JPH0372879A - 微生物固定化繊維の製造法 - 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、生きた微生物を繊維状の水不溶性高分子に包
括することからなる、微生物固定化繊維の製造法に関す
る。

本発明方法は、生きた微生物を固定化して用いる各種発
酵、廃水処理工程及びファインケミカルや一般化学品の
バイオリアクターに適用できる。

〔従来の技術〕

近年、微生物を水不溶性担体に固定化し、これを生体触
媒として種々の有用物質生産に利用しようとする、いわ
ゆるバイオリアクターの研究が盛んに行われている。

バイオリアクターを構成する上で重要な問題点として微
生物の固定化法がある。従来から種々の固定化法が提案
されている。しかしこれらの方法は下記のような問題点
があり固定化法として満足なものではない。

固定化法としては（１）担体結合法（共有結合法、表面
吸着法、イオン結合法）、（２）架橋法、（６）包括法
があげられる。しかし、固定化後の形状としては充填塔
による反応に適した粒状物を用いた微生物の固定化の開
発は進んでいるが、他方繊維状担体に関する開発は遅れ
ている。粒状固定化担体な使ったバイオリアクターにつ
いては経時的な圧密化、チャネリングの発生、殺菌や洗
浄の困難さ等の問題点があった。これらは繊維化するこ
とにより活性点である表面積の増大や取扱いの容易さ等
により改善が期待される点である。繊維状担体としての
試みは、（ａ）アミノアセタール化ポリビニルアルコー
ルからなる極細繊維に菌体な吸着固定するもの（特公昭
６２−１９１５５号公報）　、（ｂ）アセチルセルロー
スフィルター中にＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ　ｂｕｔｙｒ
ｉｃｕｍ　（ＥＮＥＲＧＹＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ　
ＩＮ　ＪＡＰＡＮ　ｖｏｌ、　３　Ｐ　１４１〜１５２
（１９８１））菌を寒天ゲルを使って固定したもの等の
報告があるがいずれも耐久性に劣るものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は実用化が遅れている繊維状微生物固定化
用担体分野において、これまでにない優れた微生物固定
化特性を有する繊維の製造法を提供するものである。

〔問題点を解決する手段〕

本発明者は上記目的を達成するため鋭意研究した結果、
繊維形成能を有する水不溶性高分子を水不溶性溶媒に溶
解して溶液となし、微生物が生存可能な温度範囲におい
て、生きた微生物含有水溶液を混合、分散させることに
より紡糸原液となし、乾式紡糸又は湿式紡糸により脱溶
媒することにより、微生物を生きたまま繊維内に包括固
定できることを見い出し本発明に到達した。

本発明は、繊維形成能を有する水不溶性高分子を水不溶
性溶媒に溶解し、微生物が生存可能な温度範囲において
、微生物含有水溶液と水不溶性高分子溶液とを混合、分
散させることにより紡糸原液を調製した後、乾式紡糸又
は湿式紡糸により脱溶媒することを特徴とする微生物固
定化繊維の製造法である。

本発明によれば実質的にいかなる微生物も生きたままで
簡便にしかも安定に固定化した繊維が製造できる。

本発明において水不溶性高分子としては、繊維形成能を
有する水不溶性高分子であればいかなる高分子でもよく
、例えばセルロース、セル化ビニリデン、スチレンから
の単独重合体、共重合体及びポリアミド、それらの混合
物などが挙げられる。

水不溶性溶媒としては塩化メチレン等の炭化水素ハロゲ
ン化誘導体、ペンタン、ヘキサン等ノ脂肪族炭化水素、
ベンゼン、トルエン等ノ芳香族炭化水素、ニトロベンゼ
ン、モノクロールベンゼン等の芳香族誘導体、ガソリン
、石油エーテル等の炭化水素混合物、ジエチルエーテル
、イソブチルエーテル等のエーテル類、ノルマル酢酸ブ
チル、イン酢酸ブチル、イソ酢酸アミル、プロピオン酸
メチル、インプロピオン酸ブチル等のエステル類、シク
ロヘキサノン等のケトン類が挙げられる。これらの溶媒
は単独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いて
もよい。

