JP2014212800A - 気相物質分解体、気相物質分解ユニット、気相浄化方法、及び、気相物質分解体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、気相中の有害化学物質等の特定物質を選択性良く、高効率で分解除去できる気相物質分解体、該気相物質分解体を含む気相物質分解ユニット、及び、該気相物質分解ユニットを使用する気相浄化方法を提供することにある。また、前記気相物質分解体を安価に製造することができる、気相物質分解体の製造方法に関する。さらに、本発明の別の目的は、長期保存した場合にも気相中の有害化学物質等の特定物質を選択性良く、高効率で分解除去でき、さらには、このような作用を長期間維持しうる気相物質分解体、及び、気相物質分解ユニットを提供することにある。
【解決手段】ポリビニルアルコール系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液から形成されることを特徴とする気相物質分解体である。
【選択図】なし

Description

本発明は、ホルムアルデヒド等の有害化学物質を分解可能な特定の酵素、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂、水を含む混合液から形成される気相物質分解体、該気相物質分解体を含む気相物質分解ユニット、及び、該気相物質分解ユニットを用いた気相浄化方法に関する。また、本発明は、前記気相物質分解体の製造方法に関する。

ホルムアルデヒド等の有害化学物質の捕捉については、従来より、芳香系消臭剤等のマスキング作用を用いた感覚的消臭法、石鹸等による殺菌作用を用いた滅菌生物的消臭法、消化酵素、酵母等を用いて捕捉し分解する生物的消臭法、活性炭等の多孔質体の表面に吸着し捕捉する物理的消臭法、化学反応により捕捉し分解する化学的消臭法等の方法が知られている。これらの中でも、物理的消臭方法とともに化学的消臭方法が有力な方法とされている。

また、室内環境中のホルムアルデヒド除去方法として、ホルムアルデヒドを吸着する吸着剤を用いる方法や、光触媒によってホルムアルデヒドを分解除去する方法が知られている。しかしながら、吸着剤を用いる方法では、吸着されたホルムアルデヒドが再放出する恐れがあり、光触媒を用いる方法では、光源が必要とされるため、あまり光の当たらない空間、例えば、家具内部やエアーコンディショナー内部などでは使用できないという問題があり、いずれの方法も十分ではなかった。

このため、上記方法以外のホルムアルデヒド除去方法が種々検討されており、その一つとして、ホルムアルデヒドを分解する微生物を用いる方法が知られている。例えば、ホルムアルデヒド分解能を有するカビを用いることを特徴とするホルムアルデヒド分解方法（例えば、特許文献１参照）や、微生物由来のホルムアルデヒド分解酵素を、表面をアミノ基で修飾した担体に固定化したホルムアルデヒド除去剤が開示されている（例えば、特許文献２参照）。また、ホルムアルデヒド酸化還元酵素を活性炭等の表面に吸着させてなるアルデヒド除去フィルタが開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００３−５２３５５号公報 特開２００５−１３１５６７号公報 特開２００１−３４０４３６号公報

しかしながら、いずれの特許文献においても、酵母菌由来の酵素については何ら開示されていないものである。また、これらの特許文献１〜３に開示された方法では、除去フィルタ等の製造にコストがかかるという問題があった。

本発明の目的は、気相中の有害化学物質等の特定物質を選択性良く、効率よく分解除去できる気相物質分解体、該気相物質分解体を含む気相物質分解ユニット、及び、該気相物質分解ユニットを使用する気相浄化方法を提供すること、また、安価に前記気相物質分解体を製造できる方法を提供することである。

本発明の別の目的は、長期保存した場合にも気相中の有害化学物質等の特定物質を選択性良く、高効率で分解除去でき、さらには、このような作用を長期間維持することができ、かつ、耐熱性に優れた気相物質分解体、及び、気相物質分解ユニットを提供することにある。

すなわち、本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液から形成されることを特徴とする気相物質分解体に関する。

前記ポリビニルアルコール系樹脂が担持基材を形成し、当該担持基材中に前記酵母由来の気相物質分解酵素が分散していることが好ましい。

前記ポリビニルアルコール系樹脂の重合度が、１００〜３０００であることが好ましい。また、前記ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が、８５〜１００モル％であることが好ましい。

前記気相物質分解酵素の含有割合は、前記気相物質分解体全量基準で、０．０００１〜５質量％であることが好ましい。

本発明の気相物質分解体が、シート形状であることが好ましい。

前記酵母由来の気相物質分解酵素が、酵母を破砕して得られることが好ましい。

また、本発明は、前記気相物質分解体を、気相と接することができるように基体上に設けたことを特徴とする気相物質分解ユニット、前記気相物質分解ユニットを気相と接触させることを特徴とする気相浄化方法に関する。

さらに、本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液を基体上に塗布して塗布膜を形成する工程、前記塗布膜を乾燥する工程、を含むことを特徴とする気相物質分解体の製造方法に関する。

