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JP7725444B2 - Improved methods for producing isomalto-oligosaccharides - Google Patents

Improved methods for producing isomalto-oligosaccharides

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JP7725444B2
JP7725444B2 JP2022502972A JP2022502972A JP7725444B2 JP 7725444 B2 JP7725444 B2 JP 7725444B2 JP 2022502972 A JP2022502972 A JP 2022502972A JP 2022502972 A JP2022502972 A JP 2022502972A JP 7725444 B2 JP7725444 B2 JP 7725444B2
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Description

本方法は、改良されたイソマルト-オリゴ糖(IMO)をマルトデキストリンから生成するためのものである。改良された方法は、従来の方法において使用されるβ-アミラーゼの、選択されたα-アミラーゼとの完全又は部分的な置換を伴う。生じたIMOは、従来の方法を使用して生成されたIMOと比較して、より長い鎖長及び低減された残存グルコース含量を有する。 The present method is for producing improved isomalto-oligosaccharides (IMOs) from maltodextrins. The improved method involves the complete or partial replacement of the β-amylase used in conventional methods with a selected α-amylase. The resulting IMOs have longer chain lengths and reduced residual glucose content compared to IMOs produced using conventional methods.

イソマルト-オリゴ糖(IMO)は、ヒト及び他の動物に健康上の利点を提供する部分可消化糖をベースとする食品成分である。IMOは、グルコース、フルクトース及びスクロース等のより広範に使用される糖よりも代謝の程度が低いため、それにより代謝可能な糖と比較してより低カロリーでテクスチャ-及び甘味の利点を提供する。IMOは、更に望ましい細菌部分集団の増殖に影響を与える炭素源を腸内細菌叢に供給し得る。IMOは、管腔内pHを低下させ、腸管病原体の増殖及び活性を阻害して、腸内の短鎖脂肪酸の産生を刺激すると思われる。IMOは、低い血糖インデックスを有しているため、糖尿病患者が摂取するのに望ましく、更に殆どの口腔細菌によって代謝されないため、虫歯を回避するために望ましい。 Isomalto-oligosaccharides (IMOs) are partially digestible sugar-based food ingredients that offer health benefits to humans and other animals. IMOs are metabolized to a lesser extent than more widely used sugars, such as glucose, fructose, and sucrose, thereby providing textural and sweetness benefits with fewer calories compared to metabolizable sugars. IMOs may also provide the gut microbiota with a carbon source that influences the growth of desirable bacterial subpopulations. IMOs appear to lower intraluminal pH, inhibit the growth and activity of enteric pathogens, and stimulate the production of short-chain fatty acids in the gut. IMOs have a low glycemic index, making them desirable for consumption by diabetics, and are not metabolized by most oral bacteria, making them desirable for avoiding dental caries.

化学的には、IMOは、種々のオリゴ糖と、マルトデキストリンから生成されるグルコースとの混合物である。この混合物は、直鎖オリゴ糖(マルト-オリゴ糖)及び分岐鎖オリゴ糖(イソマルト-オリゴ糖)からなる。IMOは、従来の方法では、β-アミラーゼとトランスグルコシダーゼとの順次作用又は同時作用によってマルトデキストリンから生成される。β-アミラーゼはマルトデキストリンからマルトースを生成し、マルトースはトランスグルコシダーゼにとっての基質である。マルトースはグリコシド転移反応におけるドナー分子であり、この反応はマルトースを加水分解し、1方の遊離グルコース分子を遊離させ、他方のグルコース分子をアクセプターに転移させる。 Chemically, IMOs are a mixture of various oligosaccharides and glucose produced from maltodextrin. This mixture consists of linear oligosaccharides (malto-oligosaccharides) and branched oligosaccharides (isomalto-oligosaccharides). Traditionally, IMOs are produced from maltodextrin by the sequential or simultaneous action of β-amylase and transglucosidase. β-amylase produces maltose from maltodextrin, and maltose is the substrate for transglucosidase. Maltose is the donor molecule in the transglycosidation reaction, which hydrolyzes maltose, liberating one free glucose molecule and transferring the other glucose molecule to the acceptor.

アクセプターは、三糖を生じさせる別のマルトース分子であり得る。形成される最も豊富な三糖は、パノースである。グルコースはまた、より糖分の高い糖に転移させられて、より長鎖のイソマルト-オリゴ糖を生じさせ、グルコースに転移させられて、イソマルトース形成を生じさせ、又は水に転移させられて、それを別の遊離グルコース分子として放出することができる。様々なオリゴ糖が形成される速度は、様々なアクセプターの濃度に左右される。反応における初期には、主としてパノースの形成において生じる高マルトース濃度が見られる。反応の後期にマルトース濃度が低下してパノース濃度が増加すると、より可能性が高い反応生成物である四糖(Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc(α-1,4)Glc)が形成されるであろう。 The acceptor can be another maltose molecule, giving rise to a trisaccharide. The most abundant trisaccharide formed is panose. Glucose can also be transferred to higher sugars to give longer-chain isomalto-oligosaccharides, to glucose to form isomaltose, or to water to release it as another free glucose molecule. The rate at which the various oligosaccharides are formed depends on the concentrations of the various acceptors. Early in the reaction, high maltose concentrations are observed, resulting primarily in the formation of panose. As maltose concentrations decrease and panose concentrations increase later in the reaction, the more likely reaction product, the tetrasaccharide (Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc(α-1,4)Glc), will form.

残念ながら、グルコース分子がアクセプターに転移されるたびに、ドナーマルトース分子から遊離グルコース分子が放出される。これは、相当に高いグルコース含量を備えるIMOシロップを生じさせる。グルコースは、クロマトグラフィーによってIMOシロップから除去できるが、このプロセスは、費用がかさむ。デンプン基質から作成されたIMOシロップ中に存在するグルコースの量を低減させ、IMOの全体的な質を向上させる方法が必要とされている。 Unfortunately, each time a glucose molecule is transferred to an acceptor, a free glucose molecule is released from the donor maltose molecule. This results in an IMO syrup with a fairly high glucose content. While glucose can be removed from IMO syrup by chromatography, this process is expensive. A method is needed to reduce the amount of glucose present in IMO syrup made from starch substrates and improve the overall quality of the IMO.

本明細書で記載されるのは、より長鎖のIMO及び/又は低減された量のグルコースを生じさせ得るイソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するための改良されたプロセスである。以下の独立して番号を付した段落では、組成物及び方法の態様及び実施形態について記載する。
1.第1態様では、マルトデキストリンからイソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するための改良された方法であって、(i)マルト-オリゴ糖を生成するために、マルトデキストリンをα-アミラーゼと接触させる工程、及び(ii)IMOを生成するために、マルト-オリゴ糖をトランスグルコシダーゼと接触させる工程を含み、工程(i)においてβ-アミラーゼを使用してマルトデキストリンからIMOを生成する方法と比較して、より長鎖のIMO及び/又は低減された量のグルコースを生成する方法が提供される。
2.段落1の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、マルトデキストリンの乾燥重量1kg当たり660糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下で実施される。
3.段落1の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、マルト-オリゴ糖の乾燥重量1kg当たり264糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下で実施される。
4.段落1の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、マルト-オリゴ糖の乾燥重量1kg当たり132糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下で実施される。
5.段落1の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、マルト-オリゴ糖の乾燥重量1kg当たり66糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下で実施される。
6.段落1の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、β-アミラーゼの非存在下で実施される。
7.段落1~6の何れかの方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、少なくとも15%のDP3を含むマルト-オリゴ糖を生成するα-アミラーゼを使用して実施される。
8.段落1~7の何れかの方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、少なくとも10%のDP4を含むマルト-オリゴ糖を生成するα-アミラーゼを使用して実施される。
9.段落1~8の何れかの方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、少なくとも5%のDP5を含むマルト-オリゴ糖を生成するα-アミラーゼを使用して実施される。
10.段落1~9の何れかの方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、少なくとも40%のDP2を含むマルト-オリゴ糖を生成するα-アミラーゼを使用して実施される。
11.段落1~10の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)は、プルラナーゼの存在下で実施される。
12.段落1~11の何れかの方法の幾つかの実施形態では、工程(i)及び(ii)は、順次実施される。
13.段落1~11の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)及び(ii)は、同時に実施される。
14.段落1~13の何れかの方法の幾つかの実施形態では、マルトデキストリンは、液化α-アミラーゼを使用してデンプン含有基質から調製される。
15.段落14の方法の幾つかの実施形態では、液化α-アミラーゼ及び工程(i)で使用されるα-アミラーゼは、同じである。
16.別の態様では、イソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するための改良された方法であって、(i)マルトデキストリンを生成するために、デンプン含有基質を液化α-アミラーゼと接触させる工程、(ii)マルト-オリゴ糖を生成するために、マルトデキストリンをDP3+生成α-アミラーゼと接触させる工程、及び(iii)工程(ii)におけるDP3+生成α-アミラーゼを使用して生成されるIMOと比較してより長い鎖を有するIMOを生成するために、マルト-オリゴ糖をトランスグルコシダーゼと接触させる工程を含む方法が提供される。
17.段落16の方法の幾つかの実施形態では、DP3+生成α-アミラーゼは、少なくとも15%のDP3、少なくとも10%のDP4、少なくとも5%のDP5及び/又は40%以下のDP2を含むマルト-オリゴ糖を生成する。
18.段落16~17の方法の幾つかの実施形態では、工程(i)及び(ii)並びに/又は工程(ii)及び(iii)は、順次であるか、重複しているか又は同時である。
19.段落16~18の何れか1つの方法の幾つかの実施形態では、工程(ii)は、マルトデキストリンの乾燥重量1kg当たり660糖化力(DP°)単位以下、264糖化力(DP°)単位以下、132糖化力(DP°)単位以下又は66糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下で実施される。
20.段落16~19の何れか1つの方法の幾つかの実施形態では、工程(ii)は、β-アミラーゼの非存在下で実施される。
21.段落16~20の何れか1つの方法の幾つかの実施形態では、工程(ii)は、プルラナーゼの存在下で実施される。
22.段落16~21の何れか1つの方法の幾つかの実施形態では、液化α-アミラーゼ及び工程(ii)で使用されるDP3+生成α-アミラーゼは、同じである。
23.別の態様では、段落1~22の何れか1つの方法によって生成されるIMOが提供される。
Described herein are improved processes for producing isomalto-oligosaccharides (IMOs) that can yield longer chain IMOs and/or reduced amounts of glucose. Aspects and embodiments of the compositions and methods are described in the following independently numbered paragraphs.
1. In a first aspect, there is provided an improved process for producing isomalto-oligosaccharides (IMOs) from maltodextrins, comprising the steps of (i) contacting the maltodextrins with α-amylase to produce malto-oligosaccharides, and (ii) contacting the malto-oligosaccharides with transglucosidase to produce IMOs, wherein the process produces longer chain IMOs and/or reduced amounts of glucose compared to processes using β-amylase to produce IMOs from maltodextrins in step (i).
2. In some embodiments of the method of paragraph 1, step (i) is carried out in the presence of a β-amylase having no more than 660 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin.
3. In some embodiments of the method of paragraph 1, step (i) is carried out in the presence of β-amylase having no more than 264 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of malto-oligosaccharides.
4. In some embodiments of the method of paragraph 1, step (i) is carried out in the presence of a β-amylase having no more than 132 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of malto-oligosaccharides.
5. In some embodiments of the method of paragraph 1, step (i) is carried out in the presence of β-amylase having no more than 66 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of malto-oligosaccharides.
6. In some embodiments of the method of paragraph 1, step (i) is carried out in the absence of β-amylase.
7. In some embodiments of the method of any of paragraphs 1-6, step (i) is carried out using an α-amylase that produces malto-oligosaccharides containing at least 15% DP3.
8. In some embodiments of the method of any of paragraphs 1-7, step (i) is carried out using an α-amylase that produces malto-oligosaccharides containing at least 10% DP4.
9. In some embodiments of the method of any of paragraphs 1-8, step (i) is carried out using an α-amylase that produces malto-oligosaccharides containing at least 5% DP5.
10. In some embodiments of the method of any of paragraphs 1-9, step (i) is carried out using an α-amylase that produces malto-oligosaccharides containing at least 40% DP2.
11. In some embodiments of the method of paragraphs 1-10, step (i) is carried out in the presence of pullulanase.
12. In some embodiments of the method of any of paragraphs 1 through 11, steps (i) and (ii) are performed sequentially.
13. In some embodiments of the method of paragraphs 1-11, steps (i) and (ii) are carried out simultaneously.
14. In some embodiments of the method of any of paragraphs 1 through 13, the maltodextrin is prepared from a starch-containing substrate using a liquefying α-amylase.
15. In some embodiments of the process of paragraph 14, the liquefying α-amylase and the α-amylase used in step (i) are the same.
16. In another aspect, an improved method for producing isomalto-oligosaccharides (IMOs) is provided, comprising the steps of: (i) contacting a starch-containing substrate with a liquefying α-amylase to produce maltodextrins; (ii) contacting the maltodextrins with a DP3+ producing α-amylase to produce malto-oligosaccharides; and (iii) contacting the malto-oligosaccharides with a transglucosidase to produce IMOs having longer chain lengths compared to the IMOs produced using the DP3+ producing α-amylase in step (ii).
17. In some embodiments of the method of paragraph 16, the DP3+ producing α-amylase produces malto-oligosaccharides that contain at least 15% DP3, at least 10% DP4, at least 5% DP5, and/or up to 40% DP2.
18. In some embodiments of the method of paragraphs 16-17, steps (i) and (ii) and/or steps (ii) and (iii) are sequential, overlapping, or simultaneous.
19. In some embodiments of the method of any one of paragraphs 16-18, step (ii) is carried out in the presence of β-amylase having no more than 660 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin, no more than 264 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin, no more than 132 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin, or no more than 66 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin.
20. In some embodiments of the method of any one of paragraphs 16-19, step (ii) is carried out in the absence of β-amylase.
21. In some embodiments of the method of any one of paragraphs 16-20, step (ii) is carried out in the presence of pullulanase.
22. In some embodiments of the method of any one of paragraphs 16-21, the liquefaction α-amylase and the DP3+ producing α-amylase used in step (ii) are the same.
23. In another aspect, there is provided an IMO produced by the method of any one of paragraphs 1-22.