微生物としては糸状菌、放線菌、酵母、細菌、藻類等、
例えばペニシリウム属、セファロスポリウム属、アスベ
ルジラス属、リゾラプス属、ムコール属、トリコデルマ
属、ストレプトマイセス属、バチルス属、ストレプトコ
ツカス属、大腸菌属、サツカロマイセス属などが挙げら
れる。

微生物水溶液には適当な培地、保護剤、分散剤、ｐＨ調
整剤等を添加してもよい。培地は生物学的に言う培地と
同義であり、炭素源として例えばグルコース、スクロー
ス、マルトース、スターチ、大豆油、窒素源としては例
えばペプトン、酵母エキス、ソイトン、脱脂大豆、小麦
胚芽、コーングルテン、尿素、コーンステイフリカー、
硫酸アンモニウム、無機塩類としては例えばナトリウム
、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、鉄、コ
バルト等の塩類等を含む溶液及び／又は懸濁液である。

保護剤としてはグリセリン等が挙げられる。

高分子溶液と微生物水溶液の混合、分散の処理温度は、
微生物が生存可能な温度であればいかなる温度でもよい
が、好ましくは０〜２５℃である。高分子溶液と微生物
水溶液の混合割合は、高分子溶液１００重量部に対し微
生物水溶液１０〜２００重量部好ましくは１０〜１００
重量部である。

分散剤としては非イオン性の界面活性剤が適当であり、
ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチ
レンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール
ラウレート、ソルビタンモノラウレート、グリセリンモ
ノステアレート、ラウリル酸シュガーエステル等が挙げ
られる。

紡糸方法は一般的な湿式法及び乾式法が適用できる。た
だし湿式紡糸の場合は凝固剤としては微生物の生存に害
のないものから選択する必要があり、水不溶性のものが
好ましい。凝固溶液の組成は広範囲内で変化できるが、
紡糸原液溶媒の濃度を５０％以下に保持することが好ま
しい。

一方乾式紡糸法の場合は、微生物の生存温度と考えられ
ている温度以上の紡糸温度を使用することができる。こ
のことは高温にとどまる時間が非常に短いことによるた
めである。本発明による繊維及び繊条構造体はどの様な
形状のものでもよいが、好ましくはかせ状及びステーブ
ル状である。

第１図はこうして得られた繊維の断面の走査型電子顕微
鏡写真図、第２図は同繊維の側面の走査型電子顕微鏡写
真図である。これから明らかなように１０μ以下の微孔
が無数に存在していることが確認できる。

〔実施例〕

以下実施例により本発明の詳細な説明する。

しかしこれらの実施例は本発明の範囲を制限するもので
はない。

実施例１ （ａ）　　サツカロミセス・セレビシェ株ヲクルコース
１，０重量％、ペプトン０．５重量％、酵母エキス０．
５重量％及びマルトエキス０．３］ｉ量％を含有する■
培地（ｐＨ４，６）に植菌し、２５℃で２４時間振盪培
養した。培養液を遠心分離（３０００ｒｐｓＸ１０分）
し、集菌したのち、この菌体をグリセリン０．５重量％
含む■培地（ｐＨ４，６）に分散した。

（ｂ）　　セルローストリアセテートを５重量％溶解し
た二塩化メチレン２００ｇに、（ａ）と同様に準備した
菌体１ｇを含む■培地４０．９を添加し、ホモジナイザ
ーで混合、分散させた（２ｏｏｏｒ−０３０分）。次い
でセルローストリアセテートを１７重量％で溶解した塩
化メチレン２ｏｏｇと混合、攪拌し、紡糸用原液を調製
した。

