JPH0517833B2 - - Google Patents

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JPH0517833B2
JPH0517833B2 JP13546889A JP13546889A JPH0517833B2 JP H0517833 B2 JPH0517833 B2 JP H0517833B2 JP 13546889 A JP13546889 A JP 13546889A JP 13546889 A JP13546889 A JP 13546889A JP H0517833 B2 JPH0517833 B2 JP H0517833B2
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JP
Japan
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mannosidase
minutes
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mannoside
mannose
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Toshiro Akino
Nobuyuki Nakamura
Koki Horikoshi
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Godo Shusei KK
Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
RIKEN
Original Assignee
Godo Shusei KK
Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
RIKEN
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規なβ−マンノシダーゼと、その製
造法に関するものである。更に詳しくは、新規な
バチルス属に属するアルカリ側に生育の至適PHを
有する好アルカリ性の微生物を培養して得られる
酵素反応の至適PHを中性近傍に有する菌体内β−
マンノシダーゼと、その製造法に関するものであ
る。 従来の技術 β−マンノシダーゼは、分子内にβ−マンノシ
ド結合を有する低分子のβ−D−マンナン(マン
ナン、グルコマンナン、ガラクトマンナン、ガラ
クトグルコマンナン)に作用し、非還元末端部位
から順次マンノシド結合を加水分解し、マンノー
スを生成する酵素である。 β−D−マンナンを含むものとして、アイボリ
ーナツツ(学名:フイテレフアス・マクロカル
パ)やコロゾがよく知られている。その他、β−
1、4−マンナン含有植物としてはヤシ科のフオ
エニクス・カナリエンシス、オーキス・マキユラ
タなどが知られている。 ガラクトマンナンはイナゴマメやグアーの種子
に含まれる各粘質物、ローカストビーンガム及び
グアーガムが代表的なものであり、この二種のガ
ラクトマンナンは、工業的にそのままあるいは化
学的な改質をほどこし、広く使用されている。 また、ガラクトマンナンは大豆、コーヒー豆、
ムラサキウマゴヤシ、アカツメクサ、コロハなど
マメ科の植物にも多く含まれている。その他のガ
ラクトマンナン含有植物としては、ゲニスタ・ス
コパリア、グレデイツシヤ・フエロクス、レウカ
エナ・グラウカなどが知られている。 グルコマンナン含有物としてはコンニヤク(学
名:アモルフオフアラス・コンニヤク)が最も有
名であるが、サイトモ科のアルム根、マツ属のジ
ヤツクパイン、ラン科の球根、エゾマツやハリモ
ミなどのトウヒ属の植物などが知られている。そ
の他のグルコマンナン含有植物としては、アスパ
ラガス・オフイシナリス、エレムラス・フスカ
ス、エレムラス・レゲリー、エレムラス・スペク
タビリス、フアセオラス・アウレウスなどが知ら
れている。グルコマンナンはこれら植物などから
アルカリ抽出法等により得られている。また、こ
れらβ−D−マンナンは糊料あるいは増粘剤とし
て食品工業や繊維産業で工業的に大量に消費され
ている。 従来、これらβ−D−マンナンの非還元末端か
らマンノース単位で加水分解する酵素として知ら
れているβ−マンノシダーゼは、動物〔バイオケ
ミストリー(Biochemistry)、1972、11、1493〜
1501:バイオシミカ エ バイオフイジカ アク
タ(Biochim.Biophys.Acta)、1973、268、488〜
496:バイオシミカ エ バイオフイジカ アク
タ(Biochim.Biophys.Acta)、1973、315、123〜
127〕、植物〔ジヤーナル オブ バイオロジカル
ケミストリー(J.Biol.Chem.)、1964、239、990
〜992〕、微生物〔バイオシミカ エ バイオフイ
ジカ アクタ(Biochim.Biophys.Acta)、1978、
522、521〜530(特開昭51−38486号)〕などの酵素
が良く研究されている。 しかしながら、これらの酵素はいずれも生産性
が低く、培養法・精製法が煩雑なものが多く、該
酵素を工業的に安価に使用する場合に難点を残し
ていた。 発明が解決しようとする問題点 天然界に再生可能な資源として大量に存在する
β−D−マンナンの有効利用、特に該物質の酵素
的加水分解によるマンノオリゴ糖やマンノース、
グルコース、ガラクトースなどの糖類を効率良く
回収・利用するためには、安定性に優れ、酵素の
精製が容易であることが好ましい。 しかしながら、動物、植物、微生物などの各種
の起源を持つ従来提案されていたβ−マンノシダ
ーゼは、既に述べたように、該酵素の生産性の点
で不十分であり、その製法、精製法も複雑で実用
化するには依然として不満足なものであつた。 従つて、上記の如き製造・精製の容易な、しか
も高い安定性を有するこの種の酵素を新たに開発
することは、デンプンと共に天然界に大量に存在
する再生利用可能なβ−マンナンを分解し、ある
いは分解生成物(マンノース等)を回収・利用す
る上で極めて大きな意義をもつ。 そこで、本発明の第1の目的は上記の各種要件
を満足する新規な酵素、β−マンノシダーゼを提
