JPH044014B2 - - Google Patents
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- JPH044014B2 JPH044014B2 JP2318487A JP2318487A JPH044014B2 JP H044014 B2 JPH044014 B2 JP H044014B2 JP 2318487 A JP2318487 A JP 2318487A JP 2318487 A JP2318487 A JP 2318487A JP H044014 B2 JPH044014 B2 JP H044014B2
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Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は生化学反応を触媒する蛋白質である酵
素を固定して工業用生産プロセスに利用するため
に用いられる酵素固定用担体の製造法に関するも
のである。
素を固定して工業用生産プロセスに利用するため
に用いられる酵素固定用担体の製造法に関するも
のである。
（従来の技術）
酵素を利用した生体反応を工業的に行わせるた
めには酵素を多糖類や合成高分子に吸着させた
り、ゲルで包括して固定化する方法が一般的であ
る。しかしながらこれらの担体は有機材料である
ため機械的強度が低い傾向にあり、スケールアツ
プに適さない欠点がある。従つて機械的強度が高
く、また滅殺菌のための熱や化学薬品に強いセラ
ミツク表面に酵素を固定化することが好ましい。
ところがセラミツクの範疇に属するものでもムラ
イト質やコーデイライト質のものはその比表面積
が１m2／ｇ前後であるために固定できる酵素量が
少ない欠点がある。またシリカ質の多孔質ガラス
ビーズも酵素固定用担体として知られているが、
比表面積が75m2／ｇと比較的大きい利点を有する
反面、製造工程が複雑で極めて高価なものである
という欠点があつた。
めには酵素を多糖類や合成高分子に吸着させた
り、ゲルで包括して固定化する方法が一般的であ
る。しかしながらこれらの担体は有機材料である
ため機械的強度が低い傾向にあり、スケールアツ
プに適さない欠点がある。従つて機械的強度が高
く、また滅殺菌のための熱や化学薬品に強いセラ
ミツク表面に酵素を固定化することが好ましい。
ところがセラミツクの範疇に属するものでもムラ
イト質やコーデイライト質のものはその比表面積
が１m2／ｇ前後であるために固定できる酵素量が
少ない欠点がある。またシリカ質の多孔質ガラス
ビーズも酵素固定用担体として知られているが、
比表面積が75m2／ｇと比較的大きい利点を有する
反面、製造工程が複雑で極めて高価なものである
という欠点があつた。
そこで最近ではケイ酸マグネシウム質のセピオ
ライトをこの種の担体として用いる試みがなされ
ているが、炭酸塩鉱物を多量に含有することの多
いセピオライト原石をどの程度まで精製してどの
ような条件で焼成すべきであるかの基準が従来は
明確化されていなかつたため試行錯誤の段階にあ
り、十分な比表面積を持つ担体が得られなかつた
り過度の精製を行つた結果、セピオライト原石中
有効に利用できる部分の比率が極めて低くなり、
経済的に他の担体と競合できなくなる等の問題を
生じていた。
ライトをこの種の担体として用いる試みがなされ
ているが、炭酸塩鉱物を多量に含有することの多
いセピオライト原石をどの程度まで精製してどの
ような条件で焼成すべきであるかの基準が従来は
明確化されていなかつたため試行錯誤の段階にあ
り、十分な比表面積を持つ担体が得られなかつた
り過度の精製を行つた結果、セピオライト原石中
有効に利用できる部分の比率が極めて低くなり、
経済的に他の担体と競合できなくなる等の問題を
生じていた。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記したような従来の問題点を解決し
て、セピオライト原石から100m2／ｇ前後の大き
い比表面積を有し従来よりも酵素固定能力の大き
い酵素固定用担体を工業的に製造することができ
る酵素固定用担体の製造法を目的として完成され
たものである。
て、セピオライト原石から100m2／ｇ前後の大き
い比表面積を有し従来よりも酵素固定能力の大き
