JP2011522545A - 糖化酵素組成物及びその糖化方法 - Google Patents

糖化酵素組成物及びその糖化方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはその変異体に関する。AmyEまたはその変異体は、より効率的にデンプンから発酵性糖を生産するために用いられることが出来る。さらに、グルコアミラーゼ及びAmyEまたはその変異体を含む組成物、及び本開示の酵素組成物を利用するデンプンの加工方法が開示される。

【選択図】図8

Description

相互参照
本出願は、2008年6月6日に出願された米国仮特許出願シリアル番号61/059,535及び2009年4月1日に出願された米国仮特許出願シリアル番号61/165,856の優先権を主張する。両出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
配列リスト
配列番号1−34を含む配列リストを添付する。これらは参照により全体が本明細書に組み込まれる。
本発明の技術分野
例えば、グルコアミラーゼ及びバチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはその変異体を含む組成物は、例えば、デンプン基質からの発酵性糖の生産に有用である。例えば、デンプンからエタノールを生産するためのグルコアミラーゼ及びAmyEまたはその変異体を用いる方法も開示される。
背景
野菜デンプン、例えば、コーンスターチは、シロップ及びバイオ燃料のような製品の産業生産で広く用いられる。例えば、フルクトース高含有コーンシロップ(HFCS)は、高いフルクトース含量と、砂糖に匹敵する甘みをもつコーンシロップの加工品であり、HFCSはそのためソフトドリンクや他の加工食品において砂糖の代替品として有用である。HFCSは現在、10億ドル規模の産業となっている。同様に、野菜デンプンに由来するエタノールの生産は、急速に拡大する産業である。エタノールは、産業化学薬品、ガソリン添加物または液体燃料として広範囲の適用をそれ自身有している。燃料または燃料添加物としてのエタノールの使用は、エンジン性能を維持するか、さらに改良する一方、大気放出を著しく削減する。他方では、エタノールは再生可能な原料であるため、その使用は、有限である化石燃料源への依存を減らすことが出来る。さらに、エタノールの使用は、空気中の二酸化炭素の正味蓄積を減少させることが出来る。
シロップ剤及びバイオ燃料は、グルコースへのデンプンの分解を触媒する酵素過程によりデンプンから生産することが出来る。この酵素過程は通常、酵素触媒反応の連続に関与する。
(1)液化:アルファ・アミラーゼ(EC3.2.1.1)は、最初に30−40%w/wの乾燥固形物(ds)を含むデンプン懸濁液をマルトースデキストランへ分解する触媒を行う。アルファ・アミラーゼは、内部α−1,4−D−グルコシド結合の無作為な切断を触媒するエンドヒドロラーゼである。液化は通常、高温、例えば、約90−100℃で行われるので、熱に安定なアルファ・アミラーゼ、例えば、バシラス種由来のアルファ・アミラーゼが、この過程に適する。この工程に現在用いられるアルファ・アミラーゼ、例えば、B.リケニフォルミス(AmyL)、B.アミロリケファシエンス及びゲオバシルス・ステアロサーモフィラス(Geobacillus stearothermophilus)(AmyS)に由来するアルファ・アミラーゼは、多量のグルコースを生産しない。代わりに、得られた液化物(liquefact)は低いデキストロース当量(DE)を有し、マルトース及び高い重合度(DPn)の糖質を含む。
(2)糖化:グルコアミラーゼ及び/またはマルトース生産性(maltogenic)アルファ・アミラーゼは、液化の後に生成されたマルトデキストランの非還元末端の加水分解を触媒し、D−グルコース、マルトース及びイソマルトースを遊離する。糖化は、グルコース高含有シロップまたはマルトース高含有シロップのいずれかを生産する。従来、グルコアミラーゼは通常、高温、例えば、60℃、pH4.3の酸性条件下で糖化を触媒する。この過程で使用されるグルコアミラーゼは通常、菌類、例えば、Optidex(商標登録)L400で使用されるアスペルギルス・ニゲル(Aspergillus niger)グルコアミラーゼまたはフミコラ・グリセア(Humicola grisea)グルコアミラーゼから得られる。脱分岐酵素、例えば、プルラナーゼは糖化を促進出来る。
マルトース生産性アルファ・アミラーゼは、マルトース高含有シロップ剤を生成するための糖化を代わりに触媒することが出来る。マルトース生産性アルファ・アミラーゼは通常、グルコアミラーゼより高い最適pH及びより低い最適温度を有する。また、マルトース生産性アミラーゼは通常、Ca2+を必要とする。この適用に現在用いられるマルトース生産性アルファ・アミラーゼは、B.ズブチリス・アルファ・アミラーゼ、植物アミラーゼ及びアスペルギルス・オリゼに由来するアルファ・アミラーゼであって、Clarase(登録商標)Lの有効成分であるアルファ・アミラーゼを含む。多様な製品の生産に用いられる模範的な糖化反応を下記に示す。
式1
Figure 2011522545
(3)その他の過程:
前記過程での分岐点が、上記の反応経路の左側に示すグルコース高含有シロップの生成の後に生じる。最終目的生成物がバイオ燃料である場合、酵母により、グルコース高含有シロップをエタノールへ発酵させることが出来る。他方では、最終目的生成物がフルクトース高含有シロップである場合、グルコースイソメラーゼによりグルコース高含有シロップのフルクトースへの転化を触媒させることが出来る。
糖化は、グルコース高含有シロップの生産において律速段階である。糖化は通常、48−72時間にわたり起こり、その時間までに多くの菌類のグルコアミラーゼは相当の活性を失う。さらに、それは、85%から96%に増加するためのグルコース生産の糖化時間の大部分、例えば、70%以上を必要とする。これは、主にグルコアミラーゼによる低分子量オリゴ糖の非能率的な加水分解による。従って、グルコース生産の最大化は、グルコアミラーゼの比較的多い供給量及び/またはより長い糖化時間を必要とするだろう。さらに、マルトース生産性アルファ・アミラーゼとグルコアミラーゼの両方は、糖化を触媒するために使用出来るが、上記のように、これらの酵素は通常、異なる最適pHと温度で機能する。両方の酵素が連続して用いられる場合、前記二酵素間の反応条件の違いは、pHと温度を調整することを必要とする。これは、全反応工程を遅くし、不溶性アミロース凝集物の形成の増加を引き起こし得る。
従って、当該技術分野で工業製品を構成する改良されたデンプン加工方法の必要性がある。糖化工程における効率の改良の必要性が特にある。
デンプン加工は、甘味料の生産、燃料または飲料(すなわち、飲用アルコール)のためのアルコールの生産、飲料の生産、甘蔗糖の生産、または、例えば、クエン酸、イタコン酸、乳酸、グルコン酸、ケトン、アミノ酸、抗生物質、酵素、ビタミン及びホルモン等の所望の有機化合物の生産に有用である。デンプン処理を促進するために、バチルス・ズブチリス(AmyE)に由来するアルファ・アミラーゼが提供される。AmyEは、バチルス・リケニフォルミス及びバチルス・ステロサーモフィラスに由来するアルファ・アミラーゼのような、ターマミル(Termamyl)様アルファ・アミラーゼとは異なる特性を示す。AmyEは、従来認識されていなかったトランスグルコシダーゼ活性を有しており、マルトースからマルトトリオースを合成することが出来る。加えて、AmyEは、マルトース、高DP基質またはさらに非加熱の顆粒デンプンをグルコースへ加水分解することが出来る。糖化にAmyEまたはその変異体及びグルコアミラーゼを加えることにより、特に、より多い量の発酵性糖及び減少した量のより高級な糖が得られる。グルコアミラーゼの供給量は、AmyEが補給された糖化では著しく減少される。加えて、AmyEまたはその変異体は、トリコデルマ・リーセイ・グルコアミラーゼで触媒された同時糖化発酵において、「グルコースサージ(glucose surge)」を軽減することが出来る。さらに、糖化におけるAmyEまたはその変異体の使用は、例えば、デンプンからのフルクトース高含有コーンシロップ(HFCS)またはエタノールの生産を顕著に改良する。
本発明に係る開示は、グルコアミラーゼ及びアルファ・アミラーゼを含むデンプンを糖化するための組成物を提供する。アルファ・アミラーゼは、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと少なくとも約80%、約85%、約90%、約95%または約98%の同一性があるアミノ酸配列を有するバチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはAmyE変異体である。一の側面において、アルファ・アミラーゼは、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと同様のレベルのトランスグルコシダーゼ活性を有することが出来る。別の側面において、AmyEは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33または配列番号34で示すアミノ酸配列を含むことが出来る。別の側面において、アルファ・アミラーゼは、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyE酵素と比べ、一以上の改変された特性を有し得るAmyE変異体とすることが出来る。前記改変された特性は、基質特異性、基質結合性、基質切断パターン、熱安定性、pH/活性プロファイル、pH/安定性プロファイル、酸化への安定性、カルシウムイオンのより少ない量での安定性、比活性度またはそれらの任意の組み合わせとすることが出来る。前記組成物は、フィターゼ、プルラナーゼ、ベータ・アミラーゼ、菌性アルファ・アミラーゼ、プロテアーゼ、セルロース、ヘミセルラーゼ、リパーゼ、クチナーゼ及び/またはイソアミラーゼをさらに含むことが出来る。さらに、本開示の組成物を混合する工程を含むデンプンを加工する方法も開示される。一の側面において、前記組成物は、約6.0から約8.0のpH、例えば、pH7.5でグルコースイソメラーゼをさらに混合することによる、フルクトース高含有コーンシロップを生産するために用いられることが出来る。別の側面において、前記組成物は、エタノールを生産するために用いられることが出来る。エタノール生産のために、糖化及び発酵は同時に行われることが出来る。生産されたエタノールは、回収されることが出来る。エタノール生産は、エタノールを蒸留する工程をさらに含むことが出来る。発酵と蒸留は、同時に、別途または連続して行なわれることが出来る。
別の側面において、本発明に係る開示は、デンプンを糖化するために十分な時間、グルコアミラーゼ及びアルファ・アミラーゼを加えることを含むデンプンの加工方法を提供する。アルファ・アミラーゼは、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと少なくとも約80%、約85%、約90%、約95%または約98%の同一性があるアミノ酸配列を有するバチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはAmyE変異体である。別の側面において、AmyEは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33または配列番号34で示すアミノ酸配列を含むことが出来る。別の側面において、アルファ・アミラーゼは、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyE酵素と比べ、一以上の改変された特性を有し得るAmyE変異体とすることが出来る。前記改変された特性は、基質特異性、基質結合性、基質切断パターン、熱安定性、pH/活性プロファイル、pH/安定性プロファイル、酸化への安定性、カルシウムイオンのより少ない量での安定性、比活性度またはそれらの任意の組み合わせとすることが出来る。グルコアミラーゼは、グラム乾燥固形物当たりのグルコアミラーゼ単位(GAU/g ds)が約0.22、約0.19、約0.17、約0.15、約0.13または約0.11以下の量で使用されることが出来る。別の側面において、前記方法は、デンプン基質と、フィターゼ、プルラナーゼ、ベータ・アミラーゼ、菌性アルファ・アミラーゼ、プロテアーゼ、セルロース、ヘミセルラーゼ、リパーゼ、クチナーゼ及び/またはイソアミラーゼとを接触させる工程をさらに含むことが出来る。さらに別の側面において、前記デンプンの糖化方法は、フルクトース高含有コーンシロップ(HFCS)を生産する工程をさらに含むことが出来る。フルクトース高含有コーンシロップの生産は、約6.0から約8.0のpH、例えば、pH7.5でグルコースイソメラーゼをさらに混合することにより達成されることが出来る。一の実施態様において、その生産物は、約40−45%のフルクトースを含む。別の側面において、前記デンプンの糖化方法は、エタノールを生産するために糖化されたデンプンを発酵させる工程をさらに含むことが出来る。前記糖化及び発酵は、エタノール生産
のために同時に行われることが出来る。さらに、前記エタノールを回収する工程をさらに含む方法が提供される。エタノール生産は、エタノールを蒸留する工程を含むことが出来る。発酵と蒸留は、同時に、別途または連続して行なわれることが出来る。
添付図面は、明細書に組み込まれ、多様な実施態様の非限定的な例証を提供する。図面の説明を下記に示す。
図1は、(ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス(配列番号25、AmyS、「B.stear」)、バチルス・リケニフォルミス(配列番号26、AmyL、「B.lich」)及びバチルス・ズブチリス(配列番号27、AmyE、「B.sub」)に由来する完全なシグナル配列を有する)全長アルファ・アミラーゼのアミノ酸配列アライメントを示す。 図2は、B.ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、プロテインデータバンク登録番号1UA7)及びG.ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyS、プロテインデータバンク登録番号1HVX)間の三次元構造比較を示す。 図3Aは、G.ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyS、プロテインデータバンク登録番号1HVX)(灰色の影で示す)及びB.リケニフォルミス(AmyL、プロテインデータバンク登録番号1BLI)(黒色の影で示す)を重ね合わせた構造を示す。左のパネルは、全般的な比較を示し、右のパネルは選択されたアミノ酸側鎖の拡大表示を示す。 図3Bは、G.ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyS、プロテインデータバンク登録番号1HVX)(灰色の影で示す)及びB.ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、プロテインデータバンク登録番号1UA7)(黒色の影で示す)を重ね合わせた構造の立体視を示す。 図4は、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyE(「全長AmyE」)と、配列番号35のアミノ酸配列を有するAmyE(成熟「Amy31A」)間の配列アラインメントを示す。アミノ酸配列の差は太字のフォントで示される。残基は、酵素の成熟形の第1のアミノ酸から番号付けする。 図5は、AmyE−tr(配列番号2)をコードするポリヌクレオチド(「SAMY 425aa」で標識)を含むプラスミドpME630−7を示す。このプラスミドは、B.リケニフォルミス・アルファ・アミラーゼに由来するシグナル配列(「preLAT」で標識)をコードするSAMY遺伝子で骨組みされたポリヌクレオチドを含む。 図6は、マルトースとのインキュベーション中にAmyEで触媒された反応生成物のHPLC解析を示す。 図7は、AmyEを媒介するマルトトリオース合成(グルコース、マルトース及びマルトトリオース)の反応組成物を時間にわたって示す。 図8は、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyS、配列番号4)と比べた、AmyE(「AmyE全長」)、AmyE−tr(「切断AmyE」)及びAmy31AによるpH4.5及びpH5.6でのグルコース生成を示す。 図9は、0時間(上段パネル)及び72時間(下段パネル)のマルトヘプタオース(maltoheptaose)(DP7)とのAmyE−trのインキュベーションに続く、HPLCにより検出された分解産物を示す。 図10は、0時間、2時間、4時間及び24時間(上段から下段までのパネル)のDP7基質とAmySとのインキュベーションに続く、HPLCにより検出された分解産物を示す。 図11は、0時間、1時間、2時間及び3時間(上段から下段までのパネル)のDP7基質とSPEZYME(登録商標)FRED(「Fred」)とのインキュベーションに続く、HPLCにより検出された分解産物を示す。 図12は、0分間、30分間及び90分間(上段から下段までのパネル)の生のコーンフラワースターチとAmyE(配列番号1)とのインキュベーションに続く、HPLCにより検出された分解産物を示す。 図13は、pH4.3及びpH5.8の従来の発酵での、AmyE−tr(「切断AmyE」)及びSPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼ(「XTRA」)によるエタノール生成を示す。 図14は、pH4.3及びpH5.8で、アスペルギルス・カワチイ(kawachii)・アルファ・アミラーゼ(AkAA)単独またはA.カワチイ・アルファ・アミラーゼ及びトリコデルマ・リーセイ・グルコアミラーゼ(TrGA)の混合物とで比べた、全長AmyE(「AmyE FL」)及びAmyE−trによるエタノールへの不溶性顆粒(非加熱)デンプンの加水分解を示す。 図15は、ろ液中のヨウ素陽性糖類(IPS)の存在を、TrGA単独またはAmyEが補給されたTrGAで触媒された糖化での時間にわたって示す。 図16は、ろ液中のヨウ素陽性糖類(IPS)の存在を、多様な酵素の組み合わせにより触媒された糖化での時間にわたって示す。520nmでの吸光度を、多様な糖化反応時間に対してプロットした。 図17は、多様な酵素の組み合わせにより触媒された糖化での不溶性残留デンプン(IRS)の検出を示す。 図18は、(1)HGA(フミコーラ・グリセア(Humicola grisea)グルコアミラーゼ)、(2)TrGA(トリコデルマ・リーセイ・グルコアミラーゼ)及び(3)AmyEが補給されたTrGAを用いた、60分間の糖化反応中のより高級な糖(DP4+)の量を示す。 図19は、多様なグルコアミラーゼ及び/またはグルコアミラーゼとAmyEの多様な組み合わせを加えた発酵中のグルコース量を示す。 図20は、多様なグルコアミラーゼ及び/またはグルコアミラーゼとAmyEの多様な組み合わせを加えた発酵の後に存在するエタノールの割合(パーセンテージ)を示す。
本発明に係る開示は、バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)に関する。AmyEまたはその変異体は、より効率的にデンプンから発酵性糖を生産するために用いられることが出来る。さらに、グルコアミラーゼ及び本開示のアルファ・アミラーゼを含む組成物、及び本開示のアルファ・アミラーゼが補給されたグルコアミラーゼを利用するデンプンの加工方法を含めて開示する。
1.定義及び略語
この詳細な説明に従い、以下の略号と定義が使用される。本明細書で用いる単数形冠詞(a、an)及び定冠詞(the)は、文意より明らかに他の意味に解される場合を除き、その複数の場合を含む。従って、例えば、「酵素(an enzyme)」への言及は複数のそのような酵素を含み、「配合物(the formulation)」への言及は一以上の配合物と、当業者に知られるそれらの同等物への言及を含む。
別途記載のない限り、本明細書で用いる全ての技術及び科学上の用語は、当業者により通常理解されるものと同等の意味を持つ。以下の用語が下記に提供される。
1.1.定義
本明細書で用いる「アミノ酸配列」は、「ポリペプチド」という語及び/または「タンパク質」の語と同義である。いくつかの場合に、「アミノ酸配列」の語は、「ペプチド」の語と同義である。いくつかの場合に、「アミノ酸配列」の語は、「酵素」の語と同義である。
本明細書で用いる「ハイブリダイゼーション」は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術で行われる増幅の過程と同様に、核酸の鎖が塩基対合を介して、相補鎖と結合する過程を含む。ハイブリダイズされる核酸は、単鎖または二本鎖のDNAまたはRNA、RNA/DNAヘテロ二本鎖またはRNA/DNA共重合体として存在することが出来る。本明細書で用いる「共重合体」は、リボヌクレオチド及びデオキシリボヌクレオチドの両方を含む単一の核酸鎖をいう。核酸は、「高度にストリンジェントな条件」の下で、本明細書で開示される核酸へハイブリダイズするものを含む。高度にストリンジェントな条件は、50℃での0.2×SSC(1×SSC=0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム、pH7.0)中または65℃での0.1×SSC中のハイブリダイゼーションとして定義される。
本明細書で用いる「ヌクレオチド配列」または「核酸配列」は、ゲノム、合成または組み換え型の起源の配列をいい、センス鎖またはアンチセンス鎖を表すかに関わらず、二本鎖または一本鎖とすることが出来る。本明細書で用いる「核酸」の語は、ゲノムDNA、cDNA、合成DNAまたはRNAについていうことが出来る。核酸の残基は、当該技術分野で通常知られ、用いられる任意の化学的修飾を含むことが出来る。
「単離された」は、当該物質が自然に関連され、自然に見られる少なくとも一の他の成分から、その物質が少なくとも実質的に遊離していることを意味する。
「精製された」は、例えば、少なくとも約90%の純度、少なくとも約95%の純度または少なくとも約98%の純度である等、物質が比較的純粋な状態にあることを意味する。
「熱安定の」は、酵素が高温にさらされた後に活性を保持することを意味する。アルファ・アミラーゼの熱安定性は、その半減期(t1/2)によって測定される。ここで、酵素活性の半分は、半減期で消失する。半減期は、所与の温度で、特に具体的な適用に用いられる温度での時間にわたって残留する酵素の特異的なアルファ・アミラーゼ活性を算出することにより測定される。
本明細書で用いる「食品」は、消費者になんらかの有益な効果をもたらすことが可能な、小麦粉等の食品原料と同様に調理済みの食品の両方を含む。本明細書で用いられる「食品原料」は、食品か食料であるか、またはそれらに加えられる配合物を含み、また、例えば、酸性化または乳化に必要な、多様な製品中に少量で用いられる配合物も含む。食品原料は、使用及び/または用法及び/または供給方法により、溶液または固形物の形態とすることが出来る。
「オリゴ糖」は、3−20単糖から出来ている炭水化物分子を意味する。
「ホモログ」は、対象のアミノ酸配列または対象のヌクレオチド配列とで、所定の程度の同一性または「相同性」を有する実体を意味する。「相同配列」は、対象の配列と少なくとも85%の配列同一性、例えば、対象の配列と少なくとも85%、90%、95%、96%、97%、98%または99%の同一性を有するアミノ酸配列を含む。通常、ホモログは、対象のアミノ酸配列と同等の活性部位残基を含む。
本明細書で用いる「形質転換細胞」は、組み換えDNA技術の使用で形質転換された細胞を含む。形質転換は通常、細胞内への一以上のヌクレオチド配列の挿入で起こる。挿入されたヌクレオチド配列は、異種ヌクレオチド配列となり得る。すなわち、挿入されたヌクレオチド配列は、融合タンパク質のように、形質転換される細胞に自然にはない配列である。
本明細書で用いる「操作可能に連結された」は、記載の要素が意図された方法で機能するような関係にあることを意味する。例えば、コーディング配列と操作可能に連結された調節配列は、コーディング配列の発現がコントロール配列に適合する条件下で達成される方法でライゲートされる。
本明細書で用いる「生物学的に活性」は、必ずしも同じ度合いを示すわけではないが、自然に起こる配列と、同様の構造、制御または生化学的機能を有する配列をいう。
本明細書で用いる「デンプン」は、植物の複雑な多糖炭水化物から成る任意の物質をいい、(C10の化学式をもつアミロースとアミロペクチンから成る。ここでXはいずれの数字でも良い。特に、この語は、穀粒、草、塊茎及び塊根、さらに具体的に小麦、大麦、トウモロコシ、ライ麦、米、モロコシ、ぬか、キャッサバ、キビ、ジャガイモ、サツマイモ及びタピオカを含むが、それらに限られない任意の植物由来の物質をいう。
本明細書で用いる「顆粒デンプン」は、非加熱(生)のデンプンをいい、例えば、ゼラチン化されていないデンプンである。
本明細書で用いる「ゼラチン化」は、デンプン分子を可溶化し、粘性懸濁液を形成することを意味する。
本明細書で用いられる「ゼラチン化温度」は、デンプン基質のゼラチン化が起こる最低温度をいう。ゼラチン化の正確な温度は、特定のデンプンに依存し、デンプンが得られる植物種の特定の多様性及び成長条件等の要因にさらに依存し得る。
「DE」または「デキストロース当量」は、全還元糖の濃度の測定に用いられる業界基準であり、還元糖に転化された全固形物の割合(パーセンテージ)として計算される。非加水分解の顆粒デンプンは、本質的にDEが0であり、D−グルコースは、DEが100である。
本明細書で用いる「デンプン基質」は、精製デンプン、全粒穀粒または分留穀粒を用いた顆粒デンプンまたは液化デンプンをいう。
本明細書で用いる「液化デンプン」は、可溶化工程、例えば、従来のデンプン液化プロセスを経たデンプンをいう。
本明細書で用いる「グルコースシロップ」は、グルコース固形物を含む水性組成物を意味する。グルコースシロップは、少なくとも20のDEを有する。いくつかの実施態様において、グルコースシロップは21%以下の水分を含み、デキストロースとして換算して少なくとも25%の還元糖を含むことが出来る。一の実施態様において、グルコースシロップは、少なくとも90%のD‐グルコースを含み、他の実施態様において、少なくとも95%のD‐グルコースを含むことが出来る。いくつかの実施態様において、グルコース及びグルコースシロップの語は、相互置換可能に用いられる。
本明細書で用いる「発酵性糖」は、酵母発酵条件下で代謝されることが可能な糖をいう。これらの糖は主に、グルコース、マルトース及びマルトトリオース(DP1、DP2及びDP3)をいう。
本明細書で用いる「総糖含量」の語は、デンプン組成物中に存在する総糖含量をいう。
本明細書で用いる「ds」は、溶液中の溶解固形物(dissolved solids)をいう。
「ブリックス(Brix)」は、所与の温度における、溶液中の糖含量を測定するための周知の比重単位をいう。このブリックス計測器は、水性糖溶液の100グラム当たりに溶解するスクロースのグラム数または可溶性固形物含量の総量を測定する。ブリックス測定値は頻繁に、比重計あるいは屈折計によって測定される。
本明細書で用いる「ボーメ度」は、液体の比重をいう。20℃での比重(s.g.)及びボーメ度の関係は、
水より比重の重い液体について:
s.g.=145÷(145−ボーメ度)、及び
水より比重の軽い液体について:
s.g.=145÷(ボーメ度+130)である。
デンプン懸濁液、例えば、スラリー及びデンプン加水分解物について、ボーメ乾燥基質関係は、Cleland J.他、「デンプン懸濁液のボーメ乾燥基質表(Baume−Dry Substance Tables for Starch Suspensions)」、Ind.Eng.Chem.anal.Ed.、第15巻、334−36ページ、1943年で開示される。さらに、「臨界データ表(Critical Data Tables)」、トウモロコシ精製者協会社(Corn Refiners Association、Inc.)、1991年を参照されたい。ボーメ度は、トウモロコシ湿式粉砕産業での加水分解生成物のプロセス制御及び産業販売の両方で有用である。
本明細書で用いる「デンプン液化酵素」は、顆粒デンプンの加水分解または分解を触媒する酵素をいう。典型的なデンプン液化酵素は、アルファ・アミラーゼ(EC3.2.1.1)を含む。
