JPS63309196A - β−1,4−マンノトリオ−スの製造方法 - Google Patents

β−1,4−マンノトリオ−スの製造方法

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JPS63309196A
JPS63309196A JP14410587A JP14410587A JPS63309196A JP S63309196 A JPS63309196 A JP S63309196A JP 14410587 A JP14410587 A JP 14410587A JP 14410587 A JP14410587 A JP 14410587A JP S63309196 A JPS63309196 A JP S63309196A
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mannotriose
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liters
penicillium
mannanase
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Kikon Boku
朴 貴根
Hideyuki Kobayashi
秀行 小林
Tsuneo Yasui
安井 恒男
Kazuo Murakami
和雄 村上
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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】 (1!業上の利用分野) 本発明はβ−1,4−マンノトリオースの製造方法、更
に詳細にはm鎖の合成原料あるいは医薬として有用なβ
−1,4−マンノトリオース(以下単にマンノトリオー
スということがある)の製造方法に関する。
(従来の技術及びその問題点) マンノトリオースはD−マンノースがβ−1,4−グリ
コシド結合で3個結合した3ml!であり、例えばマン
ナシを酵素または酸で部分的に加水分解し、加水分解液
から精製・単離することによって得られる。
従来、このβ−1,4−グリコシド結合を切断する酵素
としては例えばバチルス属、アスペルギルス属、トリコ
デルマ属、ストレプトミセス属、ペニシリウム属などに
属する微生物が産生ずるβ−マンナナーゼ(以下単にマ
ンナナーゼということがある)が知られている。
しかしながら、従来知られているマンナナーゼは通常の
酵素反応条件下ではマンノトリオースの生成量が少なく
、この酵素をマンナン等に作用させた場合、加水分解ま
たは部分加水分解の結果いずれもマンノトリオース以外
にD−マンノースやβ−1,4−マンノビオース(以下
単にマンノビオースということがある)あるいはβ−1
,4−マンノテトラオース(以下単にマンノテトラオー
スということがある)以上のオリゴ塘を大量に生成し、
特にマンノトリオースを生産する目的には有利なものと
は言えなかった。
また、近年、放線菌の一種であるストレプトミセス・エ
スピー阻17が産生ずるマンナナーゼで比較的多量のマ
ンノトリオースを生成することが報告されたが(Jap
anese Journal of Tropical
Agriculture、、  29  (3)、 1
67−172 (1985))この酵素をマンナン及び
マンナン含有天然物に作用させた場合、マンノトリオー
スのほかにマンノビオースを主成分として生成し、結晶
化してもマンノトリオースとマンノビオースの共晶を生
じるためマンノトリオースの高い効率での生産には成功
していない。
一方このようにして得られたマンノトリオース含有液か
らマンノトリオースを分離する方法としては活性炭カラ
ムによる分離と結晶化が行われてきたが、回収率が低く
満足な方法とは言いがたい。
従って、マンノトリオース生成量の多い、且つ分離の容
易なマンノトリオースの製造方法の開発が望まれていた
。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは上記の問題点を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、マンナンまたはマンナン含有天然物をマン
