JPH0320232B2 - - Google Patents

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JPH0320232B2
JPH0320232B2 JP17588182A JP17588182A JPH0320232B2 JP H0320232 B2 JPH0320232 B2 JP H0320232B2 JP 17588182 A JP17588182 A JP 17588182A JP 17588182 A JP17588182 A JP 17588182A JP H0320232 B2 JPH0320232 B2 JP H0320232B2
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JP
Japan
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gel
protein
solution
casein
units
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JP17588182A
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JPS5966886A (ja
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Masao Motoki
Norimare Nio
Koichi Takinami
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Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
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Publication of JPH0320232B2 publication Critical patent/JPH0320232B2/ja
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は酵素活性物質を、蛋白ゲルの格子中に
包括させる方法に関する。 生理活性物質、特に酵素を、高分子担体を用い
て固定化し、連続的かつ経済的に使用しようとす
る試みはアミノ酸、異性化糖、6−アミノペニシ
ラミン、低乳糖牛乳の生産等々、1960年代後半よ
り既に実用段階に入り、現在もバイオリアクタ
ー、バイオセンサーの開発として盛んに技術開発
がなされている。 このような固定化法としては、(1)不溶性担体に
吸着固定する方法、(2)不溶性担体に共有結合によ
つて固定化する方法、(3)酵素間で架橋重合化する
方法、(4)高分子担体の格子中に包括する方法等が
知られている。(1)は結合力が弱いため、PHや緩衝
液等の外部環境によつて酵素が担体から離脱しや
すい。(2)や(3)は比較的激しい条件下で固定化する
ため、酵素の失活を伴なつたり、立体構造の変
化、固定化操作の煩雑さなどが欠点としてあげら
れている。そこで温和な条件で調製できる方法と
して(4)の包括法が考えられる。その包括材として
は、天然系素材として寒天、アルギン酸塩、コラ
ーゲン、ゼラチン等があり、化学合成系素材とし
て、ポリアクリルアミド、光架橋性樹脂プレポリ
マー、ウレタンプレポリマー等があげられる。天
然系素材では反応条件が限定される事が多い。た
とえば、寒天ゲルやゼラチンゲルは40℃以上の反
応温度では、ゲルが溶解しはじるため、反応を低
温で行なわなければならない。また、化学合成系
素材も、固定化する際に重合促進剤や開始剤によ
つて酵素が失活する等の欠点が知られている。 本発明者らは、上記のような欠点を補い、天然
系素材を用いて温和な条件で酵素活性物質を固定
化し、温度やPH等の外部環境の変化に強く、か
つ、安全性の点で問題がない固定化物を開発しよ
うと種々研究を行なつた結果、トランスグルタミ
ナーゼを用いて蛋白ゲルを調製し、該蛋白ゲルの
格子中に酵素活性物質を包括させることによつて
酵素を固定化しうることを発見し、本発明を完成
した。 即ち、本発明は、蛋白質濃度2重量%以上の蛋
白含有溶液にトランスグルタミナーゼを蛋白1g
に対して1ユニツト以上添加しゲル化させ、該蛋
白ゲルの格子中に酵素活性物質を包括させること
を特徴とする酵素の固定化方法である。 本発明に用いられるゲル化担体用蛋白質は、そ