前記混合液が、酵母を破砕して得られた気相物質分解酵素を含む酵母破砕抽出液と、ポリビニルアルコール系樹脂溶液を混合して得られることが好ましい。

本発明の気相物質分解体は、有害物質等の特定物質を選択性良く、高効率で分解除去でき、空気等の気相を浄化することができる。従って、本発明の気相物質分解体、及び、気相物質分解ユニットは、防臭対策、シックハウス症候群予防、アレルギー予防、化学物質過敏症抑制等の機能が必要とされる環境下において有効に利用することができる。

また、酵母由来の気相物質分解酵素を用いた気相物質分解体は、耐熱性を有するものである。

さらに、本発明の気相物質分解体の製造方法では、前述のような効果を奏する本発明の気相物質分解体を安価に製造することができる。

実施例におけるホルムアルデヒドガス分解実験結果を示す図である。 実施例における耐熱性試験結果を示す図である。

１．気相物質分解体
本発明の気相物質分解体は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂、酵母（イースト）菌由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液から形成されることを特徴とする。

（１）気相物質分解酵素
本発明で用いることができる気相物質分解酵素としては、酵母菌由来であって、気相中の特定物質を分解（反応）できる酵素であればいずれも使用可能である。

前記酵素により分解されるか、又は前記酵素と反応する気相物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルデヒド類、及び、カルボン酸類を挙げることができ、これらの中でも、特に有害な有機物質がその対象として挙げられる。このような気相物質としては、例えば、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、トリクロルアセトアルデヒド（クロラール）、ベンズアルデヒド、オルソニトロベンズアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、チオフェンアルデヒド、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、又は、これらの２種以上の混合物等が挙げられる。これらの気相物質の形態は、ガス状、霧状、微細なエアロゾル状のいずれであっても良い。

本発明で用いる酵素としては、前記気相物質を分解（反応）できる酵素であればいずれも使用可能であり、例えば、アルデヒド類、及び、カルボン酸類からなる群から選択される１種又は２種以上の物質を基質とする酵素が好ましく挙げられる。このような酵素としては、例えば、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）、アルデヒドデヒドロゲナーゼ（ＡＬＤＨ）、アルデヒドオキシターゼ、及び、アルコールオキシダーゼからなる群より選ばれる１種、又は、２種以上が挙げられる。これらの中でも、ＡＤＨ、ＡＬＤＨ、アルデヒドオキシターゼが最も有用であり、特異性等が明確である点から、ＡＤＨ、ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ、ホルムアルデヒドオキシダーゼ等がさらに好ましい。

本発明で使用可能な酵母菌は、特に限定されず、分解対象である気相物質により適宜選択することができるが、例えば、サッカロミセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属の酵母菌、シゾサッカロミセス（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）の酵母菌、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属の酵母菌、ピチア（Ｐｉｃｈｉａ）属の酵母菌、ハンセヌラ（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）属の酵母菌、及び、トルロプシス（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）属の酵母菌、アセトバクター（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ）属の酵母菌等が挙げられる。サッカロミセス属としては、例えば、サッカロミセス・セルビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、サッカロミセス・バイアヌス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｂａｙａｎｕｓ）、サッカロミセス・ブラウディ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｂｏｕｌａｒｄｉｉ）、及び、サッカロミセス・ルーキシィ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｒｏｕｘｉｉ）等が挙げられ、カンジダ属としては、例えば、カンジダ・ユチリス（Ｃａｎｄｉｄａ ｕｔｉｌｉｓ）、及び、カンジダ・リポリチカ（Ｃａｎｄｉｄａ ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ）等が挙げられる。さらに、サッカロミセス・セルビシエに属するものとしては、例えば、アルコール酵母菌（ワイン酵母菌、ビール酵母菌）、ビール酵母菌、パン酵母菌、及び、清酒酵母（サッカロミセス・サケ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｓａｋｅ））菌等が挙げられる。これらの中でも、酵母の破砕によって得られる酵素と補酵素の量との比が良好である点から、サッカロミセス属の酵母菌が好ましく、サッカロミセス・セルビシエがより好ましく、その中でもパン酵母菌がさらに好ましい。

また、本発明においては、取扱性の観点から、酵母を粉末状、又は、顆粒状になる程度まで乾燥（水分含量が、通常１０質量％以下、好ましくは８質量％以下程度のもの）させた乾燥酵母（ドライイースト）を用いることが、保存性の観点から好ましい。

このようなドライイーストは市販されているものを用いることができ、例えば、パン酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）のドライイーストとして、オリエンタル酵母工業（株）製のドライイースト、ＡＢ Ｍａｕｌｉ製のパン用ドライイースト、日本甜菜製糖（株）製の冷蔵パン用ドライイースト等を挙げることができる。

