JP4526143B2

JP4526143B2 - 微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法

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Publication number: JP4526143B2
Application number: JP34326899A
Authority: JP
Inventors: 淳也吉武; 貴秀高寺; 健治瀬古; 哲槙
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2001157582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酵素又は微生物の固定化法としては、従来から、包括法、物理的吸着法、共有結合法等多くの方法が知られている。これらの方法によって得られる塊状又はシート状の固定化物は、微生物反応や酵素反応に使用する場合には、細かく切断したり磨砕したりした後カラムに充填するのが普通である。しかしその場合、固定化物は面同志で密着することが多く、微生物反応や酵素反応の効率が悪くなり、また、屡々チャネリング現象を起こしてカラムを閉塞する等の欠点がある。
【０００３】
このため、最近では、酵素又は微生物菌体を粒状成形物として固定化することにより、流動しやすく、カラムへの充填作業が容易で、粒子同志の接触面積が少なくなり、それによって、微生物反応や酵素反応の効率をアップさせることが提案されている（例えば、特公昭６２−１９８３７号公報、特開平１０−２１０９６９号公報参照）。しかしながら、酵素又は微生物菌体を固定化する従来の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を主成分とする粒状成形物は、負の荷電を帯びている微生物菌体、例えばシュードモナス属、パラコッカス属、ニトロソモナス属等などの細菌に対する付着性が悪く、十分な生物活性が得られないという問題があり、その改良が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微生物菌体を固定化する粒状成形物への菌体付着性を向上させることができる粒状成形物を製造する方法を提供することである。
【０００５】
【発明が解決する手段】
本発明者らは、上記した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、親水性樹脂及び水溶性高分子多糖類を用いた微生物菌体固定化用粒状担体の構成材料とし、さらに不飽和アミン化合物を併用することにより、前記の如き問題を一挙に解決することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
かくして、本発明に従えば、
（ａ）１分子中に少なくとも２個のエチレン性不飽和結合を有する親水性樹脂、
（ｂ）１分子中に少なくとも１個のエチレン性不飽和結合を有するアミン化合物、
（ｃ）重合開始剤、及び
（ｄ）アルカリ金属イオン又は多価金属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
を含んでなる水性液状組成物を、アルカリ金属イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下して該組成物を粒状にゲル化させるか又は該水性媒体の表面上に所定の時間、連続的に注加して液滴を所望の粒径になるまで生長させた後、その液滴を沈降させてゲル化させ、次いで得られる粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中の親水性樹脂を硬化させることを特徴とする微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法が提供される。
【０００７】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
（ａ）親水性樹脂
本発明において、微生物菌体固定化用粒状担体の製造に用いられる１分子中に少なくても２個のエチレン性不飽和結合を有する親水性樹脂（ａ）としては、一般に、３００〜３００００、好ましくは５００〜２００００の範囲内の数平均分子量を有し、水性媒体中に均一に分散するに充分なイオン性又は非イオン性の親水性基、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、エーテル結合等を含むものが好適に使用される。そのような親水性樹脂（ａ）としては、包括固定化用の光硬化性樹脂として既に知られているものを同様に用いることができる（例えば、特公昭５５−４０号公報、特公昭５５−２０６７６号公報、特公昭６２−１９８３７号公報等参照）。代表的なものとしては以下に記載するものを挙げることができる。
（ｉ）ポリアルキレングリコールの両末端に光重合又は熱重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物：例えば、
