JPH02109980A - 酵素固定用中空糸状膜 - Google Patents
酵素固定用中空糸状膜Info
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- JPH02109980A JPH02109980A JP26244388A JP26244388A JPH02109980A JP H02109980 A JPH02109980 A JP H02109980A JP 26244388 A JP26244388 A JP 26244388A JP 26244388 A JP26244388 A JP 26244388A JP H02109980 A JPH02109980 A JP H02109980A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は酵素一定用中止糸状碩2よび該膜を用い′Cな
る中窓糸状#素固定膜に関し、詳しくは内外両表面に緻
密ノーを有さす、多孔質構造のみからなる中壁糸状膜に
特定の処理?r、施こしてなる酵素(ロ)定用中!糸状
Mj?よび酵素固定膜に関する。
る中窓糸状#素固定膜に関し、詳しくは内外両表面に緻
密ノーを有さす、多孔質構造のみからなる中壁糸状膜に
特定の処理?r、施こしてなる酵素(ロ)定用中!糸状
Mj?よび酵素固定膜に関する。
〈従来の技術〉
近年、酵素反応を利用した工業的規模での実施は医薬品
f食品工業の分野で盛んに行なわれているが、酵素自体
の価格が高価なことf、#液状態にて使用した場合に反
応後における生成物と酵素の分離f回収が困離であるこ
となどの間趙点から。
f食品工業の分野で盛んに行なわれているが、酵素自体
の価格が高価なことf、#液状態にて使用した場合に反
応後における生成物と酵素の分離f回収が困離であるこ
となどの間趙点から。
担持体に酵素td定する。所謂固定化酵素の手法が種々
検討されている。
検討されている。
反応生成物と酵素の分離を酵素反応と同時に処理できる
方法として限外濾過膜の如@膜を利用し九方法が研究さ
れており、精密分離精製の前処理として分子分画による
粗分離処理が極めて容易になるものとして注目されて訃
り、とりわけ、高分子基質から低分子生成物を得るため
の#素反応への適用が期待されている。こnらの一つと
して。
方法として限外濾過膜の如@膜を利用し九方法が研究さ
れており、精密分離精製の前処理として分子分画による
粗分離処理が極めて容易になるものとして注目されて訃
り、とりわけ、高分子基質から低分子生成物を得るため
の#素反応への適用が期待されている。こnらの一つと
して。
酵:Aを膜に固定したメンブレンリアクターが提案され
、酵素を異方性限外濾過膜の多孔質部に閉じ込めて被覆
を施こす方法(特開昭59−25686号公@)’F、
多孔多孔区部素をゲルと共に封入包括する方法(特公昭
57−41238号公報)などが開示さルているが、い
ずれの方法も酵素を長期間にわたって安定に保持できる
ものではない。
、酵素を異方性限外濾過膜の多孔質部に閉じ込めて被覆
を施こす方法(特開昭59−25686号公@)’F、
多孔多孔区部素をゲルと共に封入包括する方法(特公昭
57−41238号公報)などが開示さルているが、い
ずれの方法も酵素を長期間にわたって安定に保持できる
ものではない。
ま几、酵素を安定に保持するために、′に能基金有する
膜に直接共M結合によって酵fAを固定する方法も提案
されているが、この方法では酵素活性が低下したり、酵
素が失活し7?:際の再生が困難であるなどの問題ケ有
するものでめ9.工業的規模での実用化に光分に耐えう
るものではない。
膜に直接共M結合によって酵fAを固定する方法も提案
されているが、この方法では酵素活性が低下したり、酵
素が失活し7?:際の再生が困難であるなどの問題ケ有
するものでめ9.工業的規模での実用化に光分に耐えう
るものではない。
上記問題点t−解決する之めに0本発明者らは既に、外
面に緻密ノm k有する非対称限外鑵遇膜からなる中を
糸状g金円いた酵素4定用膜が、優れた自由度を保ちな
がら#素一定でき、しかも固定化さルた#索の活性は長
期間にわ之って維持されることを見い出した(’N願昭
62−80714号)。
面に緻密ノm k有する非対称限外鑵遇膜からなる中を
糸状g金円いた酵素4定用膜が、優れた自由度を保ちな
がら#素一定でき、しかも固定化さルた#索の活性は長
期間にわ之って維持されることを見い出した(’N願昭
62−80714号)。
しかし、このよりなH!Xは固定化する酵素の種類JP
一定化定性条件って、酵素反応中での膜の透水性能にバ
ラツキがj!bv、透水性能が大幅に低下す場合もあっ
た。
一定化定性条件って、酵素反応中での膜の透水性能にバ
ラツキがj!bv、透水性能が大幅に低下す場合もあっ
た。
〈発明が解決しようとする課題〉
従って1本発明の第1の目的は、膜の透水性能全大幅に
低下させることなる酵素固定でき、且つ酵素を長期間に
わ之って^活性に保持することができる#X固定用中空
糸伏膜上提供することにある。
低下させることなる酵素固定でき、且つ酵素を長期間に
わ之って^活性に保持することができる#X固定用中空
糸伏膜上提供することにある。
本発明の第2の目的は、上記酵素(2)に用中空糸状膜
を用いてなる#素一定膜を提供することにある。
