JPH01247089A - 微生物固定化担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微生物固定化担体の製造方法に関し、さらに
詳しくは、各種の微生物、微生物群及び／又は酵素（以
下、単に微生物もしくは微生物菌体という）を含水ゲル
材料で包括固定化する方法に関するもので、高い微生物
活性が得られ、安価かつ大量生産に適した方法を提供す
るものである。

〔従来の技術〕

各種の微生物を固定化した微生物固定化担体は産業上広
く利用でき、例えば医薬品工業、食品工業、化学工業で
既に実用化されており、さらには排水処理等への利用が
試みられている。

従来、微生物菌体を固定化する方法は多数提案されてお
り（例えば、千畑「固定化酵素」東京化学同人）、また
包括固定化に用いられる高分子材料としてもアクリルア
ミド、に−カラギーナン、アルギン酸ソーダ等種々の材
料が知られている。これらの中で、ポリビニルアルコー
ル（以下、ＰＶＡと略称する）は安価でかつ生体に無害
であるという理由から、ＰＶＡを固定化材とする方法が
種々提案されている。その中でも、高い強度を持つ微生
物固定化担体の製造方法として、例えば特開昭５７−１
４１２９１号公報に示されるようなＰＶＡ水溶液と微生
物菌体との混合物を凍結した後、真空乾燥する方法、あ
るいは特開昭８１−１３９３８５号公報に記載されてい
るように単に凍結し解凍する方法、また特開昭６１−１
００１９３号公報に記載されているようにＰＶＡ水溶液
と微生物菌体との混合物を飽和ホウ酸水溶液と接触させ
てゲル化する方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上に述べた方法に共通する欠点として、耐水性が高く
強度の高い担体を得るには長時間に及ぶ工程が必要とな
ることが挙げられる。すなわち、凍結−乾燥法では、低
温（−３０〜−８０℃）に材料を冷却・保持する工程、
及び所定の含水率まで乾燥する工程、及び解凍工程に数
時間が必要である。また、凍結−解凍法も同様に長時間
を必要とし、さらにＰＶＡ−ホウ酸性の場合もホウ酸水
溶液との接触時間を１２時時間上程度とる必要がある。

接触時間が短いと、担体強度が低かったり、あるいは耐
水性に劣り、洗浄時あるいは使用時に担体が水に溶解す
るという不具合が生じる。工程に要する時間が長いこと
は、実用上、次の２点で不利である。まず第１点は、生
産設備が大きくなること、すなわち生産性が劣りコスト
高になることである。第２点は、低温、真空、ホウ酸水
中など生育・生存に不都合な環境下に微生物を長時間さ
らしておくことにより、微生物活性の低下が起こること
である。

また、ＰＶＡ−ホウ酸性ではＰＶＡ水溶液の濃度を１０
〜２０％にまで高めなければ、作製した担体の安定性（
耐水性）が劣るが、ＰＶＡの濃厚溶液は粘度が高く、扱
いが困難であるという欠点がある。

従って、本発明の目的は、処理活性が高くかつ充分な耐
水性と強度と安定性を有する微生物固定化担体を、安価
にかつ生産性よく製造できる方法を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、微生物菌体
もしくは酵素を１〜３０％のポリビニルアルコール水溶
液と混合した後、該混合物を硫酸塩、水酸化ナトリウム
、あるいはホウ酸等のゲル化剤と接触して固化し、その
固化物（ゲル化物）を、例えば１００’Ｃ〜２００”Ｃ
の乾熱雰囲下で、例えば５〜３０分間、あるいはそれ以
上乾燥することを特徴とする微生物固定化担体の製造方
法が提供される。

〔発明の作用及び態様〕

本発明者は、前記した従来法の問題を解決するために、
微生物菌体とポリビニルアルコール水溶液の混合溶液を
、微生物菌体への影響が少なく、かつ短時間に固化でき
、しかも固化物が−高い耐水性、強度を保持する固定化
方法について鋭意研究の結果、上記固化物を短時間乾熱
処理することにより、固化物の耐水性強度を大幅に向上
することを見い出した。これは、乾熱処理により含水Ｐ
ＶＡゲルの水分が一部蒸発し、それによってＰＶＡが部
分的に結晶化するためと推測され、その結果、耐水性及
び強度が大きくなるものと思われる。本発明は微生物あ
るいは酵素とポリビニルアルコール水溶液と混合し、そ
の混合物を固定化し、その固定物を乾熱雰囲気下におく
ことを特徴とする。

乾熱雰囲気の条件としては温度は１００℃〜２００℃、
好ましくは１５０℃付近が、又、乾熱雰囲気下におく時
間は数秒〜３０分あるいはそれ以上が適している。これ
らの値は菌体の耐熱性、ＰＶＡゲルの含水率、担体の大
きさ、形状により最適な値を選択できる。すなわち、固
定物中の水分を結晶化するに充分な量蒸発させるととも
に、担体内部の温度上昇を極力押さえ微生物を熱の影響
から保護する必要があるためである。

