JPS58107181A - 微生物生菌体の固定化・増殖法 - Google Patents

微生物生菌体の固定化・増殖法

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JPS58107181A
JPS58107181A JP56203429A JP20342981A JPS58107181A JP S58107181 A JPS58107181 A JP S58107181A JP 56203429 A JP56203429 A JP 56203429A JP 20342981 A JP20342981 A JP 20342981A JP S58107181 A JPS58107181 A JP S58107181A
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JP
Japan
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gel
water
polyvinyl alcohol
clay mineral
aqueous solution
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JP56203429A
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Masao Nanbu
南部 昌生
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Publication date
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

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】 本発明は、微生物生菌体の固定化・増り[α法に係り、
!侍に、弾力性に富み機械的強度に優れた高含水性ゲル
中に微生物生菌体を包括(捕捉)後、これを効県的に増
殖させる方法に関する。
本発明は、ポリビニルアルコール、微生物生菌体および
特定の粘土鉱物の3者を含む混合懸濁水溶液の凍結・乾
操体(ゲル)中の空洞に、微生物中1体を包括(捕捉・
包埋)し、ここへ増殖用培地を供給することにより、微
生物菌体包括空洞が膨張すること、しかも、この空洞の
大きさを一定限度(直径550μm)にとどめるよう、
前記増殖用培地の供給量を制御することにより、ゲル内
の固定化微生物生菌体の効果的増殖と活用が達成される
ことを見いだした事実に基づく。
すなわち、本発明はけん化度95モルチ以上で、しかも
粘度平均重合度1+500以上のポリビニルアルコール
と、3層型(2:1型)複合層を基本単位とする積層構
造型粘土鉱物、および微生物生菌体の8者全含み、しか
も、ポリビニルアルコールに対する粘土鉱物の添加量を
、ポリビニルアルコールの5倍以下とした混合懸浅水溶
液を成型用鋳型へ注入し、これを−6℃よシ低い温度で
凍結・成型し、しかる後、この凍結成型体を融解させる
ことなく脱水率5wt%以上に真空脱水し、8聾に応じ
水中に浸漬することにより、含水率20〜92wt%(
湿潤体基準)に到達させ、微生物生菌体を包括(包埋)
したゲルを得、このゲルへ微生物増殖用培地を供給し、
これにより形成される増殖微生物菌体集落の直径を50
〜550μnhiで拡大させることのである。
微生物生菌体をゲル内に捕捉(包括)俊、これを増殖さ
せる試みは既に公知であるが、下記(1)〜(6)に要
約するとおり、いずれにも難点があり、更に優れた固定
化増殖法が望1れてさた。
(1)  コリネバクテリウム・シンプレックス(Co
ryne −bacteri?btnSim7yler
;、別名アルトロバクター−’/7プレツクス(Art
h、robacter Simyplex) )、バシ
ルス・サプチルス(Ba、cillus 5ubtil
ns)、シュードモナス−プチダ(Psev、domo
n4zs Putid、a) 等の細菌を、ポリアクリ
ルアミド・ゲル中に固定化後、栄養源(培地)を供給し
て増殖させ、それぞれの活性、すなわち、ステロイド変
換能、α−アミラーゼ生産能、ベンゼンの酸化分解能な
どを高める方法が公知である(Nature、26 B
 、Qct、28゜796 (1976)、I)iot
ech、Bioeng、+20t 1267(1978
)、Eu、rop、JhApploMicrobiol
13iotechno1..5 、283 (1978
)、先、75(1977))。
しかし、これらの場合、増殖による活性上昇率は、たか
だか5〜10倍程度にすぎないほか、この固定化担体の
原料モノマー(アクリルアミド)が猛毒(微生物に対し
有害)で(醗酵と工業、85.92(1977)、Bi
otech。
lイioeng、、20.1267 (1978))、
さらに、固定化(モノマーの重合およびポリマーの架橋
)に用いるラジカル開始剤により、微生物(タンパク質
)が損傷を受ける(Science+ 142.678
 (1968)、Ac1v。
1iiochem、Eng、、 5 、125 (19
’7’7 )、Agr 、 Bi o l。
Ch、em−,42,688(1978)、化学工学、
す。
269(1,979))ほか、固定化ゲル自体が軟弱で
(化5− 学工学、4(]、189 (1976))、実用上、き
わめて不満足な点が多い。
(2)寒天に各種微生物を固定化後、これを増殖させる
ことは、古来広く行なわれているが、この寒天ゲルは、
機械的強度に劣り、実験室的に利用することはできるも
のの、固定化担体として工業的に用いるには難がある。
寸た、微生物の増殖に伴ない、ゲル内部から亀裂の生じ
る難点も指摘されている(Biotech、Bioen
g、22.681(1980))。
(8)  ロイコノストック・メセンテロイデス(Le
rLconostocLIrLe 8 e n i g
 rOZ (1e 8 )を、ポリビニルアルコールQ
ホウ酸錯体ゲルに包括後、これを増殖させる試みもある
(%開昭54−185295)。しかし、この場合、け
A7化度の高いポリビニルアルコールから生成するホウ
酸錯体(ゲル)は軟弱で、成型し難い。この場合、けん
化メfの低いポリビニルアルコールを用いることにより
、この難点はかなり改6−一 善されるが、ゲルの粘着性が強いため成型後の形状は維
持され難く、実用に剛えない。
(4)サツカロマイセス・セレビシェ(Sacchar
omycess erevisiae) を、ゼラチン
膜に固定化後、増殖させる提案もあるが、活性は4倍程
度に上昇するにとどま択また、ゲル成型体は軟弱で、そ
の形状は不安定である(Biotech、Dioeng
6.22.1785 (1980) )。
(5)  サツカロ・マイセス・セレビシェをアルギン
酸カルシウム・ゲルにシバ1定化後、これを増殖さぐる
試みもあるが、天然系多糖類ゲルにしばしば見られると
おり、雑菌汚染を招きやすいうえ、指先につまんでわず
かに指圧を加えることにより、的ちに形くずれして軟弱
な糊状を呈するほか、栄養源として供給されるリン酸塩
によ・す、ゲル構造組織が破壊される( Hiotec
h、、Dioeng、n 19.887(1977))
(6)寒天と同様のポリガラクトース酸性硫酸エステル
型構造を有する天然系多糖類、すなわちに−カラゲナン
に、サツカロマイセス・セレビシェ<5accんαro
mycesCerevisiae)、サツカロマイセス
愉カルスベルゲンシス(、’::、crylsberg
ensis)、アセトバクター・サブオキシダンス(A
tetobacter  5ubozlrtans)、
セラチア−’?ルセセンス(5erratia rna
rscescens)、ニジエリシア・コリ(E:5c
herichia coli)、プレビバクテリウム−
フラブム(Hreviba、cteriwm fla、
vum)、ストレプトマイセス・フエオクロモケネス(
StreptomIBesphaeochromoge
?1.es)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス
(Brevibacterivsn、 anmtoni
agenes)などを固定化後、これらを増殖させる試
みもある。しかし、このゲルは軟弱で(引張り強度〈1
智/n%)、さらに塩化カリウム、ヘキサメチレンジア
ミン、グルタルアルデヒド、タンニン等を用いる硬化処
理を施しても、ポリアクリルアミド・ゲルと同程度の強
度(1〜L 5 kg /ri)にまで改善されるにす
ぎず、きわめて軟弱である。従って、ゲル内で微生物が
増殖するに伴ない、ゲル組織に亀裂が発生し、破壊され
る<J、5olicl Phase Biochem、
、  2 、225(1,977)、Enzyme A
41crob、Technol 、、 1 、95(1
979)、J、F’erment 、Technol 
、 + 58 +(4)827(1980)、高分子、
29,288 (1980))。
これらの例に見るとおり、従来の微生物固定化用却体の
いずれにも、問題点かあシ、更に優れた担体(ゲル)が
望1れている(高分子、す、28B (1890) )
。これら公知の手法と異なり、本発明によれば、ポリビ
ニルアルコール、粘土鉱物、微生物生菌体の混合性Yl
液を凍結・成型・脱水する過程でゲルが生成し、しかも
、微生物生菌体の代ぼ全量が、このゲル中に包括される
。本発明では、この同定化(包括)過程で、酸Jルカリ
、枚射線、ラジカル9− 発生剤、有機溶媒、反応試薬などを全く用いず、丑だ、
2次的硬化処理も全く心安としない。本発明のゲルは、
含水性に冨み、微生物生菌体の活動に要する炭素源、窒
素源、酸素ガス、二酸化炭素ガスその他の無機物の透過
性にも優れるゴム状の弾性体でちり、引張9強度の点で
も、前記のカラゲナン(<1に9/i)iたは、2次的
硬化処理を施したカラゲナン(1〜1.51c9 /i
)を遥かに(7のぐ強度(〉4〜6に9/cりを有する
。このゲルに増殖用培地を供給することにより、微生物
生菌体は当然のことながら増殖するが、本発明のゲルに
おいては、この増殖に伴ない、微生物包括空洞が押し拡
げられる。しかし、本発明のゲルがきわめて弾力性に富
み、しかも機械的強度に優れることがら、ゲル内空洞の
直径が、当初(8〜3 Q !x m )の20〜70
倍(550μm)に達する激しい増殖(j杉11投)に
も耐え、ゲル組織は破壊されない。もっとも、本発明の