本組成物及び方法のこれら及び他の態様及び実施形態は、本明細書の説明及び添付の図面から明らかになるであろう。 These and other aspects and embodiments of the present compositions and methods will become apparent from the description and accompanying drawings herein.

IMOを調製するための従来のプロセスに関わる工程及び酵素を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing the steps and enzymes involved in a conventional process for preparing IMOs.

IMOを調製するための本発明の改良されたプロセスに関わる工程及び酵素を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing the steps and enzymes involved in the improved process of the present invention for preparing IMOs.

IMOを調製するための従来のプロセスにおいて発生するトランスグルコシダーゼ反応を示す図である。FIG. 1 shows the transglucosidase reaction occurring in a conventional process for preparing IMOs.

イソマルト-オリゴ糖を生成するためのトランスグルコシダーゼ-グルコース錯体とマルト-オリゴ糖アクセプター分子との間の反応を示す図である。FIG. 1 shows the reaction between a transglucosidase-glucose complex and a malto-oligosaccharide acceptor molecule to produce isomalto-oligosaccharides.

イソマルト-オリゴ糖を生成するために、マルト-オリゴ糖アクセプター分子と反応することができるトランスグルコシダーゼ-グルコース錯体を生成するためのマルト-オリゴ糖ドナー分子とトランスグルコシダーゼとの間の反応を示す図である。FIG. 1 shows the reaction between a malto-oligosaccharide donor molecule and transglucosidase to produce a transglucosidase-glucose complex that can react with a malto-oligosaccharide acceptor molecule to produce isomalto-oligosaccharides.

I.定義
本発明のプロセス及び組成物を詳細に説明する前に、明確にするために以下の用語を定義する。定義されていない用語は、当技術分野において使用されるそれらの通例の意味に一致するはずである。
I. Definitions Before describing the processes and compositions of the present invention in detail, the following terms are defined for clarity. Terms not defined shall be accorded their ordinary meaning as used in the art.

本明細書で使用する用語「デンプン」は、式(C10(式中、Xは、任意の数であり得る)を有するアミロース及び/又はアミロペクチンから構成される、植物の複合多糖炭水化物から構成される任意の物質を指す。詳細には、この用語は、限定されないが、穀物、草、塊茎及び根、より詳細にはコムギ、オオムギ、トウモロコシ、ライムギ、コメ、モロコシ、ふすま、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任意の植物をベースとした物質を指す。他の植物成分由来の複合多糖炭水化物の精製後、それは、「精製デンプン」と呼ばれる。 As used herein, the term "starch" refers to any substance composed of a complex polysaccharide carbohydrate of plants, composed of amylose and/or amylopectin, having the formula ( C6H10O5 ) x , where X can be any number. In particular, the term refers to any plant-based substance, including, but not limited to, grains, grasses, tubers, and roots, more particularly wheat, barley, corn, rye, rice, sorghum, bran, cassava, millet, potato, sweet potato, and tapioca. After purification of the complex polysaccharide carbohydrate from other plant components, it is called "refined starch."

用語「粒状デンプン」は、ゼラチン化を受けていない未調理の(生)デンプンを指す。 The term "granular starch" refers to uncooked (raw) starch that has not been gelatinized.

本明細書で使用する「マルトデキストリン」は、一般に、部分化学的加水分解又は酵素的加水分解によってデンプンから生成されるオリゴ糖を指す。多糖類のサイズは、一般に、DP3~DP20の範囲であるが、より長鎖であり得る。 As used herein, "maltodextrin" generally refers to oligosaccharides produced from starch by partial chemical or enzymatic hydrolysis. The size of the polysaccharides generally ranges from DP3 to DP20, but can be longer chains.

本明細書で使用する「マルト-オリゴ糖」は、α-D-1,4結合を介して連結されたグルコースのオリゴ糖を指す。典型的なマルト-オリゴ糖及びそれらの短縮IUPAC名(IUB-IUPAC Joint Committee on Biochemical Nomenclature(JCBN)(1982)J.Biol.Chem.257:3347-51によって推奨されるIUPAC専門用語を指す)としては、マルトース(Glc(α-1,4)Glc)、マルトトリオース(Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc)及びマルトテトラオース(Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc)が挙げられるが、それらに限定されない。 As used herein, "malto-oligosaccharide" refers to an oligosaccharide of glucose linked via α-D-1,4 linkages. Exemplary malto-oligosaccharides and their abbreviated IUPAC names (referring to the IUPAC terminology recommended by the IUB-IUPAC Joint Committee on Biochemical Nomenclature (JCBN) (1982) J. Biol. Chem. 257:3347-51) include, but are not limited to, maltose (Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc), maltotriose (Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc), and maltotetraose (Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc(α-1,4)Glc).

本明細書で使用する「イソマルト-オリゴ糖(IMO)」は、一般に、α-D-1,6結合を含むグルコースのオリゴ糖を指す。典型的なイソマルト-オリゴ糖及びそれらの短縮IUPAC名(Id.)としては、イソマルトース(Glc(α-1,6)Glc)、イソマルトトリオース(Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc)及びイソマルトテトラオース(Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc)が挙げられるが、それらに限定されない。α-D-1,4結合及びα-D-1,6結合の両方を有する分岐鎖オリゴ糖、例えばパノース(Glc(α-1,6)Glc(α-1,4)Glc)は、同様にIMOであると見なされることが多い。本明細書で使用するIMOは、幾つかのα-D-1,4結合を含み得る。 As used herein, "isomalto-oligosaccharides (IMOs)" generally refer to oligosaccharides of glucose containing α-D-1,6 linkages. Exemplary isomalto-oligosaccharides and their abbreviated IUPAC names (Id.) include, but are not limited to, isomaltose (Glc(α-1,6)Glc), isomaltotriose (Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc), and isomaltotetraose (Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc(α-1,6)Glc). Branched-chain oligosaccharides containing both α-D-1,4 and α-D-1,6 linkages, such as panose (Glc(α-1,6)Glc(α-1,4)Glc), are often considered to be IMOs as well. As used herein, IMOs may contain some α-D-1,4 linkages.

本明細書で使用する語句「重合度(DP)」は、所定の糖中のアンヒドログルコピラノースの単位数(n)を指す。DP1の例は、単糖のグルコースである。DP2の例は、二糖のマルトース及びイソマルトースである。 As used herein, the term "degree of polymerization (DP)" refers to the number of anhydroglucopyranose units (n) in a given sugar. An example of a DP1 is the monosaccharide glucose. Examples of a DP2 are the disaccharides maltose and isomaltose.

本明細書で使用する「α-アミラーゼ」は、系統名α-D-(1→4)-グルカングルカノヒドロラーゼ)及び酵素委員会名称EC3.2.1.1を有する細胞内作用性酵素である。 As used herein, "α-amylase" is an intracellular enzyme with the systematic name α-D-(1→4)-glucan glucanohydrolase and the Enzyme Commission designation EC 3.2.1.1.

本明細書で使用する「デンプンプロセシング酵素」は、(マルトデキストリンを含む)デンプン基質を解重合する酵素である。典型的なデンプンプロセシング酵素は、α-アミラーゼ、グルコアミラーゼ、β-アミラーゼ、プルラナーゼ及びα-グルコシダーゼである。 As used herein, a "starch processing enzyme" is an enzyme that depolymerizes starch substrates (including maltodextrins). Exemplary starch processing enzymes are α-amylase, glucoamylase, β-amylase, pullulanase, and α-glucosidase.

本明細書で使用する「マルトース生成性酵素」は、生成物として主としてマルトースを生成する酵素である。そのような酵素としては、分類EC3.2.1.2の細胞外作用性酵素が挙げられる。マルトース生成α-アミラーゼ(EC3.2.1.133)等の幾つかの主として細胞内作用性酵素も有意な量のマルトースを生成し、本発明の目的のために「マルトース生成性酵素」であると見なされるであろう。 As used herein, a "maltogenic enzyme" is an enzyme that produces primarily maltose as a product. Such enzymes include extracellular-acting enzymes in the EC 3.2.1.2 classification. Some primarily intracellular-acting enzymes, such as maltogenic α-amylases (EC 3.2.1.133), also produce significant amounts of maltose and would be considered "maltogenic enzymes" for purposes of the present invention.

本明細書で使用する用語「マルトオリゴ糖生成酵素」は、2より長い重合度を備えるマルト-オリゴ糖を主として生成した酵素である。そのような酵素としては、EC3.2.1.1、EC3.2.1.116、EC3.2.1.60及び3.2.1.98が挙げられるが、それらに限定されない。 As used herein, the term "malto-oligosaccharide-forming enzyme" refers to an enzyme that primarily produces malto-oligosaccharides with a degree of polymerization greater than 2. Such enzymes include, but are not limited to, EC 3.2.1.1, EC 3.2.1.116, EC 3.2.1.60, and 3.2.1.98.

本明細書で使用する「トランスグルコシダーゼ」は、用語α-グルコシダーゼ及び酵素委員会名称EC3.2.1.20を有する系統名α-D-グルコシドグルコヒドロラーゼと同義語である。 As used herein, "transglucosidase" is synonymous with the terms α-glucosidase and the systematic name α-D-glucoside glucohydrolase, which has the Enzyme Commission designation EC 3.2.1.20.

本明細書で使用する「プルラナーゼ」は、EC3.2.1.41のCAZY酵素データベース名称を有する系統名α-デキストリンエンド-1,6-アルファ-グルコシダーゼと同義語である。分岐鎖マルトデキストリン上の活性を有するイソアミラーゼ(EC3.2.1.68)等の他の脱分岐酵素は、本発明の目的のために「プルラナーゼ類」と見なされる。 As used herein, "pullulanase" is synonymous with the systematic name α-dextrin endo-1,6-alpha-glucosidase, which has a CAZY enzyme database designation of EC 3.2.1.41. Other debranching enzymes, such as isoamylase (EC 3.2.1.68), that have activity on branched-chain maltodextrins are considered "pullulanases" for purposes of the present invention.

本明細書で使用する酵素を基質と「接触させる工程」は、酵素及び基質を一緒に、典型的には均一な分布を達成するために混合する工程が付随する一般的水性環境に持ち込むことを指す。用語「接触された」は、「処理された」と互換的に使用される。 As used herein, "contacting" an enzyme with a substrate refers to bringing the enzyme and substrate together in a general aqueous environment, typically accompanied by mixing to achieve uniform distribution. The term "contacted" is used interchangeably with "treated."

本明細書で使用する「生成する工程」は、酵素的プロセスの結果として反応生成物を生成する工程を指す。 As used herein, "producing" refers to producing a reaction product as a result of an enzymatic process.

本明細書で使用する単数の冠詞「1つの(a)」、「1つの(an)」及び「その」は、別途文脈が明確に指示しない限り、複数の指示対象を包含する。本明細書に引用された全ての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。下記の略語/頭字語は、他に特に規定しない限り、下記の意味を有する。
℃ 摂氏温度
BBA オオムギβ-アミラーゼ
DE デキストロース当量
DP 重合度
DP° 糖化力度(β-アミラーゼ活性の単位)
DP3+ DP3以上
DPn 未知の数値を備えるDP
DS 乾燥固体
g又はgm グラム
HPAE 高速液体アニオン交換クロマトグラフィー
HPLC 高速液体クロマトグラフィー
hr 時間
IM2 イソマルトース
IM3 イソマルトトリオース
IM4 イソマルトテトラオース
IM5 イソマルトペンタオース
IM6 イソマルトヘキサオース
IM7 イソマルトヘプタオース
IMO イソマルト-オリゴ糖
IUPAC 国際純正応用化学連合
kg キログラム
M モル
mg ミリグラム
min 分
mL及びml ミリリットル
mm ミリメートル
mM ミリモル
MT メートルトン
NaAc 酢酸ナトリウム
NaOH 水酸化ナトリウム
PAD パルスアンペロメトリック検出
PU プルラナーゼ
RI 屈折率
RPM又はrpm 毎分回転数
TG トランスグルコシダーゼ
U又はu 単位
w/v 重量/体積
μg マイクログラム
μL及びμl マイクロリットル
μm マイクロメートル
μM マイクロモル
As used herein, the singular articles "a,""an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. All references cited herein are incorporated by reference in their entirety. The following abbreviations/acronyms have the following meanings unless otherwise specified:
°C Celsius temperature BBA Barley β-amylase DE Dextrose equivalent DP Degree of polymerization DP° Saccharification power (unit of β-amylase activity)
DP3+ DP3 or more DPn DP with unknown value
DS dry solids g or gm grams HPAE high performance liquid anion exchange chromatography HPLC high performance liquid chromatography hr hours IM2 isomaltose IM3 isomaltotriose IM4 isomaltotetraose IM5 isomaltopentaose IM6 isomaltohexaose IM7 isomaltoheptaose IMO isomalto-oligosaccharides IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry kg kilogram M mole mg milligram min minute mL and ml milliliter mm millimeter mM millimole MT metric ton NaAc sodium acetate NaOH sodium hydroxide PAD pulsed amperometric detection PU pullulanase RI refractive index RPM or rpm revolutions per minute TG transglucosidase U or u units w/v weight/volume μg microgram μL and μl microliter μm micrometer μM micromole

II.改良されたIMOを生成するための酵素的プロセス
β-アミラーゼの代わりにα-アミラーゼを利用する、トランスグルコシダーゼを使用してマルトデキストリンからイソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するための改良された酵素的プロセスが記載される。改良されたプロセスは、高IMO、低グルコースのスペシャルティシロップのより経済的な生成を可能にする、従来の方法と比較して少ない量のグルコースを用いてより長鎖のIMOを生じさせる。
II. Improved Enzymatic Process for Producing IMOs An improved enzymatic process for producing isomalto-oligosaccharides (IMOs) from maltodextrins using transglucosidase is described, utilizing α-amylase instead of β-amylase. The improved process produces longer chain IMOs using less glucose compared to conventional methods, allowing for more economical production of high-IMO, low-glucose specialty syrups.

