JP2004073943A - Enzyme immobilized film - Google Patents

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JP2004073943A
JP2004073943A JP2002235320A JP2002235320A JP2004073943A JP 2004073943 A JP2004073943 A JP 2004073943A JP 2002235320 A JP2002235320 A JP 2002235320A JP 2002235320 A JP2002235320 A JP 2002235320A JP 2004073943 A JP2004073943 A JP 2004073943A
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JP2002235320A
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Inventor
Noboru Kubota
Kyoichi Saito
久保田 昇
斎藤 恭一
Original Assignee
Asahi Kasei Chemicals Corp
Kyoichi Saito
斎藤 恭一
旭化成ケミカルズ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter film excellent in filterability by immobilizing enzyme on a film.
SOLUTION: The enzyme immobilized film is obtained by immobilizing enzyme on the inner surfaces of the pores of a porous film and bonding a polymeric compound, which is a reaction product of a substrate due to enzyme, to enzyme.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、濾過性能の優れた濾過膜に関する。 The present invention relates to superior filtration membranes of the filtration performance.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
多孔体等の担体に酵素を固定する技術は古くから知られており、例えば、千畑一郎編「固定化生体触媒」(株式会社講談社サイエンティフィック、1986年発行)や野本正雄著「酵素工学」(株式会社学会出版センター、1993年発行)等に記載されている。 Technology to fix the enzyme on a carrier of porous body or the like have been known for a long time, for example, Ichiro ed Senhata "immobilized biocatalysts" (Kodansha Ltd. Scientific, published 1986) and Masao Nomoto al., "Enzyme engineering" (Co., Ltd. Society publishing Center, 1993 issue) have been described in the like.
【0003】 [0003]
また、多孔体の有する孔の内面に導入したグラフト高分子鎖に酵素を固定することにより(すなわち、酵素をグラフト高分子鎖を介して多孔体に固定することにより)、多孔体へ固定する際に生じる酵素の失活を低減できることも報告されている(特開平9−191877号公報)。 Further, by fixing the enzyme to the graft polymer chain is introduced into the inner surface of the pores with a porous material (i.e., by fixing the porous body of the enzyme through graft polymer chains), when fixing the porous body can reduce deactivation of the enzyme have also been reported to occur (JP-a-9-191877).
【0004】 [0004]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、これらの例は全て、固定した酵素を反応触媒として利用するものであって、膜に酵素を固定することにより濾過性能の向上を図った例は知られていない。 However, all of these examples is for using a fixed enzyme as a reaction catalyst, examples with improved filtration performance by fixing the enzyme to the membrane is not known.
【0005】 [0005]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、多孔性濾過膜が有する孔の内面に特定の特性を有する酵素(酵素による基質の反応生成物である高分子性化合物を該酵素自身に結合する特性を有する酵素)を固定することにより、濾過膜の濾過性能を向上させることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have results of extensive studies, characteristics of the polymeric compound is the reaction product of the substrate by the enzyme (enzymes having the specific properties on the inner surface of the pores with a porous filtration membrane to bind to the enzyme itself by fixing the enzyme) with, it found that it is possible to improve the filtration performance of filtration membranes, and have completed the present invention.
【0006】 [0006]
すなわち、本発明に係る請求項1の酵素固定膜は、多孔膜が有する孔の内面に酵素を固定し、前記酵素による基質の反応生成物である高分子性化合物を前記酵素に結合したことを特徴とする。 That is, the enzyme fixed film of claim 1 according to the present invention, that the enzyme is fixed on the inner surface of the pores with the porous membrane bound polymeric compound is the reaction product of the substrate by the enzyme to the enzyme and features.
また、本発明に係る請求項2の酵素固定膜は、請求項1に記載の酵素固定膜において、前記酵素を吸着によって前記孔の内面に固定したことを特徴とする。 Further, the enzyme fixed film of claim 2 according to the present invention, the enzyme fixed film according to claim 1, characterized in by adsorbing the enzyme that is fixed to the inner surface of the hole.
【0007】 [0007]
さらに、本発明に係る請求項3の酵素固定膜は、請求項1又は請求項2に記載の酵素固定膜において、前記酵素を、前記孔の内面に導入したグラフト高分子鎖を介して固定したことを特徴とする。 Furthermore, the enzyme fixed film of claim 3 according to the present invention, the enzyme fixed film according to claim 1 or claim 2, the enzyme was fixed through a graft polymer chain is introduced to the inner surface of the hole it is characterized in.