の起源に制約されず、植物性蛋白質、動物性蛋白
質などいかなるものでも使用できる。植物性蛋白
質としては油糧種子の脱脂物(脱脂大豆など)及
びそれらより分離した蛋白を挙げることができ
る。また、動物性蛋白質としては、乳蛋白質、ゼ
ラチン、コラーゲン等を例示することができる。
これらの蛋白質の2重量%以上の蛋白含有液を調
製する。蛋白含有溶液の濃度は比較的高いことが
望ましく、通常2重量%以上、好ましくは5重量
%ないし15重量%であればよい。 本発明に使用される酵素活性物質としては、ト
ランスグルタミナーゼの蛋白ゲル化反応を阻害し
ないものであれば、特に制限されず、例えば、グ
リコシダーゼ、マンノシダーゼ、グルコースオキ
シダーゼ、カタラーゼ、ジアフオラーゼ、グルタ
ミン酸デヒドロゲナーゼ、リボヌクレアーゼAな
どを挙げることができる。またこれらを2種類以
上混合することも可能である。これらの固定化し
ようとする酵素活性物質を蛋白含有溶液に配合し
ておけばよい。その量は後のトランスグルタミナ
ーゼによるゲル化を阻害したり、担体となる蛋白
質の溶解性を低めない範囲で適宜選択して配合す
ればよい。具体的な添加量は例えば蛋白量10%溶
液に対しては0.5重量%程度、蛋白質5%溶液に
対しては1重量%程度が好ましい。 この蛋白質と酵素活性物質の混合溶液に、特願
昭57−31978号(特開昭58−149646号)に記載さ
れている方法で調製したトランスグルタミナーゼ
を蛋白1gに対して1ユニツト以上添加してゲル
化させることによつて、蛋白ゲルの格子中に酵素
活性物質を包括させることができる。トランスグ
ルタミナーゼの添加量が1ユニツト以下であれ
ば、高粘性溶液となり、また、2000ユニツト以上
添加しても効果はそれほど変らず、蛋白含有溶液
の濃度、蛋白の種類、PH等を変化させることで、
ゲル強度やゲル格子の大きさを調整しうる。 このようにして得られた酵素活性物質を包括さ
せた蛋白ゲルは、これを凍結後乾燥して、その構
造を走査顕微鏡で観察したところ、網目構造を形
成しており、この蛋白ゲルが格子を形成している
ことが証明される。また酵素活性物質が共存すれ
ば、この蛋白ゲルの格子内に酵素活性物質が包括
されて固定化している考えられる。 このようにして、蛋白格子中に包括された酵素
活性を有する蛋白ゲル化物が得られる。この蛋白
ゲル化物は水に不溶であるため、連続的に反応を
実施することができる。また、この蛋白ゲル化物
は100℃に加熱しても安定であり、また全PH領域
では安定で固定化される酵素活性物質に適する反
応条件であれば、いかなる条件にも耐えうるもの
で、長期間、安定に反応に供する事ができる。 更に、本発明によつて得られる固定化酵素は、
ゲル化担体は天然の蛋白であり、かつ、総合剤も
酵素であるため、生体に対する影響が少なく、食
品用や医薬用などの製品の製造に用いる酵素の固
定化法として有効である。 以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本
発明は、これら実施例によつて何ら制限されるも
のではない。 実施例 1 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
塩酸緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオス
レイトール含有、PH7.6)で調製した。この溶液
1mlにグルコースオキシダーゼ(ベーリンガー、
マンハイム山之内製薬製)1mg(13ユニツト)を
添加、充分溶解させた後、特願昭57−31978号に
記載されている方法にて調整したトランスグルタ
ミナーゼをαS1カゼイン1mgあたり0.01ユニツト
添加し、30分間37°に振盪恒温し、蛋白ゲル化物
を得た(湿重量870mg)。 このようにして得られた固定化グルコースオキ
シダーゼαS1カゼインゲルを、MBTH−DEA溶
液(EDTA・2Na 100mg、3−Methyl−2−
benzothiazolinone−hydrazone17mg、
diethylaniline 0.4mlを0.1M酢酸で溶解し、最終
液量1とする)2.0ml、POD溶液(0.1M酢酸ナ
トリウム溶液でperoxidaseを8プルプロガリン
単位/mlに希釈した溶液)0.5ml、基質溶液
(0.01M酢酸で15%グルコース溶液とする)0.5ml
に添加し、37°で15分間反応させた後、0.5NHCl
1mlを添加し、反応を停止させた。この液のO.
D.590nmに於ける吸光度を測定する方法(R.
