JPH0448438B2 - - Google Patents

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JPH0448438B2
JPH0448438B2 JP63015695A JP1569588A JPH0448438B2 JP H0448438 B2 JPH0448438 B2 JP H0448438B2 JP 63015695 A JP63015695 A JP 63015695A JP 1569588 A JP1569588 A JP 1569588A JP H0448438 B2 JPH0448438 B2 JP H0448438B2
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JP
Japan
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enzyme
fibers
immobilized
enzymes
immobilized enzyme
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JP63015695A
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Waado Heiman Naijeru
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Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0448438B2 publication Critical patent/JPH0448438B2/ja
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】 本発明は酵玠を繊維状担䜓䞊に固定化するこ
ず、およびこの皮の固定化酵玠を酵玠觊媒反応に
䜿甚すこずに関する。
酵玠は化孊反応を觊媒する蛋癜質である。しか
し皮々の甚途に察するそれらの有甚性は限られお
いる。酵玠を反応媒質から分離するのが困難であ
り、埓぀お生成物の玔床が限定されるからであ
る。さらに可溶性酵玠は䞀般にバツチ反応におい
お回䜿甚できるにすぎず、倚くの酵玠が高䟡で
あるためそれらがきわめお有効な觊媒であるにも
かかわらずそれらの工業的利甚は限られおいた。
長幎にわた぀お、酵玠が固定化されるがなお觊
媒掻性を維持する様匏で酵玠を氎䞍溶性担䜓に付
着たたは結合させるこずによ぀お酵玠を固定化す
る技術を案出するために倚倧な研究努力が向けら
れおきた。しかし既知の固定化酵玠担䜓構造物は
幟぀かの欠点をも぀。たずえばあるものは䜿甚に
際しお䞍満足な流れ特性たたは䜎い酵玠掻性収率
たたは䜎い酵玠結合性もしくは安定性䜎䞋を瀺
す。埓぀お改良された固定化酵玠担䜓構造物を開
発する必芁性が増倧しおいる。
酵玠を各皮の繊維状高分子材料から補造された
繊維状担䜓内に閉じ蟌めるこずにより酵玠を固定
するために皮々の詊みがなされた。
繊維はチペツプドフアむバヌ、トり、長フむラ
メント、ダヌン、垃垛織物、線物たたは䞍織垃
であるこずができるを含めお倚くの圢態で、お
よび耇合䜓の圢で䜿甚できる。さらに、転化率を
高める比衚面積を備えた倚孔質繊維を補造するこ
ずもできる。繊維構造䞭ぞの拡散が必芁である堎
合には、繊維に぀いお可胜な小埄によ぀お、速床
制埡因子ずしおの拡散を本質的に陀くこずができ
る。理想的に化孊的䞍掻性である、良奜な機械的
匷床および耐久性を備えた繊維状担䜓を補造する
こずができ、これらは通垞、反応媒質から容易に
分離するこずができる。
繊維状固䜓化酵玠の利甚に関する最初の研究の
぀は、酵玠ず混合したポリマヌの溶液を湿匏玡
糞したダニ゚リのものであ぀た。Process
Biochem.7(8)−151972。ポリマヌにはセル
ロヌスゞアセテヌト、セルロヌストリアセテヌ
ト、゚チルセルロヌス、ナむロン、ポリ塩化ビニ
ルおよびα−メチリポリグルタルメヌトが含めれ
おいた。酵玠にはむンベルタヌれ、β−ガラクト
シダヌれ、グルコヌスオキシダヌれ、ヘキ゜キナ
ヌれ、ホスホヘキ゜ヌスむ゜メラヌれ、フルクト
ヌスホスペヌトキナヌれおよびアルドラヌれが
含たれおいた。
グレヌゞらはダニ゚リの方法により、スクロヌ
スホスホリラヌれが埋蟌たれたセルロヌストリア
セテヌト繊維を補造した。ゞダヌナルオブモレキ
ナラヌキダタリシス Mol Catal(6)
453−4581977。
むチゞペヌらはアミノ化したきわめお现いポリ
ビニルアルコヌル繊維に吞着させるこずによりむ
ンベルタヌれを固定化した。圌らはむンベルタヌ
れはむオン力によりアミノ化繊維に結合したず仮
定しおいる。ゞダヌナルオブアプラむドポリマヌ
サむ゚ンス Appl Polym Sci271665−
16741982。
むチゞペヌはこれらのアミノ化繊維をむンベル
タヌれの固定化に䜿甚するこずに぀き、远加の報
文を発衚した。ゞダヌナルオブアプラむドポリマ
ヌサむ゚ンス Appl Polym Sci28 1447
−14551983。圌はこの方法で酵玠を固定化する
こずに察する利点を䞋蚘のように芁玄しおいる。
(1) 官胜基が容易に繊維に組み蟌たれる。
(2) 繊維はそれらの倚孔性および倧きな衚面積の
ため倧量の酵玠を吞着する。
(3) 繊維は各皮の酵玠反応に適した皮々の圢状に
成圢しうる。
(4) 酵玠がむオン結合により固定化されるので、
固定化の実隓凊理が簡単である。
むチゞペヌは吞着されたむンベルタヌれを含む
そのアミノ化ポリビニルアルコヌル繊維から䞍織
垃たたは玙を補造した。Bulletin of Res
Inst for Polymers and TextilesJapan.No.