を用いてなる#素一定膜を提供することにある。
く課題全解決する几めの手段〉
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討r直t2之
結果、内外両表面に緻密tfi4’を有さず、裏全体が
多孔質構造を有する中l糸状膜に、水浴性高分子を含浸
させ、腋高分子を架橋剤によって架橋せしめ之膜が優れ
之自由度を維持しながら酵′A全一定でき、且つ#1g
一定後も高い透水性能を維持できることを見い出し1本
発明を完成するに至った。
結果、内外両表面に緻密tfi4’を有さず、裏全体が
多孔質構造を有する中l糸状膜に、水浴性高分子を含浸
させ、腋高分子を架橋剤によって架橋せしめ之膜が優れ
之自由度を維持しながら酵′A全一定でき、且つ#1g
一定後も高い透水性能を維持できることを見い出し1本
発明を完成するに至った。
即ち8本発明の#素−逆用中空糸状膜は、多孔質構造か
らなる中空糸状膜の多孔質ノーに、少なくとも2個の官
能基を有する水浴性高分子が架橋状態にて保持さ几てい
ることt特徴とするものである。
らなる中空糸状膜の多孔質ノーに、少なくとも2個の官
能基を有する水浴性高分子が架橋状態にて保持さ几てい
ることt特徴とするものである。
i友、かかる中l糸状膜に共有結合にて酵素を固定する
ことによって中正系状酵素固定換金得ることができる。
ことによって中正系状酵素固定換金得ることができる。
本発明において用いらルる中l糸状膜は、有効膜面積が
大さく、固定化される酵素と基質との接触面積が大きく
なるものであって1分−分子量が500、tloo 〜
5.U00,000の性能fr、有する多孔質構造から
なるものであり、内外両表面には緻密ノーtMさないも
のである。なお1本発明における分画分子量は、阻止率
90%以上のボリエテレンオΦサイドの分子量から求め
友ものである。
大さく、固定化される酵素と基質との接触面積が大きく
なるものであって1分−分子量が500、tloo 〜
5.U00,000の性能fr、有する多孔質構造から
なるものであり、内外両表面には緻密ノーtMさないも
のである。なお1本発明における分画分子量は、阻止率
90%以上のボリエテレンオΦサイドの分子量から求め
友ものである。
通常、酵素−逆用の膜としては、単位膜体積当りの酵素
固定tを多くする之めに裏全体の孔径を小さくシ、膜の
内表面積を増大させる必要がある。
固定tを多くする之めに裏全体の孔径を小さくシ、膜の
内表面積を増大させる必要がある。
一方、膜の透水性能を高くするためには、膜強度が維持
される範囲でできる限り裏全体の孔径金穴きくする必要
がある。本発明はこのような相反する条件を調定するべ
く検討し几結果、孔径0.1〜2μmに設定し几多孔質
構造の中1糸状属が特に優れ几特注を有することを見い
出した。但し2膜の外表面に存在する孔部は、酵素反応
中の膜の内11(基質d欣)から外1ll(生成物溶液
)への値生物汚染防止の観点から、!&大孔径が0.5
μsf超えないようにすることがii!ましい。
される範囲でできる限り裏全体の孔径金穴きくする必要
がある。本発明はこのような相反する条件を調定するべ
く検討し几結果、孔径0.1〜2μmに設定し几多孔質
構造の中1糸状属が特に優れ几特注を有することを見い
出した。但し2膜の外表面に存在する孔部は、酵素反応
中の膜の内11(基質d欣)から外1ll(生成物溶液
)への値生物汚染防止の観点から、!&大孔径が0.5
μsf超えないようにすることがii!ましい。
即ち1本発明の膜の多孔質構造は県体的には内表面に孔
径0.1〜2μmの不定形の孔部金有し、外表面に最大
孔径が0.5μ溝を超えない略円形の孔部金、且つ内外
両表面間に位置する中間層に孔径0.1〜2μ懲の孔部
を有するものでめる。
径0.1〜2μmの不定形の孔部金有し、外表面に最大
孔径が0.5μ溝を超えない略円形の孔部金、且つ内外
両表面間に位置する中間層に孔径0.1〜2μ懲の孔部
を有するものでめる。
本発明にて用いる中l糸状膜は多孔′R酵造体である之
めに、酵素固定の際に裏全体にわ之る略均−な固定が可
能となり、ま九、緻密ノーを有さないのでmvl!Ij
i!1ilvc起因する目詰1り等も防止でき、酵素一
定後も透水性能が低下しに〈<、高い透水性を維持でき
るものである。
めに、酵素固定の際に裏全体にわ之る略均−な固定が可
能となり、ま九、緻密ノーを有さないのでmvl!Ij
i!1ilvc起因する目詰1り等も防止でき、酵素一
定後も透水性能が低下しに〈<、高い透水性を維持でき
るものである。
J:記中空糸状膜trs造するに際して用いる材料とし
では0例えば芳香族ポリスルホン、芳香族ポリエーテル
スルホン、芳#族ポリアミド、ポリイミド、酢酸セルロ
ース、ポリアクリロニトリルなどが挙げられ、これらの
材料は後述する水m−注高分子や酵素と反応するような
官能基を特に有゛する必要はなく、中空糸状膜に!I!
膜できるものであルば特に制raはない。これらの膜材
料のうち、耐熱性ヤ機械的強度、耐薬品性の面で、芳香
族ポリスルホンが好適に使用できる。
では0例えば芳香族ポリスルホン、芳香族ポリエーテル
スルホン、芳#族ポリアミド、ポリイミド、酢酸セルロ
ース、ポリアクリロニトリルなどが挙げられ、これらの
材料は後述する水m−注高分子や酵素と反応するような
官能基を特に有゛する必要はなく、中空糸状膜に!I!