「アミラーゼ」はとりわけ、デンプンの加水分解を触媒可能な酵素を意味する。
「アルファ・アミラーゼ(EC3.2.1.1)」は、無作為にデンプン分子内のα−D−(1→4)O−グリコシド結合を切断するエンド作用型酵素をいう。対照的に、ベータ・アミラーゼ(EC3.2.1.2、α−D−(1→4)−グルカンマルトヒドロラーゼ)及びマルトース生産性アルファ・アミラーゼ(EC3.2.1.133)のようないくつかの生産物特異的アミラーゼ等のエクソ作用デンプン分解酵素は、基質の非還元末端からデンプン分子を切断する。これらの酵素は、1,4−α−結合D−グルコース単位を含む多糖類における1,4−α−結合D−グルコシド結合のエクソまたはエンド型加水分解をもたらすものとしても説明されてきた。これらの酵素を記載するために用いられる別の語は、グリコゲナーゼである。典型的な酵素は、α−1,4−グルカン4−グルカノヒドロラーゼを含む。
本明細書で用いる「グルコアミラーゼ」は、アミログルコシダーゼ分類の酵素をいう(EC3.2.1.3、グルコアミラーゼ、α−1,4−D−グルカン・グルコヒドロラーゼ)。これらは、アミロース及び/またはアミロペクチン分子の非還元末端からグルコシル残渣を遊離するエキソ作用型酵素である。この酵素は、α−1,6及びα−1,3結合を加水分解することも可能である。しかしながら、α−1,4結合の加水分解よりははるかに速度が遅い。
本明細書で用いる、AmyEまたはその変異体の「トランスグルコシダーゼ活性」は、マルトースを加えたインキュベーションでのマルトトリオースの生成により特性化される。特に、トランスグルコシダーゼ活性は、アルファ−1,4−グルコシル・トランスフェラーゼ活性をいう。
本明細書で用いる「ヨウ素陽性糖」または「IPS」は、液化と糖化の後に加水分解されないアミロースをいう。糖化されたデンプンがヨウ素と試験される場合、高DPnアミロースはヨウ素を拘束し、特有の青い色を引き起こす。IPSの存在は、不完全なデンプン分解を表すため、IPSはデンプン加工用途において非常に望ましくない。
本明細書で用いる「不溶性残留デンプン」または「IRS」は、糖化の後に沈殿物として現れる不完全に加水分解されたデンプンをいう。多量の沈殿物は、それらが生産の効率を本質的に妨害し、生産高を減少させる可能性があるため、甘味料用途において不適当である。IRSはさらに、このような甘味料を含む食品に不適当な構成をもたらす。
本明細書で用いる「グルコースサージ」は、発酵の誘導(酵母増殖)期で顕著に増加したグルコース量をいう。
本明細書で用いる「デンプンの加水分解」は、水分子の付加を伴うグルコシド結合の切断をいう。
「重合度(DP)」は、所与の糖中の無水グルコピラノ−ス単位の数(n)をいう。DP1の例は、グルコ−ス及びフルクト−ル等の単糖である。DP2の例は、マルト−ス及びスクロ−ス等の二糖である。DP4+(>DP4)は、重合の程度が4以上であるポリマ−を意味する。
本明細書で用いる「接触」または「混合」は、酵素により基質を所望の最終産物に転換させるため、個々の酵素を個別の基質に対して、十分に近い位置に置くことをいう。個別の基質と酵素溶液とを混合することが接触または混合をもたらし得ることは、当業者に理解される。
1.2.略語
別途記載のない限り、以下の略語が適用される。
AE アルコールエトキシレート
AEO アルコールエトキシレート
AEOS アルコールエトキシ硫酸塩
AES アルコールエトキシ硫酸塩
AkAA アスペルギルス・カワチイ・アルファ・アミラーゼ
AmyE バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ
AmyE−tr 切断AmyE
AmyE FL 全長AmyE
AmyL バチルス・リケニフォルミス・アルファ・アミラーゼ
AmyR SPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼ
AmyS ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ
AS アルコール硫酸塩
BAA 細菌アルファ・アミラーゼ
cDNA 相補的DNA
CMC カルボキシメチルセルロース
DE デキストロース等価物
DI 蒸留、脱イオン化
DNA デオキシリボ核酸
DP3 3個のサブユニットを有する重合度
DPn n個のサブユニットを有する重合度
DSまたはds 乾燥固形物
DTMPA ジエチルトリアミン5酢酸
EC 酵素分類用酵素番号
EDTA エチレンジアミン4酢酸
EDTMPA エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸
EO エチレンオキシド
F&HC 布及び家庭用品ケア
gpm ガロン/分
GAU グルコアミラーゼ活性単位
HFCS フルクトース高含有コーンシロップ
HFSS フルクトース高含有デンプンベースシロップ
HGA フミコーラ・グリセア・グルコアミラーゼ
HPLC 高圧液体クロマトグラフィー
IPS ヨウ素陽性糖
IPTG イソプロピルβ−D−チオガラクトシド
IRS 不溶性残留デンプン
kg キログラム
LA ラウリーア寒天
LB ラウリーア培養地
L1T アミノ酸が当該技術分野で一般に知られる単一文字の略語で示される場合、位置1でのロイシン(L)残基がトレオニン(T)残基と置き換えられている
LU リパーゼ単位
MOPS 3−(N−モルフォリノ)プロパンスルホン酸
MT メートルトン
MW 分子量
NCBI 全米バイオテクノロジー情報センター
nm ナノメートル
NOBS ノナノイロキシベンゼンスルホン酸塩
NTA ニトリロ3酢酸
OD 光学密度
PCR ポリメラーゼ連鎖反応
PEG ポリエチレングリコール
pI 等電点
ppm 百万分当たりの割合
PVA ポリ(ビニルアルコール)
PVP ポリ(ビニルピロリドン)
RAU 基準アミラーゼ単位
RMSD 2乗平均平方根
RNA リボ核酸
rpm 毎分回転数
SAS 2級アルカンスルホン酸塩
1XSSC 0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム、pH7.0
SSF 同時糖化発酵
SSU 可溶性デンプン単位、分当たりの遊離グルコース1mgの還元力と等価
TAED テトラアセチルエチレンジアミン
TNBS トリニトロベンゼンスルホン酸
TrGA トリコデルマ・リーセイ・グルコアミラーゼ
w/v 重量/容量
w/w 重量/重量
wt 野生型
μL マイクロリットル
μNm マイクロニュートン×メーター
XTRA SPEZYME(登録商標)XTRA(ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)
2.アルファ・アミラーゼ
2.1.構造及び機能
アルファ・アミラーゼは、微生物及び動植物の組織に存在する酵素の群を構成する。それらは、グリコーゲン、デンプン、関連する多糖類及びいくつかのオリゴサッカライドのアルファ−1,4−グルコシド結合を加水分解することが出来る。アルファ・アミラーゼは全て、同一の触媒機能を持つが、それらのアミノ酸配列は大幅に異なる。異なるアミラーゼ間の配列同一性は、例えば、25%未満であったりと、実質的に存在しないことが出来る。相当なアミノ酸配列の多様性にもかかわらず、アルファ・アミラーゼは、異なる種に由来するアルファ・アミラーゼの三次元構造が測定された後に同定された、共通の全体的な幾何学的構造(topological scheme)を共有する。共通の三次元構造は三個のドメインを示す:
すなわち、(1)ドメインAとして知られる「TIM」バレル、(2)ドメインA内に挿入されるドメインBとして知られる長ループ領域、及び(3)ギリシャ・キー(Greek−key)モチーフを伴う特有のベータ構造を含むドメインCとして知られるC末端に近い領域である。
ドメインAのTIMバレルは、ペプチド骨格に沿って交互に並ぶ八個のアルファ・ヘリックス及び八個の平行ベータ鎖、すなわち、(β/α)から成る。保存された糖分解酵素トリオースリン酸イソメラーゼにちなんで命名されたこの構造は、保存タンパク質折り畳みの中で一般的であると知られている。ドメインBは、βA3及びαA3(ドメインA内の第3のβ鎖及びα−ヘリックス)の間に挿入されたループ領域である。ドメインAが活性部位に隣接し、ドメインBが活性部位を側面から覆うことを三次元構造が示すため、ドメインA及びドメインBの両方は、直接アルファ・アミラーゼの触媒機能に関与する。さらに、活性部位のアミノ酸残基がベータ鎖と、隣接するアルファ・ヘリックスとを連結するループ内に位置するため、ドメインAは触媒ドメインと考えられる。ドメインBは、基質結合への影響により酵素の特異性を決定すると考えられる。MacGregor他、Biochim.Biophys.Acta.、第1546巻、1−20ページ(2001年)。
「ターマミル様」アルファ・アミラーゼは、デンプン加工産業で広く用いられるアルファ・アミラーゼの群をいう。米国特許番号6,440,716の配列番号2のアミノ酸配列を有するB.リケニフォルミス・アルファ・アミラーゼは、Termamyl(登録商標)として市販される。ターマミル様アルファ・アミラーゼは一般に、バチルス種により生産された相同性の高いアルファ・アミラーゼの群をいう。この群の他の構成要素は、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス(以前は、バチルス・ステアロサーモフィラスとして知られる。両方の名称は、本発明に係る開示で相互置換可能に用いられる)及びB.アミロリケファシエンスに由来するアルファ・アミラーゼ、及びバチルス種NCIB12289、NCIB12512、NCIB12513及びDSM9375(その全ては、米国特許番号6,440,716及び国際公開番号WO95/26397で詳細に記載され、参照により本明細書に組み込まれる)に由来するものを含む。
アルファ・アミラーゼは上述の三個のドメインを普遍的に含むが、B.ズブチリスに由来するAmyEのようないくつかのアルファ・アミラーゼの三次元構造は、ターマミル様アルファ・アミラーゼと顕著に異なる。これらの酵素は、非ターマミル様アルファ・アミラーゼとしてまとめて呼ばれる。図1は、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス(配列番号25、AmyS)、バチルス・リケニフォルミス(配列番号26)及びバチルス・ズブチリス(配列番号27、AmyE)に由来するアルファ・アミラーゼの配列アラインメントを示す。配列アラインメントは、コリン(Kalign)2.0プログラムで作製した(http://www.ebi.ac.uk/Tools/kalign/index.htmlで利用可能である。さらに、Lassmann及びSonnhammer、BMC Bioinformatics、第6巻、298ページ(2005年)も参照されたい)。AmyEはAmyLまたはAmySと、およそ15%の同一性及び25%未満の類似性を共有する一方、ターマミル様AmyS及びAmyLは、およそ63%の同一性及びおよそ77%の類似性を共有する。
バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはその切断変異体の結晶構造は決定され、それは他のアルファ・アミラーゼと共通の特徴を共有する。藤本他、J.Mol.Biol.、第277巻、393−407ページ(1998年)(プロテインデータバンク登録番号1BAG)、香川他、J.Bacteriol.、第185巻、6981−84ページ(2001年)(プロテインデータバンク登録番号1UA7)。AmyEの結晶構造を、それらの「ターマミル様アルファ・アミラーゼ」のものと比べることは特に興味深い。図2で示すように、共通の幾何学的構造は、AmyE及びAmyS間の三次元構造の比較により同定される。両方のアミラーゼは、三個のドメインを伴う類似の全体構造を示す。例えば、それぞれプロテインデータバンク登録番号1UA7及び1HVXを参照されたい。
しかしながら、AmyS、AmyL及びAmyEの三次元構造の精密な検査は、AmyEとターマミル様アルファ・アミラーゼ間の重要な構造差を明らかにする。AmySとAmyLを相互に重ね合わせた場合、これらの二個のアミラーゼは、三個のドメインの各々に対してほとんどオーバーラップする。有意差は、アミノ酸側鎖レベルでのみ存在する。図3Aを参照されたい。他方、図3Bは、AmySとAmyEの重ねられた三次元構造を提供する。AmySとAmyEの間には、重要な構造差がある。最も目立つ差は、ドメインB内に位置することが出来る。ドメインBが触媒部位の大部分を形成すると一般に考えられるため、AmyEがターマミル様アルファ・アミラーゼのものと異なる酵素特性を示す可能性が期待される。
構造類似性のより定量的測定値は、所与の三次元アライメントに基づく平均二乗偏差(RMSD)の算出を介する。RMSDは、重ねられたタンパク質の骨格間の平均距離の測定値である。当業者は通常、最適な剛体の重ね合せの後に、アルファ炭素原子座標のRMSDで三次元構造の類似性を測定することが出来る。AmyL(プロテインデータバンク登録番号1BLI)の三次元構造が、AmyS(プロテインデータバンク登録番号1HVX)の三次元構造と重ねられる場合、前記RMSDは、PyMOL(http://pymol.orgで利用可能である)に基づくと、419のアミノ酸残基間で0.408オングストロームである。しかしながら、AmyE(プロテインデータバンク登録番号1UA7)とAmyS(プロテインデータバンク登録番号1HVX)間の三次元構造比較は、311のアミノ酸残基間で8.134オングストロームのRMSDを生じる。
2.2.AmyE及びその変異体
本明細書で開示する用途の実施に有用な、AmyE酵素及びその変異体を提供する。AmyE及びその変異体をコードする核酸と同様に、その核酸を含むベクターと宿主細胞をさらに提供する。
本開示の目的において「AmyE」は、B.ズブチリスに由来する自然発生のアルファ・アミラーゼ(EC3.2.1.1、1,4−α−D−グルカン・グルカノヒドロラーゼ)を意味する。代表的なAmyE配列を、配列番号1または27に示す。配列番号1で示すAmyEのアミノ酸配列は、天然シグナル配列を持たない成熟形である。配列番号27で示すAmyEのアミノ酸配列は、41のアミノ酸残基から成るシグナル配列を含む。このAmyEの天然のシグナル配列のアミノ酸配列を、配列番号17に示す。このAmyEの成熟形は、本発明に係る開示で「全長AmyE」とする。他のAmyE配列は、デフォルト・アライメント・パラメーターでBLAST配列アラインメント・アルゴリズムを用いて、配列番号1のAmyEと少なくとも約80%、約85%、約90%、約95%または約98%の配列同一性を有する。例えば、UniProtKB/TrEMBL登録番号O82953で開示される、Amy31Aとして知られるAmyE(配列番号3)は、配列番号1のAmyEと86%の配列同一性を有する。配列番号3のN末端の45アミノ酸残基は、Amy31Aのシグナル配列である。AmyE(配列番号1)とAmy31A(シグナル配列のない配列番号3)間の配列アラインメントは、図4に示す。AmyE酵素は、NCBI登録番号ABW75769(配列番号28)で開示されるアミノ酸配列を有するAmyEを含むが、それに限られない。さらに、AmyEタンパク質配列は、NCBI登録番号ABK54355(配列番号29)、AAF14358(配列番号30)、AAT01440(配列番号31)、AAZ30064(配列番号32)、AAQ83841(配列番号33)及びBAA31528(配列番号34)(それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる)で開示されるものを含む。
AmyE「変異体」は、自然発生のAmyE配列の、アミノ酸配列の修飾を含む。本明細書で用いる自然発生のAmyEは、「親酵素」、「親配列」、「親ポリペプチド」または「野生型AmyE」でもある。アミノ酸の修飾は、アミノ酸置換、付加または欠失を含むことが出来る。AmyE変異体におけるアミノ酸の修飾は、自然発生の変異の結果、または、下記に記載する修飾の目的のため当該技術分野でよく知られた方法の一を用いた、アミノ配列の計画的な修飾の結果とすることが出来る。代表的なAmyE変異体は、2008年6月6日に出願された米国仮出願番号61/059,513に開示され、それらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
別途記載のない限り、AmyE変異体は、少なくとも一のアミノ酸修飾を有するが、この変異体は、デフォルト・アライメント・パラメーターを用いたタンパク質配列のBLASTアラインメントで測定して、配列番号1のAmyEと少なくとも約80%、約85%、約90%、約95%または約98%のアミノ酸配列同一性を保持する。例えば、この変異体は、配列番号1のアミノ酸配列と比べ、1、2、3、5以下、10以下、20以下のアミノ酸置換を有することが出来る。修飾は通常、生体機能に必要とされないアミノ酸残基で行われる。修飾されるアミノ酸残基の選択は、AmyE配列中の配列相同性により誘導されることが出来る。一般に、AmyE配列内でよく保存されたアミノ酸は、生物活性に必要とされる可能性が高い。反対に、AmyE配列間で異なるアミノ酸位置は、生物活性に必要とされる可能性が低い。例えば、図4内の太字のフォントで示すAmyEとAmy31A間のアライメントにおいて異なるアミノ酸残基は、生物活性の損失なく、AmyE変異体内で修飾されることが出来る可能性が高い。
変異体AmyEは、自然発生のAmyEと、Bドメイン、例えば、配列番号1のアミノ酸残基101−151内で実質的な構造の同一を示すことが出来る。一の実施態様において、変異体AmyEは、自然発生のAmyEのBドメインのアミノ酸残基に関して1−3のアミノ酸置換を含むことが出来る。別の実施態様において、変異体AmyEは、自然発生のAmyEの三次元構造と、全体でまたはBドメイン内のみのいずれかで、平均2オングストローム以内でオーバーラップする三次元構造を有することが出来る。
いくつかの実施態様において、変異体AmyEは、親酵素の特性と比べて、一以上の改変された特性を示すことが出来る。改変された特性は、親と比べて、変異体の改良された性能を結果として生じることが出来る。これらの特性は、基質特異性、基質結合性、基質切断パターン、熱安定性、pH/活性プロファイル、pH/安定性プロファイル、酸化への安定性、カルシウムイオン(Ca2+)のより少ない量での安定性及び/または比活性度を含むことが出来る。
AmyEまたはその変異体は、発現、検出及び/または精製を促進する、AmyEの成熟形のN末端及び/またはC末端での配列を含む融合蛋白質、例えば、シグナル配列またはHisタグ等として発現されることが出来る。このような配列は、宿主生物内でのAmyEの分泌及び発現を促進するシグナル配列を含む。追加のアミノ酸残基は、Yang他、「バチルス・ズブチリスに由来するアミラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列(Nucleotide sequence of the amylase gene from Bacillus subtilis)」、Nucleic Acids Res.、第11巻、237−49ページ、(1983年)で説明されるように、シグナル配列の切断に続き、AmyEのN末端から切断されることが出来る。AmyEの「成熟形」は、全ての発現されたAmyE配列のこのような翻訳後修飾の生成物として定義される。成熟AmyEを形成するために切断される、主要な翻訳産物のN末端で見られる配列は代わりに、「シグナル配列」、「リーダー配列」あるいは「プロ配列」として指定されることが出来る。
シグナル配列は、AmyEと同一の遺伝子でコードされることが出来る。例えば、配列番号1で示すAmyEは、配列MFAKRFKTSLLPLFAGFLLLFHLVLAGPAAASAETANKSNE(配列番号17)を有するシグナル配列及び追加のN末端アミノ酸により自然に発現される。シグナル配列は代わりに、異なるAmyEあるいはさらに異なるタンパク質に由来するB.ズブチリス種シグナル配列とすることが出来る。さらに、シグナル配列は異なる種、例えば、B.リケニフォルミス等に由来することが出来る。このシグナル配列は例えば、特定の宿主細胞内でAmyEまたはその変異体の最適な発現を提供するために選ばれることが出来る。成熟AmyEは、シグナル配列ではない、N末端からの追加の配列のタンパク質分解的切断の結果、生産されることが出来る。例えば、B.リケニフォルミス(「LATリーダー配列」)に由来する31アミノ酸残基のシグナル配列は、AmyE配列を有する構造内で融合されることが出来る。
本開示の目的のためのAmyE変異体は、自然発生のAmyEと比べ、少なくとも部分的かまたは同様の1,4−α−D−グルカン・グルカノヒドロラーゼ活性を有することが出来る。さらに、本開示の目的のためのAmyE変異体は、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと比べ、同様のレベルのトランスグルコシダーゼ活性も有する。このトランスグルコシダーゼ活性は、実施例2.2で記載するようにマルトースに由来するマルトトリオースの酵素合成に基づき測定される。この変異体は、野生型AmyEと同一の活性及び特性を有することが出来る。または、この変異体は、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと比べ、改変された特性を有することが出来る。改変された特性は、マルトヘプタオース及び/またはマルトトリオース基質に対し、改変された、例えば、二倍または三倍高い比活性度とすることが出来る。タンパク質の熱安定性は、代わりに、または追加して、改変されることが出来る。例えば、前記変異体は、AmyEよりも熱安定とすることが出来る。改変された特性は、代わりに、または追加して、酵素活性の最適pHとすることが出来る。例えば、前記変異体は、より酸性またはよりアルカリ性の最適pHを有することが出来る。
「切断」AmyE(「AmyE−tr」)は、C末端デンプン結合ドメインの全てまたは一部の配列欠失を有するAmyEを意味する。配列番号2のAmyE−trにおいて、例えば、配列番号1のAmyEは、残基D425で切断されている。このAmyE−trの2.5Å解像度結晶構造は、タンパク質データバンク登録番号1BAGで利用可能である。これは、藤本他、「マルトペンタオースで合成されたB.ズブチリスに由来する触媒部位変異アルファ・アミラーゼの結晶構造(Crystal structure of a catalytic−site mutant alpha−amylase from B. subtilis complexed with maltopentaose)」、J.Mol.Biol.、第277巻、393−407ページ(1998年)内で開示される。AmyE−trは、他の位置、例えば、配列番号1のAmyEのY423、P424、D426またはI427で切断されることができ、それにより、C末端デンプン結合ドメインの全てまたは一部が除去される。
AmyEまたはその変異体をコードする核酸は、配列番号1のAmyE及びAmyE−tr(配列番号2)をそれぞれコードする配列番号9及び配列番号10で開示されるポリヌクレオチドを含むが、それらに限られない。さらに、代表的なポリヌクレオチドは、配列番号11に開示される、Amy31A(配列番号3)をコードするポリヌクレオチドを含む。NCBI登録番号ABK54355、AAF14358、AAT01440、AAZ30064、NP_388186、AAQ83841及びBAA31528等で開示されるAmyEは、公にアクセス可能なデータベース内で開示されるポリヌクレオチドによりコードされる。それらの配列は、参照により本明細書に組み込まれる。核酸は、DNA、mRNAまたは相補的DNA配列とすることが出来る。核酸はさらに、前述の核酸のいずれかの「縮退配列」を含む。縮退配列は、同一のアミノ酸残基をコードするが、前述の核酸配列とは異なるヌクレオチド配列を有する少なくとも一のコドンを含む。例えば、核酸は、AmyEまたはその変異体をコードする任意の核酸配列を含む。縮退配列は、特定の宿主生物に好ましいコドンを用いることで最適な発現のために設計されることが出来る。
AmyEまたはその変異体をコードする核酸を含むベクターをさらに提供する。ベクターを含む宿主細胞を提供する。宿主細胞は、AmyE変異体をコードするポリヌクレオチドを発現することが出来る。前記宿主は、バチルス種、例えば、B.ズブチリスとすることが出来る。
2.3.AmyE変異体の特性評価
AmyE変異体は、その核酸及び主要ポリペプチド配列、3D構造モデリング及び/または比活性度により特徴づけることが出来る。AmyE変異体の追加の特徴は、安定性、カルシウムイオン(Ca2+)依存性、pH範囲、酸化安定性及び熱安定性を含む。一の側面において、AmyE変異体は、野生型AmyEの性能特性を保持する一方、野生型AmyEよりも高いレベルで発現される。発現と酵素活性のレベルは、当業者に知られる標準的アッセイ法を用いて評価出来る。別の側面において、変異体は、野生型酵素に比べ、改良された性能特性、例えば、高温での改良された安定性または多様なpH値(例えば、pH4.0−6.0またはpH8.0−11.0)での改良された活性等を示す。
AmyE変異体はAmyEと比べ、宿主細胞内で改変された量で発現されることが出来る。発現は一般に、所与の時間、当該技術分野で知られる標準的技術を用いて、培養液から回収可能な、活性のある変異体の量に関する。発現はさらに、宿主細胞内で生産されたかまたは宿主細胞により分泌された変異体の量または比率に関連することが出来る。発現はさらに、変異体酵素をコードするmRNAの翻訳の比率に関連することが出来る。
別の側面において、重要な変異は、例えば、糖化で使用するために、特に、60℃付近の温度、例えば、50−70℃で、改変された安定性または比活性度を示す。変異体は、その変異体が他の用途または組成物で用いられるかどうかに依存して、他の温度で改変された安定性または比活性度を有することが出来る。例えば、ベーキング製品について、変異体は、より高温の範囲での改変された比活性度を示すことが出来る。
AmyE変異体はさらに、親AmyEと比べ、改変された酸化安定性、特により高い酸化安定性を有することが出来る。例えば、酸化安定性の増大は洗剤組成物で有利であり、酸化安定性の減少はデンプン液化用の組成物において有利である。
本明細書で記載するAmyE変異体は、特に、約55℃−約95℃またはそれ以上の高温、特に、約80℃で、親酵素に比べ10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%またはそれ以上で半減期を長くする変異を有することが出来る。一の実施態様において、AmyE変異体は、80℃以上で約1−10分加熱出来る。
AmyE変異体は、例えば、本明細書で記載するエキソ特異性指数により測定されるエキソ特異性を有することが出来る。AmyE変異体は、任意で、同一条件で測定した場合、由来する親酵素またはポリペプチドと比べ、より高いまたは増加したエキソ特異性を有する変異体を含む。従って、例えば、AmyE変異体ポリペプチドは、親ポリペプチドと比べ10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%、500%、1000%、5000%、10,000%またはそれ以上のエキソ特異性指数を有することが出来る。
一の側面において、AmyE変異体は、親配列と同一のpH安定性を有する。別の側面において、前記変異体は、より高いpH安定性の範囲を与えるか、またはpH範囲を酵素の最終商業目的に望ましい範囲に移す変異を含む。例えば、一の実施態様において、前記変異体は、約pH5.0から約pH10.5でデンプンを分解出来る。このAmyE変異体ポリペプチドは、同一条件下で親ポリペプチドと比べ、より長い半減期またはより高い活性(アッセイ法に依存する)を有することが出来る。または、このAmyE変異体は、親ポリペプチドと同一の活性を有することが出来る。このAmyE変異体ポリペプチドはまた、同一pH条件下で、その親ポリペプチドと比べ約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、200%またはそれ以上のより長い半減期を有することが出来る。あるいは、または追加して、このAmyE変異体は、同一pH条件下で、親ポリペプチドと比べより高い比活性度を有することが出来る。
