JP2007089541A - 酵素反応制御方法及び制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(1)加水分解酵素およびその基質を含む反応溶液に電圧を印加することにより、当該加水分解酵素の酵素反応を制御する。(2) 酵素と基質を含む反応槽中の反応溶液に電圧を印加することによって、反応溶液中に酵素反応生成物を生成させ、当該生成した酵素反応生成物のうち正電荷及び負電荷を有する反応生成物をそれぞれ反応溶液に形成された電場の負極側及び正極側に移動させて、当該正電荷及び負電荷を有する反応生成物を、反応槽の負極側および正極側とそれぞれ限外濾過膜を介して連通した分離槽(−)および分離槽(+)に移行させて酵素反応生成物を製造しかつ分離する。
【選択図】図1
Description
項1.加水分解酵素およびその基質を含む反応溶液に電圧を印加することにより、当該加水分解酵素の酵素反応を制御することを特徴とする酵素反応制御方法。
項2.酵素反応を促進する方法である、項1記載の酵素反応制御方法。
項3.印加する電圧が0〜200Vである項1または2に記載する酵素反応制御方法。
項4.加水分解酵素がプロテアーゼ、プロテオグリカナーゼ、ヌクレアーゼキチナーゼ、キトサナーゼ、セルラーゼ、リゾチーム、ペクチナーゼ、ペクチンエステラーゼ、グルコシダーゼ、およびグルコサミニダーゼからなる群から選ばれる少なくとも1種である項1乃至3のいずれかに記載する酵素反応制御方法。
項5.加水分解酵素がプロテアーゼ活性を有する酵素である項1または2に記載の酵素反応制御方法。
項6.加水分解酵素と基質を含む反応溶液を有する反応槽、および当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段を有する酵素反応制御装置。
項7.加水分解酵素と基質を含む反応溶液を有する反応槽、および当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段として電極を備えた電極槽を有し、当該反応槽と電極槽が透析膜で仕切られていることを特徴とする項6記載の酵素反応制御装置。
(1).酵素と基質を含む反応溶液を入れる反応槽、当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段、酵素反応によって基質から生成した反応生成物を基質と分別し、さらに反応生成物を正電荷を有する反応生成物と負電荷を有する反応生成物とに分別する手段を有する、酵素反応生成物の製造分離装置。
(2).酵素が加水分解酵素であり、基質が高分子有機化合物である、(1)記載の酵素反応生成物の製造分離装置。
(3).酵素と基質を含む反応溶液を入れる反応槽、当該反応槽を間において反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段として電極を備えた2つの電極槽(電極槽A,電極槽B)、及び上記反応槽と上記各電極槽(電極槽A,電極槽B)の間に酵素反応によって基質から生成した反応生成物を基質と分別して収容する分離槽(分離槽A、分離槽B)を有する酵素反応装置であって、
反応槽と電極槽Aの間に位置する分離槽Aは、正電荷を有する反応生成物を分別して収容する分離槽(−)であり、反応槽と電極槽Bの間に位置する分離槽Bは、負電荷を有する反応生成物を分別して収容する分離槽(+)であり、
反応槽と分離槽とは限外濾過膜で仕切られ、分離槽と電極槽(電極槽A,電極槽B)とは透析膜で仕切られていることを特徴とする請求項8または9に記載する酵素反応生成物の製造分離装置。
(4).反応槽と各電極槽(電極槽A,電極槽B)の間に配置された各分離槽(分離槽A、分離槽B)の1または両方が、異なる分画分子量をもつ限外濾過膜で仕切られていることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載する酵素反応生成物の製造分離装置。
(5).酵素反応生成物の製造および分離方法であって、
酵素と基質を含む反応槽中の反応溶液に電圧を印加することによって、
反応溶液中に酵素反応生成物を生成させ、
当該生成した酵素反応生成物のうち正電荷及び負電荷を有する反応生成物をそれぞれ反応溶液に形成された電場の負極側及び正極側に移動させて、
当該正電荷及び負電荷を有する反応生成物を、反応槽の負極側および正極側とそれぞれ限外濾過膜を介して連通した分離槽(−)および分離槽(+)に移行させることを特徴とする方法。
(6).上記分離槽(−)および/または分離槽(+)として、異なる分画分子量をもつ限外濾過膜で仕切られている分離槽を用いる、(5)に記載する酵素反応生成物の製造および分離方法。
(7).加水分解酵素がプロテアーゼ、プロテオグリカナーゼ、ヌクレアーゼキチナーゼ、キトサナーゼ、セルラーゼ、リゾチーム、ペクチナーゼ、ペクチンエステラーゼ、グルコシダーゼ、およびグルコサミニダーゼからなる群から選ばれる少なくとも1種である(6)または(7)に記載する酵素反応生成物の製造および分離方法。