ゲル化剤としては、従来技術に上げたホウ酸、あるいは
本発明者が見い出した硫酸塩、あるいは水酸化ナトリウ
ムが例示できる。

また、ゲル化剤を使用しないが前述の低温に保持する方
法等も菌体と含有するＰＶＡを固定化できる点において
はゲル化剤を使用することと変わりなく、本発明のゲル
化方法のひとつとして例示できる。

また、本発明における固定化は、完全である必要がなく
、例えば通常ホウ酸でゲル化する場合１２時間以上好ま
しくは２４時間以上の固定化時間が必要だが、本発明で
は後に熱処理による固化工程がある為、極端に短い時間
でよく、例えば上記の例の場合３０分でも可能であり・
十分耐水性のある担体を得ることができる◎本発明で用
いられる微生物菌体としては・その使用目的に応じて公
知の全ゆる有用な活性を有するものが使用できる。例え
ば、排水処理用微生物、活性汚泥微生物、嫌気性消化細
菌、光合成細菌、アルコール醗酵酵母等の微生物（群）
、その他アミラーゼ、β−グルコシダーゼ、セルラーゼ
、プロテアーゼ等の各種酵素などが使用できる。

ＰＶＡとしては特に限定はないが、水への溶解工程、硬
化工程を早く確実にし、かつ高強度の担体を得るには、
ケン化度が８０％以上、重合度が５００以上のものが好
ましい。特にケン化度が９５％以上、重合度が１０００
以上において本発明の効果は著しい。ＰＶＡ水溶液の濃
度は、一般に重合度の低いものは濃度を高く、逆に重合
度の高いものはその取扱いのし易さから濃度を低くする
ことが適切で、その濃度範囲は１〜３０％が適当である
。これより濃度が低い場合は固化しにくく、また濃度が
高い場合は低重合度のＰＶＡでも粘度が高く、取扱いが
困難となる。従来技術の項で述べたＰＶＡ−ホウ酸洗に
比べて、本発明の方法はＰＶＡ濃度を低くとれることも
特徴であり、取扱い特に工業的な生産に有利である。

ＰＶＡ水溶液と微生物菌体との混合割合に特に制限は無
いが、微生物菌体の含水率、ＰＶＡ溶液の濃度により調
整することが望ましい。菌体量が多過ぎると、固化が遅
れると共に、固化した菌体が脱落しやすくなる。一般に
は、ＰｖＡに対し、６０％以下の菌体を用いる。ＰＶＡ
の割合が極端に低くなく固化が阻害されない程度であれ
ば、この混合物に菌体以外のもの、例えば鉱物、セルロ
ース、デンプン、樹脂、他のゲル、あるいは気泡等を、
比重又は物質透過性、又は菌体の活性化の目的等で添加
してもよい。

〔実　施　例〕

以下、実施例を示して本発明の方法について具体的に説
明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでない
ことはもとよりである。

実施例 ＰｖＡ（ケン化度９９％、平均重合度１７００）１０ｇ
を熱水１００　ｍｌに溶解し、冷却後、活性汚泥湿菌体
（遠心分離にて集菌）１５ｇを混合してＰＶＡ−活性汚
泥微生物混合物を得た。これを、４等分し、それぞれ表
１に示す方法で固定化しさらに表１に示す条件で熱処理
を行なった。

この後これを水洗し、１０日間、肉エキス、酵母エキス
を主体とする培地で培養した。その後、ＴＯＣ（全有機
炭素）１２０ｐｐ１１の同じく培地１００　ｍｌに担体
１０ｇを入れ、回分法にてその処理活性（ＴＯＣ除去率
）を調べた。、（処理時間１時間）さらに担体１０．を
水１００　ｍｌに入れ、３時間混合したときの水中に溶
出したＰＶＡをＴＯＣとして測定した。

結果を表１に示す。

表１　実施例 ［ 【 【 比較例 実施例と同様にＰＶＡ・活性汚泥微生物混合物をゲル化
し、熱処理を行なわずに、実施例と同様の処理活性溶出
ＰＶＡを測定した。

結果を表２に示す。

表２ 〔発明の効果〕 以上のように、本発明の微生物−固定化担体の製造方法
によれば、処理活性を高く保ちながら耐水性に優れ、か
つ充分な強度と安定性を有する微生物固定化担体を、短
時間に従って生産性よく製造できる。また、本発明の方
法番よ、特号１」な装置、薬品を必要とするものでなく
、安価に微生物固定化担体を製造できると共に、大量生
産にも適している。

出願人　　株式会社　小　松　製　作　所代理人　　弁
理士　　米　原　正　章

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 微生物菌体もしくは酵素を１〜３０％のポリビニルアル
   コール水溶液と混合した後、該混合物を固化剤で固化し
   、その後、その固化物を乾燥して固化することを特徴と
   する微生物固定化担体の製造方法。