▲１▼ 分子量４００〜６０００のポリエチレングリコール１モルの両末端水酸基を（メタ）アクリル酸２モルでエステル化したポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート類。
【０００８】
▲２▼ 分子量２００〜４０００のポリプロピレングリコール１モルの両末端水酸基を（メタ）アクリル酸２モルでエステル化したポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート類。
【０００９】
▲３▼ 分子量４００〜６０００のポリエチレングリコール１モルの両末端水酸基をトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物２モルでウレタン化し、次いで（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル等の不飽和モノヒドロキシエチル化合物２モルを付加した不飽和ポリエチレングリコールウレタン化物。
【００１０】
▲４▼ 分子量２００〜４０００のポリプロピレングリコール１モルの両末端水酸基をトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物２モルでウレタン化し、次いで（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル等の不飽和モノヒドロキシ化合物２モルを付加した不飽和ポリプロピレングリコールウレタン化物、など。
（ii）高酸価不飽和ポリエステル樹脂：
例えば、不飽和多価カルボン酸を含む多価カルボン酸成分と多価アルコールとのエステル化により得られる酸価が４０〜２００の不飽和ポリエステルの塩類など。
（iii）高酸価不飽和エポキシ樹脂：
例えば、エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸などの不飽和カルボキシル化合物との付加反応物に残存するヒドロキシル基に酸無水物を付加して得られる酸価４０〜２００の不飽和エポキシ樹脂など。
（iv）アニオン性不飽和アクリル樹脂：
例えば、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも２種の（メタ）アクリル系モノマーを共重合させて得られるカルボキシル基、リン酸基及び／又はスルホン酸基を含有する共重合体に熱重合可能なエチレン性不飽和基を導入した樹脂など。
（ｖ）不飽和ポリアミド：
例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどのジイソシアネートとアクリル酸２−ヒドロキシエチルなどのエチレン性不飽和ヒドロキシ化合物との付加物をゼラチンなどの水溶性ポリアミドに付加反応させた不飽和ポリアミドなど。
【００１１】
以上に例示した如き親水性樹脂はそれぞれ単独で使用することができ、或いは２種もしくはそれ以上組み合わせて使用してもよい。
【００１２】
これらの親水性樹脂のうち、本発明において特に有利に使用しうるものは、前記（ｉ）のポリアルキレングリコールの両末端に光重合又は熱重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物であり、代表的なものとしては、関西ペイント株式会社からＥＮＴ−１０００、ＥＮＴ−２０００、ＥＮＴ−４０００、ＥＮＴＧ−２０００、ＥＮＴＧ−３８００等の商品名で販売されているものを挙げることができる。
（ｂ）アミン化合物
本発明において使用する１分子中に少なくとも１個のエチレン性不飽和結合を有するアミン化合物（ｂ）としては、１分子中に少なくとも１個、好ましくは１〜２個の重合性二重結合と、第２級もしくは第３級アミノ基とを有する化合物が包含され、具体的には、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−ｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレートなどの含窒素アルキル（メタ）アクリレート；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどの含窒素重合性不飽和アミド；アルカノールアミン（例えば、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミンなど）とイソシアネート基含有エチレン性不飽和モノマー（例えば、イソシアン酸エチルメタクリレート、イソホロンジイソシアネートのようなジイソシアネート化合物と（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルとのモノアダクトなど）との付加物などを挙げることができる。
【００１３】
これらのアミン化合物（ｂ）のうち、本発明において特に好適なものとしては、アルカノールアミンとイソシアネート基含有エチレン性不飽和モノマーとの付加物が挙げられる。
（ｃ）重合開始剤
本発明において用いる重合開始剤としては、光重合開始剤又はレドックス系熱重合開始剤を挙げることができる。
【００１４】