別の測面において、本明細書で記載するAmyE変異体のいずれかをコードする核酸に相補的な核酸を提供する。加えて、この相補的な核酸とハイブリダイズすることが出来る核酸を提供する。別の実施態様において、本明細書で記載する方法と組成物において使用される配列は、合成配列である。この配列は、特定の宿主生物での発現のための最適コドン使用頻度を用いて作製された配列を含むが、それらに限られない。
3.アルファ・アミラーゼの生産
本明細書で記載する方法により、または当該技術分野で知られる任意の別の方法により生産されたアルファ・アミラーゼをコードするDNA配列は、適したプロモーター、オペレーター、リボソーム結合部位、翻訳開始シグナル及び任意に、リプレッサー遺伝子または種々の活性化物質遺伝子をコードする制御配列を通常含む発現ベクターを用いて、酵素の形態で発現させることが出来る。
3.1.ベクター
アルファ・アミラーゼをコードするDNA配列を有する組み換え発現ベクターは、組み換えDNA処置が好都合に行われる任意のベクターとすることが出来る。また、ベクターの選択は、ベクターが導入される宿主細胞にしばしば依存する。従って、ベクターは自律的に複製するベクター、すなわち、染色体外に存在するベクターであり、その複製は染色体の複製と独立し、例えばプラスミド、バクテリオファージまたは染色体外エレメント、ミニクロモソームまたは人工染色体であることが出来る。あるいは、ベクターは、宿主細胞へ導入される場合、宿主細胞のゲノムに統合され、統合された染色体と共に複製されるものとすることが出来る。前記統合された遺伝子は、抗生物質の選択または他の選択圧、例えば、必須の調節遺伝子または必須の代謝経路の遺伝子の相補性等により誘導される増幅可能な構築物を使用して、染色体中でこの遺伝子の複数のコピーを作製するために増幅されることも出来る。
発現ベクターは通常、クローニングベクターの構成要素、例えば、選択された宿主生物中のベクターの自律複製及び選択目的のために一以上の表現型で検出可能なマーカーを可能にするエレメント等を含む。この発現ベクターは通常、プロモーター、オペレーター、リボソーム結合部位、翻訳開始シグナル及び任意に、リプレッサー遺伝子または一以上の活性化物質遺伝子をコードする制御配列を含む。一の側面において、使用する全てのシグナル配列は、酵素の容易な収集と任意の精製のため、前記物質を細胞培養地へ向かわせるものである。本明細書で記載するアルファ−アミラーゼ、プロモーター、ターミネーター及び他の要素をそれぞれコードするDNA構築物をライゲートし、複製に必要な情報を含む適切なベクターにそれらを挿入するために使用される手順は、当業者に良く知られている(Sambrook他、分子クローニング、ラボマニュアル(MOLECULAR CLONING;A LABORATORY MANUAL)、第2版、コールドスプリングハーバー、1989年及び第3版、2001年)。
ベクターにおいて、DNA配列は、適したプロモーター配列と操作可能に連結されるべきである。このプロモーターは、選択した宿主細胞内で転写活性を示す任意のDNA配列とすることができ、宿主細胞と同種または異種のタンパク質をコードする遺伝子に由来することが出来る。本開示のアルファ・アミラーゼをコードするDNA配列の転写の誘導に適したプロモーターは、特に、細菌性宿主において、B.ズブチリス、B.リケニフォルミス、B.ステアロサーモフィラスまたはB.アミロリケファシエンスに由来するアルファ・アミラーゼ・プロモーターのような種々のバチルス由来プロモーター、大腸菌のlacオペロンのプロモーター、ストレプトミセス・コエリカラー(Streptmyces coelicolor)アガラーゼ遺伝子dagAまたはcelAプロモーター、及びバチルス・ズブチリスxylAやxylB遺伝子のプロモータ等を含む。菌性宿主での転写について、有用なプロモーターの例は、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)TAKAアミラーゼ、リゾムコル・ミヘイ(Rhizomucor miehei)アスパラギン酸プロテイナーゼ、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)中性アルファ・アミラーゼ、A.ニガー酸安定アルファ・アミラーゼ、A.ニガー・グルコアミラーゼ、リゾムコル・ミヘイ・リパーゼ、A.オリゼ・アルカリプロテアーゼ、A.オリゼ・トリオースリン酸塩異性化酵素またはA.ニジュランス(A.nidulans)アセトアミダーゼをコードする遺伝子に由来するものである。本明細書で記載するアルファ・アミラーゼをコードする遺伝子が大腸菌のような細菌種で発現される場合、適したプロモーターが選択され、例えば、T7プロモーターとファージラムダプロモーターを含むバクテリオファージプロモーター等から選択されることが出来る。酵母種での発現に適したプロモーターの例は、サッカロミセス・セレヴィシエ(Saccharomyces cerevisiae)のGal1及びGal10プロモーターとピチア・パストリス(Pichia pastoris)AOX1及びAOX2プロモーターを含むが、それらに限られない。
発現ベクターはさらに、アルファ・アミラーゼ変異体をコードするDNA配列と操作可能に連結される適した転写ターミネーター及び真核生物内にポリアデニル化配列を含むことが出来る。終止配列とポリアデニル化配列は、プロモーターと同一の起源に適切に由来することが出来る。このベクターは、目的の宿主細胞でベクターを複製させることの出来るDNA配列をさらに含むことが出来る。そのような配列の例は、プラスミドpUC19、pACYC177、pUB110、pE194、pAMB1、pICatH及びpIJ702の複製開始点である。
前記ベクターはまた、選択マーカー、例えば、B.ズブチリスまたはB.リケニフォルミス等に由来するdal遺伝子のような、遺伝子の生産物が宿主細胞の欠陥を補う遺伝子、または抗生物質への耐性を与える遺伝子、例えば、アンピシリン、カナマイシン、クロラムフェニコールまたはテトラサイクリン耐性を与える遺伝子を含むことが出来る。ベクターはさらに、amdS、argB、niaD及びxxsC、ヒグロマイシン耐性を生じるマーカーのようなアスペルギルス選択マーカーを含むことが出来る。または、この選択性は、当該技術分野で知られる同時形質転換により達成されることが出来る。国際公開番号WO91/17243を参照されたい。
3.2変異体発現及び宿主生物
アルファ・アミラーゼは、宿主細胞内で発現された場合、その酵素が培養地内へ分泌されることは、一般的に有利とされる。この目的のために、前記アルファ・アミラーゼは、培養地へ発現された酵素の分泌を可能にするシグナル配列を含むことが出来る。望まれる場合、このシグナル配列は、異なるシグナル配列により置き換えられることができ、これは各シグナル配列をコードするDNA配列の置換により、好都合に達成される。例えば、AmyEをコードする核酸は、図5で示す発現ベクター内でB.リケニフォルミス・シグナル配列と操作可能に連結される。シグナル配列は、上記でより詳細に記載する。
DNA構築物または発現ベクターのいずれかを含む単離細胞は、アルファ・アミラーゼの組み換え物の生産において宿主細胞として有利に使用される。この細胞は、アルファ・アミラーゼをコードするDNA構築物で形質転換されることができ、任意に、宿主染色体に(一以上のコピーで)そのDNA構築物を統合することで、形質転換されることが出来る。DNA配列は細胞内において安定的に維持される可能性がより高まるため、この統合は一般的に有利であると考えられている。DNA構築物の宿主染色体への統合は、従来の方法、例えば、同種または異種の組み換え等により行われることが出来る。あるいは、前記細胞は異なる種類の宿主細胞に関連して、上述のように発現ベクターにより形質転換されることが出来る。
適した細菌性宿主生物の例は、B.ズブチリス、B.リケニフォルミス、B.レンタス、B.ブレビス、B.ステアロサーモフィラス、B.アルカロフィラス、B.アミロリケファシエンス、B.コアグランス、B.ラウツス、B.メガテリウム及びB.スリンギエンシスを含むバチルス科、S.ムリヌス(S.murinus)のようなストレプトミセス種、L.ラクチス(L.lactis)のようなラクトコッカス種(Lactococcus sp.)を含む乳酸細菌種、L.ロイテリ(L.reuteri)を含むラクトバチルス種、ロイコノストック種(Leuconostoc sp.)、ペディオコッカス種(Pediococcus sp.)及びストレプトコッカス種のようなグラム陽性細菌種である。また、他の有用な宿主は、例えば、バチルス種A7−7を含む。あるいは、大腸菌を含む腸内菌またはシュードモナスに属するグラム陰性細菌種の株を、宿主生物として選択することが出来る。
適した酵母宿主生物は、生物工学的に関連する酵母種、例えば、限定されないが、ピキア種(Pichia sp.)、ハンセヌラ種(Hansenula sp.)、クルイベロミセス種(Kluyveromyces sp)、ヤロウィニア種(Yarrowinia sp)、S.セレヴィシエ等のサッカロミセス種またはS.ポンベ(S.pombe)のようなシゾサッカロミセス属(Schizosaccharomyces)に属する種から選択出来る。メチルトローフ酵母種ピキア・パストリス(Pichia pastoris)の株は、宿主生物として使用出来る。あるいは、この宿主生物は、ハンセヌラ種とすることも出来る。糸状菌のうちの適した宿主生物は、アスペルギルス種、例えば、A.ニガー、A.オリゼ、A.ツビゲンシス、A.アワモリまたはA.ニジュランスを含む。あるいは、フザリウム種、例えば、フザリウム・オキシスポラム(Fusarium oxysporum)またはR・ミヘイのようなリゾムコル種等の株が、宿主生物として使用出来る。他の適した酵母は、サーモミセス種及びムコル種(Mucor sp.)を含む。菌細胞は、当該技術分野で知られる方法による、プロトプラスト形成とプロトプラストの形質転換、その後の細胞壁の再生を伴う方法により形質転換されることが出来る。アスペルギルス(Aspergillus)宿主細胞の形質転換に適した手順は、例えば、EP238023で説明される。
さらに別の側面において、アルファ・アミラーゼを生産する方法が提供され、この方法は前記変異体の生産をもたらす条件下で上述の宿主細胞を培養する工程、及び前記細胞及び/または培養地から変異体を回収する工程を含む。前記細胞の培養に使用する培地は、目的の宿主細胞を増殖させ、前記アルファ・アミラーゼを発現させるために適した任意の従来の培地とすることが出来る。適した培地及び培地成分は、市販業者から入手出来るか、または、例えば、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)のカタログで述べられているように、公表された処方に従い調製することが出来る。培養地の例は、三千リットル(3,000L)の撹拌タンク発酵槽で行われる流加回分発酵用の培地を含むが、それに限られない。この場合の培養培地は、微量元素の他、ナトリウム、カリウム、リン酸塩、マグネシウムの供給源としての無機塩や硫酸塩と共に、有機化合物源としてのトウモロコシ浸漬固形物及び大豆粉の他、微量元素から成ることが出来る。通常、グルコースのような炭水化物源も初期培地の一部をなす。一度培地が設置され、増殖が始まると、当該技術分野で知られるように、炭水化物はタンクへ秤量され、培養が維持される。例えば、色度計定量法を用いて酵素力価を測定するために、サンプルが規則的な間隔で発酵槽から回収される。測定による酵素生産速度が上昇をやめたとき、発酵工程は停止される。
宿主細胞から分泌されるアルファ・アミラーゼは、遠心分離またはろ過による培地からの細胞の分離、及び硫酸アンモニウムのような塩による培地のタンパク質性成分の沈殿、その後のイオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等のクロマトグラフ法の使用を含む、よく知られた手順で培養地から好都合に回収されることが出来る。
宿主細胞は、アルファ・アミラーゼの発現を可能にする適した条件下で培養されることが出来る。タンパク質が連続的に生産されるようにタンパク質の発現は恒常的であることが出来る。あるいは、発現を開始するための刺激を必要とする誘導的であることが出来る。誘導的発現の場合において、誘導物質、例えば、デキサメタゾン、IPTGまたはセファロース(Sepharose)を培養地へ加える要求があった場合、タンパク質生産が開始されることが出来る。ポリペプチドはまた、例えば、TnT(商標)(プロメガ)ウサギ網状赤血球系のような、in vitroの細胞のない系で組み換え的に生産されることが出来る。
アルファ・アミラーゼを発現する宿主は、宿主に対して適当な培地中で好気的条件下でも培養することが出来る。振とうまたは撹拌及び空気供給が、宿主にとって適温、例えば、宿主の必要性及び所望のアルファ・アミラーゼ変異体の生産に依存して、約30℃−約75℃等での生産と共に行われる。培養は、約12時間から約100時間またはそれ以上長い時間(及びその間の幾時間)またはより具体的に、24時間から72時間で行われることが出来る。通常、培養液は、約5.5−約8.0のpHであるが、やはり所望のアルファ・アミラーゼの生産に関して宿主細胞に求められる培養条件に依存する。
発現された酵素のデンプン分解活性は、例えば、基質としてのジャガイモデンプンを用いて測定されることが出来る。この方法は、酵素により修飾されたジャガイモデンプンの分解に基づき、この反応の後に、デンプン/酵素溶液のサンプルをヨード液と混合する。最初に、黒みを帯びた青色が見られるが、デンプンの分解中に、青色は薄くなり、赤褐色に徐々に変わる。その混合液を着色ガラス基準と比較する。
4.アルファ・アミラーゼの精製
従来技術が、本明細書で記載するアルファ・アミラーゼを精製するために用いることが出来る。発酵の後、発酵培養液が得られ、微生物細胞と種々の懸濁された固形物が、残留未発酵物質を含めて、アミラーゼ溶液を得るための従来の分離技術により除去される。ろ過、遠心分離、精密ろ過、ロータリー真空ドラムろ過やその後の限外ろ過、抽出またはクロマトグラフィー等が一般的に使用される。
濃縮されていない溶液の使用は、精製された酵素を含む沈殿物を収集するために、インキュベーション時間を長くとる必要がある。そのため、回収を最適化するために、発現された本開示のアルファ・アミラーゼ変異体を含む溶液を濃縮することが望ましい。この溶液は、所望の酵素量が得られるまで、従来技術を使用して濃縮される。この酵素を含む溶液の濃度は、上述の技術のいずれかにより達成されることが出来る。一の実施態様において、ロータリー真空蒸発及び/または限外ろ過が使用される。
精製用の「沈殿剤」とは、沈殿物の性質に関わらず、すなわち、結晶質、非晶質または両方の混合物であろうと、溶液から本開示のアルファ・アミラーゼを沈殿させるために効果のある化合物を意味する。沈殿は、例えば、金属ハロゲン化沈殿剤を用いて行うことが出来る。金属ハロゲン化沈殿剤は、塩化アルカリ金属、臭化アルカリ金属及びこれらの金属ハロゲン化物の二以上の混合物を含む。金属ハロゲン化は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム及びこれらの金属ハロゲン化物の二以上の混合物からなる群から選択されることが出来る。適した金属ハロゲン化物は、塩化ナトリウム及び塩化カリウム、特に、塩化ナトリウムを含み、これはさらに保存剤として使用出来る。インキュベーション時間、pH、温度及び本開示のアルファ・アミラーゼの濃度を含む、回収を最大にするための沈殿条件の選択は、一般的試験の後に、当業者に容易に理解される。
一般的に、少なくとも約5%w/v(重量/容量)から約25%w/v、通常少なくとも8%w/vの金属ハロゲン化物が濃縮酵素変異体溶液へ加えられる。一般的に、約25%w/v以下、通常約20%w/v以下の金属ハロゲン化物が濃縮酵素変異体溶液へ加えられる。金属ハロゲン化沈殿剤の最適濃度は特に、本開示の特定のアルファ・アミラーゼの性質及びその溶液中の濃度に依存する。
酵素を沈殿させる別の方法は、濃縮酵素変異体溶液へ加えられ得る有機化合物の使用である。有機化合物沈殿剤は、4−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ安息香酸のアルカリ金属塩、4−ヒドロキシ安息香酸のアルキルエステル及びこれらの有機化合物の二以上の混合物を含み得る。前記有機化合物沈殿剤の添加は、金属ハロゲン化沈殿剤の添加の前、同時またはその後に行うことが出来る。また、両沈殿剤、有機化合物と金属ハロゲン化物の添加は、連続的にまたは同時に行われることが出来る。さらなる説明については、例えば、ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョンの米国特許番号5,281,526を参照されたい。
一般的に、有機化合物沈殿剤は、4−ヒドロキシ安息香酸のアルカリ金属塩、例えば、ナトリウム塩またはカリウム塩等、アルキル基が1−12個の炭素原子を含む、4−ヒドロキシ安息香酸の直鎖または分岐アルキルエステル、及び二以上のこれらの有機化合物の混合物からなる群から選択される。前記有機化合物沈殿剤は、例えば、アルキル基が1−10個の炭素原子を含む、4−ヒドロキシ安息香酸の直鎖または分岐アルキルエステル、及びこれらの有機化合物の二以上の混合物とすることが出来る。適した有機化合物は、アルキル基が1−6個の炭素原子を含む、4−ヒドロキシ安息香酸の直鎖アルキルエステル、及びこれらの有機化合物の二以上の混合物を含む。4−ヒドロキシ安息香酸のメチルエステル、4−ヒドロキシ安息香酸のプロピルエステル、4−ヒドロキシ安息香酸のブチルエステル、4−ヒドロキシ安息香酸のエチルエステル、及びこれらの有機化合物の二以上の混合物もまた使用されることが出来る。追加の有機化合物はまた、4−ヒドロキシ安息香酸メチルエステル(メチルパラベン)及び4−ヒドロキシ安息香酸プロピルエステル(プロピルパラベン)を含むが、これらに限られず、これらはまた、アミラーゼ保存剤でもある。このような有機化合物沈殿剤の添加は、pH、温度、酵素濃度、沈殿剤濃度及びインキュベーション時間に関する沈殿条件に高い柔軟性を与える利点を有する。一般的に、少なくとも0.01%w/v、通常少なくとも0.02%w/vの有機化合物沈殿剤が濃縮酵素変異体溶液へ加えられる。一般的に、0.3%w/v以下、通常0.2%w/v以下の有機化合物沈殿剤が濃縮酵素変異体溶液に加えられる。
金属ハロゲン化沈殿剤及び、一の側面において、前記有機化合物沈殿剤を含む濃縮酵素溶液は、精製される酵素変異体に必然的に依存するpHに調整される。一般的に、このpHは、アミラーゼの等電点(pI)近傍の水準に調整される。例えば、このpHは、pIより約2.5pH単位下からpIより約2.5pH単位上の範囲内に調整されることが出来る。このpHは、変異体のpIが野生型のpIと異なる場合、それ相応に調整されることが出来る。
精製された酵素沈殿物を得るために必要なインキュベーション時間は、その特定の酵素の性質、酵素の濃度及び特定の沈殿剤及びその濃度に依存する。一般的に、酵素変異体を沈殿させるために有効な時間は、約1−約30時間、通常約25時間を超えない。有機化合物沈殿剤の存在下では、インキュベーション時間はさらに約10時間未満まで減少し、ほとんどの場合、さらに約6時間にまで減少出来る。
一般的に、インキュベーション中の温度は、約4℃−50℃である。通常、この方法は、約10℃−約45℃の温度で行われ、特に、約20℃−約40℃で行われる。沈殿を誘発する最適温度は、溶液条件及び酵素または使用する沈殿剤に従い変わる。
精製された酵素沈殿の全般的な回収、及び過程が行なわれる効率、酵素及び追加金属ハロゲン化物及び追加有機化合物を含む溶液の撹拌により改良される。精製された酵素沈殿物の総回収量と、この過程が行われる効率は、酵素、添加された金属ハロゲン化物及び添加された有機化合物を含む溶液の撹拌(agitating)により改善される。撹拌段階は、金属ハロゲン化物と有機化合物の添加中及びその後のインキュベーション期間の両方において行われる。適した撹拌法は、機械的撹拌(stirring)または振とう、激しい空気導入、または任意の類似技術を含む。
インキュベーション期間後、精製された酵素は、その後解離した色素と他の不純物から分離され、ろ過、遠心分離、精密ろ過、ロータリー真空ろ過、精密ろ過、加圧ろ過、交膜精密ろ過、交流膜精密ろ過等のような従来の分離技術によりさらに精製される。交膜精密ろ過は使用される一方法である。精製された酵素沈殿物のさらなる精製は、この沈殿物を水で洗浄することにより行うことが出来る。例えば、精製された酵素沈殿物は、金属ハロゲン化沈殿剤を含む水、例えば、金属ハロゲン化物及び有機化合物沈殿剤を含む水で洗浄される。
培養の間、発現された酵素は、培養液中で蓄積され得る。発現された酵素の単離と精製のため、培養液が遠心分離されまたはろ過され、細胞が除かれる。また、得られた細胞を含まない液体は、酵素の精製に使用されことが出来る。一の実施態様において、この細胞を含まない培養液は、約70%飽和度の硫酸アンモニウムを使用した塩析を受ける。この70%飽和−沈澱分画は次に、緩衝液に溶解され、セファデックスG−100カラムのようなカラムに移され、酵素活性分画を回収するために溶出される。さらに精製するため、イオン交換クロマトグラフィーのような従来の方法も使用出来る。
精製された酵素は、酵素が一般的に利用される全ての用途で有用である。例えば、それらは、洗濯洗剤やシミ取り剤、食品産業において、デンプン加工やベーキング及び消化剤としての医薬品組成物で使用出来る。それらは、液体(溶液、スラリー)または固形物(顆粒、粉末)のどちらかの最終製品に作られることが出来る。
あるいは、前記酵素生成物は回収され得、さらに酵素が精製されることなく、ろ過または遠心分離により細胞や細胞の破片を除去するために、培地へ凝集剤が加えられる。
上述の方法により生産及び精製されたアルファ・アミラーゼは、種々の有用な産業的用途で使用されることが出来る。この酵素は、繊維及び家庭用品ケア(F&HC)に関する用途に適する有益な性質を有する。例えば、本開示のアルファ・アミラーゼは、洗浄、食器洗浄及び硬質表面洗浄洗剤組成物の成分として使用出来る。本開示のアルファ・アミラーゼはまた、デンプンからの甘味料とエタノールの生産及び/または織物の糊抜きにも有用である。本開示のアルファ・アミラーゼは特に、例えば、国際公開番号WO2005/111203及び2006年1月19日に米国で公開された特許出願番号2006/0014265(ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)で記載されるようなデンプン液化及び/または糖化過程を含むデンプン転換処置に有用である。本開示のアルファ・アミラーゼのこれらの使用は、下記により詳しく述べる。
5.デンプン加工のための組成物
5.1.液化及び糖化
一の側面において、アルファ・アミラーゼを含む組成物は、例えば、液化及び/または糖化等のデンプン加工に利用出来る。この加工は、顆粒デンプンの初期ゼラチン化温度より低い温度でのゼラチン化デンプンまたは顆粒デンプンのスラリーの加水分解、特に可溶性デンプン加水分解産物への顆粒デンプンの加水分解を含むことが出来る。デンプン加工は、甘味料の生産、燃料または飲用アルコール(すなわち、飲料用アルコール)の生産、飲料の生産、サトウキビの加工または所望の有機化合物、例えば、クエン酸、イタコン酸、乳酸、グルコン酸、ケトン、アミノ酸、抗生物質、酵素、ビタミン及びホルモンの生産に有用である。デンプンのフルクトースシロップへの変換は普通、三個の連続した酵素工程からなる。すなわち、液化工程、糖化工程及び異性化工程である。
本明細書で用いる「液化」または「液化する」の語は、デンプンがより粘度の低い、分子鎖の短いデキストリンに変換される過程をいう。一般的に、この過程は、本開示のアルファ・アミラーゼの添加と同時またはその後のデンプンのゼラチン化を伴う。本明細書で用いる「第一液化」の語は、スラリーの温度がそのゼラチン化の温度またはその付近まで上昇する場合の液化工程をいう。温度の上昇の後、このスラリーは、熱交換器または噴流を通して約90−150℃、例えば100−110℃の温度に移される。熱交換または噴流温度に適用された後、スラリーは、この温度で3−10分間保持される。スラリーを90−150℃で保持するこの工程は、第一液化と呼ばれる。
本明細書で用いる「第二液化」の語は、スラリーが室温にまで冷却される、第一液化(90−150℃までの加熱)の後の液化工程をいう。この冷却工程は、30分−180分、例えば、90分−120分の間とすることが出来る。本明細書で用いる「第二液化の経過分数」の語は、第二液化の開始からデキストロース等価物(DE)が測定される時間まで経過した時間をいう。
液化工程の後、デキストリンは通常、グルコアミラーゼ(例えば、ノボザイムズ、A/SのAMG(商標))、及び任意に脱分岐酵素、例えば、イソアミラーゼまたはプルラナーゼ(例えば、ノボザイムズ、A/SのPromozyme(登録商標))の添加によりデキストロースへ変換出来る。この工程の前に、pHは通常、約4.5より低い値に下げられ、一方温度は95℃より高温に維持され、それにより、液化アルファ・アミラーゼ変異体の活性が変性される。次に、温度は60℃にまで下げられ、グルコアミラーゼと脱分岐酵素が加えられる。この糖化工程は通常、約24時間−約72時間行われる。
本開示のアルファ・アミラーゼの利点は、マルトース、マルトトリオース及びマルトヘプタオースのような複合糖類の分解を触媒するその能力である。この理由から、糖化は、グルコアミラーゼと共にAmyEまたはその変異体により触媒されることが出来る。本開示のアルファ・アミラーゼの別の利点は、グルコアミラーゼに最適な同一の反応条件下で、その作用によりまたは本開示の一以上のアルファ・アミラーゼにより、デキストリンがデキストロースに変換されることが出来るということである。AmyE及びその変異体のこの有利な特性は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、2008年6月6日に出願された米国仮出願番号61/059,618に開示される。AmyE及びその変異体は、グルコアミラーゼと同一のpH及び温度で機能するため、AmyE及びその変異体は、グルコアミラーゼによるか、またはAmyEまたはその変異体及びグルコアミラーゼの反応混液による追加的触媒の前またはその後に加えられることが出来る。従って、グルコアミラーゼの使用に適合するように反応のpH及び温度を調節するための、遅れが回避される。
グルコアミラーゼは通常、糖化において単独で用いられた場合、0.5のグルコアミラーゼ活性単位(GAU)/g DS(すなわち、乾燥固形物のグラム当たりのグルコアミラーゼ活性単位)以下またはさらにそれ未満の量で存在する。グルコアミラーゼは、0.02−2.0GAU/g DSまたは0.1−1.0GAU/g DS、例えば、0.2GAU/g DSの量で加えられることが出来る。グルコアミラーゼは微生物または植物に由来する。例えば、グルコアミラーゼは、菌類または細菌起源ものとすることが出来る。細菌性グルコアミラーゼの例は、アスペルギルス・グルコアミラーゼ、特に、A.ニガーG1またはG2グルコアミラーゼ(Boel他、EMBO J.、第3巻(5)、1097−1102ページ、(1984年))または国際公開番号WO92/00381及びWO00/04136で開示されるようなそれらの変異体、A.アワモリ(A.awamori)グルコアミラーゼ(国際公開番号WO84/02921)、A.オリゼ・グルコアミラーゼ(Hata他、Agric.Biol.Chem.、第55巻(4)、941−949ページ、(1991年))、またはそれらの変異体または断片である。一の実施態様において、前記工程は、国際公開番号WO98/22613で開示される種類の炭水化物結合ドメインの使用をさらに含む。他の意図されるアスペルギルス・グルコアミラーゼ変異体は、熱安定性を増強する変異体を含む。すなわち、G137A及びG139A(Chen他、Prot.Eng.、第9巻、499−505ページ(1996年))、D257E及びD293E/Q(Chen他、Prot.Eng.、第8巻、575−582ページ(1995年))、N182(Chen他、Biochem.J.、第301巻、275−281ページ(1994年))、ジスルフィド結合、A246C(Fierobe他、Biochemistry、第35巻、8698−8704ページ(1996年))、及び位置A435及びS436のプロ残基の導入(Li他、Protein Eng.、第10巻、1199−1204ページ(1997年))を含む。他の意図されるグルコアミラーゼは、タラロミセス(Talaromyces)グルコアミラーゼ、特に、T.エメルソニ(T.emersonii)(国際公開番号WO99/28448)、T.