改良されたプロセスは、添付の図面を用いて視認することができる。図1のフローチャートに示したように、IMOは、従来の方法では、β-アミラーゼとトランスグルコシダーゼとの順次作用又は同時作用によってマルトデキストリンから生成される。従来の方法の2段階プロセス(フローチャートの左側)では、デンプンスラリーは、液化プロセスにおいてマルトデキストリンに変換され、マルトデキストリンは、β-アミラーゼ及びプルラナーゼを用いて処理されてマルトースシロップを生成し、これは、次に、トランスグルコシダーゼを用いて処理されるとIMOを生成する。従来の方法の1段階プロセス(フローチャートの右側)では、デンプンスラリーは、液化プロセスにおいてマルトデキストリンに変換され、マルトデキストリンは、β-アミラーゼ、プルラナーゼ及びトランスグルコシダーゼを用いて同時に処理されて、マルトースシロップを単離又は分離せずにIMOを生成する。 The improved process can be visualized using the accompanying drawings. As shown in the flowchart in Figure 1, IMO is conventionally produced from maltodextrin by the sequential or simultaneous action of β-amylase and transglucosidase. In the conventional two-step process (left side of the flowchart), a starch slurry is converted to maltodextrin in a liquefaction process, and the maltodextrin is treated with β-amylase and pullulanase to produce maltose syrup, which is then treated with transglucosidase to produce IMO. In the conventional one-step process (right side of the flowchart), a starch slurry is converted to maltodextrin in a liquefaction process, and the maltodextrin is simultaneously treated with β-amylase, pullulanase, and transglucosidase to produce IMO without isolating or separating the maltose syrup.

図2におけるフローチャートに示したように、改良されたプロセスは、液化プロセスにおいてデンプンスラリーからマルトデキストリンへの変換を引き続き開始し得る。しかしながら、マルトデキストリンは、現在ではDP2(即ちマルトース)より長鎖のマルト-オリゴ糖を生成できる酵素を用いて処理されている。代わりに、DP3(又はより長鎖のマルト-オリゴ糖)生成酵素及びプルラナーゼは、マルトトリオース(又はより長鎖のオリゴ糖)が豊富なシロップを生成するために使用され、次に2段階プロセス(フローチャートの左側)において改良されたIMOを生成するために、トランスグルコシダーゼを用いて処理される。代わりに、マルトデキストリンは、DP3(又はより長鎖のマルト-オリゴ糖)生成酵素、プルラナーゼ及びトランスグルコシダーゼを用いて同時に処理され、1段階プロセス(フローチャートの右側)においてマルトトリオース(又はより長鎖のマルト-オリゴ糖)が豊富なシロップを単離又は分離せずに、改良されたIMOを生成する。 As shown in the flowchart in Figure 2, the improved process may continue the conversion of starch slurry to maltodextrins in the liquefaction process. However, the maltodextrins are currently treated with enzymes capable of producing malto-oligosaccharides longer than DP2 (i.e., maltose). Instead, DP3 (or longer-chain malto-oligosaccharide)-producing enzymes and pullulanase are used to produce a maltotriose (or longer-chain oligosaccharide)-rich syrup, which is then treated with transglucosidase to produce an improved IMO in a two-step process (left side of the flowchart). Alternatively, the maltodextrins are simultaneously treated with DP3 (or longer-chain malto-oligosaccharide)-producing enzymes, pullulanase, and transglucosidase to produce an improved IMO without isolating or separating the maltotriose (or longer-chain malto-oligosaccharide)-rich syrup in a one-step process (right side of the flowchart).

改良された方法の利点は、トランスグルコシダーゼ反応の最終生成物を試験することで明白になるであろう。図3~5では、グルコース分子は、丸によって表されており、グリコシド結合は、丸を接続する線によって表されている。還元末端を有するグルコース分子は、黒丸であり、ドナーグルコース分子は、格子模様の丸であり、グルコースアクセプター分子は、白丸であり、非反応性グルコース分子は、グレーの丸で示されている。還元末端を有するが、更にアクセプターグルコース分子としても機能する遊離グルコース分子は、半分が白、半分が黒の丸で示されている。 The advantages of the improved method will become apparent upon examination of the end products of the transglucosidase reaction. In Figures 3-5, glucose molecules are represented by circles, and glycosidic bonds are represented by lines connecting the circles. Glucose molecules with reducing ends are represented by solid circles, donor glucose molecules are represented by checkered circles, glucose acceptor molecules are represented by open circles, and unreactive glucose molecules are represented by gray circles. Free glucose molecules that have reducing ends but also function as acceptor glucose molecules are represented by half-open, half-black circles.

従来のプロセスでは、トランスグリコシド化反応の段階の特に初期において、β-アミラーゼによるデンプン加水分解物から生成したマルトースが豊富であり、トランスグルコシダーゼにとっての優勢なドナー分子及びアクセプター分子の両方として機能する(図3A)。これは、遊離グルコースと一緒に、最も富裕であるのがパノースである三糖の生成を生じさせる。反応の後期には、マルトースが枯渇すると、より長鎖のアクセプター分子が相当により豊富となり、遊離グルコースとともにより長鎖のIMOを生成する(図3B)。遊離グルコース自体は、その場合には短鎖IMOが生成物であるが、再び単に異なる遊離グルコースである単離グルコースの遊離を伴ってトランスグルコシダーゼのためのアクセプターとして機能し得る(図3C)。 In conventional processes, especially early in the transglycosidation reaction, maltose produced from starch hydrolysis by β-amylase is abundant and serves as both the predominant donor and acceptor molecule for transglucosidase (Figure 3A). This, along with free glucose, results in the production of trisaccharides, the most abundant of which is panose. Later in the reaction, as maltose is depleted, longer-chain acceptor molecules become significantly more abundant, producing longer-chain IMOs along with free glucose (Figure 3B). Free glucose itself can function as an acceptor for transglucosidase, with the release of isolated glucose, in which case short-chain IMOs are the product, but again simply a different free glucose (Figure 3C).

図5は、改良されたプロセスの利点を示している。上述のように、マルトースが従来のIMO生成プロセスにおけるのと同様にドナーマルト-オリゴ糖である場合、遊離グルコースは、トランスグルコシダーゼ反応毎に形成される(図5A)。対照的に、より長鎖の、例えばマルトトリオース(図5B)、マルトテトラオース(図5C)以上のドナーマルト-オリゴ糖が使用される場合、トランスグルコシダーゼ反応は、トランスグルコシダーゼ-グルコース錯体を形成する反応の第1部中に遊離グルコースを生成しない。図4B及び4Cにおけるように形成されたトランスグルコシダーゼ-グルコース錯体は、様々な鎖長のアクセプターオリゴ糖と相互作用してIMOを生成することができる。反応のこの部分では、遊離グルコースは、生成されない(図5)。 Figure 5 illustrates the benefits of the improved process. As noted above, when maltose is the donor malto-oligosaccharide, as in conventional IMO production processes, free glucose is formed during each transglucosidase reaction (Figure 5A). In contrast, when longer-chain donor malto-oligosaccharides, such as maltotriose (Figure 5B), maltotetraose (Figure 5C), or longer, are used, the transglucosidase reaction does not produce free glucose during the first part of the reaction, which forms a transglucosidase-glucose complex. The transglucosidase-glucose complex formed as in Figures 4B and 4C can interact with acceptor oligosaccharides of various chain lengths to produce IMOs. During this part of the reaction, free glucose is not produced (Figure 5).

III.酵素組成物
A.DP3+生成α-アミラーゼ
改良されたプロセスにおいて使用するためのマルト-オリゴ糖を生成するために好適なDP3+生成(generating)(DP3+生成(producing)とも呼ばれる)α-アミラーゼは、マルトデキストリンからDP2(即ちマルトース)より長鎖のマルト-オリゴ糖を生成するα-アミラーゼである。そのような酵素は、DP3、DP4、DP5又はそれより長鎖のマルト-オリゴ糖を生成する。有意な量のDP3を生成する酵素としては、アスペルギルス属(Aspergilus)、例えばA.カワチ(A.kawachi)、A.クラバタス(A.clavatus)及びA.オリザエ(A.oryzae)由来のαーアミラーゼが挙げられるが、それらに限定されない。マルトトリオース生成アミラーゼは、ストレプトマイセス・グリセウス(Streptomyces griseus)、枯草菌(Bacillus subtilis)、マイコバクテリウム・インペリアイエ(Microbacterium imperiaie)及びクロロフレクサス・オーランティアクス(Chloroflexus aurantiacus)において同定されている。有意な量のDP4を生成する酵素としては、シュードモナス・サッカロフィラ(Pseudomonas saccharophila)由来のアミラーゼが挙げられるが、それに限定されない。有意な量のDP5を生成する酵素としては、B.ステアロサーモフィラス(B.stearothermophilus)及びB.リケニホルミス(B.licheniformis)を含む数種のバチルス種(Bacillus spp.)並びにサイトファガ種(Cytophaga spp.)由来のα-アミラーゼが含まれるが、それらに限定されない。
III. Enzyme Compositions A. DP3+ Producing Alpha-Amylases DP3+ generating (also referred to as DP3+ producing) alpha-amylases suitable for producing malto-oligosaccharides for use in the improved process are alpha-amylases that produce malto-oligosaccharides longer than DP2 (i.e., maltose) from maltodextrins. Such enzymes produce DP3, DP4, DP5, or longer malto-oligosaccharides. Enzymes that produce significant amounts of DP3 include, but are not limited to, alpha-amylases from Aspergillus species, such as A. kawachi, A. clavatus, and A. oryzae. Maltotriose-producing amylases have been identified in Streptomyces griseus, Bacillus subtilis, Mycobacterium imperiale, and Chloroflexus aurantiacus. Enzymes that produce significant amounts of DP4 include, but are not limited to, amylases from Pseudomonas saccharophila. Enzymes that produce significant amounts of DP5 include, but are not limited to, amylases from B. stearothermophilus and B. spp. Examples of suitable α-amylases include, but are not limited to, α-amylases from several Bacillus spp., including B. licheniformis, as well as Cytophaga spp.

一般に、本方法に従って使用するために好適なDP3+生成α-アミラーゼは、(反応が十分な時間にわたり進行するのに任せられた場合に)最大40%、最大30%、最大20%、最大10%又は更に最大5%のDP2と一緒に最小15%のDP3、最小10%のDP4又は最小5%のDP5を有する糖プロファイルを生成する任意のα-アミラーゼである。2種以上のDP3+生成α-アミラーゼを使用することができ、その場合、DP3+生成α-アミラーゼの組み合わせは、上述したプロファイルのマルト-オリゴ糖を生成する。 Generally, a DP3+ producing α-amylase suitable for use in accordance with the present method is any α-amylase that produces a sugar profile having at most 15% DP3, at most 10% DP4, or at most 5% DP5, along with at most 40%, at most 30%, at most 20%, at most 10%, or even at most 5% DP2 (when the reaction is allowed to proceed for a sufficient period of time). Two or more DP3+ producing α-amylases can be used, in which case the combination of DP3+ producing α-amylases will produce malto-oligosaccharides with the profile described above.

B.トランスグルコシダーゼ
改良されたイソマルト-オリゴ糖(IMO)をマルト-オリゴ糖から生成するための方法にとって極めて重要な第2酵素は、α-グルコシダーゼ及びα-D-グルコシドグルコヒドロラーゼとしても公知であるトランスグルコシダーゼである。これらの分子は、CAZyファミリーGH31におけるEC3.2.1.20酵素として分類されており、多くの有機体内で同定されている。Genbankは、トランスグルコシダーゼについての400超の登録を含む。
B. Transglucosidases A second enzyme crucial to the process for producing improved isomalto-oligosaccharides (IMOs) from malto-oligosaccharides is transglucosidase, also known as α-glucosidase and α-D-glucoside glucohydrolase. These molecules are classified as EC 3.2.1.20 enzymes in the CAZy family GH31 and have been identified in many organisms. Genbank contains over 400 entries for transglucosidases.