紡糸用原液の組成は次のとおりである。

セルローストリアセテート　　　１０％微生物分散水溶
液　　　　　９％ 二塩化メチレン　　　　　　８１％ この紡糸用原液を濾過した後、径１００μの孔３０ホー
ルを有する紡糸口金より約２０℃のトルエンを含有する
凝固浴へ吐出すると、糸条となる。凝固浴から出てきた
糸条を約２０ｍ／分の速度で捲取った。糸条の繊度は２
０５デニールであった。得られた糸の内部構造を走査型
電顕で観察したところ側面、断面とも１０μ以下の直径
を有する無数の孔が存在しており、多孔質繊維であった
。

この固定化繊維１ｇを■培地１５０　ｆ／　（ｐＨ４，
６）中に浸漬し、２５℃で２週間培養した結果、０，５
％のアルコールの発生がみられたので、■培地より固定
化繊維を取り出し、滅菌水２゜Ｏｇで５回洗浄後、グル
コース濃度を１０％に上げた■培地（ｐＨ４，６）１５
０．！ｉｌに浸漬し、さらに２５℃で３日間振盪培養を
続げたところ、４．８％のエタノールの発生がみられ、
微生物固定化繊維であることを確認した。

実施例２ 紡糸原液はセルローストリアセテートの１５重量％の塩
化メチレン５００ｇに実施例（１）（ａ）と同様に培養
した日本醸造協会ワイン酵母６号２ｇを■培地に分散し
た液５０ｇを添加し、ホモジナイザーで混合、分散させ
る（２０００ｒｌｌｌｘ３０分）ことにより紡糸原液を
調製した。次いで径８０μの孔３０ホールを有する紡糸
口金より、口径３００ｍ／ｍ、長さ４ｃｒｎを有し、４
５８Ｃに加温された乾式紡糸筒に吐出し、加熱により脱
溶媒した後、２５　ｍ７分の速度で糸条を捲取った。

この微生物固定化繊維１ｇを■培地（ｐＨ４，６）１５
０ｇに浸漬し、２５℃で２週間培養した結果、０．２５
％のエチルアルコールの生成がみられたので、■培地よ
り固定化繊維を取り出し、２００ｃｃの滅菌水で５回洗
浄した後、グルコース濃度を１０重量％に上げたＹＭ培
地（ｐＨ４，６）に浸漬し、さらに２５℃で３日間振盪
培養を続げたところ、３．８％のエタノールの発生が確
認できた。

実施例３ 日本醸造協会、焼酎酵母１号を実施例１（ａ）と同様に
培養集菌し菌体２ｇをＹＭ培地６５ｃｃに分散させた。

次いでこの液をセルローストリアセテート８重量％の塩
化メチレン１１２９ｇに添加し、ホモジナイザーで（１
００口ｒｐｌ　Ｘ　３０分）混合、攪拌し、紡糸原液を
調製した。次いで径１００μの孔３０ホールを有する紡
糸口金より、ｎ−へキサンを含有する凝固浴中に湿式紡
糸し、固定化繊維を得た。

この微生物固定化繊維１ｇをＹＭ培地（ｐＨ４，６）１
５０ｇに浸漬し、１０日間培養した結果、０゜２６％の
エタノールの生成が認められたので■培地より固定化繊
維を取り出し、滅菌水２゜Ｏｇで５回洗浄した後、グル
コース濃度を１０％に上げたＹＭ培地（ｐＨ４，６）　
１５０．９に浸漬し、さらに２５℃で３日間振盪培養を
続げたところ、４．３％のエタノールの発生が認められ
、微生物固定化繊維であることを確認した。

〔発明の効果〕

本発明方法によれ＋１微生物を生きたまま簡便にかつ安
定に固定化した繊維を製造できる。

窮ｌ　図 面の簡単な説明 第１図は本発明方法により得られた繊維の断面の走査型
電子顕微鏡写真図、第２図は同繊維の側面の走査型電子
顕微鏡写真図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　繊維形成能を有する水不溶性高分子を水不溶性溶媒に
   溶解し、微生物が生存可能な温度範囲において、微生物
   含有水溶液と水不溶性高分子溶液とを混合、分散させる
   ことにより紡糸原液を調製した後、乾式紡糸又は湿式紡
   糸により脱溶媒することを特徴とする微生物固定化繊維
   の製造法。