ナナーゼを用いて加水分解する際に条件を限定すること
によりマンノトリオースの生成率を極めて高くすること
に成功し、更に、マンノトリオースと同時に生成するマ
ンノース及びマンノビオースを高い効率で資化する酵母
菌を見出して、これをマンノトリオース製造工程中に応
用することにより簡便な操作で、且つ高い収率でマンノ
トリオースを製造することに成功し、本発明を完成する
に至った。
以下に本発明の内容を更に詳細に説明する。
本発明に使用可能な原料マンナンは例えばココヤシ、ゾ
ウゲヤシ、ババスヤシ、などのヤシ由来のマンナンまた
はマンナン含有物、あるいはコーヒー豆の抽出残さ、針
葉樹由来のマンナンまたはマンナン含有物など種々のも
のが挙げられるが、なかでも大量に生産され、容易に集
荷・入手できるものとしてココヤシ由来のコプラミール
が特に好適である。
マンナンを加水分解するβ−マンナナーゼまたはその含
有物は色々な菌により生産されるが、それぞれ酵素の性
質が微妙に異なり、マンノースを多く生成する酵素、マ
ンノビオースを多く生成する酵素、種々のオリゴ糖を同
時に生成する酵素などがある。
それらの酵素の中でも、上記の原料を加水分解するため
のβ−マンナナーゼはマンノトリオースとその他の糖と
の生成比率及び加水分解活性からペニシリウム属のβ−
マンナナーゼ生産菌由来の酵素、例えばペニシリウム・
パープロゲナム患618由来の酵素又はペニシリウム・
ルブルム由来の酵素が好適である。ペニシリウム・パー
プロゲナム阻618は本発明者が見出した新菌株であっ
て、次の菌学的性質を有する。
+11  培地における生育状態 ■ 麦芽寒天培地 麦芽寒天培地での生育は5℃では全く起こらず、25℃
では7日間でコロニーの直径が3〜4csに達する。性
状はビロード状である。14日間でコロニーの直径は7
〜8cllに達し、中心部より順次分生子形成し、それ
に従ってくすんだ黄緑色、かんらん緑色、灰緑色等を生
ずる。集落裏面に一部赤色部があり、りんご様の芳香が
する。37℃の生育では7日間ではコロニーの直径が5
〜6csに達する。14日間ではコロニーの直径が8〜
9cmに達し、良く分生子形成し、色は黄緑から灰緑色
になる。コロニーの裏面は中心部が赤色である。
■ ツアペック寒天培地 ツアペック寒天培地での生育は5℃では全く起こらない
、25℃では7日間でコロニーは直径1〜21に達し、
性状はビロード状である。14日間ではコロニーの直径
が3〜4cmに達するが分生子は形成しない、37℃の
生育では7日間でコロニーの直径が1〜21である。1
4日間でコロニーは4〜5cmに達し中心部が灰緑色と
なる。
■ ワックスマン氏寒天培地 ワックスマン氏寒天培地での生育は5℃では起こらない
、25℃では7日間でコロニーの直径が4〜51に達し
、コロニーの性状は白いビロード状である。14日間で
はコロニーの直径は7〜81に達し、分生子部分の色は
灰緑色で、コロニーの裏側は赤色である。37℃の生育
では7日間でコロニーの直径が4〜5(Jに達し、性状
はビロード状である。14日間でコロニーの直径は7〜
81に達し、コロニーの分生子部分は灰緑色となる。
■ ポテト・デキストロース寒天培地 ポテト・デキストロース寒天培地での生育は5℃では起
こらない、25℃では7日間でコロニーの直径は5〜6
国に達し、性状は白いうすいビロード状である。14日
間ではコロニーの直径は8〜9cmに達する。37℃の
生育では7日間でコロニーの直径が5〜61に達し、性
状は白いビロード状である。14日間でコロニーの直径
は8〜91に達する0分生子の形成は少ない。
(2)  生理的、生態的性質 ■ 最適生育条件 pH5〜7 温度32〜37℃ ■ 生育の範囲 pH4〜8 温度15〜45℃ ■ その他、顕著な特徴 マンナン含有培地での培養によりβ−マンナナーゼを菌
体外に生産する。
(3)  顕微鏡的所見 ■ 分生子柄 滑面で直径は100〜150X2.5〜3μである。
■ ベニシリ 対称の複輪生体である。
■ メトレ 4〜6本の束生を持ち、直径は10〜15×3μである
。
■ フイアライド 4〜6本の輪生を持ち直径は10・〜12×2〜2.5
