JPS6328389A - β−グルコシダ−ゼ及びその製造法 - Google Patents

β−グルコシダ−ゼ及びその製造法

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JPS6328389A
JPS6328389A JP17086786A JP17086786A JPS6328389A JP S6328389 A JPS6328389 A JP S6328389A JP 17086786 A JP17086786 A JP 17086786A JP 17086786 A JP17086786 A JP 17086786A JP S6328389 A JPS6328389 A JP S6328389A
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JP
Japan
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glucose
glucosidase
enzyme
beta
streptomyces
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JP17086786A
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English (en)
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Hachiro Ozaki
尾崎 八郎
Kazuhiko Yamada
和彦 山田
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Research Association for Petroleum Alternatives Development
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Research Association for Petroleum Alternatives Development
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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〕 近年、セルロースが安価なグルコース源として脚光をあ
び、これを発酵原料として工業用アルコールなどを大量
に安定供給する技術の開発が進められている。本発明は
このセルロースを効率よく分解しうる酵素を提供するも
のである。
〔従来の技術〕
セルロースからグルコースを製造する方法のひとつにセ
ルラーゼを用いた酵素法がある。このセルラーゼには反
応を効率よく行なわせるために一般に複合酵素系が利用
され、セルラーゼ反応の中間生成物であるセロビオース
からグルコースへの反応はβ−グルコシダーゼが分担し
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来のセルラーゼでは多量の酵素を用い
ても実用レベルの高濃度のグルコースを生成させるため
の条件ではセルロースを100%糖化することはできず
、特に反応の後半においてグルコースの生成速度が大幅
に低下するという問題があった。本発明者らはこのよう
な問題点を解決するべく鋭意検討の結果、セルラーゼ複
合酵素系のうち最終段階の反応を受は持つβ−グルコシ
ダーゼが生成物であるグルコースによって強く阻害を受
けることを動力学的解析により確認した。
そこで、グルコース阻害の少ないβ−グルコシダーゼを
取得するべ〈従来のセルラーゼ産生菌の変異操作や細胞
融合を行なったが満足しうる結果は得られなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らはこのような問題点を解決するべくさらに検
討を進め、新たに自然界から分離したストレプトミセス
属に属する微生物がこの目的とする酵素を産生しうろこ
とを見出し、この知見に基いて本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明は、1Mグルコース存在下の相対
活性がグルコース不在時の65%以上であるβ−グルコ
シダーゼとこの酵素を産生しうるストレプトミセス属微
生物を用いてこの酵素を製造する方法に関するものであ
る。
次に、実施例で得られた本酵素の理化学的性質を示す。
(1)作用及び基質特異性 本酵素の各種基質に対する作用を測定した結果を下表に
示す。
測定方法は、表に示した濃度の各基質、20μg蛋白の
AJ 9456又は25μg蛋白のAJ 9457の酵
素、及び0.1 M MES (2(N −Morph
olino) ethane−sulfonic ac
id) pH6,5緩衝液を含む全容積0.2)111
の反応液を50℃で1時間反応させ、生成したグルコー
スをグルコースオキシダーゼを用いた比色定量法で測定
することによって求めた。表中の数字はセロビオースに
ついて得られた値を100とした相対値で表示した。従
来品にはアーモンド由来のβ−グルコシダーゼを用いた
。表から明らかなように本酵素は従来品と比較するとソ
ホロースとサリシンに対する作用が太き(異なっている
すなわち、ソホロースに対する活性は従来品の2以下で
あり、サリシンに対する活性は1/10以下である。
(2)  至適pH AJ 9456菌から得られた酵素の至適pH曲線を第
1図にそしてAJ 9457菌から得られた至適pH曲
線を第2図に示す。測定方法としては、基質に5mMp
−ニトロフェニル−β−グルコシドヲ用い、各pHにお
いて50℃で10分間反応後生成したp−ニトロフェノ
ール量を400nmにおける吸光度を測定して求めた。
図中丸印は0.1 Mクエン酸−リン酸緩衝液を、×印
は0.1MMES緩衝液を、そして三角印は0.1 M
 TES (N −Tris (Hydroxy−me
thyl) nethyl −2−aminoetha
nesulfonic acid)緩衝液を用いた場合
をそれぞれ示している。これらの図に示すように本酵素
の至適pHはいずれもpH6〜6.5にある。尚、同じ
条件で測定したアーモンド由来のβ−グルコシダーゼの
至適pHは5.5であった。
(3)安定pH範囲 AJ 9456菌から得られた酵素のpH安定性を示す
曲線を第3図に丸印でそしてAJ 9457菌から得ら
れた酵素のpH安定性を示す曲線を同図に×印でそれぞ
れ示す。測定方法としては、各pHにおいて50°Cで
20分間加温し、残存活性を測定することにより求めた
。用いた緩衝液はpH3〜6は0.1Mクエン酸−リン
酸緩衝液、pH7〜8は0、1 M TES緩衝液、p
H9〜10は0.1 M トリス緩衝液、そしてpH1
1は0.1Mグリシン−NaOH緩衝液である。図に示
すように本酵素の安定pH範囲はいずれもpH5〜9.
