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セルラーゼに関する研究 2 : 各種木材腐朽菌セルラーゼ活性の比較

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Academic year: 2021

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(1)Title. セルラーゼに関する研究 2 : 各種木材腐朽菌セルラーゼ活性の比較. Author(s). 佐藤, 道弘; 東, 尚己. Citation. 北海道学芸大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 13(1) : 37-41. Issue Date. 1962-09. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/5678. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 3巻 第1号 第1. 北海道学芸大学紀要 (第2部). セ. ル ラ ー. 虹, 佐. 昭和3 7年9月. ゼ に 関 す る 研 究. 各種木材腐朽菌セルラーゼ活性の比較 藤. 道. 東. 弘. 筒. 巳. 北海道学芸大学旭川分校化学研究室 Michihiro SATo and Naomi AZUMA St i ICe l l l e s on Funga ud ase u l l ,. on the Act i i i f va i t i lce l l l t v e so r ous wood‐de s roy ng funga u a se. f wood‐de i 24 sPec t i be l i id ・ e so s r oy ng fung ong z ng t o rr oZ o 7 7 ・餌( ceαe αc z eqe ‘ cronoporαc z e ! e r , , Po′ypor , ハダ ,. co“れば僻. he n i i he f l l wer e grown i t . ed un I Cont a nt ned t o owi ng subs ances ; K2HP04 , Fe2(SQ)3.4日20, NH4N03 s 0 0 M 【 H l l l d d l i i A . 7 d f k i t t l i l l c e u o s e o e r t i i i w a n a c c a c e t t g ra w e e o o p n c u a n c e u ase ac 4 2, v e s of , , , l he i l i l t t t i t d H i t t b h I rcu ef r ur a es we r ede 3 4 t l l l b ermne a p . usng ca r oxyn t t ・ e yCe uo seas a su s r a e , l hecas ft he brown‐ro i tfung he n i i d cont nt eo i i i t lo r el t t t ac c ac entgavethe gr her ea erac s v e ,t , on the ot hand i h l i i i t t t h h t l i i d w a ss o t i i w n e s s a c v e h h s w t t f i e n e n l o r e a c t t c a c ・ a s - v v e n o e e w r o u ng, , g Theop i he brown‐rotfung t ienzyn l n . u l n pH oft t3 he wh i ta i Ce l ・ e we r ea t t fung l n s l ]o e‐ ro u o se ,4 , and t i he imum atp日 4 showedt ropt i l t espec ve ・15 .6 y ,or 4 ,or about5 ,r ,. 5 ) )ものについて研究きれているが 一 セ ル p ースを加水分解する酵素セルラ ーゼは種々の起源の1. ,. 而9 ) )はよ く 研 究 の 対 象 に な っ て い る しか し 木 材 腐 朽 z r 特 に み勾ゲo鉱e c と のαだα セ ル ラ ー ゼ6 とのむりのγ , . o ) ムアeの おcお鷹1 1 1 2 万 r ) 1 z ラ あ 脳 ) Po 菌 セル ー ゼ に つ い て は, cm ?mm″観もl i q 鱒 て e s 櫛れ勲功z桝, e l r , 2γ鯛7. 1 3 ) などが研究されている にすぎなく 多くの腐朽菌セルラーゼの性状はほとん ど明らかに α の噂の矧ご , きれていない, そこで腐朽菌セルラーゼの 特異性を明らかにするため に, しめじ料から5種 きる , の こ しか け 科, き こ ぶ た け 科 お よ び こ う や く た け 科 か ら19種の 腐 朽 菌 を え らび, 先 にワ タ グサ レタ. 3 )を, これら腐朽菌に適用 し これ らの生産するセルラーゼ活性およ ケの培養で好結果を得た条件1 , びそれ らセルラーゼの示す最適 pH について比較検討 した. 実. 験. 方. 法. 酵素:麦芽寒天培地上に接種され生育 した供試菌からの小部分 をとり, 下記組成液体培地 に接種 し, 25oC に 7 日間静 置培養 したのち, 漉遇 し, 癒液を酵素液と して用いた . 液体培地の組成:K2HP0 1,6mg/ml nl , Fe o.13mg/ml e 2(S04)3 に よ る) , NH4N03 3mg/1. , ml これ 適 1 nl 酸 を 加 に 乳 当 量 , 粉 末 セ ル ロ ー ス (100 200メ ッ シ ュ) 16mg/ , えて全量を 30m1 と し, 10O0Cで 1 時 間の 殺 菌 を 3 日行った. Mgs04・7H20 0,3m. 酵素活性の測定:pH3 .4の 0.IM 酢 酸 緩 衝 液 8ml ,1% カル ボ キシ メ チル セル p ‐ ス 溶 液(CMC) 2ml および酵素液 2ml を反 応 液 と し 30oC で反応させ 反応開始直後為よび6 0分後に反応液か , , ら 5ml ず っ と り 出 し, SomogyiM) に よ っ て N/200,チ オ 硫 酸 ナ トリ ウ ム 液 で 満 定 し, そ の 生 成 還 元糖を反応液 looml 当た り の グル コ ー ス mg 数に換算 して 酵素の活性を測定 した 最適 PH の , , 測定に は酢酸緩衝液を用い, 反応液の組成および反応条件は上記の活性測定の場合と同様であるが N/ 200 チオ硫酸ナ トリウム橋定数でその活性を表わ した その他はすべて前報1 3 )記載の 条件で あ . -5 7-.

