JPH0775546A - 固定化生体関連物質カラム - Google Patents
固定化生体関連物質カラムInfo
- Publication number
- JPH0775546A JPH0775546A JP5178602A JP17860293A JPH0775546A JP H0775546 A JPH0775546 A JP H0775546A JP 5178602 A JP5178602 A JP 5178602A JP 17860293 A JP17860293 A JP 17860293A JP H0775546 A JPH0775546 A JP H0775546A
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- Japan
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- immobilized
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- Pending
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 酵素、微生物等の生体関連物質を充填したカ
ラムを用いるフローインジェクション方式のバイオセン
サにおいては、高濃度の目的成分を含むサンプルの濃度
を測定しようとする場合、キャリア溶液中に含まれる溶
存酸素が生化学反応によって全部消費されると、それ以
上の濃度では測定が不可能となる。この問題を解消する
固定化生体関連物質カラムを提供する。 【構成】 酵素、微生物等の生体関連物質を不溶性担体
に固定化し、カラムに充填した固定化生体関連物質カラ
ムにおいて、該カラム内に生化学的な酸素発生手段を設
けた。
ラムを用いるフローインジェクション方式のバイオセン
サにおいては、高濃度の目的成分を含むサンプルの濃度
を測定しようとする場合、キャリア溶液中に含まれる溶
存酸素が生化学反応によって全部消費されると、それ以
上の濃度では測定が不可能となる。この問題を解消する
固定化生体関連物質カラムを提供する。 【構成】 酵素、微生物等の生体関連物質を不溶性担体
に固定化し、カラムに充填した固定化生体関連物質カラ
ムにおいて、該カラム内に生化学的な酸素発生手段を設
けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、食品分析、医療分析、
環境分析等の分野で使用する酵素、微生物等の生体関連
物質の分子識別機能を利用し、上記物質を触媒として基
質を分解し、この反応に関与する電極活性物質の増減に
よって基質の量を検出するバイオセンサ用固定化生体関
連物質カラムに関する。
環境分析等の分野で使用する酵素、微生物等の生体関連
物質の分子識別機能を利用し、上記物質を触媒として基
質を分解し、この反応に関与する電極活性物質の増減に
よって基質の量を検出するバイオセンサ用固定化生体関
連物質カラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、試料に含まれる目的成分の濃度計
測用のバイオセンサとして、送液系を用いる、いわゆる
フローインジェクション方式のものが用いられている。
図１に、典型的なフローインジェクション方式バイオセ
ンサの構成図を示す。
測用のバイオセンサとして、送液系を用いる、いわゆる
フローインジェクション方式のものが用いられている。
図１に、典型的なフローインジェクション方式バイオセ
ンサの構成図を示す。
【０００３】同図において、１はキャリア溶液タンク、
２はポンプ、３はサンプル投入口、４は固定化生体関連
物質カラムで、樹脂製等のカラムに酵素、微生物等の生
体関連物質を充填したもの（以下、「充填カラム」との
略称も用いる。）であり、５は酸素電極である。当バイ
オセンサは概要下記のようにして動作する。
２はポンプ、３はサンプル投入口、４は固定化生体関連
物質カラムで、樹脂製等のカラムに酵素、微生物等の生
体関連物質を充填したもの（以下、「充填カラム」との
略称も用いる。）であり、５は酸素電極である。当バイ
オセンサは概要下記のようにして動作する。
【０００４】キャリア溶液タンク１からポンプ２によ
り、キャリア溶液を送液系に送り込み、試料をサンプル
投入口３より注入すると、充填カラム４内で試料中の目
的成分と上記生体関連物質とが反応し、その反応によっ
てキャリア溶液内の溶存酸素が消費される。この消費し
た酸素量を酸素電極で検出することにより、目的成分の