供することにある。 本発明の第2の目的は、上記の新規なβ−マン
ノシダーゼを簡単かつ高い収率で該酵素を得るこ
とのできる新規な微生物を用いて製造する方法を
提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明者らは、工業的に使用するためのβ−マ
ンノシダーゼが具備すべき上記諸性質を有する酵
素を生産する能力を持つ微生物を得るべく広く天
然界を検索した結果、アルカリ性に生育の至適PH
を有し、バチルス属に属する細菌が上記要件を備
えたβ−マンノシダーゼ産生を有し、且つこれを
生産性良く生成することを見出し、本発明を完成
したものである。 本発明の第1の観点によつて提供される新規β
−マンノシダーゼは、下記のような理化学的諸特
性を有している: (イ) 作用: 非還元末端から順次β−マンノシド結合を加
水分解し、マンノースを生成する。 (ロ) 基質特異性: β−メチル(エチル)−D−マンノシドを完
全に分解し、又β−結合のマンノースを含むオ
リゴ糖に作用しマンノースを遊離する。p−ニ
トロ−フエニル−グリコシドのβ−D−マンノ
シドを基質となしうるが、α−D−マンノシ
ド、α−D−グルコシド、β−D−グルコシ
ド、α−D−ガラクトシド、β−D−ガラクト
シド、β−D−キシロシド、α−L−フコシ
ド、β−D−グルクロニドを基質となし得な
い。 (ハ) 至適PHおよび安定PH範囲: 至適PHは6〜7であり、40℃、30分間の加熱
条件下ではPH6〜9の範囲内で安定である。 (ニ) 温度に対する安定性: PH6.5、30分間の加熱条件下では45℃まで安
定である。 (ホ) 作用適温の範囲: 50℃近傍に至適作用温度を有する。 (ヘ) 失活条件: 40℃、30分間の処理条件下ではPH5.0および
10で完全に失活する。また、PH6.5、30分間の
処理では、55℃で完全に失活する。 (ト) ゲルろ過法による分子量: 63000±3000 上記の新規β−マンノシダーゼは、本発明の第
2の観点によつて提供されるその製造方法によつ
て製造することができる。本発明の方法は、バチ
ルス属に属する上記β−マンノシダーゼを菌体内
生産する微生物を培養した後、集菌して、これを
分離・精製することを特徴とする方法によつて得
ることができる。 本発明の方法において使用する新規菌体内β−
マンノシダーゼ生産菌株は、本発明者等により新
たに天然界から検索・単離されてものである。こ
れらの菌株をバージエーズ マニユアル オブ
デターミナテイブ バクテリオロジー
(Bergey′s Mannual of Determinative
Bacteriology)、第8版およびザ・ジーナス・バ
チルス〔The Genus Bacillus、米国、デパート
メント オブ アグリカルチヤー(Dept.of
Agriculture)版〕に従つて同定すると、好気性
有胞子桿菌であり、運動性があり、周べん毛を有
し、グラム染色陽性もしくはバリアブル、カタラ
ーゼテスト陽性であることから、バチルス
(Bacillus)属に属することは明らかであつたが、
PH7.5〜11.5のアルカリ性で良く生育することか
ら、既知のバチルス属菌とは分類学上異なる新菌
株と考えられた。 以下の第1表に、単離菌体内β−マンノシダー
ゼ生産菌の菌学的諸性質を示す。 【表】 【表】 (注) +:生育する又は陽性
−:生育しない又は陰性
尚、上記菌は工業技術院微生物工業技術研究所
にFERMP−8860(AS−440)として寄託してい
る。 次に、本発明の新規な菌体内β−マンノシダー
ゼの製造法につき更に詳しく説明する。 上記の菌体内β−マンノシダーゼ生産菌を適当
な培地に接種し、該菌体の生育温度の観点から30
〜40℃にて、48〜72時間、好気的に培養する。こ
こで、培地は炭素源、窒素源の他、必要に応じて
無機塩、微量栄養素を含むものである。 まず、炭素源としては従来公知の各種材料を使
用することができ、例えばコンニヤク粉、ローカ
ストビーンガム、キヤロブガム、グアーガムある
いはこれらを含有する植物などを典型例として例
示できる。 また、窒素源としても特に制限はなく、酵母エ
キス・ペプトン、肉エキス、コーンステイープリ
カー、アミノ酸液、大豆粕などの有機態窒素、あ
るいは硫安、尿素、硝酸アンモニウム、塩化アン
モニウムなどの無機態窒素などが安価かつ入手容
易なものとして例示できる。 尚、有機態窒素源は炭素源となることはいうま
でもない。更に、このように炭素源、窒素源の
他、一般に使用されている各種の塩、例えばマグ
ネシウム塩、カリウム塩、リン酸塩、鉄塩等の無
機塩、ビタミンなどを添加することも可能であ
る。 本発明の方法において使用するのに適した培地
は、例えば1%のコンニヤク粉、2%のポリペプ
トン、0.2%の酵母エキス、0.1%のK2TPO4およ
び0.2%のMgSO4・7H2Oを含有する液体培地で
あり得る。 また、本発明の方法で使用する微生物の生育PH
は塩基性の範囲内であるので、適当なアルカリを
用いて上記培地のPH値を調整する必要がある。そ
のために0.5%炭酸水素ナトリウムを典型例とし
て上げることができるが、これに限定されず水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、リン酸ナトリウム、水酸化カルシウムなどの
アルカリ試薬も使用できる。 本発明の方法において使用する菌はβ−マンノ
シダーゼを菌体内に生産し、そこに蓄積する。こ
れら菌の培養はバツチ式、連続式のいずれによつ
ても実施することができ、生成する酵素の分離・
精製は例えば以下のようにして実施することがで
きる。 即ち、まず培養液中の菌体を遠心分離、濾過な
どの公知の手段で集菌した後、得られた菌体をそ
のままマンノオリゴ糖の加水分解反応に使用する
ことも可能であり、これは経済的に有利である。 また、勿論これを更に精製して使用することも
できる。そのために、例えば、菌体破砕抽出後、
硫安による塩析、エタノール、アセトン、イソプ
ロパノール等による溶媒沈澱法、限外濾過法、ゲ
ル濾過法、イオン交換樹脂等による一般的な酵素
精製法により精製することができる。 以下に、本発明のβマンノシダーゼの好ましい
精製法の1例を説明する。 好アルカリ性バチルス属に属する上記のAS−