(3) . 佐藤道弘・東 尚巳 る, - β 偽α i ’ L卿e β ゲo ′ s (シ イ タ ケ) . 8 (ヒ ラ タ ケ), Le矯めむ那 珂ode , 五で嫌わ2 8お鋤か { ‘ z ‘ ゲo如けo 供 試 菌 名:PZg ?蹴れβ (スェ ヒ ロ タ ケ) l z呼ん〆Z似れ cのれ , ねPe s(エノ キ タ ケ), 挑ん αのみ‘ 7開 始z ?煽るo (ナ メ コ) , 風Z鋤け れ Z Z G Z お つ ‘ “ 『 偏り 〃 ・’ ′ c九 z ‘ Bs ・僻める煽れば (カイ メ ン タ ケ), Pの郷 間P御αれα (ワ タ グサ レタ ケ), PんαのZ タ ケ) ′ (ヒイ α ロ 2 m か t 蹴 e れ m ラ タ ケ) α m 調 あ e ダ Z ′ C (カ ワ Z , ; co r ‘ 8′ 8 の7 oz e ゲ 庇1 り , 6 も (キ チ リ メ ン タ ケ), 7 } f パ スバタ ノ ウ (コ C c 7 8 γ 8 バ 加数 2 0 o ‘ タ ケ) 8 超 ス の ′ 五 お (ウ c s 鯵 ; Z ドタ ケ) 額 (ネ ぬ調 少 P ン 和・ , ‘ 8 綿 ms , ・ ‘ 8 (アイ カ ワ タ ケ), Poれα ’の{ 8 副ゆ 卿 だz ‘ 8 6り加 m奴 (ケ ニ ク ァ ミ タ ケ), Lα磯2 ケ), Fの加 初p紬 ゲo を }#{贈り - フル 8α’ t ‘ Z Z呼フ s 放り z卿oお (ツ ガサ ル ノ コ シ カ ケ), 鮎eゲe 8 αα (キ ン イ ロ ア ナ タ ケ), ぞmm 1 , 細るαc 1 卿廓 7 α m e 燭 (ト ド s t 似 8 (ア ラ ゲ カ ワ ラ タ ケ), ツゲのれ夢e {弱 んか細Z 7悔み , 煽せ 7 , , る ,(チ ウ 口 コ タ ケ モ ドキ), Co ? もの (エ ゾ ノ コ ′ 回mα ご 8mmosα (マ ツノ ネ ク チ タ ケ), Cr獲%odのmq 8 ル ’ 2 マ ツ オ オ ウ ズラ タ ケ), 窟o ,物) 7 リ ある オ 8α (オ チ メ ン タ ケ), s夕 o e r(モ ミサ ル ノ コ シ カ ケ), 7 間mef 7 だ”の -那 加“呼ば シ カ ケ), PZ 験. 実. 1 , 各種腐朽菌培養液の示す酵素活性. 65mg/ml および 0.43mg/mlの場合の, 各腐朽菌 6mg/ml 培養液中の乳酸量が, それ ぞれ0.8 , 0. l ooml 当たり反応60分で生成 セル ラー ゼ生成におよぼす影響を表に示す, 表中の数字は, 反応液 各種腐朽菌セルラーゼの活性表. メ. ブ ト. キ. ノ ェ. ロ. ヒ. ゴ. ー一2. ケ. 0.i7 0.10. ケ (白). タ タ. ケ (白). ワ タ グ サ レ タ ケ (褐) ソ タ ケ (ク). キ チ リ メ. . ケ (ク). o.o2 0.24 12.10 0.17. タ ケ (ケ). o.75 1.04. ケ (ク). 0,44. ツ ガ サ ル ノ コ シ カ ケ (ヶ). 4,64 4.78. カ. イ. ソ. メ. ケ ニ ク ア ミ ア. イ. カ. ワ. タ タ. ト ドマ ツ オ オウ ズラ タ ケ (ヶ) (白). カ. ワ. ラ. タ. ケ. ヒ. イ. ロ. タ. ケ (ク). ネ. ソ. ド. タ. ケ (ク). ウ. ス. バ. タ. ケ (ク). コ バ ノ ウ ス バ タ ケ ・(ク) キ ソ イ ロ ア ラ タ ケ (ヶ) チ ウ ロ コ タ ケ モ ド キ (ヶ) マ ツ ノ ネ ク チ タ ケ (ク). 0.34 0.22 0.36 1.10 0,58. ゾ ノ コ シ カ ケ (ク). 0.24 0,68. モ ミ サ ル ノ コ シ カ ケ (ク) オ オ チ リ メ ソ タ ケ (夕). 0.20 0,04. エ. l 0,433mg/n l. 1 1 1 o.65omg/ ,. 0.866mg/ ,m. ケ (白). タ. ラ. ヒ ス. タ. イ. シ エ. 量. 乳. -- - -. ア ラ ゲ カ ワ ラ タ ケ (夕). 0.24 0,29 0・07. o.05 0.02 0.22. 4 2. i R/ 1Ub. 0 7. qソ / ム n^ v. 1 6. ^ 4R U▲). 0 0. ^ 4( U^ ▲x=)) n^ XU U. 2 2 3 8. b ” 1/ 、1ノ. 7 8. v r ^n 「X /). 1 2. r 7n フtx ). 0 2 0 8 0 4 3 8 0 8 . 0.62 1.06 0.48 1.12 1,16 1.68 0.80. 0.04 0.34. 1 , 白は白色腐朽菌, 褐は褐色腐朽菌を示す. である, .4,60分の反応で定量可能な還元糠生成のみられない場合 2. 数字を記 していないのは,PH 3. -5 8-.