本明細書で例示した酵素は、アスペルギルス・ニガー(Aspergillis niger)由来であり、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)において発現する。この酵素は、高レベルで発現するが、他の点では、研究された他のトランスグルコシダーゼと比較して固有の特性を有するとは認識されていない。従って、多数の有機体に由来する極めて多数のトランスグルコシダーゼは、マルトデキストリン由来のイソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するために好適であると考えられる。 The enzyme exemplified herein is derived from Aspergillus niger and expressed in Trichoderma reesei. While this enzyme is expressed at high levels, it is not otherwise recognized as having unique properties compared to other transglucosidases studied. Therefore, numerous transglucosidases from numerous organisms are believed to be suitable for producing isomalto-oligosaccharides (IMOs) derived from maltodextrin.

例示した酵素は、1700TGU(トランスグルコシダーゼ単位)/gの活性を備えるTRANSGLUCOSIDASE L2000(登録商標)(DuPont Nutrition&Biosciences)として市販で入手できる。1TGUは、アッセイの条件下で1分当たり1マイクロモルのパモースを生成するのに必要とされる酵素の量であると定義されている。最小0.1kg/MTのTRANSGLUCOSIDASE L2000(登録商標)/MT(DS)が必要とされる。本明細書に記載した研究の全てにおいて、1kg/MT(DS)を使用した。 An exemplary enzyme is commercially available as TRANSGLUCOSIDASE L2000® (DuPont Nutrition & Biosciences) with an activity of 1700 TGU (transglucosidase units)/g. 1 TGU is defined as the amount of enzyme required to produce 1 micromole of pamose per minute under assay conditions. A minimum of 0.1 kg/MT of TRANSGLUCOSIDASE L2000®/MT(DS) is required. 1 kg/MT(DS) was used in all of the studies described herein.

C.液化α-アミラーゼ
穀物及び他の植物物質由来のデンプン等の粗供給原料をマルトデキストリンに変換させるための液化α-アミラーゼは、当技術分野において周知であり、多くの微生物に由来する酵素が挙げられる。典型的な酵素は、例えば、FUELZYME(商標)(BASF Enzymes LLC,San Diego,CA)、LPHERA(登録商標)、AVANTEC(登録商標)及びLIQUOZYME(登録商標)製品(Novozymes)並びにSPEZYME(登録商標)製品(DuPont)として市販で入手できる。2種以上の液化α-アミラーゼを使用することができる。
C. Liquefying α-Amylases Liquefying α-amylases for converting crude feedstocks, such as starch from grains and other plant materials, to maltodextrins are well known in the art and include enzymes derived from many microorganisms. Exemplary enzymes are commercially available, for example, as FUELZYME™ (BASF Enzymes LLC, San Diego, CA), LPHERA®, AVANTEC®, and LIQUOZYME® products (Novozymes), and SPEZYME® products (DuPont). More than one type of liquefying α-amylase can be used.

幾つかの実施形態では、液化α-アミラーゼは、生成したマルトオリゴマーのプロファイルに依存して、改良されたプロセスにおいて使用するためのDP3+生成酵素として更に有用な可能性がある。従って、液化α-アミラーゼは、DP3+生成酵素であり得るか又はそれを含み得る。 In some embodiments, the liquefying α-amylase may be further useful as a DP3+ producing enzyme for use in the improved process, depending on the profile of malto-oligomers produced. Thus, the liquefying α-amylase may be or include a DP3+ producing enzyme.

そのような糖プロファイルを生成するために必要とされる酵素濃度は、それが生成する反応生成物のタイプ、反応条件及び反応時間に左右される。訓練された人であれば、最適量を決定することができる。一例として、12DEの液化物上の0.2kg/MT(DS)が投与されたSPEZYME(登録商標)ALPHA PFは、20%を超えるDP5を備えるシロップを約7時間で生成することができる。 The enzyme concentration required to produce such a sugar profile depends on the type of reaction product it produces, the reaction conditions, and the reaction time. A trained individual can determine the optimal amount. As an example, SPEZYME® ALPHA PF dosed at 0.2 kg/MT (DS) on a 12 DE liquefaction can produce a syrup with a DP5 of over 20% in approximately 7 hours.

デンプンの液化は、デンプン基質の糊化温度超、糊化温度又は糊化温度未満で実施することができる。例えば、プロテアーゼのような他の酵素が存在し得る。 Starch liquefaction can be carried out above, at, or below the gelatinization temperature of the starch substrate. Other enzymes, such as proteases, may be present.

D.改良されたプロセスを実施するための酵素ブレンド
好適な酵素ブレンドは、12DEのデンプン液化物から、トランスグルコシダーゼの非存在下において、高含量のDP3~DP5マルト-オリゴ糖を備えるシロップを生成する酵素ブレンドである。この状況における高含量とは、総マルト-オリゴ糖の少なくとも15%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%がDP3、DP4及び/又はDP5であることを意味する。高含量シロップを定義する別の方法は、DP3が少なくとも15%であり、DP4が少なくとも10%であり、DP5が少なくとも5%であり、及び/又はDP2が最大で40%、30%、20%、10%若しくは更に5%である、個々の糖成分による。
D. Enzyme Blends for Implementing the Improved Process A preferred enzyme blend is one that produces a syrup with a high content of DP3 to DP5 malto-oligosaccharides from a 12 DE starch liquefact in the absence of a transglucosidase. High in this context means that at least 15%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% of the total malto-oligosaccharides are DP3, DP4, and/or DP5. Another way to define a high content syrup is by the individual sugar components: at least 15% DP3, at least 10% DP4, at least 5% DP5, and/or up to 40%, 30%, 20%, 10%, or even 5% DP2.

好適な酵素ブレンドは、加えて又は代わりに、12DEのデンプン液化物からトランスグルコシダーゼの存在下において、実施例に記載したように測定して、全糖のパーセンテージとして4%超のイソマルトペンタオース、2%超のイソマルトヘキサオース及び/又は1%超のイソマルトヘプタオースの含量を備えるシロップを生成する酵素ブレンドである。 A suitable enzyme blend is one that, in addition or alternatively, produces a syrup from a 12 DE starch liquefact in the presence of a transglucosidase having a content of greater than 4% isomaltopentaose, greater than 2% isomalthexaose, and/or greater than 1% isomaltoheptaose as a percentage of total sugars, measured as described in the Examples.

E.β-アミラーゼ活性に対する要件はない
改良されたプロセス及び酵素組成物の重要な特徴は、それらがトランスグルコシダーゼのためのドナーとしてのマルトースの使用を最小限に抑える意図で実質的にマルトース生成活性の非存在下で実施され、それにより遊離グルコースの生成が低減することである。実質的にβ-アミラーゼ活性の非存在下ということは、β-アミラーゼ若しくはマルトース生成アミラーゼと分類される酵素及び/又はβ-アミラーゼ活性を有する酵素組成物(ブレンド等)が、本明細書に記載した改良されたIMOを生成するために不要であるか又は必要とされないことを意味する。従って、本明細書に記載した改良されたIMOを生成するために、β-アミラーゼ及び/又はβ-アミラーゼ活性がマルトデキストリンに適用される必要はない。
E. No Requirement for β-Amylase Activity An important feature of the improved processes and enzyme compositions is that they are carried out substantially in the absence of maltogenic activity with the intent of minimizing the use of maltose as a donor for transglucosidase, thereby reducing the production of free glucose. By substantially in the absence of β-amylase activity, it is meant that enzymes classified as β-amylases or maltogenic amylases and/or enzyme compositions (e.g., blends) having β-amylase activity are not necessary or required to produce the improved IMOs described herein. Thus, β-amylase and/or β-amylase activity need not be applied to maltodextrin to produce the improved IMOs described herein.

β-アミラーゼ活性は、典型的には、糖化力度(DP°)で表示される。DP°(DP度)として表示される1単位のジアスターゼ活性は、試料が20℃で1時間にわたり100mLの基質とともにインキュベートされると、5mLのフェーリング液を還元させるために十分な還元糖を生成するであろう、0.1mlの試料酵素調製物の5%溶液中に含有される酵素の量であると定義されている。反応中に生成した還元糖類は、アルカリ性フェリシアン化物を用いる滴定手順において測定される。この酵素アッセイは、所定の試料中に存在するα-アミラーゼ及びβ-アミラーゼの両方の活性を測定する。 β-Amylase activity is typically expressed in degrees of diastase power (DP°). One unit of diastase activity, expressed as DP° (degrees DP), is defined as the amount of enzyme contained in 0.1 ml of a 5% solution of sample enzyme preparation that will produce enough reducing sugars to reduce 5 ml of Fehling's solution when the sample is incubated with 100 ml of substrate at 20°C for 1 hour. The reducing sugars produced during the reaction are measured in an alkaline ferricyanide titration procedure. This enzyme assay measures both α-amylase and β-amylase activity present in a given sample.

本明細書に記載したIMOの品質における利点が依然として実現されるような、本発明の改良された方法において容認され得るβ-アミラーゼ活性の量は、デンプン加水分解物1kg(DS)当たり最大約660DP°単位のβ-アミラーゼ、デンプン加水分解物1kg(DS)当たり最大約264DP°単位のβ-アミラーゼ、デンプン加水分解物1kg(DS)当たり最大約132DP°単位のβ-アミラーゼ及びデンプン加水分解物1kg(DS)当たり最大約66DP°単位のβ-アミラーゼである。上述のように、測定可能な量のβ-アミラーゼが存在する必要ない。 Amounts of β-amylase activity that may be tolerated in the improved methods of the present invention, while still achieving the IMO quality advantages described herein, are up to about 660 DP° units of β-amylase per kg (DS) of starch hydrolysate, up to about 264 DP° units of β-amylase per kg (DS) of starch hydrolysate, up to about 132 DP° units of β-amylase per kg (DS) of starch hydrolysate, and up to about 66 DP° units of β-amylase per kg (DS) of starch hydrolysate. As noted above, measurable amounts of β-amylase need not be present.

F.生デンプン加水分解酵素
多数のデンプン分解酵素は、米国特許第7037704号明細書、同第7205138号明細書、同第7303899号明細書、同第7378256号明細書及びそれらに含まれる参考文献に記載されたように、生デンプン上で活性である。これらの酵素は、一般には、生デンプン分解酵素又は粒状デンプン加水分解酵素(GSHE)と呼ばれる。DP3又はそれより長鎖の糖を遊離させるGSHEは、本明細書に記載したように使用するために好適である。GSHEは、生デンプンが、次にトランスグルコシダーゼと反応されるマルト-オリゴ糖を生成するために、プルラナーゼを用いて又は用いずに、GSHEを用いて処理される2段階反応において使用することができる。GSHEは、生デンプンが、プルラナーゼを用いて又は用いずに、GSHEを用いて処理され、且つ同時にトランスグルコシダーゼと反応される1段階反応において使用することもできる。生デンプンからオリゴ糖を遊離させることのできる酵素の例としては、SPEZYME(登録商標)ALPHA PF、SPEZYME(登録商標)XTRA、アスペルギルス・カワチ(Aspergillus karwachi)α-アミラーゼ及びOPTIMALT(登録商標)4Gが挙げられるが、それらに限定されない。
F. Raw Starch Hydrolyzing Enzymes Numerous amylolytic enzymes are active on raw starch, as described in U.S. Patent Nos. 7,037,704, 7,205,138, 7,303,899, and 7,378,256, and references therein. These enzymes are commonly referred to as raw amylolytic enzymes or granular amylolytic enzymes (GSHEs). GSHEs that liberate DP3 or longer chain sugars are suitable for use as described herein. GSHEs can be used in a two-step reaction in which raw starch is treated with GSHE, with or without pullulanase, to produce malto-oligosaccharides, which are then reacted with transglucosidase. GSHEs can also be used in a one-step reaction in which raw starch is treated with GSHE, with or without pullulanase, and simultaneously reacted with transglucosidase. Examples of enzymes capable of releasing oligosaccharides from raw starch include, but are not limited to, SPEZYME® ALPHA PF, SPEZYME® XTRA, Aspergillus karwachi α-amylase, and OPTIMALT® 4G.

IV.改良されたIMOの特徴及び使用
改良されたプロセス及び酵素組成物は、幾つもの使用のためのマルトデキストリンからのイソマルト-オリゴ糖(IMO)の生成を許容する。IMOは、従来のプロセスを用いた場合よりも長鎖であり、シロップ中のグルコースの含量が少ない。シロップは、従来のシロップのために使用される方法に類似する方法を使用して、所望のDP範囲を有する画分に物理的に分離され得る。より詳細には、本発明の組成物及び方法を使用して生成したIMOは、従来の方法を使用して生成したIMOより長鎖であり、短鎖の分子に対する長鎖のIMO分子の含量(全糖)の比率が増加する。より長鎖のIMOは、より代謝され難くなる可能性が高く、消費者へのより大きい健康上の利益及び食物生産者にとってのより多くの食品成分選択肢を提供する。
IV. Improved IMO Characteristics and Uses The improved process and enzyme composition allow for the production of isomalto-oligosaccharides (IMOs) from maltodextrin for several uses. The IMOs are longer chain than those produced using conventional processes, resulting in a lower glucose content in the syrup. The syrup can be physically separated into fractions having a desired DP range using methods similar to those used for conventional syrups. More specifically, the IMOs produced using the compositions and methods of the present invention are longer chain than those produced using conventional methods, resulting in an increased ratio of long-chain IMO molecule content (total sugars) to short-chain molecules. Longer-chain IMOs are likely to be less susceptible to metabolism, providing greater health benefits to consumers and more food ingredient options for food producers.

