ふなくいむし消化管内繊維素分解菌に関する研究
-III : 内臓酵素と細菌酵素の関係
著者
齋藤 要, 日高 富男
雑誌名
鹿児島大学水産学部紀要=Memoirs of Faculty of
Fisheries Kagoshima University
巻
3
号
2
ページ
50-55
別言語のタイトル
Studies on the Cellulose Decomposing Bacteria
in the Digestive Organs of Ship-worm (Teredo
navalis sp.) - III : Relation between the
Enzyme of Digestive Organs and Bacterial
Enzyme
5０
‘‘ふなくいむし”消化管内繊維素分解菌に
関 す る 研 究 一 Ⅲ
内 臓 酵 素 と 細 菌 酵 素 と の 関 係
密 藤 要 ・ 日 高 樹 男StudiesontheCelluloseDecomposingBacteriainthe
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RelationbetweentheEnzymbofDigestive OrgansandBacterialEnzyme ＫａｎａｍｅＳＡＩＴ６ａｎｄＴｏｍｉｏＨＩＤＡＫＡ 緒 言一般に繊維質物食性の動物が繊維素を消化する機能としては，牛・馬・白蟻の如く寄生
微生物がその作用に与る場合と，蝿牛等Ｄ如く酵素に依る作用と，更に之等の共同作用に
よる場合とが考えられている．〃ふなくいむし〃の木材消化については従来内臓聯素に関す
る研究(1)(2)に止まり，その木材消化能はむしの分泌鮮素に依るものとされていたが著者の
一人はさきに〃ふなくいむし〃消化管内より繊維素分解菌を分離し，その菌学的'性質と細
菌セルラーゼの特性について検索し，該菌が"ふなくいむし〃の木材消化に関与し得る可能
性に就いて報告･し(3)(‘)た．今回は消化管内に棲息する該繊維素分解菌が事実上消化生理に
如何なる関係を有するかを識る一助として，内臓酵素と細菌酵素との多糖類分解作用及び
各菰繊維衝物:分解能，或は両セルラーゼのｐＨ曲線を比較検討し，若干の知見を得たので
報告する．実 験 の 部
１．酵素剤の調製細菌酵素の調製は第２報'M)に準じて行い，内臓酵素剤はそれと略甚同様の操作で行った．
即ち〃ふなくいむし〃肝臓部を摘出，水洗したものに海砂を加えて摺潰し之に約４倍量の
水とトルオール少量を添加して氷室中にて一昼夜抽概し，之を3500r､p､ｍ，１０分間遠心分
離，其の上澄液をアセトン４０％と６０％に於て分別沈澱せしめ粉末乾燥剤として調製し
た．その精製過程，収量及び力価はFig.１に示す．
２．酵素の検出上記アセトン６０％沈澱物（Prep.Ⅱ）の0.1鯵溶液を酵素液として使用するも細菌酵
素についても同様に行う．アミラーゼ，セルラーゼ，キシラナーゼ，マンナーゼ，アルギナーゼ，シュウクラーゼ
の検出及び力価は次の如く反応液を調整し，常法の如く生成還元糖堂をFoLIN-Wu氏法(あ）
率本綴告は昭和28年11月，日本水産学会秋季大会に於て発表した．
済藤要・恥.,締男一“ふなくいむし”消化怖内繊維素分解苗,《:関する研究Ⅲ５１ に依り測定した． Substrate（ｍg)，Buffersol．（cc)，Enzymesol．（cc） D i g e s t i o n t e s t ５ ０ ５ ５ C o n t r o l f o r e n z y m e s o l ． ５ ５ C o n t r o l f o r s u b s t r a t e ５ ０ ５ D i s t ・ w a t e r Buffersolutionwaschangedinaccordancetothedifferenceofenzymes･ プロテアーゼは常法に依りFormol滴定値で，リパーゼ，エステラーゼは常法に従い酸 度で表わした．叉カタラーゼはＮ/ｌＯＯＫＭ‘‘O‘滴走法にて測定した． ３ ． 基 質 基質としての繊維質物Ｄうち池紙はToyo.Ｆ・No.２を粉砕したもので，ヒドロセルロー ズは徳紙をScHwEITzER試薬に溶解再生したものである．叉バルブは楠材より調製したも のでその一般分析値をＴａｂｌｅ３に示す．桧，椎の材･蘭は鋸屑を使用し，その化学処理は 夫堪木材分析法（(;)に従って施し，とくに脱リグニンＩⅡⅢとは塩化法脱リグニン処理の程 度を表わし，Ⅲの段階は略息完全に脱リグニンされたものである． 上記基質に対し酵素及び細菌を作用せしめたが，僻素作用はセルラーゼの作用と同様に 行い，細菌の作用は各基衝を培養波3)に対し５％添加したものを100ｃｃフラスコに２０ｃｃ 宛注加して殺菌，接種，常法により１２日間培養して基質分解程度を生成還元糖と基質減少 率により観察した． ４ ． ｐ Ｈ 曲 線 さきに調製した酵素剤、0.1％溶液についてセルラーゼ作用ｐＨ曲線を求め，更に〃ふ なくいむし〃体全体を同様抽出処理した酵素剤に就いて，叉細菌酵素と内臓酵素を混‘合し たものに就いても同様夫且のセルラーゼｐＨ曲線を求めた． 