Bentley、Methods in Enzymology、Vol 、
86(1966))で活性を測定した。 このように測定した固定化グルコースオキシダ
ーゼは0.145ユニツトを示した(0.166ユニツト/
g)。 同様にして、この固定化グルコースオキシダー
ゼαS1カゼインゲルの安定性を2ケ月に渡り、測
定したところ、表1の通りとなつた。
【表】 実施例 2 αS1カゼインの5重量%溶液を0.1Mトリス−塩
酸緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオスレ
イトール含有、PH7.6)で調製し、この溶液1ml
にカタラーゼ(和光純薬社製)1mg(2350ユニツ
ト)を添加、充分溶解させた後、トランスグルタ
ミナーゼをαS1カゼイン1mgあたり、0.01ユニツ
ト添加し、30分間、37°に振盪恒温し、蛋白ゲル
化物を得た(湿重量910mg)。 このようにして得られた固定化カタラーゼαS1
カゼインゲルを0.1Mリン酸緩衝液(PH7.0)3ml
に添加した。これに30%過酸化水素25μlを加え、
25°で、O.D.240nmに於ける吸光度の減少を測定
し、1分間に1μmolの過酸化水素を分解する量を
1ユニツトとして活性を測定した。 このようにして測定した固定化カタラーゼαS1
カゼインゲルは、567ユニツトの活性を示した。
(623ユニツト/g) 実施例 3 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
塩酸緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオス
レイトール含有、PH7.6)で調製し、この溶液1
mlにグルコースオキシダーゼ1mgとカタラーゼ1
mgを添加、充分溶解後、トランスグルタミナーゼ
をαS1カゼイン1mgあたり0.01ユニツト添加し、
30分間、37°に振盪恒温し、蛋白ゲル化物を得た
(湿重量905mg)。 この固定化グルコースオキシダーゼ、カタラー
ゼαS1カゼインゲルを実施例1及び2で用いた活
性測定を行なつたところ、各々、実施例1及び2
と同等の結果を得た。 実施例 4 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
塩酸緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオス
レイトール含有、PH7.6)で調製し、この溶液
0.25mlにジアフオラーゼ(ベーリンガーマンハイ
ム山之内社製)1mg(15ユニツト)を添加、充分
溶解し、トランスグルタミナーゼをαS1カゼイン
1mgあたり、0.01ユニツト添加し、30分間37°に
振盪恒温し、蛋白ゲル化物を得た(湿重量210
mg)。 このようにして得られた固定化ジアフオラーゼ
αS1カゼインゲルを、蒸留水2.4ml、200mMトリ
ス−塩酸緩衝液(PH7.5)、6mM NADH(ニコ
チンアミドアデニンジヌクレオチド還元型)0.1
ml、1.2mM DCPIP(2−6−
dichlorophenolindophenol)0.1mlに添加し、25
で、600nmの吸光度の1分間当りの変化を求め
た(1分間に600nmの吸光度を1減少させる量
を1ユニツトとした。)。(F.Kaplanら、Aroh.
Biochim.Biophys.132、91(1966)。 このようにして求めた固定化ジアフオラーゼ
αS1カゼインゲルは7.2ユニツトを示した(34ユニ
ツト/g)。 同様にして、2ケ月間に渡り、この固定化ジア
フオラーゼαS1カゼインゲルの安定性を測定した
ところ、表2のようになつた。
【表】 実施例 5 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオスレイ
トール含有、PH7.6)で調製し、この溶液0.25ml
にリボヌクレアーゼA(ベーリンガーマンハイム
山之内社製)1mg(50ユニツト)を添加、充分溶
解し、トランスグルタミナーゼをαS1カゼイン1
mgあたり、0.01ユニツト添加し、30分間、37°に
振盪恒温し、固定化リボヌクレアーゼA αS1
ゼインゲルを得た(湿重量198mg)。 得られたゲルをKunitz法(M.Kunitz、J.Gen.
Physiol.、24、15(1940))に従つて活性測定した
ところ16ユニツトを示した。(84ユニツト/g) 実施例 6 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
塩酸緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオス
レイトール含有、PH7.6)で調製し、この溶液
0.25mlにグリコシダーゼ(生化学工業社製)1mg
(5ユニツト)を添加溶解し、トランスグルタミ
ナーゼをαS1カゼイン1mgあたり、0.01ユニツト
添加し、30分間、37°に振盪恒温し、固定化グリ
コシダーゼαS1カゼインゲルを得た(湿重量205
mg)。 このゲルをp−ニトロフエニル−α−D−グル
コピラノシドを基質として活性を測定した(N.