5にある。
(4)力価の測定法 0.1M酢酸緩衝液、pH5,0,5mMp−ニトロフ
ェニル−β−グルコサイドと酵素を含む全容1mlを6
0℃10分間反応させて1 mlの1MN82CO1を
加えて反応を停止し、生成したp−ニトロフェノール量
を400nmでの吸光度の測定により求めた。この条件
で1分間当り1μmol のp−ニトロフェノールを生
成させる酵素量をl unitとした。
(5)熱安定性 p H5,0の0.1M酢酸緩衝液中で各温度で1時間
加熱後の残存活性を測定した結果を第4図に示す。図中
、白丸はAJ 9456菌から得られた酵素を、X印は
AJ 9457菌から得られた酵素を、そして黒丸はア
ーモンド由来の酵素をそれぞれ表わしている。この図に
示すようにAJ 9456菌から得られた酵素は60°
c、  AJ9457菌から得られた酵素は55°Cま
で安定である。それに対し、アーモンド由来の酵素の熱
安定性は50℃までであった。
(6)  グルコース阻害定数 本酵素及び従来のβ−グルコシダーゼについてグルコー
ス阻害定数を測定した結果を下表に示す。
反応はpH5,0の0.1M酢酸緩衝液中で行なわせs
 Lineweaver−Burkプロットを利用して
阻害定数を求めた。
(7)  グルコースン農度の影古 本酵素の活性に対するグルコースの影響を測定した結果
を第5図に示す。図中AはAJ 9456菌の洗浄菌体
そのものを酵素として使用した場合を示し、Bは超音波
で菌体を破壊して抽出した菌細胞抽出液を示す。Cはア
ーモンド由来の酵素をそしてDは従来優秀な酵素である
とされているスボロトリクムセルロフィルム由来の酵素
を示している。
測定方法は0.1M酢酸緩衝液、p H5,0,5mM
p−ニトロフェニル−β−グルコサイドと酵素を含む全
容積1 mj!を60℃10分閘反応させて上記に示し
た方法で400nmでの吸光度を測定した。
同図に示すように本酵素は1Mグルコース存在下におい
ても初期の65%以上、特に80%以上の活性を保持し
ているがアーモンド由来のものは約60%にそしてスボ
ロトリクム由来の酵素に至っては10%以下に低下して
いる。
以上の如く、本酵素は従来のβ−グルコシダーゼと理化
学的性質が大きく異なり、持にグルコースによる活性低
化が少ないことで従来の酵素と明らかに異なる。そこで
本酵素を新規酵素であると認定するに至った。
かかる本酵素は例えばストレプトミセス・エスピーAJ
 9456 (FER?I P−8861)、同^J 
9457などを培養することにより産生させることがで
きる。
ストレプトミセス・エスピーAJ 9456及び同AJ
 9457の菌学的性質を次に示す。
1形態的性質 l5P−1寒天平板培地、50℃、7日間培養したもの
の形態的性質 基中菌糸および気菌糸を有する。
気菌糸上の胞子柄に分節胞子の連鎖を形成する。
胞子柄はらせん状ないし直線状を呈する。
2細胞壁のタイプ l5P−II寒天平板培地、50゛C17日間培養した
菌体を集め、6Nl(Cβにて100℃、18時間加水
分解し、濾過により残渣を除去した上滑液を「放線菌の
同定実験法」 (口木放線菌研究会編)67頁記載の薄
層クロマトグラフィー法により分析 LL−ジアミノピメリン酸及びグリシンを含有する。以
上の菌学的性質より木菌はいずれもストレプトミセス属
に属するものと認定し、ストレプトミセス・エスピーと
命名した。
これらの菌を培養する培地にはβ−グルコシド拮合を有
する糖を主炭素源として好ましくは唯一の炭素源として
含有せしめることによって本酵素を誘導産生させる。こ
の糖の例としてはフェニル−β−D−グルコシド、セロ
ビオース、ソホロース、ラミナリビオース、ゲンチオビ
オース、ラクトース、シュクロース、メチル−β−グル
コシド、エスクリン、アルブチン、サリシン等を挙げる
