JPH0358784A - 新規なシクロマルトデキストリナーゼ及びその製造方法 - Google Patents

新規なシクロマルトデキストリナーゼ及びその製造方法

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JPH0358784A
JPH0358784A JP19347089A JP19347089A JPH0358784A JP H0358784 A JPH0358784 A JP H0358784A JP 19347089 A JP19347089 A JP 19347089A JP 19347089 A JP19347089 A JP 19347089A JP H0358784 A JPH0358784 A JP H0358784A
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弘毅 掘越
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秋葉 晄彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規酵素シクロマルトデキストリナーゼ、及
びその製造方法並びにそれを生産する新規バチルス属細
菌に関する。
〔従来の技術〕
環状マルトオリゴ糖であるアルファシクロデキストリン
、ベータンク口デキストリン、ガンマシクロデキストリ
ンを開環し、直鎖状マルトオリコ糖を生成ずる機能は、
細菌バチルスポリミクザ、ン,−ドモナスMS■、かび
アスペルギルスオリザエなどが生産するアミラーゼ、ま
たは細菌バヂルスセレウス、バチルスマセランスナトカ
生産スるシクロデキストリングリコシルトランスフェラ
ーゼ(CGTase)に存在することが知られている。
一方、シクロマルトデキストリナーゼは、高分子グルコ
ースポリマーである、デンプン、アミロース、アミ口ペ
クチン、デキストリンなどに全く作用せず、従って上記
のアミラーゼとは異なる酵素である。また、デンプン、
アミロース、アミロペクチンから環状マルトオリコ糖(
アルファンクロデキスl・リン、ベータンク口デキスト
リンなど)を生成しないので、既知のシクロデキスl−
 ’Jンクルコシルトランスフェラーゼ(CGTase
)とも異なる酵素である。
シクロマルトデキストリナーゼは6ないし8個のグルコ
ースが連結した環状構造をもつアルファシクロデキスト
リン(グルコース6個から或る)、ベータシクロデキス
トリン(同じく7個から或る)ガンマシクロデキス1・
リン(同じく8個から或る)に特異的に作用し、そのア
ルファ−L  4一結合部を加水分解し、その構造を開
環することにより、6ないし8個のグルコースが直鎖状
に連結したマルトオリゴ糖、即ち、マルトヘキサオース
(グルコース6個が直鎖状に連結)、マルl・ヘプタオ
ース(同7個が連結)、及び、マルトオクタオース(同
8個が連結)に変換する機能を有する。更に当該酵素の
作用範囲は、生成したこれら三種の直鎖マルトオリゴ糖
にも及び、その結果直鎮マルトオリゴ糖は低分子のクル
コース2個ないし8個から或る直鎖状マルトオリコ糖及
びグルコースを生成するにいたる。
シクロマルトデキストリナーセは、微生物、動植物界に
おける分布が限られているため、その研究や応用開発の
例は極めて少ない。現在までのところハチルスコアギュ
ランスが生産する酵素が知られているにすぎないCS,
 Kitahata, et, a!八gric,  
Biol,  Chem.,47(7),1441−1
447、(1983)  :]  。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがって、本発明の目的は新規なシクロマルトデキス
