JPH10234393A - Production of oligosaccharide - Google Patents
Production of oligosaccharideInfo
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- JPH10234393A JPH10234393A JP4597897A JP4597897A JPH10234393A JP H10234393 A JPH10234393 A JP H10234393A JP 4597897 A JP4597897 A JP 4597897A JP 4597897 A JP4597897 A JP 4597897A JP H10234393 A JPH10234393 A JP H10234393A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加水分解酵素が持
つ糖縮合活性(加水分解反応の逆反応を触媒する能力)
を利用し、単糖から直接オリゴ糖を製造する方法に関す
る。詳しくは、ビフィドバクテリウム・ブレブ(Bif
idobacteriumbreve)由来のβ−D−
フコシダーゼ活性を有するβ−D−グルコシダーゼの糖
縮合活性を利用し、単糖から直接オリゴ糖を製造する方
法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the sugar condensation activity of a hydrolase (the ability to catalyze the reverse reaction of a hydrolysis reaction).
And a method for producing an oligosaccharide directly from a monosaccharide using the method. See Bifidobacterium bleb (Bif
β-D- derived from Idobacteriumbreve)
The present invention relates to a method for producing oligosaccharides directly from monosaccharides by utilizing the saccharide condensation activity of β-D-glucosidase having fucosidase activity.
【0002】本発明の方法で得られるオリゴ糖のフコシ
ル(β1→6)グルコースは、ビフィズス菌群を選択的
に増殖させる物質(ビフィズス因子)として有効であ
る。ビフィズス菌は、腸管棲息菌のうち乳酸菌と共に宿
主に有益な腸内善玉菌と称されており、腸管内でビフィ
ズス菌の割合を上昇させることは、宿主の健康状態の改
善につながるとされている。The oligosaccharide fucosyl (β1 → 6) glucose obtained by the method of the present invention is effective as a substance (bifidus factor) for selectively growing a group of bifidobacteria. Bifidobacterium is known as a beneficial intestinal bacterium that is beneficial to the host together with lactic acid bacteria among intestinal inhabiting bacteria. .
【0003】[0003]
【従来の技術】フコースとグルコースとから構成される
フコシルグルコースは、腸内細菌のうちビフィズス菌の
みに加水分解され、有望なビフィズス因子になることが
報告されている[N.Sakai et al.,Ag
ric.Biol.Chem.,53,313−318
(1989)、N.Nunoura et al.,B
iosci.Biotech.Biochem.,6
0,188−193(1996)]。しかしながら、こ
れまでフコシルグルコースを得るには、p−ニトロフェ
ニルβ−D−フコピラノシド(p−Nitrophen
yl β−D−fucopyranoside)のよう
な非常に高価なフコシル基供与体を原料として用い、グ
ルコースと反応させて合成するしかなく、実用的ではな
かった。2. Description of the Related Art It has been reported that fucosyl glucose composed of fucose and glucose is hydrolyzed only by bifidobacteria among intestinal bacteria and becomes a promising bifidobacterium [N. Sakai et al. , Ag
ric. Biol. Chem. , 53, 313-318
(1989); Nuura et al. , B
iosci. Biotech. Biochem. , 6
0,188-193 (1996)]. However, to obtain fucosyl glucose so far, p-nitrophenyl β-D-fucopyranoside (p-Nitrophen) has been used.
The synthesis was performed only by reacting with glucose, using a very expensive fucosyl group donor such as yl β-D-fucopyranoside as a raw material, and was not practical.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、より安価な
原料からのフコシルグルコース等のオリゴ糖を製造する
方法を提供することを課題とする。An object of the present invention is to provide a method for producing an oligosaccharide such as fucosyl glucose from a less expensive raw material.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決するために鋭意検討した結果、単糖を含有する水
溶液に、ビフィドバクテリウム・ブレブ(Bifido
bacteriumbreve)由来のβ−D−グルコ
シダーゼを作用せしめることにより、β1→6結合で結
合されたオリゴ糖、特にフコシル(β1→6)グルコー
スが得られることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明の要旨は、単糖を含有する水溶液
に、ビフィドバクテリウム・ブレブ(Bifidoba
cterium breve)由来のβ−D−グルコシ
ダーゼを作用せしめ、β1→6結合により単糖を縮合さ
せることを特徴とするオリゴ糖の製造法に関する。以
下、本発明をその実施の形態とともに詳細に説明する。
尚、本願において、β−D−フコシダーゼ(fucos
idase)活性を有するβ−D−グルコシダーゼ(g
lucosidase)(EC.3.2.1.21)
を、以下単にβ−D−グルコシダーゼと称することとす
る。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above problems, and as a result, have found that an aqueous solution containing a monosaccharide is added to an aqueous solution containing Bifidobacterium bleb.
The present inventors have found that an oligosaccharide, particularly fucosyl (β1 → 6) glucose, linked by a β1 → 6 bond can be obtained by allowing β-D-glucosidase derived from Bacteriumbreve to act, thereby completing the present invention. That is, the gist of the present invention is that an aqueous solution containing a monosaccharide is added to Bifidobacterium bleb (Bifidoba).