膜できるものであルば特に制raはない。これらの膜材
料のうち、耐熱性ヤ機械的強度、耐薬品性の面で、芳香
族ポリスルホンが好適に使用できる。
上記中空糸状膜は既知の方法で製造することができる。
その−力として以’Fに芳香族ポリスルホン中空糸状膜
の製法を述べる。
の製法を述べる。
芳香族ポリスルホンt−m解する*注有機溶剤と。
該溶剤と混和するが芳香族ポリスルホンd解しない溶剤
(以下、#d剤という)との混合m剤に芳香族ポリスル
ホン會溶解して製膜溶液を調製し。
(以下、#d剤という)との混合m剤に芳香族ポリスル
ホン會溶解して製膜溶液を調製し。
次に二重管機ノズルの外管に製11!溶液を、また内管
に内部凝固液としての上記極性有機溶剤と水との混合5
it−通液して、相対湿度80%以上の加湿雰囲気中に
押出しtのち、水中に1!l漬して脱溶剤、aII!f
lさせることによって本発明に用いる中空糸状膜を得る
ことができる。
に内部凝固液としての上記極性有機溶剤と水との混合5
it−通液して、相対湿度80%以上の加湿雰囲気中に
押出しtのち、水中に1!l漬して脱溶剤、aII!f
lさせることによって本発明に用いる中空糸状膜を得る
ことができる。
上記芳香族ポリスルホンの極性有fi d 剤、!:し
ては、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド等
が好ましく用いられ、非溶剤としてはエチレングリコー
ル ジエチレングリコール グロビレングリコール、ポ
リエチレングリコールグリセリン等の脂肪族多側′rル
コール メタノール エタノール イソグロビルアルコ
ール等の低級脂肪族アルコール アセトン、メチルエチ
ルクトン等の低級脂肪族ケトン尋が好ましく!用できる
。なお、膜材質が他の高シト密λの場合は、上記以外の
溶剤も(資)用できることはいうよでもない。
ては、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド等
が好ましく用いられ、非溶剤としてはエチレングリコー
ル ジエチレングリコール グロビレングリコール、ポ
リエチレングリコールグリセリン等の脂肪族多側′rル
コール メタノール エタノール イソグロビルアルコ
ール等の低級脂肪族アルコール アセトン、メチルエチ
ルクトン等の低級脂肪族ケトン尋が好ましく!用できる
。なお、膜材質が他の高シト密λの場合は、上記以外の
溶剤も(資)用できることはいうよでもない。
混合溶剤中の非溶剤のfrill得らルる混合m剤およ
び裂g−液が均一でめれば特に開−さルなイカ、通常、
5〜50 重ii % 、好ましくrt2t)〜45
直量5の範囲で混合する。
び裂g−液が均一でめれば特に開−さルなイカ、通常、
5〜50 重ii % 、好ましくrt2t)〜45
直量5の範囲で混合する。
また、二重管緘ノズルの内管に通液する内部凝液中の極
性有機溶剤の含有itは1通常70〜90重量%、好ま
しくは75〜85直量%の範囲で設定する。極性有機溶
剤のさ有象が多くなるほど傅ら几る中止糸状膜の内面が
多孔質化するので多孔度の調!Iを該溶剤量で行なうこ
とができる。
性有機溶剤の含有itは1通常70〜90重量%、好ま
しくは75〜85直量%の範囲で設定する。極性有機溶
剤のさ有象が多くなるほど傅ら几る中止糸状膜の内面が
多孔質化するので多孔度の調!Iを該溶剤量で行なうこ
とができる。
上記二重雪型ノズルから製膜ff!i′l!、及び内部
凝固液t″7711湿雰囲気中に押出し、水中に浸漬す
るまでの更気中走行距離は通常、2〜50 (m 、好
ましくは5〜20(mであり、望気中走行速7には通常
、5〜50m/分、好ましくは10〜3om/分とする
。
凝固液t″7711湿雰囲気中に押出し、水中に浸漬す
るまでの更気中走行距離は通常、2〜50 (m 、好
ましくは5〜20(mであり、望気中走行速7には通常
、5〜50m/分、好ましくは10〜3om/分とする
。
空気中走行距離がOC:IL、即ちli樋水中に装膜d
液′4f:押出す場合、得られる中空糸状膜の外表面に
緻密ノーが形成され、目的とする中窓糸状膜が得られず
、走行距離が5aGLを超える場合は中正系伏に製膜さ
れない場合が生じる。
液′4f:押出す場合、得られる中空糸状膜の外表面に
緻密ノーが形成され、目的とする中窓糸状膜が得られず
、走行距離が5aGLを超える場合は中正系伏に製膜さ
れない場合が生じる。
装膜浴fL尋を押出す雰囲気中の加湿条件は相対m度を
20%以上、好ましくFi80%以上に設定する。相対
湿度が20%に虜たない乾燥雰囲気では得られる中空糸
状膜の外表面が充分に多孔化さnず、緻密ノーが形成さ
れるので好ましくない。
20%以上、好ましくFi80%以上に設定する。相対
湿度が20%に虜たない乾燥雰囲気では得られる中空糸
状膜の外表面が充分に多孔化さnず、緻密ノーが形成さ
れるので好ましくない。
本発明の酵素固定用中空糸状膜は上記で得られた中!糸
状膜に2少なくとも24w4の官能基を有する水溶性高
分子水溶漱七言浸させて該水溶性高分子を多孔質ノー(
膜全体)に物理吸着させ、架橋剤によって架橋せしめて
得られる。このような水溶性高分子としては1例えばポ
リエチレンイミンボリグロピレンイミン ポリブチレン
イミンの如きポリアルキレンイミン、ポリエチレングリ
コール ボリグロピレ/グリコールの如きポリアルキレ
ンクリコ〜ルホリリジン ポリスルホンノ類きポリアミ