ゲルに10− おいて、増殖集落直径が約150μmに到達すると、増
殖菌体の一部は、空洞壁(微細網目構造から成るゲル組
織)の少なくとも一部の網目をくぐシ抜け、空洞外へ排
出され、その排出位首(小空洞)において引続き、増殖
・排出の過程を反復し、最終的には、ゲル表面近傍の空
洞から、ゲル外へ排除される。また、更に、増殖用培地
を供給することにより、増殖集落直径が約550μ情を
超えろと、上記函体流失量が著しく増加する。
したがって、増殖菌体の流失(損失)を回避するには、
大部分の増殖菌体集落の直径を150μm以下にとどめ
るのがよい。ところで、一般に、微生物生菌体は、増殖
すると同時に、少なくともその一部は死滅する。この死
滅菌体の自己消化残留分(主として細胞壁構成分)が生
菌体集落中に蓄積し続けることは好ましくないため、本
発明のゲルにおいてイ1、これを断続約1たは連続的に
、ゲル外へ排除しなければならない。しかるに1死菌体
(自己消化残留分)のみを選択的にゲル外へ排出する方
法はまだ知られていないため、止むをえず生繭体および
死滅体から成る集落菌体の一部を、断続的または連続的
にゲル外へ流失させなければならない。これに関しては
、本発明において、集落直径を前記の150μm以上に
達せしめることにより、容易に上記の目的を達成するこ
とができる。捷た、集落直径が550μmを超えること
は、前記の増殖菌体の大量流失を招ぎ、好捷しくない。
従って、本発明においては、菌体集落の直径を550μ
m以下、例えば50〜550μ常に維持することにより
、増殖生菌体の無益な大量流失を回避して固定化生菌体
を有効に増殖せしめ、これを活用すると共に、必要に応
じ死菌体を排出することができる。
本発明における菌体集落の直径の制御は、たとえば、該
集落の拡大状況を追跡観察することにより、増殖用培地
の供給量を制御することによって容易に行うことができ
る。
本発明は、ポリビニルアルコールと粘土鉱物を併用する
この、ポリビニルアルコールと粘土鉱物との併用に関し
て(才、本発明における併用効果と異なる、ある種の効
果が既に周知である。すなわち、競技場の表面土壌へポ
リビニルアルコール(希薄水溶液)を散布することによ
シ、比較的はこりの立ち難い土壌に改質する試みがある
。また、田畑へ少量のポリビニルアルコール(希薄水溶
液)を散布して、土壌の透水性または保水性を改良する
試み、更には、泥水(粘土懸濁水)へ少量のポリビニル
アルコールを加えて、粘土(コロイド粒子)の凝集沈降
を促進する技術も著名である。これらの場合、ポリビニ
ルアルコールの作用により、土壌粒子の分散状況あるい
は、土壌の粒径に変化をきたすことが確認されているが
、少なくとも、外見上は単なる土壌にすぎず、水中では
もちろん乾つ粉末の状態においても、13− きわめてもろくくずれ易い。ポリビニルアルコール水溶
液へ粘土を加え、加熱乾性することにより、硬質皮膜の
得られることも公知である。しかし、これは吸水性の乏
しい硬直皮膜である。本発明のゲルは上述の、土壌改良
剤または硬質皮膜として知られる従来のポリビニルアル
コール・粘土複合体とは全く異なる。
モンモリロナイト、バーミキュライト、合成テニオライ
ト(tσ、eniolite)等の粘土鉱物が酸素(ま
たはポリビニルアルコールなど)を吸着することも周知
である。しかし、これは、粘土鉱物結晶層間へ酸素等が
侵入する現象であることが立証されており、その結晶層
間隔は、たかだか1.5〜6nmであるとされている。
したがって、この吸着用結晶層間隔は、微生物の細胞壁
の厚み(20〜80 nm)にも及ばず、ましてや微生
物(1〜10μm)は、到底ここへ侵入できないことが
明らかである。したがって、本発明は、−14= 粘土鉱物と酵素、あるいは、粘土鉱物とポリビニルアル
コールとの相互作用に関する従来の知識と全く異なる微
生物の固定化・増殖制御技術を提供することが明白であ
る。
本発明では、けん比変95モルチ以上、好ましくは97
モルチ以上のポリビニルアルコールを用いる。前述の土
壌改良に好ましいとされているけん化度80〜88モル
−〇ポリビニルアルコールを本発明に用いても、泥同然
の軟弱なゲルが生成するにすぎない。
また、本発明では粘度平均重合度1500以上のポリビ
ニルアルコールを用いる。ポリビニルアルコールの重合
度が低下すると共に、得られるゲルの機械的強度も低下
するため、本発明では、通常市販されている高重合度品
(重合lft、700〜2.600程度)を用いるのが
良い。
木々1明では、まずポリビニルアルコールの水@液を調
合する。その濃度に特に制限は々いが、例えば1〜20
u峠、好オしくは7〜15ut%とすることができる。
この濃度を更に例えば90wtチまで高めることもでき
るが、常温における水溶液の粘度が10,000 cp
以上にも達し、才た、貯蔵中に粘度上昇あるいはゲル化
をきたすこともあシ、若干取扱い難い(なお、この、ポ
リビニルアルコール水溶液の貯蔵中に生成するゲルは、
水溶性で、しかも寒天同様のもろいゲルであシ、本発明
のゲルとは全く異なる)。才だ、ポリビニルアルコール
水溶液の濃度を3?υt%以下とすることもできるが、
後述の脱水(乾燥)所要時間が長びき、経費(脱水動力
費)がかさむ。
ポリビニルアルコールの使用量としては、重量で後述の
粘土鉱物使用量のイ以−ヒ(すなわち粘土鉱物の量をポ
リビニルアルコールの量の5倍以下)とする。この比率
が低い場合、例えばイ0では、生成するゲルの機械的強
度が劣る。
前述の土壌改良においては、ポリビニルアルコールド粘
土鉱物の混合比はイ。。o−イ。0であるが、このよう
な条件では、本発明の微生物固定化用担体(ゲル)は決
して得られない。
本発明に用いる粘土鉱物として、モンモリロナイト(q
nontmorillonite)、バーミキュライト
(vermi−cwlite)、イライト(illit
e)、パイロフィライト(pyrophyllite)
、タルク(滑石、tale) に代表される8層型(2
:1型)複合層を基本単位とする積層構造型粘土鉱物を
用いることができるが、一般的な粘土として知られるベ
ントナイト(bentonite)  が安価で、しか
も入手し易い。この粘土は、凝灰岩、流紋岩等の風化に
より生成したモンモリロナイト主体のコロイド粒子集合
体であり、北海道、秋田、山形、新潟、群馬、島根等の
各地に産する。
ベントナイトの主成分モンモリロナイトはスメクタイト
(Bmectite)とも呼ばれ、シリカ(四面体構造
)・アル17− ミナ丁なわちギブサイ) (gibbsite) (八
面体構造)・シリカ(四面体構造)の8層(2:1)複
合層全基本単位とする積層構造体で、しかも複合層を構
成するアルミニウムの一部は、マグネシウムに置換され
、また複合層相互間には、水およびナトリウム、カリウ
ム、カルシウム、リチウム、ストロンチウム、バリウム
、アルミニウム、セシウム、マグネシウム、アンモニウ
ムまたは水素等のカチオンが介在する。七ンモリトナイ
トの近似(代表)構造としては、例えば、(A/?MA
((7%)Sz4Q+o (OH)tXH20<KXH
a、Ca、H,N1f4 、M17XA、ez Z/Z
% C8、Sr。
Z?a)y  と示される。
この複合層構成主要元素(アルミニウム、ケイ素)を、
更に他の元素で置換して得られる同族体として、ノント
ロナイト(nontronite)(鉄置換)、ヘクト
ライト(hectorite) (マグネシウム置換)
、サホナイト−18= (saponite)(−rグネシウム首換)、ビープ
ライト(beirlellite) (アルミニウムi
lt換)、ンーコナイト(sa、wconite) (
鉄、マグネシウム、亜鉛置換)、ゲルコンスカイト(v
olkonskoite)(クロム置換)が著名である
が、これらもやけシモンモリロナイト群鉱物と呼ばれ、
前記ベントナイト中にしばしば見いだされる。
ベントナイトには、モンモリロナイトおよび上記モンモ
リロナイト群鉱物が50〜85チ程度含まれるが、その
他、石英、長石、沸石、カオリン、イライト(マイカ、
mica)、クリストバライト(cristobali
te’Jなども混在する。
したがって、ベントナイトの組成(w t % )は一
定しないが、SiO242〜68、Al2O214〜2
8、Hρ11〜28、A4g0 1〜25、Fe2O3
0〜4、Nα200〜3.5、Ca0O〜3、K2O0
,1〜0.7、Ti(Jh  O〜0.7、FeOO〜
0.3、P2O,0〜0.04が一般的である。
日本薬局法では、ベントナイトの膨潤性およびゲル形成
能(かゆ状の、酸化マグネシウム・ベントナイト複合ゲ
ル生成能)に関する試i1yを規定しているが、市販の
ベントナイト(試薬)は、通常この規格に合格しない。
しかしこのようなベントナイトも、本発明の粘土鉱物と
してなんら差支えない。ベントナイトは、その膨潤性、
分散性、比表面積等を高めるため、塩化ナトリウム、水
酸化す) IJウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム
、水酸化アンモニウム、ピロリン酸ナトリウム、ヘギサ
メタリン酸ナトリウム(メタリン酸ナトリウム低重合体
)、塩酸、硫酸、クエン酸などの水溶液で処理されるこ
とも多い。本発明では、ベントナイ)[特にこのような
処理を施す必明けないが、このような処理を施しても、
本発明に支障はない。
本発明においては、モンモリロナイト系粘土鉱物として
、ベントナイトのほか酸性白土(薄層粘土、Kamba
、τaearth)、活性白土、フラース・アース(F
v、l l ers6a、rth)、フロリダ・アーx
 (F’1oridaearth)、ジョーシア・アー
ス(Georgia earth7f6用いることがで
きる。これらはモンモリロナイトおよび後述するモンモ
リロナイトa似の3層型粘土鉱物のいずれにも属さない
カオリナイ) (kaolinite)および非晶質粘
土鉱物と見なされるアロフェン(allophane)
をかなシ含んではいるが、主成分はやけりモンモリロナ
イト群鉱物である。
本発明の粘土鉱物としては、モンモリロナイト群鉱物の
ほか、下記に述べるモンモリロナイト類似の3層型(2
:1型)粘土鉱物を用いることもできる。すなわち長崎
系(五島鉱山)、岡山系(玉石鉱山)、長野系(穏波鉱
山、米子鉱山)に産する陶石は、パイロフィライ) <
pHrophy−1lite)を主成分とする。これら
は、マグネシウム含量がきわめて低く、寸た1・丘とん
ど膨潤性を示さない点でモンモ21− リロナイト系粘土と区別されるが、シリカ・アルミナ−