(Cterium breve), and a method for producing an oligosaccharide, which comprises condensing a monosaccharide through a β1 → 6 bond by reacting β-D-glucosidase. Hereinafter, the present invention will be described in detail along with its embodiments.
In the present application, β-D-fucosidase (fucos
β-D-glucosidase having activity (g)
lucidase) (EC 3.2.1.21)
Is hereinafter simply referred to as β-D-glucosidase.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】本発明においては、ビフィドバク
テリウム・ブレブ(Bifidobacterium
breve)に属する微生物由来のβ−D−グルコシダ
ーゼを用いることを特徴とする。上記方法に用いられる
β−D−グルコシダーゼを生産する微生物としては、β
−D−グルコシダーゼを構成的に発現するか、または誘
導物質あるいは培養温度等により誘導的に発現するかな
どの如何にかかわらず、培地で培養して得られる菌体又
は培養液が該酵素活性を有していれば特に制限されな
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, Bifidobacterium bleb (Bifidobacterium bleb) is used.
breve), which is characterized by using a β-D-glucosidase derived from a microorganism belonging to breve). Examples of microorganisms that produce β-D-glucosidase used in the above method include β-D-glucosidase.
Regardless of whether the D-glucosidase is constitutively expressed, or whether it is inducibly expressed by an inducer or a culture temperature, etc., the cells or culture obtained by culturing in a medium exhibit the enzyme activity. There is no particular limitation as long as it has.
【0007】このような微生物としては、Mitsuo
kaの方法[T.Mitsuoka,Zbl.Bact
eriol.,I.Abt.Orig.,210,52
(1969)]により自然界から分離・取得、あるいは
既存の保存菌株よりβ−グルコシド及びセロビオースの
資化性の有無を指標とし、選定・取得することができ
る。上記微生物として、具体的には、ビフィドバクテリ
ウム・ブレブ(Bifidobacterium br
eve)203株[T.Tochikura,et a
l.,Agric.Biol.Chem.,50
(9),2279−2286(1986)]、ビフィド
バクテリウム・ブレブclb株[K.Sasaki,e
t al.,Agric.Biol.Chem.,51
(3),699−705(1987)]等が挙げられ
る。[0007] As such a microorganism, Mitsuo
ka's method [T. Mitsuoka, Zbl. Bact
eriol. , I .; Abt. Orig. , 210, 52
(1969)], can be isolated and obtained from the natural world, or can be selected and obtained from existing stock strains by using the assimilation of β-glucoside and cellobiose as an index. As the microorganism, specifically, Bifidobacterium breb (Bifidobacterium breb)
eve) 203 strains [T. Tochikura, et a
l. , Agric. Biol. Chem. , 50
(9), 2279-2286 (1986)], Bifidobacterium bleb clb strain [K. Sasaki, e
t al. , Agric. Biol. Chem. , 51
(3), 699-705 (1987)].
【0008】本発明において、β−D−グルコシダーゼ
とは、β−D−グルコシダーゼ活性を有する微生物菌体
そのものの他、菌体の破砕物、または菌体抽出物、粗酵
素および精製酵素など、いずれの形態のものも意味す
る。更に、本発明の酵素を安定化させることを目的とし
て、上記微生物菌体、その破砕物もしくは抽出物、また
は精製酵素を担体に固定化したものもβ−D−グルコシ
ダーゼとして使用することができる。[0008] In the present invention, β-D-glucosidase refers to any of microorganisms having β-D-glucosidase activity, crushed cells, cell extracts, crude enzymes and purified enzymes. Also means the form of Furthermore, for the purpose of stabilizing the enzyme of the present invention, the above-mentioned microbial cells, their crushed or extracted products, or those obtained by immobilizing a purified enzyme on a carrier can also be used as β-D-glucosidase.
【0009】また上記のような微生物より、β−D−グ
ルコシダーゼをコードする遺伝子を単離し、適当な宿主
−ベクター系を用いて本酵素を大量に発現させた、遺伝
子組換え微生物も同様に用いることが出来る。上記宿主
及びベクターとしては、上記遺伝子を発現しうるもので
あれば特に限定されないが、宿主として具体的には、エ
シェリヒア属細菌、ラクトバチルス属細菌等が挙げら
れ、好ましくは、エシェリヒア・コリが挙げられる。ま
た、ベクターとして具体的には、pBR322、pUC
18等のプラスミドベクターが挙げられるが、好ましく
は、pUC18が挙げられる。[0009] Further, a genetically modified microorganism obtained by isolating a gene encoding β-D-glucosidase from the above microorganism and expressing the present enzyme in a large amount using an appropriate host-vector system is also used. I can do it. The host and vector are not particularly limited as long as they can express the gene.Specific examples of the host include Escherichia bacteria, Lactobacillus bacteria, and the like, and preferably Escherichia coli. Can be In addition, specific examples of the vector include pBR322, pUC
And plasmid vector such as pUC18.