440菌株を、例えば上記のような培地に植菌し、
37℃にて48時間好気的に培養して得られる培養液
を、12000r.p.m、0℃にて30分間遠心分離して菌
体を集め、湿重量10gの菌体を得る。次いで、該
菌体を氷水中で冷却しながら10mM燐酸緩衝液
(PH7.0)に懸濁して超音波破砕を数回に分け、計
3分間程度行う。次いで、12000r.p.m、0℃にて
30分間遠心分離して残渣を除き、上澄液50mlを得
る。次いで、この上澄液に硫酸アンモニウムを加
えて75%飽和とし、4℃で一夜放置する。生じた
沈澱をろ別し、10mM燐緩衝液(PH7.0)に溶解
させ、一夜4℃で同緩衝液に対して透析する。 生じた沈澱を遠心分離して除き、得られた上澄
液を同上緩衝液で平衡化したDEAD−トヨパー
ル650Mに吸着させ、0.1〜0.5MのNaClを含む同
上緩衝液の濃度勾配法によつて酵素を溶出する。
溶出した活性画分を集め、同上緩衝液に対して一
夜、4℃で透析した後、同上緩衝液で平衡化した
ハイドロオキシアパタイトに吸着させる。次い
で、0.4Mリン酸緩衝液(PH8.0)で酵素を溶出さ
せ、活性画分を集めて、平均分画分子量10000の
限外濾過膜を用いて濃縮する。濃縮酵素は、高速
液体クロマトグラフ用蛋白質分取精製用カラムシ
ヨデツクス プロテイン(SHODEX protein)
WS−2003に充填し、10mMリン酸緩衝液(PH
7.0)を用いて溶出する。かくして得られた活性
画分を濃縮した後、同上カラムを用いて同一条件
で再度クロマトグラフイーにかけ、得られた活性
画分を濃縮し、ポリアクリルアミドゲルデイスク
電気泳動法〔アナルズ ニユーヨーク アカデミ
ツク サイエンス(ANN.N.Y.Acad.Sci.)、121
404(1964)〕にかけると、均一な酵素標品15mgが
得られる。活性収率は18%であつた。 なお、β−マンノシダーゼ活性の測定法と、活
性表示法は以下の通りである。 即ち、0.2Mの燐酸緩衝液(PH7.0)0.2mlと8m
Mのp−ニトロフエニル−β−D−マンノピラノ
シド水溶液0.2mlに酵素液0.1mlを混合し、40℃で
10分間反応させた後、0.5M炭酸ナトリウム水溶
液1.0mlを添加して酵素を失活させた後、水を加
えて3mlにする。着色度を紫外光(波長420nm)
で1μmol/mlのp−ニトロフノールを標準として
測定する。 酵素活性の単位は、前述の条件下で1分間に
1μmolのp−ニトロフエノールを遊離させる酵素
量を1単位として表示する。 本発明の方法によつて得られるβ−マンノシダ
ーゼの分子量は63000±3000である。尚、この分
子量はゲル濾過法で求めたものである。 本発明のβ−マンノシダーゼおよび従来公知の
微生物由来のβ−マンノシダーゼの理化学的性質
と酵素化学的性質を比較して第2表に示す。 【表】 作 用 β−D−マンナンは様々な植物中に比較的多量
に含まれており、種々の分野においてそのまま、
または化学的改質処理を施した後、糊料、増粘
剤、食品材料として工業的に利用されている。 このβ−D−マンナンを例えば繊維産業におい
て糊料などとして使用した場合には、所定の加工
処理の終了後に除去されるが、その場合、一般に
その分解酵素、β−マンノシダーゼ等が使用され
る。また、β−D−マンナンを加水分解し、得ら
れる分解生成物を利用する場合にもこの種の酵素
が利用される。 しかしながら、従来知られているβ−マンノシ
ダーゼはいずれも生産性が低く、培養法・精製法
の煩雑なものが多かつた。そのため高価であり、
上記のような工業的な大規模利用は困難であつ
た。 更に、β−D−マンナンの抽出工程は一般にア
ルカリ側で実施されるが、このような場合にはア
ルカリ性で既知の酵素よりも安定であり、至適PH
も高い酵素を使用することが有利である。即ち、
酸性側に至適PHをもつ従来の酵素では、分解反応
を行う前に中和剤で抽出液のPH調節を行う必要が
あり、これは工程を複雑化するばかりか、コスト
高なものとしてしまう。 従つて、量産可能な方法の開発が必要であり、
また既知の酵素よりも高い至適PHをもつ酵素の開
発が必要である。 本発明者等の見出した特定の微生物によれば上
記のβ−D−マンナンの分解に係る要件をいずれ
も満足する酵素を多量に得ることが可能であり、
従来の諸問題点を一挙に解決できる。 即ち、本発明により新たに見出された親菌株を
用いることにより簡単な方法で大量且つ安価に得
ることができるので、量産性およびコストの問題
は克服できる。従つて、大規模な工業的利用が可
能となる。 また、得られる酵素のマンナン分解反応におけ
る至適PHが中性近傍にあるので、マンナンの抽出
処理後、わずかなPH調節を施した後に即座に次の
分解反応に移行することができる。従つて、分解
操作が簡略化されると共に経済的にも有利にな
る。 以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明
する。 実施例 工業技術院微生物工業技術研究所にFERMP−
8860として寄託された好アルカリ性細菌バチルス
AS−044株を500ml容の三角フラスコ中の、やし
搾油カス2%、大豆カス1%、KNO30.2%、
Na2HPO40.1%、MsSO4・7H2O0.02%および炭
酸ソーダ0.5%を含む培養液100ml(PH10.0)に植
菌し、40℃で50時間250r.p.m.で振とう培養した。
次いで、この菌体破砕液を12000r.p.m.で0℃で
30分間遠心分離し、得られた上澄液のβ−マンノ
シダーゼ活性を測定した結果、38単位/mlであつ
た。 発明の効果 以上詳しく述べたように、本発明によればアル
カリ側に酵素反応の至適PHを有するβ−D−マン
ナンの加水分解酵素の1つ、即ちβ−マンノシダ
ーゼが提供され、このものを使用することにより
β−D−マンナンを高い効率で、しかも簡単かつ
経済的な工程で分解し、不用となつたマンナンを
迅速に除去でき、あるいは目的とする分解生成物
を量産することができる。 また、本発明のβ−マンノシダーゼの製造方法
によれば、該酵素を高い生産性で簡単に得ること
ができる。従つて、該酵素を安価に工業的規模で