シリカの3J@型(2:1型)複合層を基本とする積層
構造体である点で、モンモリロナイトに頑似する。
兵庫、岡山、広島、山口、長崎地方に産する滑石(ta
lc)は、アルミニウム含量が低く、マグネシウムが特
に多いなどの点でモンモリロナイトと異なるが、やはり
シリカ・アルミナ・シリカの3層型(2:1型)複合層
を基本とする積層構造体である。
熊本、新潟地方の粘土にはイライトffIMが多い。こ
れは鉄、フッ素、マグネシウム等の含量によシ、詳しく
はヒドロマイカ(h、71dromica)、グロコナ
イト(glarbr、onit、e)、ムスコバイト(
m1tscovite)、マイカ(mica) 、イラ
イ) (1llittt)その他に細分されるが、いず
れもカリウム含量が多く、モンモリロナイトと区別され
ている。しかしこれらも、シリカ・アルミナ・シリカの
3層型(2:1型)−22= 粘土鉱物である。
ブラジル、アメリカ(Kンシルバニア)、インドなどに
主に産するバーミキュライトは、わが国でも古ぐから、
蛭砂、蛭石として注目されているが、マグネシウム含量
が特に高い点でモンモリロナイトと異なる。しかし、こ
れは、シリカ(四面体)・アルミナおよびマグネシア(
八面体)・シリカ(四面体)の3層型複合層を基本単位
とする積層構造を有する点で、モンモリロナイトに類似
している。
本発明では、上記3層型粘土鉱物のいずれをも使用でき
るほか、人工的に合成された3層型粘土鉱物を用いるこ
ともできる。例えば、南グリーンランドに産するテニオ
ライ) (taenA、olite)はカリウム、フッ
累、マグネシウムに富むイライト類に属すが、これはフ
ッ化ナトリウム、フッ化リチウム、酸化マグネシウム、
二酸化ケイ素を混合溶融しても得られ、これを本発明に
用いて差支えない。
本発明では上記3層型粘土鉱物を、粒径0.15xm 
(100メツシユ)以下の粉末として用いるのが良い。
前述のベントナイトは、通常その大半(50〜95%)
が、径74μm(200メツシユ)よりも微細な粒子で
占められ、特に粗粘土分(0,2〜2μ?7+)と細粘
土分(0,2μm以下)に富むため好都合である。滑石
(talc)も化粧品用として、150〜270メツシ
ユ(0,1−0,051)の粉末が市販されている。e
性白土、活性白土、フラース・アース、パイロフィライ
ト、イライト、バーミキュライト等の30〜100メツ
シユ(059〜Q15rm)の粒状品を用いた場合、生
、暎するゲルの機械的強度が不均一となる傾向があるた
め、これらも、メッシュ度100以上、さらに好ましく
は150メツシユ以上に粉砕して用いるのがよい。
本発明においては上記粘土鉱物(含有粘土)の粉末を前
記ポリビニルアルコール水溶液へ添加して分散させるか
、あらかじめ粘土鉱物の懸濁水を調合し、これを前記ポ
リビニルアルコール水溶液へ混合する。また、粘土鉄物
@濁水へポリビニルアルコールを添加し、溶解させるこ
とも差支えない。
いずれにしても、得られるポリビニルアルコールと粘土
鉱物の懸濁水溶液における、ポリビニルアルコールと粘
土鉱・吻との濃度比(電量比)は、前述のとおダイ以上
、すなわち、粘土鉱物の懸濁濃度を、ポリビニルアルコ
ールe4Wの54文以下にとどめる。更に長寸の粘土鉱
物を用いる場合、前述のとおり、得られるゲルの機械的
強度が低下する傾向にあり、この傾向は、ポリビニルア
ルコールに対して10倍以上の粘土@物を用いる場合、
特に著しい。3層型粘土鉱物は、このように過剰に使用
しないかぎり、本発明罠おいて、ゲルの高含水性と機械
的強度の両立に寄与する。この、高含水性と機械的強度
とは、従来から、医用高分子お=25− よび選択的透過膜を開発するうえで、両立し難い難題と
されているが、本発明の粘土鉱物はこの点において、従
来予期されなかった特異な効果を示す。この粘土鉱物の
寄与は、3層型粘土鉱物をポリビニルアルコールのイ〜
イ、量(すなわちポリビニルアルコールと粘土鉱物の濃
度比1−J”l)とするとき、特に著しい。
このようにして得た懸濁水溶液は、必ずしも中性である
とは限らず、例えばベントナイトの場合、しばしばpH
8〜10、また活性白土、酸性白土ではpH8〜6を示
す。
一方、本発明において固定される微生物生昭体の生育お
よび活動には、それぞれ周有の至適7)H領域が存在す
る。その若干例を挙げるならば、ニジエリシア・コリ(
Escherichia coli)7〜7.5、サツ
カロマイセス・セレビシェ(Sac、charomyc
es cerevisiae) 5〜?、アシュピャー
ゴシピ(Ashbya、 gossyypii)  6
.8〜7.0.バシ26一 ルスーサブチリス(Bacillus swbtili
s)4.8−6.8、アセトバクター・アセトスム(A
cetobacter aceto−sum) 8.5
〜6.5、トラメタス・サンギネアITrametas
sanOrbineα)2〜6などである。したがって
、前述の懸濁水溶液のpH値を、固定化対象とする犠生
物生菌体の至適7)H値に合致させる目的で、塩酸、硫
酸、硝酸、クエン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ムに代表されるpH調整剤を用いるのがよい。
本発明においてはこの懸濁水溶液の調合に用いる全ての
資材を、あらかじめ滅菌しておくこともできるが、懸濁
水溶液の調合完了後、これを一括滅閉するのが至便であ
る。
滅菌は100°Cx5mznで完結できる場合もあるが
、懸濁水溶液が耐熱性閑によシ汚染されている場合は、
必快に応じ、タリえは、120℃に15m1n〜6hの
高圧・蒸気滅菌を施さねばならない。紫外線照射(滅菌
)法も使用できるが、その効県が照射表面に限ら力、る
ことから、上記カロ熱滅菌法との併用が望寸しい。甘た
、いずれにしても、これらの滅菌処作により、本発明に
用いる骨材(ポリビニルアルコール、粘土鉱物)が特に
変質して本発明の実施に支障をきたすことはない。
滅@L、た懸濁水溶液に、固定化対象とする微生物生菌
体を混合する。既に述べたとおり本発明は、固定化過程
において、酸、アルカリ、放射線、ラジカル発生剤、有
機溶媒、反応試薬などを全く用いないため、微生物生菌
体に損傷を与えることがなく、したがって、微生物生菌
体の耐有機試薬性、耐酸性、耐アルカリ性、耐放射線性
のいかんを問わず、全ての耐熱性および非耐熱性微生物
生菌体を固定化することができるが、その代表例として
は、アメ4ルギルス(Aspergi l ht、s 
l 属、リゾプス(Rhizo7nbs)属等のかび類
、シュードモナス(Pseudomonas )属、ア
セトバクター(Acetobacter)属、ストレプ
トマイセス(Streptomyces)  属、ニジ
エリシア(EscherichiaJ属等の細菌、サツ
カロマイセス(Saccharomyces)属、キャ
ンデイダ(Cand、1da)属等の酵母を挙げること
ができる。
微生物生菌体としては、凍結・乾燥保存生菌体、生菌体
培養液あるいは、この培養液の遠心分離される生菌体濃
縮懸濁液などのいずれを用いることもできる。微生物生
菌体の混合操作は、常温の無菌室で行なうのが至便であ
るが、酬熱性微生物生閑体を固定化する場合は、むしろ
、それらの耐熱性に応じ、常温以上で操作するのが、雑
菌汚染防止の観点から、更に好ましい。低温では懸濁水
溶液の粘度が高捷り、微生物生菌体の混合・分散が、比
較的緩慢であるが、この点に留意するならば、上記操作
を0〜15℃程度で行なうのも差支えない。
=29− 微生物生菌体の添加酸(乾燥体基準)としては、懸濁水
溶液中のポリビニルアルコールと粘土鉱物との合計量の
7倍控以下にとどめるのが、微生物生菌体のほぼ全量を
固定化する観点から好寸しく、この場合、後述の脱水(
ゲル化)工程を経ることにより、微生物生菌体の96〜
98チを確実に捕捉(包括・;相定化)できる。
後述する凍結・成型・脱水工程を経て得られる本発明の
ゲルを走を型′市子顕gI傭によシ観察した結果、例え
ば、懸濁水溶液中のポリビニルアルコールと粘土歎・吻
の合計量に対しy4相当重量に及ぶサツカロマイセス・
セレビシェ1.jfd定化した場合でさえ、微生物生菌
体は個別分散し、それぞれ8〜30μmの空洞に包埋さ
れており、空洞壁面は、主に0.1〜I II rn、
の網状組織から構成されている。しかも、この個別分散
包埋された微生物生菌体は、後述の増殖操作により容易
に飯しく増殖する。したf)Sって、本発明におい−3
0= ては、あらかじめゲル中へ特に大量の微生物生菌体を包
埋するより、むしろ後述の増殖による包括空洞の膨張の
余地を残すのが良い。すなわち、本発明における固定化
当初の微生物生菌体添加量としては、ポリビニルアルコ
ールと粘土鉱物との合計量の7倍以下とし例えば、%。
、。。0以上、好ましくはイ3.。。o −K  とす
ることができる。
本発明では、このようにして得たポリビニルアルコール
粘土鉱物、微生物生菌体の混合懸濁水溶液へ雑菌が混入
しないよう留意し、しかも殺菌燈(紫外線)が直接照射
されぬよう留意しつつ、g濁水溶液を任意形状の容器ま
たは所望の成型用鋳型へ注入し、凍結・成型する。この
場合、冷却剤としては、例えば、食塩−氷(23: 7
7)(−21℃)、塩化カルシウム−氷(80ニア0)
(55℃)などの寒斉1 あるいはドライアイス−メチ
ルアルコール(−72℃)、液体窒素(−196℃)な
どを用い、−6℃よす低い温度に冷却し、凍結させる。
冷却が不十分であると、後述する乾伜工程を経て得られ
るゲルの形状が、当初予期した形態すなわち、ポリビニ
ルアルコール水溶液注人容′aまたは成型用鋳型の形状
と合致し難いほか、ゲルの機械的強度に劣る。液体ヘリ
ウムを用いれば一269℃まで冷却できるが、実用上は
フレオン冷凍機を用い、例えば−35℃以下に冷却する
のが良い。微生物生菌体の多くは、−20℃近辺の温度
に長時間さらされるのは好ましくないことから、むしろ
−20℃以下、例えば−35℃〜−80℃まで急速に冷
却するのが良い。このような低温で凍結・成型すること
は、微生物生菌体担持用ゲルの機械的強邸を高めること
に寄与し、−20℃と一6℃との間の温度で凍結・成型
するより好ましい。
本発明による凍結・成型においては、ポリビニルアルコ
ール・粘土鉱物・微生f吻生菌体の混合懸濁水溶液は任
意形状の鋳型内で固化(氷結)・成型され、しかる後、
鋳型の上面カバーまたは下面カバー(あるいはその双方
)を取りはずし、成型体の形状を保持しつつ凍結・乾操
することができる。