ことができる。これらのなかでフェニル−β−グルコシ
ド、セロビオース、ソホロース、メチル−β−グルコシ
ド及びエスクリンが好ましい。
炭素源以外の成分はストレプトミセス属菌を培養する通
常の培地と同様でよく、ペプトン、肉エキス、麦芽エキ
ス、酵母エキス、大豆蛋白加水分解物などの有機窒素化
合物、アンモニウム塩硝酸塩等の無段窒素化合物さらに
はビタミン等の微量栄養物等を適宜含む培地を用いる。
このような培地をpH4〜8程度、好ましくは中性付近
に調整して前記微生物を接種し、16〜48時間程度B
’liあるいは通気攪拌培養することにより本酵素を主
として菌体内に生成蓄積させることができる。前記2例
の微生物はいずれも好熱菌であり、培養温度は40〜5
5℃程度が適当である。
本酵素を分離精製する方法としては、まず培養液から菌
体と培養液上清画分を分離し、菌体画分は超音波処理な
どによる物理的方法あるいは薬剤を用いた化学的方法で
凹体を破壊する。そして、両両分をゲル濾過、イオン交
換クロマトグラフィー、硫安塩析等公知の酵素精製法を
利用して精製を行なえばよい。
〔作 用〕
本発明の酵素はグルコースによる生成物阻害が少なく、
セロビオースを分解してグルコースを生成する反応を後
半においても効率よく進行させることができる。
〔実施例〕
実施例1 ストレプトミセス・エスピーAJ 9456 FERM
 P−8861を下表に示す組成の寒天培地(ISP−
IT)に50℃で24hr培養した。
成分  添加量 酵母エキス     4g/l 麦芽エキス    10g/6 グルコース     4 g / 1 寒   天       15g/1 (pH7,3) この菌体を下表に示す組成のβ−グルコシダーゼ生生産
培地50m合含む坂ロフラスコ(500ml)に接種し
、50℃で24hr振盪培養した。
成   分            添加量Bacto
 Yeast Nigrogen Ba5e    6
.7 g / 1セロビオース        20 
gel。
硝酸カルシウム         3g/ff炭酸カル
シウム(別殺菌)    20g//!(pH7,0) 得られた菌体5g(湿重量)を0.2%KC1で2回洗
浄後、10m7!のO,]、 M TESにQiした。
15°C以下の温度で音波破砕し、16.00Orpm
で1hr遠心した。得られた上清5m! (蛋白量10
0■)をIIEAE−Toyopearl 650M(
1,5X 8 Cl11)のカラムに導入した。このカ
ラムは予め0.05 M Tris・HC2緩衝液、p
H8,0で平衡化しておき、上記上清を通液した後に再
び同緩衝液30m1lをカラムに通した。引きつづき同
緩衝液100m!!と0.5MNaCj!を含む同緩衝
液100とを用いてグラジェント溶出を行ない、第6図
に示す2つの活性のピークのうち大きいピークの画分障
73〜78を集めて酵素液として使用した。尚、図中白
丸はセロビオースを基質として生成したグルコースを比
色法で測定したOD5゜、を示し、黒点はp−ニトロフ
ェニル−β−グルコースを基質として生成したp−二ト
ロフェノールを測定した○D 401)を示している。
図中の斜線はNaC1濃度を示している。
0、1 M MES緩衝液pH6,5,9■セロビオー
スと上記の酵素液0.05mff1(蛋白質50mg)
を含む全容0,2mlを50゛Cで1時間インキユヘー
トした。生成物を3層クロマト(ブタノール:ピリジン
:水=6:4:3)法によって同定した結果、グルコー
スに相当したRf値を示すスポットが検出された。この
生成グルコース量を、グルコースオキシターゼ法(グル
コース−〇−テスト、和光純薬■製)を用いて定量した
結果5■のグルコースが生成していた。次にセロビオー
スの代りにp−ニトロフェニルーβ−グルコサイド0.