さらに、本発明に係る請求項4の酵素固定膜は、請求項1〜3のいずれかに記載の酵素固定膜において、前記酵素を、デキストランシュークラーゼ,スターチホスホリラーゼ,デキストリンデキストラーゼ,アミロシュークラーゼ,イヌシュークラーゼ,レバンシュークラーゼ,グリコーゲン合成酵素,セルロース合成酵素,キチン合成酵素,及びグルカン合成酵素のうちの少なくとも1種としたことを特徴とする。 Furthermore, the enzyme fixed film of claim 4 according to the present invention, the enzyme fixed film according to claim 1, the enzyme, dextran shoe click hydrolase, starch phosphorylase, dextrin de kiss Neutrase, Ami Roche chromatography click hydrolase, dogs shoe click hydrolase, characterized levansucrase, glycogen synthase, cellulose synthase, chitin synthase, and that it has at least one of glucan synthase.
【0008】 [0008]
このような構成であれば、酵素を固定することにより濾過膜の表面が改質されるので、濾過膜の濾過性能が向上する。 With such a configuration, since the surface of the membrane is modified by fixing the enzyme, enhanced filtration performance of filtration membrane.
以下に、本発明の酵素固定膜について詳細に説明する。 The following describes in detail the enzyme fixed film of the present invention.
まず、多孔膜について説明する。 First described membrane. 本発明に適用可能な多孔膜の種類は特に限定されるものではなく、1nm〜数十μm程度の直径の孔を有する多孔膜を好ましく用いることができる。 Types applicable porous membrane of the present invention is not limited in particular, it can be preferably used a porous membrane having a 1nm~ several tens μm approximately the diameter of the hole. すなわち、限外濾過膜や精密濾過膜と同程度の直径の孔を有する多孔膜を好ましく用いることができる。 That can be preferably used a porous membrane having an ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane and comparable diameter of the hole.
【0009】 [0009]
また、多孔膜の形状も特に限定されるものではなく、中空糸状,平膜状,管状等のいずれでも差し支えない。 The shape of the porous film is also not particularly limited, no harm hollow fiber, flat membrane, any of the tubular or the like. ただし、単位容積当たりに充填できる濾過膜の面積を大きくとることができ単位容積当たりの濾過能力を高くすることができるため、中空糸状の膜が最も好ましい。 However, it is possible to increase the filtration capacity per unit volume can be made larger the area of ​​the filtration membrane can be filled per unit volume, hollow fiber membrane is most preferred.
さらに、多孔膜の素材についても特に限定されるものではないが、静電相互作用により酵素を直接的に吸着させ多孔膜に固定することができるので、荷電性の素材が好ましい。 Furthermore, there is no particular limitation on the porous membrane material, can be fixed to the porous membrane is directly adsorbed enzyme by electrostatic interaction, charged materials are preferred. 多孔膜はその全体が荷電性の素材で構成されていてもよいし、荷電性の素材を混合した素材で構成されていてもよい。 Porous membrane to its entirety may be composed of a charged material, it may be configured of a material obtained by mixing a charge of material. また、グラフト高分子鎖の導入が容易であることから、ポリエチレン,ポリプロピレン等のポリオレフィンやポリフッ化ビニリデンが特に好ましい素材である。 Also, since the introduction of the graft polymer chain is easy, polyethylene, polyolefin and polyvinylidene fluoride, such as polypropylene are particularly preferred material.
【0010】 [0010]
次に、酵素について説明する。 Next, a description will be given of the enzyme. 固定する酵素は、該酵素による基質の反応生成物である高分子性化合物(分子量1000以上)を該酵素自身に結合(共有結合)する特性を有していることが必要である。 Enzymes for fixing, it is necessary to have a characteristic in which a polymer compound is a reaction product of the substrate by the enzyme (molecular weight 1000 or higher) binds to the enzyme itself (covalently linked) to. このような酵素の例としては、デキストランシュークラーゼ,スターチホスホリラーゼ,デキストリンデキストラーゼ,アミロシュークラーゼ,イヌシュークラーゼ,レバンシュークラーゼ,グリコーゲン合成酵素,セルロース合成酵素,キチン合成酵素,及びグルカン合成酵素等をあげることができる。 Examples of such enzymes include dextran shoe click hydrolase, starch phosphorylase, dextrin de kiss Neutrase, Ami Roche chromatography click hydrolase, dog shoe click hydrolase, levansucrase, glycogen synthase, cellulose synthase, chitin synthase, and glucan synthase like it can be mentioned.