酵母菌由来の気相物質分解酵素の酵素活性値は、１．００μＭ／ｓ以上であることが好ましく、１．５０μＭ／ｓ以上であることがより好ましい。前記酵素活性値は、エタノールの分解測定から得られる。酵素活性値が前記範囲の気相物質分解酵素を用いることが、十分な分解能を得るためにも好ましい。酵素活性値の測定方法は、実施例に記載の方法によって測定することができる。

酵母菌より気相物質分解酵素を取り出す方法は特に限定されず、酵母菌を破砕、自己消化した後、遠心分離で細胞壁等の不要物を取り除くことでなし得る。本発明においては、気相物質分解酵素を単離・精製する必要はなく、気相物質分解酵素を含む混合溶液（酵母破砕抽出液）として調整されれば良い。酵母破砕抽出液の製造方法の詳細については後述する。

前記気相物質分解酵素の含有割合は、本発明の気相物質分解体全量基準で、０．０００１〜５質量％であることが好ましく、０．００１〜０．５質量％であることがより好ましい。０．０００１質量％未満では、気相中の物質を十分除去することが困難になる恐れがあり、５質量％より多いと反応に関与しない酵素の割合が増加し、酵素量あたりの反応率の観点から効率低下が生じる恐れがある。気相物質分解体中の気相物質分解酵素の含有量は、以下の手順で酵素活性値から算出することができる。

１）各種濃度の精製酵素のバッファー溶液（以下、精製酵素溶液）を準備し、それぞれの濃度の精製酵素溶液の酵素活性値を測定し、酵素濃度と測定した酵素活性値を元に検量線を作成する。
２）気相物質分解酵素を含む溶液（例えば、酵母破砕抽出液）の酵素活性値（μＭ／ｓ）を測定し、前記作成した検量線から、気相物質分解酵素を含む溶液の濃度を算出する。
３）算出された気相物質分解酵素を含む溶液の濃度に、当該溶液を用いた量を乗じることで、気相物質分解体に使用された気相物質分解酵素量を算出する。

具体的には、例えば、気相物質分解酵素としてＡＤＨを用いた場合、精製酵素濃度が０．５ｍｇ／ｍＬ、１ｍｇ／ｍＬ、１．５ｍｇ／ｍＬ、２ｍｇ／ｍＬの場合に、酵素活性値が、０．６１μＭ／ｓ、１．４５μＭ／ｓ、２．３５μＭ／ｓ、３．１１μＭ／ｓであるので、当該数値を元に検量線を得ることができる。当該検量線から、使用したＡＤＨ量（すなわち、気相物質分解体に含まれるＡＤＨの量）を算出することができる。

（２）補酵素
本発明において、必要に応じで、酵母菌由来の気相物質分解酵素と供に、補酵素を使用することができる。前記補酵素も、気相物質分解酵素と同様に、酵母菌由来であることが好ましい。例えば、前記気相物質分解酵素が、ＡＤＨ、ＡＬＤＨである場合は、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ^＋）を、アルデヒドオキシターゼである場合は、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）を用いることができる。

前記補酵素の含有割合は、本発明の気相物質分解体全量基準で、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。

（３）ＰＶＡ系樹脂から形成される担持基材
本発明で用いるＰＶＡ系樹脂としては、例えば、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られたＰＶＡ樹脂やその誘導体；酢酸ビニルと、酢酸ビニルと共重合可能な単量体との共重合体のケン化物；ＰＶＡ樹脂をアセタール化、ウレタン化、エーテル化、グラフト化、リン酸エステル化等した変性ＰＶＡ樹脂；などが挙げられる。これらのＰＶＡ系樹脂は１種単独で、または２種以上を併用することができる。これらの中でも、吸湿性が良好である点からは、ＰＶＡ樹脂が好ましい。

酢酸ビニルと共重合可能な単量体としては、（無水）マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、イタコン酸、（メタ）アクリル酸等の不飽和カルボン酸及びそのエステル類；エチレン、プロピレン等のα−オレフィン、（メタ）アリルスルホン酸（ソーダ）、スルホン酸ソーダ（モノアルキルマレート）、ジスルホン酸ソーダアルキルマレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、アクリルアミドアルキルスルホン酸アルカリ塩、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン誘導体等が挙げられる。これらの、酢酸ビニルと共重合可能な単量体は、ＰＶＡ系樹脂中１０モル％以下であることが好ましく、５モル％以下であることがより好ましい。

上記ＰＶＡ系樹脂の平均重合度は、気相物質の分解効率の点から、１００〜３０００であることが好ましく、５００〜２０００であることがより好ましい。また、ＰＶＡ系樹脂の平均ケン化度は、８５〜１００モル％であることが好ましく、９０〜１００モル％であることがより好ましく、９５〜１００モル％であることがさらに好ましい。本発明においては、ＰＶＡ系樹脂の種類（組成）や分子量、ケン化度を上記範囲で適宜制御することにより、前述の効果を向上させることができる他、本発明の気相物質分解体や気相物質分解ユニットの耐久性を向上させることができるため好ましい。