利用することが可能となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a novel β-mannosidase and a method for producing the same. More specifically, the microbial β-
This article concerns mannosidase and its production method. Conventional technology β-mannosidase acts on low-molecular β-D-mannans (mannan, glucomannan, galactomannan, galactoglucomannan) that have β-mannosidic bonds in the molecule, and sequentially converts the mannoside bonds from the non-reducing terminal site. An enzyme that hydrolyzes mannose to produce mannose. Ivory nuts (scientific name: Phiterufus macrocarpa) and corozo are well known as those containing β-D-mannan. Others, β-
Known 1,4-mannan-containing plants include Phoenicus canariensis and Orchis maquillata, which belong to the palm family. Typical examples of galactomannan are the mucilages contained in carob and guar seeds, locust bean gum, and guar gum. It is used. Galactomannan can also be found in soybeans, coffee beans,
It is also found in large amounts in leguminous plants such as alfalfa, red clover, and fenugreek. Other known galactomannan-containing plants include Genista scopalia, Gleditsia fuerox, and Leucaena glauca. The most famous glucomannan-containing substance is konjac (scientific name: Amorphopharas konjac), but other sources include arum roots of the Cytomoaceae family, jack pine of the Pinus genus, bulbs of the Orchidaceae family, and plants of the spruce genus such as Pinus spruce and Pinus genus. Are known. Other known glucomannan-containing plants include Asparagus oficinalis, Eremulus fuscus, Eremulus legeri, Eremulus spectabilis, and Phaceolus aureus. Glucomannan is obtained from these plants by an alkali extraction method or the like. Further, these β-D-mannans are consumed in large quantities industrially in the food industry and the textile industry as thickeners or thickeners. β-mannosidase, which is conventionally known as an enzyme that hydrolyzes β-D-mannan into mannose units from the non-reducing end, has been used in animals [Biochemistry, 1972, 11 , 1493-
1501: Biochim.Biophys.Acta, 1973, 268 , 488~
496: Biochim.Biophys.Acta, 1973, 315 , 123~
127], Plants [J.Biol.Chem., 1964, 239 , 990
~992], Microorganisms [Biochim.Biophys.Acta], 1978,
Enzymes such as 522, 521-530 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-38486) have been well studied. However, all of these enzymes have low productivity and many require complicated culture and purification methods, leaving difficulties in using the enzymes industrially at low cost. Problems to be Solved by the Invention Effective use of β-D-mannan, which exists in large amounts as a renewable resource in nature, particularly mannooligosaccharides and mannose produced by enzymatic hydrolysis of the substance.