トリナーゼ及びその製造方法並びにそれを生産する微生
物を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、新規なシクロマルトデキストリナーゼを
生産する微生物を、広く自然界より探索し、土壌より分
離したバチルス属に属するハチルスNo. 1. 9 
9菌株が新規なシクロマルトデキストリナーゼを生産す
ることを見い出し、本発明を完或するに至った。
即ち、本発明は、ンク口マルトデキストリナゼを生産す
るハチルス属に属する新菌株No. 1 9 9株、こ
の菌株をアルカリ性培地で培養することによリ新規なシ
クロマルトデヰストリナーゼを生産する方法並びにかく
して得られる新規酵素を提供するものである。
次に本発明のハチルス属No. 1 9 9菌株の菌学
的性質、その培養法及び本発明のシクロマルトデキス}
 IJナーゼの理化学的性質について詳細に説明する。
(微生物) 本発明のシクロマルトデキストリナーゼを生産する微生
物はハチルス(Bacillus)属に属ずるンクロマ
ルトデキストリナーセの生産能を有する菌種であり、そ
の一例として、ハチルスsp,  No. 1 9 9
(Bacillus sp, No. 119)菌(以
下”No. 1 9 9株″という)を挙げることがで
きる。本発明には、No199株の自然的及び人工的変
異株は勿論、ハチルス属に属する菌種で後述のシクロマ
ルトデキストリナーゼの生産能を有する微生物はすべて
使用することができる。
上記No. 1 9 9株は、山梨県甲府市で採取され
た土壌中より分離された土壌細菌であり、工業技術院微
生物工業技術研究所に平或元年7月21日付寄託され、
その微生物受託番号は、微工研菌寄第10884号(F
ERM  P’−10884)である。
No. 1 9 9株は、次の菌学的性質を有する。
〔菌学的性質〕
培地は全て1%炭酸ナトリウムを加え、p)110に調
整したものを用いた。
(1)形 態 大きさが(0.2 〜0.5) x (1.5 〜5)
 pmの桿菌である。胞子を形成し、胞子の大きさはく
0.5〜1)X (1〜1.5)μmであり、卵形で胞
子のうはふくらんでいる。運動性があり、べん毛を有す
る。ダラム染色は陽性であり、抗酸性は陰性である。
(2)生育状態 ■肉汁寒天平板培養 生育は良好で、円形、偏平状で周縁は金縁、不透明であ
り、光沢を有し、薄い黄褐色を呈する。
■肉汁寒天斜面培養 糸状または拡帯状に生育し、肉汁寒天平板培養と同様の
形状を呈し、培地中に色素を分泌しない。
■肉汁液体培養 生育良好で、わずかに沈査が認められ、表面に菌膜を形
或する。
■肉汁ゼラチン培養 生育良好で、ゼラチンを加水分解する。
■リトマスミルク アルカリ培地のため、色の変化は明らかでない。
(3)生理学的性質 ■硝酸塩の還元   :陽 性 ■脱窒反応     ;陰 性 ■MRテスト    :培地がアルカリ性のためメチル
レッドの変色 は認められない ■VRテスト    ご陰 性 ■インドールの生成 ;陰 性 ■硫化水素の生成  :陰 性 ■デンプンの加水分解:陽 性 ■クエン酸の利用  :利用しない (コーザー及びクリステンセンの培地)■無機窒素源の
利用 :利用しない 〈硝酸塩及びアンモニウム塩〉 [相]色素の生成    :陰 性 ■ウレアーゼ    :陰 性 ■オキシダーゼ   :陽 性 ■カタラーゼ    :陽 性 ■生育範囲     :p87〜1l 温度 20〜45℃ :好気性 :発 酵くグルコース) :L−アラビノース、D キシロース、D−グ ルコース、D−マンノ ース、D−フラクト− ■酸素に対する態度 [相]OFテスト O糖類からの酸及び ガスの生成の有無 Q ス、マルトース、シュ ークロース、ラクトー ス、トレハロース、D マンニトール、デン プンを利用し、酸を生 或するが、ガスの生成 はない。