したがって、本発明のゲルの形状としては、固定化微生
物生菌体の増殖・生育活動に好都合な気・液・固相間の
拡散を考慮し、任意の大きさと形状を選定することがで
きる。。
好ましい成型体の形状としては、既に化学工業において
、蒸留塔外たけガス吸収塔などに用いられているラシヒ
リング(raschig ring)、多孔板(per
forated plate。
5itive  tray)、テラレット(telle
rette)、インター07り・サドル(1ntalo
x sad、dle)、ボールリング(pau rin
g)などの成型用鋳型によることができる。甘だ特願昭
56−51096に記載した突起を有する平板又は曲板
状の鋳型を用いることもできる。これらの成型用33− 鋳型を用いて得ら九る2F:発明の微生物生菌体固定化
ゲルは、いずれも、固定化イ)′夕生物生菌体の増殖・
生育活動に心安な栄養汀または基質との接触、物質移動
の点において優れ、また反応塔へ充てんした場合の塔内
用損失の低い点においても、粒状品、球状品、膜状品、
板状晶等に比し、逍かに勝る。
前述の凍結・成型を目的とする冷却操作の冷却速度とし
ては、前述の微生物生菌体への影響を考慮して、−io
℃までは0.1〜b その後は、7〜b 本発明においては、前述の容器または鋳型へ注入された
ポリビニルアルコール、粘土鉱物、微生物生菌体の混合
懸濁水溶液が、凍結されたことを確詔後、これに真空脱
水を施す。この場合、冷株室から凍結・成型体を取り出
し、これを真空屹慄室へ移し、直ちに吸引・脱水するな
らば、ボ34− 分の除去(昇華)に伴ない、試料が冷却されるので、特
に外部冷却を施さなくとも、凍結・成型体が融解するこ
とはない。凍結・成型体が融解しない程度に加熱するこ
とは差支えなく、これにより脱水を促進することができ
る。っ寸り脱水工程の温度としては、凍結・成型体を融
解させないかぎり、特に制限はなく、これがゲルの品位
に特に影響することはない。この脱水工程においては、
ゲルの含水率を20〜92%、好1.<’は60〜90
 wt% (湿潤体基準)に到達させる。含水率を21
以下とすることもできるが、この場合においても後述す
るように水中に浸漬させること虻より含水率50〜90
 wt%に到達させることができる。
本発明においては、ポリビニルアルコールと粘土鉱物の
GKのいかんにかかわらず、凍結・成型体に若干の脱水
処理(真空乾■)を施す。この場合、脱水率(凍結・成
型体の重+jIC減少率)としては、例えば5 wtチ
、更には15 wt係以上が採用される。すなわち、脱
水の進行と共に、ゲル強朋が著しく高まることから、所
望のゲル強度に応じ、脱水量を選定するのが良い。
この脱水工程(凍結・乾燥)を省略することはできない
すなわち、これを実施しないかぎり、本発明の弾性に富
む、しかも機械的強度の優れた高含水性ゲルは得られず
、したがって、固定化微生物生萌体ゲルはきわめて軟弱
である。
甘だ、凍結状態を維持することなく、凍結・成型体を融
解後、減圧脱水する方式によるときは、泡立ちが激しく
、はとんど、操作続行不可能であるうえ、たとえ長時間
を費して脱水しても、弾性の乏しい白濁ゲルが生成する
にすぎない。
本発明における真空脱水の真空度は凍結水分が脱水しう
るものであればいずれでも良く、りとえば]0荀H9以
下、好ましくは1 tau fJcI以下、さらに好−
、+L、<は0.1vtrsH’l 以下が通常用いら
れる。
本発明では、次に凍結・成型・脱水体を、例えば常温放
けし、融解(解凍)させることによシ、弾性に富む微生
物固定化ゲルが得られる。この場合の融解操作としては
、1〜b 慮したうえで、場合によっては3〜b 速昇温によることもできる。いずれにしても60℃以上
では、ゲルの表面に硬質皮膜が急速に生じることから、
微生物生菌体の耐熱性のいかんにかかわらず、解凍(融
解)操作温度としては40〜50℃以下が望オしい。こ
の解凍操作後、容器または鋳型の支持部から、微生物固
定化ゲルを容易に取り出すことができる。このゲルは、
必要により水中に浸漬することにより吸水1−1含水率
50〜95 vtt%(漫潤体基s、J[達するが、な
お強固な弾性体であるため、ゲル内に包括された微生物
の生育活動に好適である。前述37− の走査型電子′M微鏡による知見ならびに、上記の含水
率(50〜95 wt%)から明らかなとおり、ゲルの
内部の大半を空孔(水相)が占めている。このゲルの含
水率は、例えCば、こんにゃく(含水本釣97 wt%
 、多糖類湿潤ゲル)には及ばないが、生体細胞、人間
・動物等の生体組織などの含水率(70〜90 wt%
 )に類似し、しかも、強度と弾性の点で、こんにゃく
、寒天、アルギン酸、カラゲナン、グアール・ゴム、ロ
ーカストビーン・ガム、アガロース、トラガント・ゴム
等の多a類のゲルをはるかにしのぎ、人間、動物等の生
体組織【で類似する。
本発明のゲルは、多機の水分を言むにもがかわらず、弾
性を示し堅く握りしめても、一時的に変形するが、直ち
罠元の形状に復し、形くずれしない。しかもこの場合、
含有水分の浸出(廿1とんど見られず、例えば含水率9
(Jwt%のゲルVC’2に97cm2の圧縮応力を課
しても、浸出(流出)水38− 量は、含有水の1〜2ヴにすぎない。引張シ強度も4に
9/Cm2以上に及び、このような高含水率のゲルとし
ては、きわめて優れた弾性体であり、従来のポリビニル
アルコール水溶液の風乾皮膜あるいは、前述のポリビニ
ルアルコール水浴液を0〜30℃に貯蔵する場合、ある
いはポリビニルアルコール水溶液を単に凍結・融解する
場合などに得られる軟弱なゲルとは全く異なる。多くの
水分を保持することからも明らかなとおり、このゲルの
見かけ比重はほぼ水と同程度でちり、水中で辛うじて沈
降するにすぎない。
本発明のゲルには、粘着性がない。板状(8MmX 8
71111+X2朋)、円筒状(内径3πE1外径6朋
、長さ6gm1、球状(直径4 〕u+ )等【成型し
たゲル約109を、50m1の水中で108i¥1かき
咄ぜても、相互付着、形くずれ等の現象は全く認められ
ない。なお、水道水中に1年間浸漬したが溶1f1イせ
ず、弾性および強度も変らない(これは、例えばこんに
やくを数田用水道水に浸漬した場合、激しい形くずれが
起るのと、きわめて対照的である)。
不発明では、微生′吻生菌体の懸濁水溶液を凍結・成型
することを不可欠とする。一般に、微生物または生体組
織あるいはこれらの懸濁水を凍結する場合、多少とも、
これらが凍結障害を受けることは、古くからよく知られ
ている。
この生体またはその組織、タンパク質等への凍結障害を
回ルセルロース等の水酸基含有水浴性高分子物質、さら
には各種の凍結・乾燥障害保護剤を少量添加する方法が
著名である。
本発明においては、ポリビニルアルコール(ゲルftJ
材)自体が、強力な凍結・乾燥障害保護剤として作用す
るため、通常、微生物生繭体の大部分が保護され、後述
するとおり十分な生育・活動が確保されるが、更に公知
の凍結・乾燥 ゛障害保緻剤を共存させることができる
。凍結・乾燥障害を軽減する物質は、一般に、保護剤、
保護物質(pro t ecta′rLt。
protective 5ubstance)、添加剤
、添加物(atltli、tives。
arlditional  5ubStance)、媒
質、媒剤、媒液(adjw−vaxt)、分散媒(5w
5pencled、 mediqt、m)、安定剤(s
tabilizer)などと呼ばれ、具体例としては、
マグネシウム・イオン、グリセリン、ジメチルスルホキ
シド、蜂蜜、イブトン(peptone)、肉エキス、
酵母エキス、脱脂乳(スキンミルク)、血清、アルブミ
ン(αlbwmin)、L−またはD−グルタミン酸の
ナトリウム塩、カリウム塩、N−アセチルグルタミン酸
塩、D−またはL−アルギニン、DL−2,−ピロリド
ン−5−カルボン酸塩、ポリビニルピロリドン、L−ホ
モアルギン酸、D−グルコース、D−−iたはL−アス
パラギン酸(α5partic acid)、アスコル
41− ビン酸、DL−トVオ=ン(thseonine)、D
L−7o )レオ=ン(al 1othreonine
)、ゼラチン、ムチン、乳糖、DL−リンゴ酸、L−シ
スティン(cystine)、L−ソルビトール、アラ
ビトール、硬りチン、アラビアゴム、マンノース、ガラ
クトース、L−リジン、D−フルクトース、テキストリ
ン、デキストラン、スクロース、可溶性殿粉、ラフィノ
ース、クエン酸、アセチルグリシン、り一キシリトール
などが知られているほか、グルタミン酸塩−脱脂乳(寸
たけデキストラン、可溶性殿粉、ポリビニルピロリドン
、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、乳糖)の組
合せ、あるいは、デキストラン−塩化アンモニウム−チ
オ尿素−アスコルビン酸の組合せ、脱哨乳−アスコルピ
ン酸(′=またけスクロース)の組合せ、グルコースと
血清の併用処決も知られている。その添加量としては、
前述の懸濁混合水浴液に0.5〜2チ加對−て十分目的
を達することが多いが、42− 10チ程度加えることもできる。
このように、本発明によシ、微生物生菌体を高含水性の
弾性に富む、機械的強度の優れたゲル内に捕捉すること
ができるが、このようにして得られる固定化微生物生菌
体は、本発明の増殖制御により、著しく増殖して活性を
高め、本発明の目的どする微生物生菌体の固定化・増殖
が達成される。
微生物生菌体が増殖用培地の供給を受けて増殖すること
自体はなんら特筆すべき新事実ではなく、古来きわめて
当然の原理であるが、本発明のゲルが弾性に富むことか
ら、ゲル中に包埋された微生物生菌体は、容易にその包
括空洞を押し拡げつつ増殖して巨大な集落に成長し、し
かも、本発明のゲルが機械的強度に優れることから、微
生物生菌体の増殖に伴なうゲル組織の破裂(亀裂)が回
避される。本発明のゲルは、引張シ強度、圧縮強度とも
41c9/cm2以上K及び、天然系多糖類(寒天、カ
ラゲナン、イタチン等。
強度1に97cm2以下)または、カラゲナンの2次的
硬化処理品(強度1〜15Jc9/i) fC比し、墓
かに優れる。しかし、本発明のゲルにおいて、増殖菌体
集落直径が150μ処程度に到達すると、増殖菌体の一
部は、空洞壁の少なくとも一部の網目をくぐり抜け、空
洞外へ排出され、その排出位置(小空洞)において、引
続き、増殖・排出の過程を反復し、最終的には、ゲル表
面近傍の空洞からゲル外へ排除される。才だ、なおも増
殖用J@地を供給すると、増殖集落直径が約550μm