前記ＰＶＡ系樹脂の含有割合は、本発明の気相物質分解体全量基準で、３０〜９８質量％であることが好ましく、５０〜９５質量％であることがより好ましい。９８質量％より多いと高い酵素活性を発揮させることが困難になる恐れがあり、３０質量％未満では酵素活性を長期間にわたって維持することが困難になる恐れがある。

（４）水
本発明の気相物質分解体は、水を含有するものである。前記水の含有割合は、本発明の気相物質分解体全量基準で、１．９９９９〜５０質量％であることが好ましく、５〜３５質量％であることがより好ましい。前記水は、本発明の気相物質分解体の使用時にこのような含有割合であることが好ましい。水の含有割合が１．９９９９質量％未満では酵素反応の効率が低下する恐れがあり、５０質量％より高いと長期保存の際に酵素の劣化が生じ易くなる恐れがあると共に、気相物質分解体自体の力学的強度が極端に低下する恐れがある。

本発明の気相物質分解体において、前記好ましい水の含有割合の調整は、使用環境下における気相物質分解体の自発的な吸湿性を利用して調整することができる他、使用環境においては、使用時あるいは使用中に気相物質分解体に断続的又は連続的に適量の水分を噴霧する方法等によって水を供給して好ましい水分量を調整することもできる。

本発明の気相物質分解体において、前記好ましい水の含有割合の調整は、前記ＰＶＡ系樹脂における水酸基が本来有する吸湿性を直接利用して制御する方法に加えて、気相物質分解体中に吸湿性を調整しうる添加剤を含有させる方法によっても行なうことができる。

本発明の気相物質分解体に含有させることが可能な前記吸湿性を調整しうる添加剤としては、例えば、糖類、多価アルコール類、ポリアルキレングリコール類及びアミノ酸類の少なくとも１種が好ましく挙げられる。具体的には、例えば、ブドウ糖、ショ糖、マルトース、キシリトール、トレハロース、オリゴ糖、セルロース、カルボキシメチルセルロース、コンドロイチン硫酸等の糖類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン等の多価アルコール類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体等のポリアルキレングリコール類；アスパラギン酸、アルギニン等のアミノ酸類等が挙げられる。これらの中でも吸湿性を付与することに加えて、酵素の劣化抑制効果を併せ持つ点で、上記具体的に挙げた糖類の少なくとも１種を好ましく用いることができる。また、これらの成分は、気相物質分解酵素と同様に、酵母菌由来であることが好ましい。

前記吸湿性を調整しうる添加剤を含有させる場合の含有割合は、気相物質分解体全量基準で、５０質量％以下であることが好ましく、１〜５０質量％であることがより好ましく、５〜２０質量％であることがさらに好ましい。前記吸湿性を調整しうる添加剤の含有割合が５０質量％より多いと、ＰＶＡ系樹脂の効果を損なう恐れがある。

（５）その他
本発明の気相物質分解体は、前記ＰＶＡ系樹脂、気相物質分解酵素、水を含むものである。また任意で前記補酵素や吸湿性を調整しうる添加剤を添加することができる。

さらに、本発明の気相物質分解体には、前記以外にも必要に応じて、酵素活性を損なわない範囲で他の添加剤を含有させることができる。他の添加剤としては、例えば、無機塩類、有機塩類、界面活性剤、防腐剤、色素、架橋剤、紫外線吸収剤、基材との密着性を高めるためのプライマー等が挙げられる。これら他の添加剤の含有割合は、その所望の効果を達成し、かつ、本発明の所望の効果を損なわない範囲で適宜決定することができるが、例えば、気相物質分解体全量基準で、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、３質量％以下であることがさらに好ましい。

本発明の気相物質分解体の形態としては、特に限定されるものではないが、前記ＰＶＡ系樹脂が担持基材を形成し、該担持基材中に前記酵素が分散した固化形態であることが好ましい。固化形態は、流動性がなければゲル状であっても良いが、気相物質分解体の機械的強度等を考慮する場合には、ある程度の硬度を有することが好ましい。また、前記酵素の分散状態は、前記重合体中に埋入した状態で分散していても、また、一部が露出して分散していても良い。

本発明の気相物質分解体の具体的な形態としては、シート状、メッシュ状、フィルム状等の形態を挙げることができ、この中でもフィルム状であることが好ましい。また、その厚さは、０．０１〜５０００μｍであることが好ましく、０．１〜１００μｍであることがより好ましい。厚さが０．０１μｍ未満の場合には、前記酵素がフィルム内部よりも外部に露出する割合が多くなり、前記酵素の安定性が低下する恐れがあり、５０００μｍより厚いと前記酵素と反応する気相物質と前記酵素とが十分な接触が得られ難くなり酵素反応性が低下する恐れがある。