い酵素固定用担体を工業的に製造することができ
る酵素固定用担体の製造法を目的として完成され
たものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明はセピオライト原石を粉砕し必要に応じ
て組成調整及び粒度調整を行つて強熱減量15％以
下、CaO5％以下の組成を持つ粉体を得、これを
そのままあるいは成形して300〜1100℃の温度条
件で焼成しメタセピオライト又はプロトエンスタ
タイトを主成分とする焼成体とすることを特徴と
するものである。
て組成調整及び粒度調整を行つて強熱減量15％以
下、CaO5％以下の組成を持つ粉体を得、これを
そのままあるいは成形して300〜1100℃の温度条
件で焼成しメタセピオライト又はプロトエンスタ
タイトを主成分とする焼成体とすることを特徴と
するものである。
本発明において用いられるセピオライト原石は
繊維性を持つたケイ酸マグネシウムの塊であり、
外観はコルク状、レザー状、塊状等の種々の形態
を取るが、その結晶構造はタルクの小片をレンガ
積みにしたような独特の構造である。このような
セピオライ原石は多数の細孔を有するものであ
り、細孔径分布を調べると10Åと200Å付近にピ
ークを持つことが分かる。10Å付近の細孔は上記
した結晶構造によるものであり、200Å付近の細
孔は繊維径によるものであると考えられている。
しかしセピオライト原石中には多量のドロマイト
（CaCO3・MgCO3）等の炭酸塩鉱物が含まれてい
るのが常であり、水中で安定して使用できるよう
にするためにセピオライト原石を焼成するとこれ
らの不純物が障害となり比表面積の小さい担体し
か得られないことは前述のとおりである。
繊維性を持つたケイ酸マグネシウムの塊であり、
外観はコルク状、レザー状、塊状等の種々の形態
を取るが、その結晶構造はタルクの小片をレンガ
積みにしたような独特の構造である。このような
セピオライ原石は多数の細孔を有するものであ
り、細孔径分布を調べると10Åと200Å付近にピ
ークを持つことが分かる。10Å付近の細孔は上記
した結晶構造によるものであり、200Å付近の細
孔は繊維径によるものであると考えられている。
しかしセピオライト原石中には多量のドロマイト
（CaCO3・MgCO3）等の炭酸塩鉱物が含まれてい
るのが常であり、水中で安定して使用できるよう
にするためにセピオライト原石を焼成するとこれ
らの不純物が障害となり比表面積の小さい担体し
か得られないことは前述のとおりである。
そこで本発明においてはセピオライト原石を粉
砕し、その一部を化学分析して強熱減量とCaOの
含有率とを調べ、強熱減量15％以下、CaO5％以
下である場合にはそのまま更に粒度調整して粒径
100μｍ以下の粉体を得る。また強熱減量が15％
を越したりCaOが５％を越えている場合には、予
め精製してあるセピオライト原石の粉体を混入す
ることによりこの範囲内に入るように組成調整を
行い粒径100μｍ以下の粉体を得る。ここで強熱
減量15％以下、CaO5％以下の組成を選定したの
は、後述する第１図のグラフにも示されるように
そのような組成の原料を用いた場合に酵素固定化
能力に優れた担体が得られるからである。その理
由は、本発明者等の推定によれば、この範囲を外
れたセピオライト原石は熱処理の際に炭酸塩鉱物
が熱分解して多量のCO2ガスやCaO、MgO等を
生じ、これらがセピオライトの繊維構造を変化さ
せたり繊維間の間隙を埋めてしまうため、酵素固
定に有効に寄与する200〜400Å付近の細孔が減少
するためである。
砕し、その一部を化学分析して強熱減量とCaOの
含有率とを調べ、強熱減量15％以下、CaO5％以
下である場合にはそのまま更に粒度調整して粒径
100μｍ以下の粉体を得る。また強熱減量が15％
を越したりCaOが５％を越えている場合には、予
め精製してあるセピオライト原石の粉体を混入す
ることによりこの範囲内に入るように組成調整を
行い粒径100μｍ以下の粉体を得る。ここで強熱
減量15％以下、CaO5％以下の組成を選定したの
は、後述する第１図のグラフにも示されるように
そのような組成の原料を用いた場合に酵素固定化
能力に優れた担体が得られるからである。その理
由は、本発明者等の推定によれば、この範囲を外
れたセピオライト原石は熱処理の際に炭酸塩鉱物
が熱分解して多量のCO2ガスやCaO、MgO等を
