エンド-1,4 β-マンナナーゼ

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はじめに

β-マンナナーゼ（エンド-1,4-β-マンナン マンナンヒドロラーゼ、EC 3.2.1.78）は、マンナン、グルコマンナン、ガラクトマンナン、ガラクトマンナンおよびガラクトグルコマンナンにおけるβ-1,4マンノシディック結合のランダムな加水分解を担当しています。日常生活において、アモフォファルス・コンジャックはグルコマンナンの良い供給源であり、日本、バングラデシュ、インドなどのいくつかの熱帯国で広く消費されている根菜です。β-マンナナーゼの特性は、さまざまな植物からのβ-マンナンをバイオリソースとして効果的に利用し、貴重なオリゴ糖を生産することです。加水分解生成物として、オリゴ糖は腸内微生物の成長、特に腸粘膜細胞や他の腸内微生物叢に有益な効果を示すビフィズス菌に非常に重要な役割を果たし、糞便量を増加させます。マンナナーゼは、豆類の種子から植物油を抽出するなどの産業生産プロセスや、インスタントコーヒー、チョコレート、ココアリキュールの製造プロセスを助けて抽出物の粘度を減少させるためにも使用できます。また、マンナナーゼは、キシラナーゼの相乗的な助けを借りて、針葉樹パルプの前漂白にも使用できます。高い実用的潜在能力にもかかわらず、マンナナーゼの使用は、低い収率と高い生産コストのために依然として制限されています。

最近、さまざまな植物、細菌、真菌、放線菌、軟体動物からのβ-マンナナーゼの抽出と利用により多くの注目が集まっています。細菌から分離されたβ-マンナナーゼの比較研究では、酵素の定量的生産と加水分解効率が種によって異なり、同じ種の異なる株間でも異なることが示されました。種間で比較すると、大量の酵素が必要な場合、細菌由来の酵素が好まれます。

酵素の特性

Bacillus subtilis KU-1株から精製された酵素の分子量は、ゲル濾過およびSDS-PAGEによってそれぞれ40kDaおよび39kDaと決定されました。酵素はpH 7.0および50-55°Cで最適な活性を示し、60°Cで1時間安定しています。さらに、酵素は室温（約25°C）およびpH 6.5のNaAcバッファーに2週間保存された後でも、最大活性の80%以上を保持しています。酵素の等電点は4.5でした。ラインウィーバー-バークプロットによると、酵素の計算されたミカエリス定数（K_m）および最大反応速度（V_max）はそれぞれ0.91%および2935 U mg^-1です。酵素が金属化合物と1 mMの濃度で24時間インキュベートされたとき、Hg²⁺、Ag²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺およびCr²⁺は酵素活性に対して強い抑制効果を示しました。

酵素が完全に酸加水分解された後、アミノ酸分析装置によってアミノ酸組成が決定されます。測定された酵素のアミノ酸組成（% mol）は次のように計算されます：Asx, 15.1; Glx, 11.4; Gly, 5.6; Ala, 6.7; Val, 2.2; 1/2Cys, 0.3; Met, 1.7; Ile, 4.2; Leu, 9.3; Phe, 5.1; Lys, 5.3; His, 2.7; Arg, 3.4; Pro, 6.3および24、48、72時間の加水分解後の平均含量から。

酵素は、相対反応性がそれぞれ100、106、66、58、54、13、27%のコンジャックグルコマンナン、β-マンナン、カラマツ木キシラン、ロクストビーンガム、グアーガム、セルロース、およびイヌリンを加水分解します。しかし、オート麦、バーチウッドキシラン、カラギーナン、シクロデキストリン（α、β、γ）、ペクチン、デキストラン、イーストグルカン、ラミナラン、リケナンなどの他の基質に対しては加水分解活性を持ちません。など。すべてのオリゴマー生成物において、マンノースは還元末端に見られます。