【0011】 [0011]
これら酵素のうちの1種又は2種以上を、多孔膜が有する孔の内面に固定し、そこに該酵素の基質を供給すると、基質は酵素により高分子性化合物に転化される。 One or more of these enzymes, and fixed to the inner surface of the pores with the porous membrane, if there is supplied the substrate of the enzyme, the substrate is converted to a polymer compound by the enzyme. そして、生成した高分子性化合物は前記酵素と結合し固定される。 Then, the produced polymer compound is secured bound to said enzyme. このようにして、酵素反応生成物である高分子性化合物が酵素を介して固定された多孔膜が形成される。 In this way, the porous membrane polymer compound is an enzyme reaction product is fixed through the enzyme is formed.
【0012】 [0012]
このとき、固定した酵素への基質の供給量を制御することによって、酵素に結合・固定される高分子性化合物の分子量を制御することができる(基質の供給量を増やせば、高分子性化合物の分子量が大きくなる)。 At this time, by controlling the supply amount of substrate to the immobilized enzyme, by increasing the supply amount of (substrate capable of controlling the molecular weight of the polymer compound to be bonded and fixed to the enzyme, the polymer compound the molecular weight increases of). 多孔膜が有する孔の内面に固定された酵素に高分子性化合物が結合すると、孔の内部に高分子性化合物が充填されることとなるが、このようにして高分子性化合物の分子量を制御すれば、高分子性化合物による孔の充填度合いを制御することができる。 When the polymer compound to immobilized enzyme on the inner surface of the pores with the porous membrane is attached, but so that the polymer compound is filled in the hole, in this way control the molecular weight of the polymer compound if, it is possible to control the filling degree of the pores by the polymer compound. つまり、固定した酵素への基質の供給量を制御することにより、得られる多孔膜の孔の直径を制御することが可能である。 That is, by controlling the supply amount of substrate to the immobilized enzyme, it is possible to control the diameter of the pores of the resulting porous membrane.
【0013】 [0013]
酵素を固定する位置は、多孔膜の表面近傍(例えば、中空糸状の多孔膜であれば、外表面近傍又は内表面近傍)でもよいし、多孔膜の内部でもよい。 Position for fixing the enzyme, near the surface of the porous membrane (e.g., if the porous hollow fiber membrane, the outer surface or near the inner surface near) may be the, or within the porous membrane. ただし、酵素及び高分子性化合物が固定されると孔の直径が小さくなるため、濾過抵抗が高くなってしまう傾向がある。 However, since the enzyme and the polymer compound is fixed diameter of the hole decreases, there is a tendency that the filtration resistance becomes higher. よって、酵素を固定する位置は表面近傍であることが好ましい。 Therefore, it is preferable position for fixing the enzyme is a surface near. また、多孔膜の有する2つの表面(例えば、中空糸状の多孔膜であれば、外表面及び内表面)のうち一方のみに、酵素の固定を行うことが好ましい。 Further, the two surfaces having a porous membrane (e.g., if the porous hollow fiber membrane, the outer and inner surfaces) only one of, it is preferable to perform fixation of the enzyme.
【0014】 [0014]
例えば、多孔膜の孔の内面に酵素としてデキストランシュークラーゼを固定し、基質であるショ糖を供給すると、ショ糖はデキストランシュークラーゼによりデキストラン(高分子性化合物)に転化する。 For example, dextran shoe click hydrolase was immobilized as the enzyme on the inner surface of porous membrane pores, is supplied sucrose is the substrate, sucrose is converted to dextran (high-molecular compound) by Dextran shoe click hydrolase. そして、生成したデキストランは酵素に結合し固定される。 The resulting dextran is fixed attached to the enzyme. このようして、デキストランシュークラーゼを介してデキストランが固定された多孔膜を得ることができる。 Thus, it is possible to obtain a porous membrane dextran is fixed via dextran shoe click hydrolase.
