JP2710815B2 - Gel substrate - Google Patents

Gel substrate

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JP2710815B2
JP2710815B2 JP3147989A JP3147989A JP2710815B2 JP 2710815 B2 JP2710815 B2 JP 2710815B2 JP 3147989 A JP3147989 A JP 3147989A JP 3147989 A JP3147989 A JP 3147989A JP 2710815 B2 JP2710815 B2 JP 2710815B2
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邦夫 阿部
文夫 中原
敏裕 浜田
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明はポリビニルアルコール及び水溶性高分子多糖
類からなるゲル基材に関する。
The present invention relates to a gel base comprising polyvinyl alcohol and a water-soluble high molecular polysaccharide.

本発明のゲル基材は耐摩耗性に優れ、またその内部に
包括固定化された微生物、酵素などの生体触媒がその活
性を効率的に発揮することができることから、本発明の
ゲル基材は生体触媒を固定化するための担体として有用
である。
The gel base material of the present invention is excellent in abrasion resistance, and the biocatalyst such as microorganisms and enzymes entrapped and immobilized therein can efficiently exhibit its activity. It is useful as a carrier for immobilizing a biocatalyst.

B.従来の技術 微生物を固定化することにより生体触媒として該微生
物が有する酵素及び微生物の機能を効率的に利用する研
究が古くからなされている。殊に「微生物固定化法によ
る排水処理」(昭和63年6月10日、産業用水調査会出
版)の第192〜214頁に詳細に説明されている。化学工学
協会第20回秋期大会研究発表講演要旨集第267〜269頁に
は、固定化活性汚泥による下廃水処理におけるポリビニ
ルアルコール(以上PVAと略記することがある)を硼酸
でゲル化して得られた担体の利用について総説されてい
る。又、「用水と廃水」第30巻第6号第36〜42頁(昭和
63年)にPVAを硼酸でゲル化することによつて固定化さ
れた嫌気性発酵菌について同様の報告がなされている。
B. Prior Art Research has been made for a long time to efficiently utilize enzymes and functions of microorganisms as a biocatalyst by immobilizing the microorganisms. In particular, it is described in detail in "Wastewater treatment by the microorganism immobilization method" (June 10, 1988, published by the Industrial Water Research Society), pages 192 to 214. Abstracts of the 20th Fall Meeting of the Society of Chemical Engineers, pp. 267-269 show that polyvinyl alcohol (abbreviated as PVA) in wastewater treatment with immobilized activated sludge is gelled with boric acid. There is a review of the use of such carriers. Also, "Water and Wastewater" Vol. 30, No. 6, pp. 36-42 (Showa
A similar report was made on anaerobic fermentation bacteria immobilized by gelling PVA with boric acid in 1963.

酵素、微生物などの生体触媒を固定化する方法の1つ
に、高分子素材を用いて生体触媒をそのまま包み込む包
括固定化法があり、この方法によく用いられる高分子素
材としてカラギ−ナン、ポリアクリルアミド、PVA、光
硬化性樹脂等がある。このうち、PVAはPVA水溶液を−5
℃以下に凍結後、常温で解凍することによつて、秀れた
耐水性、弾性及び柔軟性を有する、高含水性のゲルが得
られ、(特公昭47−12854号公報)これに酵素、微生物
などを包括させることによつて、秀れた固定化担体とし
て利用できる。このPVAゲルは凍結−解凍をくり返すこ
とによつて、あるいは凍結後、真空脱水を行うことによ
つて、従来の高分子素材には見られない、高強度のゲル
が得られる。(特開昭58−47492号公報) 生体触媒の固定化に用いられる高分子素材は、それ自
身、毒性がなく、生体触媒の活性に悪影響を与えないも
のでなければならないが、PVA凍結ゲルはゲル成形に於
いて、全く化学薬品を使用しないため、生体に対する安
定性が高く、しかも高含水性で多孔質構造のため、微生
物の培養、増殖に対して秀れた包括固定化担体である。
One of the methods for immobilizing biocatalysts such as enzymes and microorganisms is a comprehensive immobilization method in which a biocatalyst is directly wrapped using a polymer material, and carrageenan, poly is commonly used as a polymer material in this method. There are acrylamide, PVA, photocurable resin and the like. Among them, PVA is -5
After freezing at a temperature below ℃ and thawing at room temperature, a highly water-containing gel having excellent water resistance, elasticity and flexibility was obtained (Japanese Patent Publication No. 47-12854). By including microorganisms, it can be used as an excellent immobilization carrier. This PVA gel can be obtained by repeating freezing and thawing, or by performing vacuum dehydration after freezing to obtain a high-strength gel not found in conventional polymer materials. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-47492) The polymer material used for immobilizing the biocatalyst must itself be non-toxic and not adversely affect the activity of the biocatalyst. Since no chemicals are used in gel molding, it has high stability to living organisms, and has a high water-containing and porous structure, so that it is an excellent immobilized carrier for culturing and growing microorganisms.

この包括固定化法によつて生体触媒を固定化して生体
反応を行わせる反応槽には、固定層(充填層)、流動
層、撹拌槽等があるが、これらの反応槽で用いられる固
定化担体の形状としては、活性表面が広くとれる点、流
動性や充填効率が良い点、取り扱いの容易さから球体又
は繊維状であることが望ましい。
Reaction vessels for immobilizing the biocatalyst by this entrapping immobilization method and performing a biological reaction include a fixed bed (packed bed), a fluidized bed, a stirring tank, and the like. The shape of the carrier is desirably spherical or fibrous from the viewpoint that the active surface can be widened, the fluidity and the filling efficiency are good, and the handling is easy.

特に、工業上の実用面において、高強度の固定化担体
が容易にかつ、安価に製造可能なことが重要である。
In particular, in terms of industrial practical use, it is important that a high-strength immobilized carrier can be easily and inexpensively produced.

従来、酵素や微生物の固定化担体として広く用いられ
ているアルギン酸塩は、常温でアルギン酸ナトリウム水
溶液を、Ca 、Al のような多価金属イオンを含む水溶
液に滴下するとゲルを形成する安価で使い易いゲルであ
る。しかしながら、アルギン酸塩のゲルはリン酸塩でゲ
ルが破壊したり、廃水処理等の利用においてゲルそのも
のが浸食、溶解することもある。又、機械的強度も必ず
しも充分といえず、反応槽での長期間の使用において損
壊することが多い。
 It has been widely used as a carrier for immobilizing enzymes and microorganisms.
Alginates are sodium alginate aqueous solution at room temperature.
The solution, Ca , Al Water containing polyvalent metal ions such as
An inexpensive and easy-to-use gel that forms a gel when dropped on a liquid.
You. However, alginate gels are not phosphated.
Gels are destroyed or gels are used in wastewater treatment, etc.
May erode and dissolve. Also, make sure the mechanical strength
Is not sufficient, resulting in long-term use in the reaction tank.
Often destroyed.