(4) . セルラーゼに関する研究. したグルコース換算量 (mg) であって, 培養液中の酵素は, 培養液漉過後の経過日数の増加にと もない, 著 しくその活性を失うものもあるので, 櫨遇 した日に測定 した値が与えられている. また これらセルラーゼの最 適 pH は3.4と は限らないのであるが, この活性測定はすべて PH 3.4 で 行. ったものである, この表から培養液組成中の乳酸量の多少によって, 生成されるセルラ. ゼに著 し. 3 )と よ く 一 致 して い る い 差 の 生 じ る こ と が 明 らか で, ワ タ グサ レタ ケ で 得 た 結果1 . ま た, い わ ゆ. る褐色腐朽菌に老いては, 乳酸量 0 ,43mg/mlのときが, その他の場合よりも, セルラーゼ生成量 6mg/mlの場合が, 他の乳酸量のときよ はすべて少なく, 逆に, 白色腐朽菌に老いては, 乳酸 0 .8. りも, すべてセルラーゼ生成量が少な いことが示された, 2. 最. 適 pH. カ ワ ラ タ ケ, ネ ン ドタ ケ, キ ンイ ロ ア ナ タ ケ, コ バ ノ ウ ス バ タ ケ, ケ ニ ク ア ミ タ ケ, エ ゾノ コ シ カ ケ, ウ ス バ タ ケ, マ ツノ ネ ク チ タ ケ, モ ミ サ ル ノ コ シ カ ケ, アイ カ ワ タ ケ, カイ メ ン タ ケ, ワ タ グサ レタ ケ, ツ ガサ ル ノ コ シ カ ケ, ト ドマ ツ オ オ ウ ズラ タ ケ につ い て, そ れ らの 生成 した セ ル ラ ー. ゼの示す最適 pH を酢酸またはリン酸緩衝液を用いて検討 した結果を Fig. 1,2,お よ び 3 に 示 す,. いわゆる褐色腐朽菌セルラーゼの最適 pH は, ほ と ん ど3.4で (ワ タ グサ レタ ケ, アイ ヵ ヮ タ ケ,. カイ メ ン タ ケ, ツ ガサ ル ノ コ シ カ ケ, ト ドマ ツ オ オ ウ ズラ タ ケ), ケ ニ ク ア ミ タ ケ の み 4,15 で あっ. た. 一方白色腐朽菌の場合, カワラタケは. 4.15 に, ウ ス バ タ ケ, エ ゾノ コ シ カ ケ は 4.6に, コ バ ノ ウ ス バ タ ケ, キ ンイ ロ ア ナ タ ケ, マ ツノ ネ ク チ タ ケ, モ ミサ ル ノ コ シ. 加. カ ケ は 5 ~5,25に そ の 最 適 pH を 示 し, ネ. チオ. ン ドタ ケ は PH 3 ~ 5 に わ た つ て あ ま り 活. 硫 酸 ナ ト リウム. 性に大きな変化はみられなかった, 考. 察. 一般に, 木材腐朽菌は Bavendamm 反 応が陽性か否かによって褐色腐朽菌と 白色. 滴 定数 m. 腐朽菌とに分けられているが, 若干, 事実 と一致 しない場合 の あ る こと も 知 られ て い 5 ) 実際には 木材構成分であるセル ロ る1 . ,. . ー スと り グニ ン の ど ち らをよ り 多 く 分 解 す. るかによって腐朽菌をこの2つの型に分け て い る と 考 える べ き で あ ろ う, この こと は. pH Fig 1 . . セルラーゼ活性におよぼす pH の影響 -0-0-. -△-△- -ゴーロー. Tyron l ・ sba san l eus(ト ドマ ツ yce オ オ ウ ズラ タ ケ) Phaeon i i i i (カイ メ ソ t l s Schwe n z. タケ). Fomi i i i l t ops sp n co a (ツ ガ サ ル ノ コ シカ ケ i i 一0-○ー Po r a(ワタ グサ レタ ケ) avaporar i t ‐0一〇一 La e r u sSulphureus(アイ カ ワ po タ ケ). -5 9-. 表に示されるように, 白色腐朽菌といわれ るほとんどの菌が, CMC を加水分解する 酵素 を 生 産 し, しか も, カワ ラ タ ケ の よ う. に極め て多量のセルラーゼ生産を行うもの のあることからも明 らかである. また腐朽. 菌は, 培養条件によってその生産する酵素 量に著 しい差を生じることは周知の通りで ある, 表に示されている微弱な酵素活性の 菌も, 条件さえ適当であれば, さ らに多量.