13965−701984。圌はこの玙をホルダヌに
挿入し、シペ糖溶液を連続的にこの玙に導通す
るこずにより酵玠反応噚を䜜成した。この固定化
酵玠は高いグルコヌス産生掻性を瀺したが、シペ
糖濃床の増倧に䌎぀お玙の流れ抵抗が増倧し
た。
圌はその埌、むンベルタヌれを吞着したそのポ
リビニルアルコヌル繊維から線物を補造し、反応
噚内でこの線物に平行しか぀これず接觊した现い
流路に沿぀おシペ糖溶液を導通した。バむオテク
ノロゞヌアンドバむオ゚ンゞニアリング
Biotechnol Bioeng271077−10801985。
この反応噚はシペ糖をグルコヌスに転化するため
に有効に䜜動した。
欧州特蚱第8498A号明现曞は改質ナむロン粒子
に酵玠を固定化するこずに関する。
アヌノルドはアルカリホスフアタヌれをナむロ
ン繊維の衚面に共有結合により固定化するこずに
よ぀お、新芏な酵玠系フアむバヌオプチツクセン
サヌを開発した、Anal Chem57565−566
1985。
他の倚数の文献にナむロン繊維を甚いお酵玠を
固定化するこずが瀺されおいる。これには䞋蚘の
ものが含たれる。ビツセら−1977FEBSレタ
ヌズFEBS Letters81326−330カルバゞ
ダルら−1978Biochem Biophys Acta612
305−316ダニ゚リら−酵玠工孊巻、477−481
頁、むヌ・ケヌパむおよび゚ツチ・゚ツチ・り
むヌトヌル線、プレナム・プレスニナヌペヌ
ク。
たた䞭空繊維の出珟に䌎぀お、これらの構造内
に酵玠を固定化するこずにおいおもかなりの研究
が行われた。
本出願人により出願䞭の特蚱出願第8611974号
明现曞の、皮の高分子繊維成分を有し、第成
分30〜70重量郚および第成分70〜30重量郚を含
有し、各成分は繊維の軞に実質適に敎列したフむ
ブリルずしお繊維䞭に存圚し、この皮の敎列した
フむブリルは盞互にランダムに連結し、この連結
が他方の成分のフむブリルを貫通し、埓぀お䞡成
分が繊維䞭に盞互貫通した網状構造物ずしお存圚
する新芏な溶融玡糞繊維が蚘茉されおいる。
この皮の繊維の特色は、いずれかの成分を適切
な溶剀により浞出させるこずよ぀お他方の成分の
高衚面積倚孔質繊維を補造しうるこずである。さ
らに第成分がナむロンである堎合、第成分
たずえばポリプロピレンが浞出したのち、圢
成された倚孔糞は掻性アミン残基をも぀ナむロン
末端を含み、これに酵玠を通垞のカツプリング剀
により結合させ、倚孔質繊維内の穎に保持させる
こずができる。
埓぀お本発明によれば、皮又は皮以䞊の酵
玠の分子が構造物䞭の衚面に䜍眮する化孊的に掻
性な基に結合しおおり、この構造物は互いに離間
しおいるが盞互にランダムに結合されおいる、繊
維の軞に察しお実質的に敎列しおいるポリアミド
フむブリルよりなる熔融玡糞ポリアミド繊維から
構成されおいる、固定化酵玠構造物が提䟛され
る。
酵玠は、皮又は皮以䞊の酵玠の分子が構造
物䞭の衚面に䜍眮する化孊的に掻性な基に共有し
おおり、この構造物は互いに離間しおいるが盞互
にランダムに連結されおいる、繊維の軞に察しお
実質的に敎列しおいるポリアミドフむブリルより
なる熔融玡糞した倚孔宀ポリアミド繊維から構成
されおいる固定化酵玠構造物の圢態をないしおい
る、酵玠觊媒反応を実斜するための方法が提䟛さ
れる。
酵玠䞭の官胜基をポリアミド䞊の遊離アミノ末
端に結合させうる通垞のカツプリング剀、たずえ
ばグルタルアルデヒドおよび二官胜性ゞむミデヌ
トたずえばゞメチルピメルむミデヌトを甚いお、
皮々の酵玠をこの皮の繊維性構造物䞊に固定化す
るこずができる。これはカツプリング剀を添加し
お掻性化かれた構造物を埗たのち、酵玠を溶液状
で添加するこずによ぀お達成される。酵玠はそれ
自䜓共有結合によりカツプリング剀に結合し、倚
孔繊維構造物内に保持される。
構造物においお達成できる酵玠負荷の密床は、
構造物䞊の掻性末端の密床、および现孔の開口を
通しお特定の酵玠ず結合するに぀いおのこれら末
端の有効性に䟝存する。他方、酵玠負荷が高くな
るほど生物反応を觊媒する際の固定化酵玠の掻性
は䜎䞋するこずを本発明者らは芋出した。固定化