又、光硬化性樹脂又はアクリルアミドから生成される
ゲルも、PVAゲルに比べ原料価格が非常に高価なため、
生体触媒の包括固定化担体としては実用上付加価値の高
い生体反応への適用に限られる。(特開昭61−216688号
公報) C.発明が解決しようとする課題 生体触媒を固定化するための担体としてのゲル基材が
実用上有利に使用されるうえで具備すべき条件は次のと
おりである。
Also, gels made from photocurable resin or acrylamide are also very expensive in raw material prices compared to PVA gels,
As an entrapping immobilization carrier for a biocatalyst, it is limited to application to a bioreaction with high practical value. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-216688) C. Problems to be Solved by the Invention The following conditions must be satisfied for a gel base material as a carrier for immobilizing a biocatalyst to be used in a practically advantageous manner. It is as follows.

(1) 製造が容易であること。(1) Easy manufacturing.

(2) 包括生体触媒の活性を失なわせないこと。又、
生菌体の休眠状態を復元させることが可能であること。
(2) The activity of the comprehensive biocatalyst must not be lost. or,
The ability to restore the dormant state of live cells.

(3) 担体内菌体増殖が可能であること。(3) Bacterial cell growth in the carrier is possible.

(4) 生体触媒に対して親和性が高いこと。又、含水
率が高いこと。
(4) High affinity for biocatalysts. Also, the water content must be high.

(5) 外部の基質及び酸素の透過性がよいこと。(5) Good permeability of external substrates and oxygen.

(6) 機械的性能(強度、水中耐久性、耐摩耗性)が
優れていること。
(6) Excellent mechanical performance (strength, durability in water, abrasion resistance).

(7) 耐微生物性を有していること(生物分解性がな
いこと)。
(7) Having microbial resistance (not biodegradable).

(8) 経済性に優れること。(8) Be economical.

しかしながら、上記の条件を充分に満足し得るゲル基
材はまだ見い出されていないのが現状である。
However, at present, a gel base material that can sufficiently satisfy the above conditions has not been found yet.

しかして、本発明の目的は、上記の条件を満足し得る
ゲル基材を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gel base material that can satisfy the above conditions.

D.課題を解決するための手段 本発明によれば、上記の目的は、ポリビニルアルコー
ル及び水溶性高分子多糖類からなる内部皮膜と外部皮膜
から構成され、乾燥状態における内部皮膜の平均厚さが
0.005〜0.20μmの範囲内であり、外部皮膜の平均厚さ
が0.1〜10μmの範囲内であり、かつ内部皮膜又は内部
皮膜と外部皮膜によつて形成される空間の平均最大径が
0.1〜10μmの範囲内であることを特徴とするゲル基材
を提供することにより達成される。
D. Means for Solving the Problems According to the present invention, the object described above comprises an inner film and an outer film made of polyvinyl alcohol and a water-soluble polymer polysaccharide, and the average thickness of the inner film in a dry state is reduced.
0.005 to 0.20 μm, the average thickness of the outer coating is 0.1 to 10 μm, and the average maximum diameter of the inner coating or the space formed by the inner coating and the outer coating is
This is achieved by providing a gel substrate characterized by being in the range of 0.1 to 10 μm.

本発明のゲル基材はPVA及び水溶性高分子多糖類から
なるが、かかるPVAとしては、平均重合度が1000以上、
好ましくは、1700以上で、ケン化度は98.5%以上、好ま
しくはケン化度99.85モル%以上の完全ケン化PVAがPVA
ゲルの形成上、望ましい。後述のとおり、本発明のゲル
基材は凍結工程を経て形成されるが、使用するPVAのケ
ン化度が低下すると、ゲル成形の凍結条件が厳しくな
り、必要な強度のゲルを得るためにはより低い凍結温度
と凍結時間を要することになるため、生産性の点から好
ましくない。またPVAとしては、本発明の目的を阻害し
ない範囲において、公知の種々の変性PVAを用いること
ができる。本発明のゲル基材を構成するもう一つの高分
子成分である水溶性高分子多糖類としては、具体的に
は、アルギン酸のアルカリ金属塩、ガラギーナン、マン
ナン、キトサン等の陽イオンとの接触によつてゲル化す
る能力のある水溶性高分子多糖類が挙げられる。この水
溶性高分子多糖類は、マグネシウムイオン、カルシウム
イオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン等のア
ルカリ土類金属イオン;アルミニウムイオン、セリウム
イオン、ニツケルイオン等の他の多価金属イオン;カリ
ウムイオン;アンモニウムイオンなどの上記水溶性高分
子多糖類をゲル化させ得る陽イオンと共存していてもよ
い。PVAと水溶性高分子多糖類との重合割合は35対65乃
至95対5の範囲内が好ましい。本発明のゲル基材は、さ
らに微生物の培地の構成成分、固定化担体の強度を上げ
るための補強材、生成ゲルの比重を調整する充填材、凍
結処理による微生物の凍結障害に対する保護剤等を含有
していてもよい。
The gel base material of the present invention is composed of PVA and a water-soluble polymer polysaccharide, and as such PVA, the average degree of polymerization is 1000 or more,
Preferably, the fully saponified PVA having a saponification degree of 98.5% or more, preferably a saponification degree of 99.85 mol% or more is PVA of 1700 or more.
Desirable for gel formation. As described below, the gel base material of the present invention is formed through a freezing step.However, when the degree of saponification of the PVA used decreases, the freezing conditions for gel molding become severe, and in order to obtain a gel having the required strength, Since a lower freezing temperature and a lower freezing time are required, it is not preferable in terms of productivity. As the PVA, various known modified PVAs can be used as long as the object of the present invention is not impaired. As the water-soluble polymer polysaccharide which is another polymer component constituting the gel base material of the present invention, specifically, an alkali metal salt of alginic acid, carrageenan, mannan, contact with cations such as chitosan, etc. And water-soluble high-molecular-weight polysaccharides capable of gelling. The water-soluble polymer polysaccharide includes alkaline earth metal ions such as magnesium ion, calcium ion, strontium ion and barium ion; other polyvalent metal ions such as aluminum ion, cerium ion and nickel ion; potassium ion; ammonium ion And the like, and may coexist with a cation capable of gelling the above water-soluble polymer polysaccharide. The polymerization ratio of PVA to the water-soluble polysaccharide is preferably in the range of 35:65 to 95: 5. The gel base material of the present invention further comprises a component of a microorganism culture medium, a reinforcing material for increasing the strength of the immobilized carrier, a filler for adjusting the specific gravity of the produced gel, a protective agent against freezing damage of microorganisms by freezing treatment, and the like. It may be contained.