生じ、これらがセピオライトの繊維構造を変化さ
せたり繊維間の間隙を埋めてしまうため、酵素固
定に有効に寄与する200〜400Å付近の細孔が減少
するためである。
次にこのような粉体はそのまま、あるいはハニ
カム状等の任意形状に成形されたうえで焼成され
る。粉体のまま焼成する場合には粉体粒度は80〜
100メツシユ（100〜150μｍ）、ハニカム状に成形
したうえ焼成するような場合には200メツシユ以
下（80μｍ以下）としておくことが好ましい。焼
成条件は300〜1100℃であり、このような熱処理
によりセピオライトは結晶水を失つてセラミツク
化し、水中でも安定なメタセピオライト又はプロ
トエンスタタイト化した状態に移行するとともに
セピオライトの結晶構造に変化を生じ、300Å以
下の細孔をブロードに持つ原石の細孔径分布から
200〜400Åにより大きいピークを持つ細孔径分布
へ変化する。しかし第１図のグラフからも明らか
なように、焼成温度が1100℃を越えるといわゆる
焼きしまりが発生し、結晶構造中の細孔が潰され
て酵素固定化能力が低下する。逆に300℃以下の
焼成温度ではセピオライトの焼結が不十分である
ため湿潤状態では担体自体が徐々に溶解する現象
を生ずる。
カム状等の任意形状に成形されたうえで焼成され
る。粉体のまま焼成する場合には粉体粒度は80〜
100メツシユ（100〜150μｍ）、ハニカム状に成形
したうえ焼成するような場合には200メツシユ以
下（80μｍ以下）としておくことが好ましい。焼
成条件は300〜1100℃であり、このような熱処理
によりセピオライトは結晶水を失つてセラミツク
化し、水中でも安定なメタセピオライト又はプロ
トエンスタタイト化した状態に移行するとともに
セピオライトの結晶構造に変化を生じ、300Å以
下の細孔をブロードに持つ原石の細孔径分布から
200〜400Åにより大きいピークを持つ細孔径分布
へ変化する。しかし第１図のグラフからも明らか
なように、焼成温度が1100℃を越えるといわゆる
焼きしまりが発生し、結晶構造中の細孔が潰され
て酵素固定化能力が低下する。逆に300℃以下の
焼成温度ではセピオライトの焼結が不十分である
ため湿潤状態では担体自体が徐々に溶解する現象
を生ずる。
このようにして得られたメタセピオライト又は
プロトエンスタタイトは酵素を固定するに適した
孔径200Å以上の細孔を十分に備え、その比表面
積は100m2／ｇに及ぶものであるので酸素の固定
用担体として好適なものであるが、その事実は次
の実施例により更に明らかとなるであろう。
プロトエンスタタイトは酵素を固定するに適した
孔径200Å以上の細孔を十分に備え、その比表面
積は100m2／ｇに及ぶものであるので酸素の固定
用担体として好適なものであるが、その事実は次
の実施例により更に明らかとなるであろう。
（実施例）
実施例 １
予め化学分析により強熱減量とCaO含有率が測
定されている５種類のセピオライト原石を粉砕
し、80〜100メツシユに粒度調整したうえそれぞ
れを10のグループに分けた。そして電気炉に入れ
300℃〜1200℃の間の100℃毎の温度で１時間の焼
成を行い、５×10の50の焼成サンプルを得た。各
焼成サンプルを10％のガンマ−アミノプロピルト
リエトキシシランによりシラン化し、アセトンで
洗浄し一晩風乾したうえ１％グルタルアルデヒド
水溶液で３時間処理した。その後１％インベルタ
ーゼ／酢酸バツフアー（PH4.0）中に浸漬して１
時間保持し、更にバツフアーで洗浄して担体上に
インベルターゼを固定化した。次に各サンプル固
定化されたインベルターゼ活性を測定するために
以下の操作を行つた。
定されている５種類のセピオライト原石を粉砕
し、80〜100メツシユに粒度調整したうえそれぞ
れを10のグループに分けた。そして電気炉に入れ
300℃〜1200℃の間の100℃毎の温度で１時間の焼
成を行い、５×10の50の焼成サンプルを得た。各
焼成サンプルを10％のガンマ−アミノプロピルト
リエトキシシランによりシラン化し、アセトンで
洗浄し一晩風乾したうえ１％グルタルアルデヒド
水溶液で３時間処理した。その後１％インベルタ
ーゼ／酢酸バツフアー（PH4.0）中に浸漬して１
時間保持し、更にバツフアーで洗浄して担体上に
インベルターゼを固定化した。次に各サンプル固
定化されたインベルターゼ活性を測定するために