を超え、これに因り、上記肉体流失量も著しく増加する
。したiJsつて、本発明において、増殖菌体の流失を
回避するには、集落の直径を通常150μm以下にとど
める。また、集落中に死滅体の蓄積するのを回避するr
(は、多量の増殖用培地を供給して集落直径を150μ
m以上に達せしめる手法を採ることができる。ただし、
集落直径が550μmを超えることは、前述したとおり
、増殖菌体の大量流失をきたし、好ましくない。従って
本発明においては、菌体集落の直径を550μm以下、
例えば50〜550μm1好ましくけ100〜500μ
mK維持して増殖哨体の無益な大量流失を回避すると共
に、菌体集落直径を断続的または連続的に150μm〜
5501tmK達せしめることにより、菌体集落から死
菌体(自己消化残留分)を含む一部の菌体をゲル外へ排
除する。
すなわち、本発明では、増殖菌体集落の直径を550μ
m以下にとどめるよう、増殖用培地の供給を制御するこ
とにより、増殖菌体の無益な大量流失を回避する。すな
わち、本発明においては、固定化微生物生菌体へ増殖用
培地を供給し、断続的にゲルの極微量を採取し、例えば
走査型電子顕微鏡により、ゲル内の増殖集落を観察し、
その直径が550μm以下に達した時点で、増殖用培地
の供給を停45− 止することにより、増殖生菌体の大量流失をまぬがれる
ことができる。
一方、固定化微生物生菌体の活性を高めるには、ゲル内
の生菌体溌度を高める必要がある。単位体積のゲルに収
容しうる生繭体数はもちろん有限で、その限界値(最密
光てん濃度)は、生菌体の形状と大きさに基づき、数学
的に算出され、例えばサツカロマイセス・セレビシェ(
球形マたは楕円形・平均的5μm)では約イ・109個
/dである。
実際のゲルにおいては、ゲル素材も若干の空間を占有す
るため、上記の極限値を完全に達成することは不可能で
あるが、本発明において、増殖菌体集落の直径が前記5
50μmを超えない範囲で、上記極限値にきわめて近い
菌体濃度を達成することができる。すなわち、ポリビニ
ルアルコールと粘土鉱物の合計量に対し、例えばイoo
(乾燥体基準重量)のサツカロマイセス・セレビシェを
添加し、本発明46− の包括処理を施し、増殖用培地を3〜4日供給した場合
、ゲル内に、直径約400μmの菌体集落が密集し、酵
母濃度は約109個/ml−ゲルと推算された。また、
同じく、サツカロマイセス・セレビシェを、ポリビニル
アルコールと粘土鉱物の合計量に対しイ0程度添加し、
増殖用培地を2日間供給しfc場合、ゲル内に、直径2
00μm程度の菌体集落が密集し、酵母濃度としてはや
はシ約109個/m/j−ゲルと推算される。
このようにして得られる固定化増殖菌体の活性は、増殖
用培地の供給停止後も急激に低下することはなく、シば
しば2〜3週間同様の活性が持続される。もつとも1〜
2力月後には、菌体集落の直径が当初の2〜4割程度減
少し、活性も3割程度低下する例が多いが、このような
事態を招いた段階においても、再び、増殖用培地を12
〜24h供給することにより、固定化菌体の活性および
集落直径は元に復する。
本発明においては、ゲル内に直径50〜550μm、好
捷しくけ100〜500μmの菌体集落を多数生成せし
め、しかる後、ここへ増殖用培地を断続的もしくは少量
ずつ連続的に切絵することによし、当初の偵体活性を維
持することを特徴とする。本発明のゲルに、上記桿作を
4力月以上反復・継続しても、ゲル組織の強度に変化は
なく、ゲル組織の亀裂・破壊は全く認められない。
本発明のポリビニルアルコール・粘土鉱物ゲルに、ポリ
ヒニルアルコールfR維マタハポリヒニルアルコールフ
イルムに対する硬化処理を施すことにより、更に若干、
ゲルの機械的強度が高壕る。この公知の硬化(架橋)処
理としては、例えば、アルデヒド、ジアルデヒド、ジイ
ソシアナート、フェノール4’Jあるいは、チタニウム
、クロム、ジルコニウム等の金属化合物、さらにはホウ
砂、テクリロニトリル、トリメチロールメラミン、エビ
クロロヒドリン、ビス−(β−ヒドロキシエチル)スル
ホン、ポリアクリル酸、ジメチロール尿素、無水マレイ
ン酸等による方法を挙げることができる。しかし、本発
明のゲルは既に述べたとおシの強度(frf′f荷重性
)全重性、また上記の補助的硬化処理によシ、固定化機
生物生菌体がしばし、−1゛損傷を受けることや、ゲル
の製造費がいたずらにかさむことを考慮するならば、天
然多糖類にしばしば用いられるこれらの硬化処理を、本
発明においては全く必要としない。
実施例1 市販ポリビニルアルコール(けん化度97モル敷粘度平
均重合度1,800.4%水溶液の粘度(20℃) 2
9.5cP)の粉末84g(含水率5 qut%)を、
水916gに溶解し、80wt%水溶液(p776.9
)を得た。
市販ベントナイト(試薬用粉末 含水率1−2wt%)
 10049− gを、水1,500 gに分散して、ベントナイト5.
5 wt%懸濁水(7)#10.4)ffi得、ここに
6 N’jlt、酸4 ml 1,1添加して、懸濁水
の7JH値を7.0に調整した。
上記ポリビニルアルコール水溶液60gとベントナイト
懸γ絢水100gを混合後、120℃×6hの加圧水蒸
気滅菌処理全権し、次に、無菌室において、放冷後、こ
こへ、サツカロマイセス・セレビシェ(Sac c h
αromycttscerevisiae)  49を
含む1Hffi水(リン酸緩衝液、pH7)20gを注
ぎ、7 vLird’a拶4寸ぜた5、この懸濁水溶液
のポリビニルアルコール濃度は2.’7qt)tφ、ベ
ントナイト懸1% 濃#Iは8.1 m%である。一方
、@記ベントナイト(粉末)の分析結果(X線回折分析
、示差熱分析、電子顕微鏡による同定、加熱脱水、グリ
セリンによる1−間膨張、陽イオン交換: 187mg
q/100g、化学分析:5i02 71、Alp’s
 9、P’e20.、 3、Ca、OO,5,114g
θ8、TiO250− 0.5 、A7(Z2 Q  4、rcto  O,5
、A4n0  O,0、P2O50,0,1i20  
B、5wt% )から、その乾燥粘土鉱物組成(7I)
t%)は、モンモリロナイト群66、イライト類1、タ
ルク1、パイロフィライト14、バーミキュライト1で
ある。したがって、上記@濁水溶液の3層型粘土鉱物濃
度は2.6w祷、才だ、3層型粘土鉱物の使用量は、ポ
リビニルアルコールと等量である。この懸濁水溶液18
0gを、無菌室例おいて、外径8肩−内径4mmz長さ
8Tπの中空円筒(ラシヒリング)600個分の成型用
鋳型へ注ぎ込み、−50’CX015hの冷却(凍結・
成型)を施した後、鋳型の上面カバy、)91り去シ、
成型体(ラシヒ・リング)を支持する鋳型下面カバーを
7.1mynli’;)で6L*空脱水した結果、解凍
後、イ((1性に富むゲル成型品53g(脱水率7 O
wt係、含水率80 wt%)を得た。このラシヒ・リ
ングを、あらかじめ滅菌した0、9%食地水84mにl
 Q /l、浸漬した結果、64q(含水率84wt%
)に述した。この浸漬液には、前記酵母は検出されなか
った。次に、グルコース5wムチ、硫1賃マグネシウム
七水和物60襄凱の、アルコール合成用基質水溶液49
m1f坂ロフラス:I (5o OmA)に採シ、12
0℃×25m1nの7112菌処理をゲ)iL、無菌室
に放冷後、ここへ、上記の成型ゲル(ラシヒ・リング)
4.5g(45個分)を投入し、焼綿俺を付し、28〜
31℃の恒温室において振とうした結果、この基質水溶
液には、24h後に400節mのエチルアルコールを認
めたにすき゛なかった。
次に、培養液(グルコース6係、Kブトン0.5係、酵
母エキス0.3%、麦芽エキス0.8%、G−に化カリ
ウム1%、pH5,5,25℃)40蛯を坂ロフラスコ
(500罰)K採シ、120℃X25m4fLの滅菌処
理を施し無菌室に放冷後、ここへ前記成型ゲル(ラシヒ
・リング14.5g(45個分)を投入し、焼綿栓を付
し、28〜31℃の恒温室において振とうした。この操
作開始前のラシヒ・リングの4返微所を採り、走査型電
子顕微儒により観察した結果、ゲル中に少数の酵母が個
別分散・包括されているにすぎなかったが、上nr2操
作を34ん継続後は、直径100μmの酵母集落を認め
た。また、この増殖酵母包括空洞には亀裂を全く認める
ことができなかった。
このフラスコから培養液を取出し、前記基質水溶液(滅
菌処理済)40彪を入れ、焼綿栓を付し、28〜31℃
の恒温室ておいて振とうした結果、18h後、基質水溶
液中に2.8wt%(理論収率の90チ)のエチルアル
コールが検出された。捷た、基質水溶液への酵母の流出
は認められながった。
前記市販ベントナイト粉末(2,0g’)につき、日本
薬局法の規定による膨潤力試験を実施した。すなわち、
メスシリンダーに水1oomzを採取し、上記粉末を、
10回に分   。
53− けて加える。ただし、先に加えた試料がほとんど全て沈
着した後、次の試料を添加する。全量添加後、24h放
置した場合、沈殿の見かけ容積は、規定の20mt(以
上)に到底及ばず、わずか9プにすぎない。同じく、ベ
ントナイト粉末(6,0!9)につき、日本薬局法に定
めるゲル形成力試験を実施した。すなわち、上記粉末を
酸化マグネシウム0.809と混合後、水200m/へ
数回に分けて加え、1h振とう後、得られた懸濁液の1
00m1を採り、24A放置したが、上l(至)に分離
する透明液は、規定の2d(以下)Kとどまらず、4m
lに達した。
このように、本実施例に用いた市販ベントナイトは日本
薬局法の規冨を充足しないが、既に述べたとおシ、本発
明になんら差支えないことが明らかである。
実施例2 実施例1に従い、ポリビニルアルコール8Q 7I)t
% 水溶液−5番− を調合する。
実施例1のベントナイト粉末30ゾを、ビロリン酸ナト
リウム水溶液(N山P、0710  Hρ 10.7W
tチ)560gに分散して、ベントナイ)4.5m%懸
濁水溶液(pH10,6)を得、ここへ6N硫酸9彪を
加えて、懸濁水溶液の7Jfl値を6.9に調整した。
上記ポリビニルアルコール水溶液110gとベントナイ
ト懸濁水609を混合後、120℃×6hの加圧水蒸気
滅菌処理を施し、次に無い室において放冷後、ここへ、
バシルス・サブチリス(Bacillus 5sbti
lis)2 om9w含む懸濁水(リン酸緩衝液)20
gを注ぎ、7mA細1かき才ぜた。この懸濁水溶液のポ
リビニルアルコールa度は4.5?t)t’l’zベン
トナイ)Ill濁濃度は1.5mヴである。また、こ□ の場合、3層型粘土@物の懸濁濃兜は1.2 ?atチ