In order to efficiently recover and utilize sugars such as glucose and galactose, it is preferable that the enzyme has excellent stability and is easy to purify. However, as mentioned above, the previously proposed β-mannosidases, which have various origins such as animals, plants, and microorganisms, are insufficient in terms of productivity, and their production and purification methods are also complicated. However, it was still unsatisfactory for practical use. Therefore, the development of a new enzyme of this type that is easy to produce and purify as described above and has high stability is an effective way to degrade recyclable β-mannan, which exists in large quantities in nature along with starch. It also has great significance in recovering and utilizing decomposition products (mannose, etc.). Therefore, the first object of the present invention is to provide a novel enzyme, β-mannosidase, that satisfies the above various requirements. A second object of the present invention is to provide a method for producing the novel β-mannosidase described above using a novel microorganism that can produce the enzyme easily and in high yield. Means for Solving the Problems The present inventors extensively searched the natural world to obtain microorganisms capable of producing enzymes having the above-mentioned properties that β-mannosidase for industrial use should have. As a result, the optimal pH for alkaline growth
The present invention was completed based on the discovery that bacteria belonging to the genus Bacillus can produce β-mannosidase with the above-mentioned requirements and produce it with good productivity. The novel β provided by the first aspect of the present invention
-Mannosidase has the following physical and chemical properties: (a) Action: Hydrolyzes β-mannosidic bonds sequentially from the non-reducing end to produce mannose. (b) Substrate specificity: Completely decomposes β-methyl (ethyl)-D-mannoside, and also acts on β-linked mannose-containing oligosaccharides to liberate mannose. β-D-mannoside of p-nitro-phenyl-glycoside can be used as a substrate, and α-D-mannoside, α-D-glucoside, β-D-glucoside, α-D-galactoside, β-D-galactoside, β-D-xyloside, α-L-fucoside, and β-D-glucuronide cannot be used as substrates. (c) Optimal PH and stable PH range: The optimal PH is 6 to 7, and is stable within the PH range of 6 to 9 under heating conditions at 40° C. for 30 minutes. (d) Stability against temperature: Stable up to 45°C under heating conditions of PH6.5 and 30 minutes. (e) Range of optimum temperature for action: The optimum temperature for action is around 50°C. (F) Inactivation conditions: 40℃, 30 minutes treatment condition: PH5.0 and
Completely deactivated at 10. Furthermore, when treated at pH 6.5 for 30 minutes, it is completely inactivated at 55°C. (g) Molecular weight by gel filtration method: 63000±3000 The above novel β-mannosidase can be produced by the production method provided by the second aspect of the present invention. The method of the present invention can be obtained by culturing a microorganism that intracellularly produces the above-mentioned β-mannosidase belonging to the genus Bacillus, and then collecting the microorganisms, and then isolating and purifying the microorganisms. Novel intracellular β- used in the method of the present invention
The mannosidase-producing strain was newly searched for and isolated from the natural world by the present inventors. These strains were extracted from Virgies Manual of
Bergey's Mannual of Determinative Bacteriology
Bacteriology), 8th edition and The Genus Bacillus, Department of Agriculture, USA.