濃度が測定される。
り、キャリア溶液を送液系に送り込み、試料をサンプル
投入口３より注入すると、充填カラム４内で試料中の目
的成分と上記生体関連物質とが反応し、その反応によっ
てキャリア溶液内の溶存酸素が消費される。この消費し
た酸素量を酸素電極で検出することにより、目的成分の
濃度が測定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記のような充
填カラムを利用する際の問題点として次のものがあっ
た。すなわち、高濃度の目的成分を測定しようとする場
合、ある値以上の濃度のものを所定量注入すると、生化
学反応で送液中の溶存酸素を全部消費し、それ以上の濃
度の目的成分を検出できなくなるという問題があった。
空気を吹き込んだり、酸素発生剤を用いて酸素を供給し
ようとしても、溶存酸素を飽和値以上に増すことはでき
ず、また気泡が生じるとノイズ出力が現われるという欠
点がある。
填カラムを利用する際の問題点として次のものがあっ
た。すなわち、高濃度の目的成分を測定しようとする場
合、ある値以上の濃度のものを所定量注入すると、生化
学反応で送液中の溶存酸素を全部消費し、それ以上の濃
度の目的成分を検出できなくなるという問題があった。
空気を吹き込んだり、酸素発生剤を用いて酸素を供給し
ようとしても、溶存酸素を飽和値以上に増すことはでき
ず、また気泡が生じるとノイズ出力が現われるという欠
点がある。
【０００６】また、感度を飽和させないための手段とし
ては試量の注入量を減らす、キャリア溶液の流量を増す
等の方法があるが、前者の場合、測定精度が落ちる、後
者の場合、測定値が安定するのに時間を要するという不
都合があり、高濃度の目的成分を精度良く効率的に測定
することができなかった。
ては試量の注入量を減らす、キャリア溶液の流量を増す
等の方法があるが、前者の場合、測定精度が落ちる、後
者の場合、測定値が安定するのに時間を要するという不
都合があり、高濃度の目的成分を精度良く効率的に測定
することができなかった。
【０００７】また、酵素、微生物等の生体関連物質はそ
れ自体酸素を必要とするので、上記のように高濃度のも
のが注入された場合、カラム内が一時的に酸素欠乏状態
になり、固定化生体関連物質が失活したり、死滅したり
するという問題があった。
れ自体酸素を必要とするので、上記のように高濃度のも
のが注入された場合、カラム内が一時的に酸素欠乏状態
になり、固定化生体関連物質が失活したり、死滅したり
するという問題があった。
【０００８】本発明は、上記問題点を解消し、高濃度の
目的成分を精度よく、効率的に測定することができ、か
つ生体関連物質の失活、死滅を防ぐことができる固定化
生体関連物質カラムを提供することを目的とする。
目的成分を精度よく、効率的に測定することができ、か
つ生体関連物質の失活、死滅を防ぐことができる固定化
生体関連物質カラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、酵素、微生物等の生体関連物質を不溶性担体に固定
化し、カラムに充填してなる固定化生体関連物質カラム
において、上記カラム内に生化学的な酸素発生手段を設
けたものである。
め、酵素、微生物等の生体関連物質を不溶性担体に固定
化し、カラムに充填してなる固定化生体関連物質カラム
において、上記カラム内に生化学的な酸素発生手段を設
けたものである。
【００１０】
【実施例】本発明をエタノールの濃度測定用に使用する
充填カラムに適用した場合の一実施例について説明す
る。
充填カラムに適用した場合の一実施例について説明す
る。
【００１１】固定化生体関連物質カラムに充填される内
容物は、一般に生体関連物質を不溶性の担体に固定化し
たものであるが、本実施例では、不溶性担体として多孔
質のキトサンビーズの粒状体（粒径０．１ｍｍ）を用
い、これに２種類の酵素、アルコールオキシターゼ（酸
化酵素）およびカタラーゼ（還元酵素）を、グルタルア
ルデヒド処理により、同時に化学的に固定化する。
容物は、一般に生体関連物質を不溶性の担体に固定化し
たものであるが、本実施例では、不溶性担体として多孔
質のキトサンビーズの粒状体（粒径０．１ｍｍ）を用
い、これに２種類の酵素、アルコールオキシターゼ（酸
化酵素）およびカタラーゼ（還元酵素）を、グルタルア
ルデヒド処理により、同時に化学的に固定化する。
【００１２】この際の固定化量は、キトサンビーズ１ミ
リリットルに対し、アルコールオキシターゼ５００ユニ
ット、カタラーゼ６５，０００ユニットとする。このよ