ノ酸、ポリアリールアミンなどが挙げられ1通常2重量
平均分子量が約1.+)00〜200.000.官能基
数が数十〜eaのものが好葦しく、V、用するrII素
の種類f膜材料の種類に応じて適宜選択することができ
る。これらの水溶性高分子のうち、ポリエチレンイぐン
fボリアリールアミンは官能基数の調節が容易で1反応
性も高いので好適に用いることができる。
状膜に2少なくとも24w4の官能基を有する水溶性高
分子水溶漱七言浸させて該水溶性高分子を多孔質ノー(
膜全体)に物理吸着させ、架橋剤によって架橋せしめて
得られる。このような水溶性高分子としては1例えばポ
リエチレンイミンボリグロピレンイミン ポリブチレン
イミンの如きポリアルキレンイミン、ポリエチレングリ
コール ボリグロピレ/グリコールの如きポリアルキレ
ンクリコ〜ルホリリジン ポリスルホンノ類きポリアミ
ノ酸、ポリアリールアミンなどが挙げられ1通常2重量
平均分子量が約1.+)00〜200.000.官能基
数が数十〜eaのものが好葦しく、V、用するrII素
の種類f膜材料の種類に応じて適宜選択することができ
る。これらの水溶性高分子のうち、ポリエチレンイぐン
fボリアリールアミンは官能基数の調節が容易で1反応
性も高いので好適に用いることができる。
上記水浴性高分子のm液を中空糸状膜に含浸する#Cめ
之り、該m液の#j質濃度は1重t%以下。
之り、該m液の#j質濃度は1重t%以下。
好ましくは0.05〜0.25重菫%の範囲に設定する
。
。
M質護度が1重量%を超え之場合は溶液粘度が高くなり
、膜内に水溶性高分子が充分に含浸ざ几なかつたり、含
浸した水溶′改高分子が膜孔を間層して、透水性能が低
下したりすることがある。
、膜内に水溶性高分子が充分に含浸ざ几なかつたり、含
浸した水溶′改高分子が膜孔を間層して、透水性能が低
下したりすることがある。
と記のように水溶性高分子を中l糸状膜に含浸し、物理
吸着させる方法としては、中を糸状膜を水溶性高分子水
浴液に所定時間浸漬する方法f。
吸着させる方法としては、中を糸状膜を水溶性高分子水
浴液に所定時間浸漬する方法f。
中l糸状膜の内表面側ま九は外表面側から水浴゛注高シ
ト水fIj液を刀口圧透過させる方法等があるが。
ト水fIj液を刀口圧透過させる方法等があるが。
短時間で安定に水溶性高分子を吸着させる之めには、加
圧透過Vこよる方法が好ましい。
圧透過Vこよる方法が好ましい。
加圧透過によって水溶性高シト金言浸せしめる際のカロ
圧条件としては、0.1〜0.5 KF//ctAの範
囲に設定することが好ましく、高加圧下での甘皮では多
孔′質重内部1で水浴性高分子の圧着化が生じ、膜孔を
閉扇し几り、逆にI吸着されずに換を通過する恐fLが
ある、ま九訓圧条件が低くすぎると水浴性高分子の含浸
に時間がかかつ之り、多孔質ノー全体への均一な言&を
行ない嬢い。
圧条件としては、0.1〜0.5 KF//ctAの範
囲に設定することが好ましく、高加圧下での甘皮では多
孔′質重内部1で水浴性高分子の圧着化が生じ、膜孔を
閉扇し几り、逆にI吸着されずに換を通過する恐fLが
ある、ま九訓圧条件が低くすぎると水浴性高分子の含浸
に時間がかかつ之り、多孔質ノー全体への均一な言&を
行ない嬢い。
’!、fj、加圧透過する方向は内表面側、外表面側の
いずれの側からでもよいが、B!Xリアクターとして中
空系状gを数百〜数千本束ねてモジュールとじ之場合に
は6束ねられ比容中正系状膜に均一に水溶性高分子m液
を流すという点から、内表面側からの加圧透過すること
が好ましい。
いずれの側からでもよいが、B!Xリアクターとして中
空系状gを数百〜数千本束ねてモジュールとじ之場合に
は6束ねられ比容中正系状膜に均一に水溶性高分子m液
を流すという点から、内表面側からの加圧透過すること
が好ましい。
上記の如く含浸を行なつ之水溶′性高分子は中空糸状膜
全体、即ち多孔質l−に略均−に物理吸着により保持さ
れるが、数回の膜洗浄操作によって未吸着の水浴性高分
子f極度に低分子量の水溶性高分子が除去される。しか
るのち架橋剤m液中に含浸せしめるか、前記水溶性高分
子浴液含浸時の加圧条件範囲内1通常は前記と同条I4
:Fにて水溶性高分子を透過した側から透過せしめて前
記水溶性高シトfr、架橋せしめる。このような架橋手
段を施こすことによって水溶性高分子は三次元化して不
浴化し0分子のかさばりf立体障害が大きくなるので、
中l糸状膜から脱離することなく、安定に膜の孔内に保
持することができる。
全体、即ち多孔質l−に略均−に物理吸着により保持さ
れるが、数回の膜洗浄操作によって未吸着の水浴性高分
子f極度に低分子量の水溶性高分子が除去される。しか
るのち架橋剤m液中に含浸せしめるか、前記水溶性高分
子浴液含浸時の加圧条件範囲内1通常は前記と同条I4
:Fにて水溶性高分子を透過した側から透過せしめて前
記水溶性高シトfr、架橋せしめる。このような架橋手
段を施こすことによって水溶性高分子は三次元化して不
浴化し0分子のかさばりf立体障害が大きくなるので、
中l糸状膜から脱離することなく、安定に膜の孔内に保
持することができる。
このような架橋剤としては、グリオキサールグルタルア
ルデヒド、アジピンアルデヒド、マロンジアルデヒド、
ジアルデヒド澱粉の如きジアルデヒド類、ヘキサメチレ
ンジインシアネート、トルエンジイソシアネートの如き
ジイノ′7ア木→ト類、ヘキサメチレンジインチオシア