【0010】β−D−グルコシダーゼ活性を有する微生
物の培養は、炭素源、窒素源、無機塩、各種ビタミン等
を含む通常の栄養培地で行うことができ、炭素源として
は、例えばグルコース、セロビオース、ショ糖、果糖、
麦芽糖等の糖類;エタノール、メタノール等のアルコー
ル類;クエン酸等の有機酸類;廃糖蜜等が挙げられ、セ
ロビオース及びグルコースのいずれか一方を少なくとも
含有していることが好ましい。また、酵素の活性向上の
点で特に好ましくは、セロビオースである。Cultivation of a microorganism having β-D-glucosidase activity can be carried out in a conventional nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt, various vitamins, etc. Examples of the carbon source include glucose, cellobiose, and the like. Sucrose, fructose,
Sugars such as maltose; alcohols such as ethanol and methanol; organic acids such as citric acid; molasses; and the like, and preferably contains at least one of cellobiose and glucose. Cellobiose is particularly preferred from the viewpoint of improving the activity of the enzyme.
【0011】窒素源としては、例えば酵母エキス、ペプ
トン、肉エキス、カザミノ酸、コーンステイープリカ
ー、尿素等の有機窒素源;あるいはアンモニア、硫酸ア
ンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の
無機窒素源が挙げられ、好ましくはポリペプトン及び酵
母エキスをそれぞれ単独もしくは混合して用いる。ま
た、無機塩としては、例えばリン酸一水素カリウム、リ
ン酸二水素カリウム、硫酸マグネシウム等が用いられ
る。この他にL−システインなどのアミノ酸類、アスコ
ルビン酸、ビオチン、チアミン等の各種ビタミンの栄養
素を培地に添加することができる。Examples of the nitrogen source include organic nitrogen sources such as yeast extract, peptone, meat extract, casamino acid, corn steep liquor and urea; and inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium nitrate. Preferably, polypeptone and yeast extract are used alone or in combination. Further, as the inorganic salt, for example, potassium monohydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate and the like are used. In addition, nutrients of various vitamins such as amino acids such as L-cysteine, ascorbic acid, biotin, and thiamine can be added to the medium.
【0012】培養条件は、通常、嫌気性条件下で行わ
れ、嫌気的に静置培養することが好ましい。培養温度は
β−D−グルコシダーゼ活性を有する微生物の生育し得
る温度であれば特に制限はなく、また、培養途中のpH
についても該微生物が生育し得るpHであれば特に制限
はない。具体的には、培養温度は20〜50℃、好まし
くは37℃付近で行われ、pHは3〜8、好ましくは5
〜7付近で行われる。培養中のpH調整は、酸またはア
ルカリを添加して行うことができる。かくして得られる
培養物から遠心分離等により菌体を集めることにより、
β−D−グルコシダーゼを含有する菌体を取得すること
ができる。Culture conditions are usually performed under anaerobic conditions, and it is preferable to perform anaerobic stationary culture. The culture temperature is not particularly limited as long as a microorganism capable of growing a microorganism having β-D-glucosidase activity can be grown.
Is not particularly limited as long as the microorganism can grow. Specifically, the culture is performed at a temperature of 20 to 50 ° C., preferably around 37 ° C., and the pH is 3 to 8, preferably 5 to 5.
Approximately 7 is performed. The pH adjustment during the culture can be performed by adding an acid or an alkali. By collecting cells by centrifugation etc. from the culture thus obtained,
Bacteria containing β-D-glucosidase can be obtained.
【0013】微生物菌体からβ−D−グルコシダーゼを
抽出、精製する方法は、公知の酵素の精製法のいずれの
方法も適用できる。例えば、具体的には、菌体の破砕法
としては、超音波破砕、フレンチプレス、ホモジナイザ
ー等を用いた機械的破砕法、リゾチームなどを用いた酵
素的破砕法を用いることができる。このようにして得ら
れた菌体破砕物は、遠心分離により粗酵素を含む可溶性
画分を得ることができ、β−D−グルコシダーゼの粗酵
素画分として使用することができる。また、この粗酵素
画分をさらに精製して得られる精製酵素を用いてもよ
い。粗酵素画分からのマレイン酸異性化酵素の精製は、
通常、(イ)沈澱法による分離、例えば硫安沈澱法、
(ロ)クロマトグラフィーによる分離、例えばイオン交
換クロマトグラフィー、アフィニティー吸着クロマトグ
ラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー等、(ハ)電気
泳動法による分離法、及びこれらの方法の任意の組み合
わせによって、実施することができる。As a method for extracting and purifying β-D-glucosidase from microbial cells, any of the known enzyme purification methods can be applied. For example, specifically, as a method for crushing cells, ultrasonic crushing, mechanical crushing using a French press, a homogenizer, or the like, or enzymatic crushing using lysozyme or the like can be used. The thus obtained crushed bacterial cells can be centrifuged to obtain a soluble fraction containing a crude enzyme, and can be used as a crude enzyme fraction of β-D-glucosidase. Further, a purified enzyme obtained by further purifying the crude enzyme fraction may be used. Purification of maleate isomerase from the crude enzyme fraction
Usually, (a) separation by precipitation method, for example, ammonium sulfate precipitation method,
(B) Separation by chromatography, for example, ion exchange chromatography, affinity adsorption chromatography, gel filtration chromatography, etc. (c) Separation by electrophoresis, and any combination of these methods .