本発明のゲル基材は、外部皮膜で覆われ、内部に網目
構造を有しており、乾燥状態において、0.005〜0.20μ
mの範囲内の平均厚さを有する内部皮膜(これが網目を
形成する)と0.1〜10μmの範囲内の平均厚さを有する
外部皮膜から構成され、かつ内部皮膜又はそれと外部皮
膜によつて形成される空間の平均最大径は乾燥状態にお
いて0.1〜10μmの範囲内である。これらの寸法は、乾
燥状態にあるゲル基材の断面を電子顕微鏡で観察するこ
とによつて決定される。ここにおける乾燥状態とは、例
えば含水ゲルをエタノール水溶液およびエタノールに順
次浸漬することによつてゲル中の水をエタノールに置換
し、得られた含エタノールゲルを液体窒素中で凍結さ
せ、次いで真空乾燥することによつて達成される状態で
ある。空間の平均最大径は、ゲル基材の断面の電子顕微
鏡写真に現れた空間の50箇所を任意にとりあげ、それぞ
れの空間における最大径を測定し、その数値の算術平均
をとることにより決められる。内部皮膜の平均厚さは、
とりあげた上記の50箇所の空間のそれぞれについて、該
空間を形成する内部皮膜の一点を任意に選び、その部分
での膜の厚さを測定し、その数値の算術平均をとること
により決められる。また外部皮膜の平均厚さは外部皮膜
の任意の50箇所をとりあげ、それらの位置における外部
皮膜の厚さを測定し、その数値を算術平均をとることに
より決められる。
The gel base material of the present invention is covered with an outer coating, has a network structure inside, and in a dry state, 0.005 to 0.20 μm.
m and an outer coating having an average thickness in the range of 0.1 to 10 μm and formed by the inner coating or the outer coating and the outer coating having an average thickness in the range of 0.1 to 10 μm. The average maximum diameter of the space is in the range of 0.1 to 10 μm in a dry state. These dimensions are determined by observing the cross section of the gel base in a dry state with an electron microscope. Here, the dry state means, for example, that the water in the gel is replaced with ethanol by sequentially immersing the hydrogel in an aqueous ethanol solution and ethanol, the ethanol-containing gel obtained is frozen in liquid nitrogen, and then dried under vacuum. This is the state achieved by doing so. The average maximum diameter of the space is determined by arbitrarily picking up 50 places in the space that has appeared in an electron micrograph of the cross section of the gel base material, measuring the maximum diameter in each space, and taking the arithmetic average of the numerical values. The average thickness of the inner coating is
For each of the above-mentioned fifty spaces, one point of the internal film forming the space is arbitrarily selected, the thickness of the film at that part is measured, and an arithmetic average of the numerical values is determined. The average thickness of the outer coating is determined by taking 50 arbitrary locations of the outer coating, measuring the thickness of the outer coating at those positions, and taking the arithmetic average of the values.

内部皮膜の平均厚さが0.005μm未満では、ゲル成形
体としての弾力性に欠け軟弱なものとなり、しかもこの
皮膜で作られる空間部分が大変小さなものとなり、生体
触媒が包括固定化される空間としては好ましくない。一
方0.20μmを越えては皮膜が厚くなりゲル構成の骨格が
大きくなるため基質及び酸素の透過性に欠け、微生物の
増殖及び生体触媒としての活性に劣ることになるため好
ましくない。
If the average thickness of the inner coating is less than 0.005 μm, it will be inflexible because of lack of elasticity as a gel molded body, and the space created by this coating will be very small, as a space where the biocatalyst is comprehensively immobilized Is not preferred. On the other hand, if it exceeds 0.20 μm, the film becomes thick and the skeleton of the gel structure becomes large, so that it lacks the permeability of the substrate and oxygen, and the growth of microorganisms and the activity as a biocatalyst are not preferable.

内部皮膜又は内部皮膜と外部皮膜から形成される空間
の平均最大径が0.1μm未満ではゲル基材内部までの基
質及び酸素の透過性を損い、かつ微生物の居住空間とし
ては小さすぎるため好ましくない。又、10μmを越えて
は空間部分が大きすぎゲルの機械的強度を損い、低いゲ
ル強度となるため好ましくない。又、本発明で規定され
た寸法を有する空間であれば、微生物を包括した空間部
分に8〜15倍の水を含有することができ、微生物に対す
る親和性が付与される。
If the average maximum diameter of the space formed by the inner film or the inner film and the outer film is less than 0.1 μm, the permeability of the substrate and oxygen to the inside of the gel base material is impaired, and the living space for microorganisms is not preferable because it is too small. . On the other hand, if the thickness exceeds 10 μm, the space is too large, which impairs the mechanical strength of the gel and results in low gel strength, which is not preferable. In addition, if the space has the dimensions specified in the present invention, the space containing the microorganisms can contain 8 to 15 times the amount of water, and the affinity for the microorganisms is imparted.

外部皮膜の平均厚さが0.1μm未満ではゲルの機械的
性能であるゲルの強度及び弾性力に劣り、流動層内にお
けるゲル粒子間及び充填層内壁との衝突及び摩耗が激し
く長期の耐久性が損なわれる。さらに高濃度で包括した
ゲル中の生体触媒が外部環境へ漏洩してしまう恐れがあ
るため好ましくない。一方、10μmを越えた外部皮膜で
覆われる場合、基質及び酸素の透過性が極端に悪化する
ため微生物はゲルの表面部分に集まり、ゲル内部まで基
質及び酸素が透過しなくなるので生体触媒としては好ま
しくない。
If the average thickness of the outer coating is less than 0.1 μm, the mechanical performance of the gel is inferior in the strength and elasticity of the gel, and the collision between the gel particles in the fluidized bed and the inner wall of the packed bed and abrasion are severe, resulting in long-term durability. Be impaired. Further, the biocatalyst in the gel wrapped at a high concentration may leak to the external environment, which is not preferable. On the other hand, when covered with an outer coating exceeding 10 μm, the permeability of the substrate and oxygen deteriorates extremely, so that the microorganisms gather on the surface portion of the gel, and the substrate and oxygen do not pass through to the inside of the gel, so that it is preferable as a biocatalyst. Absent.

本発明のゲル基材の形状は、特に限定されることな
く、球状、繊維状、フィルム状などの任意の形状を適宜
選択することができる。
The shape of the gel base material of the present invention is not particularly limited, and an arbitrary shape such as a spherical shape, a fibrous shape, and a film shape can be appropriately selected.