ネートのgo eジイソチオシアネート類などが挙げら
れ、水溶性高分子にポリアミノ酸を更用した場合VCは
水溶性カルボジイミドなどの縮合試薬を用いることもで
きる。こnらのうち、特にジアルデヒドfAPジインシ
アネート類は水m液中で比較的安定で反応性も高い几め
に好適に用いることができる。
ルデヒド、アジピンアルデヒド、マロンジアルデヒド、
ジアルデヒド澱粉の如きジアルデヒド類、ヘキサメチレ
ンジインシアネート、トルエンジイソシアネートの如き
ジイノ′7ア木→ト類、ヘキサメチレンジインチオシア
ネートのgo eジイソチオシアネート類などが挙げら
れ、水溶性高分子にポリアミノ酸を更用した場合VCは
水溶性カルボジイミドなどの縮合試薬を用いることもで
きる。こnらのうち、特にジアルデヒドfAPジインシ
アネート類は水m液中で比較的安定で反応性も高い几め
に好適に用いることができる。
上目r2架橋剤に浴液状態で1用するが、水溶性高分子
中の官能基量と該架橋剤中の官能基★とのモルー度比を
2〜50.好ましくは6〜20とすることによって、の
ちにr#累と結合する官能基!&を充分に残存させるこ
とができる。
中の官能基量と該架橋剤中の官能基★とのモルー度比を
2〜50.好ましくは6〜20とすることによって、の
ちにr#累と結合する官能基!&を充分に残存させるこ
とができる。
k、記のようにして本発明の酵素(2)電用中空糸膜上
r得ることができるが、酵累金面定化するに際して上記
のように架橋した膜に通常の洗浄処理である膜洗浄によ
って多孔質J−に残ftする未架橋の水浴性高分子千木
反応の架橋剤を除去することが好ましい。
r得ることができるが、酵累金面定化するに際して上記
のように架橋した膜に通常の洗浄処理である膜洗浄によ
って多孔質J−に残ftする未架橋の水浴性高分子千木
反応の架橋剤を除去することが好ましい。
このようにして得られた酵lA固逆用中正系状は酵素m
夜を内表面側もしくは外表面側より透過させて、前記水
溶性高分子の官能基を介して共有結合で酵素を一定化す
ることによって、酵素固定膜となる。
夜を内表面側もしくは外表面側より透過させて、前記水
溶性高分子の官能基を介して共有結合で酵素を一定化す
ることによって、酵素固定膜となる。
前記水溶性高分子はその分子末端やSWSにアミン基、
カルホキフル基、ヒドロキシル基などの官能基を有して
いるので、既知の手法を用いてrf#累がMする官能基
と直接、ま之は前記架橋剤fカップリング剤によってI
!tl lid的に共有結合させる。さらに、Ia定化
さf′L之酵素の可動性を大きくシ、酵素反応を高める
之めにスベー丈−を介在させることもできる。
カルホキフル基、ヒドロキシル基などの官能基を有して
いるので、既知の手法を用いてrf#累がMする官能基
と直接、ま之は前記架橋剤fカップリング剤によってI
!tl lid的に共有結合させる。さらに、Ia定化
さf′L之酵素の可動性を大きくシ、酵素反応を高める
之めにスベー丈−を介在させることもできる。
このような酵素としては特に限定さnるものではないが
1本発明の酵素固定膜を用いて謙過膜としての持゛注金
充分に発揮する之めには多118@ヤ蛋白質の加水分解
酵素が有用であり1例えばα−アミラーゼ、グルコアミ
ラーゼ、ペクチナーゼ、セル・クーゼ、ムラミダーゼの
如き多II類加水分解酵虞、パパイン ペグ7/、トリ
グンン、キモトリプンン プロメライン、グロテアーゼ
の如き蛋白質加水分解酵素などが挙げられる。
1本発明の酵素固定膜を用いて謙過膜としての持゛注金
充分に発揮する之めには多118@ヤ蛋白質の加水分解
酵素が有用であり1例えばα−アミラーゼ、グルコアミ
ラーゼ、ペクチナーゼ、セル・クーゼ、ムラミダーゼの
如き多II類加水分解酵虞、パパイン ペグ7/、トリ
グンン、キモトリプンン プロメライン、グロテアーゼ
の如き蛋白質加水分解酵素などが挙げられる。
〈発明の効果〉
以とのように本発明の酵′Jg同逆用中l糸状膜は。
内外両表面にm′!!jノーを舊さず多孔質構造からな
り。
り。
裏全体に略均−に特定の水浴性高分子が架橋状態にて保
持されているので、該水浴性高分子の有する官能基金倉
して酵素を共有結合にて固定することができる。筐几、
緻密層をMさないので、透水性能に優れ、酵素固定後で
も肴しい透水性能の低FL?生じないものである。
持されているので、該水浴性高分子の有する官能基金倉
して酵素を共有結合にて固定することができる。筐几、
緻密層をMさないので、透水性能に優れ、酵素固定後で
も肴しい透水性能の低FL?生じないものである。
鑓って、このM4を酵素固定膜として便用すると。
以下のμ口き効果を突する。
即ち、酵素の目出度を確保するように高活性全維持しな
がら確実に固定できるので、長期間にわ友る酵素反応に
も酵素の離脱がなく開用することがOT能となる。また
本発明の膜は加圧条件Fにて水峙性高シト等金含浸、透
過させると短時間での#造ができ、基質me、の透過経
路である孔内に酵X′に保持しているので接触機会が確
実に多くなり。
がら確実に固定できるので、長期間にわ友る酵素反応に
も酵素の離脱がなく開用することがOT能となる。また
本発明の膜は加圧条件Fにて水峙性高シト等金含浸、透
過させると短時間での#造ができ、基質me、の透過経
路である孔内に酵X′に保持しているので接触機会が確
実に多くなり。
反応と同時に反応生成物の分lllを短時間で達成でき
るので、基質溶液の大量処理を効率的に行なえる。