リイセッタヌス(T.leycettanus)(米国特許番号RE32、153)、T.デュポンティ(T.duponti)、またはT.サーモフィルス(T.thermophilus)(米国特許番号4,587,215)を含む。意図される細菌性グルコアミラーゼは、クロストリジウム(Clostridium)属由来のグルコアミラーゼ、特に、C.サーモアミロリチカム(C.thermoamylolyticum)(EP135138)及びC.サーモヒドロスルフリカム(C.thermohydrosulfuricum)(国際公開番号WO86/01831)を含む。適したグルコアミラーゼは、アスペルギルス・オリゼ由来のグルコアミラーゼ、例えば、国際公開番号WO00/04136の配列番号2に示されるアミノ酸配列と50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%またはさらに90%の相同性を有するグルコアミラーゼを含む。また、市販のグルコアミラーゼ、例えば、AMG200L、AMG300L、SAN(商標)SUPER及びAMG(商標)E(ノボザイムズ)、OPTIDEX(登録商標)300(ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)、AMIGASE(商標)及びAMIGASE(商標)PLUS(DSM)、G−ZYME(登録商標)G900(エンザイム・バイオ・システム)、及びG−ZYME(登録商標)G990ZR(A.ニガー・グルコアミラーゼ及びプロテアーゼ低含量)が適する。
本開示のアルファ・アミラーゼは、(例えば、糖化に用いられる組成物等として)有利にデンプン加工に用いられる組成物中でグルコアミラーゼと組み合わされることが出来る。AmyEまたはその変異体の有利な特性のため、例えば、約50%、約45%、約40%、約35%、約30%、約25%、約20%、約15%または約10%少なく減少された量のグルコアミラーゼが、グルコアミラーゼを単独で用いる場合と同等な糖化の結果を達成するために十分であることが出来る。
別の実施態様において、本開示のアルファ・アミラーゼは、広い活性スペクトルを有する「カクテル」を提供するために他のアルファまたはベータ・アミラーゼ、または他の酵素と組み合わされることが出来る。例えば、前記デンプンは、菌性アルファ・アミラーゼ(EC3.2.1.1)、細菌性アルファ・アミラーゼ、例えば、バチルス・アルファ・アミラーゼまたは非バチルス・アルファ・アミラーゼ及び/またはベータ・アミラーゼ(EC3.2.1.2)から成る群から選ばれる一以上の酵素と接触することが出来る。一の実施態様において、さらに別のデンプン分解酵素またはイソアミラーゼ(EC3.2.1.68)のような脱分岐酵素、またはプルラナーゼ(EC3.2.1.41)が、本開示のアルファ・アミラーゼに加えられることが出来る。イソアミラーゼは、アミロペクチンとβ−制限デキストリンのα−1,6−D−グルコシド分岐結合を加水分解し、イソアミラーゼがプルランを攻撃できない点及びα−制限デキストリンに対するイソアミラーゼの作用が制限される点でプルラナーゼから識別出来る。脱分岐酵素は、当業者によく知られる有効量で加えられることが出来る。
フィターゼは、インキュベーション及び液化工程の限定条件下でフィチン酸を加水分解出来ることから、本発明に係る開示に有用である。いくつかの実施態様において、フィターゼは、イノシトール6リン酸(フィチン酸)から少なくとも一の無機リン酸塩を遊離することが出来る。フィターゼは、加水分解が開始される(例えば、3−フィターゼ(EC3.1.3.8)または6−フィターゼ(EC3.1.3.26)としての)フィチン酸塩分子上のリン酸エステル群の特定位置への優先に従って分類することが出来る。フィターゼの代表例は、ミオイノシトール−ヘキサキスリン酸塩−3−リン酸ヒドロラーゼである。
フィターゼは、菌類及び/または細菌性生物のような微生物から得ることが出来る。これらの微生物のいくつかは、例えば、アスペルギルス(例えば、A.ニガー、A.テレウス(A.terreus)、A.フィカム(A.ficum)及びA.フミガタス(A.fumigatus))、ミセリオフトラ(Myceliophthora)(M.サーモフィラ(M.thermophila))、タラロミセス(T.サーモフィラス)、トリコデルマ種(T.リーセイ)、及びサーモミセス(国際公開番号WO99/49740)を含む。フィターゼは、ペニシリウム種、例えば、P.ホルデイ(P.hordei)(ATCC番号22053)、P.ピセウム(P.piceum)(ATCC番号10519)またはP.ブレビ・コムパクタム(P.brevi−compactum)(ATCC番号48944)からさらに利用可能である。例えば、米国特許番号6,475,762を参照されたい。加えて、フィターゼは、バチルス(例えば、B.ズブチリス)、シュードモナス、ペニオフォラ(Peniophora)、大腸菌、シトロバクター、腸内菌(Enterbacter)及びブッティアウキセラ(Buttiauxella)から利用可能である(国際公開番号WO2006/043178を参照されたい)。
商業用フィターゼは、NATUPHOS(バスフ)、RONOZYME P(ノボザイムズA/S)、PHZYME XP(ダニスコA/S)及びFINASE(ABエンザイムズ)等が市販される。微生物フィターゼ活性を測定するための方法及びフィターゼ単位の定義は、Engelen他、J.of AOAC Int.、第77巻、760−764ページ(1994年)で公開されている。フィターゼは、野生型フィターゼ、変異体またはそれらの断片とすることが出来る。
一の実施態様において、フィターゼは、細菌性ブッティアウキセラ種に由来するものである。ブッティアウキセラ種は、B.アグレスティス(B.agrestis)、B.ブレンネレイ(B.brennerae)、B.フェルラグティアーゼ(B.ferragutiase)、B.ガヴィニエイ(B.gaviniae)、B.イザルディ(B.izardii)、B.ノアキエイ(B.noackiae)及びB.ワームボルディエイ(B.warmboldiae)を含む。ブッティアウキセラ種の株は、DSMZ、ドイツ国立生物材料資源センター(the German National Resource Center for Biological Material)(Inhoffenstrabe 7B、38124ブラウンシュワイク、ドイツ)から利用可能である。登録番号NCIMB41248で寄託されるブッティアウキセラ種株P1−29は、フィターゼが得られる株であり、本発明に係る開示に従って用いられることが出来る、特に有用な株の例である。いくつかの実施態様において、フィターゼは、BP野生型、国際公開番号WO06/043178で開示されるその変異体(例えば、BP−11)、または2008年9月11日に公開された米国特許出願番号US2008/0220498で開示されるような変異体である。例えば、BP野生型及びその変異体は、国際公開番号WO06/043178の表1で開示される。ここで、その番号付けは、前記公開PCT出願の配列番号3を参照している。
ベータ・アミラーゼは、エキソ活性のマルトース生産性アミラーゼであり、アミロース、アミロペクチン及び関連するグルコースポリマーへの1,4−α−グルコシド結合の加水分解を触媒し、それによりマルトースを遊離する。ベータ・アミラーゼは、種々の植物及び微生物から単離される(Forgarty他、PROGRESS IN INDUSTRIAL MICROBIOLOGY、第15巻、112−115ページ、1979年)。これらのベータ・アミラーゼは、40℃−65℃の範囲の最適温度及び約4.5−約7.0の範囲の最適pHを有することにより特徴付けられる。意図されるベータ・アミラーゼは、大麦SPEZYME(登録商標)BBA1500、SPEZYME(登録商標)DBA、Optimalt(商標)ME、Optimalt(商標)BBA(ダニスコA/S)及びNovozym(商標)WBA(ノボザイムズA/S)からのベータ・アミラーゼを含むが、それらに限られない。
糖化加工の後、デキストロース・シロップは、例えば、(Sweetzyme(登録商標)のような)固定されたグルコースイソメラーゼを用いて、フルクトース高含有シロップに転換されることが出来る。一の関係において、この工程の可溶性デンプン加水分解産物は、フルクトース高含有コーンシロップ(HFCS)のようなフルクトース高含有デンプンベースのシロップ(HFSS)へ転換される。この転換は、グルコースイソメラーゼ、特に、固形担体上で固定されたグルコースイソメラーゼを用いて達成されることが出来る。意図されるイソメラーゼは、市販品Sweetzyme(登録商標)IT(ノボザイムズA/S)、G−zyme(登録商標)IMGI、及びG−zyme(登録商標)G993、Ketomax(登録商標)、G−zyme(登録商標)G993リキッド及びGenSweet(登録商標)IGI(ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)を含む。
1mM Ca2+以上の添加が通常、アルファ・アミラーゼの十分に高い安定性を確実にするために要求される一方、遊離Ca2+は、グルコースイソメラーゼの活性を強く抑制する。従って、Ca2+は通常、費用のかかる単位操作を用いて、異性化の前に削除され、それにより、遊離Ca2+濃度は3−5ppm未満に抑えられる。もしこのような操作が避けられるのであれば、費用の削減が望めるだろう。
本開示のアルファ・アミラーゼは、安定性のために追加されるCa2+を有利にほとんどまたは全く必要としない。この理由から、液化及び/または糖化反応に加えられるCa2+は、減少もしくは全てが除去されることが出来る。従って、反応混合物をグルコースイソメラーゼと接触させる前に行うイオン交換によるCa2+の除去を避けることができ、時間及び費用の節約、さらにはフルクトース高含有シロップの生産工程の効率を増加させることが出来る。
加工されるデンプンは、塊茎、塊根、幹、マメ科植物、穀類または全粒粉から得られることが出来る。より具体的に、顆粒デンプンは、トウモロコシ、穂軸、小麦、大麦、ライ麦、ミロ、サゴ、キャッサバ、タピオカ、モロコシ、米、えんどう、豆、バナナまたはじゃがいもから得られることが出来る。特に、トウモロコシや大麦のワックス・タイプ及び非ワックス・タイプの両方が意図される。デンプンは、例えば、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%または少なくとも99.5%の純度等の高度に精製されたデンプンとすることが出来る。あるいは、前記デンプンは、細菌の残渣及び繊維等の非デンプン画分を含む、粉砕された全粒粉を含有する材料を含む、より粗いデンプンとすることが出来る。全粒粉等のような原料は、構造を開き、更なる加工を可能にするため、粉砕される。
二式の粉砕工程、すなわち、湿式及び乾式粉砕が適当である。乾式粉砕において、全穀粒が粉砕及び使用される。湿式粉砕は、細菌と穀粉(デンプン顆粒とタンパク質)の優れた分離を行い、シロップの生産に使用される場合に、通常使用される。乾式粉砕及び湿式粉砕の両方は、デンプン処理の当該技術分野で周知であり、開示される前記組成物及び方法での使用も意図される。前記加工は、酵素、未加工のデンプン及び水が存在する再循環の下で保持液が保たれる、限外ろ過装置で行われることができ、当該透過液は、可溶性デンプン加水分解産物である。別の方法では、前記加工は、酵素、未加工のデンプン及び水が存在する再循環の下で保持液が保たれる、限外ろ過膜を有する連続膜反応器で行われ、当該透過液は、可溶性デンプン加水分解産物である。また、前記加工は、酵素、未加工のデンプン及び水が存在する再循環の下で保持液が保たれる、精密ろ過膜を有する連続膜反応器で行われ、当該透過液は、可溶性デンプン加水分解産物であることも意図される。
乾式粉砕穀物はデンプンに加えて、大量の非デンプン炭水化物化合物を含む。そのような不均一物質が噴流加熱(jet cooking)により処理される場合、しばしば一部のデンプンゼラチン化のみしか行われない。従って、非ゼラチン化デンプンへの高い活性を有する本開示のアルファ・アミラーゼは、噴流加熱され乾式粉砕されたデンプンを処理する液化及び/または糖化を含む加工に有利に適用されることが出来る。
上記側面のいずれかで使用されるデンプンスラリーは、約20%−約55%の乾燥固形物顆粒デンプン、約25%−約40%の乾燥固形物顆粒デンプン、または約30%−約35%の固形物顆粒デンプンを含むことが出来る。この酵素変異体は、顆粒デンプンの可溶性デンプンを可溶性デンプン加水分解産物に少なくとも85%の量で、少なくとも86%の量で、少なくとも87%の量で、少なくとも88%の量で、少なくとも89%の量で、少なくとも90%の量で、少なくとも91%の量で、少なくとも92%の量で、少なくとも93%の量で、少なくとも94%の量で、少なくとも95%の量で、少なくとも96%の量で、少なくとも97%の量で、少なくとも98%の量でまたは少なくとも99%の量で変換する。
別の実施態様において、本開示のアルファ・アミラーゼは、発酵産物、例えば、エタノールを生産するための発酵をさらに含むデンプン加工で使用される。発酵によりデンプン含有材料からエタノールを生産するそのような方法は、(i)デンプン含有材料の液化、(ii)得られた液化マッシュの糖化、及び(iii)発酵生物の存在下、工程(ii)で得られた材料の発酵を含む。任意に、この加工は、エタノールの回収をさらに含む。発酵の間、エタノール含量は、少なくとも約7%、少なくとも約8%、少なくとも約9%、少なくとも約10%、例えば、少なくとも約11%、少なくとも約12%、少なくとも約13%、少なくとも約14%、少なくとも約15%または少なくとも約16%のエタノールに達する。
糖化及び発酵工程は、同時糖化発酵(SSF)工程として行われることが出来る。発酵が加水分解と同時に行われる場合、温度は、30℃と35℃の間、特に31℃と34℃の間とすることが出来る。この工程は、酵素、未加工のデンプン、酵母、酵母の栄養素及び水が存在する再循環の下で保持液が保たれ、透過物がエタノール含有液である限外ろ過システムで行われることが出来る。または、この工程は、酵素、未加工のデンプン、酵母、酵母の栄養素と水が存在する再循環の下で保持液が保たれ、透過物がエタノール含有液である、限外ろ過膜を有する連続膜反応器で行われることも意図される。
この工程の可溶性デンプン加水分解産物は、前記処理されたデンプンを発酵産物、例えば、クエン酸、グルタミン酸モノナトリウム、グルコン酸、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カルシウム、グルコン酸カリウム、グルコン酸デルタラクトンまたはエリソルビン酸ナトリウム等へ発酵させる工程を含む発酵産物の生産に使用されることが出来る。
5.2.デンプンからのエタノール生産
一般的に、全粒粉からのアルコール生産(エタノール)は、四個の主要工程に分けることが出来る。すなわち、粉砕、液化、糖化及び発酵である。グルコアミラーゼ及び本開示のアルファ・アミラーゼは、糖化で用いられることが出来る。
穀粒は、構造を開き、更なる工程を可能にするために粉砕される。一般に用いられる二式の粉砕工程は、湿式または乾式粉砕である。乾式粉砕において、全穀粒が粉砕され、この工程の残渣部分が使用される。湿式粉砕は、細菌と穀粉(デンプン顆粒とタンパク質)の優れた分離を行い、わずかな例外を除き、シロップ剤の並行生産がある場所に適用される。
液化工程において、デンプン顆粒は、ほとんどが4を超えるDPのマルトデキストリンへの加水分解により可溶性になる。加水分解は、酸処理またはアルファ・アミラーゼにより酵素的に行なわれることが出来る。酸加水分解は、限定的な基準量(a limited basis)で用いられる。原料は、粉砕された全粒粉またはデンプン加工からの副流産物とすることが出来る。酵素液化は通常、三工程の高温スラリー過程として行なわれる。スラリーは、約60−95℃の間、通常約80−85℃に加熱され、酵素が添加される。次に、スラリーは、約95−140℃の間、通常約105−125℃に噴流加熱された後、約60−95℃に冷却され、また、追加の酵素が、最終加水分解産物を得るために添加される。液化工程は、約pH4.5−6.5、通常約5.0から約6.0の間のpHで行われる。粉砕され、液化された穀粒は、マッシュとしても知られる。
酵母により代謝される低分子の糖DP1−3を生産するために、液化からのマルトデキストリンは、さらに加水分解または糖化される必要がある。加水分解は通常、グルコアミラーゼ、あるいはアルファ・グルコシダーゼまたは酸アルファ・アミラーゼを用いて酵素的に行われる。一の実施態様において、グルコアミラーゼ及びAmyEまたはその変異体は、糖化で用いられる。完全な糖化工程は、最高72時間続く可能性があるが、通常40−90分間のプレ糖化のみを行い、次に、発酵(SSF)中で糖化を完了させることが一般的である。糖化は、約30−65℃、通常約60℃前後の温度かつ約pH4.5で一般に行われる。
酵母は通常、サッカロミセス種に由来し、マッシュに添加される。また、発酵は、24−96時間、例えば、通常35−60時間進行される。温度は、約26−34℃の間、通常約32℃であり、pHは、約pH3−6、通常約pH4−5前後である。最も広く使用される工程は、同時糖化発酵(SSF)工程であることに留意されたい。ここで、糖化のために維持される工程はなく、これは酵母と酵素が同時に添加されることを意味する。SSFを行う場合、発酵直前に、50℃以上の温度でプレ糖化工程を導入することは一般的である。
発酵に続きマッシュは、エタノールを抽出するために蒸留される。本開示の工程に従って得られたエタノールは、例えば、燃料エタノール、飲料エタノール、すなわち、飲用中性スピリッツまたは産業エタノールとして使用されることが出来る。発酵後の残りは、穀物であり、液体の形態または乾燥された形態のいずれかの飼料に通常用いられる。エタノールの液化、糖化、発酵、蒸留及び回収を行なう方法についてのさらなる詳細は、当業者によく知られている。本開示の工程に従って、糖化及び発酵は、同時にまたは別途行なわれることが出来る。
5.3.洗浄及び食器洗浄用組成物とその使用
本開示のAmyEまたはその変異体は、例えば、食器洗浄やその他の洗浄用組成物に用いられる洗剤組成物に配合されることが出来る。これらの組成物は、ゲル状、粉末状または液状とすることが出来る。前記組成物は、アルファ・アミラーゼ変異体単独から成るものでもよく、他の澱粉分解酵素、他の洗浄酵素及びその他の洗浄用組成物に一般的に用いられる成分が含まれることが出来る。
従って、食器洗浄用組成物に、界面活性剤が含まれることが出来る。界面活性剤は、陰イオン性、非イオン性、カチオン性、両性イオン性、またはこれらのタイプの界面活性剤の混合物でもよい。洗剤には、低発泡性から非発泡性の直鎖アルコールエトキシレート、プロポキシレート等の非イオン性界面活性剤が重量で0%−約90%含まれる。
洗剤用途において、AmyEまたはその変異体は通常、プロピレングリコールを含む液状組成物で用いられる。AmyEまたはその変異体は、例えば、10%の塩化カルシウムを含有する25%容積/容積プロピレングリコール中を循環させる等により、プロピレングリコールに溶解されることが出来る。
食器洗剤用組成物には、無機及び/または有機タイプの洗剤ビルダー塩が含まれることが出来る。洗剤ビルダーは、リン含有タイプと非リン含有タイプとに分類されることが出来る。洗剤組成物は通常、約1%−約90%の洗剤ビルダーを含有する。用いられる場合、リン含有無機アルカリ性洗剤ビルダーの例には、水溶性塩、特に、アルカリ金属ピロリン酸塩、オルトリン酸塩及びポリリン酸塩が含まれる。用いられる場合、リン含有有機アルカリ性洗剤ビルダーの例には、水溶性ホスホン酸塩が含まれる。用いられる場合、非リン含有無機ビルダーの例には、水溶性アルカリ金属炭酸塩、ホウ酸塩及びケイ酸塩の他、ゼオライトに最も代表される種々のタイプの水不溶性の結晶または無定形アルミノケイ素塩が含まれる。
適した有機ビルダーの例には、アルカリ金属、アンモニウム及び置換アンモニウム、クエン酸塩、コハク酸塩、マロン酸塩、脂肪酸スルホン酸塩、カルボキシメトキシ・コハク酸塩、アンモニウムポリ酢酸、カルボン酸塩、ポリカルボン酸塩、アミノポリカルボン酸塩、ポリアセチルカルボン酸塩及びポリヒドロキシスルホン酸塩が含まれる。
他の適した有機ビルダーには、ビルダーとしての性質を有することが知られている高分子量ポリマー及び共重合体が含まれ、その例として、適切なポリアクリル酸、ポリマレイン酸、ポリアクリル酸/ポリマレイン酸共重合体、及びこれらの塩が挙げられる。
洗浄用組成物には、塩素/臭素タイプ、または酸素タイプの漂白剤が含まれることが出来る。無機塩素/臭素タイプ漂白剤の例として、リチウム、ナトリウム、またはカルシウム次亜塩素酸塩及びカルシウム次亜臭素酸塩の他、塩化リン酸三ナトリウムが挙げられる。有機塩素/臭素タイプ漂白剤の例として、トリクロロイソシアヌル酸、トリブロモイソシアヌル酸、ジブロモイソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸等のヘテロ環式N−ブロモイミド及びN−クロロイミド、あるいは、カリウムやナトリウム等の水溶性カチオンとのそれらの塩が挙げられる。ヒダントイン化合物も適している。
洗浄用組成物は、任意に、漂白前駆体またはペルオキシ酸化合物と共に、例えば、無機過酸塩基の形態で酸素漂白剤を含むことが出来る。適したペルオキシ漂白化合物の代表的な例として、四水和及び一水和の両方のアルカリ金属過ホウ酸塩、アルカリ金属過炭酸塩、ケイ酸塩及び過リン酸塩が挙げられる。適した活性化物質の例は、テトラアセチルエチレンジアミン(TAED)及びグリセロール三酢酸塩を含む。例えば、PCT出願WO2005/056783に開示される過ホウ酸塩または過炭酸塩、グリセロール三酢酸塩及びペルヒドラーゼのような、酵素漂白活性化システムを用いることも出来る。
洗浄用組成物は、例えば、プロピレングリコール等のポリオール、糖または糖アルコール、乳酸、ホウ酸またはホウ酸誘導体(例えば、芳香族ホウ酸塩エステル)等の従来の酵素安定剤を用いて安定化されている。洗浄用組成物は、例えば、解膠剤、フィラー材、泡抑制剤、防食剤、土懸濁化剤、金属イオン封鎖剤、再汚染防止剤、脱水剤、染料、殺菌剤、蛍光剤、増粘剤、香料等の従来の洗剤成分をさらに含むことが出来る。
最後に、AmyEまたはその変異体は、従来の食器洗浄用洗剤、例えば、以下の特許公報で記載される任意の洗剤で用いられることが出来る。その際に、本開示のAmyEまたはその変異体は、以下に列記された特許または公開出願で開示される任意のアルファ・アミラーゼの代わりに、または、それらに加えて用いられるよう配慮される:CA2006687、GB2200132、GB2234980、GB2228945、DE3741617、DE3727911、DE4212166、DE4137470、DE3833047、DE4205071、WO93/25651、WO93/18129、WO93/04153、WO92/06157、WO92/08777、WO93/21299、WO93/17089、WO93/03129、EP481547、EP530870、EP533239、EP554943、EP429124、EP346137、EP561452、EP318204、EP318279、EP271155、EP271156、EP346136、EP518719、EP518720、EP518721、EP516553、EP561446、EP516554、EP516555、EP530635、EP414197、及び米国特許番号5,112,518、5,141,664及び5,240,632。
5.4.洗濯用洗剤組成物及びその使用
実施態様に従って、一以上のAmyEまたはその変異体は、非粉塵飛散性の顆粒、安定化された液体または保護された酵素の形態で洗剤用組成物に含まれることが出来る。非粉塵飛散性の顆粒は、例えば、米国特許番号4,106,991及び4,661,452に開示されるように生産され、任意に、当該技術分野で知られる方法でコーティングされることが出来る。ワックスコーティング用材料の例には、ポリ(エチレンオキシド)生成物、平均分子量が1,000から20,000のポリエチレングリコール(PEG)、エチレンオキサイド単位が16から50のエトキシ化ノニルフェノール、アルコールが12から20の炭素原子を含み、15から80のエチレンオキシド単位がある、エトキシ化脂肪アルコール、脂肪アルコール、脂肪酸、脂肪酸のモノ、ジ、またはトリグリセリドが含まれる。流動床での使用に適したフィルムコーティング用材料の例は、例えば、英国特許番号GB1,483,591に開示されている。酵素調製液は、例えば、プロピレングリコール等のポリオール、糖、糖アルコール、乳酸、ホウ酸を既存の方法で添加して安定化されることが出来る。その他の酵素安定剤も当該技術分野でよく知られている。保護された酵素は、例えば、米国特許番号US5,879,920(ダニスコA/S)または欧州特許番号EP238216で開示される方法に従って調製されることが出来る。ポリオールは、タンパク質の安定剤である他、タンパク質の溶解性を向上させることが長く知られている。例えば、Kaushik他、J.Biol.Chem.、第278巻、26458−65ページ(2003年)及びその引用文献、及びM.Conti他、J.Chromatography、第757巻、237−245ページ(1997年)を参照されたい。
洗剤用組成物は、例えば、ゲル状、粉末状、顆粒状、ペースト状、または液状の任意の好都合な形態とすることが出来る。液状洗剤は、水性であり、通常最大約70%の水と、0%から約30%の有機溶剤とを含有し、約30%の水のみを含む小型ゲルタイプの形態とすることも出来る。
洗剤組成物は、一以上の陰イオン性、非イオン性、カチオン性、両性イオン性となり得る界面活性剤を含む。洗剤用組成物は通常、0%から約50%の陰イオン性界面活性剤、例えば、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)、α−オレフィンスルホン酸塩(AOS)、硫酸アルキル(脂肪アルコール硫酸塩)(AS)、アルコールエトキシ硫酸塩(AEOSまたはAES)、二級アルカンスルホン酸塩(SAS)、α−スルホ脂肪酸メチルエステル、アルキルまたはアルケニルコハク酸または石鹸等を含む。洗剤用組成物は、例えば、国際公開番号WO92/06154に開示されているように、0%から約40%の非イオン性界面活性剤、例えば、アルコールエトキシレート(AEOまたはAE)、カルボキシル化アルコールエトキシレート、ノニルフェノールエトキシレート、アルキルポリグリコシド、アルキルジメチルアミンオキシド、エトキシ化脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸モノエタノールアミドまたはポリヒドロキシアルキル脂肪酸アミド等をさらに含む。
洗剤用組成物は、リパーゼ、クチナーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、ペルオキシダーゼ及び/またはラッカーゼ等の任意の組み合わせの一以上の他の酵素をさらに含む。
洗剤用組成物は、約1%から約65%の洗剤ビルダーまたは錯化剤、例えば、ゼオライト、二リン酸塩、三リン酸塩、ホスホン酸塩、クエン酸塩、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTMPA)、アルキルまたはアルケニルコハク酸、可溶性ケイ酸塩または層状ケイ酸塩(例えば、Hoechst社のSKS−6)等を含む。洗剤用組成物は、非ビルダーとすること、すなわち、実質的に洗剤ビルダーを含まないことも出来る。酵素は、その酵素の安定性と適合する任意の組成物で使用することが出来る。酵素は、例えば、カプセル化、例えば、顆粒化またはヒドロゲル内への隔離によるような公知の形態で、一般的に有害な成分から保護されることが出来る。酵素及び特に、アルファ・アミラーゼは、澱粉結合領域の有無によらず、洗剤及び食器洗浄用途に限られず、表面洗浄及び澱粉またはバイオマスからのエタノール生産での使用に組み合わせることが出来る。
洗剤には、一以上のポリマーが含まれることが出来る。ポリマーの例として、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリ(ビニルピロリドン)(PVP)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ(ビニルアルコール)(PVA)、ポリカルボン酸塩、例えば、ポリアクリレート、マレイン酸/アクリル酸共重合体、メタクリル酸ラウリル/アクリル酸共重合体が含まれる。
洗剤には、過ホウ酸塩または過炭酸塩等のH源と、任意に組み合わされる過酸形成活性剤、例えば、TAEDまたはノナノイルオキシベンゼンスルホン酸塩(NOBS)等から成り得る、漂白剤系が含まれることが出来る。あるいは、漂白剤系には、例えば、アミドタイプ、イミドタイプ、またはスルホンタイプのペルオキシ酸が含まれることが出来る。漂白剤系は、ペルヒドロラーゼが、例えば、国際公開番号WO2005/056783で開示されるようなペルオキシドを活性化する、酵素漂白剤系とすることも出来る。
従来の安定化剤、例えば、プロピレングリコールまたはグリセロール等のポリオール、糖または糖アルコール、乳酸、ホウ酸またはホウ酸誘導体、例えば、芳香族ホウ酸エステル等を用いて安定化することができ、この洗剤用組成物は、例えば、国際公開番号WO92/19709及びWO92/19708で記載されるように配合されることが出来る。
洗剤は、他の従来の洗剤成分、例えば、粘土、泡ブースター、泡抑制剤、防食剤、汚染物質懸濁剤、再汚染防止剤、染料、殺菌剤蛍光増白剤または香料等を含む繊維柔軟剤等をさらに含むことが出来る。(使用時の水溶液中の濃度で測定した)pHは通常、中性からアルカリであり、例えば、pH約7.0から約11.0である。
アルファ・アミラーゼ変異体は、従来の洗剤で用いられていた濃度で添加される。洗剤用組成物では、アルファ・アミラーゼ変異体は、洗浄液1リットル中のアルファ・アミラーゼ変異体の量が0.00001−1.0mg(純粋な酵素タンパク質量で計算)に相当する量となるように添加され得ることが意図される。アルファ・アミラーゼ変異体を含む洗剤用組成物の特定の形態は、以下を含むように配合されることが出来る。
(1)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約7%から約12%、アルコールエトキシ硫酸塩(例えば、C12−18アルコール、1−2エチレンオキシド(EO))またはアルキル硫酸塩(例えば、C16−18)を約1%から約4%、アルコールエトキシレート(例えば、C14−15アルコール、7EO)を約5%から約9%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約14%から約20%、可溶性ケイ素塩を約2%から約6%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約15%から約22%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を0%から約6%、クエン酸ナトリウム/クエン酸(例えば、CNa/C)を約0%から約15%、過ホウ酸ナトリウム(例えば、NaBO・HO)を約11%から約18%、TAEDを約2%から約6%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を約0%から約2%、ポリマー(例えば、マレイン酸/アクリル酸共重合体、PVP、PEG)を0−3%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、泡抑制剤、香料、蛍光増白剤、光退色剤)を0−5%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(2)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約6%から約11%、アルコールエトキシ硫酸塩(例えば、C12−18アルコール、1−2EO)またはアルキル硫酸塩(例えば、C16−18)を約1%から約3%、アルコールエトキシレート(例えば、C14−15アルコール、7EO)を約5%から約9%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約15%から約21%、可溶性ケイ素塩を約1%から約4%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約24%から約34%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を約4%から約10%、クエン酸ナトリウム/クエン酸(例えば、CNa/C)を約0%から約15%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を約0%から約2%、ポリマー(例えば、マレイン酸/アクリル酸共重合体、PVP、PEG)を1−6%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、泡抑制剤、香料)を0−5%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(3)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約5%から約9%、アルコールエトキシレート(例えば、C12−15アルコール、7EO)を約7%から約14%、脂肪酸としての石鹸(例えば、C16−22脂肪酸)を約1から約3%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約10%から約17%、可溶性ケイ素塩を約3%から約9%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約23%から約33%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を0%から約4%、過ホウ酸ナトリウム(例えば、NaBO・HO)を約8%から約16%、TAEDを約2%から約8%、ホスホン酸塩(例えば、EDTMPA)を0%から約1%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を0%から約2%、ポリマー(例えば、マレイン酸/アクリル酸共重合体、PVP、PEG)を0−3%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、泡抑制剤、香料、蛍光増白剤)を0−5%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(4)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約8%から約12%、アルコールエトキシレート(例えば、C12−15アルコール、7EO)を約10%から約25%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約14%から約22%、可溶性ケイ素塩を約1%から約5%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約25%から約35%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を0%から約10%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を約0%から約2%、ポリマー(例えば、マレイン酸/アクリル酸共重合体、PVP、PEG)を1−3%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、泡抑制剤、香料)を0−5%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(5)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約15%から約21%、アルコールエトキシレート(例えば、C12−15アルコール、7EOまたはC12−15アルコール、5EO)を約12%から約18%、脂肪酸としての石鹸(例えば、オレイン酸)を約3%から約13%、アルキルコハク酸(C12−14)を0%から約13%、アミノエタノールを約8%から約18%、クエン酸を約2%から約8%、ホスホン酸塩を0%から約3%、ポリマー(例えば、PVP、PEG)を0%から約3%、ホウ酸塩(例えば、B)を0%から約2%、エタノールを0%から約3%、プロピレングリコールを約8%から約14%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、分散剤、泡抑制剤、香料、蛍光増白剤)を0−5%で含む水性液体洗剤用組成物。