【0015】 [0015]
デキストランは水溶性であるので、水と接触しても溶解しないように膜表面に固定することは、通常は困難である。 Since dextran is soluble in water, it is secured to the membrane surface so as not to dissolve when in contact with water is usually difficult. しかしながら、上記のような膜は、デキストランがデキストランシュークラーゼを介して膜に固定されているので、水に不溶である。 However, the film as described above, since dextran is anchored in the membrane via a dextran shoe click hydrolase, is insoluble in water.
このようにデキストランを固定することにより、多孔膜が有する孔を小径化し且つ親水性化(汚染されにくくする)することができるから、多孔膜の表面を改質して濾過性能を大幅に向上させることができる。 By thus fixing the dextran, because it is possible to pores with is porous membrane smaller diameter to and hydrophilization (hardly contaminated) to greatly improve the filtration performance of the surface of the porous membrane reforming be able to.
【0016】 [0016]
次に、多孔膜への酵素の固定方法について説明する。 Next, a description method of fixing the enzyme to the membrane. 酵素の固定方法としては、共有結合による固定や吸着による固定など、既知の手法を採用することができる。 As the method of fixing the enzyme can be employed, such as fixed by the fixing or adsorption by covalent bonds, known techniques. 例えば、前述の千畑一郎編「固定化生体触媒」や野本正雄著「酵素工学」に記載の方法等である。 For example, a method described in "Enzyme Engineering" Ichiro Senhata ed., "Immobilized biocatalysts" and Masao Nomoto al described above. ただし、固定時に生じる酵素の失活を低減させるためには、吸着による固定方法、特に静電相互作用による吸着固定方法が好ましい。 However, in order to reduce the deactivation of the enzyme produced during fixation, fixing method by adsorption, especially adsorption fixing method by electrostatic interactions are preferred.
【0017】 [0017]
なお、静電相互作用による吸着固定方法をはじめとする吸着固定法は、酵素の固定力が比較的弱いため、固定した酵素の脱着が生じやすい。 Incidentally, the adsorption fixation including a suction fixing method by electrostatic interaction, for fixing force of the enzyme is relatively weak, the desorption of the enzyme is likely fixed. この欠点を防ぐためには、酵素の吸着に寄与する官能基を有するグラフト高分子鎖を多孔膜が有する孔の内面に固定し、前記官能基によってグラフト高分子鎖に酵素を吸着して固定する方法が特に有効である。 How this in order to prevent the drawbacks, which is fixed on the inner surface of the pores with a graft polymer chain having a functional group contributing to adsorption of enzyme porous membrane, and fixed to adsorb enzyme graft polymer chain by the functional group There is particularly effective. このような方法であれば、酵素が前記官能基を有するグラフト高分子鎖に多点において吸着されるから、酵素の固定力が向上する。 With such a method, since the enzyme is adsorbed at multiple points on the graft polymer chains having the functional groups, thereby improving the fixing force of the enzyme.
【0018】 [0018]
また、このようなグラフト高分子鎖を用いる方法は、多孔膜の孔の直径を制御することが可能であるという利点も有している。 Further, a method of using such a graft polymer chain also has the advantage that it is possible to control the diameter of the porous membrane pores. 前述したように酵素及び高分子性化合物が固定されると孔の直径が小さくなるが、グラフト高分子鎖を介して酵素を固定すると、酵素は多孔膜の孔の内面に対し多層状に吸着する場合があることが知られている(S.Tsunedaetal.,J.Chromatogr.A,689(1995)211−218やS.Matoba et al.,Bio/Technol.,13(1995)795−797等)。 Although the enzyme and the polymer compound as described above is fixed diameter of the hole decreases, when fixing the enzyme through graft polymer chains, the enzyme is adsorbed to the multi-layered to the inner surface of porous membrane pores If it is known that there are (S.Tsunedaetal., J.Chromatogr.A, 689 (1995) 211-218 and S.Matoba et al., Bio / Technol., 13 (1995) 795-797, etc.) . このような現象を利用して吸着する酵素の層数を制御し、高分子性化合物による孔の充填度合いを制御すれば、得られる濾過膜の孔の直径を制御することが可能である。 Such phenomenon by utilizing controls the number of layers of the enzyme to be adsorbed, by controlling the degree of filling pores by the polymer compound, it is possible to control the diameter of the pores of the filtration membrane to be obtained.
【0019】 [0019]
酵素を吸着し固定するためには、グラフト高分子鎖は、下記の(A)群及び(B)群のそれぞれから選ばれた1種以上の官能基を有していることが好ましい。 To adsorb the enzyme fixation, the graft polymer chain, preferably has one or more functional groups selected from each group (A) and (B) the following group.