、3層型粘土社物の使用量はポリビニルアルコールの%
である。
この懸濁水溶液(19(Eiりを無菌室において、ラシ
ヒ・リング(8imX8mm)成型用鋳型(630個分
)へ注入し、=47℃X O,5h、の冷却(凍結・成
型)を施した後、鋳型の−F面カバーを取り去り、成型
体(ラシヒ・リング)を支持する鋳型下面カバーを9 
IL間真空脱水した結果、解凍後、弾性に富むゲル成型
品499(脱水率T4wt%、含水率7’1wt係)を
得た。このゲルを、あらかじめ滅菌した0、9−食塩水
60rnLに6h浸漬することにより、ゲル(す吸水し
て58g(含水率80 qvt係)を得た。
直径8cm、、高さ60確のアクリル樹脂製円筒形カラ
ムに1上記ラシヒ・リング58ゾを不規則光てA7シ、
あらかじめ1208CX 20m1nの滅菌処理を施し
た。培養液(可溶性殿粉5幅、−ぐブトン1ヴ、肉エキ
ス1係、酵母エキス0.1条、食塩0.5%、塩化カル
シウム0.02%、硫酸マグネシウム七水和物0.01
%、pH7、ROT:)を、28m、t/h。
の流速で塔底から送入し、48h後、ゲルの極微量を採
取し、走査型電子顕微鏡により観察した結果、直径46
0μmの細菌集落の密集を認めたが、ゲル組織に亀裂は
認められず、塔頂流出液はわずか1で懸濁するにすぎず
、菌体流失量は1イ微(1hあたりの流失損失量ニゲル
内呵体量のイ。。。)にすぎないことを知った。史に増
殖用培地を10h供給すること罠より、箔体集落の増大
状況と塔頂流出液の濁度を追跡観察した結果、集落直径
550μm (8h )を超える頃から、流出液の濁度
が著しく増大することを知った。したがって、増殖によ
る集落直径は550μm以下にとどめるよう制御するの
が有効である。
実施例3 市販ポリビニルアルコール(けん化度97モル係、粘度
平均重合11i1,500.4%水溶液の粘度(20℃
)24cP)の粉末86g(含水率’Iwt%)を、水
914gに溶解し、57− 8.0マ〃t%水尋液(pif 6.8 )を得た。
市販ベントナイト(試薬用粉末、含水率151vt%)
 104ゾを水1,501に分散して、ベントナイ) 
5.5 wt%懸濁水(pH10,7)を得、ここへ6
N硫酸4mノを加え、懸濁水のpi−を値を6.8に調
整した。
上記ポリビニルアルコール水溶液120gとベントナイ
ト懸濁水505+を混合後、120℃X6Aの加圧水蒸
気滅菌処理を旋し、次に、無窮室において放冷後、ここ
へ、サツカロマイセス・セレビシェ(S、cerevi
siae) 200〜を含む懸濁水(リン酸緩衝液)2
0gを注ぎ、7慴、i n :’r)]かき1ぜた。こ
の聚7蜀水溶液のポリビニルアルコール水溶液は5?a
鄭、ベントナイト懸濁醤度は1.5w嬶である。一方、
前記ベントナイト(粉末)の分析結果(X線回折分析、
示差熱分析、′Ii子顕徹鏡による同定、加熱脱水、グ
リセリンによる層間膨張、陽イオン交換: 89mgq
/100!7.化=58− 学分析: S i(h 66.7、AkOs  8.7
、Fe、Os8.1、Ca0 0.8、MgO1,6、
N at O8、2、Kto  0.8、TiO20,
0、Mn0 0.0、PtO50,0、flto  1
5w t % )から、その乾燥粘土鉱物組成(wt%
)は、モンモリロナイト群64、イライト類1、タルク
3、パイロフィライト18、バーミキュライト1である
。したがって、上記懸濁水溶液の3層型粘土鉱物濃度は
1.8wt%、また、3層型粘土鉱物の使用量は、ポリ
ビニルアルコールの%である。
この懸濁水溶液190gを、無菌室において、ラシヒ・
リング(8gmx8詣)成型用鋳型(68,0個分)へ
注入し、−’10℃×0.5んの冷却(凍結・成型)を
施した後、鋳型の上面カバーを取シ去シ、成型体(ラシ
ヒ・リング)を支持する鋳型下面カバーを8ん間真空脱
水した結果、解凍後、弾性に富むゲル成型品39g(脱
水率79 wt%、含水率GBwt係)を得た。この成
型品を、あらかじめ滅菌した0、9チ食塩水80彪に6
h浸漬した結果、成型ゲルは吸水し48g(含水率66
%)に達した。−また、この浸漬液に、前記細菌は検出
されなかった。
直径3(:rn、高さ60crnの磁製円筒に、上記成
型ゲル48gを不規副光てんし、あらかじめ120℃X
 20m1nの滅菌処理を施した培地(グルコース4チ
、酵母エキス1チ、塩化アンモニウム0.2%、硫酸マ
グネシウム七水和物0.01チ、塩化カルシウム0.0
06%、pH5,5,29°C)を25m17hの流速
で塔底へ85&送人後、ゲルの微少量を採シ、走査型電
子顕微鏡により観察した結果、直径310μmの酵母集
落を多数認めたが、包括空洞の亀裂は見られなかった。
次に、塔底へ、エチルアルコール合成用基質水浴液(グ
ルコース10wt%、硫酸マグネシウム七水和物100
7)lF??1k7)H5,5,30℃)を80m1:
/hの流速で送入し、流出液につき、エチルアルコール
(ガスクロマド分析法)とグルコース(ジニトロサリチ
ル酸法)を分析した結果、グルコース残存率は0.4%
にすぎず、エチルアルコール濃度47wt係(理論収率
の92チ)に達したことを知った。
1力月後に、上記エチルアルコール濃度は8.8 wt
%へ低下したため、このゲルの微量を採取し、同様に観
察した結果、多数の酵母集落がいずれも直径260μm
に収縮したことを知った。次に、上記カラムの塔底へ、
再び、前記培地を25mb/hの流速で15ん送入し、
ゲルの微量につき同様に観察した結果、多数の集落はい
ずれも、直径810μmVC復したことを知った。その
後、塔底へ、前記エチルアルコール、合成用基質水溶液
を80m1/hの流速で供給し、6h後には、流出液の
エチルアルコール濃e 4.7 wt%が再現された。
上記操作を通じ、流出液に酵母は検出されず、固定化当
初の酵母はもちろんのこと、カラム内で増殖61− した酵母も、はとんど全てゲル内に捕捉されたことを確
かめた。
本実施例に用いた市販ベントナイト粉末(2,0g)に
つき、日本薬局法による前記膨潤試験を実施したが、沈
殿の見かけ容積は、規定のQOmb(以上)に到底及ば
ず、わずか8tn、bにすぎない。同じく日本薬局法に
よるゲル形成力試験を実施したが、上層に分離した透明
液は、規定の2mt(以下)にとど1らず、12咄に達
した。
このように、本実施例に用いた市販ベントナイトも、日
本!;局法の規定を充足しないが、既に述べたとおり、
有用な細菌同定化増殖用担体資材となりうろことが明ら
かである。
実施例4 市販ポリビニルアルコール(けん化興97モルチ、粘度
平均重合度2,200.4%水溶液の粘度(20℃)5
462− cP)の粉末85g(含水率6wt%)を、水915g
に溶解し、8.Owt%水溶液(pH6,9) ’i得
た。
市販ベントナイト(試薬用粉末、含水率17vt%)1
06gを水1.490 gに分散して、ベントナイト5
.5 wt%Igl’lA水(フッH1(1,1)を得
、ここへ6N硫酸4 m、/、を加え、懸濁水のpH値
を6.6に?A整した。
上記ポリビニルアルコール水溶液8809とベントナイ
ト懸濁水20gを混合後、120℃x 6 llの加圧
水蒸気滅菌処理を施し、次に、無萌室において放冷後、
ここへ、クルイフエロマイセス・マルキシアヌス(J(
ltbyveromycesmarxianjt、s)
 0.099を含む懸濁液20祷を添加し、7m1n間
かきまぜた。このit’! 濁水溶液のポリビニルアル
コール丙;度は7 wt% 、ベントナイト懸濁濃度は
0.25u鴻である。一方、上記ベントナイト(粉末)
の分析結果CXm回折分析、示差熱分析、電子懸微鐘に
よるlil定、加熱脱水、グリセリンによる層間膨張、
陽イオン交換: 78 meq/l o o g、化学
分析:5ZQ2 67.2、At、036.8、ノー”
e20.  41 、 Ca (ン  0.8 、 M
flO1,6、T ie。
0.4、−WnOO,1、P2Q!  0.1.1Ja
20 3.2、IC200,410t%)から、その乾
燥粘土鉱!1lIJ組成(wtチ)は、モンモリロナイ
ト群58、イライト類1、タルク1、パイロフィライト
11、バーミキュライト1である。したがって、上記懸
濁水溶液の3層型粘土鉱物濃度は0.171D謁、また
、3j響ノ〜す粘土鉱物1の仕度は、ポリビニルアルコ
ールの濃度のイ。である。
この時濁水?W#、4209を、’Jie菌室において
、ラシヒ・リング(8罷x 8 +nm ) FZ4;
i用鋳型(1,40Of+、’1分)へ注入し、−68
℃×5hの冷却(疎結・成型)を施した後、鋳型を解体
して成型体全敗り出し、7h間真空脱水した結果、解凍
後、ゲル160?(脱水率62wt%、含水率80wt
%)を得た。
あらかじめ滅菌した0、9−食塩水100威に6h浸漬
した結果、成型ゲルは吸水して182g(含水率88r
ot%)に達した。また、この浸漬液に前記酵母萌は検
出されなかった。
実施例2のカラムに、上記ゲル180gを不規別売てん
し、あらかじめ120℃X 20nLiTLの滅菌処理
を施した増殖用培地(イヌリン1%、麦芽エキス0.8
%、酵母エキス0.8係、pH6,5,27°C)を5
81171/hO流速で塔底から送入した。48 h、
後のゲルを、走査型電子顕微鏡を用い観察した結果、ゲ
ル内に直径450μmの集落を認めたが、ゲル組織に裂
目は見られなかった1、培地を更に10h送大した後、
同様に観察した結果、集落直径は550μ包を超え、ゲ
ル組織に亀裂は認められないものの塔頂流出液に酵母が
懸濁するのを認めた。したがって、集落直径としては6
5− 55 t) ti mを超えることなく制御する心安全
認めた。
本実施例に用い/こ市販ベントナイト粉末(2,1)に
つき日本薬局法の定める前記膨潤試験を実姉したが、沈
殿の見かけ容積は、規定の20I+ll(以上)に到底
及ばず、わずか9酩にすぎず、同じく日本薬局法による
ゲル形成力試験を天施1.だが、上層に分離した透明液
は、規定の21(以下)に辛うじて合格する程度であっ
た。
このように、実施例1.3.4に用いた市販ベントナイ
ト3種は、いずれも日本薬局法の規定を充足しないが、
既に述べたとおり、本発明において、有用な微生物固定
化・増殖用担体質材となりうることか明らかである。
実施例5 市販ポリビニルアルコール(けん化度96モル獣粘度平
均重合度1,500.4チ水溶液の粘度(20℃)24
cP)の粉末87g(含水率7 wt% )を水919
ゾに溶解し、66一 8wt%水溶液(pH6,9)を得た。