(6)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約15%から約21%、アルコールエトキシレート(例えば、C12−15アルコール、7EOまたはC12−15アルコール、5EO)を3%から9%、脂肪酸としての石鹸(例えば、オレイン酸)を約3%から約10%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約14%から約22%、クエン酸カリウムを約9%から約18%、ホウ酸塩(例えば、B)を0%から約2%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を0%から約2%、ポリマー(例えば、PEG、PVP)を0%から約3%、アンカーリングポリマー(例えば、ラウリルメタクリレート/アクリル酸共重合体、モル比25:1、MW3800)を0%から約3%、グリセロールを0%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、分散剤、泡抑制剤、香料、蛍光増白剤)を0−5%で含む水性構造の液体洗剤用組成物。
(7)脂肪アルコール硫酸塩を約5%から約10%、エトキシ化脂肪酸モノエタノールアミドを約3%から約9%、脂肪酸としての石鹸を0%から3%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約5%から約10%、水溶性ケイ素塩を約1から約4%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約20%から約40%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を約2%から約8%、過ホウ酸ナトリウム(例えば、NaBO・HO)を約12%から約18%、TAEDを約2%から約7%、ポリマー(例えば、マレイン酸/アクリル酸共重合体、PEG)を約1%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、蛍光増白剤、泡抑制剤、香料)を0−5%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(8)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約8%から約14%、エトキシ化脂肪酸モノエタノールアミドを約5%から約11%、脂肪酸としての石鹸を0%から約3%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約4%から約10%、可溶性ケイ素塩を約1%から約4%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約30%から約50%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を約3%から約11%、クエン酸ナトリウム(例えば、CNa)を約5%から約12%、ポリマー(例えば、PVP、マレイン酸/アクリル酸共重合体、PEG)を約1%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、泡抑制剤、香料)を0−5%で含む、顆粒として配合された洗剤用組成物。
(9)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約6%から約12%、非イオン性界面活性剤を約1%から約4%、脂肪酸としての石鹸を約2%から約6%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約14%から約22%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約18%から約32%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を約5%から約20%、クエン酸ナトリウム(例えば、CNa)を約3%から約8%、過ホウ酸ナトリウム(例えば、NaBO・HO)を約4%から約9%、漂白剤活性剤(例えば、NOBSまたはTAED)を約1%から約5%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を0%から約2%、ポリマー(例えば、ポリカルボン酸塩またはPEG)を約1%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、蛍光増白剤、香料)を0−5%で含む、顆粒として配合された洗剤用組成物。
(10)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約15%から約23%、アルコールエトキシ硫酸塩(例えば、C12−15アルコール、2−3EO)を約8%から約15%、アルコールエトキシレート(例えば、C12−15アルコール、7EOまたはC12−15アルコール、5EO)を約3%から約9%、脂肪酸としての石鹸(例えば、ラウリン酸)を0%から約3%、アミノエタノールを約1%から約5%、クエン酸ナトリウムを約5%から約10%、ヒドロトロープ(例えば、トルエンスルホン酸ナトリウム)を約2%から約6%、ホウ酸塩(例えば、B)を0%から約2%、カルボキシメチルセルロースを0%から約1%、エタノールを約1%から約3%、プロピレングリコールを約2%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、ポリマー、分散剤、香料、蛍光増白剤)を0−5%で含む水性液体洗剤用組成物。
(11)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(酸として計算)を約20%から約32%、アルコールエトキシレート(例えば、C12−15アルコール、7EOまたはC12−15アルコール、5EO)を6−12%、アミノエタノールを約2%から約6%、クエン酸を約8%から約14%、ホウ酸塩(例えば、B)を約1%から約3%、ポリマー(例えば、マレイン酸/アクリル酸共重合体、アンカーリングポリマー、例えば、ラウリルメタクリレート/アクリル酸共重合体等)を0%から約3%、グリセロールを約3%から約8%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、ヒドロトロープ、分散剤、香料、蛍光増白剤)を0−5%で含む水性液体洗剤用組成物。
(12)陰イオン性界面活性剤(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸メチルエステル、アルカンスルホン酸塩、石鹸)を約25%から約40%、非イオン性界面活性剤(例えば、アルコールエトキシレート)を約1%から約10%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約8%から約25%、可溶性ケイ素塩を約5%から約15%、硫酸ナトリウム(例えば、NaSO)を0%から約5%、ゼオライト(NaAlSiO)を約15%から約28%、過ホウ酸ナトリウム(例えば、NaBO・HO)を0%から約20%、漂白剤活性剤(TAEDまたはNOBS)を約0%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、香料、蛍光増白剤)を0−3%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(13)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩の一部または全部が、C12−18のアルキル硫酸塩で置き換えられた、上記1)−12)の組成物に記載の洗剤用組成物。
(14)(C12−C18)アルキル硫酸塩を約9%から約15%、アルコールエトキシレートを約3%から約6%、ポリヒドロキシアルキル脂肪酸アミドを約1%から約5%、ゼオライト(例えば、NaAlSiO)を約10%から約20%、層状二ケイ素塩(例えば、Hoechst社のSK56)を約10%から約20%、炭酸ナトリウム(例えば、NaCO)を約3%から約12%、可溶性ケイ素塩を0%から約6%、クエン酸ナトリウムを約4%から約8%、過炭酸ナトリウムを約13%から約22%、TAEDを約3%から約8%、ポリマー(例えば、ポリカルボン酸塩及びPVP)を0%から約5%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、蛍光増白剤、退色剤、香料、泡抑制剤)を0−5%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(15)(C12−C18)アルキル硫酸塩を約4%から約8%、アルコールエトキシレートを約11%から約15%、石鹸を約1%から約4%、ゼオライトMAPまたはゼオライトAを約35%から約45%、炭酸ナトリウム(NaCOとして)を約2%から約8%、可溶性ケイ素塩を0%から約4%、過炭酸ナトリウムを約13%から約22%、TAEDを1−8%、カルボキシメチルセルロース(CMC)を0%から約3%、ポリマー(例えば、ポリカルボン酸塩及びPVP)を0%から約3%、酵素(純粋な酵素タンパク質として計算)を0.0001−0.1%及び微量成分(例えば、蛍光増白剤、ホスホン酸塩、香料)を0−3%で含む、かさ比重が少なくとも600g/Lの顆粒として配合された洗剤用組成物。
(16)追加の成分または上記のすでに特定された漂白剤系の置換物のいずれかとして、安定化またはカプセル化された過酸を含む、上記1)−15)に記載の洗剤配合物。
(17)過ホウ素酸塩が、過炭酸塩で置き換えられる、上記1)、3)、7)、9)及び12)に記載の洗剤組成物。
(18)マンガン触媒をさらに含む、上記1)、3)、7)、9)、12)、14)及び15)に記載の洗剤組成物。
(19)例えば、直鎖一級アルコールアルコキシレートのような液体非イオン性界面活性剤、ビルダー系(例えば、リン酸塩)、酵素及びアルカリを含む、非水性の洗剤液体として配合された洗剤組成物。この洗剤は、陰イオン性界面活性剤及び/または漂白剤系をさらに含むことが出来る。
別の実施態様において、2,6−β−D−フルクタンヒドロラーゼを洗剤組成物に添加し、家庭内及び/または工業用布/洗濯物に存在するバイオフィルムの除去/清掃に用いることが出来る。
前記洗剤用組成物は、例えば、汚れた繊維の前処理に適した洗濯用添加剤組成物及び繊維柔軟剤組成物が添加されたリンスを含む、手洗い用または洗濯機用洗剤組成物として配合されるか、または一般的な家庭内の硬質表面清掃用に用いられる洗剤組成物として配合されるか、あるいは手洗い用または食器洗浄機用として配合されることが出来る。
特定の側面において、洗剤用組成物は、2,6−β−D−フルクタンヒドロラーゼ、一以上のアルファ・アミラーゼ変異体、1以上の、プロテアーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、カルボヒドラーゼ、セルラーゼ、ペクチナーゼ、マンナーゼ、アラビナーゼ、ガラクタナーゼ、キシラナーゼ、オキシダーゼ、ラッカーゼ、及び/またはペルオキシダーゼ、及び/またはこれらの組み合わせを含むことが出来る。一般に、選択された酵素の特性は、選択された洗剤と適合すべきであり(例えば、最適pH、他の酵素性または非酵素性成分との適合性)、有効量の酵素が存在するべきである。
プロテアーゼ:
適したプロテアーゼには、動物、植物または微生物由来のプロテアーゼが含まれる。化学的に修飾された変異体またはタンパク質操作された変異体も適する。プロテアーゼは、セリンプロテアーゼまたはメタロプロテアーゼ、例えば、アルカリ性微生物プロテアーゼまたはトリプシン様プロテアーゼであることが出来る。アルカリ性プロテアーゼの例は、ズブチリシン、特に、バチルス種、例えば、ズブチリシン・ノボ(subtilisin Novo)、ズブチリシン・カールスバーグ(subtilisin Carlsberg)、ズブチリシン309、ズブチリシン147及びズブチリシン168(例えば、国際公開番号WO89/06279を参照されたい)等に由来するプロテアーゼである。トリプシン様プロテアーゼの例は、トリプシン(例えば、豚または牛由来)及びフサリウムプロテアーゼ(例えば、国際公開番号WO89/06270、WO94/25583を参照されたい)である。有用なプロテアーゼの例には、国際公開番号WO92/19729及びWO98/20115で記載される変異体が含まれるが、それらに限られない。適した市販のプロテアーゼ酵素には、Alcalase(登録商標)、Savinase(登録商標)、Primase(商標)、Duralase(商標)、Esperase(登録商標)及びKannase(商標)(ノボ・ノルディスクA/S)、Maxatase(登録商標)、Maxacal(商標)、Maxapem(商標)、Properase(商標)、Purafect(登録商標)、Purafect OxP(商標)、FN2(商標)及びFN3(商標)(ダニスコA/S)が含まれる。
リパーゼ:
適したリパーゼには、細菌または菌類由来のリパーゼが含まれる。化学的に修飾された変異体またはタンパク質操作された変異体も含まれる。有用なリパーゼの例は、例えば、H.ラヌギノサ(lanuginosa)由来(例えば、欧州特許番号EP258068及びEP305216を参照されたい)、H.インソレンス(insolens)由来(例えば、国際公開番号WO96/13580を参照されたい)等のフミコーラ(Humicola)(同義語サーモミセス)由来のリパーゼ、シュードモナス(Pseudomonas)リパーゼ(例えば、P.アルカリゲネス(alcaligenes)またはP.シュードアルカリゲネス(pseudoalcaligenes)由来(例えば、欧州特許番号EP218272を参照されたい)、P.セパシア(cepacia)(例えば、欧州特許番号EP331376を参照されたい)、P.スタッツェリ(stutzeri)(例えば、英国特許番号GB1,372,034を参照されたい)、P.フルオレセンス(fluorescens)、シュードモナス株SD705(例えば、国際公開番号WO95/06720及びWO96/27002を参照されたい)、P.ウィスコンシネシス(wisconsinensis)(例えば、国際公開番号WO96/12012を参照されたい)、バチルス・リパーゼ(例えば、B.スブチリス由来、例えば、Dartois他、Biochemica Biophysica Acta、第1131巻、253−360ページ(1993年)を参照されたい)、B.ステアロサーモフィルス(例えば、日本国特許番号JP64/744992を参照されたい)、またはバチルス・プミルス(pumilus)(例えば、国際公開番号WO91/16422を参照されたい)が含まれるが、それらに限られない。配合剤での使用が意図される追加のリパーゼ変異体は、例えば、国際公開番号WO92/05249、WO94/01541、WO95/35381、WO96/00292、WO95/30744、WO94/25578、WO95/14783、WO95/22615、WO97/04079、WO97/07202、欧州特許番号EP407225及びEP260105で記載されるものが含まれる。いくつかの市販のリパーゼ酵素の例には、Lipolase(登録商標)及びLipolas
e(登録商標)Ultra(ノボ・ノルディスクA/S社)が含まれる。
ポリエステラーゼ:
適したポリエステラーゼには、国際公開番号WO01/34899(ダニスコA/S)及び国際公開番号WO01/14629(ダニスコA/S)に記載されるものが含まれるが、これらに限られず、また本明細書に記載の他の酵素との組み合わせも含まれることが出来る。
アミラーゼ:
前記組成物は、非変異体アルファ・アミラーゼのような他のアルファ・アミラーゼと組み合わされることが出来る。このようなアルファ・アミラーゼには、例えば、Duramyl(登録商標)、Termamyl(商標)、Fungamyl(登録商標)及びBAN(商標)(ノボ・ノルディスクA/S)、Rapidase(登録商標)及びPurastar(登録商標)(ダニスコA/S)等に限られない市販のアルファ・アミラーゼが含まれることが出来る。
セルラーゼ:
前記洗剤用組成物にセルラーゼを添加することが出来る。適したセルラーゼには、細菌または菌類由来のセルラーゼが含まれる。化学的に修飾された変異体またはタンパク質操作された変異体も含まれる。適したセルラーゼには、バチルス属、シュードモナス属、フミコーラ属、フザリウム属、シエラビア族、アクレモニウム属由来のセルラーゼが含まれ、例えば、米国特許番号4,435,307、5,648,263、5,691,178、5,776,757及び国際公開番号WO89/09259で開示されるフミコーラ・インソレンス、ミセリオフトラ・サーモフィリア(Myceliophthora thermophila)、フザリウム・オキシスポルム由来の菌性セルラーゼが含まれる。使用が意図されるセルラーゼの例には、衣料に対しカラーケア(color care)の利点を有するものである。このようなセルラーゼの例は、例えば、欧州特許EP0495257、EP0531372、国際公開番号WO99/25846(ダニスコA/S)、WO96/11262、WO96/29397及びWO98/08940で記載されるセルラーゼである。他の例は、セルラーゼ変異体、例えば、国際公開番号WO94/07998、WO98/12307、WO95/24471、PCT/DK98/00299、欧州特許番号EP531315、米国特許番号5,457,046、5,686,593及び5,763,254で記載されるセルラーゼ変異体である。市販のセルラーゼには、Celluzyme(登録商標)及びCarezyme(登録商標)(ノボ・ノルディスクA/S)、Clazinase(商標)及びPuradax(登録商標)HA(ダニスコA/S)及びKAC−500(B)(商標)(花王株式会社)が含まれる。
ペルオキシダーゼ/オキシダーゼ:
前記組成物での使用が意図される適したペルオキシダーゼ/オキシダーゼには、植物、細菌または菌類由来のものが含まれる。化学的に修飾された変異体またはタンパク質操作された変異体も含まれる。有用なペルオキシダーゼの例には、コプリヌス(Coprinus)属、例えば、国際公開番号WO93/24618、WO95/10602及びWO98/15257で記載されるC.シネレウス(cinereus)及びその変異体由来のペルオキシダーゼが含まれる。市販のペルオキシダーゼには、例えば、Guardzyme(商標)(ノボ・ノルディスクA/S)が含まれる。
洗剤用酵素は、一以上の酵素を含む別々の添加剤を添加するか、または全ての酵素を含む組み合わされた添加剤を添加することにより、洗剤組成物に含まれることが出来る。洗剤用添加剤、すなわち別々または一括の添加剤は、顆粒状、液状、スラリー状等として配合されることが出来る。適した顆粒状洗剤用添加剤配合物は、非粉塵飛散性顆粒とすることが出来る。
非粉塵飛散性顆粒は、例えば、米国特許番号4,106,991及び4,661,452の開示に従い調製することができ、任意に、公知の方法でコーティングすることが出来る。ワックス状のコーティング材料の例として、平均分子量が1,000から20,000のポリエチレンオキシド生成物(例えば、ポリエチレングリコール、PEG)、16から50のエチレンオキシド単位を有するエトキシ化ノニルフェノール、アルコールが炭素数12から20で、15から80のエチレンオキシド単位を有するエトキシ化脂肪アルコール、脂肪アルコール、脂肪酸及び脂肪酸のモノ、ジ及びトリグリセライドが挙げられる。流動床での使用に適したフィルムコーティング用材料の例は、例えば、英国特許番号GB1483591に開示されている。酵素調製液は、例えば、プロピレングリコール等のポリオール、糖または糖アルコール、乳酸またはホウ酸を公知の方法で添加して安定化される。保護された酵素は、例えば、欧州特許番号EP238216に記載された方法で調製することが出来る。
洗剤用組成物は、例えば、棒状、錠剤状、粉末状、顆粒状、ペースト状または液状等の任意の好都合な形態にすることが出来る。液状洗剤は水性であり、一般に最大約70%の水と、0%から約30%の有機溶媒が含まれることが出来る。水の含有量が30%未満の小型洗剤ゲルも意図される。洗剤用組成物は、非イオン性若しくは半極性、陰イオン性、カチオン性、または両性イオン性またはそれらの任意の組み合わせの界面活性剤を、一以上含有する。界面活性剤は一般に、重量で0.1%から60%の量が含有される。
界面活性剤が用いられる場合、洗剤には通常、約1%から約40%の陰イオン性界面活性剤、例えば、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩(脂肪アルコール硫酸塩)、アルコールエトキシ硫酸塩、二級アルカンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸メチルエステル、アルキルまたはアルケニルコハク酸または石鹸等が含まれる。
界面活性剤が用いられる場合、洗剤には通常、約0.2%から約40%の非イオン性界面活性剤、例えば、アルコールエトキシレート、ノニルフェノールエトキシレート、アルキルポリグリコシド、アルキルジメチルアミンオキシド、エトキシ化脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸モノエタノールアミド、ポリヒドロキシアルキル脂肪酸アミドまたはグルコースアミンのN−アシル−N−アルキル誘導体(グルコアミド)等が含まれる。
洗剤には、0%から約65%の洗剤ビルダーまたは複合化剤、例えば、ゼオライト、二リン酸塩、三リン酸塩、ホスホン酸塩、炭酸塩、クエン酸塩、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン四酢酸、アルキルまたはアルケニルコハク酸、可溶性ケイ素塩または層状ケイ素塩(例えば、Hoechst社のSKS−6)等が含まれる。
洗剤には一以上のポリマーが含まれることが出来る。このようなポリマーの例として、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリ(ビニルピロリドン)(PVP)、ポリ(エチレングリコール)(PEG)、ポリ(ビニルアルコール)(PVA)、ポリ(ビニルピリジン−N−オキシド)、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリアクリレート、マレイン酸/アクリル酸共重合体及びラウリルメタクリレート/アクリル酸共重合体等のポリカルボン酸塩が挙げられる。
洗剤には、過ホウ酸塩または過炭酸塩等のH源と、これらと組み合わされる過酸形成漂白活性剤(例えば、テトラアセチルエチレンジアミンまたはノナノニルオキシベンゼンスルホン酸塩)を含む、漂白剤系が含まれることが出来る。あるいは、漂白剤系には、ペルオキシ酸(例えば、アミドタイプ、イミドタイプまたはスルホンタイプ)が含まれることが出来る。漂白剤系はまた、酵素漂白剤系とすることが出来る。
洗剤用組成物の酵素は、従来の安定化剤、例えば、ポリオール(例えば、プロピレングリコールまたはグリセロール)、糖または糖アルコール、乳酸、ホウ酸、ホウ酸誘導体(例えば、芳香族ホウ酸エステル)またはフェニルホウ酸誘導体(例えば、4−フォルミルフェニルホウ酸)等を用いて安定化される。この洗剤用組成物は、国際公開番号WO92/19709及びWO92/19708で記載されるように配合されることが出来る。
洗剤はまた、他の従来の洗剤成分、例えば、粘土、泡ブースター、泡抑制剤、防食剤、汚染物質懸濁剤、再汚染防止剤、染料、殺菌剤、蛍光増白剤、ヒドロトロープ、変色防止剤または香料等を含む繊維柔軟剤等を含むことが出来る。
洗剤用組成物では、酵素変異体は、洗浄液1リットルにつき約0.01から約100mgに相当する量の酵素タンパク質、特に、洗浄液1リットルにつき約0.05から約5.0mgに相当する量の酵素タンパク質、さらに具体的に、洗浄液1リットルにつき0.1から約1.0mgに相当する量の酵素タンパク質が添加され得ることが意図される。
AmyEまたはその変異体を含む洗浄組成物の有効性を試験するために用いられることが出来る代表的なアッセイは、布見本試験を含む。「布見本」とは、汚染物質を付着させた布等の材料の一片である。この材料は、例えば、木綿、ポリエステルまたは天然繊維と合成繊維の混合物からなる布とすることが出来る。あるいは、この材料は、ろ紙やニトロセルロース等の紙、またはセラミック、金属、ガラス等の硬質材料の一片とすることが出来る。アルファ・アミラーゼについて、汚染物質は澱粉ベースであるが、血液、ミルク、インク、草、茶、ワイン、ホウレン草、グレイビーソース、チョコレート、卵、チーズ、粘土、絵の具、油またはこれらの混合物を含むことが出来る。一の実施態様において、AmyEまたはその変異体は、BMI(血液/ミルク/インク)アッセイで試験される。
「微小布見本」は、布見本の小片であり、一穴のパンチ、または標準的な96穴のマイクロタイタープレートに適合する穴のパターンを有する96穴の特製パンチで切り取られた小片、または他の方法で布見本から切り取られた小片である。布見本は、織物、紙、金属またはその他の適切な材料で作られる。微小布見本は、24、48または96穴のマイクロタイタープレートに入れる前、または後に、汚染物質を付着することが出来る。微小布見本は、材料の小片に汚染物質を付着させて作製することも出来る。微小布見本は、例えば、直径5/8”または0.25”の汚染された繊維の一片であることが出来る。特製パンチは、96個の微小布見本を同時に96穴プレートのウェルに入れられるよう設計されている。特製パンチにより、同じ96穴プレートに繰り返し微小布見本を入れることにより、ウェル当たり一個より多くの微小布見本を入れることが出来る。多穴パンチは、24穴、48穴、96穴プレートを含むが、それらに限られない、任意の形状のプレートに、複数の布見本を同時に供給することが出来る。別の方法において、土壌汚染された試験プラットホームは、金属、プラスチック、ガラス、セラミックまたは土壌基質でコーティングされたその他の適した材料のいずれかで作られたビーズとすることが出来る。次に、酵素と適した緩衝液を含む、24、48、96穴プレートまたはそれ以上のウェルを有するプレートに、一以上のコーティングされたビーズを入れる。この場合、放出された汚染物質について、直接吸光度測定または二次的発色反応により上清が分析されることが出来る。放出された汚染物質の分析は、マススペクトル分析で行うことも出来る。
一の実施態様において、処理プロトコールは、汚染物質の固定の程度をコントロールする。その結果、試験される酵素が存在しない状態で洗浄する場合に、例えば、一様でない量の汚染物質を放つ布見本を生産することは可能である。固定された布見本の使用は、洗浄アッセイにおけるシグナル対ノイズ比の劇的な改善をもたらす。さらに、固定の程度を変えることで、当業者は、様々な洗浄条件下で最適な結果を与える汚染物質を生成することが出来る。
多様な種類の材料についての「強度」として知られる汚染物質を有する布見本は、市販され(EMPA、セント・ガレン、スイス、wfk−−Testgewebe有限会社、クレーフェルト・ドイツ、または試験材料センター、ヴラールディンゲン、オランダ)及び/または技術者により作られることが出来る(Morris及びPrato、Textile Research Journal、第52巻(4)、280−286ページ(1982年))。布見本は、例えば、血液/ミルク/インク(BMI)、ホウレン草、草またはチョコレート/ミルク/すすで構成された汚染物質を含む木綿含有の繊維を含むことが出来る。BMI汚染物質は、例えば、木綿に0.0003%から0.3%の過酸化水素で固定されることが出来る。別の組み合わせには、0.001%から1%のグルタールアルデヒドで固定された草またはホウレン草汚染物質、0.001%から1%のグルタールアルデヒドで固定されたゼラチンとクマシー(Coomassie)汚染物質、または0.001%から1%のグルタールアルデヒドで固定されたチョコレート、ミルクとすす汚染物質とが含まれる。
インキュベーション中、布見本を酵素及び/または洗剤配合物と共に撹拌することも出来る。洗浄性能データは、ウェル中、特に96穴プレート中での、布見本の方向に依存する(水平対垂直)。これは、インキュベーション中の混合が不十分であったことを示す。インキュベーション中の十分な撹拌を確実にする方法は多々あるが、ミクロタイタープレートを2枚のアルミニウム製プレートの間に挟むプレートホルダーを作ることが出来る。これは、例えば、ウェル上に接着性プレートシーラーを取り付け、次に、二枚のアルミニウム製プレートを96穴プレートに任意のタイプの適切な市販のクランプで挟む程度に容易に出来る。次に、市販の培養用シェーカーに取り付けることが出来る。シェーカーを約400rpmに設定することで十分に撹拌される一方、漏れやクロスコンタミネーションはホルダーにより効果的に防止される。
トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)を用いて、洗浄液中のアミノ基の濃度を数量化することが出来る。これにより、布見本から除去されたタンパク質の量を測定することが出来る(例えば、Cayot及びTainturier他、Anal.Biochem.、第249巻、184−200ページ(1997年)を参照されたい)。しかしながら、(例えば、サンプル中にぺプチダーゼが存在することにより)洗剤または酵素サンプルが異常に小さいタンパク質断片の形成をもたらす場合、より大きなTNBSシグナル、すなわち、「ノイズ」が高くなる。
血液/ミルク/インク汚染物質について洗浄能力を測定する別の方法は、洗浄液の吸光度の測定により数量化することが出来るインクの放出に基づく方法である。吸光度は、350−800nmの任意の波長で測定することが出来る。一の実施態様において、測定波長は、410nmまたは620nmである。また、洗浄液を分析して、草、ホウレン草、ゼラチンを含む汚染物質またはクマシー汚染物質についての洗浄性能を評価することも出来る。これらの汚染物質の適した測定波長は、草とホウレン草の場合は670nm、ゼラチンとクマシーの場合は620nmである。例えば、洗浄液の一部(例えば、一般に96穴マイクロプレートから100−150μL)を採取し、キュベットまたはマルチウェルマイクロプレートに入れる。次に、これを光学分析計に置き、適切な波長の吸光度を読み取る。この方法は、布、プラスチックまたはセラミック等の適した基質上の血液/ミルク/インク汚染物質を用いて、例えば、食器洗浄に適した酵素及び/または洗剤組成物の評価にも使用することも出来る。
