JPH0774798B2 - クロマト用充填剤およびその製造方法 - Google Patents

クロマト用充填剤およびその製造方法

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JPH0774798B2
JPH0774798B2 JP2004478A JP447890A JPH0774798B2 JP H0774798 B2 JPH0774798 B2 JP H0774798B2 JP 2004478 A JP2004478 A JP 2004478A JP 447890 A JP447890 A JP 447890A JP H0774798 B2 JPH0774798 B2 JP H0774798B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バイオリアクターの醗酵生産物から、生体高
分子(DNA、RNA等の核酸、酵素等のタンパク)等の有用
物質を高純度に分離するクロマト分離法、即ち、クロマ
トグラフィー(以下、単にクロマトと略記する。)に使
用されるクロマト用充填剤およびその製造方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
液中に含まれる生体高分子等の有用物質を分離する手段
としては、膜分離、晶析等の技術があるが、近年分離対
象の物質と担体との親和力を利用して分離するクロマ
ト、即ち、吸着、イオン交換、アフィニティークロマト
等、において特に、高圧下で操作する高速液体クロマト
が注目されている。
高速液体クロマトは、数十kg/cm2という高圧下で、有用
物質の分離度を高めるために、数μmから数十μmで球
状の粒度のそろったものが要求され、ODS(オクタデシ
ル基)を修飾したシリカや、樹脂状の充填剤、ヒドロキ
シアパタイトなどの無機材料が使用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、粒径が均一でかつ、形状が一様な充填剤
を工業的に製造する方法は、難しく、かつ製造条件が複
雑で、製造コストが著しく高価となり、クロマト装置に
占める充填剤のコストを大ならしめていた。また、高速
クロマトに使用した場合、高圧下で操作するので、充填
剤が破壊し、分離度が悪化したり、目詰まりを生ずる等
の問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上述の問題点を解消し、粒径が均一で、球形
もしくは形状のそろったクロマト用充填剤を提供し、か
つこれを安価に製造する方法を提供するものである。
即ち、本発明は、真菌類の胞子および/または細菌類の
胞子を主成分とするクロマト用充填剤である。
又、本発明は、真菌類の基質となる有機物を含む固体材
料に空気を導入し、材料表面に該真菌類を繁殖せしめた
後、高圧空気を吹き込み、真菌類より胞子を離脱させ、
離脱した胞子を分取することを特徴とするクロマト用充
填剤の製造方法を提供するものである。
更に、本発明は、細菌の基質となる有機物を含む液中
で、細菌類を培養し、培養液より細菌の胞子を分取する
ことを特徴とするクロマト用充填剤の製造方法を提供す
るものである。
本発明のクロマト用充填剤は、真菌類、細菌類の胞子を
用いるが、該胞子表面に存在する生体高分子が、例え
ば、蛋白、糖、脂質、それらの複合体あるいは誘導体等
を有し、かつ、分別しようとする化学物質分子(以下、
被分別物質と言う)と相互作用するものが存在するもの
ならば、該胞子は生体でも死体でもよい。また、該胞子
は、細胞内部の組織が除去されたものでも、内部が他の
物質と代替されたものでも、該細胞膜の破片等であって
もよい。更に、該細胞膜は物理あるいは化学的な殺菌処
理をされても、所望の修飾基、即ち、被分別物質と相互
作用する基を与える反応性物質と反応させて該修飾基を
結合したものでも良い。
該修飾基としては、直鎖状、分枝状炭化水素基、芳香族
炭化水素基、+または−荷電を有するイオン交換機能を
有する特性基等が挙げられる。
従って、本発明のクロマト用充填剤の適用できる被分別
物質は、低分子化合物でも高分子化合物でもよく、被分
別物質の種類に応じて種々の本発明のクロマト用充填剤
を選択することができる。
又、本発明のクロマト用充填剤は、上述した胞子または
その処理物に他の公知のクロマト用充填剤を混合したも
のあるいは独立に多包装にしたものでもよい。
該併用のクロマトの態様としては、混合したものを均一
にカラムに充填しても各包装を単独に層状に交互に積層
させても、それらの併用でもよく被分別物質の種類に応
じて適宜選定できる。
該併用可能な公知のクロマト用充填剤としては、例え
ば、無修飾または修飾基を有する多孔性シリカゲル、同
アルミナ等の無機化合物、無修飾または修飾基を有する
ポリスチレン系、メタアクリレート系、エチレングリコ
ール系、ビニルアルコール系、糖ポリマー系等の有機化
合物などの吸着、イオン交換、アフィニティ、分子篩い
クロマト用充填剤が挙げら、これらは、単独、あるいは
組み合わせて目的に応じて選択される。
本発明のクロマト用充填剤の製造方法において、真菌類
は基質となる有機物、即ち、培地をエネルギー源として