本発明のゲル基材が包括固定化のために利用されうる
生体触媒は、微生物、酵素、動植物細胞など特に限定さ
れるものではない。微生物は、細菌、放線菌、カビ、酵
母などのいずれでもよく、純粋培養で取得されたもので
も、混合培養で取得されたものでも、また活性汚泥菌で
あつてもよい。微生物としては、例えば、ムコール(Mu
ccor)属、フザリウム(Fusarium)属、クラドツリツク
ス(Cladothrix)属、スフエロチルス(Sphaerotilus)
属、ヅーグレア(Zoogloea)属、レプトミツス(Leptom
itus)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、リゾプ
ス(Rhizopus)属、シユードモナス(Pseudomonas)
属、アセトバクター(Acetobacter)属、ストレプトマ
イセス(Streptomyces)属、エシエリシア(Escherichi
a)属、サツカロマイセス(Saccharomyces)属、キヤン
デイダ(Candida)属などの属に属する微生物が挙げら
れ、イオウ細菌、メタン菌、酪酸菌、乳酸菌、枯草菌、
変形菌、不全菌、硝酸菌、亜硝酸菌などを例示される。
また、排水処理を目的とする場合には、タンパク質分解
酵素、炭水化物分解酵素、脂肪分解酵素を生産する菌を
固定化することが望ましい。酵素としては、その起源に
かかわらず、動物由来のもの、微生物由来のものなどを
任意に選ぶことができる。酵素の代表例として、ラクテ
ートデヒドロゲナーゼ(1.1.2.3)、ラクテートオキシ
ダーゼ(1.1.3.2)、グルコースオキシダーゼ(1.1.3.
4)、ホルメートデヒドロゲナーゼ(1.2.1.2)、アルデ
ヒドデヒドロゲナーゼ(1.2.1.3)、アルデヒドオキシ
ダーゼ(1.2.3.1)、キサンチンオキシダーゼ(1.2.3.
2)、ピルビン酸オキシダーゼ(1.2.3.3)、ピルビン酸
リダクターゼ(1.2.4.1)、コルチゾン−α−リダクタ
ーゼ(1.3.1.4)、アシルCoA−デヒドロゲナーゼ(13.9
9.3)、3−ケトステロイド△−デヒドロゲナーゼ
(1.3.99.4)、3−ケトステロイド△−デヒドロゲナ
ーゼ(1.3.99.5)、L−アラニンデヒドロゲナーゼ(1.
4.1.1)、L−グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(1.4.1.
3)、L−アミノ酸アキシダーゼ(1.4.3.2)、D−アミ
ノ酸オキシダーゼ(1.4.3.3)、ピリドキサールリン酸
オキシダーゼ(1.4.3.5)、カタラーゼ(1.11.1.6)、
カテコールメチルトランスフエラーゼ(2.1.1.6)、カ
ルニチンアセチルトランスフエラーゼ(2.3.1.7)、ア
セチルCoAアセチルトランスフエラーゼ(2.3.1.9)、ア
スペルテートアミノトランスフエラーゼ(2.6.1.1)、
アラニンアミノトランスフエラーゼ(2.6.1.2)、ピリ
ドキサミンピルベートトランスフエラーゼ(2.6.1)、
ヘキソキナーゼ(2.7.11)、グルコキナーゼ(2.7.1.
2)、フルクトキナーゼ(2.7.1.4)、ホスホグルコキナ
ーゼ(2.7.1.10)、ホスホフルクトキナーゼ(2.7.1.1
1)、ピルベートキナーゼ(2.7.1.40)、カルボキシエ
ステラーゼ(3.1.1.1)、アリールエステラーゼ(3.1.
1.2)、リパーゼ(3.1.1.3)、ホスホリパーゼA(3.1.
1.4)、アセチルエステラーゼ(3.1.1.6)、コレステロ
ールエステラーゼ(3.1.1.13)、グルコアミラーゼ(3.
2.1.3)、セルラーゼ(3.2.1.4)、イヌラーゼ(3.2.1.
7)、α−グルコシダーゼ(3.2.1.20)、β−グルコシ
ダーゼ(3.2.1.21)、α−ガラクトシダーゼ(3.2.1.2
2)、β−ガラクトシダーゼ(3.2.1.23)、インベルタ
ーゼ(3.2.1.26)、ペプシン(3.4.4.1)、トリプシン
(3.4.4.4)、キモトリプシンA(3.4.4.5)、カテプシ
ンA(3.4)、パパイン(3.4.4.10)、トロンビン(3.
4.4.13)、アミダーゼ(3.5.1.4)、ウレアーゼ(3.5.
1.5)、ペニシリンアシダーゼ(3.5.1.11)、アミノア
シラーゼ(3.5.1.14)、アデニンデアミナーゼ(3.5.4.
2)、A.T.P.アーゼ(3.6.1.3)、ピルベートデカルボキ
シラーゼ(4.1.1.1)、オキザレートデカルボキシラー
ゼ(4.1.1.2)、トリプトフアンデカルボキシラーゼ
(4.1.1.27)、アルドラーゼ(4.1.2.13)、マレートシ
ユターゼ(4.1.3.2)、トリプトフアンシンターゼ(4.
2.1.20)、アスペルターゼ(4.3.1.1)、リジンラセマ
ーゼ(5.1.1.5)、グルコース−6−リン酸イソメラー
ゼ(5.3.1.9)、ステロイド△−イソメラーゼ(5.3.3.
1)、マクシニルCoAシンセターゼ(6.2.1.5)〔(註)
カツコ内の数字は酵素番号を表わす。〕などを挙げるこ
とができる。また、動植物細胞としては、成長点細胞、
カルス、胚芽などを例示することができる。
The biocatalyst in which the gel substrate of the present invention can be used for entrapping and immobilizing is not particularly limited, such as microorganisms, enzymes, animal and plant cells. The microorganism may be any of bacteria, actinomycetes, molds, yeasts, and the like, and may be obtained by pure culture, obtained by mixed culture, or activated sludge. As the microorganism, for example, Mucol (Mu
genus ccor), genus Fusarium, genus Cladothrix, sphaerotilus
Genus, Zoogloea, Leptomus
genus itus, genus Aspergillus, genus Rhizopus, Pseudomonas
Genus, Acetobacter, Streptomyces, Escherichia
a) Microorganisms belonging to genera such as genera, genus Saccharomyces, and genus Candida, including sulfur bacteria, methane bacteria, butyric acid bacteria, lactic acid bacteria, Bacillus subtilis,
Examples include deformed bacteria, defective bacteria, nitric acid bacteria, and nitrite bacteria.
For the purpose of wastewater treatment, it is desirable to immobilize bacteria that produce proteases, carbohydrate degradation enzymes, and lipolytic enzymes. Regarding the enzyme, regardless of its origin, an enzyme derived from an animal or a microorganism can be arbitrarily selected. Representative examples of the enzyme include lactate dehydrogenase (1.1.2.3), lactate oxidase (1.1.3.2), and glucose oxidase (1.1.3.
4), formate dehydrogenase (1.2.1.2), aldehyde dehydrogenase (1.2.1.3), aldehyde oxidase (1.2.3.1), xanthine oxidase (1.2.3.
2), pyruvate oxidase (1.2.3.3), pyruvate reductase (1.2.4.1), cortisone-α-reductase (1.3.1.4), acyl CoA-dehydrogenase (13.9
9.3), 3-ketosteroid △ 1 -dehydrogenase (1.3.99.4), 3-ketosteroid △ 4 -dehydrogenase (1.3.99.5), L-alanine dehydrogenase (1.3.99.5)
4.1.1), L-glutamate dehydrogenase (1.4.1.
3), L-amino acid oxidase (1.4.3.2), D-amino acid oxidase (1.4.3.3), pyridoxal phosphate oxidase (1.4.3.5), catalase (1.11.1.6),
Catechol methyltransferase (2.1.1.6), carnitine acetyltransferase (2.3.1.7), acetyl-CoA acetyltransferase (2.3.1.9), asperate aminotransferase (2.6.1.1),
Alanine aminotransferase (2.6.1.2), pyridoxamine pyruvate transerase (2.6.1),
Hexokinase (2.7.11), glucokinase (2.7.1.
2), fructokinase (2.7.1.4), phosphoglucokinase (2.7.1.10), phosphofructokinase (2.7.1.1)
1), pyruvate kinase (2.7.1.40), carboxylesterase (3.1.1.1), arylesterase (3.1.
1.2), lipase (3.1.1.3), phospholipase A (3.1.
1.4), acetylesterase (3.1.1.6), cholesterol esterase (3.1.1.13), glucoamylase (3.
2.1.3), cellulase (3.2.1.4), inulase (3.2.1.
7), α-glucosidase (3.2.1.20), β-glucosidase (3.2.1.21), α-galactosidase (3.2.1.2
2), β-galactosidase (3.2.1.23), invertase (3.2.1.26), pepsin (3.4.4.1), trypsin (3.4.4.4), chymotrypsin A (3.4.4.5), cathepsin A (3.4), papain (3.4) 4.10), thrombin (3.
4.4.13), amidase (3.5.1.4), urease (3.5.
1.5), penicillin acidase (3.5.1.11), aminoacylase (3.5.1.14), adenine deaminase (3.5.4.
2), ATPase (3.6.1.3), pyruvate decarboxylase (4.1.1.1), oxalate decarboxylase (4.1.1.2), tryptophan decarboxylase (4.1.1.27), aldolase (4.1.2.13), Murray Tosidase (4.1.3.2), tryptophan synthase (4.
2.1.20), asperase (4.3.1.1), lysine racemase (5.1.1.5), glucose-6-phosphate isomerase (5.3.1.9), steroid △ -isomerase (5.3.3.
1), maxinyl-CoA synthetase (6.2.1.5) [(Note)
Numbers in katzko represent enzyme numbers. And the like. As animal and plant cells, growth point cells,
Examples include calli and embryos.