一の側面において、BMI汚れは、25℃で30分間BMI/木綿布見本に0.3%の過酸化水素を塗ることにより、または60℃で30分間BMI/木綿布見本に0.03%の過酸化水素を塗ることにより、木綿に固定される。一の側面において、BMI汚染物質の木綿への固定は、BMI/木綿布見本に0.3%の過酸化水素を25℃において30分間浸漬するか、BMI/木綿布見本に0.03%の過酸化水素を60℃において30分間浸漬することにより行うことが出来る。約0.25”の微小布見本を、BMI/木綿布見本から切り取り、96穴マイクロタイタープレートの各ウェルに入れる。各ウェルに、既知の洗剤組成物と変異体タンパク質等の酵素の混合物を入れる。マイクロタイタープレートの上に接着性プレートシーラーを付けた後、マイクロタイタープレートをアルミ製プレートに挟み込み、約250rpmの環状シェーカーを用いて約10から60分間撹拌する。その時間の最後に、上清を新しいマイクロタイタープレートのウェルに移し、620nmにおけるインクの吸光度を測定する。この方法により、木綿に固定されたホウレン草汚染物質または草汚染物質の試験を同様に行うことが出来る。ここで、ホウレン草汚染物質または草汚染物質は、0.01%グルタールアルデヒドを用いて、25℃で30分間、ホウレン草/木綿または草/木綿布見本に塗布され、固定される。チョコレート、ミルク及び/またはすす汚染物質についても同様である。
5.5.織物の糊抜き組成物及びその使用
本願はまた、一以上のAmyEまたはその変異体を用いた布を処理する(例えば、織物を糊抜きする)組成物及び方法が意図される。AmyEまたはその変異体を、任意の布処理方法に用い得ることは公知である(例えば、米国特許番号6,077,316を参照されたい)。例えば、一の側面において、溶液中で布を酵素変異体と接触させる方法により、布の手触りと外観を改良することが出来る。一の側面において、前記布は、加圧下の溶液中で処理される。
一の側面において、前記酵素は、織物を織っている際または織った後、または糊抜き工程中に用いられるか、または一以上の別の繊維加工工程において用いられる。織物を織っている際、糸には相当な機械的応力が加えられる。自動織機で織る前に、縦糸の引張強度を増加させて切断を防ぐため、縦糸には頻繁に糊用デンプンまたはデンプン誘導体がコーティングされる。AmyEまたはその変異体は、糊用デンプンまたはデンプン誘導体を除去するために用いられる。織物が織られた後、布は糊抜き工程に送られる。この後、一以上の追加の繊維加工工程を行うことも出来る。糊抜きとは、織物から糊を除去する工程である。織り工程の後、均一性の確保及び洗濯に耐えるようにするため、布をさらに加工する前に糊コーティングを除去しておく必要がある。また、酵素変異体の作用による糊の酵素加水分解を含む糊抜きの方法を提供する。
AmyEまたはその変異体は、単独または他の糊抜き化学試薬剤及び/または糊抜き酵素と組み合わせて、例えば、水性組成物中に、洗剤の添加剤として、木綿含有布を含む、布の糊抜きのために用いられることが出来る。AmyEまたはその変異体は、ストーンウォッシュ状外観のインジゴで染色されたデニム生地及び衣料を製造するための組成物及び方法にも用いられることが出来る。衣服の製造について、布は、切断及び縫製されて衣服または衣料になり、その後仕上げが行われる。特に、デニムジーンズの製造について、異なる酵素による仕上げ方法が開発されてきた。デニム衣料の仕上げは通常、酵素による糊抜き工程から始まり、この間、衣料は、繊維の柔軟性を増し、木綿を次の酵素仕上げ工程に適応し易くするために、デンプン分解酵素の作用により処理される。アルファ・アミラーゼ変異体は、デニム衣料の仕上げ方法(例えば、「バイオストーニングプロセス(bio−stoning process)」)、酵素糊抜き及び繊維への柔軟性の付与、及び/または仕上げ工程において用いることが出来る。
意図される使用の範囲及び概念から逸脱することなく、組成物及び方法の両方における多くの修飾及び変形が実施され得ることは、当業者に明らかである。従って、与えられた修飾及び変形は、添付の特許請求の範囲またはそれらの均等の範囲内である。
実施例1
1.1.プラスミド構築
配列番号1のAmyEまたはC末端切断AmyE変異体、AmyE−tr(配列番号2)をコードする核酸を、米国特許番号5,024,943で開示される、B.ズブチリスpHPLT発現ベクターにクローン化した。図5は、AmyE−trをコードする核酸を含むベクターを示す。
図5について、pHPLTベクターは、B.リケニフォルミスLATプロモーター(「Plat」)、LATシグナルペプチド(「preLAT」)をコードする配列及びそれに続くクローニングのためのPstI及びHpaI制限部位を含む。プラスミドpUB110からの追加のプラスミド・エレメントは、McKenzie他、Plasmid、第15巻(2)、93−103ページ(1986年)で開示される:
「ori−pUB」は、pUB110からの複製開始点である:
「reppUB」は、pUB110からのレプリカーゼ遺伝子であり、「neo」は、pUB110からのネオマイシン/カナマイシン耐性遺伝子である:
「bleo」はブレオマイシン耐性マーカーであり、「Tlat」はB.リケニフォルミス・アミラーゼの転写ターミネーターである。
AmyE及びAmyE−trの発現のためプラスミド構築は、Yang他、「バチルス・ズブチリス由来のアミラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列(Nucleotide sequence of the amylase gene from Bacillus subtilis)」、Nucleic Acids Res.、第11巻(2)、237−49ページ(1983年)で記載される、AmyEをコードする配列を用いて組み立てた。プラスミドpME629.5は、配列番号1の全長AmyEをコードする核酸を含む。この遺伝子は、Yang他で記載される配列と比べ、デンプン結合ドメインをコードする配列で三個の塩基が欠失している。
プラスミドpME630.7は、切断AmyE配列、AmyE−trを含み、図5に示される。AmyE−trは、配列番号1のD425で切断される。AmyE−trは、藤本他、「マルトペンタオースと複合するバチルス・ズブチリスに由来する触媒部位変異体アルファ・アミラーゼの結晶構造(Crystal structure of a catalytic−site mutant alpha−amylase from Bacillus subtilis complexed with maltopentaose)」、J.Mol.Biol.、第277巻、393−407ページ(1998年)で開示される、デンプン結合ドメインを欠くAmyE変異体の結晶構造から設計した。RCSBタンパク質データバンク登録番号1BAG、「マルトペンタオースと複合するバチルス・ズブチリスに由来するアルファ・アミラーゼ」を参照されたい。
発現プラスミド構築について、AmyEをコードする核酸を、Herculase(登録商標)(ストラタジェン、カリフォルニア州)を用いてPCR増幅した。PCR生産物を、キアゲンQIAquik(商標)PCR精製キット(キアゲン、バレンシア、カリフォルニア州)で提供されるカラムを用いて精製し、50μLのMilliQ(商標)精製水に再懸濁した。50μLの精製DNAを、HpaI(ロッシュ)及びPstI(ロッシュ)で連続して消化し、得られたDNAを30μLのMilliQ(商標)精製水で再懸濁した。10−20ng/μLのDNAを、PstI及びHpaIのクローニング部位を用いて、プラスミドpHPLTにクローン化した。ライゲーション混合物を、コンピテントB.ズブチリス細胞(遺伝子型:DaprE、DnprE、degUHy32 oppA、DspoIIE3501、amyE::xylRPxylAcomK−phleo)に直接形質転換した。SC6.1 B.ズブチリス細胞には、キシロース誘導プロモーターの下流に置かれるコンピテンシー遺伝子(competency gene)(comK)がある。DNA結合及び取り込みのためのコンピテンシーは、キシロースの添加により誘導される。親プラスミド中のAmyE遺伝子に二個のPstI部位があるため、PCR融合反応はこれらの部位を除去するためにクローニングの前に行った。PCR融合を、二度の別途PCR反応の後に行った。以下のプライマーを、HpaI及びPstI部位を用いたpHPLT構築物を構成するために用いた。
配列番号18:プライマーPSTAMYE−F 5’ CTTCTTGCTGCCTCATTCTGCAGCTTCAGCACTTACAGCACCGTCGATCAAAAGCGGAAC 3’
配列番号19:プライマーAMYENOPST−R 5’ CTGGAGGCACTATCCTGAAGGATTTCTCCGTATTGGAACTCTGCTGATGTATTTGTG 3’
配列番号20:プライマーAMYENOPST−F 5’ CACAAATACATCAGCAGAGTTCCAATACGGAGAAATCCTTCAGGATAGTGCCTCCAG 3’
配列番号21:プライマーHPAIAMYE−R 5’ CAGGAAATCCGTCCTCTGTTAACTCAATGGGGAAGAGAACCGCTTAAGCCCGAGTC 3’
配列番号22:プライマーHPAIAMYE466−R 5’ CAGGAAATCCGTCCTCTGTTAACTCAATCAGGATAAAGCACAGCTACAGACCTGG 3’
配列番号23:プライマーAMYE SEQ−F1 5’ TACACAAGTACAGTCCTATCTG 3’
配列番号24:プライマーAMYE SEQ−F2 5’ CATCCTCTGTCTCTATCAATAC 3’
プラスミドpME629.5及びpME630.7は、翻訳後に切断される31残基のシグナル配列と共にAmyEを発現する。上記Yang他(1983年)により言及されるように、続く10のN−末端アミノ酸は、別途処理される。
1.2.タンパク質発現
AmyE全長及び切断クローンの形質転換体を、10μg/mLのネオマイシン、1%の不溶性デンプンを用いてLA上で選択し、37℃で一晩インキュベートした。コロニーのまわりに透明(または輪形)を示す形質転換体を選択し、バイアルを後の研究のために作製した。形質転換体のプレ培養を、10μg/mLのネオマイシンを加えたLBで8時間増殖させた。次に、30μLのこのプレ培養を、10μg/mLのネオマイシン及び5mM CaClで補給された、30mLの培養地(下記に記載)で満たされた、250mLフラスコに添加した。培養地は、主要窒素源としての尿素、主要炭素源としてのグルコースを含み、堅調な細胞増殖のため1%ソイトーン(soytone)を補給した、MOPS緩衝液ベースの強化半合成培地であった。振盪フラスコを、250rpmで混合しながら、37℃で60−65時間インキュベートした。培養を、20分間5000rpmでの遠心分離で円錐管に採取した。AmyE全長及びAmyE切断タンパク質の両方が多量に発現されたことから、培養上清を、それ以上の精製を行わずにアッセイに用いた。
実施例2
下記の実施例で、以下のアッセイを用いた。下記に提供されるプロトコールの任意の逸脱も実施例で示される。これらの実験において、分光光度計を、反応の終了後に形成された生産物の吸光度を測定するために用いた。
2.1.96穴マイクロタイタープレート中のタンパク質含有量の測定のためのブラッドフォード・アッセイ
サンプル上清中のタンパク質濃度を、ブラッドフォードQuickStart(商標)Dye試薬(バイオラッド、カリフォルニア州)を用いて測定した。サンプルを、280rpmで振とうし、高湿度の通気で3日間37℃のマイクロタイタープレート(MTP)で増殖した培養からの培養液をろ過して得た。培養ろ液の10μLのサンプルを、第2MTPのウェル内で200μLのブラッドフォードQuickStart(商標)Dye試薬と組み合わせた。完全な混合の後、MTPを室温で少なくとも10分間インキュベートした。気泡を除去し、OD(光学密度)を595nmで測定した。タンパク質濃度を算出するため、(植菌されていないウェルからの)バックグラウンド測定値をサンプル測定値から引き算した。
2.2.AmyE活性の測定
AmyEはトランスグルコシダーゼ活性を示す。すなわち、AmyEは、マルトースからの三糖の生成を触媒する。図6は、マルトースを加えてAmyEをインキュベートした後の三糖のHPLC検出を示す。図7は、AmyE媒介マルトトリオース合成の反応組成物を時間にわたって示す。AmyEの酵素活性を、そのトランスグルコシダーゼ活性に基づき測定した。マルトースから三糖の一ミクロモルを毎分生産するアッセイ条件下で要求される酵素量から、AmyEの一単位を定義した。代表的なアッセイにおいて、AmyEのサンプルの一部0.1mlを、リン酸緩衝液、pH4.5中の30%マルトース5mlに添加し、60℃で60分間インキュベートした。その反応を、10分間熱湯浴槽にサンプルを置くことで終了させた。サンプル中に存在する三糖の量を、HPLCで測定した。
2.3.グルコアミラーゼ活性の測定
グルコアミラーゼ活性を、p−ニトロフェニル−アルファ−D−グルコピラノシド(PNPG)からグルコース及びp−ニトロフェノールへの加水分解を触媒するその能力に基づいたアッセイを用いて測定した。アルカリのpHにおいて、遊離されたニトロフェノールは、グルコアミラーゼ活性に比例した黄色を示し、400nmでモニタリングされる。pH4.2及び60℃で可溶性デンプン基質(4%)から、毎時グルコースとして計算される1μモルの還元糖を生産する酵素量として、一のグルコアミラーゼ活性単位(GAU)を定義した。
2.4.プルラナーゼ活性の測定
プルラナーゼ活性を、可溶性赤プラン(red−pullan)基質を利用する比色法で測定した。プルラナーゼは、赤プラン基質の加水分解を触媒することができ、それにより、染色基質からの可溶性断片の遊離がもたらされる。酵素反応は、95%のエタノール溶液で基質を沈殿させることにより終了する。上清を、501nmでの分光測光法で測定した。色彩強度の程度は、酵素活性に比例する。pH4.5及び60℃でプルランから、毎分グルコースとして一の等価還元電位を遊離する酵素量として、一の酸安定プルラナーゼ単位(ASPU)を定義した。
2.5.従来のエタノール発酵
400ppmの尿素を含むイリノイ川エネルギー(Illinois River Energy)から得られた液化物(liquefact)(31%DS)の二バッチを、(5N HSOを用いて)pH4.3及びpH5.8に調節した。100gの基質を、125mLのエルレンマイヤーフラスコに添加した。AmyE−tr及びSPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼを、0.20mg/g DSで供給した。発酵では、DI水で〜45分間あらかじめ水和された0.2mlの10%(w/v)レッドスターエタノール紅色酵母(Red Star Ethanol Red yeast)を植菌した。48時間の発酵のため、フラスコを320rpmの撹拌バーと共に32℃でインキュベートした。
2.6.全粒トウモロコシのエタノール発酵
400ppmの尿素を含む32%DSコーンフラワー基質の二バッチを、(5N HSOを用いて)pH4.3及びpH5.8に調節した。100gの基質を、125mlのエルレンマイヤーフラスコに添加した。全長AmyE(配列番号1)及びAmyE−tr(配列番号2)を0.20mg/g DSで供給し、A.カワチイ・アルファ・アミラーゼ(AkAA、配列番号6)を1.5SSU/g DSで供給した。AkAAのアミノ酸配列は、米国特許番号7,332,319の配列番号4に開示される。また、全粒トウモロコシを加水分解するAmyE及びAmyE−trの能力を、0.5GAU/gで供給されたT.リーセイ・グルコアミラーゼ(TrGA、配列番号7)と1.5SSU/g DSで供給されたA.カワチイ・アルファ・アミラーゼとの混合物とで比べた。TrGAのアミノ酸配列は、国際公開番号WO06/060062の配列番号3に開示される。発酵では、DI水で〜45分間あらかじめ水和された0.2mlの10%(w/v)レッドスターエタノール紅色酵母(Red Star Ethanol Red yeast)を植菌した。72時間の発酵のため、フラスコを300rpmの撹拌バーと共に32℃でインキュベートした。
2.7.HPLC測定値によるグルコース生成の測定
マルトース及びマルトヘプタオースの加水分解
0.5%のマルトースまたはマルトヘプタオース溶液を、50mM酢酸ナトリウム、pH4.5または5.6で、または50mMリンゴ酸、pH5.6で、各実験で指定されるように調製した。全ての酵素サンプルを、1mg/mLに初めに希釈した。反応混合物を、1ppmの最終酵素濃度にするため、適切な基質溶液を用いた酵素の希釈で調製し、次に、200μL分をねじ蓋の無菌チューブに移した後、37℃のインキュベーターに置いた。その反応を、10mM水酸化ナトリウムで10倍に希釈し、所定時間で止めた。
不溶性デンプンの加水分解
不溶性顆粒デンプンの加水分解の測定のため、精製AmyE(24.5g/l)を、リンゴ酸緩衝剤、pH5.6で20.4ppmの最終濃度に希釈した。次に、前記タンパク質を、リンゴ酸緩衝剤、pH5.6で調製された5%コーンフラワー溶液に、1ppmの最終濃度になるよう添加した。また、前記混合物を、32℃のシェーカー内でインキュベートした。サンプルを周期的に採取し、反応を止めるため、50mM NaOHで10倍に希釈した。
HPLC検出方法
糖化生産物の組成物を、HPLCシステム(ベックマン・システム・ゴールド32カラット・フラートン、カリフォルニア州)で測定した。50℃で維持された前記システムを、Rezex 8 u8% H単糖カラム及び屈折率(RI)検出器(ERC−7515A、アンスペック・カンパニー・インク(Anspec Company,Inc.))に装備した。希硫酸(0.01N)を、0.6ml/分の流速での移動相に流した。反応混合物の4.0%溶液の20μlを、カラムに注入した。溶出プロフィルを45分間得た。糖の分布及び各糖の量を、事前に測定された基準から判定した。
2.8.沈殿物試験
一定温度にするため、糖化されたシロップのサンプルを、10−30分間60℃の水浴槽でインキュベートした。しかしながら、前記インキュベーションは、一時間より長くあるべきでない。必要な場合、DS値を、試験前に35%±0.5%に調節した。サンプルを、磁気撹拌機上でよく混合し、シリンジで遠心分離管に移した。サンプルを、10分間2,500rpm(1,350×g)で遠心分離機にかけた。沈殿物が存在する場合、沈殿物は、遠心分離管の底に目で見える。
2.9.糖化されたデンプンからのろ液の調製
カラムカバーを、60℃で維持した。二個のろ紙ディスクを、挿入し、Oリングガスケットに嵌まるまで接続金具内のねじで留めた。計量された250mlの真空フラスコを設置する一方、100mlの水を、出口を塞さいだカラムに添加した。安定した真空が23−24インチに達するまで、真空ポンプを作動した。チューブ出口を開け、タイマーを開始した。100mlの水は、1分10秒間から1分間30秒間でのろ過が必要とされる。時間が長すぎるか、短すぎる場合、紙が張っているかを確かめるために紙をチェックされたい。紙を乾燥のために引き抜いた後、出口チューブを締めた。出口チューブのクランプを外し、ポンプをそのまま作動させた。フラスコを、計量された250mlのろ過フラスコと取り替えた。およそ2.0グラムのろ過促進剤を、250mlビーカー内の100グラムの試験液と混合した。サンプルを磁性プレート上で攪拌する一方、標的の分量でサンプルを採取するためにシリンジを用いた。電子ばかりが、この工程で用いられることが出来る。懸濁液内で微粒子を維持する一方、全量を、漏斗を使ってカラムに素早く移した。出口チューブのクランプを開け、タイマーを開始した。液がろ床の上部に到着するまで、ろ液を集め、その時間を記録した。集めたろ液は、その後の試験、例えば、ヨウ素試験等に適する。
2.10.ヨウ素試験
糖液のヨウ素試験のために、0.2mlの糖液を10mlのDI水で希釈した。希釈した糖液を、10分間沸騰させ、次に、氷浴内で冷やした。0.5mlのヨード液(0.02M)を、冷えた糖液サンプルに添加した。
ろ液試験のために、実施例2.9で得られた0.5mlのろ液を、10mlのDI水で希釈した。希釈されたろ液を、10分間沸騰させ、次に、氷浴内で冷やした。0.5mlのヨード液(0.02M)を、冷えたろ液サンプルに添加した。
実施例3
(酢酸ナトリウム緩衝液を用いて)pH4.5及びpH5.6でAmyEがマルトースをグルコースに転換する能力を、実施例2.7に記載のグルコース生成アッセイを用いて試験した。その反応を、2、5及び8日後に分析した。図8で示すように、AmyE(配列番号1)、AmyE−tr(配列番号2)及びAmy31A(配列番号3)は、マルトースをグルコースに効果的に転換した。しかし、ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ及びAmyS(配列番号4、34アミノ酸のリーダー配列で示される)は、これらの条件下で最少量のグルコース生成のみを示した。
実施例4
DP7または不溶性の非加熱顆粒デンプンの加水分解を触媒する、AmyE(配列番号1)及びAmyE−tr(配列番号2)の能力を試験した。不溶性デンプンから生産された糖の検出に用いられたHPLC方法は、実施例2.7に記載する。反応が開始された後の分解産物を多様な時間でのHPLC解析で数量化した。
図9は、1ppmのAmyE−trが存在する状態で0.5%マルトヘプタオース基質を72時間インキュベートした後に得られた加水分解生成物を示す。図9の下位パネルで見ることが出来るように、AmyE−trは、72時間でDP7基質のほとんど全てをグルコースに転換する。この結果は、AmyEがグルコースへDP7基質を効率的に分解することが出来ることを実証する。
それに比較し、1ppmのAmyS(配列番号4)またはSPEZYME(登録商標)FRED(「Fred」、配列番号8)のいずれかによるDP7基質の分解を、図10及び図11にそれぞれ示す。反応からのサンプルを、上記の実施例2.4で示すHPLC手順を用いて分析した。上位から下位までの図10中のパネルは、AmySの添加後、0時間、2時間、4時間及び24時間での反応生成物を表わす。上位から下位までの図11中のパネルは、SPEZYME(登録商標)FREDの添加後、0時間、1時間、2時間及び3時間での反応生成物を表わす。この結果は、AmySまたはSPEZYME(登録商標)FREDが存在する状態において、所定の時間でDP7基質の相当な部分が、DP2の重合度またはそれ以上で残ることを示す。
図12は、実施例2.4で示す手順に従って、32℃で1ppmのAmyE(配列番号1)を含む5%コーンフラワー溶液をインキュベートした結果を示す。この結果は、AmyE単独で不溶性顆粒デンプンをグルコースに効率的に転換出来ることを示す。
実施例5
従来のエタノール発酵での切断AmyEの性能を、実施例2.5に記載の従来のエタノール発酵アッセイを用いて、イリノイ川エネルギー液化物(31%DS)について試験した。AmyE−tr(配列番号2)の性能を、pH4.3及びpH5.8でのSPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼ(ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン、AmyR、配列番号5)と比較した。発酵を、48時間行なった。AmyE−tr及びSPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼを、0.2mg/g DSで供給した。図13で示すように、pH5.8でAmyE−trにより生産された最終エタノール収率は、12.0%(v/v)であった。pH4.3でAmyE−trにより生産された最終エタノール収率は、7.3%(v/v)であった。SPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼが存在する状態での最終エタノール収率は、pH4.3で2.7%(v/v)及びpH5.8で3.9%(v/v)であった。従って、AmyE−trは、液化物の従来のエタノール発酵で、SPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼより顕著に多くのエタノールを生産する。この実施例は、pH4.3よりもpH5.8で、AmyE−trはより多くのエタノールを生産することをさらに実証する。
実施例6
pH4.3及びpH5.8での不溶性顆粒(非加熱)デンプンのエタノールへの加水分解を触媒する、AmyE(配列番号1)及びAmyE−tr(配列番号2)の能力を、実施例2.7で記載の全粒トウモロコシ・アッセイにおけるエタノール発酵を用いて比較した。AmyE及びAmyE−trのエタノール生産性能を、1.5SSU/gで供給されたA.カワチイ・アルファ・アミラーゼ(AkAA、配列番号6)、0.5GAU/gで供給されたT.リーセイ・グルコアミラーゼ(TrGA、配列番号7)プラス1.5SSU/gで供給されたA.カワチイ・アルファ・アミラーゼとの混合物とで比較した。AmyE全長及び切断AmyEの両方を、0.2mg/g DSで供給した。
図14は、pH4.3及びpH5.8で酵素により生産された最終エタノール収率を示す。pH5.8で試験された場合、AmyE(−−●−−)及びAmyE−tr(−−■−−)の両方はTrGA/AkAA(−−▲−−)に匹敵する程度に機能した。ここで、AmyEは実際に、TrGA/AkAAで観察されたエタノール収率を超えていた。AmyE(−−○−−)及びAmyE−tr(−−□−−)は、pH4.3でエタノールを生産したが、その収率はTrGA/AkAA(−−△−−)で得られたほど高くなかった。それに比べ、AkAAは、試験された両方のpHであまり機能しなかった(−−◆◇−−)。この実施例は、pH5.8付近での糖化反応で、AmyEがグルコアミラーゼと完全に置き換わることが出来ることを実証する。さらに、pH4.3での糖化反応で、AmyEがグルコアミラーゼと部分的にまたは完全に置き換わることが出来ることも実証する。
実施例7
糖化内の補助的な酵素としてのAmyEの能力を、液化デンプン基質にAmyE及びTrGAの多様な組み合わせを適用することで試験した。32%dsの精製デンプン(カーギル、ミネアポリス、ミネソタ州)含有の水性スラリー、10ppmのCa2+及び100ppmの二酸化硫黄(SO)を、一定の攪拌と共に一晩混合した。スラリーのpHを、炭酸ナトリウム(20%w/v)で約5.8に調節した。スラリーのボーメ度は、およそ22.3であった。熱安定性アルファ・アミラーゼSPEZYME(登録商標)FRED(ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)を、0.56kg/MT dsトウモロコシに連続して添加した。スラリーを、第一加熱のために約107−109℃の平均温度で加熱し、6分間の滞留時間と共に0.5gpmでM101ハイドロヒーターを装備したパイロットプラント噴流を通って送った。サンプルを出口で集め、95℃の水浴槽に置いた。第2液化を、いずれの酵素も追加しないで、95℃でさらに行なった。デンプン基質の最終DEが10DEに達するまで、第2液化を継続した。次に、95℃でデンプンスラリーのpHをpH4.5に低下させることで液化を終了した。デンプン液化物または液化デンプン基質とも呼ばれる、加工されたスラリーを、以下の糖化実験で用いた。
糖化を、商業用酵母発酵条件下、すなわち、pH5.3及び32℃で、TrGA及びAmyEの異なる量を含む32%の固形物で行った。糖の組成物(発酵性糖及びより高級な糖)を、異なる時間区間で採取したサンプルのHPLCまたはヨード染色で測定した。その結果を表1に収集した。
Figure 2011522545

Figure 2011522545

Figure 2011522545
表1で示すデータに基づき、TrGA及びAmyEの組み合わせは、糖化においてTrGA単独よりも効率的である。TrGA及びAmyEの組み合わせは、(1)発酵性糖(DP1、DP2及びDP3の全て)のより高いレベル、及び(2)高い速度でより高級な糖質(>DP4+)の加水分解を結果として生じた。従って、TrGAへのAmyEの補給により、グルコアミラーゼのみを用いる従来の工程より多くの発酵性糖を生産することが出来る。
実施例8
他のバチルス・アルファ・アミラーゼ、例えば、SPEZYME(登録商標)FRED及びGC358(両方ともダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョンから)について、実施例7のように糖化での特性解析を行った。液化デンプン基質の糖化を、TrGAと共に、pH5.2及び32℃で行った。糖の組成物(発酵性糖及びより高級な糖)を、6、18、24及び54時間で採取したサンプルで測定した。表2で示すその結果は、グルコアミラーゼへのAmyEの補給が他のバチルス・アルファ・アミラーゼの対応量の補給よりも、より多くの発酵性糖を生産出来ることを示す。この所見は、マルトースをグルコースに転換し、かつDP7を加水分解する、AmyEの優れた能力に関して実施例5−6で記載することと一貫している。従って、AmyEの有利な特性は、他のバチルス・アルファ・アミラーゼで普遍的に共有されるものではない。
Figure 2011522545

Figure 2011522545
実施例9
糖化されたデンプンがヨウ素と共に試験された場合、加水分解を免れた任意のアミロースはヨウ素に結合し、特有の青い色を生じる。これはヨウ素陽性糖(IPS)と呼ばれ、液化/糖化効率の指標となる。IPSの存在は不完全なデンプン分解を表わすため、IPSはデンプン加工用途において非常に望ましくない。図15は、TrGAへのAmyEの補給がろ液内のIPSの存在を顕著に減少させたことを示す。
加えて、図16は、多様な酵素の組み合わせにより触媒された糖化における時間を追って、IPSの存在(520nmの吸光度で反映されたものとして)を示す。Spirizyme Ultra(商標)(ノボザイムズA/S)の等価量での場合に類似したIPSの量に、TrGAへの0.02mg/gのAmyEの補給は顕著にIPSの量を減少した。
さらに、AmyEが補給された糖化反応に存在する不溶性残留デンプン(IRS)の量が、より低量であることが観察された。不溶性残留デンプンとは、糖化後に沈殿物として現れる不完全に加水分解されたデンプンをいう。沈殿物が生産の効率を本質的に妨害し、生産高を減少させ得るため、多量の沈殿物は甘味料用途において特に望ましくない。図17は、糖化においてTrGA単独により触媒された場合にIRSの相当量の存在があることを示す。0.0025mg/g ds程度に低いAmyEの補給でも、劇的にIRSの量を減らした。従って、AmyEで補給されたTrGAによる糖化はより効率的であり、糖化されたデンプンは、本明細書で記載するような一連の用途に適する。
実施例10
(1)AmyE、(2)AnGA(OPTDEX L−400、ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)、及び(3)プルラナーゼ(OPTIMAX(商標)L−1000、ダニスコUS・インク、ジェネンコー・ディビジョン)の異なる量で、pH4.5及び60℃で液化デンプン基質(32%ds)についてさらに糖化を行った。糖の組成物(発酵性糖及びより高級な糖)を、6、18、24、48及び72時間で採取したサンプルのHPLCまたはヨード染色により測定した。その結果を表3に収集した。
Figure 2011522545

Figure 2011522545
表3で示すデータは、0.11GAU/gのAnGAへの0.2単位/gのAmyEの補給が、(1)発酵性糖のより多い量を生じることができ、(2)0.22GAU/gのAnGA単独による加水分解よりも高い速度でより高級な糖質を減少出来ることを示す。この結果は、AmyEが糖化で少なくとも50%のグルコアミラーゼと置き換わることが出来ることを示唆する。さらに、AmyE及びグルコアミラーゼへの脱分岐酵素の追加は、発酵性糖のより多い量及び非発酵性糖(DP4+)の顕著に減少した量を結果として生じ、これらの両方は効率的な糖化工程を示す。
実施例11
糖化において使用可能な酵素としてのAmyEの能力をさらに特性解析するため、グルコアミラーゼ混合物と同様に、異なるグルコアミラーゼと組み合わされたAmyEを、液化デンプン基質に適用した。糖化を、pH5.2及び32℃で行った。糖の組成物(発酵性糖及びより高級な糖)を、6、18、24及び48時間で採取したサンプルで測定した。表4で示すように、他のグルコアミラーゼまたはグルコアミラーゼ配合物へのAmyEの追加は、全体の発酵性糖の増加した値及び非発酵性糖の顕著に減少した値を結果として生じた。
Figure 2011522545

Figure 2011522545
さらに、上記の糖化実験の第1及び第2勾配を計算し、表5に収集した。第1及び第2勾配は、より高い分子量及びより低い分子量の基質を加水分解する相対速度をそれぞれ表わす。ここで示すデータは、AmyEが補給された場合、第2勾配の値が顕著に増加したことから、AmyEの補給が低分子量基質の加水分解を顕著に加速することを示す。表5及び図18を参照されたい。
Figure 2011522545
実施例12
生物燃料生産における酵素としてAmyEを用いる利点を、さらに解析した。イリノイ川エネルギー(ロシェル、イリノイ州)からの全粒トウモロコシ液化物を、室温に置く前に75℃で溶かした。pHを5.5に保った。その液化物を、150グラムの分量で250mlエルレンマイヤーフラスコに分配した。各フラスコ内の液化物に、500μlの20%酵母/水溶液及び600μlの10%尿素/水溶液(最終濃度400ppm)を加えた。各発酵実験に供給された酵素タンパク質の合計は、0.16mg/g dsであった。TrGAに供給された量は、0.325GAU/g dsの標準GA供給量と同量である。酵素及び/または酵素の組み合わせを、表6で示す実験計画法に従って供給した。
Figure 2011522545
フラスコを、150rpmでの強制空気シェーカー内において32℃でインキュベートした。サンプルを、HPLC解析のために定期間隔で、さらにデンプン解析のために発酵の終了時に採取した。その結果を、表7に収集し、図19及び図20で示した。
Figure 2011522545
表4で示すデータは、TrGA単独及びAmyE/TrGA(25/75)配合物が、最終エタノール収率と同様に、ほとんど同一のエタノール生産速度を示すことを表す。AmyE/TrGA(50/50)配合物は、エタノール生産速度の点においてAnGA単独に匹敵して機能したが、その両方は、TrGA単独及びAmyE/TrGA(25/75)配合物より有意に遅くエタノールを生産した。残留デンプン・データの比較は、AmyE/TrGA(25/75)配合物が全体の炭水化物の使用量の点においてAnGA単独と同等に機能したことを示す。