光重合開始剤としては、エチレン性不飽和化合物の重合に有用なものとして従来から知られているものを特に制限なく使用することができる。具体的には、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、２−メチル−２−モルホリノ（４−チオメチルフェニル）プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ベンゾフェノン、Ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、ヒドロキシベンゾフェノン、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン、２−メチル−４，６−ビス（トリクロロ）−Ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジンなどが挙げられる。これらの光重合開始剤は単独でもしくは２種類以上を混合して使用することができる。
【００１５】
また、これらの光重合開始剤による光重合反応を促進させるために、光増感促進剤を光重合開始剤と併用してもよい。併用し得る光増感促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸（２−ジメチルアミノ）エチル、ミヒラーケトン、４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン等の３級アミン系；トリフェニルホスフィン等のアルキルホスフィン系；β−チオジグリコール等のチオエーテル系などが挙げられる。これらの光増感促進剤はそれぞれ単独でもしくは２種類以上を混合して使用することができる。
【００１６】
さらに、レドックス系熱重合開始剤としては、従来から既知のものを使用することができ、例えば、−１０℃〜５０℃程度の比較的低温でラジカル重合を行ない得る、酸化剤と還元剤の組み合わせからなる重合開始剤が好適に使用される。
【００１７】
酸化剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、クメンヒドロペルオキシドなどの有機過酸化物類；ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウムなどのペルオキソ二硫酸塩類；過酸化水素等が挙げられる。また、還元剤としては、例えば、亜硫酸水素ナトリウムなどの亜硫酸水素塩類；硫酸第一鉄、塩化第一鉄などの二価の鉄塩類；Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリン、フエニルモルホリンなどのアミン類；ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸銅などのナフテン酸金属塩類等を挙げることができる。
【００１８】
これらのレドックス系熱重合開始剤のうち、本発明において特に有利に使用しうるものは、酸化剤がペルオキソ二硫酸塩類又は過酸化水素からなり、還元剤が亜硫酸水素塩類又は二価の鉄塩からなる組み合わせのものである。
（ｄ）水溶性高分子多糖類
本発明において使用する水溶性高分子多糖類は、水溶性であり、かつ水性媒体中でアルカリ金属イオン又は多価金属イオンと接触したときに水に不溶性又は難溶性のゲルに変化する能力のある高分子多糖類であって、一般に約３０００〜約２００００００の範囲内の数平均分子量を有し、また、アルカリ金属イオン又は多価金属イオンと接触させる前の水溶性の状態で、通常少なくとも約１０ｇ／ｌ（２５℃）の溶解度を示すものが好適に使用される。
【００１９】
かかる特性をもつ水溶性高分子多糖類の具体例には、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナン等が包含される。
【００２０】
これら水溶性高分子多糖類は、水性媒体中に溶解した状態で、カラギーナンの場合は、カリウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンと接触することによって、また、アルギン酸のアルカリ金属塩の場合は、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；或いはアルミニウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン等の他の多価金属イオンのうちの少なくとも１種の多価金属イオンと接触することによってゲル化しうるものである。ゲル化が起るアルカリ金属イオン又は多価金属イオンの濃度は水溶性高分子多糖類の種類等により異なるが、一般には０.０１〜５ｍｏｌ／ｌ、特に０．０１〜３ｍｏｌ／ｌの範囲内である。
【００２１】
上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各成分の相互の使用割合は厳密に制限されるものではなく、各成分の種類等に応じて広範にわたって変えることができるが、一般には、（ａ）成分の親水性樹脂１００重量部に対し、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各成分はそれぞれ下記の割合で使用するのが適当である（カッコ内は好適範囲である）。
【００２２】
（ｂ）アミン化合物：５〜１００重量部（１０〜５０重量部）
（ｃ）重合開始剤：０.１〜５重量部（０.３〜３重量部）