(A)群:水酸基,ヒドロキシアルキル基,ジオール基,ピロリドニル基(B)群:スルホン基,オキソスルホン基,メチルスルホン基,エチルスルホン基,リン酸基,ホスホン酸基,カルボキシル基,1級アミノ基,2級アミノ基,3級アミノ基,4級アミノ基,4級アンモニウム塩基,トリメチルアンモニウム塩基,アミドキシム基,イミノジ酢酸基,アルキル基,フェニル基(A)群の官能基は、吸着時の酵素の失活の低減に寄与する親水性官能基である。 (A) Group: hydroxyl, hydroxyalkyl group, a diol group, pyrrolidonyl group (B) groups: sulfone group, an oxo sulfone group, methyl sulfone, ethyl sulfone group, phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a carboxyl group, primary amino group, secondary amino group, tertiary amino group, quaternary amino group, quaternary ammonium salt, trimethyl ammonium salt, amidoxime group, iminodiacetic acid group, the functional group of the alkyl group, a phenyl group (a) group, at adsorption which contributes hydrophilic functional groups to reduce deactivation of the enzyme. また、(B)群の官能基は、吸着に寄与する吸着性官能基である。 Furthermore, the functional groups of the group (B) is a adsorptive functional groups contribute to the adsorptive. (B)群に列挙した官能基の中で、スルホン基からトリメチルアンモニウム塩基までの官能基は静電相互作用による吸着を行う官能基であり、アミドキシム基及びイミノジ酢酸基はアフィニティ作用による吸着を行う官能基であり、アルキル基及びフェニル基は疎水性相互作用による吸着を行う官能基である。 (B) Among the functional groups listed groups, the functional groups of sulfonic groups to trimethyl ammonium base is a functional group that performs adsorption by electrostatic interaction, amidoxime group and iminodiacetate groups do adsorbed by affinity action it is a functional group, an alkyl group and phenyl group is a functional group that performs adsorption by hydrophobic interaction.
【0020】 [0020]
次に、上記の(A)群及び(B)群の官能基を有するグラフト高分子鎖を多孔膜へ導入し固定する方法について説明する。 Next, a method of fixing by introducing graft polymer chains having functional groups of the above group (A) and (B) group to the porous membrane. グラフト重合法としては、例えば、反応開始剤重合法や電離性放射線重合法を用いることができる。 The graft polymerization method, for example, can be used initiator polymerization or ionizing radiation polymerization. この場合、重合条件を適宜制御することによって、所望の重合度を得ることができる。 In this case, by suitably controlling the polymerization conditions, it is possible to obtain a desired degree of polymerization. 電離性放射線重合法においては、紫外線,電子線,X線,α線,β線,及びγ線等の電離放射線を使用することができる。 In ionizing radiation polymerization, ultraviolet rays, electron beams, X-rays, alpha rays, can be used ionizing radiation β rays, and γ-rays.
【0021】 [0021]
このような方法により、例えば、エポキシ基を有する重合性単量体、親水性基を有する重合性単量体、静電相互作用による吸着を行う官能基(カチオン性解離基又はアニオン性解離基)を有する重合性単量体を重合し、多孔膜が有する孔の内面に結合することができる。 Such methods include, for example, polymerizable monomers having an epoxy group, a polymerizable monomer, a functional group performing adsorption by electrostatic interaction (cation dissociative group or anionically dissociating groups) having a hydrophilic group polymerizing a polymerizable monomer having a can be coupled to the inner surface of the hole provided in the porous membrane. エポキシ基は反応性が高いので、適当な試薬と反応させることによって、親水性官能基,静電相互作用による吸着を行う官能基(イオン交換基),疎水性相互作用による吸着を行う官能基,又はアフィニティ作用による吸着を行う官能基に変換することができる。 Since the epoxy groups are highly reactive by reaction with a suitable reagent, hydrophilic functional groups, the functional groups (ion exchange groups) for performing adsorption by electrostatic interaction, a functional group performing adsorption by hydrophobic interactions, or it can be converted to a functional group that performs adsorption by affinity action.
【0022】 [0022]
エポキシ基を有する重合性単量体として特に有用なものには、グリシジルメタクリレートやグリシジルアクリレートがある。 The particularly useful as a polymerizable monomer having an epoxy group, glycidyl methacrylate and glycidyl acrylate.
