase having the following properties. Action and substrate specificity: α-glucan α-
Hydrolyzes the 1,4 bond to produce maltotriose. Optimal pH: 5.6 at 60℃. Stable pH: 5.9-8.1 at 55°C, 4.0-11.9 at 25°C. Range of suitable temperature for action: The optimum temperature is 65-75°C. Thermal stability: in the presence of 5mM calcium ions,
Stable up to 75°C when kept at pH 6.8 for 10 minutes. Molecular weight: Molecular weight determined by sodium dodecyl sulfate electrophoresis is 78,000. Isoelectric point: 4.6 Michaelis constant Km for amylopectin
Value: 1.0 mg/ml Amino acid analysis: [Table] [Table] 2. α-amylase according to claim 1 obtained from a bacterium of the genus Bacillus. 3. α-amylase according to claim 1 or 2, which is obtained from Bacillus thermoamyloliquefaciens. 4. The α-amylase according to claim 1, which is thermostabilized by calcium ions. 5. Claim 1, wherein the substrate is at least one selected from the group consisting of maltotetraose, maltopentaose, α-limited dextrin, β-limited dextrin, soluble starch, amylopectin, amylose, and glycogen. α-Amylase.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258201A JPS62118885A (en) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | Heat-resistant alpha-amylase capable of producing maltotriose |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258201A JPS62118885A (en) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | Heat-resistant alpha-amylase capable of producing maltotriose |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62118885A JPS62118885A (en) | 1987-05-30 |
| JPH0116157B2 true JPH0116157B2 (en) | 1989-03-23 |
Family
ID=17316907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258201A Granted JPS62118885A (en) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | Heat-resistant alpha-amylase capable of producing maltotriose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62118885A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0560982A4 (en) * | 1990-07-26 | 1993-12-29 | Nippon Shinyaku Company, Limited | Process for producing sugar and transfusion |
| CN107760664B (en) * | 2017-11-02 | 2020-06-09 | 江南大学 | A kind of method for improving the thermal stability of linear maltooligosaccharide generating enzyme |
-
1985
- 1985-11-18 JP JP60258201A patent/JPS62118885A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62118885A (en) | 1987-05-30 |
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