本発明の方法のこれら及び他の態様及び実施形態は、本明細書に照らして当業者に明白になるであろう。下記の実施例は、組成物及び方法を更に例示するものであるが、それらに限定されない。 These and other aspects and embodiments of the methods of the present invention will become apparent to those skilled in the art in light of this specification. The following examples further illustrate, but do not limit, the compositions and methods.

実施例1.マルトース及びマルトトリオースを用いたトランスグリコシル化反応
トランスグリコシル化反応は、試薬用マルトース及び試薬用マルトトリオース(両方ともSigma Aldrichから購入した)を水中において30%のDSで実施した。30%のDSのマルトース又はマルトトリオースの溶液を作製し、pH4.2に調整した。およそ2gのマルトース又はマルトトリオース溶液をエッペンドルフチューブ内に測り入れた。各エッペンドルフチューブにトランスグルコシダーゼ(TRANSGLUCOSIDASE(登録商標)L-2000;DuPont)を基質1MT(DS)当たり生成物1kgの用量で添加した。これらのチューブは、750rpmの振とう速度を用いて60℃で48時間にわたり恒温ミキサー(thermoblock)内でインキュベートした。
Example 1. Transglycosylation Reactions with Maltose and Maltotriose. Transglycosylation reactions were performed with reagent-grade maltose and reagent-grade maltotriose (both purchased from Sigma-Aldrich) in water at 30% DS. A 30% DS solution of maltose or maltotriose was made and adjusted to pH 4.2. Approximately 2 g of maltose or maltotriose solution was weighed into an Eppendorf tube. Transglucosidase (TRANSGLUCOSIDASE® L-2000; DuPont) was added to each Eppendorf tube at a dose of 1 kg of product per 1 MT of substrate (DS). The tubes were incubated in a thermoblock at 60°C for 48 hours using a shaking speed of 750 rpm.

適切な時点において、HPLC分析のために試料を取り出した。100μl部分を反応媒体から取り出し、蒸留水で10回希釈し、沸騰させた。濾過後、20μlを、Bio-Rad Aminex HPx-42Aカラム(#1250096、300mm×7.8mm)が装備されたHPLC装置内に注入した。移動相は、HPLC用蒸留水であり、22.5分間にわたり0.6ml/分で流動させた。カラム温度は、85℃であり、検出は、40℃のセル温度でRI検出器を用いて実施した。 At appropriate time points, samples were removed for HPLC analysis. A 100 μl aliquot was removed from the reaction medium, diluted 10 times with distilled water, and boiled. After filtration, 20 μl was injected into an HPLC system equipped with a Bio-Rad Aminex HPx-42A column (#1250096, 300 mm x 7.8 mm). The mobile phase was HPLC-grade distilled water, flowing at 0.6 ml/min for 22.5 minutes. The column temperature was 85°C, and detection was performed using an RI detector with a cell temperature of 40°C.

表1に要約したように、48時間後、マルトース及びマルトトリオースの大部分が消費されていた。結果は、反応がマルトースと比較してマルトトリオース上で実施された48時間後、およそ半分のグルコース(DP1)が遊離されたことを更に示している。マルトースがトランスグルコシダーゼで処理された場合、最初に分岐鎖マルトトリオース(DP3)が形成され、その後、DP3から形成される可能性が高い、より高い重合度を備える分岐鎖オリゴ糖(DPn)の形成が続く。マルトトリオースがトランスグルコシダーゼで処理された場合、最初にDP4である可能性が高い、より高度の分岐鎖オリゴ糖(DPn)のより迅速な形成が生じる。表1に示した結果は、反応が重合度のより高いマルトオリゴ糖から出発した場合により高い重合度を備える分岐鎖MOがトランスグルコシダーゼによって形成されることを示している。これは、グルコース形成の低減も生じさせる。
As summarized in Table 1, after 48 hours, most of the maltose and maltotriose had been consumed. The results further show that approximately half the glucose (DP1) was released after 48 hours when the reaction was carried out on maltotriose compared to maltose. When maltose was treated with transglucosidase, branched maltotriose (DP3) was formed first, followed by the formation of branched oligosaccharides with higher degrees of polymerization (DPn), likely formed from DP3. When maltotriose was treated with transglucosidase, the more rapid formation of more highly branched oligosaccharides (DPn), likely DP4, occurred first. The results shown in Table 1 indicate that branched MOs with higher degrees of polymerization were formed by transglucosidase when the reaction started with malto-oligosaccharides with higher degrees of polymerization. This also resulted in a reduction in glucose formation.

実施例2.DP2及びDP4シロップを用いるトランスグリコシル化反応
純粋なマルト-オリゴ糖を用いてトランスグリコシル化反応を実施することは、商業的に魅力的ではないため、DP4が豊富であるデンプン加水分解物を用いて実施例1における実験を繰り返した。このデンプン加水分解物は、DP4生成酵素を用いて調製し、β-アミラーゼを用いて調製されたマルトースが豊富であるデンプン加水分解物と比較した。何れのデンプン加水分解物も、32.5%のDSで11.28のDEを備えるコーン液化物から調製した。DP4が豊富な加水分解物を生成するために、液化物を48時間にわたりpH5.0及び60℃で、0.9kg/MT(DS)のDP4生成α-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)4G;DuPont)+0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼ(OPTIMAX(登録商標)L-1000;DuPont)とともにインキュベートした。マルトースが豊富な加水分解物を生成するために、同じ液化物を0.9kg/MT(DS)のβ-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)BBA;DuPont)+0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼを用いて処理した。
Example 2. Transglycosylation Reactions Using DP2 and DP4 Syrups Because performing transglycosylation reactions using pure malto-oligosaccharides is commercially unattractive, the experiment in Example 1 was repeated using a starch hydrolysate enriched in DP4. This starch hydrolysate was prepared using a DP4 synthase and compared to a maltose-rich starch hydrolysate prepared using β-amylase. Both starch hydrolysates were prepared from corn liquefacts with a DS of 32.5% and a DE of 11.28. To produce a DP4-rich hydrolysate, the liquefact was incubated for 48 hours at pH 5.0 and 60°C with 0.9 kg/MT (DS) of DP4-producing α-amylase (OPTIMALT® 4G; DuPont) plus 0.4 kg/MT (DS) of pullulanase (OPTIMAX® L-1000; DuPont). To produce a maltose-rich hydrolysate, the same liquefact was treated with 0.9 kg/MT (DS) of β-amylase (OPTIMALT® BBA; DuPont) plus 0.4 kg/MT (DS) of pullulanase.

適切な時点において、HPLC分析のために試料を取り出した。100μl部分を反応媒体から取り出し、蒸留水で10回希釈し、沸騰させた。濾過後、20μlを、Bio-Rad Aminex HPx-42Aカラム(#1250096、300mm×7.8mm)が装備されたHPLC装置内に注入した。移動相は、HPLC用蒸留水であり、22.5分間にわたり0.6ml/分で流動させた。カラムの温度は、85℃であり、検出は、40℃のセル温度でRI検出器において実施した。48時間の反応時間後に生じたシロップの糖組成物は、表2に要約した。
At appropriate time points, samples were removed for HPLC analysis. A 100 μl aliquot was removed from the reaction medium, diluted 10 times with distilled water, and boiled. After filtration, 20 μl was injected into an HPLC system equipped with a Bio-Rad Aminex HPx-42A column (#1250096, 300 mm x 7.8 mm). The mobile phase was HPLC-grade distilled water and flowed at 0.6 ml/min for 22.5 min. The column temperature was 85°C, and detection was performed in an RI detector with a cell temperature of 40°C. The sugar composition of the resulting syrup after 48 h of reaction time is summarized in Table 2.

これらのシロップは、IMOを生成するために更にトランスグルコシダーゼと反応させた。DP2又はDP4が豊富な上記のシロップをpH4.2及び30%のDSに調整した。DP4が豊富なシロップ又はDP2が豊富なシロップの2gの試料を60℃で24時間にわたり、1kg/MT(DS)のトランスグルコシダーゼで処理した。24時間後、試料をHPLC分析のために取り出した。上述のように、100μlの部分を反応媒体から取り出し、蒸留水で10回希釈し、沸騰させ、遠心分離及び濾過にかけ、その後、同一の移動相、流量及び温度を用いて、同一のBio-Rad Aminex HPx-42Aカラムが装備されたHPLC装置内に20μlを注入した。出発DP2シロップ及びDP4シロップの糖プロファイル並びに24時間後にトランスグルコシダーゼ反応から得られた糖プロファイルは、表3に示した。
These syrups were further reacted with transglucosidase to produce IMOs. The above syrups enriched in DP2 or DP4 were adjusted to pH 4.2 and 30% DS. A 2-g sample of either the DP4-enriched syrup or the DP2-enriched syrup was treated with 1 kg/MT (DS) of transglucosidase at 60°C for 24 hours. After 24 hours, the sample was removed for HPLC analysis. A 100 μl aliquot was removed from the reaction medium, diluted 10 times with distilled water, boiled, centrifuged, and filtered as described above, and then 20 μl was injected into the HPLC system equipped with the same Bio-Rad Aminex HPx-42A column using the same mobile phase, flow rate, and temperature. The sugar profiles of the starting DP2 and DP4 syrups and the sugar profiles obtained from the transglucosidase reaction after 24 hours are shown in Table 3.

DP4が豊富な加水分解物を用いて調製したIMOシロップは、DP2が豊富な加水分解物を用いて調製したシロップと比較して組成が明白に異なる。DP1レベルは、DP2が豊富なシロップ(28%)と比較してDP4が豊富なシロップ(17%)を用いたTG反応後にはるかに低い。DP2も、DP4が豊富なシロップを用いたTG反応後に低く、DP5、DP6、DP7、D8及びDP9を含むより長鎖のオリゴ糖がより富裕である。 IMO syrups prepared with DP4-rich hydrolysates have a distinctly different composition compared to syrups prepared with DP2-rich hydrolysates. DP1 levels are much lower after TG reactions with DP4-rich syrups (17%) compared to DP2-rich syrups (28%). DP2 is also lower after TG reactions with DP4-rich syrups, which are more enriched in longer-chain oligosaccharides, including DP5, DP6, DP7, D8, and DP9.

実施例3.DP2シロップ~DP5シロップを生成するための酵素の選択
DP2、DP3、DP4及びDP5が豊富なシロップをマルトデキストリンから生成するために、より広範な一連の酵素をマルトデキストリンに適用する工程により、実施例2に記載した実験を繰り返した。
Example 3. Selection of enzymes to produce DP2 to DP5 syrups. The experiment described in Example 2 was repeated by applying a wider range of enzymes to maltodextrins in order to produce syrups enriched in DP2, DP3, DP4 and DP5 from maltodextrins.

DP2が豊富なシロップを生成するために使用した酵素は、0.9kg/MT(DS)のβ-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)BBA、上記)+0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼ(OPTIMAX(登録商標)L1000、上記)又は0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼを含む若しくは含まない0.5kg/MT(DS)のマルトース生成アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)2G)の何れかであった。DP3が豊富なシロップを生成するための酵素使用は、0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼを含む又は含まない0.5kg/MT(DS)のアスペルギルス・カワチ(Aspergillus kawachi)(GC626;DuPont)由来のDP3生成α-アミラーゼであった。DP4が豊富なシロップを生成するための酵素使用は、0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼを含む又は含まない0.9kg/MT(DS)のDP4生成α-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)4G、上記)であった。DP5が豊富なシロップを使用するために使用した酵素は、0.4kg/MT(DS)のプルラナーゼを含む若しくは含まない、6μgの精製タンパク質/g(DS)のサイトファガ種(Cytophaga sp)をベースとするα-アミラーゼ又は0.2kg/MT(DS)のバシラス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)をベースとするα-アミラーゼ(SPEZYME(登録商標)ALPHA PF)の何れかであった。 The enzymes used to produce DP2-rich syrup were either 0.9 kg/MT (DS) β-amylase (OPTIMALT® BBA, as described above) plus 0.4 kg/MT (DS) pullulanase (OPTIMAX® L1000, as described above) or 0.5 kg/MT (DS) maltogenic amylase (OPTIMALT® 2G) with or without 0.4 kg/MT (DS) pullulanase. The enzyme used to produce DP3-rich syrup was 0.5 kg/MT (DS) DP3-producing α-amylase from Aspergillus kawachi (GC626; DuPont) with or without 0.4 kg/MT (DS) pullulanase. The enzyme used to produce the DP4-rich syrup was 0.9 kg/MT (DS) of DP4-producing α-amylase (OPTIMALT® 4G, as described above) with or without 0.4 kg/MT (DS) of pullulanase. The enzyme used to produce the DP5-rich syrup was either 6 μg purified protein/g (DS) of Cytophaga sp.-based α-amylase or 0.2 kg/MT (DS) of Bacillus stearothermophilus-based α-amylase (SPEZYME® ALPHA PF), with or without 0.4 kg/MT (DS) of pullulanase.