(8).加水分解酵素がプロテアーゼ活性を有する酵素である(5)または(6)に記載する酵素分解生成物の製造および分離方法。
本発明の酵素反応の制御方法は、酵素反応を通電下で行うことによって実施することができる。
本発明は上記の酵素反応制御方法を簡便に行うための装置として、加水分解酵素と基質を含む反応溶液をいれる反応槽、及び当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段を有する酵素反応制御装置(装置A)を提供する。以下、当該酵素反応制御装置を、図1を参照しながら説明する。なお、図1は本発明の酵素反応制御装置の一例であり、本発明は当該装置に限定されるものではない。
本発明は酵素反応を行い、当該反応で得られた反応生成物を分別取得する装置(酵素反応生成物の製造分離装置)として、酵素と基質を含む反応溶液を入れる反応槽、当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段、酵素反応によって基質から生成した反応生成物を基質と分別し、さらに反応生成物を正電荷を有する生成物と負電荷を有する生成物とに分別する手段を有する、装置(装置B)を提供する。
また本発明は酵素反応生成物の製造及び分離方法を提供する。
−反応溶液中に酵素反応生成物を生成させ、
−当該生成した酵素反応生成物のうち正電荷及び負電荷を有する反応生成物をそれぞれ反応溶液に形成された電場の負極側及び正極側に移動させて、
−当該正電荷及び負電荷を有する反応生成物を、反応槽の負極側および正極側とそれぞれ限外濾過膜を介して連通した負の電場を有する分離槽(−極)および正の電場を有する分離槽(+)に移行させる
ことからなる。なお、上記分離槽(−極)および/または分離槽(+極)は、両方または一方が異なる分画分子量をもつ限外濾過膜で仕切られており、2以上の部屋を有するものであってもよい。
反応槽2に、0.2M グリシン塩酸緩衝液(pH2.8)に0.6 mg/ml牛血清アルブミン(BSA, Albumin from Bovine Serum)(wako)とAspergillus saitoi由来のプロテアーゼ(SIGMA、EC 3.4.23.18)(比活性0.9 U/mg、最終濃度1.66 μg/ml)を添加して調製した反応液(60ml)、および電極槽3に0.2M グリシン塩酸緩衝液(pH2.8)を充填した。なお、反応槽と電極槽の間は透析膜5として逆浸透複合膜 NTR-7400(日東電工(株)社製 残留塩素許容限度100ppm以下)で仕切った。定電圧で電圧を印加させながら、反応温度37℃、反応槽内の撹拌速度500rpmの条件で酵素反応を行った(図1参照)。また対照実験(コントロール)として、電圧を印加しない状態〔電圧印加なし(0V)〕で、同様に反応温度37℃、反応槽内の撹拌速度500rpmの条件で酵素反応を行った。
反応槽2に、0.2M グリシン塩酸緩衝液(pH2.8)に20 mg/mlカゼイン(wako、分子量約30,000)とAspergillus saitoi由来のプロテアーゼ(SIGMA、EC 3.4.23.18)(比活性0.9 U/mg、分子量約45,000、最終濃度1.66 μg/ml)を添加して調製した反応液(60ml)、および電極槽3と分離槽13および14に0.2M グリシン塩酸緩衝液(pH2.8)を充填した。なお、反応槽2と分離槽13及び14との間は、それぞれ限外濾過膜15として限外濾過膜 P0200 (アドバンテック社 製、分画分子量20,000)または限外濾過膜P0500(アドバンテック社 製、分画分子量50,000)で仕切った。また、分離槽13と電極槽3並びに分離槽14と電極槽3の間は、いずれも透析膜5として逆浸透複合膜 NTR-7400(日東電工(株)社製 残留塩素許容限度100ppm以下)で仕切った。48V定電圧で電圧を印加させながら、反応温度37℃、反応槽2内の撹拌速度500rpmの条件で酵素反応を行った(図2参照)。反応60分後に、反応槽、分離槽13および分離槽14の溶液60mlから各々10μlを採取し、SDSゲル電気泳動によりカゼインの分解度合い、および泳動方向を測定した。
反応槽2に、0.2M グリシン水酸化ナトリウム緩衝液(pH9.0)に20 mg/mlカゼイン(wako、分子量約30,000)とAspergillus oryzae由来のプロテアーゼA「アマノ」G(AMANO) (比活性0.9 U/mg、分子量約26,000〜45,000、最終濃度1.66 μg/ml)を添加して調製した反応液(60ml)、並びに電極槽3、分離槽13および14に0.2M グリシン水酸化ナトリウム緩衝液(pH9.0)を充填した。なお、反応槽2と分離槽13及び14の間は、限外濾過膜15として限外濾過膜P0200 (アドバンテック社 製、分画分子量20,000)で仕切った。また、分離槽13と電極槽3および分離槽14と電極槽3の間は、いずれも透析膜5として逆浸透複合膜 NTR-7400(日東電工(株)社製 残留塩素許容限度100ppm以下)で仕切った(図2参照)。