μである。
■ 分生子 形状は亜球形で直径は2.5〜3 X 2.5〜3μで
ある。
以上の菌学的性質を「ア・マニュアル・イブ・ザ・ベニ
シリア(A MANUAL OF The PENIC
ILLI^)」(1949) (ケネス ビー、レーバ
ー及びチャールズトム(K[!NNETHB、  RA
PERand CHARLES Tl(ON)  ) 
 、「ザ・ジーナス・ペニシリウム・アンド・インク・
テレオモルフインク・ステープ・ニーペニシリウム・ア
ンド・タラロミセス(The genus PENIC
I−LLIIJM  and  it’s  tele
omorfhic  5tates  eupenic
i−11ius and talarosycesN 
(1979) (ジョン アイ。
ピット(JHON 1.PIT?) )及び「菌類図W
i(下)」(1978) (椿啓介他)に照合し、その
菌種を検索したところ、本菌株は、ペニシリウム・パー
プロゲナムに属する。
更に、本菌株は、近似するペニシリウム・パープロゲナ
ムeストール(Penlcllllu* purpur
ogenumstal+)と比較すると、ペニシリウム
・パープロゲナム・ストールは、37℃での培養では2
5℃での培養に比べ生育が悪く、また、麦芽寒天培地で
集落裏面は無色でツアペック培地で裏面が赤くなると上
記文献に記載されているが、本菌株では、逆に37℃で
生育状態が良く、また麦芽寒天培地で集落裏面に赤い色
素を生産する点で相異する。
従って、本発明者は、本菌株をペニシリウム・パープロ
ゲナム患618と命名し、工業技術院微生物工業技術研
究所に微工研菌寄第9189号(FERMP−9189
)として寄託した。
本発明で使用できるβ−マンナナーゼは以下のように調
製することができる。
栄養源としてコプラミール、ヤシ殻など由来のマンナン
を含む培地にペニシリウム・パープロゲナムNa618
又はペニシリウム・ルブルムを接種し、培養温度25〜
50℃、特に好ましくは32〜40℃、p)13.5〜
8.0、培養時間2日〜10日の範囲で好気的に培養す
る。
培養後、生成したβ−マンナナーゼはそのまま加水分解
反応に使用することもできるが、常法にしたがい精製酵
素としたのち使用することもできる。
ペニシリウム・パープロゲナムNa618由来の酵S 
O) 至jl p HL* 5. O1安定すpH4l
域ハ3.8〜8.2であった。
このようにして得られたβ−マンナナーゼであっても従
来のような酵素加水分解条件ではマンノビオースを多く
生成してしまいマンノトリオースの製造が困難である。
マンノトリオースの収率を高めるためにはマンノビオー
スの生成を適度に抑制する必要がある。
反応条件を研究した結果、マンノトリオースの生成量に
最も大きな影響を与えるのは酵素加水分解反応系内の酵
素濃度であって、酵T:i11度を5U/ml以下0.
OIU/諺!以上にした場合にマンノビオースの生成量
が減少し、マンノトリオースの生成量が増加することが
判明した。
酵素加水分解反応の温度は25〜55℃で実施可能であ
るが、更に好適な反応温度は30〜50℃である。
又、その反応の好適なpH領域はpH3〜8であり、好
適な反応時間は20分〜10時間である。
酵素濃度が5U/sjを超えるばあいにはマンノビオー
スの生成量が多くなり、好ましくないが、極端に酵素濃
度が薄いばあいも反応時間が長くなり工業的な意味がな
い。
反応温度が55℃を超えると酵素が失活し、25℃未満
では反応速度が遅くいずれもマンノトリオースの生成量
を減少させるため好ましくない。
また、そのpH5l域も3未満または8を超えた場合に
も酵素が失活するので好ましくない。
一方、その反応時間が20分未満の場合には反応不十分
であって未反応のマンナンが残る、かまたはマンノトリ
オースの生成量が少なく、lO#rjI以上反応させた
場合にはマンノトリオースの量が減少しマンノビオース
の生成量が増加するため好ましくない。
以上のように限定された反応条件で得られたマンナンの
酵素加水分解反応液中には液中の糖を100とした場合
に30〜50%のマンノトリオースが含有される。
この液からクロマト法、晶析法などの常法によってマン