以下の操作を行つた。
先ず１％サツカロースを含む酢酸バツフアー30
mlを30℃で恒温にした後上記の担体を浸漬し、ス
ターラーで撹拌しつつ100mlずつサンプリングし、
0.1NのNa2CO3の一定量を加えて反応を完全に止
めた。ついで生成物であるグルコースを和光純薬
のグルコースＢテスト法により定量し、単位時間
あたりのグルコース生成量を算出した。その結果
を１分間あたり1μモルのグルコースを生成する
酵素活性量を１ユニツトとして表すと第１図のグ
ラフのとおりとなる。第１図のグラフに示される
ように、黒丸で示した本発明の範囲内のものは
300〜1100℃の広い焼成温度範囲にわたり安定し
て高い酵素固定能力を持つことが分かる。
mlを30℃で恒温にした後上記の担体を浸漬し、ス
ターラーで撹拌しつつ100mlずつサンプリングし、
0.1NのNa2CO3の一定量を加えて反応を完全に止
めた。ついで生成物であるグルコースを和光純薬
のグルコースＢテスト法により定量し、単位時間
あたりのグルコース生成量を算出した。その結果
を１分間あたり1μモルのグルコースを生成する
酵素活性量を１ユニツトとして表すと第１図のグ
ラフのとおりとなる。第１図のグラフに示される
ように、黒丸で示した本発明の範囲内のものは
300〜1100℃の広い焼成温度範囲にわたり安定し
て高い酵素固定能力を持つことが分かる。
実施例 ２
次に固定化酵素の安定性と担体の種類との関係
を明らかにするため、次の実験を行つた。まず強
熱減量11.36％、CaO1.37％のセピオライト原石
を80〜100メツシユに粉砕し、110℃、200℃、300
℃、500℃、700℃、1000℃の各温度で１時間焼成
して６種類のサンプルを得た。次に各サンプルに
実施例１と同様の方法でインベルターゼを固定
し、第２図に示されるカラム装置に詰めた。この
装置はウオータージヤケツト１を備えた直径２cm
のカラム２と、基質容器３と恒温槽４とからなる
ものでカラム２内に上述の各サンプルに固定化さ
れた酵素を詰め、30℃に保ちつつ基質として30％
サツカロース／50ｍＭ酢酸バツフアを１ml／分の
流速で供給し続け、出口のグルコース量を測定し
た。その結果は第３図のグラフに示すとおりであ
り、300℃未満の低温度で焼成したものは１週間
以内に酵素活性が半減した。これに対して300〜
1100℃で焼成したものは長期間にわたり高い安定
性を示した。低温度で焼成したものの安定性が低
い理由は、前述したように焼結が不十分なため
徐々に担体自体が溶解してしまうためであると考
えられる。
を明らかにするため、次の実験を行つた。まず強
熱減量11.36％、CaO1.37％のセピオライト原石
を80〜100メツシユに粉砕し、110℃、200℃、300
℃、500℃、700℃、1000℃の各温度で１時間焼成
して６種類のサンプルを得た。次に各サンプルに
実施例１と同様の方法でインベルターゼを固定
し、第２図に示されるカラム装置に詰めた。この
装置はウオータージヤケツト１を備えた直径２cm
のカラム２と、基質容器３と恒温槽４とからなる
ものでカラム２内に上述の各サンプルに固定化さ
れた酵素を詰め、30℃に保ちつつ基質として30％
サツカロース／50ｍＭ酢酸バツフアを１ml／分の
流速で供給し続け、出口のグルコース量を測定し
た。その結果は第３図のグラフに示すとおりであ
り、300℃未満の低温度で焼成したものは１週間
以内に酵素活性が半減した。これに対して300〜
1100℃で焼成したものは長期間にわたり高い安定
性を示した。低温度で焼成したものの安定性が低
い理由は、前述したように焼結が不十分なため
徐々に担体自体が溶解してしまうためであると考
えられる。
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、セ
ピオライト原石を利用して比表面積が大きく、酵
素を固定化するに適した200Å以上の細孔を持つ
酵素固定用担体を得るための製造条件を明らかに
したものであり、これによつてこの種の酵素固定
用担体を工業的に生産することが始めて可能とな
つた。よつて本発明は従来の問題点を解消したも
のとして、産業の発展に寄与するところは極めて
大きいものである。
ピオライト原石を利用して比表面積が大きく、酵
素を固定化するに適した200Å以上の細孔を持つ
酵素固定用担体を得るための製造条件を明らかに