本発明の気相物質分解体は、特定の気相物質分解酵素、ＰＶＡ系樹脂、及び、水を含むことで前述の効果を奏するものであるが、特に、特定の気相物質分解酵素、ＰＶＡ系樹脂、及び、水の含有割合の前記範囲に制御したり、さらに、特定の添加物を含有させることにより、気相物質分解体を長期保存した場合にも本発明の効果が得られ、さらには本発明の効果を長期維持することが可能とすることができるため好ましい。

また、本発明の気相物質分解体は、前述の通り、ＰＶＡ系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液から形成されるものであるが、前記混合液は、酵母由来の気相物質分解酵素、酵母由来の補酵素、水等を含むことが好ましく、後述する酵母を破砕して得られる気相物質分解酵素を含む酵母破砕抽出液とＰＶＡ系樹脂溶液を混合して得られたものであることが好ましい。酵母破砕抽出液には、酵母由来の気相物質分解酵素、酵母由来の補酵素、水が含まれるものである。

（６）気相物質分解体の製造方法
本発明の気相物質分解体の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ＰＶＡ系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液を基体上に塗布して塗布膜を形成する工程、前記塗布膜を乾燥する工程、を含む製造方法により製造することができる。

また、前記混合液は、酵母を破砕して得られる気相物質分解酵素を含む酵母破砕抽出液、及び、ＰＶＡ系樹脂溶液を混合して得られることが好ましい。このように、本発明においては、気相物質分解酵素を単離することなく、酵母破砕抽出液そのままをＰＶＡ系樹脂溶液と混合するという非常に簡単な方法により、気相物質分解体を製造することができるものである。以下、本発明の好ましい態様である、酵母破砕抽出液を用いる方法について具体的に説明をする。

酵母菌より、気相物質分解酵素を含む酵母破砕抽出液を得る具体的な方法としては、以下の通りである。
１）上記酵母菌を所定量の溶媒に溶解して酵母菌溶液を作製する。この時、酵母菌溶液の濃度は、０．１〜０．５ｇ／ｍＬであることが好ましく、０．１５〜０．３ｇ／ｍＬであることがより好ましい。前記溶媒としては、例えば、水；酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液、炭酸緩衝液、グッドの緩衝液等の各種緩衝溶液；エタノール、メタノール、プロパノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の各種有機溶媒の単独液あるいは混合液を用いることができる。酵素の種類によってはアルコールと反応する場合もあるので、これらの中でも、酵素が不可逆的な変性を起こさない水、又は、緩衝溶液が好ましい。緩衝溶液のｐＨとしては、ｐＨ６．０〜９．０であることが好ましく、特にｐＨ８であることがより好ましい。
２）前記酵母菌溶液をビーズ式細胞破砕機に投入し、酵母菌を破砕する。この際、適宜な形状、量のガラスビーズを用いる。破砕の条件は適宜決定できるが、通常加速度１〜１０ｍ／ｓ程度であり、任意な回数（例えば、１回１０〜１２０秒程度の処理を１〜５回程度）の条件で破砕することができる。また、破砕時の温度は、特に限定されないが、４５℃以下であることが好ましく、４０℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることがさらに好ましく、１５℃以下であることが特に好ましい。また、必要に応じて、冷却しながら破砕してもよい。通常、酵素は３０℃で失活が始まり、５０℃で完全に失活するが、本発明で用いる酵母破砕抽出液中に含まれる酵素は４０℃でも失活しないものであり、耐熱性が高いものである。
３）得られた破砕液を冷却遠心機を用いて遠心分離し、その上清を分取してこれを酵母破砕抽出液とすることができる。冷却遠心機の条件についても適宜調整可能であるが、通常、１〜１０℃、５００〜１０，０００ｒｐｍ、１〜１０分程度である。

前記ＰＶＡ系樹脂としては、前述のものを好適に用いることができる。また、前記ＰＶＡ系樹脂溶液に用いる溶媒としては、例えば、水；酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液、炭酸緩衝液、グッドの緩衝液等の各種緩衝溶液；エタノール、メタノール、プロパノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の各種有機溶媒の単独液あるいは混合液を用いることができる。これらの中でも、水又は緩衝溶液が好ましい。

前記ＰＶＡ系樹脂溶液の濃度は、特に限定されるものではないが、１〜１５質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。

前記酵母破砕抽出液、ＰＶＡ系樹脂溶液の混合割合としては、特に限定されるものではないが、例えば、酵母破砕抽出液：ＰＶＡ系樹脂溶液＝０．５：９．５〜４：６（質量比）であることが好ましく、１：９〜２：８（質量比）であることがより好ましい。