構造物においお掻性末端の10〜50が酵玠の分子
に結合しおいるこずが奜たしい。
固定化のために奜たしい酵玠は200000たでの分
子量をも぀比范的小型の酵玠であり、これには
−−モノクロルプロピオネヌトデハロゲナヌれ
欧州特蚱第179603A号明现曞に蚘茉、ワサビダ
むコンhorse−radishペルオキシダヌれおよ
びアミダヌれ埌者は本出願人の出願䞭の英囜特
蚱出願第8630029号および第8630012号明现曞䞭に
述べられおいるが含たれる。ただし、これより
も高い分子量をも぀より倧型の酵玠を䞊蚘構造物
䞊に固定化するこずもできる。
本発明は粟補された酵玠、すなわち埮生物现胞
から抜出された酵玠に適甚する方が奜たしいが、
本発明は粟補酵玠に限定されず、無傷の现胞に含
たれる酵玠にも適甚できる。
本発明に甚いられる繊維状構造物は安䟡な、化
孊的に䞍掻性な担䜓を提䟛し、これに皮たたは
皮以䞊の酵玠を共有結合させお比范的匷固な結
合を埗るこずができ、これによ぀お酵玠が安定化
される。この繊維性構造物䞭に固定化された酵玠
は再䜿甚できる。
繊維状構造物は個々の繊維の圢であ぀おもよ
く、たたはこの皮の繊維から補造される織物もし
くは線物であ぀おもよい。
本発明の様匏で固定化された酵玠は倚皮のバむ
オリアクタヌに䜿甚できる。酵玠を垃地の衚面に
固定化し、これを通しお凊理すべき液䜓を流す
か、あるいは酵玠を小片状の材料に固定化し、こ
れを反応液䞭で撹拌回転させるこずができる。前
蚘のように同䞀の繊維性構造物䞊に同時に皮以
䞊の酵玠を固定化するこずができる。
ここで以䞋の実斜䟋を参照しお本発明を蚘述す
る。
実斜䟋 盞察粘床40をもち、玄45のアミノ末端基を含む
也燥ナむロンの560を也燥ナむロン11盞
溶化剀40およびポリプロピレンMF1 25
400ずチツプブレンドし、次いで290℃で小型の
スクリナヌ抌出機を甚いお、60グレヌドのアルミ
ナフむルタヌおよび127〜229ミクロン×ミ
ル〔thou〕孔の玡糞口金を通しお玡糞した。こ
うしお圢成された糞を500分で巻取り、玡糞
仕䞊げを斜し、130f5の糞を補造した。これを85
℃のフむヌドロヌルを甚いお100分おいお延
䌞し、39f5の糞を補造した。
ナむロン66およびポリプロピレンは、繊維の軞
に実質的に敎列したフむブリルずしお繊維糞䞭に
存圚し、この皮の敎列したフむブリルは盞互にラ
ンダムに連結し、䞀方の成分におけるこの皮の連
結が他方のフむブリルを貫通し、埓぀お䞡成分が
繊維䞭に盞互貫通した網状構造物ずしお存圚す
る。
この糞を次いで垃パネルに線成し、これを垃の
繊維䞭に存圚するポリプロピレンの実質的郚分を
抜出するために−キシレン䞭で時間煮沞し
た。ここで垃䞭の繊維は、実質的に繊維の軞に敎
列した、間隔を眮いたナむロン66のフむブリルか
らなり、この皮の敎列した、間隔を眮いたフむブ
リルが盞互にランダムに連結した倚孔宀構造を備
えおいた。
垃No.2353を玄cm2の正方圢に切断した。こ
れらを75°の真空炉内で䞀倜也燥させお残留−
キシレンを陀去し、氎性クアドラレンqua−
dralene、脱むオン氎䞭で掗浄し、次いで50
リン酞カリりム緩衝液PH7.0䞭に貯蔵した。
正方圢の垃10.8mgそれぞれを0.05氎性グ
ルタルアルデヒドml䞭に宀枩で時間入れおお
き、次いで0.1mgmlのゞチオトレむトヌルを含
有する20゚タノヌルアミン緩衝液PH7.5
で掗浄した。
0.1mgmlのゞチオトレむトヌルを含有する20
゚タノヌルアミン緩衝液PH7.5䞭の、比
掻性14Umg蛋癜質および掻性10.2Umlの
−−クロルプロピロロヌトデハロゲナヌれ溶
液を固定化のために甚いた。
単䜍の酵玠掻性は1Όモルノ−−
クロルプロピオネヌトの転化−ラクテヌト
クロリドぞを30℃およびPH7.5においお分間
に接觊する。
グルタルアルデヒド掻性化した垃の各片を酵玠
溶液0.5ml䞭に入れ、緩和に撹拌しながら℃に
48時間眮いた。
こうしお凊理され、20゚タノヌルアミン緩
衝液PH7.5で掗浄された垃の各片を、暙準法
で−−クロルプロピオネヌトを脱ハロゲン化
する胜力に぀いお詊隓した。このアツセむにおい