(5) . 佐藤道弘・東 尚巳 のセ ル ラ ー ゼ を 生 産 す る 場 合 の あ る こと も. 当然考えられる. さて,供試菌においては, 乳酸量の差, 菌種の違いによって培養液の pH に顕著な差は認められ なかったが, 添. 加乳酸量が 0,43mg/ml の と き よ り も. 0.65mg/ml または 0,86mg/ml の と き の. 方が褐色腐 朽菌の生産するセル ラ ー ゼ量が 6 多く, 一方 白色腐朽菌 の 場合に は, 0.8 mg/ml の乳酸量のと きに生 産される酵素 量が, 他の乳酸 量のときよりも, いつも す くなかったことが明 らかになったが, この. 伽 . チ オ 硫 酸 ナ ト リ ウム 滴 定 数 が. こと は, グル コ ー ス ・ ペ プ トン 培 地 で 培 養. した場合に 褐色腐朽菌では, 一般に白色腐 朽菌よりも, 培養液中のシ ュウ酸蓄積量が. 3. 大きく, かつ, 培養液の pH が著 しく低下 6 )と若干関連するとも考え するという事実1. 4. p日. 5. も. FIg .2 . セルラーゼ活性におよぼすpH の影響 一札 一風 -. i Fomi t a (マ ツ ノ ネ ク ops s annos. チタケ) r xiacteus (ウ ス バ タ ケ) - 謝一 昔- l pe i(エ ゾノ コ d t ano ・ o en ・ 1 ayan -〇一0- Cr yp シカケ) i讐i (モ ミ サ ル ノ コ i l l i l e nushart -◎-◎- P. られ る,. セル ラ 【 ゼの最適 pH は, その起源によ って異なるが, PH 3.6ー5.5の 間 に あ る も 7 )木材腐 朽 のの多い ことが知 られている.1. シカ ケ). - 2 ′ 菌 セ ル ラ ー ゼ につ い て は, 耳ッばれ〃れ 乃撚り 0 ) 1 は ・ d 3 r 綿 αm 8 の 乙 ぬ り み e 8 二 が約 ? 桝 ”W縦? ,. 8 1 )為よ 1 2 )の郷 ・恥詞腐れれ2 )ヱ ; は3,2 5.2 -一5.4 3 ) である こ と 〕oγα“α が 3,41 ’qz び Pの叱 る?. が報告されている. 勿論, 粗酵素と精製 酵 素とで最適 pH に差のある 場合嬢) も あ っ. て, ことに用いた粗酵素も精製過程で pH の 移 る こ と も 起 り う る だ ろ う が, 菌 ポセ ル. スとり グニンの何れ をより多 く分解す るかによ り, その 生産する酵素の性質に違 ロ. い が 生 じ て も 当 然 の こと と 考 え らそ る. そ. N/20 0 チオ 硫酸 チ. 08. ナ ト リ ウ ム 商定 数 司. うして, この実 験では14種の菌の 生産する 酵素について試みたのみであるが, 白色腐 朽菌セル ラ ゼの最適 pH はいずれも, 褐. 3. 色 腐 朽 菌 セ ル ラ ー ゼ の そ れ よ り も, ア ル カ. 4. 日 P. 5. 6. リ側にある ことが示され, 明 らかな差が認. 3 Fig . セルラー ゼ活性におよ ぼす pHの影響 .. められ た.. i l r o us consors (コ バ ノ ウ ス バ ー謬一筆- Co 要. -△-△ー. i l i l or(カ ワ ラ タ ケ) Cor r s co o us ve. タ ケ) da (キ ソイ ロ ア ナタ i Por i c a suba ケ) i l i l vus(ネ ソ ドタ ケ) s gi nu ー◎-◎ー Phe t i a (ケ ニク t ops s roseozona -℃ -竜 一 Fomi ア ミタ ケ). 約. 一〇一〇一. しめ じ 料,さ る の こ しか け 科,き こ ぶ た け. 科, および こうやくた け科に属する24種の -4 0-.