D−ガラクトース、D ソルビトール、イノ シトール、グリセリン は利用しない。
(4)その他の性質 ■塩化ナトリウム耐性:10%塩化ナトリウムで生育 ■DNAのGC含量 :35.8モル%以上の菌学的性
質を、バージ一〇マニュアル・オブ・システマティック
・バクテリオロジー第29(1986)の分類方法に従
って、バチルス属の公知の菌種と比較した。
1 0 その結果、本発明の菌株は、バチルスサーキュランスと
類似しているが、オキシダーゼが陽性の点、アルカリ性
下での生育の点、10%NaC R存在下での生育の点
において、明らかに相違している。
よって本菌株は公知の菌株とは区別されるため、パチル
ス属に属する新菌株と判断し、ハチルス属No. 1 
9 9と命名した。
(培養法及び精製法) 本発明のシクロマルトデヰストリナーゼを得るに当って
は、バチルス属に属する上記酵素生産菌を、アルカリ性
培地を用いるほかは、酵素を生産する通常の方法で培養
すればよい。培養の形態は、液体培養でも固体培養でも
よく、工業的に有利に培養するためには、前記生産菌の
胞子懸濁液又は培養液を培地に接種し、振とう培養、あ
るいは通気撹拌培養を行えばよい。
培地の栄養源としては特に限定されることはなく、微生
物の培養に通常用いられる炭素源、窒素源その他を培地
中に含有させることができる。炭1 1 素源としては、澱粉、酵母エキス、デキストIJン、グ
リセリン、グルコース、シュークロース、ガラクトース
、イノシトール、マンニトールなどが、また窒素源とし
ては、ペプトン、犬豆粉、肉エキス、米ぬか、麩、尿素
、コーンスティープリカーその他の有機の窒素化合物が
用いられる。その他、無機塩類、たとえば食塩、燐酸塩
類、硫酸塩類、カリウム、カルンウム、マクネンウム、
亜鉛、マンガン、鉄等の金属塩類等を適宜に添加しても
よく、必要に応じて消泡剤として、動、植、鉱物油等を
添加してもよい。培養温度、培養時間等の培養条件は使
用菌の発育に適し、しかも本酵素の生産が最高となるよ
うな条件が選ばれろ。たとえば、培地のpHはアルカリ
側、好ましくは8以上、更に好ましくは9〜11、最も
好ましくは10がよく、温度は、30〜45℃、好まし
くは37〜40℃がよい。しかし、これらの培養絹或物
、培地の水素イオン濃度、培養温度、撹拌条件などの培
養条件は使用する菌株の種類や、外部の条件などに応じ
て好ましい結果が得られるように適宜調節され1 2 るべきであることはいうまでもない。このようにして得
られる培養物から、本酵素を得るには、代謝産物を採取
するのに通常用いられる手段を適宜に利用して採取し得
る。たとえば、本酵素と不純物との溶解度差を利用する
手段、イオン結合力の差を利用する手段、吸着親和力の
差を利用する手段、分子量の差を利用する手段のいずれ
も、それぞれ単独、又は、適宜組合せて、あるいは反復
して使用される。具体的には、本酵素は、細胞中にその
大部分が存在するので、その培養液を濾過あるいは遠心
分離して、集めた細胞を超音波、超高圧、ホモゲナイザ
ー等により破砕し、得られた細胞抽出液を各種のイオン
交換クロマトグラフィーゲル濾過クロマトグラフィー、
吸着クロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、セ
ルロース分配クロマトグラフィー等を組合せて精製すれ
ばよい。
かくして得られる本発明の新規なシクロマルトデキスト
リナーゼは以下の理化学的性質を有する。
13 〔理化学的性質〕 (1)作用及び基質特異性 環状マルトオリコ糖のアルファ−1 4−グルコシド結
合を切断し、直鎖状マルトオリゴ糖類を生成する。本酵
素はさらに生成した直鎖状マルトオリコ糖類のアルファ