ノトリオースを単離することも可能であるが、以下のよ
うに酵母でマンノトリオース以外の糖を資化させること
によって更に高い収率で高い純度のマンノトリオース含
有物を得ることができる。
すなわち上記加水分解液中にマンノトリオース以外の糖
を酵母菌により資化させて液中のマンノトリオースの純
度を高めるには液中に存在するマンノース及びマンノビ
オースを主に資化する菌を選定することが必要である。
これらの一部を資化する菌は従来から知られており、例
えばカンディダ・ケストニー(CandidaKest
onii)、カンディダ・バラブシロシス(Candl
−da parapsiloais)などがあった、こ
れらの菌は白色あるいはクリーム色のコロニーを形成し
、多辺から出芽し、1〜4個の帽子型子嚢胞子を含む一
過性らせん状胞をもつといった特徴を持っている。
しかしこれらの菌はいずれもマンノースは資化するがマ
ンノビオースは殆ど資化しないという致命的な欠点があ
った。
詳細な各種菌の性賞研究の結果、カンディダ・グィリエ
ルモンディーはマンノースを資化するとともにマンノビ
オースをも効率的に資化することを見出し、上記反応液
中のマンノトリオースの純度を高めることに成功した。
本発明に使用する種酵母またはその含有液は以下のよう
にして調製することができる。
種菌を入手し、ペプトン、酵母エキスなどの通常の栄養
の存在下、通常のジャーファーメンタ−にて好気的に温
度25〜35℃、10〜80時間の条件で培養する。培
養の際に消泡剤としてシリコーン等を添加することも好
ましい、この培養液はそのままで資化反応に供すること
も出来るが遠心分離などにより菌体を濃縮して使用する
事も出来る。
以下に酵母資化の方法を詳細に述べる。
マンナンを本発明の条件でβ−マンナナーゼにより加水
分解して得られた糖液を加熱殺菌したのち、カンディダ
・グイリエルモンデイーIP00566を植菌し、空気
を供給しながら培養することにより液中の糖を100%
とした場合に70%以上のマンノトリオースを含存した
液を得ることができる。
この酵母資化に好適な条件は溶液2リツトルあたり空気
供給量0.3〜3.5リットル/分、培養温度25〜3
5℃、好適な培養時間は10〜80時間であり、この条
件を外れた場合にはいずれもマンノトリオースの収率が
低下するために好ましくない。
更に、この培養にあたり、菌の栄養源として少量のペプ
トン、酵母エキス、リン酸塩、マグネシウム塩を加える
ことも資化反応を促進させるうえで有効である。
このようにして得られた酵母資化反応後の液からマンノ
トリオースを単離する方法は通常の精製法と結晶化また
は濃縮固化または凍結乾燥法などが採用可能であり、例
えばイオン交換樹脂による脱塩の後、濃度75%程度ま
で?1lI11シて冷却・晶析することにより純度95
%以上のマンノトリオース結晶を得ることができる。
以下に参考例及び実施例をあげて更に詳細に本発明の詳
細な説明する。
なお、本発明に係るβ−マンナナーゼ含有組成物の活性
は次に示す方法で測定した。
PH5,8のマンクルベインバッファー水溶液4ml、
蒸溜水5■lと粉砕した脱脂コブラミル15(1+gを
15分間50℃でインキエベートし、被検液1@lを加
え50℃で30分間反応させた0反応液に生じた還元糖
をソモギー法により定量する。被検液l■lが1分間に
還元tll+sgを遊離する時の値を1単位(u)と定
義する。
参考例−1 β−マンナナーゼ生産菌、ペニシリウム・パープロゲナ
ム1lk1618は、次の方法により分離した。
フィリピンの土壌0.5gを滅菌水10−lで懸濁し、
その0.5 m lを滅菌水10mAに懸濁し、更にそ
の0.5mAを滅菌水10mj!に懸濁し、その−滴を
シャーレ中のマンナン寒天培地に滴下し、表面に広げる
。生えてきたコロニー中周囲に透明帯(マンナン溶解部
分)のあるものを分離、採取し、約500検体をスラン
ト化した。この各スラントを100ml!坂ロフシロフ
ラスコ培養を行ないβ−マンナナーゼ活性を測定し、活
性のあるものを5O検体選択した。更に100mlml
フロフラスコ盪培養を行ないβ−マンナナーゼ活性を測
定し、最も活性のある本国を得た。
参考例−2 コプラミール4%、KH,PO第1%、Mg5O,・7