【0014】β−D−グルコシダーゼ活性の測定は、上
記各精製過程に於けるβ−D−グルコシダーゼを含む画
分または精製したβ−D−グルコシダーゼを、反応液
〔組成:42mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.
5)、1.7mM p−ニトロフェニルグルコシド〕に
加え、37℃にて保温し、基質であるp−ニトロフェニ
ルグルコシドから遊離されるp−ニトロフェノ−ル(n
itrophenol)の生成速度を400nmの吸光
度の増加として測定することが出来る。The β-D-glucosidase activity is measured by reacting a fraction containing β-D-glucosidase or purified β-D-glucosidase in each of the above purification steps with a reaction solution [composition: 42 mM sodium acetate buffer ( pH5.
5) 1.7 mM p-nitrophenyl glucoside], and incubated at 37 ° C. to release p-nitrophenol (n) released from p-nitrophenyl glucoside as a substrate.
It can be measured as the increase in absorbance at 400 nm.
【0015】精製されたβ−D−グルコシダーゼの純度
及び分子量は、Davis法〔B.J.Davis,A
nn.N.Y.Acad.Sci.,Vol.121,
p.404(1964)〕、あるいはLaemmli法
〔U.K.Laemmli,Nature,Vol.2
27,p.680(1970)〕によるポリアクリルア
ミドゲル電気泳動を行い、このゲルを、例えばクマシー
ブルー色素液〔組成:0.2%(v/v)クマシーブリ
リアントブルーR250、40%(v/v)メタノー
ル、10%(v/v)酢酸〕、あるいは市販の銀染色キ
ット(例えば、和光純薬製)を用いて染色し、タンパク
質を検出することによって知ることができる。The purity and molecular weight of the purified β-D-glucosidase are determined by the Davis method [B. J. Davis, A
nn. N. Y. Acad. Sci. , Vol. 121,
p. 404 (1964)] or the Laemmli method [U. K. See Laemmli, Nature, Vol. 2
27, p. 680 (1970)], and the gel is subjected to, for example, Coomassie blue dye solution [composition: 0.2% (v / v) Coomassie brilliant blue R250, 40% (v / v) methanol, 10% % (V / v) acetic acid] or a commercially available silver staining kit (for example, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to detect the protein.
【0016】これら菌体、菌体破砕物、抽出物または精
製物の固定化は、それ自体既知の通常用いられている方
法に従い、アクリルアミドモノマー、アルギン酸、また
はカラギーナン等の適当な担体に固定化させる方法、あ
るいは鯵坂ら[N.Ajisaka et al.,C
arbohydr.Res.,185,139−146
(1989)]の方法によりホルミルセルロファインに
固定化することにより行うことができる。The immobilization of the cells, the disrupted cells, the extract or the purified cells is carried out according to a commonly used method known per se on a suitable carrier such as acrylamide monomer, alginic acid or carrageenan. Method or Ajizaka et al. [N. Ajisaka et al. , C
arbohydr. Res. , 185, 139-146
(1989)] to formyl cellulofine.
【0017】本発明の方法の反応形態としては、β−D
−グルコース及びβ−D−フコースを含有する水溶液に
上記β−D−グルコシダーゼを共存させて反応を行う方
法、または、上記固定化菌体または固定化酵素を充填し
たカラムに上記単糖類を含有する水性溶液を通液する方
法が挙げられる。水性溶液中の反応原料となる単糖濃度
は、0.01〜2M程度が適当である。The reaction mode of the method of the present invention includes β-D
A method in which the reaction is carried out by coexisting the β-D-glucosidase in an aqueous solution containing glucose and β-D-fucose, or the monosaccharide is contained in a column filled with the immobilized bacterial cells or the immobilized enzyme. A method of passing an aqueous solution is used. The concentration of the monosaccharide serving as a reaction raw material in the aqueous solution is suitably about 0.01 to 2M.
【0018】また、酵素の安定性を高めるために緩衝液
を反応系内に加えることも好ましい。上記緩衝液として
は、例えば0.02〜0.2M程度のリン酸緩衝液(p
H7〜9)を挙げることができる。菌体をそのまま反応
に用いる場合には、この反応液にトルエン、キシレン、
非イオン性界面活性剤等を0.05〜2%(w/v)添
加すると、菌体の細胞膜の物質透過性を高まる場合があ
り、好ましい。It is also preferable to add a buffer to the reaction system in order to enhance the stability of the enzyme. As the buffer, for example, a phosphate buffer of about 0.02 to 0.2 M (p
H7 to 9). When the cells are used for the reaction as they are, toluene, xylene,
Addition of a nonionic surfactant or the like in an amount of 0.05 to 2% (w / v) is preferable because the substance permeability of the cell membrane of bacterial cells may be increased.
