分岐サイクロデキストリンのリアクタ-による連続製造法の開発及びその応用

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01860016
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 坂野 好幸 東京農工大学, 農学部, 助教授 (70014959)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小暮 靖夫 日研化学(株), 総務部, 研究員 ; 草野 崇一 日研化学(株), 大宮研究所, 研究員 ; 白石 尊憲 日研化学(株), 大宮研究所, 主任研究員 ; 藤本 大三郎 東京農工大学, 農学部, 教授 (40004288)
• Keywords: Bacillus acidopullulyticus / pullulanase / 固定化酵素リアクタ- / 分岐サイクロデキストリン / ポリオ-ル / 包接作用 / マルトトリイト-ル / イソエリ-ト

Research Abstract

Bacillus acidopullulyticusの耐熱性プルラナ-ゼ(Pase)による分岐サイクロデキストリン(分岐CD)の酵素合成法(バッチ法)を固定化Paseのリアクタ-法(連続法)に改良し、分岐CDの連続製造法を種々検討した。物理吸着法、架橋法及びイオン結合法で種々の担体に酵素を固定化した酵素標品で、カラムリアクタ-(1.6x10cm)を作製し、分岐CDの連続生産を比較した。その結果、60℃で72時間連続運転しても、ポ-ラスガラスに物理吸着させた標品PGーPaseとキトサンビ-ズにグルタルアルデヒド架橋で結合させた標品GAーCBーPaseは活性の低下は認められず、分岐CDの製造に適していると思われる。しかし、イオン結合法で調製した標品は良くなく、例えば、アンバ-ライトIRCー50で調製した標品IRCーPaseは60℃、30日間の連続運転でリアクタ-の活性は50%に低下し、酵素の漏出が認められた。一般に、高濃度の糖質やポリオ-ルは酵素などのタンパク質の疎水性領域を強化することによってそれらの構造を安定化すると言われている。B.acidopullulyticusのPaseも基質あるいは基質アナログが高濃度に共存すると非常に安定化することを見いだした。しかし、この場合、糖アルコ-ルの糖鎖が長くなる(マルトトリイト-ル以上)と熱安定化の効果がより高くなるので、単に酵素タンパク質の疎水領域の強化だけでなく酵素の活性部位との特異な相互作用による安定化も関係することを明らかにした。これらの性質は分岐CDの生産に適していると思われる。分岐CDを主成分にする製品イソエリ-トと分岐CDの特性を調べ明らかにした。(1)分岐CDとイソエリ-トの水に対する溶解度はいずれも非分岐CDよりも非常に高く、βーCDでは分岐が付くと溶解度は100倍以上大きくなった。(2)分岐CDとイソエリ-トは水溶性の包接化合物を形成した。(3)いずれも非分岐CDよりも香気成分と包接し粉末化するのに優れていた。

Research Products

• [Publications] Takanori Shiraishi: "Synthesis of maltosyl(α→6)cyclodextrins through the reverse reaction of Bacillus acidopullulyticus pullulanase." Agric.Biol.Chem.53. 2181-2188 (1989)
• [Publications] Takanori Shiraishi: "Synthesis of branched-cyclodextrin carrying a side chain longer than maltose using Bacillus acidopullulyticus pullulanase." Agri.Biol.Chem.53. 3093-3095 (1989)
• [Publications] Shuichi Kusano: "Immobilization of Bacillus acidopullulyticus pullulanase and properties of the immobilized pullulanase." J.Ferment,.Bioeng.68. 233-237 (1989)
• [Publications] Shuichi Kusano: "Effects of reduced malto-oligosaccharides on thermal stability of the pullulanase from Bacillus acidopullulyticus." Carbohydr.Res.200. (1990)
• [Publications] 増山勇: "高純度分岐CDの包接特性とイソエリ-トの応用研究" フ-ドケミカル(11月). 24-34 (1989)