(6) . セルラーゼに関する研究 ・7H20, 粉 末 セル 口 ← スお よ び ・4H20, NH4 N03 )3 木材腐朽菌を, K2 HP04 2 (S04 , Mgs04 , Fe 乳酸を含む液体培地に接種 して, 7日後の培養液の示すセル ラ ゼ活性を, CMC を基質と して検 討 した. 褐色腐朽菌は乳酸量の多いときに大きな活性を示 し, 一方白色腐朽菌においては, 乳酸量 の多いときはセル ラ ド ゼ生産が劣えることが判った. また褐色腐朽菌セル ラーゼの最適 PH はほと H ん ど3.4 で, 白色 腐 朽 菌 セ ル ラ ー ゼ に 於て は 4,15 , 4.6 あ る い は 5 附近 に最 適 P を も つ もの が見. 出された,. おわりに貴重な菌を分け て下さった北海道立林業指導所の小田島技師ならびに北海道大学農学部造林学研究室 の五十嵐博士に厚く感謝する,. 献. 文. i i d t 1) L.Bnebo,E,Sandegren and L, Ljumgdahl ,68 ,171 (1953) ,svensk Brygger. 2) M. V. Tracey,Biochenl .J . ,47 ,431(1950) 3) F. L, Myersand D, H. Northcote,Biochem,1 , ,71 ,749 (1959) i l t 4) M. A.Jennyn o , .J . Bi . Sc ,6 ,48 ,70 ,77 (1953) , Aus A B i l S i t 8 5 4 5 J 1 5) M. A.Jennyn u o c s . . , , , , , 63 (1955) ,. ken 4 956) oche t l 1T 3(1 t a 【 ・ land C 6) R, A, Ai , Weunnan , Bi . .P . Eddy ,6 ,6 , M.lngr ,B d B i h 3 3 ( 9 3 D R Wh i k A h B i h 4 2 5 1 5 ) t o s l a er 7) . . p y. .an , , , rc. oc en i t ophys r ochen l 8) D, R. Whi ake ch . ,B ,and Bi ,53 ,439 (1954) , Ar l i o ogy ochen l 9) D. R. Whitaker .34 ,and Phys ,83 (1956) ,J , Bi ,Can i h t l t r can Chen IJns roe-Smi ) T, A. Ki 10 . .S . Af , m,29 (1957) ,J. 954) j中に 1 1) 西沢,′ ,7(1 , 市川, , 酵素化学シンポジウム,10. f l t iand Verma l of s Roh‐und Werks za 1 2) Narayanamurt ,1 (1953) ,11 , Ho. ) 東, 北学大紀要,1 1 96 0) 13 7(1 ,A2 i l 14) M.Son ・ ogy o l . Bi . Chen . ,19 (1952) ,J ,195 i dge t e 15) D. E. Ether ur , Na ,179 ,921 (1957) 6 0) ) 森本, 紙パ技協誌,14 6 4 4( 1 9 16 ,. 1 l l i l hods m Enzy t an) owi ck and N,0 t ogy (ed ed by s ・ no ,1 1 7) G.Stevens . KaP ,P177 (1955) ,P . Co , vo , Me tand F ochem, Bi ophys J rd ch son 1 8) B, C.Si , . Bi ,75 ,260 (1958) ,F , No ,Schuber , Ar ,W, l o l l l ng ck and K,W, Ki 19)い, 0. Storvi , Bi , Che . ,235 ,303 (1960) ,J. -4 1-.

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