3■を添加して50°C110分インキュベートしたと
ころ0.1■のグルコース及び0.077■のp−ニト
ロフェノールが生成していた。
ワットマンセルロース粉末CC41200■、0.1M
#酸緩衝液、pH5,0、スポロトリウムセルロフィル
ムへTCC20493(AJ 6987)のセルラーゼ
(蛋白20■)、及び前述のβ−グルコシダーゼの酵素
液2 ml (蛋白2■)を含む全容量10m7!の反
応液を50℃で1時間攪拌しながらインキュベートした
後、生成グルコースを定量したところ下表に示す結果が
得られた。
酵  素      生成グルコース(■)セルラーゼ
       34 セルラーゼ+“β−グルコシダーゼ”   51実施例
2 ストレプトミセス・エスピーAJ 9457を実施例1
と同様に培養し、得られた菌体から酵素液を得た。
〔発明の効果〕
本発明の酵素を用いることによりセルロースから酵素法
でグルコースを効率よくかつ高収率で取得することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はいずれも本酵素の至適pHを示す曲
線の図であり、第3図は安定pH範囲をそして第4図は
熱安定性をそれぞれ示す曲線の図である。第5図は本酵
素と従来の酵素についてグルコース濃度と活性の関係を
示す曲線の図である。 第6図は本酵素をイオン交換クロマトグラフィーで精製
した際の溶離曲線を示す図である。 特許出願人 新燃料油開発技(、トj研究組合代理人 
弁理士 1)中 政 浩 はか1名ViAiz5.l、
、ヒ’ l’i ’(’i’ を二 −しパ1−)第1
図 pH 第2図 04↓ □ pH 第 314 pH 第4図 8− て (°C) 第5図 7ILフ一人 (Ml 第6図 手 続 補 正 肉 〈自発) 13!1f4161り丁9月8[1 特許庁艮官 黒 1)l′f1  雄 殿1事nの表示 特願昭61−170867号 2)明の名称 β−グルコシダーぜ及びその製TiF去3補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称  新燃料油開発技術研究組合 4代 理 人 居所 〒104東京都中央区八丁堀三丁目2)番3−6
07号電話(03)555−0022 5補正の1唖 図面 6補正の内容

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1Mグルコース存在下の相対活性がグルコース不
    在時の65%以上であるβ−グルコシダーゼ
  2. (2)1Mグルコース存在下の相対活性がグルコース不
    在時の65%以上であるβ−グルコシダーゼを産生しう
    る能力を有するストレプトミセス属微生物をβ−グルコ
    シダーゼ生産培地で培養して培養液中に該β−グルコシ
    ダーゼを生成蓄積せしめ、これを採取することを特徴と
    する1Mグルコース存在下の相対活性がグルコース不在
    時の65%以上であるβ−グルコシダーゼの製造法
JP17086786A 1986-07-22 1986-07-22 β−グルコシダ−ゼ及びその製造法 Pending JPS6328389A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2706907A1 (en) * 1993-06-21 1994-12-30 Ifremer Beta-glucosidase, microorganism producing it and process for obtaining it
CN103114100A (zh) * 2013-02-27 2013-05-22 广西科学院 β-葡萄糖苷酶基因S-bgl3及其应用

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