−1.4−クルコシド結合を切断し、低次の直鎖状マル
トオリコ糖類及びグルコースを生成ずる。
第1表に、環状マルトオリゴ糖であるアルファシクロデ
キストリン、ベータシクロデキス}・リン、ガンマシク
ロデキストリンを基質としたときの酵素反応後の各マル
トオリゴ糖の比率の例を示した。
第1表より、アルファシクロデキストリンよりマルトヘ
ヰサオースを含む直鎖状マルトオリゴ糖が生威し、ベー
タシクロデキストリンよりマルトヘブクオースを含む直
鎖状マルトオリゴ糖が生威し、ガンマシクロデキストリ
ンよりマルトオクタオースを含む直鎖状マルトオリゴ糖
が生成することが明らかである。
14 即ち、本酵素は、基質である環状マルトオリゴ糖のグル
コース基の数に依ることなく、アルファ−1.4−グル
コシド結合の1ケ所が切断された直鎖状マルトオリゴ糖
を含む直鎖状オリゴ糖類を生成することを特徴とする。
1 5 基質濃度二0.2%(W/V) 反応緩衝液:100mMりん酸緩衝液(pH6反応温度
=40℃ 酸  素  量二基質1meに対し、1.8単位マルト
オリコ糖分析法:高速液体クロマトグラG1:グルコー
ス G2:マルトース G3:マルトトリオース G4:マルトテトラオース G5:マル1・ペンタオース G6:マルトヘキザオース G7:マル1・ヘプタオース G8:マルトオクタオース 16 AQA フイ (2)至適p}l及び安定pH範囲 下記の活性測定法に基き、基質のpHに対する影響を調
べた。第2表に、活性の最大値を100%として各pH
での相対活性を示した。これより至適pHはpHは55
〜6.5であることがわかる。
第2表 1 7 (註)基質に用いた緩衝液 pH4.5 〜5.5  : 1 0 0mM酢酸緩衝
液pH6. 0 〜8. 0  : 1 0 0mMり
ん酸緩衝液pH8.5 〜10.0 : 1 0 0m
Mグリシンー水酸化ナトリウム緩衝液 pHの安定性については第3表に示した。これは、種々
のpHの緩衝液を酵素液に加えて、40℃に30分間加
熱したのち、残存している活性を測定したもので、各p
Hの未加熱の酵素活性を100%として相対活性で表し
たものである。
第3表より、安定pH範囲はおよそptl6〜10と、
アルカリ側で比較的安定であることがわかる。
18 第3表 く註)緩衝液 pH4〜5:5 1186〜8:5 ptl9〜11;5 ナ OmM酢酸緩衝液 OmMりんM緩衝液 QmMグリシンー水酸化 トリウム緩衝液 (3)作用適温の範囲 下記の活性測定法に準じて、各温度における酵素反応を
行なった。第4表に、その結果を示したが、ここでは4
0℃における活性を1001 9 %とし、相対活性で表した。
第4表より明らかなごとく、本酵素の作用適温は40〜
50℃である。
第4表 (4)温度安定性 pH6で10分間、各温度にて熱処理後、残存活性を調
べた。未処理の酵素活性を100%とし、その残存活性
を第5表に示した。
第5表に示すごとく、本酵素は30〜50℃で安定であ
る。
20 第5表 (5)失活の条件 第2表に示すごと<、pH4で40℃にて30分間熱処
理すると、本酵素は、ほとんど失活する。
(6)等電点 本酵素は、pH5付近に等電点をもつ。
(7)分子量 トヨバールHW55Fを用いたゲル濾過で分子量を求め
たところ、約120,000であった。
SDS−ポリアクリルアミド電気泳動により得られた分
子量は約68. 0 0 0であった。
2 1 (8)精製 本酵素は、培養終了後、遠心分離により菌体を集め、そ
の後、当分野公知の分離精製手段、例えばイオン交換体
ゲル濾過剤等を用いて精製することができる。
本酵素の精製法については、後記実施例で具体的に説明
する。
〔活性測定法〕
反応基質には、環状マルトオリゴ糖の内、ベタシクロデ
