JPH0313871B2 - - Google Patents

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JPH0313871B2
JPH0313871B2 JP61050897A JP5089786A JPH0313871B2 JP H0313871 B2 JPH0313871 B2 JP H0313871B2 JP 61050897 A JP61050897 A JP 61050897A JP 5089786 A JP5089786 A JP 5089786A JP H0313871 B2 JPH0313871 B2 JP H0313871B2
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JP
Japan
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cellulase
cellulases
immobilized
solution
hours
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JP61050897A
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JPS62208282A (ja
Inventor
Shizuka Fujishima
Fumiko Yaku
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は、セルラーゼやヘミセルラーゼなどの
セルラーゼ類を用いたセルロース性物質の糖化に
際し排出される未分解部分を担体とし、この担体
に高単位に固定され、セルロース性物質に対する
分解活性を有する固定化セルラーゼに関する。
B 従来の技術 近年、エネルギー問題、環境汚染、未利用資源
の有効利用などの観点から、セルロース性物質の
糖化研究が盛んに行われており、なかでも装置や
操作が簡単であつて、しかも温和な条件で行うこ
とができ、その上生成した糖がそれ以上分解する
ことのない酵素糖化法が有効な方法として注目さ
れている。
この酵素糖化法においては、一般に、酵素とし
て用いるセルラーゼやヘミセルラーゼなどのセル
ラーゼ類を生産する費用が全経費の約半分を占め
るといわれており、そのためこの高価な酵素を回
収再利用することが試みられて来た。
しかしながら、セルラーゼ類は糖タンパク質で
あり、変性し易く不安定であり、回収の段階での
活性の低下は重要な問題である。
一般的に酵素は固定化することにより、安定性
を高めることができ、再利用が容易になる。セル
ラーゼ類の固定化についてもこれまで試みられて
来ている。セルラーゼは、セルロース性物質に作
用する主として3つの成分を含有するが、その一
つであるβ−グルコシダーゼについて、これまで
主として研究されて来た。しかしながらセルロー
ス性物質を糖化するためには、まずエンドグルカ
ナーゼ及びエキソグルカナーゼが不可欠である。
これら3つの成分を持つ固定化セルラーゼも近年
調整されているが、担持された活性がまだ低いこ
とや、担体の堅牢さが小さいこと、あるいは担体
及び固定化の工程のコストが非常に高いなど、ま
だまだ不十分である。
C 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような従来の固定化セル
ラーゼにおける欠点を克服し、安価に、しかもセ
ルラーゼの主要3活性を高く担持する固定化セル
ラーゼを提供することにある。
D 問題点を解決するための手段 本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、セルロ
ース性物質のセルラーゼ類及びヘミセルラーゼを
用いた糖化後に残る未分解部分には物理的及び化
学的吸着により、3つの主要なセルラーゼ成分及
びヘミセルラーゼが高単位で固定化されており、
この未分解部分はセルラーゼの担体としての堅牢
さを合せ持つことを見い出した。さらにこの固定
化されたセルラーゼ類及びヘミセルラーゼは、そ
のコンホーメーシヨンが変化し、水またはPH緩衝
液によつてセルラーゼ類やヘミセルラーゼが溶離
することがなく、セルロース性物質を効率良く糖
化することができると同時に、その安定性が極め
て優れていることを見い出し、この知見に基いて
本発明を完成するに至つた。
本発明の固定化セルラーゼは、セルロース性物
質にセルラーゼ類及びヘミセルラーゼを作用さ
せ、セルロース及びヘミセルロースのうち分解可
能な部分を可溶性成分として取り除いた後の未分
解固形物をろ過あるいは遠心分離等の通常の方法
で分離することにより、未分解のセルロース性物
質、すなわち担体に固定されたセルラーゼとして
得られる。得られた固定化セルラーゼは乾燥、湿
潤各れの形で保存しても良い。
本発明方法において用いる酵素のセルラーゼ類
としては、例えばアスペルギルス属の菌体やトリ
コデルマ属の菌体などから生産されるセルラーゼ
若しくはセルラーゼとヘミセルラーゼを含む酵素
などが挙げられる。また、本発明においては、こ
れらの酵素はそれぞれ起源の異なるものを単独で
用いてもよいし、あるいは2種以上同時に用いて
もよく、また酵素源としてこれらの酵素を含む菌