上述のアミラーゼ酵素は、本実施例及び全ての残りの実施例において、それぞれBBA、2G、626、4G、CspAmy及びPFと呼ぶ。全ての残りの実施例において使用したプルラナーゼは、他に特に言及しない限り、OPTIMAX(登録商標)L1000であり、トランスグルコシダーゼは、TRANSGLUCOSIDASE L-2000(登録商標)である。 The amylase enzymes mentioned above are referred to as BBA, 2G, 626, 4G, CspAmy, and PF, respectively, in this and all remaining examples. The pullulanase used in all remaining examples was OPTIMAX® L1000, and the transglucosidase was TRANSGLUCOSIDASE L-2000®, unless otherwise noted.

全反応について、10gのコーン液化物を指示した用量及びpHで上記に同定した酵素とともに60℃で48時間にわたりインキュベートした。上述のように、100μl部分を反応媒体から取り出し、HPLC分析を実施するために使用した。 For all reactions, 10 g of corn liquefact was incubated with the enzymes identified above at the indicated dosages and pH for 48 hours at 60°C. A 100 μl aliquot was removed from the reaction medium and used to perform HPLC analysis, as described above.

全ての場合、反応へのプルラナーゼの添加は、所望の糖のレベルを増加させ、より高次の糖(DPn)の量を低減させるために望ましいことが明白であった。その結果、プルラナーゼを用いた結果のみを検討することになる。DP3生成α-アミラーゼ(GC626)を用いると、およそ32.5%のDP3及び39%のDP2を備えるシロップが得られた。DP4生成α-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)4G)を用いると、約44%のDP4を含むシロップが得られた。DP5生成α-アミラーゼ(CspAmy又はSPEZYME(登録商標)ALPHA PF)を用いると、それぞれおよそ29%及び21%のDP5を含むシロップが入手された。全てのこれらの反応の糖組成(全糖の%)は、表4に示した。表において使用した酵素の略称は、上記の説明から容易に明らかである。
In all cases, the addition of pullulanase to the reaction was clearly desirable to increase the level of desired sugars and reduce the amount of higher sugars (DPn). Consequently, only results using pullulanase will be discussed. Using a DP3-producing α-amylase (GC626), a syrup with approximately 32.5% DP3 and 39% DP2 was obtained. Using a DP4-producing α-amylase (OPTIMALT® 4G), a syrup containing approximately 44% DP4 was obtained. Using a DP5-producing α-amylase (CspAmy or SPEZYME® ALPHA PF), a syrup containing approximately 29% and 21% DP5, respectively, was obtained. The sugar composition (% of total sugars) of all these reactions is shown in Table 4. The enzyme abbreviations used in the table are readily apparent from the above descriptions.

第2工程では、上記のシロップをpH4.2及び30%のDSに調整し、各2gを更に60℃で24時間にわたり1kg/MT(DS)のトランスグルコシダーゼと反応させた。上述のように、100μlの部分を反応媒体から取り出し、HPLC分析を実施するために使用した。第2試料は、パルスアンペロメトリック検出(HPAE-PAD)を使用する高性能アニオン交換クロマトグラフィーによる分析のために調製した。他の方法がサイズ(単量体、二量体等)に基づいて糖を分離する場合、HPAE-PADは、マルトトリオース、パノース及びイソマルトトリオース等の異性体を分離することができる。詳細には、100μlの試料を取り出し、1,000倍に希釈し、10分間沸騰させた。濾過後、10μlの試料を0.5ml/分の流速及び30℃の温度に設定したガードカラムが据え付けられたCarbopac PA200カラム(3mm×250mm)上に注入した。PADは、25℃のセル温度で実施した。60分間のクロマトグラフィーラン中、下記の条件を使用した:(i)試料注入前に、カラムを10分間にわたり10%の1MのNaOH及び10%の500mMのNaOAc及び80%のMilliQ水と平衡させた。糖の分離は、5分間にわたり一定の10%の1Mの水酸化ナトリウム及び90%のMilliQ水を用いる溶離によって実施した。次の5分間中、500mMのNaOAcを用いた、移動相内のNaOAcの%が0%から8%に増大し、MilliQ水の%が90%から82%に減少する勾配を開始した。次の50分間において、勾配は、変化し、移動相内のMilliQ水の%は、82%から0%に減少し、NaOAcの%は、8%から90%に増加した。勾配は、表5に示した。
In the second step, the above syrup was adjusted to pH 4.2 and DS 30%, and 2 g of each was further reacted with 1 kg/MT (DS) transglucosidase at 60°C for 24 hours. As described above, a 100 μl aliquot was removed from the reaction medium and used to perform HPLC analysis. A second sample was prepared for analysis by high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAE-PAD). While other methods separate sugars based on size (monomer, dimer, etc.), HPAE-PAD can separate isomers such as maltotriose, panose, and isomaltotriose. Specifically, a 100 μl sample was removed, diluted 1,000-fold, and boiled for 10 minutes. After filtration, 10 μl of sample was injected onto a Carbopac PA200 column (3 mm × 250 mm) equipped with a guard column set at a flow rate of 0.5 ml/min and a temperature of 30°C. PAD was performed at a cell temperature of 25°C. The following conditions were used during the 60-minute chromatographic run: (i) Prior to sample injection, the column was equilibrated with 10% 1 M NaOH, 10% 500 mM NaOAc, and 80% MilliQ water for 10 minutes. Sugar separation was achieved by elution with a constant 10% 1 M sodium hydroxide and 90% MilliQ water for 5 minutes. During the next 5 minutes, a gradient was initiated using 500 mM NaOAc, increasing the percentage of NaOAc in the mobile phase from 0% to 8% and decreasing the percentage of MilliQ water from 90% to 82%. Over the next 50 minutes, the gradient was changed and the % of MilliQ water in the mobile phase was decreased from 82% to 0% and the % of NaOAc was increased from 8% to 90%. The gradient is shown in Table 5.

IMO含量を計算するために2回の分析が必要とされた。従来のHPLC法(上記で説明した)を用いて、様々な糖の含量(%)は、クロマトグラムからDP1、DP2、DP3、DP4、DP5、DP6、DP7、DP8、DP9、DP10及びDPnのピークの面積を測定することによって計算した。明確にするために、10%のDP2は、最終糖組成中に存在する10重量%がDP2であるなどを意味する。表5のために、DPnは、≧DP11を指す。上述したように、この分析は、存在する異性体に関する情報を提供しない。しかしながら、例えば、DP2ピーク内に存在する異性体は、HPAE-PAD分析によって識別することができる。このHPAE-PAD分析からのクロマトグラムは、公知の成分を備える標準試料の別個の分析に基づいて同定することができた様々な異性体からのピークを解明した。標準ミックス内の各成分の濃度は、公知であるため、試料中の特定成分の含量を計算することができる。例えば、試料が、HPAE-PAD分析に基づいて1.4重量/体積%のマルトース、7.4重量/体積%のイソマルトース、2.4重量/体積%のコウジビオース及び1.6重量/体積%のニゲロースを含有する場合、これは、全DP2が11%のマルトース、58%のイソマルトース19%のコウジビオース及び12%のニゲロースを含有することを意味する。例えば、シロップ内のDP2含量が10%(従来のHPLCによって測定した)である場合、これは、全シロップ中の異性体の含量が、1.1%のマルトース、5.8%のイソマルトース、1.9%のコウジビオース及び1.2%のニゲロースであることを意味する。この方法において、DP1異性体、DP2異性体及びDP3異性体を識別することができる。 Two analyses were required to calculate the IMO content. Using conventional HPLC methods (described above), the percentage content of various sugars was calculated by measuring the areas of the DP1, DP2, DP3, DP4, DP5, DP6, DP7, DP8, DP9, DP10, and DPn peaks from the chromatogram. For clarity, 10% DP2 means that 10% by weight of the DP2 peak is present in the final sugar composition, etc. For the purposes of Table 5, DPn refers to ≥ DP11. As noted above, this analysis does not provide information regarding the isomers present. However, isomers present within the DP2 peak, for example, can be identified by HPAE-PAD analysis. The chromatogram from this HPAE-PAD analysis revealed peaks from various isomers that could be identified based on separate analysis of standard samples with known components. Because the concentration of each component in the standard mix is known, the content of specific components in the sample can be calculated. For example, if a sample contains 1.4% wt/vol maltose, 7.4% wt/vol isomaltose, 2.4% wt/vol kojibiose, and 1.6% wt/vol nigerose based on HPAE-PAD analysis, this means that the total DP2 contains 11% maltose, 58% isomaltose, 19% kojibiose, and 12% nigerose. For example, if the DP2 content in a syrup is 10% (measured by conventional HPLC), this means that the content of isomers in the total syrup is 1.1% maltose, 5.8% isomaltose, 1.9% kojibiose, and 1.2% nigerose. In this manner, DP1, DP2, and DP3 isomers can be distinguished.

DP1糖、DP2糖及びDP3糖の場合、形成される可能性が高い異性体の大多数は、純粋化合物を化学薬品供給会社から購入して標準物質として使用できるため、断定的に識別することができる。より長鎖のオリゴ糖、例えばDP4以上については、容易に入手できる標準物質を使用して全ての異性体を識別できるわけではない。従って、DP4以上の異性体の場合、DP10までの直鎖マルト-オリゴ糖、即ちマルト-テトラオース、マルト-ペンタオース、マルト-ヘキサオース、マルト-ヘプタオース、マルト-オクタオース、マルト-ナノオース及びマルト-デカオースのみが識別される。更に、DP7までの直鎖イソマルト-オリゴ糖、即ちイソマルト-テトラオース、イソマルト-ペンタオース、イソマルト-ヘキサオース及びイソマルト-ヘプタオースが同定される。他のより複雑な分岐鎖オリゴ糖は、未同定ピークとしてクロマトグラムに出現する。オリゴマーがより長鎖になるにつれて、クロマトグラム上でピークが重複する可能性もより高くなり、定量を不確実にさせる。市販で入手できる標準物質及びより長鎖の異性体を分離するための方法が存在しないことは、これらのIMOの実用的生成が、本発明の改良された方法に照らした場合にのみ可能であるために理解可能である。 For DP1, DP2, and DP3 sugars, the majority of isomers likely to be formed can be identified conclusively because pure compounds can be purchased from chemical supply companies and used as standards. For longer-chain oligosaccharides, e.g., DP4 and above, not all isomers can be identified using readily available standards. Thus, for isomers of DP4 and above, only linear malto-oligosaccharides up to DP10, namely, malto-tetraose, malto-pentaose, malto-hexaose, malto-heptaose, malto-octaose, malto-nanoose, and malto-decaose, are identified. Additionally, linear isomalto-oligosaccharides up to DP7, namely, isomalto-tetraose, isomalto-pentaose, isomalto-hexaose, and isomalto-heptaose, are identified. Other, more complex, branched-chain oligosaccharides appear in the chromatogram as unidentified peaks. As oligomers become longer, the likelihood of overlapping peaks on a chromatogram also increases, making quantitation uncertain. The lack of commercially available standards and methods for separating the longer chain isomers is understandable, as practical production of these IMOs is only possible in light of the improved methods of the present invention.

DP4のパーセンテージがイソマルト-テトラオースであることを同定するために、DP4がマルト-テトラオース及びイソマルト-テトラオースのみを含有するという仮説を立てた。他の未同定の分岐鎖四量体は、IMO含量計算に考慮されていない。分岐鎖オリゴ糖は、IMOであると見なされることが多いため、この計算は、全IMO含量の小さい過小評価を生じさせる。これは、より長鎖のマルト-オリゴ糖についても同一である。DP8~DP11の異性体については、それらの全部が直鎖マルト-オリゴ糖であると想定されている。これは、再び、全IMO含量の小さい過小評価をもたらす。 To identify the percentage of DP4 that is isomalto-tetraose, it was hypothesized that DP4 contains only malto-tetraose and isomalto-tetraose. Other unidentified branched-chain tetramers were not taken into account in the IMO content calculation. Because branched-chain oligosaccharides are often considered to be IMOs, this calculation results in a small underestimation of the total IMO content. This is also true for longer-chain malto-oligosaccharides. For isomers DP8-DP11, it is assumed that all of them are linear malto-oligosaccharides. This again results in a small underestimation of the total IMO content.

表6に要約した結果は、HPLCによって測定し、DP数に関連付けた、全糖の%としてのトランスグルコシダーゼ処理シロップの糖組成を示している。表7に要約した結果は、HPAE-PADによって測定した全糖の%としてのトランスグルコシダーゼ処理シロップ中のIMO含量を示している。この表では、IM2は、イソマルトースを表し、IM3は、イソマルトトリオースを表している等である。
The results summarized in Table 6 show the sugar composition of the transglucosidase-treated syrup as a % of total sugars as measured by HPLC and related to DP number. The results summarized in Table 7 show the IMO content in the transglucosidase-treated syrup as a % of total sugars as measured by HPAE-PAD. In this table, IM2 represents isomaltose, IM3 represents isomaltotriose, etc.