H100,05%、ペプトン0.9%、からなる液体培
地(pH5,4)  100/!を500m1l坂ロフ
ラスコに採取し、常法により加熱殺菌した。
これにペニシリウム・パープロゲナムm618を1白金
耳接種し、35℃で5日間振盪培養した。
次に、5リツトルのジャーファーメンタ−にコプラミー
ル4%、KHtPOe 1%、Mg5O,・7)110
0.05%、ペプトン0.9%、酵母エキス0.2%、
コーンステイープリカー0.5%からなる液体培地(p
H5,4)3リツトルを入れ、常法により加熱殺菌した
。これに前記培養液300mlを種菌として接種したの
ち、35℃で4日間培養した。この培養液の酵素活性を
測定したところ8.OU/培養液Illであった。
この培養液をろ過したもの、2.8リツトルを酵素液−
1とした。
参考例−3 コプラミール4%、にHlPOt 1%、Mg5On・
7H000,05%、ペプトン0.9%、からなる液体
培地(pH5,4)100mlを500mj坂ロフロフ
ラスコ取し、常法により加熱殺菌した。
これにペニシリウム・ルブルムを1白金耳接種し、35
℃で5日間振盪培養した。
次に、5リツトルのジャーファーメンタ−にコブラミー
ル4%、KHtPOe 1%、Mg5O,・7 H,O
O,05%、ペプトン0.9%、酵母エキス0.2%、
コーンステイープリカー0.5%からなる液体培地(p
H5,4)3リツトルを入れ、常法により加熱段歯した
。これに前記培養液300mj!を種菌として接種した
のち、35℃で4日間培養した。この培養液の酵素活性
を測定したところ6.IU/培養液mlであった。
この培養液をろ過したもの2.8リツトルを酵素液−2
とした。
参考例−4 ペプトン0.2%、酵母エキス0.2%、K)l!PO
オ0.1%、MgSO4・7otoo、05%、を含有
する培養液3.5リツトルに種田カンディダ・グィリエ
ルモンディー〔(財>tS酵研究所より購入)Igを加
え、5リツトルのジャーファーメンタ−中で30℃、4
8時間、攪拌速度450rpm、、空気吹き込み量1.
2リットル/分の条件で培養し、培養液をそのまま種酵
母として以下の実施例に使用した。
実施例−1 参考例−2で得た酵素液0.094リツトルに水4.9
7リツトルを加え酵素濃度を0.15U/mAとしコプ
ラミール450gを加え、pH5,0、温度40℃で、
3時間撹拌したのちろ過した。
このろ液を常法に従い300mj!のH型陽イオン交換
樹脂(三菱化成工業型5K−IB)と500allの陰
イオン交換樹脂(三菱化成工業型WA−30)にて脱イ
オンした。
その一部を固形分濃度60重量%迄濃縮して糖組成を高
速液体クロマトグラフィーにて分析した結果 マンノトリオース    46.3% マンノビオース      38.2 ガラクトース       4.2 グルコース        5.6 その他    5.7 であった。
次にこの液を8リツトルのジャーファーメンタ−に入れ
、120℃で15分間加熱殺菌した。冷却後、参考例−
4で得たカンディダ・グィリエルモンディーの種酵母2
00w1を植菌し、空気を毎分1.2リツトル供給しな
がら30℃で48時間培養した。この培養液を遠心分離
して、3.8リツトルの上清を得た。
この上清を常法に従い500■lのH型陽イオン交換樹
脂(三菱化成工業型5K−IB)と1リツトルの陰イオ
ン交換樹脂(三菱化成工業型WA−30)にて脱イオン
したのち固形分濃度60%迄濃縮し、72gの無色透明
な糖液を得た。
このものを高速液体クロマトグラフィーにより分析した
結果 マンノトリオース    96.6% マンノビオース      0.3 その他          3.1 であった。
更にその液20gを濃度75%まで濃縮し冷却晶析し、
マンノトリオースの結晶6gを得た。その結晶を同様に
高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、マン
ノトリオースの純度は98.7%であり、融点は214
℃比旋光度は〔α〕、−−21°であった。
実施例−2 参考例−2で得た酵素液1.0リツトルに水3.0リッ
トルを加えて酵素濃度2.OU/ml!としたものにコ
プラミール340gを加え、PH5,8、温度50℃で