【0019】上記酵素反応は、好気性条件下でも嫌気性
条件下でも行うことができ、反応温度およびpHは特に
限定されないが、通常20〜40℃、好ましくは37℃
付近が適当であり、反応液中のpHは5〜10、好まし
くは6〜9付近、更に好ましくは7付近とすることがで
きる。また、pHの調整は、酸またはアルカリを添加し
て行うことができる。反応終了後、反応液を活性炭カラ
ムに通液し、反応液中の糖類を活性炭に吸着させる。該
活性炭カラムから目的とするオリゴ糖をエタノール等の
アルコール系溶媒により溶出させ、濃縮することによ
り、目的化合物を単離することができる。The above enzymatic reaction can be carried out under aerobic conditions or anaerobic conditions, and the reaction temperature and pH are not particularly limited, but are usually 20 to 40 ° C, preferably 37 ° C.
The pH of the reaction solution is suitably around 5 to 10, preferably around 6 to 9, and more preferably around 7. Further, the pH can be adjusted by adding an acid or an alkali. After the completion of the reaction, the reaction solution is passed through an activated carbon column, and the saccharide in the reaction solution is adsorbed on the activated carbon. The target oligosaccharide is eluted from the activated carbon column with an alcoholic solvent such as ethanol and concentrated, whereby the target compound can be isolated.
【0020】[0020]
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例により限定されるものでは
ない。 〔実施例1〕β−D−グルコシダーゼの精製 (1)β−D−グルコシダーゼ生産菌の培養 B−clb培地[組成:1%ポリペプトン、0.5%酵
母エキス、0.5%酢酸ナトリウム・三水和物、0.4
%リン酸水素二カリウム、0.02%硫酸マグネシウム
・七水和物、L−アスコルビン酸と−システイン・塩酸
塩の混合液(別途滅菌水にに溶解させ、炭酸ナトリウム
により中和した溶液をそれぞれ最終濃度0.68%,
0.04%となるように添加)、1%セロビオース(別
途濾過滅菌)]300mlを含む坂口フラスコに、β−
D−グルコシダーゼ生産菌ビフィドバクテリウム・ブレ
ブ(Bifidobacterium breve)c
lb株(京都府左京区北白川追分町 京都大学農学部食
品工学科 熊谷英彦研究室の保存菌株である)を植菌
し、二酸化炭素ガスを気相部分に封入し、37℃にて3
6時間静置培養した。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. [Example 1] Purification of β-D-glucosidase (1) Culture of β-D-glucosidase-producing bacteria B-clb medium [Composition: 1% polypeptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium acetate Hydrate, 0.4
% Dipotassium hydrogen phosphate, 0.02% magnesium sulfate heptahydrate, a mixed solution of L-ascorbic acid and -cysteine hydrochloride (solutions separately dissolved in sterilized water and neutralized with sodium carbonate were used, respectively) Final concentration 0.68%,
0.04%), 1% cellobiose (separately filtered and sterilized)] in a Sakaguchi flask containing 300 ml.
D-glucosidase producing bacterium Bifidobacterium breve c
lb strain (Kitashirakawa Oiwake-cho, Sakyo-ku, Kyoto Prefecture, a preserved strain of the Kumagaya Hidehiko Lab., Department of Food Engineering, Kyoto University), carbon dioxide gas was sealed in the gas phase, and the temperature was 3 ° C at 37 ° C.
The culture was allowed to stand for 6 hours.
【0021】(2)β−D−グルコシダーゼの抽出およ
び精製 前記培養により得られた菌体を冷却遠心分離器にて集菌
し、10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を用
いて2回洗浄後、同緩衝液に再懸濁した。この懸濁液を
超音波破砕機(Kaijyo Denki Co.,L
td.製)にかけ菌体を破砕し、冷却遠心分離(×75
00g)により上清液を回収し、10mMリン酸カリウ
ム緩衝液(pH7.0、4℃)中にて透析を行うことに
より、菌体抽出液とした。得られた菌体抽出液より以下
の精製操作を行いβ−D−グルコシダーゼを単離した。
尚、各精製過程におけるβ−D−グルコシダーゼ画分の
検出は、β−D−グルコシダーゼ活性を測定することに
より行った。活性測定は、各画分を反応液〔組成:42
mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)、1.7mM
p−ニトロフェニルグルコシド〕0.18mlに加
え、37℃にて一定時間保温し、0.2Mホウ酸ナトリ
ウム緩衝液(pH10.5)1.05mlを添加するこ
とにより酵素反応を停止させ、基質であるp−ニトロフ
ェニルグルコシドから遊離したp−ニトロフェノ−ル
(nitrophenol)を400nmにて測定する
ことにより行った。酵素活性ユニット(U)は、1分間
に1μmolのp−ニトロフェノールを生成する酵素量
を1Uとした。(2) Extraction and Purification of β-D-Glucosidase The cells obtained by the above-mentioned culture were collected in a cooling centrifuge, and twice with 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0). After washing, the cells were resuspended in the same buffer. This suspension was sonicated (Kaijo Denki Co., L.).
td. The cells were disrupted by centrifugation (× 75).