Agriculture) version], it is an aerobic sporobacillus, is motile, has periflagella, has a positive or variable Gram stain, and has a positive catalase test, so it belongs to the genus Bacillus. Although it was clear that it belonged to
Since it grows well in alkaline conditions of pH 7.5 to 11.5, it was considered to be a new strain that is taxonomically different from known Bacillus bacteria. Table 1 below shows various mycological properties of the isolated intracellular β-mannosidase producing bacteria. [Table] [Table] (Note) +: Growing or positive
−: No growth or negative The above bacteria has been deposited as FERMP-8860 (AS-440) at the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology. Next, the novel method for producing intracellular β-mannosidase of the present invention will be explained in more detail. The above intracellular β-mannosidase producing bacteria was inoculated into a suitable medium, and from the viewpoint of the growth temperature of the bacteria,
Incubate aerobically for 48-72 hours at ~40°C. Here, the medium contains inorganic salts and micronutrients as necessary in addition to a carbon source and a nitrogen source. First, various conventionally known materials can be used as the carbon source, and typical examples include konjac flour, locust bean gum, canalob gum, guar gum, and plants containing these. There are also no particular restrictions on nitrogen sources, such as organic nitrogen such as yeast extract/peptone, meat extract, cornstarch liquor, amino acid solution, soybean meal, or inorganic nitrogen such as ammonium sulfate, urea, ammonium nitrate, and ammonium chloride. can be exemplified as being inexpensive and easily available. It goes without saying that the organic nitrogen source serves as a carbon source. Furthermore, in addition to carbon sources and nitrogen sources, it is also possible to add various commonly used salts, such as inorganic salts such as magnesium salts, potassium salts, phosphates, and iron salts, and vitamins. . A suitable medium for use in the method of the invention includes, for example, 1% konjac flour, 2% polypeptone, 0.2% yeast extract, 0.1% K2TPO4 and 0.2 % MgSO4.7H2O . It can be a liquid medium containing. In addition, the growth pH of the microorganism used in the method of the present invention
Since it is within the basic range, it is necessary to adjust the PH value of the medium using an appropriate alkali. For this purpose, 0.5% sodium bicarbonate can be cited as a typical example, but alkaline reagents such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium phosphate, and calcium hydroxide can also be used without being limited thereto. The bacteria used in the method of the present invention produce β-mannosidase within their cells and accumulate it there. Cultivation of these bacteria can be carried out either batchwise or continuously, and the enzymes produced can be separated and
Purification can be carried out, for example, as follows. That is, it is possible to first collect the bacterial cells in the culture solution by known means such as centrifugation or filtration, and then use the obtained bacterial cells as they are for the hydrolysis reaction of mannooligosaccharides, which is economical. It is advantageous. Of course, it can also be further purified and used. For this purpose, for example, after crushing and extracting the bacterial cells,
It can be purified by salting out with ammonium sulfate, solvent precipitation with ethanol, acetone, isopropanol, etc., ultrafiltration, gel filtration, general enzyme purification methods with ion exchange resin, etc. Below, one example of a preferred purification method for β-mannosidase of the present invention will be explained. The above AS- belonging to the alkalophilic Bacillus genus
440 strain, for example, inoculated into a medium as described above,
The culture solution obtained by culturing aerobically at 37° C. for 48 hours is centrifuged at 12,000 rpm and 0° C. for 30 minutes to collect bacterial cells to obtain bacterial cells with a wet weight of 10 g. Next, the bacterial cells are suspended in 10 mM phosphate buffer (PH7.0) while being cooled in ice water, and subjected to ultrasonic disruption several times for a total of about 3 minutes. Then, at 12000r.pm and 0℃
Centrifuge for 30 minutes to remove the residue and obtain 50 ml of supernatant. Next, ammonium sulfate was added to this supernatant to make it 75% saturated, and the mixture was left overnight at 4°C. The resulting precipitate is filtered off, dissolved in 10 mM phosphorous buffer (PH7.0), and dialyzed against the same buffer overnight at 4°C. The resulting precipitate was removed by centrifugation, and the resulting supernatant was adsorbed onto DEAD-Toyopearl 650M equilibrated with the above buffer, and then absorbed using the concentration gradient method of the above buffer containing 0.1 to 0.5 M NaCl. Elute the enzyme.
The eluted active fractions are collected and dialyzed against the above buffer solution overnight at 4°C, and then adsorbed onto hydroxyapatite equilibrated with the above buffer solution. Next, the enzyme is eluted with 0.4M phosphate buffer (PH8.0), active fractions are collected, and concentrated using an ultrafiltration membrane with an average molecular weight cutoff of 10,000. The concentrated enzyme is SHODEX protein, a column for protein separation and purification for high-performance liquid chromatography.
Fill WS-2003 and add 10mM phosphate buffer (PH
7.0). After concentrating the active fraction thus obtained, it was subjected to chromatography again under the same conditions using the same column as above, and the obtained active fraction was concentrated and subjected to polyacrylamide gel disc electrophoresis [Annals New York Academic Sciences (ANN .NYAcad.Sci.), 121 ,
404 (1964)] to obtain 15 mg of a homogeneous enzyme preparation. The activity yield was 18%. The method for measuring β-mannosidase activity and the method for displaying the activity are as follows. That is, 0.2 ml of 0.2 M phosphate buffer (PH7.0) and 8 m
Mix 0.1 ml of enzyme solution with 0.2 ml of p-nitrophenyl-β-D-mannopyranoside aqueous solution of M, and incubate at 40℃.
After reacting for 10 minutes, add 1.0 ml of 0.5M sodium carbonate aqueous solution to inactivate the enzyme, and then add water to make 3 ml. Coloring degree by ultraviolet light (wavelength 420nm)
Measure with 1 μmol/ml p-nitrophnol as a standard. The unit of enzyme activity is 1 minute under the above conditions.
The amount of enzyme that liberates 1 μmol of p-nitrophenol is expressed as 1 unit. The molecular weight of β-mannosidase obtained by the method of the present invention is 63000±3000. Note that this molecular weight was determined by gel filtration method. Table 2 shows a comparison of the physicochemical properties and enzymatic chemical properties of the β-mannosidase of the present invention and the conventionally known β-mannosidase derived from microorganisms. [Table] Effect β-D-mannan is contained in relatively large amounts in various plants, and is used as it is in various fields.