、30分撹拌したのちろ過し、3.8リツトルのろ液を
得た。
このろ液のs&l成を高速液体クロマトグラフィーにて
分析した結果 マンノトリオース    36.7% マンノビオース      44.8 ガラクトース       3:1 グルコース        5.3 その他   10.1 であった。
次にこの液を5リツトルのジャーファーメンタ−に入れ
、120℃で15分間加熱殺菌した。冷却後、参考例−
4で得たカンディダ・グィリエルモンディーの種酵母2
00sjを植菌し、空気を毎分0.9リツトル供給しな
がら35℃で40時間培養した。この培養液を遠心分離
し、3.0リツトルの上清を得た。
この上清を常法に従い500a+1のH型陽イオン交換
樹脂(三菱化成工業型5K−IB)と1リツトルの陰イ
オン交換樹脂(三菱化成工業型WA=30)にて脱イオ
ンしたのち固形分濃度60%迄濃縮し、31gの無色透
明な糖液を得た。
このものを高速液体クロマトグラフィーにより分析した
結果 マンノトリオース     93.4%マンノビオース
       0.3 その他    6.3 であった。
実施例−3 参考例−3で得た酵素液1.5リツトルに水1.5リッ
トルを加えて酵素濃度3.IU/sj!としたものにコ
ブラミール300gを加え、pH6,5、温度35℃で
、6時間撹拌したのちろ過し、2.8リツトルのる液を
得た。
このろ液の糖組成を高速液体クロマトグラフィーにて分
析した結果 マンノトリオース    33.6% マンノビオース     48.2 ガラクトース       3.4 グルコース        6.0 そ  の  他             8.8であ
った。
次にこの液を5リツトルのジャーファーメンタ−に入れ
、120℃で15分間加熱殺菌した。冷却後、参考例−
4で得たカンディダ・グイリニルモルディーの種酵母2
0 (1+1を植菌し、空気を毎分1.4リットル供給
しながら34℃で53時間培養した。この培養液を遠心
分離し、2.1リツトルの上清を得た。
このろ液を常法に従い500+4のH型陽イオン交換樹
脂(三菱化成工業型5K−IB)とl IJソトルの陰
イオン交換樹脂(三菱化成工業型WA−30)にて脱イ
オンしたのち固形分濃度60%迄濃縮し、31gの無色
透明な糖液を得た。
このものを高速液体クロマトグラフィーにより分析した
結果 マンノトリオース     90.1%マンノビオース
       0.5 その他    9.4 であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マンナンまたはマンナン含有天然物をβ−1,4−
    マンナナーゼにて酵素濃度0.01U/ml以上、5U
    /ml以下の条件で酵素加水分解したのち、酵母カンデ
    ィダ・グィリエルモンディー(Candida gui
    lliermondii)を用いてβ−1,4−マンノ
    トリオース以外の酵素加水分解液中に残存する糖を資化
    させることを特徴とするβ−1,4−マンノトリオース
    の製造方法。 2 β−1,4−マンナナーゼがペニシリウム・パープ
    ロゲナムNo.618〔Penicillium pu
    rpuro−genum No.618(微工研菌寄第
    9189号)〕もしくはペニシリウム・ルブルム(Pe
    nicillium rubrum)由来の酵素含有液
    またはそれらを精製して得られたものである特許請求の
    範囲第1項記載のβ−1,4−マンノトリオースの製造
    方法。
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JP2002209597A (ja) * 2001-01-15 2002-07-30 Unitika Ltd L−アラビノースの精製方法
JP2010022267A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Unitika Ltd マンノースの精製方法

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