キストリンを用いる。
02%(W/V)のベータシク口デキストリンを含む、
100mMりん酸緩衝液(pH6. 0 )  1 d
ニ、0. 1 dの酵素溶液を加え、混合し、40℃で
30分間反応させる。
反応後、予め100mMりん酸緩衝液(pH 6. 0
 )を0. 8 9 ml入れておいた試験管に、反応
液を0.11−加え全量を1−とじ、すみやかに、30
mM水酸化ナトリウム溶液を3.5ml加える。次いて
、002%(W/V)フェノールフタレインヲ含ム5m
Mの炭酸ナトリウム溶液を0.5証加える。室温22 にて、正確に30分間放置後、550nmでの吸光度を
測定する。
数種の既知量のベータシクロデキス} IJンを含む1
00mMりん酸緩衝液(pH 6. 0 )にツイて、
酵素溶液を蒸留水に代えて、同様の操作を行い、検量線
を作戊する。
検量線を用いて、反応後のベータンクロデキストリン残
存量を求め、分解したベータシクロデキストリン量を算
出する。
1単位の酵素とは、上記反応条件下より算出された値を
基に換算した数値で定義した。
即ち、60分間でベータシクロデキストリンを1マイク
ロモル分解する酵素量を1単位とした。
〔発明の作用と効果〕
前述した様に、本発明の新規なンクロマルトデキストリ
ナーゼ及びそれを生産するバチルス属No199株の発
見によって、これまで一種類しか知られていなかったシ
クロマルトデキス} IJナーゼの研究、応用に関して
、新しい場を提供することができる。
23 ンクロテ゛ヰストリンの中でも、特にグルコース6個か
ら或るアルファシクロデキストリン、及びグルコース7
個から或るベータシクロデキストリンはデンプン原料か
ら容易に製造することができ、現在、我国では大量に低
価で生産されている。これらアルファシクロデキストリ
ン及びベータシクロデキストリンを原料に直鎖状マルト
オリゴ糖を生産できれば、グルコースが1から7個の一
定範囲の鎮長をもつ直鎖状マルトオリゴ糖の生産は、従
来のデンプンを原料とする場合に比べて格段に簡略化、
迅速化できることになる。何故ならば、デンプンを原料
とする場合は分枝状デキス}IJンが生成するので分枝
構造を切断するため更にそのための酵素(例えばプルラ
ナーゼなど)の使用が避けられない。あるいは最終生成
物に未分解のデンプンや分枝状デキストリンが残存し不
純物を含むことになる。
安価大量に供給されるシクロデキス} IJンを原料に
、本発明による酵素を作用させることにより、直鎖状マ
ルトオリゴ糖のみを含む純度の高い生産24 物を一段階の反応にまり生成することが可能となる。即
ち、食品工業に於で砂糖に代る甘味剤として広く使われ
ているマルトオリゴ糖の生産に新たな生産方法を提供す
ることになる。
従来、直鎖状マルトオリコ糖の生成を目的として本酵素
を使用した例は知られていない。また、本酵素がアルカ
リ培地で生育するバチルス菌によって生産されることを
見出した例は知られていない。
〔実施例〕
実施例1 可溶性デンプン2.5g,ポリペプトン1.25g,酵
母エキス1.25g,りん酸一水素カリウム0.25g
、硫酸マグネシウム(7水塩)0.05gに225一の
水を加え、120℃で15分間殺菌し、30〇一容の三
角フラスコ5本に45−ずつ分注する。
炭酸ナトリウム0. 1 g、0.2 5 g, 0.
5 g,0.75g,1gをそれぞれ水5mi!に溶か
し、120℃で15分間殺菌し、先の5本の三角フラス
コにそれぞれ加える。これで、炭酸ナ} +Jウムを0
.225 %、05%、1%、1.5%、2%ずつ含む培地となる
。このときのpHはそれぞれ、pH8. 6 、pH9
. 8、pH 1 0. 3 、pH 1 0. 6 
、pH 1 0. 8であった。
これらの培地に、予め18〜20時間前培養したNo.