本発明のゲル基材の性質は一般に次のとおりである。
ゲルの含水率(ゲル全量中の水の量の割合)は80〜90%
と大変高いものである。PVAに対する水の量は8〜15倍
となる。基質の透過性については、一定濃度の基質を溶
解させた水溶液中に本発明のゲル基材からなる含水ゲル
を浸漬し一定時間毎に溶媒をサンプリングして基質の濃
度をガスクロマトグラフイーから求め、平衡になつた時
点での基質のゲル内の濃度を求めた。この値により分配
係数(ゲル内基質濃度/基質濃度)を求めた。エタノー
ルは0.97、メタノール0.98、シヨ糖0.98、ブドウ糖0.9
8、合成下水0.89と大変高く、1に近いものであつた。
The properties of the gel substrate of the present invention are generally as follows.
The water content of the gel (percentage of water in the total amount of gel) is 80-90%
It is very expensive. The amount of water to PVA is 8 to 15 times. Regarding the permeability of the substrate, the hydrated gel comprising the gel base material of the present invention is immersed in an aqueous solution in which a constant concentration of the substrate is dissolved, the solvent is sampled at regular intervals, and the concentration of the substrate is determined by gas chromatography. The concentration of the substrate in the gel at the time of equilibrium was determined. The partition coefficient (substrate concentration in gel / substrate concentration) was determined from this value. 0.97 ethanol, 0.98 methanol, 0.98 cane sugar, 0.9 glucose
8. Synthetic sewage was very high at 0.89, close to 1.

本発明のゲル基材からなる含水ゲルの機械的強度につ
いては、厚さ1mm、巾1cm、長さ3cmのゲル状物をつく
り、島津製作所製オートグラフIM−100を用いて、引張
り強度及び破断伸度を求めた。その引張り強度は1〜10
kg/cm2であり、その時の破断伸度は100〜300%であつ
た。一方水中における耐摩耗性は充填率10%として標準
活性汚泥法による曝気槽中に投入し、各経日後での重量
変化を調らべた(水温は10〜20℃であつた)。テスト開
始30日間での重量変化は全重量に対し約10〜18%の減少
をみたが、それ以後360日後の減少率は1〜2%と少な
く、ゲルの破損などは認められなかつた。比較のために
テストしたアルギン酸のみのゲルは30日後に全量消滅し
ていた。
Regarding the mechanical strength of the hydrogel comprising the gel base material of the present invention, a gel having a thickness of 1 mm, a width of 1 cm, and a length of 3 cm was prepared, and the tensile strength and the breaking strength were measured using an Autograph IM-100 manufactured by Shimadzu Corporation. The elongation was determined. Its tensile strength is 1-10
kg / cm 2 , and the breaking elongation at that time was 100 to 300%. On the other hand, the abrasion resistance in water was set at a filling rate of 10%, and the mixture was put into an aeration tank by a standard activated sludge method, and the weight change after each day was examined (the water temperature was 10 to 20 ° C). The change in weight within 30 days from the start of the test showed a decrease of about 10 to 18% with respect to the total weight, but after that, the rate of decrease after 360 days was as small as 1 to 2%, and no breakage of the gel was observed. Alginic acid-only gels tested for comparison had completely disappeared after 30 days.

後述する実施例1で得られた本発明のゲル基材の乾燥
状態における断面の電子顕微鏡写真を第1〜4図に示
す。すなわち実施例1で得られた微生物が固定されたゲ
ルを上昇系列の10、20、30、40、50、60、80及び90%の
エタノール水溶液に1日ずつ浸漬置換を繰り返し、最終
的に100%エタノールに浸漬置換したのち液体窒素中で
凍結させ、真空乾燥を行うことにより乾燥ゲル基材を得
た。該ゲル基材を凍結割断後金一パラジウム合金で蒸着
し、日立製作所製HSF−2型の走査型電子顕微鏡で観察
した。その電子顕微鏡写真が第1〜4図である。第1図
は、外部皮膜と内部皮膜の断面部分の写真であり、第2
〜4図は内部皮膜の断面部分の写真である。観察された
皮膜の平均厚さは、外部皮膜が1.5μm、内部皮膜が0.1
5μmであり、空間の大きさは断面から観ると平均最大
径が1.7μmであり、その空間は均一に分布しているこ
とが認められる。
FIGS. 1 to 4 show electron micrographs of a cross section of the gel base material of the present invention obtained in Example 1 described later in a dry state. That is, the gel on which the microorganisms obtained in Example 1 were fixed was repeatedly immersed and replaced in an ascending series of aqueous solutions of 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 and 90% ethanol each day, and finally, After immersion replacement in ethanol, the mixture was frozen in liquid nitrogen and dried under vacuum to obtain a dried gel base material. After the gel base material was freeze-fractured, it was vapor-deposited with a gold-palladium alloy, and observed with a scanning electron microscope of type HSF-2 manufactured by Hitachi, Ltd. The electron micrographs are shown in FIGS. FIG. 1 is a photograph of a cross section of an outer film and an inner film, and FIG.
4 are photographs of the cross section of the internal coating. The average thickness of the observed coating was 1.5 μm for the outer coating and 0.1 μm for the inner coating.
It is 5 μm, and the size of the space is 1.7 μm in average maximum diameter when viewed from the cross section, and it is recognized that the space is uniformly distributed.