図16は、AmyEが発酵の誘導(酵母増殖)期中のグルコースサージを効果的に減少出来ることを示す。TrGAによる糖化において標準的な、グルコースサージは、フィードバック阻害によりさらなる糖化を遅くすると考えられている。一方、図17は、アルコール生産の酵母発酵において、AmyEがグルコアミラーゼの全体のおよそ少なくとも25%と置き換わることが出来ることを示す。
[配列表]
配列リスト
配列番号1:全長バチルス・ズブチリスAmyEのアミノ酸配列。天然シグナル配列は示されない:
1 LTAPSIKSGT ILHAWNWSFN TLKHNMKDIH DAGYTAIQTS PINQVKEGNQ
51 GDKSMSNWYW LYQPTSYQIG NRYLGTEQEF KEMCAAAEEY GIKVIVDAVI
101 NHTTSDYAAI SNEVKSIPNW THGNTQIKNW SDRWDVTQNS LLGLYDWNTQ
151 NTQVQSYLKR FLDRALNDGA DGFRFDAAKH IELPDDGSYG SQFWPNITNT
201 SAEFQYGEIL QDSASRDAAY ANYMDVTASN YGHSIRSALK NRNLGVSNIS
251 HYASDVSADK LVTWVESHDT YANDDEESTW MSDDDIRLGW AVIASRSGST
301 PLFFSRPEGG GNGVRFPGKS QIGDRGSALF EDQAITAVNR FHNVMAGQPE
351 ELSNPNGNNQ IFMNQRGSHG VVLANAGSSS VSINTATKLP DGRYDNKAGA
401 GSFQVNDGKL TGTINARSVA VLYPDDIAKA PHVFLENYKT GVTHSFNDQL
451 TITLRADANT TKAVYQINNG PETAFKDGDQ FTIGKGDPFG KTYTIMLKGT
501 NSDGVTRTEK YSFVKRDPAS AKTIGYQNPN HWSQVNAYIY KHDGSRVIEL
551 TGSWPGKPMT KNADGIYTLT LPADTDTTNA KVIFNNGSAQ VPGQNQPGFD
601 YVLNGLYNDS GLSGSLPH
配列番号2:切断バチルス・ズブチリスAmyE(AmyE−tr)のアミノ酸配列。天然シグナル配列は示されない:
1 LTAPSIKSGT ILHAWNWSFN TLKHNMKDIH DAGYTAIQTS PINQVKEGNQ
51 GDKSMSNWYW LYQPTSYQIG NRYLGTEQEF KEMCAAAEEY GIKVIVDAVI
101 NHTTSDYAAI SNEVKSIPNW THGNTQIKNW SDRWDVTQNS LLGLYDWNTQ
151 NTQVQSYLKR FLDRALNDGA DGFRFDAAKH IELPDDGSYG SQFWPNITNT
201 SAEFQYGEIL QDSASRDAAY ANYMDVTASN YGHSIRSALK NRNLGVSNIS
251 HYASDVSADK LVTWVESHDT YANDDEESTW MSDDDIRLGW AVIASRSGST
301 PLFFSRPEGG GNGVRFPGKS QIGDRGSALF EDQAITAVNR FHNVMAGQPE
351 ELSNPNGNNQ IFMNQRGSHG VVLANAGSSS VSINTATKLP DGRYDNKAGA
401 GSFQVNDGKL TGTINARSVA VLYPD
配列番号3:バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ変異体Amy31Aのアミノ酸配列(UniProtKB/TrEMBL登録番号O82953)。天然シグナル配列は太字で示す:
1 MFEKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLSGPAA ANAETANKSN KVTASSVKNG
51 TILHAWNWSF NTLTQNMKDI RDAGYAAIQT SPINQVKEGN QGDKSMSNWY
101 WLYQPTSYQI GNRYLGTEQE FKDMCAAAEK YGVKVIVDAV VNHTTSDYGA
151 ISDEIKRIPN WTHGNTQIKN WSDRWDITQN ALLGLYDWNT QNTEVQAYLK
201 GFLERALNDG ADGFRYDAAK HIELPDDGNY GSQFWPNITN TSAEFQYGEI
251 LQDSASRDTA YANYMNVTAS NYGHSIRSAL KNRILSVSNI SHYASDVSAD
301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIGSRSGS TPLFFSRPEG
351 GGNGVRFPGK SQIGDRGSAL FKDQAITAVN QFHNEMAGQP EELSNPNGNN
401 QIFMNQRGSK GVVLANAGSS SVTINTSTKL PDGRYDNRAG AGSFQVANGK
451 LTGTINARSA AVLYPDDIGN APHVFLENYQ TEAVHSFNDQ LTVTLRANAK
501 TTKAVYQINN GQETAFKDGD RLTIGKEDPI GTTYNVKLTG TNGEGASRTQ
551 EYTFVKKDPS QTNIIGYQNP DHWGNVNAYI YKHDGGGAIE LTGSWPGKAM
601 TKNADGIYTL TLPANADTAD AKVIFNNGSA QVPGQNHPGF DYVQNGLYNN
651 SGLNGYLPH
配列番号4:切断ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyS、a/k/a「Ethyl3」)のタンパク質配列。シグナル配列は太字で示す:
1 MLTFHRIIRK GWMFLLAFLL TASLFCPTGQ HAKAAAPFNG TMMQYFEWYL
51 PDDGTLWTKV ANEANNLSSL GITALWLPPA YKGTSRSDVG YGVYDLYDLG
101 EFNQKGTVRT KYGTKAQYLQ AIQAAHAAGM QVYADVVFDH KGGADGTEWV
151 DAVEVNPSDR NQEISGTYQI QAWTKFDFPG RGNTYSSFKW RWYHFDGVDW
201 DESRKLSRIY KFIGKAWDWE VDTENGNYDY LMYADLDMDH PEVVTELKNW
251 GKWYVNTTNI DGFRLDAVKH IKFSFFPDWL SYVRSQTGKP LFTVGEYWSY
301 DINKLHNYIT KTNGTMSLFD APLHNKFYTA SKSGGAFDMR TLMTNTLMKD
351 QPTLAVTFVD NHDTEPGQAL QSWVDPWFKP LAYAFILTRQ EGYPCVFYGD
401 YYGIPQYNIP SLKSKIDPLL IARRDYAYGT QHDYLDHSDI IGWTREGVTE
451 KPGSGLAALI TDGPGGSKWM YVGKQHAGKV FYDLTGNRSD TVTINSDGWG
501 EFKVNGGSVS VWVPRKTT
配列番号5:ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyR、SPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼ)のアミノ酸配列:
1 AAPFNGTMMQ YFEWYLPDDG TLWTKVANEA NNLSSLGITA LWLPPAYKGT
51 SRSDVGYGVY DLYDLGEFNQ KGTVRTKYGT KAQYLQAIQA AHAAGMQVYA
101 DVVFDHKGGA DGTEWVDAVE VNPSDRNQEI SGTYQIQAWT KFDFPGRGNT
151 YSSFKWRWYH FDGVDWDESR KLSRIYKFRG IGKAWDWEVD TENGNYDYLM
201 YADLDMDHPE VVTELKNWGK WYVNTTNIDG FRLDAVKHIK FSFFPDWLSY
251 VRSQTGKPLF TVGEYWSYDI NKLHNYITKT NGTMSLFDAP LHNKFYTASK
301 SGGAFDMRTL MTNTLMKDQP TLAVTFVDNH DTEPGQALQS WVDPWFKPLA
351 YAFILTRQEG YPCVFYGDYY GIPQYNIPSL KSKIDPLLIA RRDYAYGTQH
401 DYLDHSDIIG WTREGVTEKP GSGLAALITD GPGGSKWMYV GKQHAGKVFY
451 DLTGNRSDTV TINSDGWGEF KVNGGSVSVW VPRKTT
配列番号6:アスペルギルス・カワチイ・アルファ・アミラーゼ(AkAA)のアミノ酸配列:
1 MRVSTSSIAL AVSLFGKLAL GLSAAEWRTQ SIYFLLTDRF GRTDNSTTAT
51 CNTGDQIYCG GSWQGIINHL DYIQGMGFTA IWISPITEQL PQDTSDGEAY
101 HGYWQQKIYN VNSNFGTADD LKSLSDALHA RGMYLMVDVV PNHMGYAGNG
151 NDVDYSVFDP FDSSSYFHPY CLITDWDNLT MVQDCWEGDT IVSLPDLNTT
201 ETAVRTIWYD WVADLVSNYS VDGLRIDSVE EVEPDFFPGY QEAAGVYCVG
251 EVDNGNPALD CPYQKYLDGV LNYPIYWQLL YAFESSSGSI SNLYNMIKSV
301 ASDCSDPTLL GNFIENHDNP RFASYTSDYS QAKNVLSYIF LSDGIPIVYA
351 GEEQHYSGGD VPYNREATWL SGYDTSAELY TWIATTNAIR KLAISADSDY
401 ITYANDPIYT DSNTIAMRKG TSGSQIITVL SNKGSSGSSY TLTLSGSGYT
451 SGTKLIEAYT CTSVTVDSNG DIPVPMASGL PRVLLPASVV DSSSLCGGSG
501 NTTTTTTAAT STSKATTSSS SSSAAATTSS SCTATSTTLP ITFEELVTTT
551 YGEEVYLSGS ISQLGEWDTS DAVKLSADDY TSSNPEWSVT VSLPVGTTFE
601 YKFIKVDEGG SVTWESDPNR EYTVPECGSG SGETVVDTWR
配列番号7:トリコデルマ・リーセイ・グルコアミラーゼ(TrGA)のアミノ酸配列(国際公開番号WO2006/060062の配列番号3)。プロ配列はイタリック体で示す:
1 MHVLSTAVLL GSVAVQKVLG RPGSSGLSDV TKRSVDDFIS TETPIALNNL
51 LCNVGPDGCR AFGTSAGAVI ASPSTIDPDY YYMWTRDSAL VFKNLIDRFT
100 ETYDAGLQRR IEQYITAQVT LQGLSNPSGS LADGSGLGEP KFELTLKPFT
151 GNWGRPQRDG PALRAIALIG YSKWLINNNY QSTVSNVIWP IVRNDLNYVA
201 QYWNQTGFDL WEEVNGSSFF TVANQHRALV EGATLAATLG QSGSAYSSVA
251 PQVLCFLQRF WVSSGGYVDS NINTNEGRTG KDVNSVLTSI HTFDPNLGCD
301 AGTFQPCSDK ALSNLKVVVD SFRSIYGVNK GIPAGAAVAI GRYAEDVYYN
351 GNPWYLATFA AAEQLYDAIY VWKKTGSITV TATSLAFFQE LVPGVTAGTY
401 SSSSSTFTNI INAVSTYADG FLSEAAKYVP ADGSLAEQFD RNSGTPLSAL
451 HLTWSYASFL TATARRAGIV PPSWANSSAS TIPSTCSGAS VVGSYSRPTA
501 TSFPPSQTPK PGVPSGTPYT PLPCATPTSV AVTFHELVST QFGQTVKVAG
551 NAAALGNWST SAAVALDAVN YADNHPLWIG TVNLEAGDVV EYKYINVGQD
601 GSVTWESDPN HTYTVPAVAC VTQVVKEDTW QS
配列番号8:SPEZYME(登録商標)FREDアルファ・アミラーゼのアミノ酸配列:
1 ANLNGTLMQY FEWYTPNDGQ HWKRLQNDSA YLAEHGITAV WIPPAYKGTS
51 QADVGYGAYD LYDLGEFHQK GTVRTKYGTK GELQSAIKSL HSRDINVYGD
101 VVINHKGGAD ATEDVTAVEV DPADRNRVIS GEYLIKAWTH FHFPGRGSTY
151 SDFKWHWYHF DGTDWDESRK LNRIYKFQGK AWDWEVSSEN GNYDYLMYAD
201 IDYDHPDVVA EIKRWGTWYA NELQLDGFRL DAVKHIKFSF LRDWVNHVRE
251 KTGKEMFTVA EYWQNDLGAL ENYLNKTNFN HSVFDVPLHY QFHAASTQGG
301 GYDMRKLLNG TVVSKHPLKS VTFVDNHDTQ PGQSLESTVQ TWFKPLAYAF
351 ILTRESGYPQ VFYGDMYGTK GDSQREIPAL KHKIEPILKA RKQYAYGAQH
401 DYFDHHDIVG WTREGDSSVA NSGLAALITD GPGGAKRMYV GRQNAGETWH
451 DITGNRSEPV VINSEGWGEF HVNGGSVSIY VQR
配列番号9:配列番号1のAmyEをコードするヌクレオチド配列:
CTTACAGCACCGTCGATCAAAAGCGGAACCATTCTTCATGCATGGAATTGGTCGTTCAATACGTTAAAACACAATATGAAGGATATTCATGATGCAGGATATACAGCCATTCAGACATCTCCGATTAACCAAGTAAAGGAAGGGAATCAAGGAGATAAAAGCATGTCGAACTGGTACTGGCTGTATCAGCCGACATCGTATCAAATTGGCAACCGTTACTTAGGTACTGAACAAGAATTTAAAGAAATGTGTGCAGCCGCTGAAGAATATGGCATAAAGGTCATTGTTGACGCGGTCATCAATCATACCACCAGTGATTATGCCGCGATTTCCAATGAGGTTAAGAGTATTCCAAACTGGACACATGGAAACACACAAATTAAAAACTGGTCTGATCGATGGGATGTCACGCAGAATTCATTGCTCGGGCTGTATGACTGGAATACACAAAATACACAAGTACAGTCCTATCTGAAACGGTTCTTAGACAGGGCATTGAATGACGGGGCAGACGGTTTTCGATTTGATGCCGCCAAACATATAGAGCTTCCAGATGATGGCAGTTACGGCAGTCAATTTTGGCCGAATATCACAAATACATCAGCAGAGTTCCAATACGGAGAAATCCTTCAGGATAGTGCCTCCAGAGATGCTGCATATGCGAATTATATGGATGTGACAGCGTCTAACTATGGGCATTCCATAAGGTCCGCTTTAAAGAATCGTAATCTGGGCGTGTCGAATATCTCCCACTATGCATCTGATGTGTCTGCGGACAAGCTAGTGACATGGGTAGAGTCGCATGATACGTATGCCAATGATGATGAAGAGTCGACATGGATGAGCGATGATGATATCCGTTTAGGCTGGGCGGTGATAGCTTCTCGTTCAGGCAGTACGCCTCTTTTCTTTTCCAGACCTGAGGGAGGCGGAAATGGTGTGAGGTTCCCGGGGAAAAGCCAAATAGGCGATCGCGGGAGTGCTTTATTTGAAGATCAGG
CTATCACTGCGGTCAATAGATTTCACAATGTGATGGCTGGACAGCCTGAGGAACTCTCGAACCCGAATGGAAACAACCAGATATTTATGAATCAGCGCGGCTCACATGGCGTTGTGCTGGCAAATGCAGGTTCATCCTCTGTCTCTATCAATACGGCAACAAAATTGCCTGATGGCAGGTATGACAATAAAGCTGGAGCGGGTTCATTTCAAGTGAACGATGGTAAACTGACAGGCACGATCAATGCCAGGTCTGTAGCTGTGCTTTATCCTGATGATATTGCAAAAGCGCCTCATGTTTTCCTTGAGAATTACAAAACAGGTGTAACACATTCTTTCAATGATCAACTGACGATTACCTTGCGTGCAGATGCGAATACAACAAAAGCCGTTTATCAAATCAATAATGGACCAGAGACGGCGTTTAAGGATGGAGATCAATTCACAATCGGAAAAGGAGATCCATTTGGCAAAACATACACCATCATGTTAAAAGGAACGAACAGTGATGGTGTAACGAGGACCGAGAAATACAGTTTTGTTAAAAGAGATCCAGCGTCGGCCAAAACCATCGGCTATCAAAATCCGAATCATTGGAGCCAGGTAAATGCTTATATCTATAAACATGATGGGAGCCGAGTAATTGAATTGACCGGATCTTGGCCTGGAAAACCAATGACTAAAAATGCAGACGGAATTTACACGCTGACGCTGCCTGCGGACACGGATACAACCAACGCAAAAGTGATTTTTAATAATGGCAGCGCCCAAGTGCCCGGTCAGAATCAGCCTGGCTTTGATTACGTGCTAAATGGTTTATATAATGACTCGGGCTTAAGCGGTTCTCTTCCCCAT
配列番号10:AmyE−trをコードするヌクレオチド配列(配列番号2):
CTTACAGCACCGTCGATCAAAAGCGGAACCATTCTTCATGCATGGAATTGGTCGTTCAATACGTTAAAACACAATATGAAGGATATTCATGATGCAGGATATACAGCCATTCAGACATCTCCGATTAACCAAGTAAAGGAAGGGAATCAAGGAGATAAAAGCATGTCGAACTGGTACTGGCTGTATCAGCCGACATCGTATCAAATTGGCAACCGTTACTTAGGTACTGAACAAGAATTTAAAGAAATGTGTGCAGCCGCTGAAGAATATGGCATAAAGGTCATTGTTGACGCGGTCATCAATCATACCACCAGTGATTATGCCGCGATTTCCAATGAGGTTAAGAGTATTCCAAACTGGACACATGGAAACACACAAATTAAAAACTGGTCTGATCGATGGGATGTCACGCAGAATTCATTGCTCGGGCTGTATGACTGGAATACACAAAATACACAAGTACAGTCCTATCTGAAACGGTTCTTAGACAGGGCATTGAATGACGGGGCAGACGGTTTTCGATTTGATGCCGCCAAACATATAGAGCTTCCAGATGATGGCAGTTACGGCAGTCAATTTTGGCCGAATATCACAAATACATCAGCAGAGTTCCAATACGGAGAAATCCTTCAGGATAGTGCCTCCAGAGATGCTGCATATGCGAATTATATGGATGTGACAGCGTCTAACTATGGGCATTCCATAAGGTCCGCTTTAAAGAATCGTAATCTGGGCGTGTCGAATATCTCCCACTATGCATCTGATGTGTCTGCGGACAAGCTAGTGACATGGGTAGAGTCGCATGATACGTATGCCAATGATGATGAAGAGTCGACATGGATGAGCGATGATGATATCCGTTTAGGCTGGGCGGTGATAGCTTCTCGTTCAGGCAGTACGCCTCTTTTCTTTTCCAGACCTGAGGGAGGCGGAAATGGTGTGAGGTTCCCGGGGAAAAGCCAAATAGGCGATCGCGGGAGTGCTTTATTTGAAGATCAGG
CTATCACTGCGGTCAATAGATTTCACAATGTGATGGCTGGACAGCCTGAGGAACTCTCGAACCCGAATGGAAACAACCAGATATTTATGAATCAGCGCGGCTCACATGGCGTTGTGCTGGCAAATGCAGGTTCATCCTCTGTCTCTATCAATACGGCAACAAAATTGCCTGATGGCAGGTATGACAATAAAGCTGGAGCGGGTTCATTTCAAGTGAACGATGGTAAACTGACAGGCACGATCAATGCCAGGTCTGTAGCTGTGCTTTATCCTGAT
配列番号11:B.ズブチリスAmy31Aをコードするヌクレオチド配列(配列番号3):
TCTGTTAAAAACGGCACTATTCTGCATGCATGGAACTGGAGCTTTAACACGCTGACCCAGAACATGAAAGATATTCGTGACGCGGGCTATGCTGCGATCCAAACCAGCCCTATCAACCAGGTCAAAGAAGGCAACCAAGGCGACAAATCCATGTCCAACTGGTACTGGCTGTATCAACCGACGTCCTATCAGATTGGCAACCGTTATCTGGGCACGGAGCAAGAGTTCAAAGACATGTGTGCTGCGGCTGAGAAATATGGTGTGAAAGTTATCGTGGACGCTGTGGTAAACCACACGACCTCTGATTATGGTGCTATTAGCGACGAGATTAAACGTATTCCAAATTGGACCCATGGTAATACCCAGATCAAAAATTGGAGCGACCGCTGGGACATTACCCAGAATGCGCTGCTGGGTCTGTATGACTGGAACACGCAAAACACCGAAGTACAGGCATATCTGAAGGGCTTCCTGGAACGCGCTCTGAACGATGGTGCTGATGGTTTTCGCTACGACGCCGCAAAGCATATTGAGCTGCCGGATGACGGCAACTACGGTTCCCAATTCTGGCCGAACATCACCAACACCTCTGCCGAATTCCAGTACGGCGAGATCCTGCAAGACTCCGCGAGCCGTGACACCGCTTATGCCAACTATATGAACGTAACTGCCTCTAACTATGGCCATTCCATTCGTTCTGCGCTGAAAAATCGTATCCTGTCCGTGTCCAATATCTCCCACTATGCATCCGACGTTTCTGCTGACAAACTGGTAACTTGGGTCGAGTCTCACGACACCTATGCAAATGATGACGAGGAGAGCACCTGGATGAGCGATGATGATATTCGTCTGGGTTGGGCGGTTATTGGTTCTCGCTCTGGTTCTACTCCGCTGTTCTTTAGCCGTCCGGAAGGTGGCGGCAATGGCGTTCGTTTCCCGGGTAAATCTCAAATTGGTGATCGTGGCTCTGCACTGTTTAAAGATCAAGCTATTACGGCGG
TGAATCAGTTCCATAATGAGATGGCAGGTCAACCTGAAGAACTGTCCAATCCAAACGGTAACAACCAAATCTTCATGAACCAGCGTGGCAGCAAAGGCGTCGTCCTGGCGAACGCCGGTAGCTCTTCTGTTACCATCAACACGTCTACCAAACTGCCAGACGGCCGCTATGATAACCGTGCGGGTGCTGGTTCCTTTCAGGTAGCCAACGGCAAGCTGACGGGCACCATCAACGCTCGTTCTGCTGCTGTTCTGTACCCGGACGACATTGGCAACGCTCCGCACGTGTTCCTGGAGAATTACCAGACCGAAGCGGTACATAGCTTTAATGACCAGCTGACCGTCACTCTGCGTGCCAACGCAAAAACCACGAAAGCAGTCTATCAGATCAATAATGGTCAAGAAACTGCTTTCAAGGATGGCGACCGTCTGACTATTGGTAAGGAGGACCCGATTGGCACCACTTATAACGTTAAACTGACTGGCACCAATGGCGAGGGCGCTAGCCGCACTCAAGAGTATACGTTCGTAAAGAAAGACCCGTCTCAAACCAACATCATCGGTTACCAGAATCCTGACCACTGGGGTAATGTGAACGCTTACATCTATAAACATGATGGTGGCGGTGCTATCGAACTGACCGGCTCTTGGCCAGGTAAAGCCATGACGAAAAACGCGGATGGCATCTATACCCTGACCCTGCCGGCCAATGCGGATACCGCAGATGCGAAGGTTATCTTCAATAACGGCTCCGCGCAGGTTCCGGGCCAAAACCATCCGGGCTTTGACTACGTACAAAATGGTCTGTATAACAACTCTGGCCTGAACGGTTACCTGCCGCAC
配列番号12:ゲオバチルス・ステアロサーモフィラスAmySをコードするヌクレオチド配列(配列番号4):
GCCGCACCGTTTAACGGTACCATGATGCAGTATTTTGAATGGTACTTGCCGGATGATGGCACGTTATGGACCAAAGTGGCCAATGAAGCCAACAACTTATCCAGCCTTGGCATCACCGCTCTTTGGCTGCCGCCCGCTTACAAAGGAACAAGCCGCAGCGACGTAGGGTACGGAGTATACGACTTGTATGACCTCGGCGAATTCAATCAAAAAGGGACCGTCCGCACAAAATATGGAACAAAAGCTCAATATCTTCAAGCCATTCAAGCCGCCCACGCCGCTGGAATGCAAGTGTACGCCGATGTCGTGTTCGACCATAAAGGCGGCGCTGACGGCACGGAATGGGTGGACGCCGTCGAAGTCAATCCGTCCGACCGCAACCAAGAAATCTCGGGCACCTATCAAATCCAAGCATGGACGAAATTTGATTTTCCCGGGCGGGGCAACACCTACTCCAGCTTTAAGTGGCGCTGGTACCATTTTGACGGCGTTGACTGGGACGAAAGCCGAAAATTAAGCCGCATTTACAAATTCATCGGCAAAGCGTGGGATTGGGAAGTAGACACAGAAAACGGAAACTATGACTACTTAATGTATGCCGACCTTGATATGGATCATCCCGAAGTCGTGACCGAGCTGAAAAACTGGGGGAAATGGTATGTCAACACAACGAACATTGATGGGTTCCGGCTTGATGCCGTCAAGCATATTAAGTTCAGTTTTTTTCCTGATTGGTTGTCGTATGTGCGTTCTCAGACTGGCAAGCCGCTATTTACCGTCGGGGAATATTGGAGCTATGACATCAACAAGTTGCACAATTACATTACGAAAACAAACGGAACGATGTCTTTGTTTGATGCCCCGTTACACAACAAATTTTATACCGCTTCCAAATCAGGGGGCGCATTTGATATGCGCACGTTAATGACCAATACTCTCATGAAAGATCAACCGACATTGGCCGTCACCTTCGTTGATAATCATGACACCGAACCCGGCC
AAGCGCTGCAGTCATGGGTCGACCCATGGTTCAAACCGTTGGCTTACGCCTTTATTCTAACTCGGCAGGAAGGATACCCGTGCGTCTTTTATGGTGACTATTATGGCATTCCACAATATAACATTCCTTCGCTGAAAAGCAAAATCGATCCGCTCCTCATCGCGCGCAGGGATTATGCTTACGGAACGCAACATGATTATCTTGATCACTCCGACATCATCGGGTGGACAAGGGAAGGGGTCACTGAAAAACCAGGATCCGGGCTGGCCGCACTGATCACCGATGGGCCGGGAGGAAGCAAATGGATGTACGTTGGCAAACAACACGCTGGAAAAGTGTTCTATGACCTTACCGGCAACCGGAGTGACACCGTCACCATCAACAGTGATGGATGGGGGGAATTCAAAGTCAATGGCGGTTCGGTTTCGGTTTGGGTTCCTAGAAAAACGACC
配列番号13:SPEZYME(登録商標)XTRAアミラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号5):
GCCGCACCGTTTAACGGTACCATGATGCAGTATTTTGAATGGTACTTGCCGGATGATGGCACGTTATGGACCAAAGTGGCCAATGAAGCCAACAACTTATCCAGCCTTGGCATCACCGCTCTTTGGCTGCCGCCCGCTTACAAAGGAACAAGCCGCAGCGACGTAGGGTACGGAGTATACGACTTGTATGACCTCGGCGAATTCAATCAAAAAGGGACCGTCCGCACAAAATATGGAACAAAAGCTCAATATCTTCAAGCCATTCAAGCCGCCCACGCCGCTGGAATGCAAGTGTACGCCGATGTCGTGTTCGACCATAAAGGCGGCGCTGACGGCACGGAATGGGTGGACGCCGTCGAAGTCAATCCGTCCGACCGCAACCAAGAAATCTCGGGCACCTATCAAATCCAAGCATGGACGAAATTTGATTTTCCCGGGCGGGGCAACACCTACTCCAGCTTTAAGTGGCGCTGGTACCATTTTGACGGCGTTGATTGGGACGAAAGCCGAAAATTAAGCCGCATTTACAAATTCAGGGGCATCGGCAAAGCGTGGGATTGGGAAGTAGACACAGAAAACGGAAACTATGACTACTTAATGTATGCCGACCTTGATATGGATCATCCCGAAGTCGTGACCGAGCTGAAAAACTGGGGGAAATGGTATGTCAACACAACGAACATTGATGGGTTCCGGCTTGATGCCGTCAAGCATATTAAGTTCAGTTTTTTTCCTGATTGGTTGTCGTATGTGCGTTCTCAGACTGGCAAGCCGCTATTTACCGTCGGGGAATATTGGAGCTATGACATCAACAAGTTGCACAATTACATTACGAAAACAAACGGAACGATGTCTTTGTTTGATGCCCCGTTACACAACAAATTTTATACCGCTTCCAAATCAGGGGGCGCATTTGATATGCGCACGTTAATGACCAATACTCTCATGAAAGATCAACCGACATTGGCCGTCACCTTCGTTGATAATCATGACACCGAAC
CCGGCCAAGCGCTTCAGTCATGGGTCGACCCATGGTTCAAACCGTTGGCTTACGCCTTTATTCTAACTCGGCAGGAAGGATACCCGTGCGTCTTTTATGGTGACTATTATGGCATTCCACAATATAACATTCCTTCGCTGAAAAGCAAAATCGATCCGCTCCTCATCGCGCGCAGGGATTATGCTTACGGAACGCAACATGATTATCTTGATCACTCCGACATCATCGGGTGGACAAGGGAAGGGGTCACTGAAAAACCAGGATCCGGGCTGGCCGCACTGATCACCGATGGGCCGGGAGGAAGCAAATGGATGTACGTTGGCAAACAACACGCTGGAAAAGTGTTCTATGACCTTACCGGCAACCGGAGTGACACCGTCACCATCAACAGTGATGGATGGGGGGAATTCAAAGTCAATGGCGGTTCGGTTTCGGTTTGGGTTCCTAGAAAAACGACC
配列番号14:アスペルギルス・カワチイ・アルファ・アミラーゼ(AkAA)遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号6):
ATGAGAGTGTCGACTTCAAGTATTGCCCTTGCTGTGTCCCTTTTTGGGAAGCTGGCCCTTGGGCTGTCAGCTGCAGAATGGCGCACTCAATCCATCTACTTCCTTTTGACGGATCGGTTCGGTAGGACGGACAATTCGACTACAGCTACGTGCAATACGGGTGACCAAATCTACTGTGGTGGAAGTTGGCAAGGAATTATCAACCATCTGGACTATATCCAGGGCATGGGATTCACAGCTATCTGGATCTCGCCTATCACTGAGCAGCTACCCCAGGATACTTCGGATGGTGAAGCCTACCATGGATACTGGCAGCAGAAGATATACAATGTGAACTCCAACTTCGGCACGGCAGATGATCTGAAGTCCCTCTCCGATGCTCTTCACGCCCGCGGAATGTACCTCATGGTCGACGTCGTCCCTAACCACATGGGCTACGCAGGTAACGGCAACGATGTGGATTACAGCGTCTTCGACCCCTTCGACTCCTCCTCCTACTTCCATCCATACTGCCTCATCACAGATTGGGACAACTTGACCATGGTCCAAGACTGTTGGGAGGGTGACACCATCGTGTCTCTGCCAGATCTGAACACCACGGAAACCGCCGTGAGAACCATTTGGTACGATTGGGTAGCCGACCTGGTATCCAACTACTCAGTCGACGGCCTCCGTATCGACAGTGTCGAAGAAGTCGAACCCGACTTCTTCCCGGGCTACCAAGAAGCAGCAGGAGTCTACTGCGTCGGTGAAGTCGACAACGGCAACCCTGCTCTCGACTGCCCATACCAAAAATATCTAGATGGTGTTCTCAACTATCCCATCTACTGGCAACTCCTCTACGCCTTTGAATCCTCCAGCGGCAGCATCAGCAACCTCTACAACATGATCAAATCCGTCGCCAGCGACTGCTCCGATCCGACCCTCCTGGGCAACTTTATCGAAAACCACGACAACCCCCGCTTCGCCTCCTACACATCCGACTACTCCCAAGCCAAAA