胞子を形成し、繁殖するが、その際、真菌類が付着する
担体として該固体材料が用いられる。該固体材料として
は、真菌類に対して毒性がなく、胞子を離脱させる高圧
空気に対して破壊しない十分な強度が備わっていれば、
特に限定されず、合成樹脂等から所望の形状で用いられ
る。該離脱させられた胞子は、固気分離により分取され
るが、この時の固気分離手段としては、サイクロンが好
ましいが、膜分離等の他の公知の方法が適用できる。
分取された胞子は、そのまま包装されて製品としても、
更に、洗浄処理を施しても、あるいは、上述の殺菌処
理、修飾処理等を施して製品としてもよい。
次に、本発明の細菌類の胞子のクロマト用充填剤の製造
方法においても、真菌類の場合に用いた固体材料の担体
を用いてもよい。又、培養液より細菌の胞子を分取する
固液分離手段としては、好ましくは、膜分離が挙げられ
るが、他の公知の手段を用いてもよい。分取された胞子
は、上記と同様に製品化できる。
上記真菌類の胞子および/または細菌類の胞子からなる
クロマト用充填剤の製造方法は、分取工程後、それらを
混合する工程を設けても、また、他の公知のクロマト用
充填剤と組み合わせて混合する工程を設けてもよい。
〔作用〕
以下、本発明の作用を本発明の実施態様と共に説明す
る。
本発明者は、各種充填剤に使用できる種々の材料を鋭意
研究したところ、真菌類および/または細菌の胞子を主
成分とする材料が、有効なクロマト用充填剤となること
を見出した。
本発明で使用するクロマト用充填剤は真菌類であるペニ
シリウム(Penicillium)属、アスペルギルス(Asuperg
illus)属の胞子や、細菌であるバチルス(Bacillus)
属、クロストリジウム(Clostridium)属の胞子を主成
分とするものである。1例として、微工研菌寄第9346号
のペニシリウム ヤンチネラム(Penicillium janthine
llum)の胞子を第6図の写真に示すように、その種類に
より粒径が、2〜3μmで形状が均一で、高速液体クロ
マト用充填剤として好適となる。また表面を構成する物
質は、タンパク(システイン残基含有量の多いケラチ
ン、その他)や多糖類であり、+に荷電したNH2基、−
に荷電したCOOH基を有しているので、イオン交換あるい
はアフィニティ能力も有している。
また胞子は、比較的高圧、高温にも耐性があるばかりで
なく、表面のタンパクが変成しない範囲では耐酸、耐ア
ルカリ性も有している。これらの胞子をステンレス製の
円筒カラムに充填し、タンパク混合物の分離を試みる
と、胞子の持つ+、−の荷電の基が、タンパクのNH
2基、COOH基と電荷的に結合し、その結合力はタンパク
の種類によって異なるので、リン酸バッファを溶離液と
して使用した場合、PO4濃度を変化させることにより、
異なる保持時間に各タンパクのピークが得られる。
胞子そのままでも、タンパクの分離は可能であるが、さ
らに分離度を高めるためには、胞子に修飾基を結合する
と良い。修飾基としては、オクタデシル基、オクチル
基、ヘキシル基、ブチル基、フェニル基、シアノ基、ア
ミノ基、スルフォン酸基、第4級アンモニウム基といっ
た各種のものが利用できる。例えば、オクタデシル基を
修飾する場合は、オクタデシルトリクロロシランの溶媒
中に胞子を懸濁させ、減圧後、常圧に戻す操作を繰り返
すことにより本発明のクロマト用充填剤が得られる。
また胞子をそのまま充填剤として使用できるが、発芽す
る恐れがある場合は、前述の修飾処理により殺菌処理が
なされる場合を除いて、胞子をアセトアルデヒド、クロ
ルピクリン蒸燻、あるいはホルマリン溶液に浸漬するこ
とにより殺菌処理を行い、不活性化する必要がある。
次に、胞子を主成分とするクロマト用充填剤の製造方法
の態様を図面を用いて説明する。
第1図は、真菌類の胞子からなるクロマト用充填剤を製
造する装置を示している。胞子製造槽1には、第2図
(a)〜(c)に示すような固体材料Sを充填する。第
2図(a)は、ラシヒリング18、第2図(b)は繊維状
粒状物19、第2図(c)は、スポンジ20である。スポン
ジを使用すると、スポンジ内に事前に基質含有液を内包
させることができるので好ましい。
固体材料Sは、分散用多孔板6に支持されている。ま
ず、空気4を空気供給機2により連続的に供給する。供
給の過程で、定期的に基質を含む液7を基質含有液循環
ポンプ8によるスプレーノズル9を介して分配する。こ
の基質を利用して大気中のカビ、または事前に種菌とし
て添加したカビが槽内に繁殖する。尚、特定のカビを繁
殖させる場合、供給する空気を殺菌するか、フィルター
により除菌する条件下で種菌を接種するか、濃度、種
類、湿度、pH、基質を所定に保つことが必要である。pH
は、pH調製剤17の添加によって行われる。所定期間後、
高圧空気供給機3を稼働させ空気分散板5から高圧風を
槽1内へ供給すると、胞子を含む空気が上部よりも流出
し、胞子回収用のサイクロン10に導入される。胞子を含
む空気はサイクロンの上面に対して接線方向に流入させ
ることが望ましい。ここで、胞子12と排ガス11に別々に
分離される。胞子の回収は、サイクロンに限定されるも
のでなく、空気用の膜分離を利用しても良い。