表4、6及び7に要約した最終IMOシロップを比較すると、トランスグルコシダーゼ反応におけるドナー分子が長鎖であるほど、処理後のDP1(遊離グルコース)の増加が小さくなることが明白である。更に、全DP1含量は、ドナー分子の長さが増大するにつれてより低くなる。 Comparing the final IMO syrups summarized in Tables 4, 6, and 7, it is clear that the longer the donor molecule in the transglucosidase reaction, the smaller the increase in DP1 (free glucose) after treatment. Furthermore, the total DP1 content becomes lower as the length of the donor molecule increases.

最初にマルト-オリゴ糖が豊富なシロップが生成され、その後、トランスグルコシダーゼ処理が続く2段階反応では、DPnレベルは、殆ど又は全く減少しない。これは、第1反応においてプルラナーゼが添加されるが、TG反応中に添加されないという事実によって誘発される可能性が高い。 In a two-step reaction where a malto-oligosaccharide-rich syrup is first produced, followed by transglucosidase treatment, there is little or no reduction in DPn levels. This is likely caused by the fact that pullulanase is added in the first reaction but not during the TG reaction.

DP4又はDP5が豊富なシロップから出発した場合、トランスグルコシダーゼ処理後に存在するDP2が少なく、何れかのマルト-オリゴ糖が豊富なシロップでのトランスグルコシダーゼ処理後に存在するDP3及びDP4の量には殆ど差がない。トランスグルコシダーゼ処理後のDP6~DP10の量は、ドナー分子の長さが増加するに伴って増加する。より長鎖の糖が豊富であったシロップを使用したトランスグルコシダーゼ反応は、イソマルトースの量の低減及びイソマルトヘキサオース及びイソマルトヘプタオースの量の増加を生じさせた。 When starting from syrups rich in DP4 or DP5, there is little DP2 present after transglucosidase treatment, and there is little difference in the amount of DP3 and DP4 present after transglucosidase treatment with syrups rich in either malto-oligosaccharide. The amount of DP6 to DP10 after transglucosidase treatment increases with increasing donor molecule length. Transglucosidase reactions using syrups rich in longer-chain sugars resulted in a decrease in the amount of isomaltose and an increase in the amounts of isomaltohexaose and isomaltoheptaose.

IMO含量(即ちイソマルトース、イソマルトトリオース、パノース、イソマルトテトラオース、イソマルトペンタオース、イソマルトヘキサオース及びイソマルトヘプタオースの合計)は、DP3が豊富なシロップから出発した場合、DP2が豊富なシロップと比較して高くなる。これは、場合によりトランスグリコシル化反応中の脱分岐活性の欠如に起因するため、より高含量のDPnを有するDP4及びDP5が豊富なシロップについての場合に当てはまらない。これらの入手不能な、おそらく分岐鎖のマルトオリゴ糖は、TG処理の時点でのプルラナーゼの添加によって入手可能にされ、より長鎖のドナー分子を用いたトランスグルコシダーゼ処理後のIMO含量は、おそらくより高くなるであろう。 The IMO content (i.e., the sum of isomaltose, isomaltotriose, panose, isomaltotetraose, isomaltopentaose, isomaltohexaose, and isomaltoheptaose) is higher when starting from a DP3-rich syrup compared to a DP2-rich syrup. This is not the case for DP4- and DP5-rich syrups, which have a higher DPn content, possibly due to a lack of debranching activity during the transglycosylation reaction. These unavailable, presumably branched, maltooligosaccharides can be made available by adding pullulanase during TG treatment, and the IMO content after transglucosidase treatment with longer-chain donor molecules will likely be higher.

実施例4.同時のマルト-オリゴ糖の生成及びトランスグルコシド化
従来のIMO生成では、1段階反応でIMOを生成するために、マルトデキストリンをβ-アミラーゼ及びトランスグルコシダーゼと同時に接触させることは、珍しいことではない。この実施例では、実施例3に記載した実験を繰り返したが、最初にマルト-オリゴ糖が豊富なシロップを生成する代わりに、マルト-オリゴ糖生成及びトランスグルコシド化を同時に実施した。この1段階反応では、実施例3と同一の液化物、酵素及び酵素容量を使用した。温度及びpHは、実施例3の第1工程と同様であった。
Example 4. Simultaneous Malto-Oligosaccharide Production and Transglucosidation In conventional IMO production, it is not uncommon to simultaneously contact maltodextrin with β-amylase and transglucosidase to produce IMO in a one-step reaction. In this example, the experiment described in Example 3 was repeated, but instead of first producing a malto-oligosaccharide-rich syrup, malto-oligosaccharide production and transglucosidation were carried out simultaneously. The same liquefact, enzymes, and enzyme volumes were used in this one-step reaction as in Example 3. The temperature and pH were the same as in the first step of Example 3.

HPLC及びHPAE-PAD分析のために、試料を1段階反応中の適切な時点において、上述したように取り出した。最終IMOシロップの糖組成は、表9に示した。表8は、HPAE-PADによって測定し、且つ実施例3に記載した同一の計算を使用したイソマルト-オリゴ糖(全糖の%)の組成を示している。パノースは、表9及びその後の表に個別に列挙した。
Samples were removed at appropriate times during the one-step reaction for HPLC and HPAE-PAD analysis as described above. The sugar composition of the final IMO syrup is shown in Table 9. Table 8 shows the composition of isomalto-oligosaccharides (% of total sugars) as determined by HPAE-PAD and using the same calculations described in Example 3. Panose is listed separately in Table 9 and subsequent tables.

表8及び9に要約した最終IMOシロップ(1段階反応の終了時)を比較すると、TG反応中に活性であるプルラナーゼは、全反応においてDPnの量を2段階反応におけるよりはるかに低いレベルに低下させたことが明白である。より高次の糖の分解は、1段階反応中に明確に継続し続け、利用可能なオリゴ糖のより良好な利用を生じさせる。 Comparing the final IMO syrups (at the end of the one-stage reaction) summarized in Tables 8 and 9, it is clear that the pullulanase active during the TG reaction reduced the amount of DPn in the entire reaction to a much lower level than in the two-stage reaction. Degradation of higher sugars clearly continues during the one-stage reaction, resulting in better utilization of available oligosaccharides.

上記と同様に、DP1の含量は、ドナー分子の長さが増えるにつれて減少する。全体的に見ると、2段階プロセスと比較して、1段階プロセスにおける方がより多くのDP1が形成される。より長鎖のドナー分子を用いたトランスグリコシル化中でさえ、最終的にグルコースが遊離される。DP2~DP5の含量は、DP3+生成酵素を用いた反応と類似であるが、マルトースを生成する酵素を用いた反応よりわずかに低い。DP6~DP10の含量も、1段階反応におけるドナー分子の長さが増加するに伴って、PF>CspAmy2>4G、626>BBA/2Gの順で増加する。 As above, the content of DP1 decreases as the length of the donor molecule increases. Overall, more DP1 is formed in the one-step process compared to the two-step process. Even during transglycosylation with longer donor molecules, glucose is ultimately liberated. The content of DP2 to DP5 is similar to that in reactions using DP3+-synthesizing enzymes but slightly lower than that in reactions using maltose-producing enzymes. The content of DP6 to DP10 also increases with increasing donor molecule length in the one-step reaction, in the following order: PF > CspAmy2 > 4G, 626 > BBA/2G.

より短鎖のIMOの量は、一般に、ドナー分子の長さが増加するに伴って減少すると思われる。イソマルトトリオース、イソマルトテトラオース及びイソマルトペンタオースのレベルは、ほぼ同一に留まると思われるが、イソマルトヘキサオース及びイソマルトヘプタオースのレベルは、ドナー分子の長さが増加するにつれて明白に増加する。 The amount of shorter-chain IMOs generally appears to decrease with increasing donor molecule length. Levels of isomaltotriose, isomaltotetraose, and isomaltopentaose appear to remain roughly the same, while levels of isomaltohexaose and isomaltoheptaose increase significantly with increasing donor molecule length.

1段階反応を2段階反応と比較すると、(a)1段階反応でより多くのIMOが生成されること、(b)1段階反応でより少ないパノースが生成されること、(c)1段階反応でより多くのイソマルトースが生成されること、及び(d)1段階反応でより多くのIM5、IM6及びIM7が生成されることが明白である。 When comparing the one-step reaction with the two-step reaction, it is clear that (a) more IMO is produced in the one-step reaction, (b) less panose is produced in the one-step reaction, (c) more isomaltose is produced in the one-step reaction, and (d) more IM5, IM6, and IM7 are produced in the one-step reaction.

実施例5.β-アミラーゼ活性の望ましい量
上記の実施例では、IMOの生成は、β-アミラーゼを使用せずに実施し、β-アミラーゼを使用する従来のIMO生成と比較した。本実験では、改良されたIMO生成法において、改良された方法の利益を無効にすることなく、どの程度のβ-アミラーゼが存在し得るかについて調査した。実施例4に記載したOPTMALT(登録商標)4G(β-アミラーゼを含まない)を用いる1段階反応を、存在するある用量範囲のβ-アミラーゼを用いて繰り返した。
Example 5. Desirable Amount of β-Amylase Activity In the above example, IMO production was carried out without the use of β-amylase and compared to conventional IMO production using β-amylase. This experiment investigated how much β-amylase could be present in the improved IMO production process without negating the benefits of the improved process. The one-step reaction using OPTMALT® 4G (without β-amylase) described in Example 4 was repeated with a range of dosages of β-amylase present.

5gのコーン液化物(DE12.1、33.1%のDS)を60℃で48時間にわたり、pH5.0で0.16kg/MT(DS)のプルラナーゼ(OPTIMAX(登録商標)L2500)及び1.0kg/MTのトランスグルコシダーゼと一緒に、0.9kg/MT(DS)のDP4生成α-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)4G)とともにインキュベートした。表10に指示したように、β-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)BBA)の量を増加させながら、同じ反応を実施した。コントロールとして、従来の1段階糖化をpH5.0及び60℃で、0.9kg/MTのβ-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)BBA)、0.16kg/MTのプルラナーゼ(OPTIMAX(登録商標)L2500)及び1.0kg/MTのトランスグルコシダーゼを用いて実施した。 Five grams of corn liquefact (DE 12.1, 33.1% DS) was incubated with 0.9 kg/MT (DS) DP4-producing α-amylase (OPTIMALT® 4G) at 60°C for 48 hours at pH 5.0, along with 0.16 kg/MT (DS) pullulanase (OPTIMAX® L2500) and 1.0 kg/MT transglucosidase. The same reactions were carried out with increasing amounts of β-amylase (OPTIMALT® BBA) as indicated in Table 10. As a control, conventional one-stage saccharification was carried out at pH 5.0 and 60°C using 0.9 kg/MT of β-amylase (OPTIMALT® BBA), 0.16 kg/MT of pullulanase (OPTIMAX® L2500), and 1.0 kg/MT of transglucosidase.

先行実施例に記載したように、HPLC及びHPAE-PAD分析のために試料を糖化中の適切な時点で取り出した。最終IMOシロップの糖組成は、表11に示した。表12は、HPAE-PADによって測定し、実施例3に記載した同一計算を使用したイソマルト-オリゴ糖の組成(全糖の%)を示している。
Samples were removed at appropriate time points during saccharification for HPLC and HPAE-PAD analysis as described in previous examples. The sugar composition of the final IMO syrup is shown in Table 11. Table 12 shows the isomalto-oligosaccharide composition (% of total sugars) as determined by HPAE-PAD and using the same calculations described in Example 3.

表11から、先行実施例において見られたように、OPTIMALT(登録商標)4Gとの反応は、OPTIMALT(登録商標)BBAとの従来の反応よりもはるかに低いDP1を有するシロップを生成することが明らかである。表11は、OPTIMALT(登録商標)4Gとの反応中、結果に有意な影響を及ぼさずに少量のβ-アミラーゼが存在し得ることも示している。詳細には、0.05kg/MTまでのOPTIMALT(登録商標)BBAが存在する場合、DP1は、BBAが存在しない場合と同様に低い。0.1kg/MTのOPTIMALT(登録商標)BBAが存在する場合にのみ、DP1は、増加し始め、更にβ-アミラーゼの量に従って用量依存法で増加する。0.5kg/MTの用量では、DP1レベルは、β-アミラーゼのみを用いて実施された従来の反応のレベルに極めて近い。 From Table 11, it is clear that, as seen in the previous examples, the reaction with OPTIMALT® 4G produces a syrup with a much lower DP1 than the conventional reaction with OPTIMALT® BBA. Table 11 also shows that small amounts of β-amylase can be present during the reaction with OPTIMALT® 4G without significantly affecting the results. Specifically, when up to 0.05 kg/MT of OPTIMALT® BBA is present, DP1 is as low as when BBA is absent. Only when 0.1 kg/MT of OPTIMALT® BBA is present does DP1 begin to increase, and further increase in a dose-dependent manner with the amount of β-amylase. At a dose of 0.5 kg/MT, DP1 levels are very close to those of the conventional reaction performed using only β-amylase.