 1 9 9菌を接種し、37℃において24時間振と
う培養を行った。
遠心分離によって菌体を集め、蒸留水で洗浄後、それぞ
れ25−の50mMりん酸緩衝液(pH7. 5>に懸
濁した。懸濁液を超音波破砕し、遠心分離により、上清
を採取し、無細胞抽出液を得た。
これらの粗酵素液について活性を測定したところ、炭酸
ナトリウム含有率0.2%、0.5%、1%、1.5%
、2%の培養条件で、それぞれ0.5U/d、2.IU
/一、1 0. O U/一、1 g. O U/d、
5,6U/all!の活性値を得た。
実施例2 可溶性デンプン10g,ポリペプトン5g1酵母エキス
5g1りん酸一水素カリウム1g、硫酸マグネシウム(
7水塩)0.2gに水900−を加え、120℃で15
分間殺菌する。炭酸ナトリウ26 ム15gを水100−に溶かし、120℃で15分間殺
菌し、加える。300一容三角フラスコに100−ずつ
分注し、予め18〜20時間前培養したNo. 1 9
 9菌を1−ずつ接種し、37℃において24時間振と
う培養を行った。
遠心分離により菌体を集め、蒸留水で洗浄後、500一
の50mMりん酸緩衝液(pH 7. 5 )に懸濁し
た。懸濁液を超音波破砕し、遠心分離により上浦を採取
し、1 5. 7 U/mf!.タンパクの比活性をも
つ無細胞抽出液を得た。
この粗酵素液に核酸除去剤C−9 (栗田工業製)の5
%溶液を5一加え、冷蔵庫内で一夜放置し、沈殿物を遠
心分離により除いた。
硫酸アンモニウムによる塩析分画を40〜70%飽和の
条件で行った。これを50mMりん酸緩衝液(pH 7
. 5 )で透析後、同緩衝液で平衡化したDEAE 
}ヨバール650M(東ソー製)に通すと、酵素は吸着
され、これを0から0.5M濃度までの塩化ナトリウム
を含む同緩衝液でグラジエント溶出を行った。活性のあ
る両分を0.1Mの塩化27 ナトリウムを含む50m),(りん酸緩衝液(pH 7
. 5 )で透析後、同緩衝液で平衡化したDEAE}
ヨパール650Mに通した。これを0. 1から0.5
Mまでの塩化ナトリウムを含む同緩衝液でグラジェント
溶出を行った。活性画分を透析により塩化ナトリウムを
除いた後、濃縮後、0.1MNaC[を含む5QmMり
ん酸緩衝液(pH7.5)で平衡化したトヨパールHW
55F(東ソー製)を用いゲル濾過を行った。活性画分
を50mMりん酸緩衝液(pfl6. 2>で透析後、
同緩衝液で平衡化したDEAE}ヨパール650Mに通
した。コレニ、0から0.3Ma度迄の塩化ナトリウム
を含む同緩衝液でグラジェント溶出を行った。活性画分
を集め、ポリアクリルアミド電気泳動を行ったところ、
単一のバンドが検出された。比活性は860U/mgタ
ンパクであった。
28

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記の理化学的性質を有するシクロマルトデキス
    トリナーゼ。 (イ)作用及び基質特異性 環状マルトオリゴ糖のアルファ−1,4− グルコシド結合を切断し、直鎖状マルトオリゴ糖類を生
    成する。 (ロ)至適pH及び安定pH範囲 至適pHは5.5〜6.5である。 安定pH範囲は約pH6〜10である。 (ハ)作用適温の範囲 作用適温は40〜50℃である。 (ニ)温度安定性 pH6において、30〜50℃で安定である。 (ホ)失活の条件 pH4で40℃にて30分間熱処理すると、失活する。 (ヘ)等電点 等電点は5付近である。 (ト)分子量 トヨパールHW55Fを用いたゲル濾過に よる分子量は約120,000であり、SDS−ポリア
    クリルアミド電気泳動による分子量は約68,000で
    ある。
  2. (2)バチルス属に属するシクロマルトデキストリナー
    ゼ生産菌を培養し、培養物からシクロマルトデキストリ
    ナーゼを採取することを特徴とする請求項(1)記載の
    シクロマルトデキストリナーゼの製造方法。
  3. (3)シクロマルトデキストリナーゼ生産菌がバチルス
    sp.No.199(Bacillussp.No.1
    99)である請求項(2)記載の方法。
  4. (4)バチルスsp.No.199(Bacillus
    sp.No.199)。
JP1193470A 1989-07-26 1989-07-26 新規なシクロマルトデキストリナーゼ及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0761264B2 (ja)

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US5186082A (en) * 1990-08-07 1993-02-16 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ironing punch for making socket of ball-and-socket joint and method of manufacturing such ironing punch

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