（ｄ）水溶性高分子多糖類：０.５〜１５重量部（１〜８重量部）
また、上記（ｃ）の重合開始剤のうち、レドックス系熱重合開始剤は酸化剤と還元剤とを組み合わせて使用されるが、両者の混合割合はモル比で一般に５：１〜１：５、好適には２.５：１〜１：２.５の範囲内とするのが適当である。
【００２３】
本発明によって製造される粒状成形物は、一般に水とほぼ同じ１.０〜１.０３の範囲内の比重を有しているが、流動床型の大型リアクターや複雑な構造のリアクター中で流動させて使用する場合、下方に移動しやすく均一に流動させることが困難な場合がある。このような場合には粒状成形物の比重を低くする必要があり、粒状成形物の組成物中に無機質系微小中空ビーズを添加することによって粒状成形物の比重を低くすることができる。
【００２４】
粒状成型物の比重調整のために使用される無機質系微小中空ビーズとしては、好ましくは珪素を主成分とし、殊に珪酸塩又はアルミナシリカを主成分とし、粒子内に中空体構造を有する比重が０.３〜０.７の範囲内にある完全閉鎖型微小中空粒子を使用することができる。具体的には中空ガラスビーズ、中空セライトなどを挙げることができる。
【００２５】
微小中空ビーズは、一般に１〜２００μｍ、好適には３〜５０μｍの範囲内の平均粒子径を有することができ、また、中空の大きさは、所望される比重によっても異なるが、通常、ビーズの直径の ¹/₂ 以下、好ましくは ¹/₃ 以下であることが有利である。
【００２６】
中空の直径が ¹/₂ より大きいものは、得られる固定化用粒状成形物中で破壊したりして圧縮強度が低下するおそれがある。
【００２７】
微小中空ビーズは、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各成分からなる水性液状組成物中の（ａ）成分１００重量部に対し０.１〜１０重量部の割合で添加することによって、得られる粒状成形物の比重が０.９０〜１.００の範囲内になるように調整することができる。
【００２８】
他方、粒状成形物の比重を大きくしたい場合には、ガラスビーズ、微細硫酸バリウム等の比重が１以上の無機質系粉粒体を（ａ）成分１００重量部に対して０.１〜３０重量部の割合で粒状成形物の組成物中に添加することによって、粒状組成物の比重が１〜１.２４の範囲内になるように比重調整することができる。
【００２９】
以上に述べた（ａ）〜（ｄ）の各成分及び必要に応じて添加される比重調整用の上記した添加剤は水性媒体中に溶解ないし分散させることにより、水性液状組成物が調製される。この液状組成物の固形分濃度は一般に５〜３０重量％の範囲内が適当である。なお、（ｃ）成分でレドックス系熱重合開始剤を使用する場合は酸化剤又は還元剤のいずれか一方を、必要に応じて、アルカリ金属イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中に、例えば０.０５〜５重量％、好ましくは０.１〜２重量％の濃度で含有させるようにしてもよい。
【００３０】
このようにして調製される水性液状組成物は、次いで、前述した如き種類のアルカリ金属イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下するか、又は平均粒子径が５ｍｍ以上の粒状物を得る場合には、該水性媒体表面上に所定の時間連続的に注加して液滴を所望の粒径になるまで生長させた後、その液滴を沈降させることにより、該液状組成物が粒状でゲル化せしめられる。
【００３１】
アルカリ金属イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中への水性液状組成物の滴下は、例えば、注射器の先端から該液状組成物を滴下する方法、遠心力を利用して該液状組成物を粒状に飛散させる方法、スプレーノズルの先端から該液状組成物を霧化して粒状とし滴下する方法などの方法により行なうことができる。また、水性液状組成物の水性媒体表面への注加は、所望の孔径のノズル口から細い液流として連続的に供給することによって行うことができる。液滴の大きさは、最終の粒状固定化物に望まれる粒径に応じて自由に変えることができるが、通常、滴下法では、直径が約０.１〜約５ｍｍ、好ましくは約０.５〜約４ｍｍの範囲内の液滴として滴下させるのが、また注加法では、約０.５〜３ｃｍの範囲内の液滴とするのが好都合である。
【００３２】
上記の如くして生成せしめた粒状ゲルは、そのまま水性媒体中に分散させた状態で、或いは水性媒体から分離した後、光重合又は熱重合させることにより、該粒状ゲル中の親水性樹脂を硬化せしめる。これにより粒状ゲルは水に実質的に不溶性で機械的強度の大きい微生物菌体固定化用粒状成形物を得ることができる。
【００３３】
上記の硬化を光重合によって行う場合、使用しうる活性光線の波長は、該粒状ゲル中に含まれる親水性樹脂の種類等に応じて異なるが、一般には、約２５０〜約６００ｎｍの範囲内の波長の光を発する光源を照射に使用するのが有利である。そのような光源の例としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、蛍光灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯、太陽光等が挙げられる。照射時間は光源の光の強さ、光源からの距離等に応じて変える必要があるが、一般には約０．５〜約１０分間の範囲内とすることができる。