るので、基質溶液の大量処理を効率的に行なえる。
さらに、緻密層をMざない膜を用いているので。
膜の目詰りが少なく、また扁い透水性能を有するので低
圧力にて効率的な酵素反応を行なうことができる。
圧力にて効率的な酵素反応を行なうことができる。
〈実施例〉
以下に本発明の実兄例を示し、さらに詳細に説明するが
1本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で樵々の応用が
可能でるる。
1本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で樵々の応用が
可能でるる。
′A施例1
N−メチル−2−ピロリドン58重量部と、ジエチレン
グリコール25重量部との混合浴剤に。
グリコール25重量部との混合浴剤に。
芳香族ポリスルホン樹脂(P−3500,UCC社製)
17ポts’ts解して製膜溶液金調製し友。
17ポts’ts解して製膜溶液金調製し友。
二改管戯ノズルの外管から上記js膜浴液t、内管から
は内部凝固液として80直濾%のN−メチル−2−ピロ
リドン水溶液を相対湿度90%、温ff40’cの莫気
中に押出し、望気中をIUcm走行させたのち、水温2
5℃の水中vc浸膚して水中で脱m剤化、凝固させるこ
とによって、内径1.1鵡。
は内部凝固液として80直濾%のN−メチル−2−ピロ
リドン水溶液を相対湿度90%、温ff40’cの莫気
中に押出し、望気中をIUcm走行させたのち、水温2
5℃の水中vc浸膚して水中で脱m剤化、凝固させるこ
とによって、内径1.1鵡。
外径1.8111の中正糸状膜を得た。
この膜の構−1IL全走査型電子顕微跳にて観察し几と
ころ、173表面には0.1〜1.5μmの孔径1jr
、有する不定形孔(第1図参照)が存在し、外表面には
孔径0.15〜0.2μ溝の略円形の孔部(、@2図参
照)の存在が確認された。ま之、内外両表面間に位置す
る中間ノーには0.5〜1.5μ亀の孔径を育する孔部
(第3図、第4図参照)が確認さ几た。
ころ、173表面には0.1〜1.5μmの孔径1jr
、有する不定形孔(第1図参照)が存在し、外表面には
孔径0.15〜0.2μ溝の略円形の孔部(、@2図参
照)の存在が確認された。ま之、内外両表面間に位置す
る中間ノーには0.5〜1.5μ亀の孔径を育する孔部
(第3図、第4図参照)が確認さ几た。
さらに、この膜の分画性能をポリエチレンオキ丈イドの
阻止率から推定すると1分画分子tは約100万であつ
几。
阻止率から推定すると1分画分子tは約100万であつ
几。
上記で侍几中空糸膜上60本を組み込んだ小型モジュー
ル(有効膜長15crIL、有効膜面積300cd )
を作成し、膜の内表面側から0.1%1量%護変のポリ
エチレンイミン水浴液(1量平均分子童70.000,
1分子当りのアミノ基故約400)f。
ル(有効膜長15crIL、有効膜面積300cd )
を作成し、膜の内表面側から0.1%1量%護変のポリ
エチレンイミン水浴液(1量平均分子童70.000,
1分子当りのアミノ基故約400)f。
0.3ゆ/e4のカロ圧Fにて約30分透過させた。
さらに約5gの水を用い同圧fにて洗浄したのち、モジ
ュール全体tl−40℃に維持しながら架橋剤としてo
、osy1重%のグルタルアルデヒド溶液(Vん酸41
儒液pH7,u)を同加圧下で透過し、多孔質ノーに保
持されているポリエチレンイミンを架橋した。
ュール全体tl−40℃に維持しながら架橋剤としてo
、osy1重%のグルタルアルデヒド溶液(Vん酸41
儒液pH7,u)を同加圧下で透過し、多孔質ノーに保
持されているポリエチレンイミンを架橋した。
室温下11V/I:4のカロ圧条件で中を糸状膜の外表
面側より純水にて逆洗#e行ない未吸着のポリエチレン
イミンや未反応のグルタルアルデヒド金除去して本発明
の酵素固定用中空糸状l1II′f、得た。
面側より純水にて逆洗#e行ない未吸着のポリエチレン
イミンや未反応のグルタルアルデヒド金除去して本発明
の酵素固定用中空糸状l1II′f、得た。
この膜の純水透過流束(測定条件:平均圧力IQ/d
)は284 g/m’−h−atm at 25℃で6
ッ7j。
)は284 g/m’−h−atm at 25℃で6
ッ7j。
J:記のようにして得几酵素固逆用中空糸状膜に。
40℃にて内表面側から2.5重量%のグルタルアルデ
ヒド溶液(りん酸緩鴬液pH7,0) ?I: 0.
l kci/cdの〃0圧条件Vこでit!遇し、ポリ
エチレンイミンの1ミノ基を活性化した。同加圧条件に
て水洗し之のちLtn9/ゴのゲルコアきラーゼ浴液(
酢酸緩衝液pHs、o)′fr、前記加圧Fにて透過し
共有結合によってII!iif化金行ない、グルコアミ
ラーゼ固定膜を得た。
ヒド溶液(りん酸緩鴬液pH7,0) ?I: 0.
l kci/cdの〃0圧条件Vこでit!遇し、ポリ
エチレンイミンの1ミノ基を活性化した。同加圧条件に
て水洗し之のちLtn9/ゴのゲルコアきラーゼ浴液(
酢酸緩衝液pHs、o)′fr、前記加圧Fにて透過し
共有結合によってII!iif化金行ない、グルコアミ
ラーゼ固定膜を得た。
この固定膜の純水透過流束は1451/rl・h・at
mat25’cであり、#素因走化前の51%の透過流
束を維持してい友。
mat25’cであり、#素因走化前の51%の透過流
束を維持してい友。
比較例1
実施例1において製膜m液の!気中走行距離to c!