親水性基としては、例えば、水酸基,ヒドロキシアルキル基(アルキル基は好ましくは低級アルキル基である),ジオール基,及びピロリドニル基等があげられる。 The hydrophilic groups, e.g., hydroxyl, hydroxyalkyl group (the alkyl group is preferably a lower alkyl group), a diol group, and pyrrolidonyl group, and the like. この中では、水酸基及びヒドロキシルアルキル基が特に好ましい。 Among these, a hydroxyl group and hydroxyl group is particularly preferred. そして、このような親水性基を有する重合性単量体として特に有用なものには、例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート,ヒドロキシプロピルアクリレート,ビニルピロリドン,ジメチルアクリルアミド,エチレングリコールメタクリレート,エチレングリコールアクリレート,エチレングリコールジメタクリレート,トリエチレングリコールジアクリレート,及びトリエチレングリコールメタクリレート等がある。 Then, those particularly useful as a polymerizable monomer having the hydrophilic group, for example, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, vinylpyrrolidone, dimethylacrylamide, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol acrylate, ethylene glycol di dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, and triethylene glycol methacrylate. この中では、ヒドロキシエチルメタクリレートが特に好ましい。 Among these, hydroxyethyl methacrylate is particularly preferred.
【0023】 [0023]
静電相互作用による吸着を行う官能基には、カチオン性解離基(対イオンがカチオンであるイオン交換基)とアニオン性解離基(対イオンがアニオンであるイオン交換基)とがある。 Functional groups which carry out the adsorption by electrostatic interaction, the cationic dissociable group (ion-exchange wherein the counterion is a cationic group) and anionically dissociating groups include a (counterion ion exchange group is an anion).
カチオン性解離基としては、例えば、カルボキシル基,スルホン基,リン酸基等があげられる。 The cationic dissociative group include a carboxyl group, a sulfonic group, a phosphoric acid group. この中では、スルホン酸基及びカルボキシル基が特に好ましい。 Among these, a sulfonic acid group and a carboxyl group are particularly preferred. そして、このようなカチオン性解離基を有する重合性単量体として有用なものには、例えば、アクリル酸,メタクリル酸,アリルスルホン酸,ビニルスルホン酸,スチレンスルホン酸及びその塩、並びに2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等がある。 Then, the useful as a polymerizable monomer having such cationically dissociating groups, for example, acrylic acid, methacrylic acid, allylsulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid and its salts, and 2-acrylamide it is 2-methylpropane sulfonic acid and the like.
【0024】 [0024]
アニオン性解離基としては、例えば、4級アンモニウム塩基,アミノ基,メチルアミノ基,ジメチルアミノ基,及びジエチルアミノ基等のような1級〜3級アミノ基があげられる。 Examples of the anionic dissociative group, for example, quaternary ammonium bases, amino group, methylamino group, dimethylamino group, and primary to tertiary amino groups such as diethylamino group and the like. この中では、4級アンモニウム塩基及びアミノ基が好ましい。 Among these, preferred are quaternary ammonium base and an amino group. そして、このようなアニオン性解離基を有する重合性単量体として有用なものには、例えば、ビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリルアミド、アリルアミン、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド等がある。 Then, such as the useful polymerizable monomers having an anionic dissociative group, such as vinyl benzyl trimethyl ammonium salt, diethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methyl methacrylate, t- butyl aminoethyl methacrylate, t- butyl aminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylamide, acrylamide, allylamine, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminopropyl acrylamide and the like. この中では、ビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩及びジエチルアミノエチルメタクリレートが特に好ましい。 Among these, vinyl benzyl trimethyl ammonium salts and diethylaminoethyl methacrylate are particularly preferred.
【0025】 [0025]
なお、アニオン性解離基に変換可能な基を有する重合性単量体も使用可能である。 Incidentally, the polymerizable monomer having a group convertible to anionic dissociative group may be used. このような重合性単量体としては、クロロメチルスチレンがあげられる。 Such polymerizable monomer, chloromethylstyrene and the like.
本発明におけるグラフト高分子の重合性単量体は、1種以上の親水性基を有していてもよい。 Polymerizable monomer graft polymer in the present invention may have one or more hydrophilic groups. また、1種以上のカチオン性解離基又はアニオン性解離基を有していてもよい。 It may also have one or more cationically dissociating groups, or anionically dissociating groups.