実 験 結 果 及 び 考 察 １．酵素精製について セルラーゼの精製に就いては前報(1)の如く塩析法，吸蒲法，沈澱法等があるが文献〈7xs） によると未だ純粋分離には至っていない．蚊に使用する酵素剤は一般酵素の検出を行う関 係上Fig.１に示す如き粉末酵素剤としての精製に止め各酵素剤は共にその精製程度を等し くした． Fig.１に示される如くPrap､Ｉは６ｕ/ｍg,Prap・Ⅱは20.5u/ｍgでPrap・ⅡはPrap・Ｉ の３∼４倍の力価（第２報参照）を有する白色粉末剤を得，次の各実験にはPraP.Ⅱを使 用したがその酵素収率は３８％であった． ２．内臓酵素と細菌酵素について 〃ふなくいむし〃酵素としては肝臓中にセルラーゼ以外にアミラーゼ，キシラナーゼ，ア ルギナーゼが検出されている〔'〕(2)．今，内臓，細菌両酵素剤について是等一般酵素系の検 出を行った結果はＴａｂｌｅｌの如くである．大略的に内臓酵素と細菌酵素とを比較するに 多糖類分解能に於ては量的相違は別として両考殆んど同じ傾向の分解を示し，共にアミラ ーゼ，セルラーゼ，キシラナーゼ，マン〈ナーゼ，アルギナーゼ，エステラーゼを認め，プ ロテアーゼ，リパーゼは極めて弱く，叉本実験の範囲内では細菌酵素にカタラーゼを検出 出来ないのに反し内臓酵素にはカタラーゼを含む結果を得た．
？ ５２ Activity ０．１ Ｆｉｇ．１．Generalschemeforpreparationofcrudeenzyme fromdigestiveorgansofship-worm 55gDigesitveorgans＋200ｃｃＨ理Ｏ＋Toluol，Ｉｎｉｃｅｂｏｘｆｏｒ２４ｈｒｓ・
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Ｋｉｎｄｏｆｅｎｚｙｍｅｓ Extmct lAcetoneaddedto40vo１．％ Residue Ｕｎｉｔ Soln．｜
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２３３ Lipase Esterase Reducingsuger（ｍ９％）ｐｐ５β２ゐ
２６５３３６
１ １００ ０．３０ ３．１０ １．１３ ０．０ ０．８２ ０．０ ０．０ ０．１０ 獅藤要・日潤淵男一"ふなくいむし'，消化梼内繊維素分解菌に関する研究Ⅲ５３
βββββββββ５５５５５５５５５
Ｔａｂｌｅ２．DigestiveinfIuenceofemzymesandbacteriaover variouscellulose-materialsββｐββββββ５５６５５５５５５
４６〃ｓＪｐ
鎚鴎３豹泌６
Ｊ２５ｐｐ４
６７２６５９ １ OriginaIwcod Treatedwood（byboiLwater） 〃（ｂｙ1％NaOHsoln.） 〃 （byEtOflandbenzene） Delignificatedwood-I 〃 − １ １ 〃 − １ １ １ Cellulase from bacteria Cellulasel froml organsl 質の粉砕度及び脱リグニン程度Ｄ増加により分解も増し，叉純粋の繊維素よりもペントー ザンを含む状態の基質の方が分解生成還元糖量は多い．之はキシラーゼが他の多糖類分解 酵素よりもより強力なる事実から肯定される．一般に木粉，脱脂綿Ｄ如く自然状態に近い 繊維質に対する分解は少い、更に各基質の状態から推して材衝中の繊維素とリグニンとの 結合を緩めるか叉は除去し，或は機械的に粉砕して繊維素部分の露出を大きくする程酵素 Bacteria Substxateｐｐｐｐ２ｐ
６６６６６６
４．８０ ２．０３ ６．７５ pＨｏｆ ｍｅｄｉａ 0.48 0.43 0.42 ９．２６ 21.14 26.00 29,06 19.06鰯￨･瀞
Reducingsugar （ｍ9％） SampleI
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94.09 74.91 ４ＬＯ９ 54.72 53.10１
21.28 14ｐ０ １８．２９ 9.12 16.93 1.14 ０．９１ Sodapulp Semichemicalpulp Camphortree Japanesecypress Pasaniacuspidata Filterpaper Hydrocellulose Absorbentcotton Sulndepulp Sodapulp Semichemicalpulp５７５５１９
●●００●●９８２６６５
１ １０．７ ２．５ ７．５ ４．０ ２８．４ ３４．７ ３７．０〃ｐ５ｐ４ｐ２８１６４８２２