Or after chemical modification treatment, it is used industrially as a paste, thickener, or food material. When this β-D-mannan is used, for example, as a thickening agent in the textile industry, it is removed after a certain processing process is completed, and in that case, its degrading enzyme, β-mannosidase, etc. are generally used. This type of enzyme is also used when β-D-mannan is hydrolyzed and the resulting decomposition product is used. However, all of the conventionally known β-mannosidases have low productivity, and many require complicated culture and purification methods. Therefore, it is expensive;
Large-scale industrial use as described above has been difficult. Furthermore, the extraction process for β-D-mannan is generally carried out in an alkaline environment;
It is advantageous to use enzymes with a high That is,
With conventional enzymes, which have an optimal pH on the acidic side, it is necessary to adjust the pH of the extract using a neutralizing agent before performing the decomposition reaction, which not only complicates the process but also increases costs. . Therefore, it is necessary to develop a method that can be mass-produced.
It is also necessary to develop enzymes with a higher optimal pH than known enzymes. According to the specific microorganism discovered by the present inventors, it is possible to obtain a large amount of an enzyme that satisfies all of the above requirements for the decomposition of β-D-mannan.
Various conventional problems can be solved all at once. That is, by using the parent strain newly discovered according to the present invention, it can be obtained in large quantities and at low cost by a simple method, so that the problems of mass production and cost can be overcome. Therefore, large-scale industrial use becomes possible. Furthermore, since the optimal pH for the mannan decomposition reaction of the resulting enzyme is near neutrality, it is possible to immediately proceed to the next decomposition reaction after making a slight pH adjustment after the mannan extraction process. Therefore, the disassembly operation is simplified and economically advantageous. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example FERMP-
Alkaliphilic bacterium Bacillus deposited as 8860
AS-044 strain in a 500ml Erlenmeyer flask, 2% palm oil residue, 1% soybean residue, 0.2% KNO 3 ,
The cells were inoculated into 100 ml of a culture solution (PH 10.0) containing 0.1% Na 2 HPO 4 , 0.02% MsSO 4 .7H 2 O, and 0.5% soda carbonate, and cultured with shaking at 250 rpm at 40°C for 50 hours.
Next, this cell suspension was heated at 12,000 rpm at 0°C.
The β-mannosidase activity of the supernatant obtained after centrifugation for 30 minutes was measured and found to be 38 units/ml. Effects of the Invention As described in detail above, the present invention provides one of the β-D-mannan hydrolyzing enzymes, namely β-mannosidase, which has the optimum pH for enzymatic reaction on the alkaline side. By using it, β-D-mannan can be decomposed with high efficiency in a simple and economical process, unnecessary mannan can be quickly removed, or target decomposition products can be mass-produced. Moreover, according to the method for producing β-mannosidase of the present invention, the enzyme can be easily obtained with high productivity. Therefore, it becomes possible to utilize the enzyme at low cost on an industrial scale.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記の理化学的性質を有する新規β−マンノ
シダーゼ: (イ) 作用: 非還元末端から順次β−マンノシド結合を加
水分解し、マンノースを生成する。 (ロ) 基質特異性: β−メチル(エチル)−D−マンノシドを完
全に分解し、又β−結合のマンノースを含むオ
リゴ糖に作用しマンノースを遊離する。 p−ニトロ−フエニル−グリコシドのβ−D
−マンノシドを基質となしうるが、α−D−マ
ンノシド、α−D−グルコシド、β−D−グル
コシド、α−D−ガラクトシド、β−D−ガラ
クトシド、β−D−キシロシド、α−L−フコ
シド、β−D−グルクロニドを基質となし得な
い。 (ハ) 至適PHおよび安定PH範囲: 至適PHは6〜7であり、40℃、30分間の加熱
条件下ではPH6〜9の範囲内で安定である。 (ニ) 温度に対する安定性: PH6.5、30分間の加熱条件下では45℃まで安
定である。 (ホ) 作用適温の範囲: 50℃近傍に至適作用温度を有する。 (ヘ) 失活条件: 40℃、30分間の処理条件下ではPH5.0および
10で完全に失活する。また、PH6.5、30分間の
処理では、55℃で完全に失活する。 (ト) ゲルろ過法による分子量: 63000±3000 2 工業技術院微生物工業技術研究所にFERMP
−8860(AS−440)として寄託された菌が生産し
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載のβ−マンノシダーゼ。 3 下記の理化学的性質: (イ) 作用: 非還元末端から順次β−マンノシド結合を加
水分解し、マンノースを生成する。 (ロ) 基質特異性: β−メチル(エチル)−D−マンノシドを完
全に分解し、又β−結合のマンノースを含むオ
リゴ糖に作用しマンノースを遊離する。p−ニ