00g), and dialyzed in a 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0, 4 ° C) to obtain a cell extract. The following purification procedure was performed from the obtained bacterial cell extract to isolate β-D-glucosidase.
In addition, the detection of the β-D-glucosidase fraction in each purification process was performed by measuring β-D-glucosidase activity. In the activity measurement, each fraction was subjected to a reaction solution [composition: 42
mM sodium acetate buffer (pH 5.5), 1.7 mM
p-nitrophenyl glucoside], and kept at 37 ° C. for a certain period of time. The enzyme reaction was stopped by adding 1.05 ml of 0.2 M sodium borate buffer (pH 10.5). The measurement was performed by measuring p-nitrophenol released from a certain p-nitrophenyl glucoside at 400 nm. The enzymatic activity unit (U) was defined as 1 U for the amount of an enzyme that produced 1 μmol of p-nitrophenol per minute.
【0022】前記で得られた菌体抽出液につき常法によ
り硫安沈殿を行い、30〜70%飽和画分を取得した
後、前記リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)中にて透
析を行った。次いで、同緩衝液にて平衡化されたDEA
Eセルロースカラム(9×110cm)に供し、0.1
8M塩化ナトリウムにより溶出される画分を回収し、7
0%飽和硫安沈殿により沈殿物を得、前期同様に透析を
行った。次に、10mMリン酸カリウム緩衝液(pH
6.0)で平衡化されたDEAEセルロファインカラム
(3×20cm)に供し、0.2M塩化ナトリウムによ
り溶出される画分を回収後、50%飽和硫安沈殿により
酵素を沈殿させ、少量の10mMリン酸カリウム緩衝液
(pH7.0)に溶解させた。次いで、セファデックス
G−150カラム(2×120cm)に供しゲル濾過を
行い、β−D−グルコシダーゼ活性画分を集めて1mM
リン酸カリウム緩衝液(pH7.0)中にて透析処理を
行った。続いてギガパイトカラム(1×20cm)へと
供し、0〜150mMのリン酸カリウム緩衝液による直
線濃度勾配溶出を行い、約40mM付近にβ−D−グル
コシダーゼ活性画分を得た。次いで、同容量の2M硫安
溶液を加え、ブチルセファロースカラム(2×3cm)
を用いて疎水クロマトグラフィーを行い、1〜0Mの硫
安溶液により直線濃度勾配溶出した。約0.5M硫安画
分にβ−D−グルコシダーゼ活性を確認し、この活性画
分を硫安沈殿により濃縮後、透析を行い、再度ゲル濾過
クロマトグラフィー(セファデックスGー100スーパ
ーカラム、1×160cm)に供することにより、精製β
−D−グルコシダーゼを得た。The bacterial cell extract obtained above is subjected to ammonium sulfate precipitation by a conventional method to obtain a 30-70% saturated fraction, and then subjected to dialysis in the potassium phosphate buffer (pH 7.0). Was. Then, DEA equilibrated with the same buffer
E Cellulose column (9 × 110 cm)
The fraction eluted with 8M sodium chloride was collected,
A precipitate was obtained by precipitation with 0% saturated ammonium sulfate, and dialysis was performed in the same manner as in the previous period. Next, 10 mM potassium phosphate buffer (pH
6.0) and applied to a DEAE Cellulofine column (3 × 20 cm) equilibrated in step 2). After collecting the fraction eluted with 0.2 M sodium chloride, the enzyme was precipitated by 50% saturated ammonium sulfate precipitation, and a small amount of 10 mM It was dissolved in a potassium phosphate buffer (pH 7.0). Next, the mixture was applied to a Sephadex G-150 column (2 × 120 cm) and subjected to gel filtration, and the β-D-glucosidase active fraction was collected and 1 mM
Dialysis treatment was performed in a potassium phosphate buffer (pH 7.0). Subsequently, the mixture was applied to a gigapite column (1 × 20 cm) and subjected to linear concentration gradient elution with a 0 to 150 mM potassium phosphate buffer solution to obtain a β-D-glucosidase active fraction at about 40 mM. Then, the same volume of a 2M ammonium sulfate solution was added, and a butyl sepharose column (2 × 3 cm) was added.
The solution was subjected to hydrophobic chromatography, and eluted with a linear concentration gradient using a 1 to 0 M ammonium sulfate solution. The β-D-glucosidase activity was confirmed in the ammonium sulfate fraction of about 0.5M, the active fraction was concentrated by ammonium sulfate precipitation, dialyzed, and again subjected to gel filtration chromatography (Sephadex G-100 super column, 1 × 160 cm 2). ), The purified β
-D-glucosidase was obtained.