体抽出液や菌培養液を用いることもできる。また
担体として使用するせセルロース性物質として
は、例えば針葉樹や広葉樹、南洋材や北洋材など
から得られる木屑、のこぎり屑、樹皮、廃木材な
どすべての木資が挙げられ、さらに農業廃棄物と
して廃棄するために経費を必要とする稲ワラやサ
トウキビ、トウモロコシなどの廃棄物、あるいは
新聞紙、段ボールのような紙類及びセルロースな
どが挙げられる。
ろ過あるいは遠心分離等の方法で分離したセル
ロース性物質の未分解固形物は、セルラーゼ類お
よび/またはヘミセルラーゼが固定化されている
ので、セルロース性物質を効率良く分解する。そ
の後溶液から固形物を再び分離し、新しく水また
はPH緩衝液に不溶のセルロース性物質をけん濁し
た液に加え、これを分解することができる。そし
て水またはPH緩衝液、あるいは糖類やアルコール
類水溶液によつて固定化セルラーゼ類および/ま
たはヘミセルラーゼが溶離することがない。
さらにセルロース未分解固形物を、セルラーゼ
類を含む溶液に浸漬することによりセルラーゼ成
分を固定化することができる。固定化はセルラー
ゼ類の水溶液またはPH緩衝液中で行われる。PH緩
衝液はセルラーゼ類の安定性を増すために用いら
れ、種類は問わないが、好ましいPHは3.0〜8.0の
範囲である。
温度は5℃から60℃で行われるが、反応時間の
短縮及び酵素の安定性を勘案すると30〜50℃が望
ましい。
セルラーゼ類とヘミセルラーゼ、及びセルロー
ス性物質の濃度は目的とする固定化セルラーゼの
活性の高さによつて選択される。一般にセルロー
ス性物質の量を一定とした場合、セルラーゼ類あ
るいはヘミセルラーゼの濃度が高い程、高活性の
固定化セルラーゼを短時間の反応で得ることがで
きる。
E 発明の効果 本発明は、セルラーゼ類及びヘミセルラーゼを
セルロース性物質に作用させ、糖化後の未分解固
形物を分離するという極めて簡便な操作によつて
セルロース性物質に対して分解活性を有する固
定化セルラーゼを提供するものである。この固定
化セルラーゼは、実際のセルロース性物質の糖化
に際し極めて高活性であり、また繰り返し使用が
可能であり、しかも乾燥して室温で保存した場
合、固定化されない場合より長期間安定である。
担体は通常廃棄すべき未分解部分、すなわち残さ
であり、その工程も容易であることからコストは
極めて安価である。また、固定化の工程で生成す
る可溶性の糖分は、化学原料として利用すること
ができ、さらに溶液中に残存するセルラーゼ類及
びヘミセルラーゼは回収あるいは再度使用するこ
とができ、この固定化セルラーのコストを大幅に
軽減するものである。
F 実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。
実施例 1 PH4.5酢酸緩衝溶液80mlに粉砕したアカマツ木
粉4gを入れ、さらに市販のトリコデルマ・ビリ
デ起源のセルラーゼ(セルラーゼオノヅカR−
10)とアスペルギルス・ニゲル起源のセルラーゼ
(セルロシンAP)1:1混合物3%濃度20mlを加
え、40℃で48時間振とうした後、溶液と固形物を
分離する。溶液からは、2.76gのグルコースが得
られる。
得られた未分解固形物(乾燥重量1.52g)を再
び50mlのPH4.8のリン酸塩緩衝溶液にけん濁し、
2gの粉砕したセルロースを加え再び40℃で振と
うした。48時間後にはセルロースの71%が分解
し、1.58gのグルコースが生成した。この時溶液
中には、セルローゼ成分であるセロビオヒドロラ
ーゼ活性、エンドグルカナーゼ活性およびβ−グ
ルコシダーゼ活性は全く検出されず、未分解固形
物からの酵素の溶離は認められなかつた。再び固
形物(乾燥重量1.9g)を分離し、これを40mlの
PH4.5酢酸塩緩衝溶液とし、ここに過酸化水素−
アルカリ処理を行つて前処理したさとうきびのし
ぼりかす(バガス)から作製した紙2gを5mm角
に切つたものを加え再び45℃で振とうした。24時
間後にはグルコース1.6gが得られた。
実施例 2 ボールミル粉砕したレツドラワン木粉2gを
0.6%のセルラーゼオノヅカR−10とセルロシン
AP1:1混合溶液(PH4.5酢酸緩衝液)25mlに加
えて、40℃で48時間反応させた後、未分解の固形
物1.4gを分離した。この固形物を新たに0.6%の
セルラーゼオノヅカR−10とセルロシンAP1:1
混合溶液(PH4.0酢酸緩衝液)25mlに加え5℃で
時々かきまぜながら静置した。2時間後には、使
用したセルラーゼ中のセロビオヒドロラーゼ50
%、エンドグルカナーゼ8%、β−グルコシダー
ゼの62%が固形物に固定化された。
このこ固形物を酢酸緩衝液25ml(PH4.5)に加
え、さらにアカマツ粉砕木粉2gを入れて40℃で
振とうした。48時間後、1.26gのグルコースが生
成した。また溶液中にセロビオヒドロラーゼ活
性、エンドグルカナーゼ活性、β−グルコシダー
ゼ活性の溶離は認められなかつた。
実施例 3 PH4.5酢酸緩衝液20mlに粉砕したブナ木粉1g
を入れ、さらに市販のトリコデルマ・ビリデ起源
のセルラーゼオノヅカR−10の3%溶液5mlを加
えて40℃で48時間酵素分解を行うと、含有多糖の
93%が分解した。350mgの未分解物を分離し、12
mlのPH4.8酢酸緩衝液に加え、さらに新しいブナ