トロ−フエニル−グリコシドのβ−D−マンノ
シドを基質となしうるが、α−D−マンノシ
ド、α−D−グルコシド、β−D−グルコシ
ド、α−D−ガラクトシド、β−D−ガラクト
シド、β−D−キシロシド、α−L−フコシ
ド、β−D−グルクロニドを基質となし得な
い。 (ハ) 至適PHおよび安定PH範囲: 至適PHは6〜7であり、40℃、30分間の加熱
条件下ではPH6〜9の範囲内で安定である。 (ニ) 温度に対する安定性: PH6.5、30分間の加熱条件下では45℃まで安
定である。 (ホ) 作用適温の範囲: 50℃近傍に至適作用温度を有する。 (ヘ) 失活条件: 40℃、30分間の処理条件下ではPH5.0および
10で完全に失活する。また、PH6.5、30分間の
処理では、55℃で完全に失活する。 (ト) ゲルろ過法による分子量: 63000±3000 を有するβ−マンノシダーゼ生産能を有するアル
カリ側に生育の至適PHを有するバチルス属に属す
る微生物を培養し、該β−マンノシダーゼを菌体
内に生成・蓄積させ、これを採取することを特徴
とする新規菌体内β−マンノシダーゼの製造方
法。 4 上記培養を30〜45℃の範囲内の温度下で好気
的に行うことを特徴とする特許請求の範囲第3項
記載の菌体内β−マンノシダーゼの製造方法。 5 上記培養液のPHが7.5〜11.5の範囲内にある
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項または第
4項記載の菌体内β−マンノシダーゼの製造方
法。 6 上記微生物が工業技術院微生物工業技術研究
所にFERMP−8860(AS−440)として寄託され
た菌であることを特徴とする特許請求の範囲第3
項から5項のいずれか一項に記載のβ−マンノシ
ダーゼの製造方法。
[Claims] 1. A novel β-mannosidase having the following physical and chemical properties: (a) Action: Hydrolyzes β-mannosidic bonds sequentially from the non-reducing end to produce mannose. (b) Substrate specificity: Completely decomposes β-methyl (ethyl)-D-mannoside, and also acts on β-linked mannose-containing oligosaccharides to liberate mannose. β-D of p-nitro-phenyl-glycoside
- Mannoside can be used as a substrate, but α-D-mannoside, α-D-glucoside, β-D-glucoside, α-D-galactoside, β-D-galactoside, β-D-xyloside, α-L-fucoside , β-D-glucuronide cannot be used as a substrate. (c) Optimal PH and stable PH range: The optimal PH is 6 to 7, and is stable within the PH range of 6 to 9 under heating conditions at 40° C. for 30 minutes. (d) Stability against temperature: Stable up to 45℃ under heating conditions of PH6.5 and 30 minutes. (e) Range of optimum temperature for action: The optimum temperature for action is around 50°C. (F) Inactivation conditions: PH5.0 and
Completely deactivated at 10. Furthermore, when treated at pH 6.5 for 30 minutes, it is completely inactivated at 55°C. (G) Molecular weight by gel filtration method: 63000±3000 2 FERMP to the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology
The β-mannosidase according to claim 1, which is produced by a bacterium deposited as -8860 (AS-440). 3 The following physical and chemical properties: (a) Action: Hydrolyzes β-mannoside bonds sequentially from the non-reducing end to produce mannose. (b) Substrate specificity: Completely decomposes β-methyl (ethyl)-D-mannoside, and also acts on β-linked mannose-containing oligosaccharides to liberate mannose. β-D-mannoside of p-nitro-phenyl-glycoside can be used as a substrate, and α-D-mannoside, α-D-glucoside, β-D-glucoside, α-D-galactoside, β-D-galactoside, β-D-xyloside, α-L-fucoside, and β-D-glucuronide cannot be used as substrates. (c) Optimal PH and stable PH range: The optimal PH is 6 to 7, and is stable within the PH range of 6 to 9 under heating conditions at 40° C. for 30 minutes. (d) Stability against temperature: Stable up to 45°C under heating conditions of PH6.5 and 30 minutes. (e) Range of optimum temperature for action: The optimum temperature for action is around 50°C. (F) Inactivation conditions: 40℃, 30 minutes treatment condition: PH5.0 and
Completely deactivated at 10. Furthermore, when treated at pH 6.5 for 30 minutes, it is completely inactivated at 55°C. (g) Cultivate a microorganism belonging to the genus Bacillus that has an optimal pH for growth on the alkaline side and has the ability to produce β-mannosidase with a molecular weight of 63000 ± 3000 by gel filtration method, and produce the β-mannosidase within the bacterial body. A method for producing a novel intracellular β-mannosidase, which comprises accumulating and collecting the accumulated β-mannosidase. 4. The method for producing intracellular β-mannosidase according to claim 3, wherein the culture is carried out aerobically at a temperature within the range of 30 to 45°C. 5. The method for producing intracellular β-mannosidase according to claim 3 or 4, wherein the pH of the culture solution is within the range of 7.5 to 11.5. 6 Claim 3, wherein the microorganism is a microorganism deposited with the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology as FERMP-8860 (AS-440)
6. The method for producing β-mannosidase according to any one of Items 5 to 5.
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