本発明のゲル基材からなるゲルは、生体触媒との親和
性に富み、各種の反応槽形式にも適用できる強度と耐久
性を有し、又、耐水性、耐薬品性に秀れており、生体触
媒の包括固定化担体として望ましい特性を備えている。
しかも、このゲル基材は、後述するように凍結処理とい
う簡単な操作で、しかも生体触媒に有害な薬液を一切使
用することなく製造することができる。
The gel composed of the gel base material of the present invention is rich in affinity with a biocatalyst, has strength and durability applicable to various reaction tank types, and is excellent in water resistance and chemical resistance. It has desirable characteristics as an entrapping and immobilizing carrier for biocatalysts.
In addition, the gel base material can be manufactured by a simple operation of freezing treatment as described later, and without using any chemical solution harmful to the biocatalyst.

以上のような性質を有する本発明のゲル基材は公共下
水排水、家庭用又はビル用のし尿排水、家庭雑排水、農
業、畜産、漁業、養漁池の排水、園芸、庭園、ゴルフ
場、タメ池等での水処理用基材として利用することがで
き、又、食品の製造時の排水、酵素の生産等の基材とし
て利用することができる。
The gel base material of the present invention having the above-mentioned properties is a public sewage drainage, household or building night drainage, household wastewater, agriculture, livestock, fishery, fishpond drainage, horticulture, garden, golf course, It can be used as a substrate for water treatment in a pond or the like, and can also be used as a substrate for drainage during production of food, production of enzymes, and the like.

以下に、本発明のゲル基材の製造法について詳しく説
明する。
Hereinafter, the method for producing the gel base material of the present invention will be described in detail.

本発明のゲル基材は、PVA及び陽イオンとの接触によ
りゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類を含有する
混合水溶液を球状、繊維状、膜状などの任意の形状で、
該水溶性高分子多糖類をゲル化し得る陽イオンを含有す
る化合物を含有する水溶液と接触させることによつて該
混合水溶液の表面を固化させ、得られた成形物を−5℃
以下での凍結とそれに続く解凍からなる操作に少なくと
も1回付することによつてPVAをゲル化させることによ
り得ることができる。水溶性高分子多糖類としては、前
述のごとく種々のものを使用することができるが、アル
ギン酸ナトリウムを用いることが好ましい。アルギン酸
ナトリウムは、PVA水溶液の成形助剤となるばかりでな
く、アルギン酸ナトリウムを添加しないものに比べ、ゲ
ル強度を上げ、ゲル表面の粘着性を解消する効果があ
る。このことは、凍結温度や凍結保持時間、凍結−解凍
処理回数などの凍結条件がより簡略化されるため、ゲル
による生体触媒固定化処理に要する時間を著しく短縮で
きる。なお、アルギン酸ナトリウムを使用する場合、そ
れをゲル化させ得る陽イオンを含有する化合物として
は、塩化カルシウム(以下、CaCl2と略記することがあ
る)を使用するのが好適である。
The gel base material of the present invention is a mixed aqueous solution containing a water-soluble polymer polysaccharide capable of gelling by contact with PVA and a cation in a spherical, fibrous, or film-shaped arbitrary shape.
The surface of the mixed aqueous solution is solidified by contact with an aqueous solution containing a compound containing a cation capable of gelling the water-soluble high molecular polysaccharide, and the obtained molded product is cooled to -5 ° C.
It can be obtained by gelling PVA by subjecting the PVA to at least one operation of the following freezing and subsequent thawing. As the water-soluble polymer polysaccharide, various ones can be used as described above, but it is preferable to use sodium alginate. Sodium alginate not only serves as a molding aid for the PVA aqueous solution, but also has an effect of increasing the gel strength and eliminating the stickiness of the gel surface, as compared with the case where sodium alginate is not added. This further simplifies the freezing conditions such as the freezing temperature, the freezing holding time, and the number of freeze-thaw treatments, so that the time required for the biocatalyst immobilization treatment using the gel can be significantly reduced. When sodium alginate is used, it is preferable to use calcium chloride (hereinafter sometimes abbreviated as CaCl 2 ) as a compound containing a cation that can gel it.

PVA混合水溶液におけるPVAの濃度はPVAゲル形成能の
範囲から、3〜40wt%まで可能であり、PVA濃度が高い
ほど、より強固なゲルが生成するが、必要なゲル強度が
得られるのであれば、PVA濃度が低い方がゲル基材の生
体触媒に対する親和性が高く、含水率が高く、また基質
及び酸素の透過性が良好となる傾向がある。PVA以外の
添加成分の種類や濃度、PVA混合水溶液の液温などによ
つて、適切な濃度を選定する必要はあるが、例えば常温
でPVA混合水溶液を陽イオン含有化合物水溶液に滴下す
る場合には、PVA濃度が5〜10wt%であれば球状化が容
易であり、実用上十分なゲル強度が得られる。
The concentration of PVA in the PVA mixed aqueous solution can be from 3 to 40% by weight from the range of the PVA gel forming ability. As the PVA concentration increases, a stronger gel is generated, but if the required gel strength is obtained, The lower the PVA concentration, the higher the affinity of the gel substrate for the biocatalyst, the higher the water content, and the better the permeability of the substrate and oxygen. It is necessary to select an appropriate concentration depending on the type and concentration of the additive component other than PVA, the liquid temperature of the PVA mixed aqueous solution, and the like.For example, when the PVA mixed aqueous solution is dropped at room temperature to the cation-containing compound aqueous solution, When the PVA concentration is 5 to 10% by weight, spheroidization is easy, and practically sufficient gel strength can be obtained.

PVA混合水溶液に添加する水溶性高分子多糖類の濃度
は、水に対して0.2〜4wt%、更に好ましくは0.5〜2wt%
が良い。0.2wt%未満では、PVA混合水溶液の表面固化が
不充分となり、内部皮膜及び外部皮膜の薄いゲルしか得
られないことから、好ましくない。逆に水溶性高分子多
糖類の濃度が4wt%より大の場合には、固い成形物が得
られるが、溶液粘度の上昇がもたらさせるのみならず、
ゲルの外部皮膜が厚くなり、基質及び酵素の透過性が阻
害され、しかも耐微生物性が不充分となるため好ましく
ない。本発明のゲル基材に包括固定化させたい生体触媒
はPVA混合水溶液に混入される。また、このPVA混合水溶
液にはPVAのゲル化を阻害しない範囲で、生体触媒の培
地、固定化坦体の強度を上げるための補強材、生成ゲル
の比重を調整する充填材、凍結処理による生体触媒の凍
結障害に対する保護剤等を添加しても良い。
The concentration of the water-soluble polymer polysaccharide added to the aqueous PVA mixed solution is 0.2 to 4% by weight, more preferably 0.5 to 2% by weight based on water.
Is good. If it is less than 0.2 wt%, the surface solidification of the PVA mixed aqueous solution becomes insufficient, and only a thin gel of the inner film and the outer film is obtained, which is not preferable. Conversely, when the concentration of the water-soluble polysaccharide is higher than 4 wt%, a hard molded product is obtained, but not only does the solution viscosity increase,
It is not preferable because the outer coating of the gel becomes thick, the permeability of the substrate and the enzyme is inhibited, and the microbial resistance becomes insufficient. The biocatalyst to be immobilized and immobilized on the gel base material of the present invention is mixed in a PVA mixed aqueous solution. In addition, the PVA mixed aqueous solution contains a biocatalyst medium, a reinforcing material for increasing the strength of the immobilized carrier, a filler for adjusting the specific gravity of the produced gel, and a biotreatment by freezing treatment within a range that does not inhibit gelation of PVA. A protective agent or the like against freezing damage of the catalyst may be added.