市販バーミキュライト粉末(含水率9wt%) 120
 ’Ik水1,201に分散し、f3wt%iF’ /
fi水(pH6,6)を得た。
上記ポリビニルアルコール水溶液とバーミキュライト懸
濁水の各1909を混合後、120℃X 20m1nの
加圧水蒸気滅菌処理を施し、次に、無菌室において放冷
後、ここへ、アルトロバクター・シンプレックス(/4
rthrobactersimplex)(別名コリネ
バクテリウム・シンプレックス、Corynebac 
t、eriwm simpl ex) 0.02 ’J
を含む懸濁液(トリス(ヒドロギシメチル)アミノメタ
ン・塩酸緩衝液、p/−/7.5)209を注ぎ、7m
jn間がきまぜた。この懸濁水溶液ノポリビニルアルコ
ールとバーミキュライトの儂度はそれぞれ8.8wt%
である。一方、バーミキュライト(粉末)の分析結果か
ら、その乾燥粘土鉱物組g(wt係)は、モンモリロナ
イト群4、イライト類2、タルク3、パイロンAlv0
3 19、TiO22、li”e2038、F’e0 
2、Ca0 1、M(7022、K2O1,Na30 
1)である。
したがって、上記:特渇水溶液の3層型粘土鉱物91W
は、8.5m%、また3層型粘土鉱物の使用量はポリビ
ニルアルコールとほぼ等量である。この懸濁水溶液40
0gを、無菌室忙おいて、ラシヒ・リング(8+n肩x
8++s+)成型用鋳型(1,30011,!II分)
へ注ぎ込み、−65℃X0.5hの冷却(R結・成型)
を施した後、鋳型の上面カバーを取り去り、成型体(ラ
ー/ヒ・リング)を支持する鋳型下面カバーを6h間ノ
「空脱水した結果、解凍後、弾性に富むゲル成型品76
9(脱水率81wt%、含水率60 tnt% )を得
た。これを、あらかじめ滅菌した0、9%食塩水100
−に6h浸漬した結果、86ゾ(含水率66wt%)に
達した。また、この浸漬液罠、前記に川幅は検出されな
かった。
増殖用培地(ペプトン0.5%、コルチダル1娯メチル
アルコール4%、31℃)50aを、坂ロフラスコ(5
00就)に採り、120℃N20m1nの滅菌処理を施
し、無菌室に放冷後、ここへ、上記ラシヒ・リング12
0個(8g)を投入し、焼綿栓を付し、27〜29℃の
恒温室において40 h、振とうした。ゲルの極微量を
採り、走査型電子顕倣鏡によシ観察した結果、直径17
0μmの細菌集落を認めた。
上記フラスコから培地を除き、ここに、あらかじめ12
0’CX 15m1nの滅菌処理を施した。プレドニゾ
ロン(Predonisolone−,11β、17α
、21−トリヒドロキシ−1,4−プレグナジェン−3
,20−ジオン)合成用基質溶液(コルチゾルcort
isol ”;E 11β、17α。
21−トリヒドロキシ−4プレグネン−3,20−ジオ
ン0、 I A4、メチルア/l/ コー ル4%、p
H7,35°C)50mA69− を注入し、焼綿栓を付し、26〜29℃の恒温室におい
て、24娼振とうした。基質溶液を紫外線吸収ス被りト
ル分析(285nrnfyI光度)、薄層クロマト分析
(シリカゲル−プロピレングリコール−クロロホルム)
、高速液体クロマト分析(クロロホルム抽出)により分
析した結果、プレドニゾロン#閑は1.4・wt%(収
率48モル係)であった。
実姉例6 市販ポリビニルアルコール(けん化度99.7モル係、
粘度平均重合度2,600.4係水溶液の粘度(20℃
)64cP)の粉末183g(含水率8qnt% )を
、水1,000 gに溶解し、11 wt多水溶液(p
if 6.8 )を得た。
パイロフィライト(岡山県三石産、含水率6 wt% 
) 789を水1.000 gに分散して、6.8wt
%懸濁水(pli 6.5)を得た。
上記ポリビニルアルコール水溶液90gとパイロフィラ
ー70= イト懸濁水11を混合後、120℃x5hの加圧水蒸気
滅菌処理を施し、次に、無菌室において放冷後、ここへ
、サツカロマイセス・セレビシェ2gを含む懸濁水(リ
ン酸緩衝液、pH7)20gを注ぎ、’7m1n曲かき
まぜた。このff4濁水溶液のポリビニルアルコール濃
度はSWt係、パイロフィライト懸濁濃度は0.6to
t$である。一方、前記パイロフィライトの分析結果か
ら、その乾燥粘土鉱物組成(?ut%)は、モンモリロ
ナイト群4、イライト0、タルク01パイロフイライト
83、バーミキュライト8(SiOt  66、Ai、
0329、Ti1t O,04、It’e、Os O,
2、Fe0O81、Δ4gOO,5、CaOO,4、N
勧0 0.08、Pt O+ + K2Oこん跡)であ
る。したがって、上記懸濁水溶液の3層型粘土鉱物濃度
は0.5qm係、また、3層型粘土鉱物の使用量は、ポ
リビニルアルコールのイ6である。この懸濁水溶液12
0gを、無菌室において、ラシヒ・リング(8?II*
x8*y)成型用鋳型(400個分)へ注入し、−65
’CX0.5hの冷却(凍結・成型)を施した後、鋳型
の」二面カバーを取り去り、成型体を支持する鋳型下面
カバーを5iL間真空脱水した結果、解凍後、ゲル59
g(脱水率51wt4r、含水率75 ?ot%)のゲ
ルを得、これを、あらかじめ滅菌した09%食塩水60
1に6h浸漬した結果、成型ゲルは吸水し、71(含水
率7 g ?ot% )に達した。
次に、このゲルを多数の断片(2mX ’LTmX i
、 1α)に裁断片につき、機械的強度を測定した結果
、引;展り強度6に9/cmeまた圧縮強電は4に9/
cIn2以上であった。咬だ、指先につ捷んで強烈に圧
迫しても、全く形ぐずルせず、再び元に復した。
実施例7 市販ポリビニルアルコール(けん化IW97モル係、粘
度平均重合度L700.4チ水溶液の粘度(20°C)
27cP)の粉末1.0405’(含水率8 wt%)
を、水8.OOOgに溶解して、10.6wt%水溶液
(pH6,8)を得た。この水溶液へ市販活性白土(含
水率11wt%)68gを添加後、25rn、in間か
きまぜて得た懸濁水溶液(7tH8,5)へ、2N水酸
化ナトリウム26IQ−加え、7)H6,8に調整した
次に、120℃×80m1nの加圧水蒸気滅菌処理を施
し、無菌室において、放冷後、その200gに、アセト
バクター・サブオキシダンス(Acetoba、cte
r sv、bozydans)40m9を含む懸濁水(
リン酸緩衝液)209を注ぎ、Tmltv間かきまぜた
。この懸濁水溶液のポリビニルアルコール濃度は10w
t%、活性白土懸濁濃度は0.6wt係である。
一方、活性白土の分析結果から、その乾燥粘土鉱物組成
(11+t%)は、モンモリロナイト群48、イライト
7、タルク4、パイロフィライト14、バーミキュライ
ト2、カオリナイト+ハロイサイト17 (Sin27
4、Altos73− 18、/”11203 1、M(102、CaO4、y
a20+に201)である。したがって、上記懸濁水浴
6iの3層型粘土鉱wJ濃度は0.45wt係、また、
8層型粘土鉱物の濃度はポリビニルアルコールのイ3で
アル。
この懸濁水溶液220gを、無菌室において、ラシヒ・
リング(8tmX8Mm)成型用鋳型(730個分)へ
注入し、−45℃X0.5hの冷却(凍結・成型)を施
した後、鋳型の上面カバーを取り去り、成型体を支持す
る鋳型下面カバーを84h間真空脱水した結果、解凍後
、ゲル66g(脱水率70 wt%、含水率64wtチ
)宿杼だ。この成型体を、あらかじめ滅菌した0、9%
食塩水8QmAに6h浸漬した結果、成型ゲルは、吸水
し、74g(含水率74tvt%)に達した。
実施例2のカラムに、上記ラシヒ・リング74 g’c
不規則充副光し、あらかじめ120℃X 20m1nの
滅菌処理を施した培地(D−ソルビット5%、コーン・
ステイープ・リーフ← カーCorn 5teep 1iquor 0.1%%
 フマール酸アンモニウム05チ、pH6,5,80℃
)を28彪/hの流速で塔底から送入した。40h後に
、ラシヒリングの極微量を採り、走査型電子顕微鏡を用
いて観察した結果、ゲル内に直径200μmの細菌集落
を認めた。この場合、集落包括空洞に裂目は全く見られ
なかった。
次にあらかじめ120℃X 15m1nの滅菌処理を施
したL−ソルボース合成用基質水溶液(D−ソルビット
5チ、pH6,5)を20mA/hの流速で塔底から送
入した結果、17h?差の流出液のL−ソルボースは8
.5wt係(収率70モル%)であった。
実施例8 市販ポリビニルアルコール(けん化度99.7モルチ、
粘度平均重合度2,600.4%水溶液の粘度(20℃
)64cP)の粉末81g(含水率9wt%)を、水t
、180gに溶解し、6.1wぴ水溶液(z+H6,9
)を得た。市販酸性白土(含水率12ut%)127g
を水1,280gに分散して、酸性白土8.2wt多懸
多水濁水#6)を得た。
上記ポリビニルアルコール水溶液1409と酸性白土懸
濁水209とを混合後、120℃×80m1Bの加圧水
蒸気滅菌処理を施し、次に、無菌室において放冷後、こ
こへ、セラチア −マ/l/セツセンス(Serrat
ia mwcescens)40■を含む懸濁水(リン
酸緩衝液)20ゾを注ぎ、’lm1n間かき1ぜた。こ
の懸濁水溶液のポリビニルアルコール濃度は4.7tv
tへ酸性白土懸濁濃度は0.9 wtチである。一方、
前記酸性白土の分析結果から、その乾燥粘土鉱物組成(
wt%)は、モンモリロナイト群46、イライト頭6、
タルク1、パイロフィライト14、バーミキュライト4
、カオリナイト+ハロイサイト23 (5zQt 69
、A、1203 18、CaO8、MgO1,5、Al
 at Q  O−1、K2O0,1、p゛e2t)、
  2)である。したがって、上記懸濁水溶液の3層型
粘土鉱物濃度はC16wt%、また、8層型粘土鉱物の
濃度は、ポリビニルアルコールのイである。
この懸濁水溶液180gを、無菌室において、ラクヒ・
リング(8mwX8罷)成型用鋳型(600個分)へ注
入1−1−63℃X0.5&の冷却(凍結・成型)を怖
じた後、鋳型を9w体して成型体を取り出し、6h間隔
真空脱水した結果、解凍後、ゲル779(脱水率57 
wt%、含水率8Twtチ)を得た。この成型体を、あ
らかじめ滅菌した0、9%食堪水80rntに6h浸漬
した結果、成型ゲルは吸水し、84g(含水率88wt
チ)に達した。また、この浸漬液に、前記1聞閑は検出
さ九なかった。
実姉例20カラムへ、上記ラシヒ・リング8477を不
規則光てんし、あらかじめ120℃x 20m1nの滅
菌処理を施した培地(グルコース0.4qIjX酵母工
キス1%、イプトー77= ン1%、肉エキス0.4%、塩化ナトリウム0./1.