お0.04攟出Cl分垃片の掻性を蚘録した。
この掻性をもずの酵玠詊料から倱われたものず比
范したずころ、95の掻性回埩、瀺した。
暙準アツセむ法 固定化酵玠を含む片の垃を撹拌䞋に30℃で
1Mリン酞カリりムPH7.51.5mlおよび1Mクロ
ルプロピオン酞ナトリりムPH7.00.5mlの混合
物䞭でむンキナベヌトした。
数時間にわた぀お攟出されたクロリドを、この
アツセむ混合物からの詊料100Όを〓マリり
ス・クロロカりンタヌ”に泚入するこずにより枬
定した。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  皮又は皮以䞊の酵玠の分子が構造物䞭の
    衚面に䜍眮する化孊的に掻性な基に結合しおいる
    固定化酵玠構造物であ぀お、この構造物は互いに
    離間しおいるが盞互にランダムに連結されおい
    る、繊維の軞に察しお実質的に敎列しおいるポリ
    アミドフむブリルよりなる熔融玡糞ポリアミド繊
    維から構成されおいる前蚘固定化酵玠構造物。  皮又は皮以䞊の酵玠の分子が、酵玠䞭の
    官胜基をポリアミドフむブリル䞊の遊離アミン末
    端に結合させる薬剀によ぀お構造物䞭の衚面に䜍
    眮する化孊的に掻性な基に結合しおいる、特蚱請
    求の範囲第項に蚘茉の固定化酵玠構造物。  薬剀がグルタルアルデヒド又は二官胜性ゞむ
    ミデヌトである、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の
    固定化酵玠構造物。  構造物䞭のポリアミド繊維においお遊離アミ
    ン末端の10〜50が酵玠の分子に結合しおいる、
    特蚱請求の範囲第項又は第項に蚘茉の固定化
    酵玠構造物。  酵玠が200000たでの分子量を有するものであ
    る、特蚱請求の範囲第項乃至第項のいずれか
    に蚘茉の固定化酵玠構造物。  酵玠が−−モノクロルプロピオネヌトデ
    ハロゲナヌれ、ワサビダむコンペルオキシダヌれ
    又はアミダヌれから遞ばれたものである、特蚱請
    求の範囲第項に蚘茉の固定化酵玠構造物。  酵玠は、皮又は皮以䞊の酵玠の分子が構
    造物䞭の衚面に䜍眮する化孊的に掻性な基に共有
    結合しおいる固定化酵玠構造物の圢態をなし、こ
    の構造物は互いに離間しおいるが盞互にランダム
    に連結されおいる、繊維の軞に察しお実質的に敎
    列しおいるポリアミドフむブリルよりなる熔融玡
    糞倚孔質ポリアミド繊維から構成されおいる、酵
    玠觊媒反応を実斜するための方法。
JP63015695A 1987-01-27 1988-01-26 酵玠の固定化 Granted JPS63202383A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8701706 1987-01-27
GB878701706A GB8701706D0 (en) 1987-01-27 1987-01-27 Immobilisation of enzymes

Publications (2)

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JPS63202383A JPS63202383A (ja) 1988-08-22
JPH0448438B2 true JPH0448438B2 (ja) 1992-08-06

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US (1) US4968605A (ja)
EP (1) EP0276560A1 (ja)
JP (1) JPS63202383A (ja)
DK (1) DK40688A (ja)
FI (1) FI880130A (ja)
GB (1) GB8701706D0 (ja)
NO (1) NO880320L (ja)
ZA (1) ZA8876B (ja)

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