【0026】 [0026]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明に係る酵素固定膜の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Embodiments of enzyme-immobilized membrane according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 The present embodiment is a shows one example of the present invention, the present invention is not limited to this embodiment.
〔実施例1〕 Example 1
ポリエチレン製多孔中空糸膜(外径3mm、内径2mm、平均孔径0.3μm、空孔率70%)に電子線を200kGy照射した後、グリシジルメタクリレートの10質量%メタノール溶液に浸漬してグリシジルメタクリレートのグラフト重合を行った。 Polyethylene porous hollow fiber membrane was 200kGy irradiated with an electron beam (outer diameter 3 mm, an inner diameter of 2 mm, an average pore diameter of 0.3 [mu] m, porosity 70%), of glycidyl methacrylate was immersed in 10 wt% methanol solution of glycidyl methacrylate the graft polymerization was carried out. このとき、多孔中空糸膜の重量増加率は130%であった。 At this time, the weight increase of the porous hollow fiber membrane was 130%.
【0027】 [0027]
このようにしてグリシジルメタクリレートのグラフト重合体を孔の内面に固定した膜を、エタノールアミンに30℃で24時間浸漬した。 Thus the film was fixed graft polymer of glycidyl methacrylate to the inner surface of the hole, it was immersed for 24 hours at 30 ° C. ethanolamine. これにより、グラフト高分子鎖に、アニオン性解離基である2−ヒドロキシエチルアミノ基が導入された。 Thus, the graft polymer chain is the anionic dissociative group 2-hydroxyethylamino group introduced.
さらに、この膜にデキストランシュークラーゼ溶液(酵素)を内表面側から透過させた。 Furthermore, this membrane is permeable dextran shoe click hydrolase solution (enzyme) from the inner surface side. すると、前記グラフト高分子鎖にデキストランシュークラーゼが固定され、膜1グラム当たり80ユニットのデキストランシュークラーゼが吸着固定された膜が得られた。 Then, the grafted polymer chain fixed dextran shoe click hydrolase, a dextran shoe click hydrolase 80 units film per gram was obtained film adsorbed fixed.
【0028】 [0028]
このデキストランシュークラーゼを固定した膜に4g/Lのショ糖溶液(基質)を内表面側から透過すると、ショ糖はデキストランシュークラーゼによりデキストラン(高分子性化合物)に転化し、生成したデキストランはデキストランシュークラーゼに結合し固定された。 When transmitted from the inner surface side sucrose solution (substrate) of the film fixing the dextran shoe click hydrolase 4g / L, sucrose is converted to dextran by dextran shoe click hydrolase (polymer compound), the resulting dextran Dextran bound fixed to Shukuraze. 以上のような操作により、酵素を固定した濾過膜が得られた。 By the above operation, the filtration membrane of fixing the enzyme was obtained.
【0029】 [0029]
膜の体積(中空部を除く体積)の12倍量のショ糖水溶液を透過させた後に、圧力100kPa、温度23℃の条件で濾過膜の純水透過流束を測定したところ、ショ糖水溶液透過前に比べて純水透過流束が20分の1に減少した。 12 volumes of sucrose solution volume of film (volume excluding hollow portion) in After transmission, pressure 100 kPa, was measured for pure water flux of the membrane at a temperature of 23 ° C., aqueous sucrose solution permeability pure water permeation flux is reduced to one twentieth compared to the previous.
そこで、ショ糖水溶液透過前後の膜の断面を電子顕微鏡で観察して比較した。 So, the cross section of the sucrose solution permeation across the membrane compared with observed with an electron microscope. その結果、図1から分かるように、ショ糖水溶液透過後の膜は、酵素反応により生成したデキストランが膜の表面(内表面)に堆積しているため孔の直径が小さくなっていた。 As a result, as can be seen from Figure 1, the film after sucrose solution transmission, the diameter of the hole for dextran produced by an enzymatic reaction is deposited on the surface (inner surface) of the film was smaller. なお、図1の(a)はショ糖水溶液透過前の膜の拡大断面図であり、(b)はショ糖水溶液透過後の膜の拡大断面図である。 Incidentally, in FIG. 1 (a) is an enlarged sectional view of a sucrose aqueous solution permeable membrane before, (b) is an enlarged sectional view of the film after sucrose solution transparent. また、符号1で示したものが、デキストランが堆積して形成された層である。 Also, those shown by reference numeral 1, is a layer formed by depositing dextran.