第3図は、細菌の胞子からなるクロマト用充填剤を製造
する装置である。基質含有液7及び所望によりpH調整剤
17を連続あるいは半連続、回分的に胞子製造槽13に導入
し、好気性菌の場合は、空気4を空気供給機14で空気分
散板5を介して供給しつつ培養し、供給された余剰な空
気は、空気にがし口21を介して排出される。この場合、
事前に特定の菌を種菌として添加すると良い。所定期間
培養すると、細菌は溶菌し、胞子を液中に溶離するの
で、この培養液を固液分離用膜分離15により、胞子12と
排液16に分離する。
以上のように、本発明によれば、真菌および/または細
菌の胞子をクロマト用充填剤として発明したもので、粒
径が均一かつ形状のそろった新規な充填剤である。ま
た、これらの製造方法は安価で、従来の化学合成法に比
べプロセスを簡易化できた。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。
実施例1 ペニシリウムヤンチネラムを種菌として用いて、第1図
に示す装置で培養した。製造槽1は、200mm(φ)×200
0mm(H)で、粒径40mmのスポンジを1200mm厚充填し
た。槽下部に基質液15を充填し培養開始後5日目まで
1日に一回5分間、2/分で槽上部に循環スプレーし
た。空気風量は、1/分にて行い、10日後、高圧エア
ポンプにより、風量50/分でブローし、200mm(φ)
×500mm(H)のサイクロンで分離した。この結果、約8
0gの胞子が回収できた。
基質の組成は、(水1当たり)麦芽エキス20g、酵母
エキス5g、ショ糖400gである。
実施例2 実施例1の胞子および、これをホルムアルデヒド5%の
ガスに60分接触させ殺菌処理したもの(殺菌胞子)を用
いて、BSA(6mg/)、リゾチーム(1mg/)を含む液
の分離試験を試みた。高速液体クロマト装置は、S社製
のLC6Aを用いた。分離は下記の条件で行った。
カラム:7.6mm(φ)×1000mm(L) 検出:UV280nm 移動層:リン酸カリウム緩衝液10mM↑300mM(30分) 流量:1ml分 この実施例2の胞子を用いた結果を第4図に及び実施例
1の胞子を用いた結果を第5図に示す。図に示すよう
に、両者とも混合物の分離ができたが、殺菌胞子の方が
分離度が良好であった。
〔発明の効果〕
本発明は、真菌および/または細菌を人工的に繁殖させ
てその胞子を分取すると言う極めて単純なプロセスで通
常、非常に高価なクロマト用充填剤を大量且つ安価、し
かも品質が安定したものを製造することができる。更
に、分取した該胞子クロマト用充填剤は、特定の修飾処
理を受ける安価な基体ともなり得るため、目的の被分別
物質に応じて種々のイオン交換基等の被分別物質と相互
作用をする基をこれに結合させることにより種々の分子
構造を有するクロマト用充填剤を安価に合成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、真菌から本発明のクロマト用充填剤を製造す
る方法が適用できる装置の一例を説明するための図であ
る。第2図(a)〜(c)は、第1図にしめした固体材
料Sの具体例を各々示す。第3図は、細菌から本発明の
クロマト用充填剤を製造する方法が適用できる装置の一
例を説明するための図である。第4図は、実施例2の殺
菌胞子をクロマト用充填剤として用いたクロマトグラ
ム、第5図は、実施例1の胞子をそのままクロマト用充
填剤として用いたクロマトグラムである。第6図は、ペ
ニシリウムヤンチネラムの胞子の生物の形態を示す電子
顕微鏡写真である。 符号の説明: 1:胞子製造槽、2:空気供給機 3:高圧空気供給機、4:空気 6:空気分散板、7:基質含有液 8:基質含有液循環ポンプ 9:スプレーノズル、10:サイクロン 11:排ガス、12:胞子 13:胞子製造槽、14:固液分離用膜分離 15:固液分離用膜分離、16:排液 17:pH調整剤、18:ラシヒリング 19:繊維状粒状物、20:スポンジ 21:空気にがし口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真菌類の胞子および/または細菌類の胞子
    を主成分とするクロマト用充填剤。
  2. 【請求項2】該胞子が修飾基を結合させたものであるこ
    とを特徴とする請求項1記載のクロマト用充填剤。
  3. 【請求項3】真菌類の基質となる有機物を含む固体材料
    に空気を導入し、材料表面に該真菌類を繁殖せしめた
    後、高圧空気を吹き込み、真菌類より胞子を離脱させ、
    離脱した胞子を分取することを特徴とするクロマト用充
    填剤の製造方法。
  4. 【請求項4】細菌の基質となる有機物を含む液中で、細
    菌類を培養し、培養液より細菌の胞子を分取することを
    特徴とするクロマト用充填剤の製造方法。
JP2004478A 1990-01-16 1990-01-16 クロマト用充填剤およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0774798B2 (ja)

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