【0023】〔実施例2〕β−D−グルコシダーゼによ
るフコシルグルコースの生成 D−グルコースおよびD−フコースをそれぞれ1M含有
する10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)に、
実施例1で精製したβ−D−グルコシダーゼを0.1U
添加し、37℃にて24時間インキュベートした。反応
後の反応液を活性炭カラム(1×3cm)へ導入し、糖
類を吸着させ、水で十分洗浄後、7.5%エタノール水
溶液にて生成物を溶出した。この溶出画分を集め、ロー
タリーエバポレーターにより濃縮後、その一部を薄相ク
ロマトグラフィー[展開溶媒:85%1−プロパノー
ル、検出:20%硫酸−メタノール液を噴霧し、140
℃にて数分間加熱]に供した結果、2種類の生成物A
(Rf:約0.2),B(Rf:約0.05)を確認し
た。これらの生成物を分取用薄相クロマトグラフィーで
それぞれ精製し、標準オリゴ糖サンプルとのRf値の比
較し、かつ、それぞれにβ−グルコシダーゼを作用させ
単糖に分解し構成糖を検討した結果、生成物AはD−グ
ルコースとD−フコースとから構成され、生成物BはD
−グルコースのみから構成されることが判明した。また
生成物Bは、グルコシル(β1→6)グルコースである
ゲンチオビオースとRf値が同一であった。更に両生成
物につき、質量分析、プロトンNMR、カーボンNMR
およびこれらを組み合わせた2次元NMRで解析した結
果、生成物AはD−フコースの1位とD−グルコースの
6位がβ結合しているD−フコシル(β1→6)グルコ
ースであり、生成物BはD−グルコース同士がβ1→6
結合しているゲンチオビオースであることを確認した。Example 2 Production of Fucosyl Glucose by β-D-Glucosidase A 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) containing 1 M each of D-glucose and D-fucose was prepared.
0.1 U of β-D-glucosidase purified in Example 1
Was added and incubated at 37 ° C. for 24 hours. The reaction solution after the reaction was introduced into an activated carbon column (1 × 3 cm) to adsorb saccharides, sufficiently washed with water, and eluted with a 7.5% aqueous ethanol solution. The eluted fractions are collected, concentrated by a rotary evaporator, and a part thereof is subjected to thin-phase chromatography [developing solvent: 85% 1-propanol, detection: 20% sulfuric acid-methanol, and sprayed.
At several degrees C. for several minutes].
(Rf: about 0.2) and B (Rf: about 0.05) were confirmed. These products were purified by preparative thin-phase chromatography, compared with Rf values of standard oligosaccharide samples, and treated with β-glucosidase to decompose them into monosaccharides to study the constituent sugars. , Product A is composed of D-glucose and D-fucose, and product B is
-It was found to consist of glucose only; Product B had the same Rf value as gentiobiose, which is glucosyl (β1 → 6) glucose. In addition, mass spectrometry, proton NMR, carbon NMR for both products
As a result of analysis by two-dimensional NMR combining these, the product A is D-fucosyl (β1 → 6) glucose in which the 1-position of D-fucose and the 6-position of D-glucose are β-linked. B is D1-glucose β1 → 6
It was confirmed that the gentiobiose was bound.
【0024】〔実施例3〕固定化β−D−グルコシダー
ゼによるフコシルグルコースの連続的生産 (1)β−D−グルコシダーゼの固定化 実施例1にて精製したβ−D−グルコシダーゼ(36.
6mg)を含有する200mMリン酸カリウム緩衝液
(pH7.0)10mlにフォルミル・セルロファイン
(Formyl−Cellulofine、生化学工業
社製)7.7gを添加し、20℃にて8時間ゆっくりと
撹拌後、トリメチルアミン・ボラン(trimethy
lamine borane)65mgを添加して更に
4時間20℃にて撹拌を続けた。その後、ガラスフィル
ターを用いてゲルを回収し、ブロッキング溶液[組成:
200mMトリス・塩酸緩衝液(pH7.0)、6.5
mg/mlトリメチルアミン・ボラン]10mlに再懸
濁し、20℃にて2時間撹拌した。次いでゲルをガラス
フィルターにより回収後、200mMリン酸カリウム緩
衝液(pH7.0)で洗浄したゲルを固定化β−D−グ
ルコシダーゼとして用いた。Example 3 Continuous Production of Fucosyl Glucose by Immobilized β-D-Glucosidase (1) Immobilization of β-D-glucosidase β-D-glucosidase purified in Example 1 (36.
To 10 ml of 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) containing 6 mg) was added 7.7 g of formyl-cellulofine (manufactured by Seikagaku Corporation), and the mixture was slowly stirred at 20 ° C. for 8 hours. , Trimethylamine borane (trimethy)
Lamine borane (65 mg) was added, and stirring was continued at 20 ° C. for another 4 hours. Thereafter, the gel was recovered using a glass filter, and the blocking solution [composition:
200 mM Tris / HCl buffer (pH 7.0), 6.5
mg / ml trimethylamine / borane], and stirred at 20 ° C for 2 hours. Next, the gel was collected by a glass filter, and the gel washed with a 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) was used as immobilized β-D-glucosidase.