ACGTCCTCAGCTACATCTTCCTCTCCGACGGCATCCCCATCGTCTACGCCGGCGAAGAACAGCACTACTCCGGCGGCGACGTGCCCTACAACCGCGAAGCTACCTGGCTATCAGGCTACGACACCTCCGCGGAGCTCTACACCTGGATAGCCACCACAAACGCGATCCGGAAACTAGCTATCTCAGCAGACTCGGACTACATTACTTACGCGAACGACCCAATCTACACAGACAGCAACACCATCGCGATGCGCAAAGGCACCTCCGGCTCCCAAATCATCACCGTCCTCTCCAACAAAGGCTCCTCCGGAAGCAGCTACACCCTCACCCTCAGCGGAAGCGGCTACACGTCCGGCACGAAGCTCATCGAAGCGTACACCTGCACGTCCGTGACGGTGGACTCGAACGGGGATATCCCTGTGCCGATGGCTTCGGGATTACCTAGAGTTCTCCTCCCTGCTTCGGTGGTTGATAGTTCTTCGCTTTGTGGGGGGAGTGGTAACACAACCACGACCACAACTGCTGCTACCTCCACATCCAAAGCCACCACCTCCTCTTCTTCTTCTTCTGCTGCTGCTACTACTTCTTCATCATGCACCGCAACAAGCACCACCCTCCCCATCACCTTCGAAGAACTCGTCACCACTACCTACGGGGAAGAAGTCTACCTCAGCGGATCTATCTCCCAGCTCGGAGAGTGGGATACGAGTGACGCGGTGAAGTTGTCCGCGGATGATTATACCTCGAGTAACCCCGAGTGGTCTGTTACTGTGTCGTTGCCGGTGGGGACGACCTTCGAGTATAAGTTTATTAAGGTCGATGAGGGTGGAAGTGTGACTTGGGAAAGTGATCCGAATAGGGAGTATACTGTGCCTGAATGTGGGAGTGGGAGTGGGGAGACGGTGGTTGATACGTGGAGGTAG
配列番号15:トリコデルマ・リーセイ・グルコアミラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号7):
1 ATGCACGTCC TGTCGACTGC GGTGCTGCTC GGCTCCGTTG CCGTTCAAAA GGTCCTGGGA
61 AGACCAGGAT CAAGCGGTCT GTCCGACGTC ACCAAGAGGT CTGTTGACGA CTTCATCAGC
121 ACCGAGACGC CTATTGCACT GAACAATCTT CTTTGCAATG TTGGTCCTGA TGGATGCCGT
181 GCATTCGGCA CATCAGCTGG TGCGGTGATT GCATCTCCCA GCACAATTGA CCCGGACTAC
241 TATTACATGT GGACGCGAGA TAGCGCTCTT GTCTTCAAGA ACCTCATCGA CCGCTTCACC
301 GAAACGTACG ATGCGGGCCT GCAGCGCCGC ATCGAGCAGT ACATTACTGC CCAGGTCACT
361 CTCCAGGGCC TCTCTAACCC CTCGGGCTCC CTCGCGGACG GCTCTGGTCT CGGCGAGCCC
421 AAGTTTGAGT TGACCCTGAA GCCTTTCACC GGCAACTGGG GTCGACCGCA GCGGGATGGC
481 CCAGCTCTGC GAGCCATTGC CTTGATTGGA TACTCAAAGT GGCTCATCAA CAACAACTAT
541 CAGTCGACTG TGTCCAACGT CATCTGGCCT ATTGTGCGCA ACGACCTCAA CTATGTTGCC
601 CAGTACTGGA ACCAAACCGG CTTTGACCTC TGGGAAGAAG TCAATGGGAG CTCATTCTTT
661 ACTGTTGCCA ACCAGCACCG AGCACTTGTC GAGGGCGCCA CTCTTGCTGC CACTCTTGGC
721 CAGTCGGGAA GCGCTTATTC ATCTGTTGCT CCCCAGGTTT TGTGCTTTCT CCAACGATTC
781 TGGGTGTCGT CTGGTGGATA CGTCGACTCC AACATCAACA CCAACGAGGG CAGGACTGGC
841 AAGGATGTCA ACTCCGTCCT GACTTCCATC CACACCTTCG ATCCCAACCT TGGCTGTGAC
901 GCAGGCACCT TCCAGCCATG CAGTGACAAA GCGCTCTCCA ACCTCAAGGT TGTTGTCGAC
961 TCCTTCCGCT CCATCTACGG CGTGAACAAG GGCATTCCTG CCGGTGCTGC CGTCGCCATT
1021 GGCCGGTATG CAGAGGATGT GTACTACAAC GGCAACCCTT GGTATCTTGC TACATTTGCT
1081 GCTGCCGAGC AGCTGTACGA TGCCATCTAC GTCTGGAAGA AGACGGGCTC CATCACGGTG
1141 ACCGCCACCT CCCTGGCCTT CTTCCAGGAG CTTGTTCCTG GCGTGACGGC CGGGACCTAC
1201 TCCAGCAGCT CTTCGACCTT TACCAACATC ATCAACGCCG TCTCGACATA CGCCGATGGC
1261 TTCCTCAGCG AGGCTGCCAA GTACGTCCCC GCCGACGGTT CGCTGGCCGA GCAGTTTGAC
1321 CGCAACAGCG GCACTCCGCT GTCTGCGCTT CACCTGACGT GGTCGTACGC CTCGTTCTTG
1381 ACAGCCACGG CCCGTCGGGC TGGCATCGTG CCCCCCTCGT GGGCCAACAG CAGCGCTAGC
1441 ACGATCCCCT CGACGTGCTC CGGCGCGTCC GTGGTCGGAT CCTACTCGCG TCCCACCGCC
1501 ACGTCATTCC CTCCGTCGCA GACGCCCAAG CCTGGCGTGC CTTCCGGTAC TCCCTACACG
1561 CCCCTGCCCT GCGCGACCCC AACCTCCGTG GCCGTCACCT TCCACGAGCT CGTGTCGACA
1621 CAGTTTGGCC AGACGGTCAA GGTGGCGGGC AACGCCGCGG CCCTGGGCAA CTGGAGCACG
1681 AGCGCCGCCG TGGCTCTGGA CGCCGTCAAC TATGCCGATA ACCACCCCCT GTGGATTGGG
1741 ACGGTCAACC TCGAGGCTGG AGACGTCGTG GAGTACAAGT ACATCAATGT GGGCCAAGAT
1801 GGCTCCGTGA CCTGGGAGAG TGATCCCAAC CACACTTACA CGGTTCCTGC GGTGGCTTGT
1861 GTGACGCAGG TTGTCAAGGA GGACACCTGG CAGTCGTAA
配列番号16:AmyL遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号8):
ACAAATCTTAATGGGACGCTGATGCAGTATTTTGAATGGTACACGCCCAATGACGGCCAACATTGGAAGCGTCTGCAAAACGACTCGGCATATTTGGCTGAACACGGTATTACTGCCGTCTGGATTCCCCCGGCATATAAGGGAACGAGCCAAGCGGATGTGGGCTACGGTGCTTACGACCTTTATGATTTAGGGGAGTTTCATCAAAAAGGGACGGTTCGGACAAAGTACGGCACAAAAGGAGAGCTGCAATCTGCGATCAAAAGTCTTCATTCCCGCGACATTAACGTTTACGGGGATGTGGTCATCAACCACAAAGGCGGCGCTGATGCGACCGAAGATGTAACCGCGGTTGAAGTCGATCCCGCTGACCGCAACCGCGTAATTTCCGGAGAATACCTAATTAAAGCCTGGACACATTTTCATTTTCCGGGGCGCGGCAGCACATACAGCGATTTTAAATGGCATTGGTACCATTTTGACGGAACCGATTGGGACGAGTCCCGAAAGCTGAACCGCATCTATAAGTTTCAAGGAAAGGCTTGGGATTGGGAAGTTTCCAGTGAAAACGGCAACTATGATTATTTGATGTATGCCGACATCGATTATGACCATCCTGATGTCGTAGCAGAAATTAAGAGATGGGGCACTTGGTATGCCAATGAGCTCCAATTGGACGGTTTCCGTCTTGATGCTGTCAAACACATTAAATTTTCTTTTTTGCGGGATTGGGTTAATCATGTCAGGGAAAAAACGGGGAAGGAAATGTTTACGGTAGCTGAATATTGGCAGAATGACTTGGGCGCGCTGGAAAACTATTTGAACAAAACAAATTTTAATCATTCAGTGTTTGACGTGCCGCTTCATTATCAGTTCCATGCTGCATCGACACAGGGAGGCGGCTATGATATGAGGAAATTGCTGAACGGTACGGTCGTTTCCAAGCATCCGTTGAAATCGGTTACATTTGTCGATAACCATGATACACAGCCGGGGCAGT
CGCTTGAGTCGACTGTCCAAACATGGTTTAAGCCGCTTGCTTACGCTTTTATTCTCACAAGGGAATCTGGATACCCTCAGGTTTTCTACGGGGATATGTACGGGACGAAAGGAGACTCCCAGCGCGAAATTCCTGCCTTGAAACACAAAATTGAACCGATCTTAAAAGCGAGAAAACAGTATGCGTACGGAGCACAGCATGATTATTTCGACCACCATGACATTGTCGGCTGGACAAGGGAAGGCGACAGCTCGGTTGCAAATTCAGGTTTGGCGGCATTAATAACAGACGGACCCGGTGGGGCAAAGCGAATGTATGTCGGCCGGCAAAACGCCGGTGAGACATGGCATGACATTACCGGAAACCGTTCGGAGCCGGTTGTCATCAATTCGGAAGGCTGGGGAGAGTTTCACGTAAACGGCGGGTCGGTTTCAATTTATGTTCAAAGA
配列番号17:配列番号1のAmyEの天然シグナル配列:
MFAKRFKTSLLPLFAGFLLLFHLVLAGPAAASAETANKSNE
配列番号18:プライマーPSTAMYE−F:
CTTCTTGCTGCCTCATTCTGCAGCTTCAGCACTTACAGCACCGTCGATCAAAAGCGGAAC
配列番号19:プライマーAMYENOPST−R:
CTGGAGGCACTATCCTGAAGGATTTCTCCGTATTGGAACTCTGCTGATGTATTTGTG
配列番号20:プライマーAMYENOPST−F:
CACAAATACATCAGCAGAGTTCCAATACGGAGAAATCCTTCAGGATAGTGCCTCCAG
配列番号21:プライマーHPAIAMYE−R:
CAGGAAATCCGTCCTCTGTTAACTCAATGGGGAAGAGAACCGCTTAAGCCCGAGTC
配列番号22:プライマーHPAIAMYE466−R:
CAGGAAATCCGTCCTCTGTTAACTCAATCAGGATAAAGCACAGCTACAGACCTGG
配列番号23:プライマーAMYE SEQ−F1:
TACACAAGTACAGTCCTATCTG
配列番号24:プライマーAMYE SEQ−F2:
CATCCTCTGTCTCTATCAATAC
配列番号25:全長ゲオバチルス・ステアロサーモフィラス・アルファ・アミラーゼ(AmyS、P06279)のタンパク質配列。シグナル配列は太字で示す:
1 MLTFHRIIRK GWMFLLAFLL TALLFCPTGQ PAKAAAPFNG TMMQYFEWYL
51 PDDGTLWTKV ANEANNLSSL GITALWLPPA YKGTSRSDVG YGVYDLYDLG
101 EFNQKGAVRT KYGTKAQYLQ AIQAAHAAGM QVYADVVFDH KGGADGTEWV
151 DAVEVNPSDR NQEISGTYQI QAWTKFDFPG RGNTYSSFKW RWYHFDGVDW
201 DESRKLSRIY KFRGIGKAWD WEVDTENGNY DYLMYADLDM DHPEVVTELK
251 SWGKWYVNTT NIDGFRLDAV KHIKFSFFPD WLSDVRSQTG KPLFTVGEYW
301 SYDINKLHNY IMKTNGTMSL FDAPLHNKFY TASKSGGTFD MRTLMTNTLM
351 KDQPTLAVTF VDNHDTEPGQ ALQSWVDPWF KPLAYAFILT RQEGYPCVFY
401 GDYYGIPQYN IPSLKSKIDP LLIARRDYAY GTQHDYLDHS DIIGWTREGV
451 TEKPGSGLAA LITDGPGGSK WMYVGKQHAG KVFYDLTGNR SDTVTINSDG
501 WGEFKVNGGS VSVWVPRKTT VSTIAWSITT RPWTDEFVRW TEPRLVAWP
配列番号26:全長バチルス・リケニフォルミス・アルファ・アミラーゼ(AmyL、P06278)のタンパク質配列。シグナル配列は太字で示す:
1 MKQQKRLYAR LLTLLFALIF LLPHSAAAAA NLNGTLMQYF EWYMPNDGQH
51 WKRLQNDSAY LAEHGITAVW IPPAYKGTSQ ADVGYGAYDL YDLGEFHQKG
101 TVRTKYGTKG ELQSAIKSLH SRDINVYGDV VINHKGGADA TEDVTAVEVD
151 PADRNRVISG EHRIKAWTHF HFPGRGSTYS DFKWHWYHFD GTDWDESRKL
201 NRIYKFQGKA WDWEVSNENG NYDYLMYADI DYDHPDVAAE IKRWGTWYAN
251 ELQLDGFRLD AVKHIKFSFL RDWVNHVREK TGKEMFTVAE YWQNDLGALE
301 NYLNKTNFNH SVFDVPLHYQ FHAASTQGGG YDMRKLLNST VVSKHPLKAV
351 TFVDNHDTQP GQSLESTVQT WFKPLAYAFI LTRESGYPQV FYGDMYGTKG
401 DSQREIPALK HKIEPILKAR KQYAYGAQHD YFDHHDIVGW TREGDSSVAN
451 SGLAALITDG PGGAKRMYVG RQNAGETWHD ITGNRSEPVV INSEGWGEFH
501 VNGGSVSIYV QR
配列番号27:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NP_388186)。シグナル配列は太字で示す:
1 MFAKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLAGPAA ASAETANKSN ELTAPSIKSG
51 TILHAWNWSF NTLKHNMKDI HDAGYTAIQT SPINQVKEGN QGDKSMSNWY
101 WLYQPTSYQI GNRYLGTEQE FKEMCAAAEE YGIKVIVDAV INHTTSDYAA
151 ISNEVKSIPN WTHGNTQIKN WSDRWDVTQN SLLGLYDWNT QNTQVQSYLK
201 RFLDRALNDG ADGFRFDAAK HIELPDDGSY GSQFWPNITN TSAEFQYGEI
251 LQDSASRDAA YANYMDVTAS NYGHSIRSAL KNRNLGVSNI SHYASDVSAD
301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIASRSGS TPLFFSRPEG
351 GGNGVRFPGK SQIGDRGSAL FEDQAITAVN RFHNVMAGQP EELSNPNGNN
401 QIFMNQRGSH GVVLANAGSS SVSINTATKL PDGRYDNKAG AGSFQVNDGK
451 LTGTINARSV AVLYPDDIAK APHVFLENYK TGVTHSFNDQ LTITLRADAN
501 TTKAVYQINN GPDDRRLRME INSQSEKEIQ FGKTYTIMLK GTNSDGVTRT
551 EKYSFVKRDP ASAKTIGYQN PNHWSQVNAY IYKHDGSRVI ELTGSWPGKP
601 MTKNADGIYT LTLPADTDTT NAKVIFNNGS AQVPGQNQPG FDYVLNGLYN
651 DSGLSGSLPH
配列番号28:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NCBI登録番号ABW75769):
1 MFAKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLAGPAA ASAETANKSN ELTAPSIKSG
51 TILHAWNWSF NTLKHNMKDI HDAGYTAIQT SPINQVKEGN QGNKSMSNWY
101 WLYQPTSYQI GNRYLGTEQE FKEMCAAAEE YGIKVIVDAV INHTTSDYAA
151 ISNEIKSIPN WTHGNTQIKN WSDRWDVTQN SLLGLYDWNT QNTQVQSYLK
201 RFLERALNDG ADGFRFDAAK HIELPDDGSY GSQFWPNITN TSAEFQYGEI
251 LQDSASRDAA YANYMNVTAS NYGHSIRSAL KNRNLGVSNI SHYASDVSAD
301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIASRSGS TPLFFSRPEG
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401 QIFMNQRGSH GVVLANAGSS SVSINTPTKL PDGRYDNKAG AGSFQVNDGK
451 LTGTINARSV AVLYPDDIAK APHVFLENYK TGVTHSFNDQ LTITLRADAN
501 TTKAVYQINN GPETAFKDGD QFTIGKGDPF GKTYTIMLKG TNSNGVTKAE
551 EYSFVKRDPA SAKTIGYQNP NHWSQVNAYI YKHDGSRAIE LTGSWPGKPM
601 TKNADGIYTL TLPADTDTTN AKVIFNNGSA QVPGQNQPGF DYVQNGLYND
651 SGLSGSLPH
配列番号29:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NCBI登録番号ABK54355):
1 MFAKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLAGPAA ASAETANKSN ELTAPSIKSG
51 TILHAWNWSF NTLKHNMKDI HDAGYTAIQT SPINQVKEGN QGDKSMSNWY
101 WLYQPTSYQI GNRYLGTEQE FKEMCAAAEE YGIKVIVDAV INHTTSDYAA
151 ISNEIKSIPN WTHGNTQIKN WSDRWDVTQN SLLGLYDWNT QNTQVQSYLK
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601 TKNADGIYTL TLPADTDTTN AKVIFNNGSA QVPGQNQPGF DYVQNGLYND
651 SGLSGSLPH
配列番号30:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NCBI登録番号AAF14358):
1 MFAKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLAGPAA ASAETANKSN ELTAPSIKSG
51 TILHAWNWSF NTLKHNMKDI HDAGYTAIQT SPINQVKEGN QGDKSMSNWY
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201 RFLERALNDG ADGFRFDAAK HIELPDDGSY GSQFWPTITN TSAEFQYGEI
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301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIASRSGS TPLFFSRPEG
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601 TKNADGIYTL TLPADTDTTN AKVIFNNGSA QVPGQNQPGF DYVQNGLYND
651 SGLSGSLPH
配列番号31:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NCBI登録番号AAT01440):
1 MFAKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLAGPAA ASAETANKSN ELTAPSIKSG
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101 WLYQPTSYQI GNRYLGTEQE FKEMCAAAEE YGIKVIVDAV INHTTSDYAA
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251 LQDSASRDAA YANYMDVTAS NYGHSIRSAL KNRNLGVSNI SHYASDVSAD
301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIASRSGS TPLFFSRPEG
351 GGNGVRFPGK SQIGDRGSAL FEDQAITAVN RFHNVMAGQP EELSNPNGNN
401 QIFMNQRGSH GVVLANAGSS SVSINTPTKL PDGRYDNKAG AGSFQVNDGK
451 LTGTINARSV AVLYPDDIAQ APHVFLENYK TGVTHSFNDQ LTITLRADAN
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551 EYSFIKRDPA SAKTIGYQNP NHWSQVNAYI YKHDGGQAIE LTGSWPGKPM
601 TKNADGIYTL TLPADTDTTN AKVIFNNGSA QVPGQNQPGF DYVQNGLYND
651 SGLSGSLPY
配列番号32:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NCBI登録番号AAZ30064):
1 MFAKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLAGPNA ANAETANKSN ELTAPSIKSG
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301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIASRSGS TPLFFSRPEG
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501 TTKAVYQINN GPETAFKDGD QFTIGKGDPF GKTYTIMLKG TNSDGVTRTE
551 EYSFIKRDPA SAKTIGYQNP NHWSQVNAYI YKHDGGQAIE LTGSWPGKPM
601 TKNADGIYTL TLPADTDTTN AKVIFNNGSA QVPGQNQPGF DYVQNGLYND
651 SGLSGSLPH
配列番号33:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE:NCBI登録番号AAQ83841):
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201 RFLDRALNDG ADGFRFDAAK HIELPDDGSY GSQFWPNITN TSAEFQYGEI
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401 QIFMNQRISH GVVLANAGSS SVSINTATKL PDGRYDNKAG AGSFQVNDGK
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501 TFIKSIMDQI NXRXRRLRME INSQSEKEIQ FGKTYTIMLK GTNSDGVTRX
551 EKYSLPKRDP ASAKTIGYQN PNHWSQVNAY IYKHDGSREI ELTGSWPGKP
601 MTKNADGIYT LTLPADTDTT NAKVIFNNGY AQVPGQNQPG FDYVLNGLY
配列番号34:全長バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE、NCBI登録番号BAA31528):
1 MFEKRFKTSL LPLFAGFLLL FHLVLSGPAA ANAETANKSN KVTASSVKNG
51 TILHAWNWSF NTLTQNMKDI RDAGYAAIQT SPINQVKEGN QGDKSMSNWY
101 WLYQPTSYQI GNRYLGTEQE FKDMCAAAEK YGVKVIVDAV VNHTTSDYGA
151 ISDEIKRIPN WTHGNTQIKN WSDRWDITQN ALLGLYDWNT QNTEVQAYLK
201 GFLERALNDG ADGFRYDAAK HIELPDDGNY GSQFWPNITN TSAEFQYGEI
251 LQDSASRDTA YANYMNVTAS NYGHSIRSAL KNRILSVSNI SHYASDVSAD
301 KLVTWVESHD TYANDDEEST WMSDDDIRLG WAVIGSRSGS TPLFFSRPEG
351 GGNGVRFPGK SQIGDRGSAL FKDQAITAVN QFHNEMAGQP EELSNPNGNN
401 QIFMNQRGSK GVVLANAGSS SVTINTSTKL PDGRYDNRAG AGSFQVANGK
451 LTGTINARSA AVLYPDDIGN APHVFLENYQ TEAVHSFNDQ LTVTLRANAK
501 TTKAVYQINN GQETAFKDGD RLTIGKEDPI GTTYNVKLTG TNGEGASRTQ
551 EYTFVKKDPS QTNIIGYQNP DHWGNVNAYI YKHDGGGAIE LTGSWPGKAM
601 TKNADGIYTL TLPANADTAD AKVIFNNGSA QVPGQNHPGF DYVQNGLYNN
651 SGLNGYLPH

Claims (24)

  1. グルコアミラーゼ及びアルファ・アミラーゼを含む、デンプンを糖化するための組成物であって、前記アルファ・アミラーゼが、配列番号1と少なくとも約80%の配列同一性があるアミノ酸配列を有する、バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはAmyE変異体である、前記組成物。
  2. 前記アルファ・アミラーゼが、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33または配列番号34で示すアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記AmyE変異体が、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと比較して、一以上の改変された特性を有する、請求項1に記載の組成物。
  4. 前記一以上の改変された特性が、基質特異性、基質結合性、基質切断パターン、熱安定性、pH/活性プロファイル、pH/安定性プロファイル、酸化への安定性、カルシウムイオン(Ca2+)のより少ない量での安定性、比活性度またはそれらの任意の組み合わせである、請求項3に記載の組成物。
  5. フィターゼ、プルラナーゼ、ベータ・アミラーゼ、菌性アルファ・アミラーゼ、プロテアーゼ、セルロース、ヘミセルラーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、イソアミラーゼまたはそれらの任意の組み合わせをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  6. デンプンを糖化するのに十分な時間で請求項1に記載の組成物を混合する工程を含む、デンプンの加工方法。
  7. フルクトース高含有コーンシロップを生産する工程をさらに含む、請求項6に記載の方法。
  8. グルコースイソメラーゼの混合により、フルクトース高含有コーンシロップの生産が達成される、請求項7に記載の方法。
  9. エタノールを生産するためにデンプンを発酵する工程をさらに含む、請求項6に記載の方法。
  10. 糖化と発酵が同時に行われる、請求項9に記載の方法。
  11. エタノールを回収する工程をさらに含む、請求項9に記載の方法。
  12. エタノールを得るためにデンプンを蒸留する工程であって、発酵及び蒸留が、同時に、別途または連続して行なわれる、前記工程をさらに含む、請求項9に記載の方法。
  13. グルコアミラーゼ及びアルファ・アミラーゼをオリゴ糖またはデンプン基質と混合する工程であって、前記アルファ・アミラーゼが、配列番号1と少なくとも約80%の配列同一性があるアミノ酸配列を有する、バチルス・ズブチリス・アルファ・アミラーゼ(AmyE)またはAmyE変異体である、前記工程を含む、デンプンの糖化方法。
  14. 前記アルファ・アミラーゼが、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33または配列番号34で示すアミノ酸配列を含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記AmyE変異体が、配列番号1のアミノ酸配列を有するAmyEと比較して、一以上の改変された特性を有する、請求項13に記載の方法。
  16. 前記一以上の改変された特性が、基質特異性、基質結合性、基質切断パターン、熱安定性、pH/活性プロファイル、pH/安定性プロファイル、酸化への安定性、カルシウムイオン(Ca2+)のより少ない量での安定性、比活性またはそれらの任意の組み合わせである、請求項15に記載の方法。
  17. 前記グルコアミラーゼは、乾燥固形物のグラム当たりのグルコアミラーゼ単位(GAU/g ds)が0.11以下の量で用いられる、請求項13に記載の方法。
  18. フィターゼ、プルラナーゼ、ベータ・アミラーゼ、菌性アルファ・アミラーゼ、プロテアーゼ、セルロース、ヘミセルラーゼ、リパーゼ、クチナーゼ、イソアミラーゼまたはそれらの任意の組み合わせをオリゴ糖またはデンプン基質と混合する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  19. フルクトース高含有コーンシロップを生産する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  20. グルコースイソメラーゼの混合により、フルクトース高含有コーンシロップの生産が達成される、請求項19に記載の方法。
  21. エタノールを生産するためにデンプンを発酵させる工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  22. 糖化と発酵が、同時に行われる、請求項21に記載の方法。
  23. エタノールを回収する工程をさらに含む、請求項21に記載の方法。
  24. エタノールを得るためにデンプンを蒸留する工程であって、発酵及び蒸留が、同時に、別途または連続して行なわれる、前記工程をさらに含む、請求項21に記載の方法。
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