うにして２種類の酵素を固定化したものを樹脂製のカラ
ム（例えばアクリル製の円筒形カラム）に充填して固定
化酵素カラムとする。
リリットルに対し、アルコールオキシターゼ５００ユニ
ット、カタラーゼ６５，０００ユニットとする。このよ
うにして２種類の酵素を固定化したものを樹脂製のカラ
ム（例えばアクリル製の円筒形カラム）に充填して固定
化酵素カラムとする。
【００１３】また、送液系に用いるキャリア溶液は、ｐ
Ｈ７．８、濃度０．５モルの燐酸緩衝液に０．０１％の
過酸化水素を添加したものを用いる。
Ｈ７．８、濃度０．５モルの燐酸緩衝液に０．０１％の
過酸化水素を添加したものを用いる。
【００１４】上記のような構成で当バイオセンサを動作
させ、エタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）を含む試料をサンプル
投入口３より注入すると、固定化生体関連物質カラム４
内では以下のような反応が進行し、アルコールオキシタ
ーゼによる反応で消費した酸素は、カタラーゼの生化学
反応により生成する酸素によって補充される。
させ、エタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）を含む試料をサンプル
投入口３より注入すると、固定化生体関連物質カラム４
内では以下のような反応が進行し、アルコールオキシタ
ーゼによる反応で消費した酸素は、カタラーゼの生化学
反応により生成する酸素によって補充される。
【００１５】
【化１】
【００１６】図２（ａ）は、従来の方式の充填カラム
（酸素発生手段を特に設けていない。）を用いた場合
の、基質（エタノール）濃度とセンサ応答出力の関係を
示したもの、同図（ｂ）は、本発明の充填カラム（酸素
発生手段を設けている。）を用いた場合の同様な関係を
示したものである。両データは、キャリア溶液、同流
量、試料注入量等、同一条件で測定した。
（酸素発生手段を特に設けていない。）を用いた場合
の、基質（エタノール）濃度とセンサ応答出力の関係を
示したもの、同図（ｂ）は、本発明の充填カラム（酸素
発生手段を設けている。）を用いた場合の同様な関係を
示したものである。両データは、キャリア溶液、同流
量、試料注入量等、同一条件で測定した。
【００１７】これらの図から分かるように、従来の充填
カラムを用いた場合は、ある濃度より高い濃度では溶存
酸素の枯渇から応答出力が飽和し、濃度測定が不能にな
るのに反し、本発明の充填カラムを用いる場合は、低濃
度領域では消費される溶液中の溶存酸素は上述のように
還元酵素（カタラーゼ）の触媒作用による酸素の発生に
より補充されるので応答出力を生じないが、同触媒作用
が限界となる濃度以上となると、それ以上の濃度の部分
に対しては、酸化酵素（アルコールオキシダーゼ）のみ
が作用することになるので濃度に対応した応答出力が得
られる。
カラムを用いた場合は、ある濃度より高い濃度では溶存
酸素の枯渇から応答出力が飽和し、濃度測定が不能にな
るのに反し、本発明の充填カラムを用いる場合は、低濃
度領域では消費される溶液中の溶存酸素は上述のように
還元酵素（カタラーゼ）の触媒作用による酸素の発生に
より補充されるので応答出力を生じないが、同触媒作用
が限界となる濃度以上となると、それ以上の濃度の部分
に対しては、酸化酵素（アルコールオキシダーゼ）のみ
が作用することになるので濃度に対応した応答出力が得
られる。
【００１８】なお、応答出力を生じる加減の濃度及び測
定できる上限の濃度は、当然ながらアルコールオキシタ
ーゼとカタラーゼの配分に左右されるので、その配分は
必要な測定範囲に応じ適宜調節する必要がある。
定できる上限の濃度は、当然ながらアルコールオキシタ
ーゼとカタラーゼの配分に左右されるので、その配分は
必要な測定範囲に応じ適宜調節する必要がある。
【００１９】上述の実施例においては、不溶性担体にア
ルコールオキシダーゼとカタラーゼとを同時に固定化し
た場合を示したが、予めカタラーゼのみ、及びアルコー
ルオキシダーゼのみを別々に不溶性担体に固定化してお
き、それらを混合してカラムに充填しても同様な機能の
ものが得られる。
ルコールオキシダーゼとカタラーゼとを同時に固定化し
た場合を示したが、予めカタラーゼのみ、及びアルコー
ルオキシダーゼのみを別々に不溶性担体に固定化してお
き、それらを混合してカラムに充填しても同様な機能の
ものが得られる。
【００２０】また、上述のカタラーゼは、還元酵素とし
ての特質を有することから、実施例で挙げたエタノール