したものであり、これによつてこの種の酵素固定
用担体を工業的に生産することが始めて可能とな
つた。よつて本発明は従来の問題点を解消したも
のとして、産業の発展に寄与するところは極めて
大きいものである。
第１図はセピオライトの焼成温度とインベルタ
ーゼ固定化量との関係を示すグラフ、第２図は実
施例２において用いたカラム装置を示す断面図、
第３図は固定化酵素の長期安定性を示すグラフで
ある。
ーゼ固定化量との関係を示すグラフ、第２図は実
施例２において用いたカラム装置を示す断面図、
第３図は固定化酵素の長期安定性を示すグラフで
ある。
Claims (1)
- １ セピオライト原石を粉砕し必要に応じて組成
調整及び粒度調整を行つて強熱減量15％以下、
CaO5％以下の組成を持つ粉体を得、これをその
ままあるいは成形して300〜1100℃の温度条件で
焼成しメタセピオライト又はプロトエンスタタイ
トを主成分とする焼成体とすることを特徴とする
酵素固定用担体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318487A JPS63190637A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | 酵素固定用担体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2318487A JPS63190637A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | 酵素固定用担体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63190637A JPS63190637A (ja) | 1988-08-08 |
| JPH044014B2 true JPH044014B2 (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=12103565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2318487A Granted JPS63190637A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | 酵素固定用担体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63190637A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0695929B2 (ja) * | 1988-05-25 | 1994-11-30 | 日本碍子株式会社 | 酵素固定化バイオリアクター |
| JPH02252669A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-11 | Ngk Insulators Ltd | 酵素固定化用セラミック膜 |
| US5679433A (en) * | 1991-10-31 | 1997-10-21 | Kabushiki Kaish Tokiwa Denki | Noncombustible sheet, noncombustible laminated sheet, noncombustible honey comb structural material, noncombustible board, noncombustible molded product, and manufacturing method thereof |
| JP2008105944A (ja) * | 2007-12-14 | 2008-05-08 | Sekisui Chem Co Ltd | 含水マグネシウム珪酸塩鉱物、硬化体組成物、無機質硬化体及び炭酸化硬化体 |
-
1987
- 1987-02-02 JP JP2318487A patent/JPS63190637A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63190637A (ja) | 1988-08-08 |
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