IL、即ち、二重管型ノズルからlJ!接水中へ製膜m
液を押出し友以外は、実施例1と同様にして中正系状g
を得た。
IL、即ち、二重管型ノズルからlJ!接水中へ製膜m
液を押出し友以外は、実施例1と同様にして中正系状g
を得た。
この膜の4通を走fm電子頑倣虜にて嶋察したところ、
外表面vc緻@1−を有し、その他の構造は実施例1に
て得らt’Lf1−中l糸状膜とほば同様で6つ几(第
5図、第6図参照)。′ま几1分画分子量は約10万で
あり、純水透過流束は946/rrl・h・atmat
25℃で6つ九。
外表面vc緻@1−を有し、その他の構造は実施例1に
て得らt’Lf1−中l糸状膜とほば同様で6つ几(第
5図、第6図参照)。′ま几1分画分子量は約10万で
あり、純水透過流束は946/rrl・h・atmat
25℃で6つ九。
このようにして得られた中空糸状膜に実施例1と同様に
してグルコアミラーゼを固定化してグルコアミラーゼ固
定膜を得比。
してグルコアミラーゼを固定化してグルコアミラーゼ固
定膜を得比。
この固定膜の純水透過流束は956/rl−h−atm
at25℃であり、酵素固定化前の10%の透過流束に
低−Fしてい比、 上記実施例1および比較例1にて得たグルコアゼラーゼ
固定膜に、l直置%の液化デンプン溶液(酢酸41gR
液PH5,01中だ糸状膜の同表面側から、 0.2k
g/I4の加圧下で供給し、501:にて酵素反応を行
なり九。
at25℃であり、酵素固定化前の10%の透過流束に
低−Fしてい比、 上記実施例1および比較例1にて得たグルコアゼラーゼ
固定膜に、l直置%の液化デンプン溶液(酢酸41gR
液PH5,01中だ糸状膜の同表面側から、 0.2k
g/I4の加圧下で供給し、501:にて酵素反応を行
なり九。
#虞反応開始30分後の透過流束、透過液中の全糖量2
よびグルコース盪から求めたグルコース生成速度と透過
液中のグルコース含有率t−調べた。
よびグルコース盪から求めたグルコース生成速度と透過
液中のグルコース含有率t−調べた。
結果t−第1表に示す。
第1表
比較例2
架橋剤としてのグルタルアルデヒドm液を透過せず、ポ
リエチレンイミンの架Ja処虐を行なわなかった以外は
実施例1と同様の操作を行ない物理吸着法のみでグルコ
アゼラーゼ固定膜を得之。
リエチレンイミンの架Ja処虐を行なわなかった以外は
実施例1と同様の操作を行ない物理吸着法のみでグルコ
アゼラーゼ固定膜を得之。
実月例1及び比較例2にて得られたグルコアミラーゼ固
定膜に1重量%のマルトースf#液(酢酸a備1p1−
Ls、o)全中空系状膜の内表面側から0.2に!’/
c4のカロ圧下で供給し、4t)℃にてj5[反応i1
0日Ii1続け1反応開始30分俊と10日後における
透過液中の生成グルコース盪t−測定し念。
定膜に1重量%のマルトースf#液(酢酸a備1p1−
Ls、o)全中空系状膜の内表面側から0.2に!’/
c4のカロ圧下で供給し、4t)℃にてj5[反応i1
0日Ii1続け1反応開始30分俊と10日後における
透過液中の生成グルコース盪t−測定し念。
上記式により活性の保持率を調べた結果、実施例1にて
得られた固定膜は活゛注保持率98%であり、安定にグ
ルコアミラーゼが固定化さ7tていることが示唆され几
。
得られた固定膜は活゛注保持率98%であり、安定にグ
ルコアミラーゼが固定化さ7tていることが示唆され几
。
一方、比較例2にて得らnた固定膜の4合、活性保持率
が28%に大1鴫低ドして29.大半の酵素が流出し之
ものと推定さnる。
が28%に大1鴫低ドして29.大半の酵素が流出し之
ものと推定さnる。
実施例2
実施例1と同じ中l糸状膜からなる小型モジュールの内
表面側から、0.1iJi%のボリアリールアミン水溶
液(@濾平均分子1に10,000,1分子当りのアミ
ノ基数約1,750 ) vf−0,2時/−の刃口圧
下にて約30分間透過させ之。
表面側から、0.1iJi%のボリアリールアミン水溶
液(@濾平均分子1に10,000,1分子当りのアミ
ノ基数約1,750 ) vf−0,2時/−の刃口圧
下にて約30分間透過させ之。
さらに約5gの水を用い、同圧fにて先側し友のち、架
橋剤として0.1重t%のヘキサメチレンジインシアネ
ート水m液を開扉圧下にて透過し。
橋剤として0.1重t%のヘキサメチレンジインシアネ
ート水m液を開扉圧下にて透過し。
多孔質ノーに吸着、保持されているポリアリールアミ/
l−架橋し念。
l−架橋し念。
次に膜洗浄によって水+55を充分に行ない、未吸着の
ボリアリールアミンや未反応の架橋剤金除去して本発明
の#素固逆用中空糸伏模を侍之。
ボリアリールアミンや未反応の架橋剤金除去して本発明
の#素固逆用中空糸伏模を侍之。
上記のようにして得た酵素固定用中正糸状膜に。
40℃にて内表面側から2.5(−徽%のグルタルアル
デヒド溶液(9んIIW4LdE[P)17.0 )
0.1に9/ct&の加圧下にて透過させ、ボリアリー
ルアミンの官能基忙活注化させ比。同カロ圧条件下にて
水洗したのち3mg/dのグロテアーゼのりん酸緩備液
(pH7,5)浴液it)、1Kg/−の加圧下、4℃
にて透過し。
デヒド溶液(9んIIW4LdE[P)17.0 )
0.1に9/ct&の加圧下にて透過させ、ボリアリー
ルアミンの官能基忙活注化させ比。同カロ圧条件下にて
水洗したのち3mg/dのグロテアーゼのりん酸緩備液
(pH7,5)浴液it)、1Kg/−の加圧下、4℃
にて透過し。
共M結合によって固定化を行ない、グロテアーゼ固定g
を得九〇 傅らルたプロテア−ゼ固定膜をりん酸緩負液(PH7,
5)にて充分に逆洗浄し九のち、1重量%のカゼイン博
液(りん酸緩漬液、 P)17.5 )全0.2々/c
4の加圧下にて連続的に供給して#素反応を行ない、透
過液中の蛋白質分解*t−ケルダール法。
を得九〇 傅らルたプロテア−ゼ固定膜をりん酸緩負液(PH7,
5)にて充分に逆洗浄し九のち、1重量%のカゼイン博
液(りん酸緩漬液、 P)17.5 )全0.2々/c
4の加圧下にて連続的に供給して#素反応を行ない、透
過液中の蛋白質分解*t−ケルダール法。
トリクロロ酢酸沈澱により測定し之。透過液はトリクロ
ロ酢酸で沈澱を生じず、該液中の菫嬌量から算出して0
.9fi量%の濃度の低分子ペプチドが連続して100
時間透過していることが判明し比。
ロ酢酸で沈澱を生じず、該液中の菫嬌量から算出して0
.9fi量%の濃度の低分子ペプチドが連続して100
時間透過していることが判明し比。
第1図〜第4図は実施例1にて傅之酵素tI!d定用中
空糸状膜の構造を示す走f型戒子顧微虜写爽であり、第
5図2よびJ6図は比較例1にて得九酵素固定用中空糸
状膜の構造金示す走f型邂子顕微鏡写真である。倍率は
第3図1に除き、20.000倍である。第3図下段は
2L)0倍、第3図1段は部分拡大(2,000倍)の