B 酵素反応生成物の製造分離装置
2 反応槽
3 電極槽
4 緩衝液槽
5 透析膜
6 スターターバー
7 スターラー
8 電極
9 電源
10 温度計
11 恒温槽
12 ポンプ
13 分離槽(−極)
14 分離槽(+極)
15 限外濾過膜
Claims (15)
- 加水分解酵素およびその基質を含む反応溶液に電圧を印加することにより、当該加水分解酵素の酵素反応を制御することを特徴とする酵素反応制御方法。
- 酵素反応を促進する方法である、請求項1記載の酵素反応制御方法。
- 印加する電圧が0〜200Vである請求項1または2に記載する酵素反応制御方法。
- 加水分解酵素がプロテアーゼ、プロテオグリカナーゼ、ヌクレアーゼキチナーゼ、キトサナーゼ、セルラーゼ、リゾチーム、ペクチナーゼ、ペクチンエステラーゼ、グルコシダーゼ、およびグルコサミニダーゼからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至3のいずれかに記載する酵素反応制御方法。
- 加水分解酵素がプロテアーゼ活性を有する酵素である請求項1または2に記載の酵素反応制御方法。
- 加水分解酵素と基質を含む反応溶液を有する反応槽、および当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段を有する酵素反応制御装置。
- 加水分解酵素と基質を含む反応溶液を有する反応槽、および当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段として電極を備えた電極槽を有し、当該反応槽と電極槽が透析膜で仕切られていることを特徴とする請求項6記載の酵素反応制御装置。
- 酵素と基質を含む反応溶液を入れる反応槽、当該反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段、酵素反応によって基質から生成した反応生成物を基質と分別し、さらに反応生成物を正電荷を有する反応生成物と負電荷を有する反応生成物とに分別する手段を有する、酵素反応生成物の製造分離装置。
- 酵素が加水分解酵素であり、基質が高分子有機化合物である、請求項8記載の酵素反応生成物の製造分離装置。
- 酵素と基質を含む反応溶液を入れる反応槽、当該反応槽を間において反応槽中の反応溶液に電圧を印加する手段として電極を備えた2つの電極槽(電極槽A,電極槽B)、及び上記反応槽と上記各電極槽(電極槽A,電極槽B)の間に酵素反応によって基質から生成した反応生成物を基質と分別して収容する分離槽(分離槽A、分離槽B)を有する酵素反応装置であって、
反応槽と電極槽Aの間に位置する分離槽Aは、正電荷を有する反応生成物を分別して収容する分離槽(−)であり、反応槽と電極槽Bの間に位置する分離槽Bは、負電荷を有する反応生成物を分別して収容する分離槽(+)であり、
反応槽と分離槽とは限外濾過膜で仕切られ、分離槽と電極槽(電極槽A,電極槽B)とは透析膜で仕切られていることを特徴とする請求項8または9に記載する酵素反応生成物の製造分離装置。 - 反応槽と各電極槽(電極槽A,電極槽B)の間に配置された各分離槽(分離槽A、分離槽B)の1または両方が、異なる分画分子量をもつ限外濾過膜で仕切られていることを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載する酵素反応生成物の製造分離装置。
- 酵素反応生成物の製造および分離方法であって、
酵素と基質を含む反応槽中の反応溶液に電圧を印加することによって、
反応溶液中に酵素反応生成物を生成させ、
当該生成した酵素反応生成物のうち正電荷及び負電荷を有する反応生成物をそれぞれ反応溶液に形成された電場の負極側及び正極側に移動させて、
当該正電荷及び負電荷を有する反応生成物を、反応槽の負極側および正極側とそれぞれ限外濾過膜を介して連通した分離槽(−)および分離槽(+)に移行させることを特徴とする方法。 - 上記分離槽(−)および/または分離槽(+)として、異なる分画分子量をもつ限外濾過膜で仕切られている分離槽を用いる、請求項11に記載する酵素反応生成物の製造および分離方法。
- 加水分解酵素がプロテアーゼ、プロテオグリカナーゼ、ヌクレアーゼキチナーゼ、キトサナーゼ、セルラーゼ、リゾチーム、ペクチナーゼ、ペクチンエステラーゼ、グルコシダーゼ、およびグルコサミニダーゼからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項12または13に記載する酵素反応生成物の製造および分離方法。
- 加水分解酵素がプロテアーゼ活性を有する酵素である請求項12または13に記載する酵素分解生成物の製造および分離方法。
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