前記混合液には、前記ＰＶＡ系樹脂溶液、酵母破砕抽出液以外に、必要に応じて、前記各種添加剤を混合することができる。また、各種添加剤は、気相物質分解体中における配合量が前記範囲内になるように、混合液に添加することができる。

また、前記塗布、乾燥は、前記混合液を基体に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜から溶媒を蒸発（乾燥）させてフィルム状等に形成する溶媒キャスト法、連続的に基体をスライドさせながら一定量の前記混合液を塗布し溶媒を乾燥させていく連続コーティング法、前記混合液をスプレー等で適当な基体に噴霧して乾燥させる方法等が挙げられる。

本発明の気相物質分解体を製造する際に用いる前記ＰＶＡ系樹脂及び酵素等を含む前記混合液中の前記ＰＶＡ系樹脂濃度は、気相物質分解体を例えばフィルムに容易に調製できる濃度であれば良く、通常０．1〜５０質量％の範囲である。前記重合体濃度が０．1質量％未満では、製造効率が低下する恐れがあり、５０質量％を超えると前記混合液の粘度が上昇し気相物質分解体形成時のハンドリング性が低下する恐れが生じる。

本発明の気相物質分解体を製造するにあたり、前記混合液を塗布等するための基体の材質としては、金属類、セラミックス、木製、プラスチック、ガラス、紙等が挙げられ、その形態としては、板、曲面を有する基体、繊維、不織布、多孔質体等が挙げられる。

本発明の気相物質分解体を製造するにあたり、前記塗布膜の乾燥工程は、前記ＰＶＡ系樹脂を含むので酵素の劣化を抑制して行なうことが可能であるが、製造工程中、酵素が最も劣化し易い工程であるので注意して行うことが好ましい。具体的には、通常、１０〜７０℃の範囲、望ましくは２０〜５０℃の範囲で乾燥する。乾燥温度が１０℃未満では、乾燥効率が低下する恐れがあり、７０℃より高温では前記重合体による酵素劣化抑制効果が低下し、酵素が劣化する恐れがある。

前記基体に形成した本発明の気相物質分解体は、そのまま後述する本発明の気相物質分解ユニットとして用いることができる他、例えば、フィルム形態等の場合であって、十分な厚みと強度がある場合には、基体から剥がして自己支持性のフィルムとして利用することができる。

２．気相物質分解ユニット
本発明の気相物質分解ユニットは、上述の本発明の気相物質分解体を、空気等の気相に接することができるように基体上に設けたものである。基体としては、上述の基体、さらには、このような基体を含む建材、家具、衣類、エアコン機器、エアフィルター、冷蔵庫、自動車等を挙げることができる。

３．気相浄化方法
本発明の気相浄化方法は、前記本発明の気相物質分解ユニットを空気等の気相と接触させることを特徴とする。

前記気相物質分解ユニットを気相に接触させる方法としては、気相物質分解ユニットの気相物質分解体を、浄化すべき気相に暴露させる方法、また、例えば、繊維質や多孔質等の微小な空間に気相物質分解体が形成された気相物質分解ユニットの場合には、浄化すべき気相をファン等で流れを作り、該微小な空間の気相物質分解体に接触するように気相を送り込む方法等により接触させることができる。

本発明の気相浄化方法においては、前記気相物質分解ユニットの気相物質分解体表面に、酵素と反応可能な気相中の物質が吸着し、該表面に存在する酵素に結合、若しくは、気相物質分解体内部の酵素まで吸着された物質が移動して結合して、酵素反応が進行することにより、該物質が分解浄化される。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例及び比較例に何ら制限されるものではない。

調製例１ ＰＶＡ溶液の調製
５０ｍＭ ＮａＨ_２ＰＯ_４バッファー（ｐＨ８．０）１０ｍＬにＰＶＡ（商品名：ＪＦ−１７、重合度：１７００、ケン化度：９８〜９９％、日本酢ビ・ポバール（株）製)を溶解してＰＶＡ溶液（５質量％）を作製した。得られたＰＶＡ溶液は、実施例及び比較例において担持場として用いた。

実施例１
１．酵母破砕抽出液の作製
ドライイースト（商品名：オリエンタルイースト／一般用、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ、オリエンタル酵母工業（株）製）１２．５ｇを５０ｍＭ ＮａＨ_２ＰＯ_４バッファー（ｐＨ８．０）５０ｍＬに溶解し、φ１．０ｍｍのガラスビーズ（富士理科工業（株）製）４．０ｇと共に１５ｍＬ遠沈管(Ｆａｌｃｏｎ社製)に充填した。これをビーズ式細胞破砕機（Ｆａｓｔ ｐｒｅｐ ２４、ＭＰ−Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ社製）を用い、氷冷却しながら、加速度６．０ｍ／ｓ、３０ｓ×２の条件で破砕した。この破砕液を冷却遠心機（（株）トミー精工製）にて５℃、４０００ｒｐｍ、５分の条件で遠心分離し、その上清を分取してこれを酵母破砕抽出液とした。また、前記酵母破砕抽出液には、酵素として、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）、補酵素として、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ^＋）が含まれていた。得られた酵母破砕抽出液について、以下の方法で、酵素活性値を測定したところ、１．１μＭ／ｓであった。