以上のPVA混合水溶液を球状、繊維状、膜状などの任
意の形状で、陽イオン含有化合物の水溶液と接触させる
ことにより、その形状で該PVA混合水溶液の表面を固化
させる。水溶性高分子多糖類としてアルギン酸ナトリウ
ムを使用し、かつ陽イオン含有化合物としてCaCl2を使
用する場合には、CaCl2水溶液の濃度は0.05〜1.0mol/
が好ましく、PVA濃度やアルギン酸ナトリウム濃度、あ
るいは、PVA混合水溶液の成形物の硬さから、通常は0.1
〜0.5mol/が好ましい。
By contacting the above PVA mixed aqueous solution with an aqueous solution of a cation-containing compound in an arbitrary shape such as a spherical shape, a fibrous shape, or a film shape, the surface of the PVA mixed aqueous solution is solidified in that shape. When sodium alginate is used as the water-soluble polysaccharide and CaCl 2 is used as the cation-containing compound, the concentration of the CaCl 2 aqueous solution is 0.05 to 1.0 mol /
Preferably, from the PVA concentration and sodium alginate concentration, or from the hardness of the molded product of the PVA mixed aqueous solution, usually 0.1%
~ 0.5 mol / is preferred.

PVA混合水溶液を例えば、注射器に充填し、注射針の
様な管状の口金から押し出して、CaCl2を含有する水溶
液に滴下する場合、口金から押し出されたPVA混合水溶
液の液滴は、CaCl2水溶液に接触すると表面張力によつ
て球体となり、更に球体の最表面が薄膜状に固化して、
PVA混合水溶液の球状成形物となる。球状成形物の直径
は口金の直径、PVA混合水溶液の粘度を調整することに
よつて、直径1mm〜10mmに任意に変えられる。CaCl2水溶
液は静置水でも良いが、スターラー等で強制撹拌するこ
とによつて、PVA混合水溶液の成形物とCaCl2水溶液の反
応速度を促進し、球状成形物同志の融着をほぼ完全に防
止できる。実用上、多量のPVAゲルを製造する場合、球
状成形物の直径を揃えるには、PVA混合水溶液の押し出
しにポンプ等を用いることが出来る。例えばフレキシブ
ルなチユーブを圧縮して送液するローラーポンプは送液
が間歇流になるので、口金からの吐出が一定量となり均
一な球状成形物が得られ易い。
For example, when the PVA mixed aqueous solution is filled in a syringe, extruded from a tubular base such as a syringe needle, and dropped into an aqueous solution containing CaCl 2 , the droplet of the PVA mixed aqueous solution extruded from the base is a CaCl 2 aqueous solution. When it comes into contact with the sphere, it becomes a sphere due to surface tension, and the outermost surface of the sphere solidifies into a thin film,
It becomes a spherical molded product of the PVA mixed aqueous solution. The diameter of the spherical molded product can be arbitrarily changed to a diameter of 1 mm to 10 mm by adjusting the diameter of the die and the viscosity of the PVA mixed aqueous solution. The CaCl 2 aqueous solution may be standing water, but by forcibly stirring with a stirrer or the like, the reaction rate between the molded product of the PVA mixed aqueous solution and the CaCl 2 aqueous solution is promoted, and the fusion of the spherical molded products is almost completely performed. Can be prevented. In practice, when a large amount of PVA gel is produced, a pump or the like can be used to extrude the PVA mixed aqueous solution in order to make the diameter of the spherical molded product uniform. For example, in a roller pump that compresses and feeds a flexible tube, the liquid is intermittently flowed, so that the discharge from the mouthpiece is constant and a uniform spherical molded product is easily obtained.

陽イオン含有化合物水溶液中で表面固化したPVA混合
水溶液成形物は、陽イオン含有化合物水溶液と分離し
て、そのまま凍結する。凍結温度は−5℃以下で良い
が、より強力なゲルを得るには−20℃以下がより望まし
い。凍結保持時間は2時間以上、好ましくは10時間以上
が良い。凍結処理によつて、PVA混合水溶液の成形物が
ゲル化する。これを生体触媒に悪影響を及ぼさない温度
範囲に放置して解凍することによつて、PVAゲルが得ら
れる。
The PVA mixed aqueous solution molded product surface-solidified in the cation-containing compound aqueous solution is separated from the cation-containing compound aqueous solution and frozen as it is. The freezing temperature may be -5 ° C or lower, but -20 ° C or lower is more preferable to obtain a stronger gel. The freeze-holding time is 2 hours or more, preferably 10 hours or more. By the freezing treatment, the molded product of the PVA mixed aqueous solution is gelled. The PVA gel is obtained by thawing this by leaving it in a temperature range that does not adversely affect the biocatalyst.

PVAゲルは1回の凍結−解凍処理によつても得られる
が、PVA混合水溶液の組成や凍結条件によつては、必要
な強度に達しない場合もあり、好ましくは2回以上、更
に好ましくは3回以上の凍結−解凍をくり返すことによ
つて、強度の充分高いゲルが得られる。
The PVA gel can be obtained by one freeze-thaw treatment. However, depending on the composition of the PVA mixed aqueous solution and the freezing conditions, the required strength may not be achieved, and is preferably at least twice, more preferably two or more times. By repeating freezing and thawing three or more times, a gel having sufficiently high strength can be obtained.

E.実施例 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明は実施例により限定されるものではない。
E. Examples Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.

実施例1 (株)クラレ製のPVA(平均重合度1740、ケン化度99.
85モル%)を40℃の温水で約1hr洗浄後、PVA濃度8wt%
になる様にPVAに水を加え全量を40gにしてpH6に調整し
た。これをオートクレーブで120℃で30分間処理し、PVA
を溶解した後、室温まで放冷した。このPVA水溶液にア
ルギン酸ナトリウム0.4gを加えて、混合した後、更に酵
母菌〔サツカロマイセス・セレビシエ〕0.5g−wet cell
s/mlを含む滅菌水を4ml添加して充分撹拌した。
Example 1 PVA manufactured by Kuraray Co., Ltd. (average polymerization degree 1740, saponification degree 99.
85 mol%) with 40 ° C warm water for about 1 hr, PVA concentration 8wt%
Then, water was added to PVA to make the total amount 40 g, and the pH was adjusted to 6. This is treated in an autoclave at 120 ° C for 30 minutes, and PVA
Was dissolved and then allowed to cool to room temperature. After adding 0.4 g of sodium alginate to this aqueous PVA solution and mixing, 0.5 g-wet cell of yeast (Saccharomyces cerevisiae) was further added.
4 ml of sterilized water containing s / ml was added and stirred sufficiently.