DP11+を除いて、生成された他の糖の量は、同一の傾向に従う。0.05kg/MTのOPTIMALT(登録商標)BBAの用量まで、OPTIMALT(登録商標)BBAを用いていない反応と比較して、糖プロファイルにおける変化は、殆ど生じない。用量を更に増加させると、改良された方法と従来の方法との差は、用量が増加するにつれて小さくなった。DP11+の量は、OPTIMALT(登録商標)4G及びOPTIMALT(登録商標)BBAの両方を使用した反応については、OPTIMALT(登録商標)BBAのみを用いた従来の反応と比較して少なかった。明らかに、両方の酵素が存在する場合、より長鎖のデンプン画分の方がより良好に加水分解される。 With the exception of DP11+, the amounts of other sugars produced follow the same trend. Up to a dosage of 0.05 kg/MT of OPTIMALT® BBA, there is little change in the sugar profile compared to reactions without OPTIMALT® BBA. Further increases in dosage result in smaller differences between the improved and conventional methods. The amount of DP11+ was lower for reactions using both OPTIMALT® 4G and OPTIMALT® BBA compared to the conventional reaction using only OPTIMALT® BBA. Clearly, the longer-chain starch fractions are better hydrolyzed when both enzymes are present.

表12に示したように、より長鎖のIMO(例えば、IM6及びIM7を参照されたい)の量は、OPTIMALT(登録商標)BBAを用いた反応におけるよりもOPTIMALT(登録商標)4Gを用いた反応における方が多い。更に、本実施例では、より少ないIM2及びより多いパノースも測定された。全体として、この実験で作成されたIMOの総量は、おそらく異なる液化物の使用に起因して、先行実験におけるより高かった。 As shown in Table 12, the amount of longer-chain IMOs (see, e.g., IM6 and IM7) was higher in the reaction using OPTIMALT® 4G than in the reaction using OPTIMALT® BBA. Additionally, less IM2 and more panose were measured in this example. Overall, the total amount of IMOs produced in this experiment was higher than in previous experiments, likely due to the use of a different liquefact.

少量のβ-アミラーゼ(OPTIMALT(登録商標)BBA)がOPTIMALT(登録商標)4Gと一緒に反応中に存在する場合、存在しない場合よりIM2が高くなる。この量は、0.05kg/MTまでのβ-アミラーゼの用量を用いた場合に変化しない。より高用量のOPTIMALT(登録商標)BBAでは、IM2含量は、OPTIMALT(登録商標)BBAのみを用いた従来の反応と同レベルに増加する。他の糖についても類似の作用が見られる。 When small amounts of β-amylase (OPTIMALT® BBA) are present in the reaction along with OPTIMALT® 4G, IM2 is higher than when it is not present. This amount remains unchanged when β-amylase doses up to 0.05 kg/MT are used. At higher doses of OPTIMALT® BBA, IM2 content increases to levels similar to those in conventional reactions using OPTIMALT® BBA alone. Similar effects are observed with other sugars.

1つの驚くべき観察は、全IMO含量が、OPTIMALT(登録商標)4G反応物中に存在する0.01kg/MTのOPTIMALT(登録商標)BBAに伴って増加することである。少量のβ-アミラーゼは、DP1形成を増加させないため、これは、改良された方法にとって実質的に有益である可能性がある。しかしながら、より多量のβ-アミラーゼは、本発明の改良された方法とは明らかに不適合である。 One surprising observation is that total IMO content increases with 0.01 kg/MT of OPTIMALT® BBA present in the OPTIMALT® 4G reaction. This may be substantially beneficial to the improved process, since small amounts of β-amylase do not increase DP1 formation. However, larger amounts of β-amylase are clearly incompatible with the improved process of the present invention.

実施例6.β-アミラーゼ用量のβ-アミラーゼ活性単位への変換
上記の実施例では、酵素用量は、市販製品にとって便宜的であり、産業界において慣例であるkg(酵素)/MT(基質)で表示した。改良された方法を規定する目的では、β-アミラーゼの用量は、反応中に存在する活性単位によって表示すべきである。
Example 6. Conversion of β-amylase dosage to β-amylase activity units. In the above examples, enzyme dosages were expressed in kg enzyme/MT substrate, which is convenient for commercial products and is customary in the industry. For the purposes of defining the improved method, the dosage of β-amylase should be expressed in terms of activity units present in the reaction.

OPTIMALT(登録商標)BBAは、1320DP°/g(生成物)の平均β-アミラーゼ活性を有し、ここで、DP°は、糖化力を表す。DP°の決定は、pH4.6及び20℃でのデンプン基質の30分間の加水分解に基づく。加水分解後に生成した還元糖類は、アルカリ性フェリシアン化物を用いる滴定手順において測定される。DP度(DP°)として表示した1単位のジアスターゼ活性は、試料が20℃で1時間にわたり100mLの基質とともにインキュベートされると、5mLのフェーリング液を還元させるために十分な還元糖を生成するであろう、試料酵素調製物の0.1mlの5%溶液中に含有される酵素の量であると定義されている。一例として、0.05kg/MTのOPTIMALT(登録商標)BBAは、50×1320DP°単位/MT又は66,000DP°単位/MTと均等である50g/MTと均等である。この量は、66DP°単位/kg又はデンプン加水分解産物中の乾燥固体1kg当たり66DP°単位である。 OPTIMALT® BBA has an average β-amylase activity of 1320 DP°/g of product, where DP° represents saccharifying power. DP° determination is based on a 30-minute hydrolysis of starch substrate at pH 4.6 and 20°C. Reducing sugars produced after hydrolysis are measured in an alkaline ferricyanide titration procedure. One unit of diastase activity, expressed as DP° (DP°), is defined as the amount of enzyme contained in 0.1 ml of a 5% solution of a sample enzyme preparation that will produce enough reducing sugars to reduce 5 ml of Fehling's solution when the sample is incubated with 100 ml of substrate at 20°C for 1 hour. As an example, 0.05 kg/MT of OPTIMALT® BBA is equivalent to 50 g/MT, which is equivalent to 50 x 1320 DP° units/MT or 66,000 DP° units/MT. This amount is 66 DP° units/kg or 66 DP° units per kg of dry solids in the starch hydrolysate.

実施例5に記載した結果は、本発明の改良された方法が、デンプン加水分解物中に存在する乾燥固体1kg当たり66DP°単位までのβ-アミラーゼ活性の存在によって有害な影響を受けないことを示している。存在する66DP°単位まで、DP1は、β-アミラーゼが存在しない場合と同様に低く、同一又は一層高いIMO含量を伴う。13.2DP°/kgという少ない存在は、一層有益な可能性があると推定される。しかしながら、増加した量のβ-アミラーゼ活性が存在する場合、改良された方法の利益は、IMOプロファイルが従来の方法によって得られたIMOプロファイルに似るまで用量依存法で損なわれる。 The results described in Example 5 demonstrate that the improved process of the present invention is not adversely affected by the presence of up to 66 DP° units of β-amylase activity per kg of dry solids in the starch hydrolysate. With up to 66 DP° units present, DP1 is as low as in the absence of β-amylase, with the same or higher IMO content. It is estimated that as little as 13.2 DP°/kg may be even more beneficial. However, when increased amounts of β-amylase activity are present, the benefits of the improved process are diminished in a dose-dependent manner until the IMO profile resembles that obtained by the conventional process.

Claims (13)

マルトデキストリンからイソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するための方法であって、
(i)マルト-オリゴ糖を生成するために、マルトデキストリンの乾燥重量1kg当たり66糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下、またはβ-アミラーゼの非存在下で、マルトデキストリンをDP3+生成α-アミラーゼと接触させる工程、及び
(ii)IMOを生成するために、前記マルト-オリゴ糖をトランスグルコシダーゼと接触させる工程
を含み、工程(i)において前記DP3+生成α-アミラーゼの代わりにβ-アミラーゼを使用する点を除く同一条件下でマルトデキストリンからIMOを生成する方法と比較して、より長鎖のIMO及び/又は低減された量のグルコースを生成し、
工程(ii)において、トランスグルコシダーゼ-グルコース錯体が形成され、該錯体が前記マルト-オリゴ糖と反応して、グルコースの生成量を低減しながら、IMOを生成し、
前記DP3+生成α-アミラーゼが、少なくとも10%のDP4および少なくとも5%のDP5を含むマルト-オリゴ糖を生成する、方法。
1. A method for producing isomalto-oligosaccharides (IMO) from maltodextrin, comprising:
(i) contacting maltodextrin with DP3+ producing α-amylase in the presence of β-amylase having no more than 66 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin, or in the absence of β-amylase, to produce malto-oligosaccharides; and (ii) contacting the malto-oligosaccharides with transglucosidase to produce IMOs, which produces longer chain IMOs and/or reduced amounts of glucose compared to a process for producing IMOs from maltodextrin under the same conditions, except that β-amylase is used instead of the DP3+ producing α-amylase in step (i),
In step (ii), a transglucosidase-glucose complex is formed, and the complex reacts with the malto-oligosaccharides to produce IMOs while reducing the amount of glucose produced;
The method , wherein the DP3+ producing α-amylase produces malto-oligosaccharides containing at least 10% DP4 and at least 5% DP5 .
前記DP3+生成α-アミラーゼが、少なくとも15%のDP3を含むマルト-オリゴ糖を生成する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the DP3+-producing α-amylase produces malto-oligosaccharides containing at least 15% DP3. 前記DP3+生成α-アミラーゼが、40%以下のDP2を含むマルト-オリゴ糖を生成する、請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2 , wherein the DP3+ producing α-amylase produces malto-oligosaccharides containing 40% or less DP2. 工程(i)は、プルラナーゼの存在下で実施される、請求項1~の何れか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein step (i) is carried out in the presence of pullulanase. 工程(i)及び(ii)は、順次実施される、請求項1~の何れか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 4 , wherein steps (i) and (ii) are carried out sequentially. 工程(i)及び(ii)は、同時に実施される、請求項1~の何れか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1 to 4 , wherein steps (i) and (ii) are carried out simultaneously. 前記マルトデキストリンは、液化α-アミラーゼを使用してデンプン含有基質から調製される、請求項1~の何れか一項に記載の方法。 7. The method of claim 1 , wherein the maltodextrin is prepared from a starch-containing substrate using a liquefying α-amylase. 前記液化α-アミラーゼ及び工程(i)で使用される前記DP3+生成α-アミラーゼは、同じである、請求項に記載の方法。 8. The method of claim 7 , wherein the liquefying α-amylase and the DP3+ producing α-amylase used in step (i) are the same. イソマルト-オリゴ糖(IMO)を生成するための方法であって、
(i)マルトデキストリンを生成するために、デンプン含有基質を液化α-アミラーゼと接触させる工程、
(ii)マルト-オリゴ糖を生成するために、マルトデキストリンの乾燥重量1kg当たり66糖化力(DP°)単位以下のβ-アミラーゼの存在下、またはβ-アミラーゼの非存在下で、前記マルトデキストリンをDP3+生成α-アミラーゼと接触させる工程、及び、
(iii)IMOを生成するために、前記マルト-オリゴ糖をトランスグルコシダーゼと接触させる工程
を含み、工程(ii)においてDP3+生成α-アミラーゼの代わりにβ-アミラーゼを使用する点を除く同一条件下でIMOを生成する方法と比較してより長鎖のIMO及び/又は低減された量のグルコースを生成し、
工程(iii)において、トランスグルコシダーゼ-グルコース錯体が形成され、該錯体が前記マルト-オリゴ糖と反応して、グルコースの生成量を低減しながら、IMOを生成し、
前記DP3+生成α-アミラーゼが、少なくとも10%のDP4および少なくとも5%のDP5を含むマルト-オリゴ糖を生成する、方法。
1. A method for producing isomalto-oligosaccharides (IMO), comprising:
(i) contacting a starch-containing substrate with a liquefying α-amylase to produce maltodextrins;
(ii) contacting the maltodextrin with a DP3+ producing α-amylase in the presence of a β-amylase having no more than 66 saccharifying power (DP°) units per kg dry weight of maltodextrin, or in the absence of a β-amylase, to produce malto-oligosaccharides; and
(iii) contacting the malto-oligosaccharides with a transglucosidase to produce IMOs, which produces longer chain IMOs and/or reduced amounts of glucose compared to a method of producing IMOs under the same conditions except that in step (ii) β-amylase is used instead of DP3+ producing α-amylase;
In step (iii), a transglucosidase-glucose complex is formed, and the complex reacts with the malto-oligosaccharides to produce IMOs while reducing the amount of glucose produced;
The method , wherein the DP3+ producing α-amylase produces malto-oligosaccharides containing at least 10% DP4 and at least 5% DP5 .
前記DP3+生成α-アミラーゼは、少なくとも15%のDP3及び/又は40%以下のDP2を含むマルト-オリゴ糖を生成する、請求項に記載の方法。 10. The method of claim 9 , wherein the DP3+ producing α-amylase produces malto-oligosaccharides containing at least 15% DP3 and /or up to 40% DP2. 工程(i)及び(ii)並びに/又は工程(ii)及び(iii)は、順次であるか、重複しているか又は同時である、請求項9または10に記載の方法。 11. The method of claim 9 or 10 , wherein steps (i) and (ii) and/or steps (ii) and (iii) are sequential, overlapping or simultaneous. 工程(ii)は、プルラナーゼの存在下で実施される、請求項9~11の何れか一項に記載の方法。 12. The method according to any one of claims 9 to 11 , wherein step (ii) is carried out in the presence of pullulanase. 前記液化α-アミラーゼ及び工程(ii)で使用される前記DP3+生成α-アミラーゼは、同じである、請求項9~12の何れか一項に記載の方法。 13. The method according to any one of claims 9 to 12 , wherein the liquefying α-amylase and the DP3+ producing α-amylase used in step (ii) are the same.
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