＜酵素活性値の測定方法＞
１）光路長１ｃｍの光学セルに、ＮＡＤ^＋溶液（１０ｍＭ）２５０μＬを入れた。さらに、５０ｍＭのＮａＨ_２ＰＯ_４バッファー（ｐＨ８．０）を１２００μＬ、１．５Ｍエタノール６００μＬを充填し、撹拌した。前記光学セルを分光光度計（装置商品名等：ＵＶ−２５５０、（株）島津製作所製）にセットし、実施例１〜３で得られた酵母破砕抽出液２０μＬと５０ｍＭのＮａＨ_２ＰＯ_４バッファー（ｐＨ８．０）６００μＬを手早く入れた。
２）３４０ｎｍ（ＮＡＤＨ）の吸光度を経時で計測した。測定した吸光度変化量と下記式から、時間毎の３４０ｎｍ（ＮＡＤＨ）の濃度をプロットしたグラフを作成した。測定開始から１０秒までの初期のグラフの傾きから、酵素活性値（単位：μＭ／ｓ、単位時間当たりの酵素濃度）を算出した。
なお、上記算出にあたり、初期のグラフの傾きとしたのは、酵母破砕抽出液に含まれる酵素（ＡＤＨ）により、以下に示すアルコールをアルデヒドに変換する反応が生じており、当該反応は可逆反応であるため、逆反応を考慮する必要がない測定初期のグラフの傾きから、酵素活性値を算出したものである。

（分析方法）

ΔＡ_３４０／ｍｉｎ：３４０ｎｍにおける１分間当りの吸光度変化量
Ｄ：酵素希釈率（１）
Ｖ：最終液量（２．６７ｍＬ）
ε：３４０ｎｍにおけるＮＡＤＨのミリモル分子吸光係数（６．３Ｌ・ｍｍｏｌ^−１・ｃｍ^−１）
ｄ：光路長（１ｃｍ）
ｖ：酵素液量（０．０２ｍＬ）

２．フィルムの作製
上記で得られた酵母破砕抽出液０．７ｍＬを５質量％ＰＶＡ溶液３．３ｍＬに添加した。これを外径９１ｍｍ×高さ２０ｍｍのシャーレに滴下後、一晩（約１２時間）、室温（２３℃）下にてシートの含水率が２０％程度になるまで乾燥させることで、厚さ１０〜５０μｍのシートサンプルを作製した。シートサンプルの全重量は、２５０ｍｇであった。

得られたシートサンプルに含まれるＰＶＡ樹脂は１６５ｍｇである（５質量％ＰＶＡ溶液を３．３ｍＬ使用）。また、前述の通り、酵素活性が１．１μＭ／ｓであり、そこから算出される有効酵素量濃度は、０．８０ｍｇ/ｍＬである。使用した酵母破砕抽出液量は、０．７ｍＬであるので、得られたシートサンプルに含まれる有効酵素量は０．５６ｍｇである。

実施例２
実施例１で用いたドライイーストの代わりに、ＡＢ Ｍａｕｌｉ社製のパン用ドライイースト（商品名：Ａｃｔｉｖｅ Ｄｒｙ Ｙｅａｓｔ（ＡＤＹ）、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を用いた以外は実施例１と同様にして、シートサンプルを作製した。シートサンプルの全重量は、２５０ｍｇであった。

実施例２の酵母破砕抽出液には、酵素として、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）、補酵素として、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ^＋）が含まれており、酵素活性値は、１．９μＭ／ｓであった。

得られたシートサンプルに含まれるＰＶＡ樹脂は１６５ｍｇである（５質量％ＰＶＡ溶液を３．３ｍＬ使用）。また、前述の通り、酵素活性が１．９μＭ／ｓであり、そこから算出される有効酵素量濃度は、１．２８ｍｇ/ｍＬである。使用した酵母破砕抽出液量は、０．７ｍＬであるので、得られたシートサンプルに含まれる有効酵素量は０．９０ｍｇである。

実施例３
実施例１で用いたドライイーストの代わりに、日本甜菜製糖（株）製冷蔵パン用ドライイースト（商品名：ニッテンＦＲイーストのドライイースト化品、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）を用いた以外は実施例１と同様にして、シートサンプルを作製した。シートサンプルの全重量は、２５０ｍｇであった。

実施例３の酵母破砕抽出液には、酵素として、アルコールデヒドロゲナーゼ（ＡＤＨ）、補酵素として、酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ^＋）が含まれており、酵素活性値は、１．７μＭ／ｓであった。