A.Khan anh N.R.Eaton、Biodhim.Biophys.
Acta.、146、173(1967))ところ、1ユニツトを
示した(4.8ユニツト/g)。 実施例 7 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
塩酸緩衝液(5mM CaCll2、20mM ジチオス
レイトール含有、PH7.6)で調製し、この溶液
0.25mlにマンノシダーゼ(生化学工業社製)1mg
(7.1ユニツト)を添加溶解し、トランスグルタミ
ナーゼをαS1カゼイン1mgあたり、0.01ユニツト
添加し、30分間、37°に振盪恒温し、固定化マン
ノシダーゼαS1カゼインゲルを得た(湿重量220
mg)。 これを、p−ニトロフエニル−α−D−マンノ
ピラノサイドを基質として活性を測定したとこ
ろ、3.4ユニツトを示した(15ユニツト/g)。 実施例 8 αS1カゼインの5重量%溶液を、0.1Mトリス−
塩酸緩衝液(5mM CaCl2、20mM ジチオス
レイトール含有、PH7.6)で調製し、この溶液
0.25mlにグルタミン酸デヒドロゲナーゼ50%グリ
セロール溶液(和光純薬社製)50μl(5ユニツト)
を添加混合し、トランスグルタミナーゼをαS1
ゼイン1mgあたり、0.01ユニツト添加し、30分
間、37°に振盪恒温し、固定化グルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼαS1カゼインを得た(湿重量264mg)。 このようにして得られた固定化グルタミン酸デ
ヒドロゲナーゼを、α−ケトグルタル酸と酢酸ナ
トウムを基質として、PH8.0で30°にて1分間に
340nmの吸光度を0.1減少させる量を1ユニツト
として、活性を測定した。(Enzymes、11、293
(1975)) このようにして求めた固定化グルタミン酸デヒ
ドロゲナーゼの活性は1.26ユニツトを示した。
(4.77ユニツト/g) 利用例 (無グルコース乾燥卵白の製造) 実施例3に従つて調製した固定化グルコースオ
キシダーゼ、カタラーゼαS1カゼインゲル(湿重
量3g)を細分し、0.01M酢酸緩衝液に分散さ
せ、5°にて一昼夜放置後、ロ過して不定形球状ゲ
ルを得た。 卵白50mlを0.9%NaClで調製した2NHClでPH
5.0〜6.0に調整した。これに、0.9%NaCl溶液2
mlに分散させた上記ゲルを加え、37°にて酸素気
流下で2時間撹拌した。これをガーゼロ過し、得
られた卵白溶液をスプレードライし、酵素処理乾
燥卵白とした。これとは別に、ゲルを添加せずに
同様の処理をして得られた乾燥卵白を5°で3週間
放置した。両者500mgを50mlの水に懸濁しメスシ
リンダー中でホモゲナイズ(2000rpm、3分間)
して、泡の体積を測定したところ、酵素処理乾燥
卵白の方が1.25倍の体積を有していた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 蛋白質濃度2重量%以上の蛋白含有溶液にト
    ランスグルタミナーゼを蛋白1gに対して1ユニ
    ツト以上添加しゲル化させ、該蛋白ゲルの格子中
    に酵素活性物質を包括させることを特徴とする酵
    素の固定化方法。
JP17588182A 1982-10-06 1982-10-06 酵素の固定化方法 Granted JPS5966886A (ja)

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JPH02107163A (ja) * 1988-10-15 1990-04-19 Suntory Ltd 新規なゲル状食品の製造方法
DE19732917C1 (de) * 1997-07-30 1998-10-15 Fuchsbauer Hans Lothar Verfahren zum Transglutaminase-katalysierten Koppeln von Protein oder Peptid an einen Träger
AU761467B2 (en) * 1998-06-09 2003-06-05 Ajinomoto Co., Inc. Novel enzyme-treated protein-containing food, and methods for producing the same

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