写真である。 特杆出願人 日東電工株式会社 代表者 鎌 居 五 朗 1゜ 2゜ 3゜ (自発) 手続補正書 昭和63年12月12 日 事件の表示 昭和63年 特 許 願 第262443号 発明の名称 酵素固定用中空糸状膜 補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 567 住 所 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号名
称(396)日東電工株式会社 (1)明細書第14頁第2行目の「酵素固定用中空糸状
」を、「酵素固定用中空糸状膜」と補正する。 (2)同第19頁第18行目のr 95 It / r
fr−h−ata+ Jを、r 9.5 It/ rd
−h−atm J と補正する。 (以上) 5゜ 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 手続(11正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和63年 特許願 第262443号2、発明の名称 酵素固定用中空糸状膜 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 567 住 所 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号名
称(396)日東電工株式会社 (1)明細書第17頁第7行目の「(第1図参照)」を
削除する。 (2)同頁第8行目の「(第2図参照)」を削除する。 (3)同頁第11行目の「(第3図、第4図参照)」を
削除する。 (4)明細書第19真第12行目の[(第5図、第6図
参照)」を削除する。 (5)明細書第23頁第9行目〜第16行目の、[第1
図〜第4図は・・・の写真である。」を削除する。 (6)図面(企図)を削除する。 (以上) 4、補正命令の日付 平成 元年 1月31日 5、補正の対象
空糸状膜の構造を示す走f型戒子顧微虜写爽であり、第
5図2よびJ6図は比較例1にて得九酵素固定用中空糸
状膜の構造金示す走f型邂子顕微鏡写真である。倍率は
第3図1に除き、20.000倍である。第3図下段は
2L)0倍、第3図1段は部分拡大(2,000倍)の
写真である。 特杆出願人 日東電工株式会社 代表者 鎌 居 五 朗 1゜ 2゜ 3゜ (自発) 手続補正書 昭和63年12月12 日 事件の表示 昭和63年 特 許 願 第262443号 発明の名称 酵素固定用中空糸状膜 補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 567 住 所 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号名
称(396)日東電工株式会社 (1)明細書第14頁第2行目の「酵素固定用中空糸状
」を、「酵素固定用中空糸状膜」と補正する。 (2)同第19頁第18行目のr 95 It / r
fr−h−ata+ Jを、r 9.5 It/ rd
−h−atm J と補正する。 (以上) 5゜ 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 手続(11正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和63年 特許願 第262443号2、発明の名称 酵素固定用中空糸状膜 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便番号 567 住 所 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号名
称(396)日東電工株式会社 (1)明細書第17頁第7行目の「(第1図参照)」を
削除する。 (2)同頁第8行目の「(第2図参照)」を削除する。 (3)同頁第11行目の「(第3図、第4図参照)」を
削除する。 (4)明細書第19真第12行目の[(第5図、第6図
参照)」を削除する。 (5)明細書第23頁第9行目〜第16行目の、[第1
図〜第4図は・・・の写真である。」を削除する。 (6)図面(企図)を削除する。 (以上) 4、補正命令の日付 平成 元年 1月31日 5、補正の対象
Claims (3)
- (1)多孔質構造からなる中空糸状膜の多孔質層に、少
なくとも2個の官能基を有する水溶性高分子が架橋状態
にて保持されていることを特徴とする酵素固定用中空糸
状膜。 - (2)中空糸状膜の多孔質構造が、内表面に孔径0.1
〜2μmの不定形孔を有し、外表面に最大孔径が0.5
μmを超えない略円形孔を有し、且つ内外両表面に存在
する中間層に孔径0.1〜2μmの孔部を有するもので
ある請求項(1)記載の酵素固定用中空糸状膜。 - (3)請求項(1)又は(2)記載の酵素固定用中空糸
状膜に酵素が共有結合にて固定化されてなる中空糸状酵
素固定膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26244388A JPH02109980A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 酵素固定用中空糸状膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26244388A JPH02109980A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 酵素固定用中空糸状膜 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02109980A true JPH02109980A (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=17375862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26244388A Pending JPH02109980A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 酵素固定用中空糸状膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02109980A (ja) |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP26244388A patent/JPH02109980A/ja active Pending
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