【００３４】
また、親水性樹脂の硬化を熱重合によって行う場合、粒状ゲルはレドックス系熱重合開始剤を含有しているので、室温で放置しておくだけでも熱重合が進行して必要な機械的強度が得られるまでに硬化されるが、必要に応じ、恒温雰囲気中で硬化させてもよい。恒温雰囲気の温度は一般に０℃〜５０℃、特に２０℃〜４０℃の範囲内が好適である。また、必要な機械的強度を得るためには、少なくとも熱硬化に１０分〜３０分の時間をかけることが望ましい。
【００３５】
このように光重合又は熱重合による硬化処理が終った粒状ゲルは水又は緩衝水溶液で洗浄し、そのまゝあるいは凍結乾燥して保存することができる。
【００３６】
本発明によって製造される微生物菌体固定化用粒状成形物は、表面の構造が特に微生物の付着に適しており、微生物を大量に付着させることができる。該担体に付着させうる微生物は、嫌気性微生物、好気性微生物のどちらでも用いることができ、微生物の種類としては、例えば、アスパルギルス属、ペニシリウム属、フザリウム属などのカビ類、サッカロミセス属、ファフィア属、カンジダ属などの酵母類；ザイモモナス属、シュードモナス属、ニトロソモナス属、ニトロバクター属、パラコッカス属、ビブリオ属、メタノサルシナ属、バチルス属などの細菌類等を挙げることができる。本発明に従って製造される粒状成形物は、就中、シュードモナス属、ニトロモナス属及びパラコッカス属の微生物に対する付着性改良の効果が大きい。
【００３７】
なお、上記した微生物は、親水性樹脂の硬化温度が常温のような低温度であれば、予め（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の各成分からなる水性液状物に混合しておいて包括固定化してもよい。
【００３８】
かくして、本発明の固定化用粒状成形物の製造方法によれば、粒状固定化物の強度が大きく、微生物菌体の付着性に優れたものを得ることができる。しかも、本発明の方法により提供される粒状成形物は、水中における流動性に優れているため、流動床型のバイオリアクターまたは攪拌型の発酵槽等に使用するのに最も適しているが、固定床型のバイオリアクター、発酵槽等に応用することも可能である。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例において「部」および「％」は重量基準である。
【００４０】
実施例１
数平均分子量約４０００のポリエチレングリコール４０００部およびイソホロンジイソシアネート４４４部を反応容器に入れ、８０℃で２時間反応させた。さらに、アクリル酸２−ヒドロキシエチル１３２部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、不飽和基含有親水性樹脂を得た。
【００４１】
上記不飽和基含有親水性樹脂１００部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート３０部、ベンゾインイソブチルエーテル２部、蒸留水１００部および２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００部をよく混合して得られる水性液状組成物を、５％塩化カルシウム水溶液中に、注射器の先端から液面高さ約１０ｃｍより滴下したところ、粒径約２ｍｍの粒状物が得られた。この粒状物を平らなペトリ皿にとり、ペトリ皿の上面および下面から波長３００〜４００ｎｍの活性光線を３分照射したところ、比重１．０３および圧縮強度２０ｋｇ／ｃｍ²の粒状成形物が得られた。
【００４２】
実施例２
数平均分子量約４０００のポリエチレングリコール４０００部およびイソホロンジイソシアネート４４４部を反応容器に入れ、８０℃で２時間反応させた。さらに、アクリル酸２−ヒドロキシエチル１３２部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、不飽和基含有親水性樹脂を得た。
【００４３】
上記不飽和基含有親水性樹脂１００部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド３０部、ベンゾインイソブチルエーテル２部、蒸留水１００部および２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００部をよく混合して得られる水性液状組成物を、５％塩化カルシウム水溶液中に、注射器の先端から液面高さ約１０ｃｍより滴下したところ、粒径約２ｍｍの粒状物が得られた。この粒状物を平らなペトリ皿にとり、ペトリ皿の上面および下面から波長３００〜４００ｎｍの活性光線を３分照射したところ、比重１．０３および圧縮強度２１ｋｇ／ｃｍ²の粒状成形物が得られた。
【００４４】
実施例３
数平均分子量約４０００のポリエチレングリコール４０００部およびイソホロンジイソシアネート４４４部を反応容器に入れ、８０℃で２時間反応させた。さらに、アクリル酸２−ヒドロキシエチル１３２部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、不飽和基含有親水性樹脂を得た。