【0030】 [0030]
〔実施例2〕 Example 2
実施例1と同様にして、ポリエチレン製多孔中空糸膜にグリシジルメタクリレートのグラフト重合体を放射線グラフト重合法によって固定し、エタノールアミノと反応させた。 In the same manner as in Example 1, a graft polymer of glycidyl methacrylate were fixed by radiation-induced graft polymerization on a polyethylene porous hollow fiber membrane was allowed to react with ethanol amino. そして、デキストランシュークラーゼを膜1グラム当たり60ユニット吸着固定し、ショ糖水溶液を内表面側から透過させた。 Then, dextran shoe click hydrolase film per gram 60 units were adsorbed and fixed and permeabilized from the inner surface side sucrose solution.
【0031】 [0031]
膜の外表面側から流出してきた液を採取し、酵素による反応生成物の一つであるフラクトース(ショ糖がデキストランに転化する際の反応副生成物)の濃度を測定して、膜に固定されたデキストラン量を算出した。 The liquid that has flowed out from the outer surface side of the film was taken, by measuring the concentration of which it is one of the reaction products by enzymatic fructose (reaction by-products when the sucrose is converted to dextran), fixed to the membrane It was calculated dextran amount that has been. その結果、1平方メートルあたり27グラムであった。 As a result, was 27 grams per square meter.
また、膜の断面を電子顕微鏡で観察したところ、厚さ約4μmのデキストラン堆積層が内表面に観察された。 Further, observation of the cross section of the film with an electron microscope, dextran deposition layer having a thickness of about 4μm was observed on the inner surface. さらに、純水透過流束の測定結果及びハーゲン・ポアズイユの式から、膜が有する孔の直径が60nmに減少していることが分かった。 Further, from the equation of the measurement results of the pure water permeation flux and Hagen-Poiseuille, the diameter of the holes provided in the film was found to be reduced to 60 nm.
【0032】 [0032]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上のように、本発明の酵素固定膜は、酵素の固定により濾過膜の表面が改質されているので、孔の直径が小さい、汚染されにくいなど、膜の濾過性能が優れている。 As described above, the enzyme fixed film of the present invention, since the fixing of the enzyme surface of the filtration membrane is modified, the diameter of the hole is small, such as less likely to be contaminated, is superior filtration performance of the membrane.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】実施例1の中空糸膜の拡大断面図である。 1 is an enlarged cross-sectional view of a hollow fiber membrane of Example 1.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 デキストラン層 1 dextran layer

Claims (4)

  1. 多孔膜が有する孔の内面に酵素を固定し、前記酵素による基質の反応生成物である高分子性化合物を前記酵素に結合したことを特徴とする酵素固定膜。 Enzyme-immobilized membrane enzyme is fixed on the inner surface of the pores with the porous membrane, characterized in that the polymeric compound is the reaction product of the substrate by the enzyme bound to the enzyme.
  2. 前記酵素を吸着によって前記孔の内面に固定したことを特徴とする請求項1に記載の酵素固定膜。 Enzyme-immobilized membrane as claimed in claim 1, characterized in that fixed to the inner surface of the hole by adsorbing the enzyme.
  3. 前記酵素を、前記孔の内面に導入したグラフト高分子鎖を介して固定したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の酵素固定膜。 The enzyme, the enzyme fixed film according to claim 1 or claim 2, characterized in that fixed through the graft polymer chains introduced into the inner surface of the hole.
  4. 前記酵素を、デキストランシュークラーゼ,スターチホスホリラーゼ,デキストリンデキストラーゼ,アミロシュークラーゼ,イヌシュークラーゼ,レバンシュークラーゼ,グリコーゲン合成酵素,セルロース合成酵素,キチン合成酵素,及びグルカン合成酵素のうちの少なくとも1種としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の酵素固定膜。 The enzyme, dextran shoe click hydrolase, starch phosphorylase, dextrin de kiss Neutrase, Ami Roche chromatography click hydrolase, dog shoe click hydrolase, levansucrase, glycogen synthase, and at least one of the cellulose synthase, chitin synthase, and glucan synthase enzyme-immobilized membrane according to claim 1, characterized in that the.
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