【0025】(2)フコシルグルコースの連続的生産 前記で調製した固定化β−D−グルコシダーゼのゲルを
ガラス管(1.5×3.5cm)に充填し、この固定化
カラムの次に活性炭カラム(1.5×6.5cm)を連
結した。活性炭カラムの出口と固定化β−D−グルコシ
ダーゼカラムの入り口を連結し、D−グルコースおよび
D−フコースをそれぞれ1M含有する10mMリン酸カ
リウム緩衝液(pH7.0)をペリスタポンプにより循
環させることにより、生成したフコシルグルコースを連
続的に活性炭カラムに吸着、蓄積させた。1週間反応液
を循環させた後、活性炭カラムを取り外し、実施例2と
同様に7.5%エタノール水で溶出することにより、2
60mgのフコシル(β1→6)グルコースを分取し得
た。(2) Continuous Production of Fucosyl Glucose The gel of immobilized β-D-glucosidase prepared as described above was filled in a glass tube (1.5 × 3.5 cm), and an activated carbon column was placed next to the immobilized column. (1.5 x 6.5 cm). The outlet of the activated carbon column was connected to the inlet of the immobilized β-D-glucosidase column, and a 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) containing 1 M each of D-glucose and D-fucose was circulated by a peristaltic pump. The produced fucosyl glucose was continuously adsorbed and accumulated on the activated carbon column. After circulating the reaction solution for one week, the activated carbon column was removed, and the column was eluted with 7.5% ethanol water in the same manner as in Example 2.
60 mg of fucosyl (β1 → 6) glucose could be collected.
【0026】〔実施例4〕各種腸内細菌によるフコシル
(β1→6)グルコースの利用 実施例3にて得られたフコシル(β1→6)グルコース
を炭素源とし、各種腸内細菌21株の資化性につき検討
した。培養は、実施例1で用いたB−clb培地のう
ち、炭素源としてセロビオースの代わりに1%フコシル
(β1→6)グルコース、または対照区として1%グル
コースを用いた。菌の増殖は610nmの濁度(OD
610)として測定した。その結果、表−1に示すよう
に、本発明により生成したフコシルグルコースは、大腸
菌や腸球菌などには資化されずに、ビフィズス菌を選択
的に増殖させることが可能であり、ビフィズス因子とし
て有用であることが確認された。Example 4 Utilization of Fucosyl (β1 → 6) Glucose by Various Intestinal Bacteria Using fucosyl (β1 → 6) glucose obtained in Example 3 as a carbon source, 21 types of various intestinal bacterial strains were used. The feasibility was examined. For culturing, of the B-clb medium used in Example 1, 1% fucosyl (β1 → 6) glucose was used instead of cellobiose as a carbon source, or 1% glucose was used as a control. Bacterial growth is turbidity at 610 nm (OD
610 ). As a result, as shown in Table 1, the fucosyl glucose produced according to the present invention is capable of selectively growing Bifidobacteria without being assimilated into Escherichia coli, enterococci, and the like. It was confirmed to be useful.
【0027】[0027]
【表1】 [Table 1]
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明により、フコース及びグルコース
という安価な原料よりビフィズス因子として有用なオリ
ゴ糖であるフコシル(β1→6)グルコースを効率よく
製造することができる。According to the present invention, fucosyl (β1 → 6) glucose, which is an oligosaccharide useful as a bifidobacterium, can be efficiently produced from inexpensive raw materials such as fucose and glucose.
Claims (4)
リウム・ブレブ(Bifidobacterium b
reve)由来のβ−D−グルコシダーゼを作用せし
め、β1→6結合により単糖を縮合させることを特徴と
するオリゴ糖の製造法。(1) Bifidobacterium bleb (Bifidobacterium bleb) is added to an aqueous solution containing a monosaccharide.
rev) -derived β-D-glucosidase, and a monosaccharide is condensed through a β1 → 6 bond to produce an oligosaccharide.
とを特徴とする請求項1記載のオリゴ糖の製造法。2. The method for producing an oligosaccharide according to claim 1, wherein the monosaccharide is glucose and fucose.
スである、請求項1記載のオリゴ糖の製造法。3. The method for producing an oligosaccharide according to claim 1, wherein the oligosaccharide is fucosyl (β1 → 6) glucose.
得られるフコシル(β1→6)グルコースを含有するこ
とを特徴とするビフィズス因子。4. A bifidobacterium comprising fucosyl (β1 → 6) glucose obtained by the method according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4597897A JPH10234393A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Production of oligosaccharide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4597897A JPH10234393A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Production of oligosaccharide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10234393A true JPH10234393A (en) | 1998-09-08 |
Family
ID=12734294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4597897A Pending JPH10234393A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Production of oligosaccharide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10234393A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108236115A (en) * | 2017-12-28 | 2018-07-03 | 大连医科大学 | It is a kind of that there is core fucosylation oligosaccharides and its application for promoting Bifidobacterium and lactobacillus growth |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP4597897A patent/JPH10234393A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108236115A (en) * | 2017-12-28 | 2018-07-03 | 大连医科大学 | It is a kind of that there is core fucosylation oligosaccharides and its application for promoting Bifidobacterium and lactobacillus growth |
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