２３４ 22.91 22.81 7.14 18.50 34.62 14.30 Originalｗｏｏｄ（l3mesh/inch） Treatedwood（byboil・water） 〃 （ｂｙ１％NaOHsoln.） 〃 （byEtOHandbenzene） Deligniacatedwood-I 〃 − １ １ 〃 一 I I I Powderedwood（６０mesh/inch） 〃 （l50xnesh/inch）８８００２４
●。●●●●５５６６６６
Ｏ５２ｐ５２２
ＬＯＯ２５７７５６
0.0 0.0 0.0 0.20 0.62 1.45 2.14βββββββ５５５５５５５
４ゐゐｐ９ｐｐ３Ｊ１４１１３５６１３
Table３．Theconstituentsofthepulpsandwoodsusedassubstrate 弓凹的働国冒、宮のロ冨画庁価βββββββ５５５５５５５
］画ロ四コ①の①。﹃ロ村①、のｐ３４ｂ５３２００４０１３７
１２３５ｐ５５２ｐ〃
５Ｐ４２４７１２６９ １１、 、 、 、 5４
叫腫旧８６４２０
。 ︵訳、日︶尉曽叩釦員。ｇの虞 的分解が容易である郭が云えよう．細菌による分解作用も略Ｅ同様で，只，材・衝のリグニ ン結合度及び粉砕度が分解作用に及ぼす影響は酵素作用の場合に比しより顕著に現われる が，之はそれらの処理砿細菌の侵入及び発育に影響し，延いては酵素生産と分解作用に大 きく影響を与えるためと思われる． ４．ｐＨ曲線の比較 細菌セルラーゼと肝臓から抽出した内臓セルラーゼとの関係を知るために両者のｐＨＩｌｌＩ 要 約 内臓酵素，細菌酵素共にキシラナーゼが最も強く，セルラーゼ，アミラーゼが之に次ぎ マンナーゼ，アルギナーゼ（Alginase）エステラーゼの存在も認められた．斯様にキシラ ナーゼが最も強い事より六炭糖に代り五炭糖をより高度i'こ利用する事が推定せられる．プ ロテアーゼ，リパーゼの存在は疑わしく，叉内臓酵素にはカタラーゼを認めたが細菌酵素 −８ucteY狐ienzyjwg･･･（８） -……．．Ｅnごy"jeofoYﾂｭ応････(0）二＝断ｌＷｂ‘4'′
如円崎旧
／,−.ミ ノ 、 〆 ･ ノ ． ､ . ノ ノ 、、 ／ ノ 、 ． − . 一 . ／ ノ ノ ノ ノ.'". .、 Ｉ Ｑ １ 鹿 兄 馬 大 学 水 雄 学 部 紀 要 第 ３ 巻 第 ２ 号 線を比較した処Fig.２の如き結果を得た．即ち前者ではｐＨ6.4,後者ではｐＨ5.8が夫哩 の至適ｐＨでその間に若干の差異が認められ，叉この両酵素混合物ではｐＨ5.8と6.6と の２点に，更に〃ふなくいむし〃体全体から抽出した酵素剤ではｐＨ5.6,6.6の二点に夫 §の至適ｐＨが認められた．精製不充分なる酵素剤ではあるが之等、実験結果より推論す れば〃ふなくいむし〃体内には肝臓に由来するセルラーゼと細菌に由来するセルラーゼ， 即ち他の酵素系に見られる如きαβ的な二種のセルラーゼが存在するのではないかとも 考えられる．従って〃ふなくいむし〃の消化生理作用に関しては細菌酵素と内臓酵素とが 共同作用により消化機能を営むものと推察せられるが，此点の詳細については尚追試中で ある． 6 . 0 ６ ． ４ ６ ８ 可 1 ２ 〆 元 Ｚ ＰＨ Ｆi９．２ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｏｐｔｉｍｕｍｐＨｏｆｃellulasein organsandbacteria．Ｒｅｓｕｍｅ Ｉｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｗｏｒｋｓｗｅｒｅｐｏrtedabouttheenzymeofthecellulcsedeccm‐ posingbacteriaisolatedfromship-wcrm， Inthepresentpaperstheauthorstreatedtheexperimntscarriedouttofind outtheproportionalrelationbetweentheCellulaseofbacteria＆ｍｄｔｈａｔｉｎｔｈｅ ｂｏｄｙｏｆｓｈｉｐ−ｗｃｒｍｗｉｔｈthcfollowingresults.（SeeTablel,２，Fig.１，２)． Inthetwopreparedenzymesextrectｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｈｉｐ−ｗｏｒｍｌｉｖｅｒａｎｄｆｒｏｍ bacteria，theactivitycfXylanasewasmoreeffectivethaninthecaseofother Polyase，theactionofProteaseandLipasebsingveryfaint・Theexistenceof Cgl唖ｌａｓｅｉｎｔｈｅｂａｃｔｅｒｉａｗａｓｎｏｔｃｏｎfirmed・ AstotheenzymatichydrolysiscfvariouscellulosebythesetowCellulases，