得られたシートサンプルに含まれるＰＶＡ樹脂は１６５ｍｇである（５質量％ＰＶＡ溶液を３．３ｍＬ使用）。また、前述の通り、酵素活性が１．７μＭ／ｓであり、そこから算出される有効酵素量濃度は、１．１３ｍｇ/ｍＬである。使用した酵母破砕抽出液量は、０．７ｍＬであるので、得られたシートサンプルに含まれる有効酵素量は０．７９ｍｇである。

比較例１
５０ｍＭ ＮａＨ_２ＰＯ_４バッファー（ｐＨ８．０）０．７ｍＬを、５質量％ＰＶＡ溶液３．３ｍＬに添加し、これを外径９１ｍｍ×高さ２０ｍｍのシャーレに滴下後、一晩（約１２時間）、室温（２３℃）下にて乾燥させることで厚さ１０〜５０μｍのシートサンプルを作製した。

実施例及び比較例で得られたシートサンプルを用いて、以下の評価を行った。

＜ホルムアルデヒドガス分解実験＞
６Ｌの横口コック付きのネジ口デシケーターの下部に、実施例１〜３、比較例１で得られたシートサンプルをシャーレごと置き、２００℃に加熱した５０ｍＬビーカーを内蓋の上に置きデシケーターの蓋を閉じた。上部のネジ口よりアルデヒド溶液（パラホルムアルデヒドを加熱分解させて調整した０．１０８％溶液）を１０μＬ滴下し、速やかに蓋を閉じることで内部を一定のホルムアルデヒド濃度（初期濃度：３．３〜３．５ｐｐｍ）にした。初期及び経時後に検知管（９１−Ｌ、９１−ＬＬホルムアルデヒド用、ガステック（株）製）にて内部のホルムアルデヒド濃度を測定した。その結果を図１に示す。

＜耐熱性試験＞
精製酵素溶液（１ｍｇ／ｍＬ）と実施例２で得られた酵母破砕抽出液を、各温度（５、２０、３０、４０、５０、６０、７０℃）にて１２時間保存した後の酵素活性値を測定した。保存前の酵素活性値を１００％とし、保存後の酵素活性維持率（％）を算出した。その結果を図２に示す。

図１より、実施例１〜３は１２０時間後の系中のホルムアルデヒド濃度顕著に減少している事を確認した。一方、比較例１は、初期に減少しているものの、当該減少はフィルムにホルムアルデヒドが吸着されることによって系中濃度が低下するためであり、一定時間経過後は一定濃度を維持した。従って、気相物質分解酵素とＰＶＡ系樹脂を含むことで明確なホルムアルデヒドの分解能が確認された。

また、図２より、酵母破砕抽出液では、精製酵素より１０℃程度高い耐熱性を有することが確認された。

特定の気相物質分解酵素、ＰＶＡ系樹脂、水を含む本発明の気相物質分解体を、有害ガス分解シートとして用いることで、分解性能を有したシートを非常に安価な価格で提供することが可能となる。高機能でありながら、安価である本発明の有害ガス分解シートは先進国だけでなく現状の問題としてシックハウス等の問題を抱える新興国市場などで受け入れられる可能性が高いと考えられる。

Claims (11)

1. ポリビニルアルコール系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液から形成されることを特徴とする気相物質分解体。
2. 前記ポリビニルアルコール系樹脂が担持基材を形成し、当該担持基材中に前記酵母由来の気相物質分解酵素が分散していることを特徴とする請求項１に記載の気相物質分解体。
3. 前記ポリビニルアルコール系樹脂の重合度が、１００〜３０００であることを特徴とする請求項１又は２に記載の気相物質分解体。
4. 前記ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が、８５〜１００モル％であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の気相物質分解体。
5. 前記気相物質分解酵素の含有割合は、前記気相物質分解体全量基準で、０．０００１〜５質量％であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の気相物質分解体。
6. シート形状であることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の気相物質分解体。
7. 前記酵母由来の気相物質分解酵素が、酵母を破砕して得られることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の気相物質分解体。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の気相物質分解体を、気相と接することができるように基体上に設けたことを特徴とする気相物質分解ユニット。
9. 請求項８に記載の気相物質分解ユニットを気相と接触させることを特徴とする気相浄化方法。
10. ポリビニルアルコール系樹脂、酵母由来の気相物質分解酵素、及び、水を含む混合液を基体上に塗布して塗布膜を形成する工程、
    前記塗布膜を乾燥する工程、を含むことを特徴とする気相物質分解体の製造方法。
11. 前記混合液が、酵母を破砕して得られた気相物質分解酵素を含む酵母破砕抽出液と、ポリビニルアルコール系樹脂溶液を混合して得られることを特徴とする請求項１０に記載の気相物質分解体の製造方法。
    

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