%、pH7,30℃)を28祷/んの流速で塔底から送
入した。35ん後に、ラシヒリングの極微量を採り、走
査型電子顕微鏡により観察した結果、直径270μmの
細菌集落を認めたが、包括空洞には、全く亀裂はなかっ
た。
次に、あらかじめ120℃X 20m1nの滅菌処理を
施したL−イソロイシン合成用基質(グルコース8%、
D−トレオニンし5%、硫酸マグネシウム七水和物0.
07%、リン酸緩衝液0.06MXpH7,30℃)を
251117hの流速で塔底から送入した結果、35h
後の流出液のL−イソロイシン(L−α−アミノカプロ
ン酸)濃度は0.6wt%(理論収率の87%)に達し
た。
市販ポリビニルアルコール(けん化度96モルチ、粘度
平均重合度1,700.4%水溶液の粘度(20℃)2
7cP)の粉末879(含水率’Iwt%)を、氷92
0gに溶解78− し、8wt%水溶液(pH7−0)を得た。
市販タルク(含水率14wt%)120!i’を、水L
i2Oゾに分散して、タルク8wtチ懸渭水(pH8)
を得た。
上記ポリビニルアルコール水溶it!850!li+と
タルク懸濁水80gを混合後、120℃x 20m1t
Lの加圧水蒸気滅菌処理を施し、次に、無菌室において
放冷後、ここへ、アセトバクター・サブオキシダンス(
Acetobacterswboxydans)  4
 Qmpを含む懸濁水〔リン酸緩衝液pH7)20鮎を
添加し、’lm1tr間かき寸ぜた。この懸濁水溶液の
ポリビニルアルコールとタルクの濃度は、それぞれ7w
tチと0.6 wt%である。
一方、タルク(粉末)の分析結果から、その乾燥粘土鉱
物組成(v)t % lは、モンモリロナイト群6、イ
ライト類2、タルク87、パイロフィライト2、バーミ
キュライト1、(A4g082.5if264、A12
os  1、CaOO,8、K2O0,8、Naqo 
 0.7、Fe、0. 0.5)である。したがって、
上記懸濁水溶液の3層型粘土鉱物濃度は0.6 wt%
−!たは、3層型粘土鉱物の濃度は、ポリビニルアルコ
ールの濃度のイ2である。
この懸濁水溶液400ゾを、無菌室において、ラシヒ・
リング(8叩x8+u+)成型用鋳型(1,880個分
)へ注入し、−75℃×05hの冷却(凍結・成型)を
施j〜た後、鋳型を解体して成型体を取り出し、8ん間
真空脱水した結果、解凍後、ゲル98g(脱水率T6w
t%、含水率69wt%)を得た。この成型ゲルを、あ
らかじめ滅菌したq99チ塩水100配に6ん浸漬した
結果、成型ゲルは吸水して、105g(含水率71ut
%)に達した。また、この浸漬液に、前記細歯は検出さ
れなかった。
実柿例2のカラムに、上記ゲル1059’に不規別売て
んし、あらかじめ120℃x 20m1nの滅菌処理を
施した培養液(D−ソルビット5チ、コーン・ステイー
プ・リカー0.2%、フマール酸アンモニウム1%、p
H65)を43m1. / hの流速で塔底から送入し
、38A後、ゲルの極微量を採り、走査型電子顕微鏡を
用いて観察した結果、直径320μmの集落を認めたが
、ゲル組織の亀裂は認められなかった。次に、ジヒドロ
キシアセトン合成用基質水溶液(グリセリン2,5%、
コーン・ステイープ・リカー0.1係、フマール酸アン
モニウム1q6、pH6,5,30℃)を45mA /
 /Lの流速で塔底から送入した結果、32h後の流出
液のジヒドロキシアセトン濃度は1.21t+t%(収
率50モル%)実施例10 市販ポリビニルアルコール(けん化度97モルチ、粘度
平均重合度2,200.4チ水溶液め粘度(20℃)5
4cP)の粉末85g(含水率6 wt%)を、水91
4gに溶解し、8. Owt係氷水溶液 pH6,8)
を得た。
81− イライト(島根県大田市産、含水率81Dt%)98g
を、水1,200 pに分散し、イライト8ut%、懸
濁水(7JH7,4)?:得た。
上記ポリビニルアルコール水溶液370gとイライト懸
濁液20gを混合後、120℃×2hの加圧水蒸気滅菌
処理を施し、次に、無菌室において放冷後、ここへ、グ
ルコノバクタ−・サブオキシダyx (Glwcono
bactersuboxydans)  40m9を含
む懸濁水(リン酸緩衝液pH7)20dを加え、7mz
n間かきまぜた。この懸濁水溶液のポリビニルアルコー
ルとイライトの濃度は、それぞれ’1.3wt%である
。一方、イライト(粉末)の分析結果から、その乾燥粘
土鉱物組成(wt%)は、モンモリロナイト群1、イラ
イト類87、タルク1、グイロフィライト6、バーミキ
ュライト1(Si0252、Altos 24、F’e
20. 3、Fe Q 8 、A4 a 04、C(L
O1、K2O7、NatO1、82− Tie、1. M勉032)である。したがって、上記
懸濁水溶液の3層型粘土鉱物濃度は、0.86wt%、
寸た3層型粘土鉱物の濃度はポリビニルアルコールの濃
度のイ0である。
このFK 濁水410gを無菌室において、ラシヒ・リ
ング(8間×8珂m)成型用鋳型(1,860個分)へ
注入し、−54℃×0.5にの冷却(凍結・成型)後、
鋳型の上面カバーを除き、成型体を支持する下面カバー
に、6ん間真空脱水を施した結果、解凍後、成型ゲル2
80!il (脱水率447v話、含水率8’1wt係
)を得た。この成型ゲルを、あらかじめ滅菌した0、9
チ食塩水100mAに6h浸漬した結果、ゲルは吸水し
て、2617(含水率88 qot%)に達した。
捷た、この浸漬液に、前記細菌は検出されなかった。
実施例2のカラムに、上記ゲル268 P全不規側光て
んし、あらかじめ120℃×20m1nの滅醒処理を施
した培地(D−アラビトール5%、コーン・ステイープ
・リカー0.1%、酵母エキス0.1%、リン酸カリウ
ム緩衝液0.06MXpH5,35℃) ff130r
Rt/hの流速で塔底から20h送人後、ラシヒ・リン
グの極微量を採り、走査型電子顕微鐘を用いて観察した
結果、直径170μmの細菌集落を認めたが、ゲル組織
に亀裂は全く見られなかった。次に、塔底へ、あらかじ
め滅菌したD−キシロース合成用基質水溶液(D−アラ
ビトール5チ、硫酸マグネシウム七水和物0.02チ、
リン酸カリウム緩衝液C106MXpH5,35’C)
e、5F3Tll/h、の流速で塔底から送入した結果
、24五後の流出液のD−キシロースの濃度は8.5 
wtチ(収率40モル%)であった。
以上、実施例1〜10に示すとおり、3層型(2:1型
)粘土鉱物は、いずれも、本発明において、微生物固定
化増殖用担体として有用であることが明らかである。
手続補正書 昭和57年5月14日 特許庁長官 島1) 春樹 殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第203429号 2、発明の名称 微生物生函体の固定化・増殖法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 (444ン  日本石油株式会社4、代理人 50 1− 6、補正の内容 (1)明細書の下記の箇所を補正する。
2−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. けん化度95モルチ以上で、しかも粘度平均重合度L5
    00以上のポリビニルアルコールと、8層型(2:1型
    )複合層を基本単位とする積層構造型粘土鉱物、および
    微生物生菌体の3者を含み、しかも、ポリビニルアルコ
    ールに対する粘土鉱物の添加量を、ポリビニルアルコー
    ルの5倍以下とした混合懸濁水溶液を成型用鋳型へ注入
    し、これを−6℃より低い温度で凍結・成型し、しかる
    後、この凍結成型体を融解させることなく脱水率5wt
    %以上に真空脱水し、必要に応じ水中に浸漬することに
    よ損金水率20〜92wt%(湿潤体基準)に到達させ
    、微生物生菌体を包括(包埋)したゲルを得、このゲル
    へ微生物増殖用培地を供給し、これによシ形成される増
    殖徹生物菌体集落の直径を50〜550μmまで拡大さ
    せること’e4?徴とする微生物生菌体の固定化・増殖
    法。
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