検出用のアルコールオキシダーゼの場合のみならず、そ
の他の基質の検出用に用いる特定酸化酵素の場合、更に
は生体関連物質として微生物を利用する場合にも広く用
いることができる。
ての特質を有することから、実施例で挙げたエタノール
検出用のアルコールオキシダーゼの場合のみならず、そ
の他の基質の検出用に用いる特定酸化酵素の場合、更に
は生体関連物質として微生物を利用する場合にも広く用
いることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による充填
カラムにおいては、生体関連物質を固定化した不溶性担
体を充填すると共に、同カラム内に生化学的な酸素発生
手段が設けられるので、その手段により発生した酸素が
反応時に消費した酸素を補うこととなり、実質的に溶存
酸素の飽和値を高めた場合と等価となるので、高濃度の
目的成分の高精度、高効率な測定が可能となる。
カラムにおいては、生体関連物質を固定化した不溶性担
体を充填すると共に、同カラム内に生化学的な酸素発生
手段が設けられるので、その手段により発生した酸素が
反応時に消費した酸素を補うこととなり、実質的に溶存
酸素の飽和値を高めた場合と等価となるので、高濃度の
目的成分の高精度、高効率な測定が可能となる。
【００２２】また、同上酸素発生手段を設けることによ
り、高濃度の試料が注入された場合に生じる、一時的酸
素欠乏状態による固定化生体関連物質の失活または死滅
を防ぐことが可能となる。
り、高濃度の試料が注入された場合に生じる、一時的酸
素欠乏状態による固定化生体関連物質の失活または死滅
を防ぐことが可能となる。
【図１】フローインジェクション方式バイオセンサの構
成図である。
成図である。
【図２】従来例および本発明実施例における、基質濃度
とセンサ応答出力の関係図である。
とセンサ応答出力の関係図である。
１ キャリア溶液タンク ２ ポンプ ３ サンプル投入口 ４ 固定化生体関連物質カラム ５ 酸素電極
Claims (1)
- 【請求項１】 酵素、微生物等の生体関連物質を不溶性
担体に固定化し、カラムに充填してなる固定化生体関連
物質カラムにおいて、該カラム内に生化学的な酸素発生
手段を設けたことを特徴とする固定化生体関連物質カラ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5178602A JPH0775546A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 固定化生体関連物質カラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5178602A JPH0775546A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 固定化生体関連物質カラム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0775546A true JPH0775546A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=16051327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5178602A Pending JPH0775546A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 固定化生体関連物質カラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775546A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1320124C (zh) * | 2005-09-15 | 2007-06-06 | 武汉大学 | 一种低分子量壳聚糖或壳寡糖的制备方法 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP5178602A patent/JPH0775546A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1320124C (zh) * | 2005-09-15 | 2007-06-06 | 武汉大学 | 一种低分子量壳聚糖或壳寡糖的制备方法 |
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