ショ糖原料からのオリゴ糖生産のためのデキストランスクラーゼとデキストラナーゼのアルギン酸ペクチン共カプセル化

Alginate-pectin co-encapsulation of dextransucrase and dextranase for oligosaccharide production from sucrose feedstocks.

• Manisha Sharma
• Rajender S Sangwan
• Bhupender S Khatkar
• Sudhir P Singh

抄録

デキストランスクラーゼおよびデキストラナーゼの遺伝子は、それぞれLeuconostoc mesenteroides MTCC 10508およびStreptococcus mutans MTCC 497のゲノム領域からクローニングした。遺伝子の異種発現は大腸菌で行った。精製した酵素画分をアルギン酸ペクチンビーズに封入した。その結果、デキストランスクラーゼ（～96％）、デキストラナーゼ（～85％）の高い固定化収率が得られた。アルギン酸ペクチンの固定化は酵素の最適温度やpHに影響を与えず、むしろ酵素の耐熱性や保存安定性が向上した。また、繰り返しのバッチ実験により、共固定化酵素システムの操作安定性が大幅に改善されたことが示唆された。アルギン酸ペクチン共固定化酵素系の相乗的な触媒反応は、ショ糖（〜20gL）を含む原料、例えばテーブルシュガーやサトウキビ糖蜜から、7〜10gLの高重合度（DP 3〜9）のオリゴ糖を生成することができた。アルギン酸ペクチンをベースとした共固定化酵素システムは、プレバイオティック生体分子の生産のための農業用バイオリソースをバイオプロセスするための有用な触媒ツールです。

The genes for dextransucrase and dextranase were cloned from the genomic regions of Leuconostoc mesenteroides MTCC 10508 and Streptococcus mutans MTCC 497, respectively. Heterologous expression of genes was performed in Escherichia coli. The purified enzyme fractions were entrapped in the alginate-pectin beads. A high immobilization yield of dextransucrase (~ 96%), and dextranase (~ 85%) was achieved. Alginate-pectin immobilization did not affect the optimum temperature and pH of the enzymes; rather, the thermal tolerance and storage stability of the enzymes was improved. The repetitive batch experiments suggested substantially good operational stability of the co-immobilized enzyme system. The synergistic catalytic reactions of alginate-pectin co-entrapped enzyme system were able to produce 7-10 g L oligosaccharides of a high degree of polymerization (DP 3-9) from sucrose (~ 20 g L) containing feedstocks, e.g., table sugar and cane molasses. The alginate-pectin-based co-immobilized enzyme system is a useful catalytic tool to bioprocess the agro-industrial bio-resource for the production of prebiotic biomolecules.