【００４５】
上記不飽和基含有親水性樹脂１００部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート３０部、ペルオキソ二硫酸アンモニウム１．３部、亜硫酸水素ナトリウム無水塩１．３部、蒸留水１００部および２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００部をよく混合して得られる水性液状組成物を、５％塩化カルシウム水溶液中に、注射器の先端から液面高さ約１０ｃｍより滴下したところ、粒径約２ｍｍの粒状物が得られた。この粒状物をそのまま３０℃で３０分間放置して、比重１．０３および圧縮強度２０ｋｇ／ｃｍ²の粒状成形物を得た。
【００４６】
比較例１
実施例１においてＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート３０部を配合せずに、実施例１と同様にして粒状成形物を得た。
【００４７】
比較例２
実施例２においてＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド３０部を配合せずに、実施例２と同様にして粒状成形物を得た。
【００４８】
比較例３
実施例３においてＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート３０部を配合せずに、実施例３と同様にして粒状成形物を得た。
【００４９】
以上の実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた粒状成形物をそれぞれ脱窒菌培養液中に浸漬し、２日間脱窒菌を付着させ、人工廃水で３週間馴養した後、バッチ法（担体充填率１０％、３０℃、静置）による脱窒活性及びＡＴＰ（アデノシントリフォスフェート）法による担体付着菌体量を測定した。その結果を図１及び表１に示す。
【００５０】
図１に示したように、本発明に従って得られた粒状成形物を用いた実施例１〜３の場合、初期に約４００ｍｇ／ｌあったＮｏｘ−Ｎが処理開始後４日目にはいずれの担体においても９０％以上除去できたのに対し、比較例１〜３の脱窒菌固定化粒状成形物では、５０〜６０％程度しか除去できなかった。
【００５１】
また、活性試験終了後の担体を水洗し、担体表面に付着した微生物量をＡＴＰ法で測定したところ、表１に示したように、本発明で得た粒状成形物は比較例のものよりも担体１ｇ当たり３〜１０倍量のＡＴＰが存在することが認められた。
【００５２】
【表１】

【００５３】
【発明の効果】
本発明の製造方法によって得られる微生物固定化用粒状担体は、その構成材料の成分としてアミン化合物を含有していることにより、微生物の担体への付着性が向上し、微生物をより高密度に保持させることができる。その結果、微生物の持つ活性も大巾に高めることができるため、非常に大きな工業的価値がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた粒状成形物を用いた脱窒菌固定化担体の脱窒素活性を示すグラフである。

Claims

（ａ）ポリアルキレングリコールの両末端に光重合又は熱重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物である親水性樹脂、
（ｂ）含窒素アルキル（メタ）アクリレート、含窒素重合性不飽和アミド及びアルカノールアミンとイソシアネート基含有エチレン性不飽和モノマーとの付加物から選ばれる１分子中に少なくとも１個のエチレン性不飽和結合と第２級もしくは第３級アミノ基とを有するアミン化合物、
（ｃ）重合開始剤、及び
（ｄ）アルカリ金属イオン又は多価金属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
を含んでなる水性液状組成物を、アルカリ金属イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下して該組成物を粒状にゲル化させるか又は該水性媒体の表面上に所定の時間連続的に注加して液滴を所望の粒径になるまで生長させた後、その液滴を沈降させてゲル化させ、次いで得られる粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中の親水性樹脂を硬化させることを特徴とする微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法。
親水性樹脂（ａ）が分子量４００〜６０００のポリエチレングリコール１モルの両末端水酸基をジイソシアネート化合物２モルでウレタン化し、次いで不飽和モノヒドロキシ化合物２モルを付加した不飽和ポリエチレングリコールウレタン化物、及び分子量２００〜４０００のポリプロピレングリコール１モルの両末端水酸基をジイソシアネート化合物２モルでウレタン化し、次いで不飽和モノヒドロキシ化合物２モルを付加した不飽和ポリプロピレングリコールウレタン化物から選ばれる少なくとも１種の親水性樹脂である請求項１に記載の方法。
重合開始剤（ｃ）が光重合開始剤又はレドックス系熱重合開始剤である請求項１又は２に記載の方法。