木粉0.5gと3mlのエタノールを加えて40℃で48
時間振とうした。230mgの還元糖が生成した。溶
液中のセルラーゼ活性は痕跡程度であつた。
実施例 4 500ml容のフラスコに炭素源として適量のセル
ロース粉末を加えた水溶性栄養培地100mlを入れ
て、これにトリコデルマ・ビリデQM414を接種
したのち、30℃で好気条件下6日間培養した。培
養液のPHは常に5.4に調節した。別の100ml容フラ
スコに、ボールミル粉砕を行つたブナ木粉2gを
入れ、これに前記の培養液50ml加え、40℃で48時
間振とうした。
未反応固形物をろ別した。ろ液中に含まれる還
元糖をNelson−Somogyi法で定量68%の糖生成
率を得た。湿つたままで1.2gの未反応固形物を、
水にけん濁し、全重量を25gとし、40℃で20分加
熱、再び上記ブナ木粉1gを加えて48時間振とう
した。48時間後のブナの分解率67%を得た。
実施例 5 50ml容フラスコに1gのボールミル粉砕を行つ
たセルロースとPH4.8の酢酸塩緩衝溶液20mlを加
えて20分間予熱する。前記セルラーゼオノヅカR
−10とセルロシンAP1:1混合物4%濃度5mlを
加え24時間45℃で振とうする。セルロースの分解
率は85%となつた。
未分解固形物0.15g相当をろ別し、再び50ml容
フラスコに入れ、同PH緩衝溶液12mlにけん濁し、
さらに500mgの上記セルロースを加えて40℃で振
とうを行つた。48時間後のセルロースの分解率89
%を得た。さらに未分解部をろ別し、もう一度12
mlの同PH緩衝溶液12mlにけん濁し、さらに500mg
6の上記セルロースを加え40℃で振とうを行つ
た。48時間後のセルロースの分解率84%を得た。
実施例 6 50ml容フラスコに1gのボールミル粉砕を行つ
たアカマツ木粉をはかり込み20mlの水を加え40℃
で20分間加熱し、1%のセルラーゼオノヅカR−
10の水溶液5mlを加えて24時間振とうする。未反
応固形物をろ別し付着した溶液が完全にとれるま
でPH4.5の酢酸塩緩衝溶液で洗浄する。ろ液及び
洗浄液の活性の測定及び、酵素のみの溶液の安定
度の測定から得られた未反応固形物には、エンド
グルカナーゼは当初加えたセルラーゼの16%が固
定化されていた。この未反応固形物の0.1%にあ
たる量を試験管に入れ、カルボキシメチルセルロ
ース(CMC)0.5%、全量を1.0mlとして40℃、PH
4.5で生成したグルコースを測定した。測定が終
ると水で未反応固形物を洗浄し、再びCMC分解
率を求めた。反応時間は15時間とした。6回目の
実験で220μg、7回目で160μgのグルコースを
生成した。
実施例 7 ボールミル粉砕を行つたアカマツ木粉2gを20
mlのPH4.0の酢酸塩緩衝溶液とし、予熱した後セ
ルラーゼオノヅカR−10とセルロシンAC1:1混
合物1%5mlを加えて48時間反応し、未反応固形
物を水及びアセトンで洗浄し、4年間室温で保存
した。この未反応固形物0.8mgを試験管にとりPH
4.5の酢酸塩緩衝溶液0.4mlと0.15%のP−ニトロ
フエニルβ−D−グルコシド0.1mlを加え40℃で
反応し、10分後アルカリを加えて生成したP−ニ
トロフエノレートの量を400mmで比色定量した。
残存したβ−グルコシダーゼの活性は、固定化し
た値の約50%であつた。さらにこの未反応固形物
を水で洗浄し、再び上記と同様の方法で活性を測
定した、同様の値が得られた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 担体と該担体に固定されたセルラーゼ類およ
    び/またはヘミセルラーゼとから成り、該担体は
    セルラーゼ類および/またはヘミセルラーゼによ
    るセルロース性物質の糖化後の未分解部分であ
    り、前記固定されたセルラーゼ類および/または
    ヘミセルラーゼは水またはPH緩衝液により溶出さ
    れず、セルロース性物質に対して分解活性を有す
    ることを特徴とする固定化セルラーゼ。
JP5089786A 1986-03-07 1986-03-07 固定化セルラ−ゼ Granted JPS62208282A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5089786A JPS62208282A (ja) 1986-03-07 1986-03-07 固定化セルラ−ゼ

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JP5089786A JPS62208282A (ja) 1986-03-07 1986-03-07 固定化セルラ−ゼ

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JPS62208282A JPS62208282A (ja) 1987-09-12
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6024713B2 (ja) * 1983-03-18 1985-06-14 工業技術院長 セルラ−ゼ類の回収方法

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