これらの混合液を先端に内径0.8mmの注射針を取りつ
けた内径2mmφのビニル管1本を使用したローラーポン
プで1ml/分で送液し、スターラーでの撹拌下にある0.5m
ol/塩化カルシウム(CaCl2)水溶液に水表面から5cm
の高さより滴下した。滴下した液滴はCaCl2水溶液中で
直ちに球状化して沈降した。これらの球状化したPVA混
合液成形物を全量CaCl2水溶液と分離し、滅菌水で軽く
洗浄した後、−27℃±3℃の冷凍庫で凍結した。20hr凍
結後、常温で解凍することによつて、不透明な黄白色の
柔軟性に富んだ球状のゲルが得られた。このゲルは球状
に成形化され、粘着性もない。更に、このゲルの強度を
上げるため、以上の凍結−解凍処理を2回くり返した。
The mixed solution is fed at a rate of 1 ml / min by a roller pump using one vinyl tube having an inner diameter of 2 mm with a syringe needle having an inner diameter of 0.8 mm attached to the tip, and is stirred at 0.5 ml with a stirrer.
5 cm from the water surface in ol / calcium chloride (CaCl 2 ) aqueous solution
Dropped from the height of. The dropped droplet was immediately spheroidized and settled in a CaCl 2 aqueous solution. All of the spherical PVA mixed liquid molded product was separated from an aqueous solution of CaCl 2 , washed lightly with sterile water, and then frozen in a freezer at −27 ° C. ± 3 ° C. After freezing for 20 hours and thawing at room temperature, an opaque yellow-white, highly flexible spherical gel was obtained. This gel is formed into a spherical shape and is not sticky. Further, in order to increase the strength of the gel, the above freeze-thaw treatment was repeated twice.

この様にして得られた酵母を固定化した球状のPVAゲ
ルの直径は平均3.6mmであつた。また、このゲルの含水
率、分配係数、水中摩耗強度、ゲル強度、乾燥時での内
外皮膜平均厚さ及び乾燥時での空間平均最大径を各々第
1表に示した。
The spherical PVA gel on which the yeast thus obtained was immobilized had an average diameter of 3.6 mm. Table 1 shows the water content, distribution coefficient, abrasion strength in water, gel strength, average thickness of the inner and outer coatings when dried and average spatial diameter when dried when dried.

比較例1 実施例1で用いたものと同一のPVAに同一処理を施し
て20wt%のPVA水溶液となし、3%水溶液に調整した実
施例1で用いたものと同じアルギン酸ナトリウムを20倍
加え、水60部を加え、さらに実施例1で用いたものと同
じ酵母を実施例1におけると同一量添加した。得られた
混合水溶液を、実施例1におけると同様な方法で、3%
ホウ酸水溶液に0.2モル/となるように塩化アルミニ
ウムを加えて調製した混合水溶液に滴下した。その他は
実施例1と同一の方法で処理した。直径3.0mmのPVA粒子
状ゲルを得た。得られたゲルの物性を実施例1と同一方
法で測定した。得られた結果を第1表に示した。
Comparative Example 1 The same PVA as used in Example 1 was subjected to the same treatment to obtain a 20 wt% aqueous PVA solution, and the same sodium alginate as used in Example 1 adjusted to a 3% aqueous solution was added 20 times. 60 parts of water were added, and the same yeast as used in Example 1 was added in the same amount as in Example 1. The obtained mixed aqueous solution was mixed with 3% in the same manner as in Example 1.
The solution was added dropwise to a mixed aqueous solution prepared by adding aluminum chloride to a boric acid aqueous solution at 0.2 mol /. Otherwise, processing was performed in the same manner as in Example 1. A PVA particulate gel having a diameter of 3.0 mm was obtained. The physical properties of the obtained gel were measured in the same manner as in Example 1. The results obtained are shown in Table 1.

比較例2 実施例1で用いたものと同一のPVAに同一処理を施し
て10wt%PVA水溶液を得た。他は実施例1におけると同
様な方法で混合水溶液を得た。この水溶液を実施例1に
おけると同様な方法で緩速撹拌下にある飽和ホウ酸水溶
液中に滴下し、直径3〜4mmの球状ゲルを得た。この球
状ゲルを飽和ホウ酸水溶液中で24時間緩速撹拌したの
ち、水道水で5時間水洗しPVAゲル状物を得た。得られ
たゲルの物性を実施例1におけると同一方法で測定し
た。得られた結果を第1表に示した。
Comparative Example 2 The same PVA as that used in Example 1 was subjected to the same treatment to obtain a 10 wt% PVA aqueous solution. Otherwise, a mixed aqueous solution was obtained in the same manner as in Example 1. This aqueous solution was dropped into a saturated boric acid aqueous solution under slow stirring in the same manner as in Example 1 to obtain a spherical gel having a diameter of 3 to 4 mm. This spherical gel was slowly stirred in a saturated aqueous solution of boric acid for 24 hours and then washed with tap water for 5 hours to obtain a PVA gel. The physical properties of the obtained gel were measured in the same manner as in Example 1. The results obtained are shown in Table 1.

F.発明の効果 本発明によれば上記の実施例から明らかなとおり、含
水率及び分配係数が高く、しかも水中での耐摩耗性が高
いゲル基材が提供される。
F. Effects of the Invention According to the present invention, a gel base material having a high water content and a high partition coefficient and high abrasion resistance in water is provided, as is apparent from the above-mentioned examples.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図、第2図、第3図及び第4図は、それぞれ実施例
1で得られた本発明のゲル基材粒子の断面構造を示す電
子顕微鏡写真(60倍、600倍、6000倍及び24000倍)であ
る。
1, 2, 3 and 4 are electron micrographs (60 ×, 600 ×, 6000 ×, and 60 ×, respectively) showing the cross-sectional structure of the gel base particles of the present invention obtained in Example 1. 24000 times).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 弘明 岡山県岡山市海岸通1丁目2番1号 株 式会社クラレ内 審査官 植野 浩志 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Fujii 1-2-1, Kaigandori, Okayama-shi, Okayama Prefecture Kuraray Co., Ltd.Examiner Hiroshi Ueno

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ポリビニルアルコール及び水溶性高分子多
糖類からなる内部皮膜と外部皮膜から構成され、乾燥状
態における内部皮膜の平均厚さが0.005〜0.20μmの範
囲内であり、外部皮膜の平均厚さが0.1〜10μmの範囲
内であり、かつ内部皮膜又は内部皮膜と外部皮膜によつ
て形成される空間の平均最大径が0.1〜10μmの範囲内
であることを特徴とするゲル基材。
1. An inner coating comprising polyvinyl alcohol and a water-soluble polymer polysaccharide and an outer coating, wherein the average thickness of the inner coating in a dry state is in the range of 0.005 to 0.20 μm, and the average thickness of the outer coating is A gel base material having a thickness within a range of 0.1 to 10 μm, and an average maximum diameter of a space formed by the internal coating or the internal coating and the external coating within a range of 0.1 to 10 μm.
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