JPS58198753A - 生理活性体固定化法の評価法及びその評価用電極 - Google Patents
生理活性体固定化法の評価法及びその評価用電極Info
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- JPS58198753A JPS58198753A JP57082596A JP8259682A JPS58198753A JP S58198753 A JPS58198753 A JP S58198753A JP 57082596 A JP57082596 A JP 57082596A JP 8259682 A JP8259682 A JP 8259682A JP S58198753 A JPS58198753 A JP S58198753A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/4035—Combination of a single ion-sensing electrode and a single reference electrode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
- C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は近年、発酵、薬品、食品等の１声分野で多用
されている生理活性体固定化法の評価法及びそれに使用
する電極に関する。
されている生理活性体固定化法の評価法及びそれに使用
する電極に関する。
固定化生理活性体は、アミノ酸、抗生物質、アルコール
等有用物質の連続生産や医用センサに広（用いられてい
る。生理活性体の固定化法は、生理活性体の固定化に伴
う失活を最小限に抑え、且つ調製された固定化生理活性
体における物質の拡散を最大限にする必要があり、多方
面で固定化技術の研究が行れている。
等有用物質の連続生産や医用センサに広（用いられてい
る。生理活性体の固定化法は、生理活性体の固定化に伴
う失活を最小限に抑え、且つ調製された固定化生理活性
体における物質の拡散を最大限にする必要があり、多方
面で固定化技術の研究が行れている。
従来、有用物質の連続生産に関する生理活性体固定化法
の評価は、固定化生理活性体を多量に用い、多量の基質
液中で実際に有用物質の生産量の時間変化を測定してｄ
イることが多い。そのため、固定化法の評価を行う際に
は、各測定ごとに多量の固定化生理活性体と基質液を調
製する必要があり、又、大型、の実験装置や高価な分析
機器を必要とする等の欠点があった。
の評価は、固定化生理活性体を多量に用い、多量の基質
液中で実際に有用物質の生産量の時間変化を測定してｄ
イることが多い。そのため、固定化法の評価を行う際に
は、各測定ごとに多量の固定化生理活性体と基質液を調
製する必要があり、又、大型、の実験装置や高価な分析
機器を必要とする等の欠点があった。
この発明は、上記した従来固定化法の評価法のもつ欠点
を除去するために鋭意検討した結果完成したもので、安
価な装置でしかも少量の固定化活外体及び基質液の調製
のみで簡便かつ短時間に固定化法の評価が可能な、生理
活性体固定化法の評価法及びその装置を提供することを
目的としている。
を除去するために鋭意検討した結果完成したもので、安
価な装置でしかも少量の固定化活外体及び基質液の調製
のみで簡便かつ短時間に固定化法の評価が可能な、生理
活性体固定化法の評価法及びその装置を提供することを
目的としている。
よ（知られているように固定化生理活性体内部では、生
理活性体の行う生化学反応によってイオン濃度が基質液
と異なったものになる場合が多い。
理活性体の行う生化学反応によってイオン濃度が基質液
と異なったものになる場合が多い。
例えばアルコール発酵を行う各種の細菌は発酵と同時に
有機酸を体外に排出し、固定化担体内部の水素イオン濃
度（以下ｐＨと略記）を上昇させる等、生理活性体の多
くのものはその生理的活動に際し、周囲のイオン濃度を
増減させる作用χもつ。
有機酸を体外に排出し、固定化担体内部の水素イオン濃
度（以下ｐＨと略記）を上昇させる等、生理活性体の多
くのものはその生理的活動に際し、周囲のイオン濃度を
増減させる作用χもつ。
この発明は上記の作用に着目し、微小イオンセンサを直
接固定化生理活性体の中に挿入した電極を用い、生理活
性体の活動量をイオン濃度のモニタによって捕えるもの
である。
接固定化生理活性体の中に挿入した電極を用い、生理活
性体の活動量をイオン濃度のモニタによって捕えるもの
である。
この発明は、酵素、細胞内小器官、細胞、微、生物等の
生化学反応を行いうる生理活性体の最適固′） 窒
化法を検索するための評価法において、固定化生理活性
体内に微小イオンセンサを挿入した、生理活性体固定化
法の評価用電極と、参照電極とを基質液中に浸して電位
変化を測定することによって行なう、生理活性体固定化
法の評価法に存する。
生化学反応を行いうる生理活性体の最適固′） 窒
化法を検索するための評価法において、固定化生理活性
体内に微小イオンセンサを挿入した、生理活性体固定化
法の評価用電極と、参照電極とを基質液中に浸して電位
変化を測定することによって行なう、生理活性体固定化
法の評価法に存する。
生理活性体は生化学反応を行いうるものならば良（、酵
素、細胞内小器官、細胞、微生物等が選ばれ、また固定
化法も種々の方法に適用できる。
素、細胞内小器官、細胞、微生物等が選ばれ、また固定
化法も種々の方法に適用できる。
この発明はまた、固定化生理活性体内に微小イオンセン
サを挿入した、生理活性体固定化法に使用する評価用電
極にも存し、該微小イオンセンサはイオン感応性電界効
果型トランジスタ等が用いられる。
サを挿入した、生理活性体固定化法に使用する評価用電
極にも存し、該微小イオンセンサはイオン感応性電界効
果型トランジスタ等が用いられる。
以下、図に基きこの発明をさらに具体的に説明する。
第１図はこの発明による生理活性体固定化法を行うため
の評価装置の概要を示すブロック図である。図中、磁気
攪拌機ｌは磁気攪拌子コを回転させ基質液３を攪拌する
。容器ｌは基質液３を収容し、その温度を一定に保つた
めのウォータージャケットをもつ容器で、ウォータージ
ャケットに恒温水を供給排出するための管を有している
。容器（３） ダ中には、生理活性体固定化法の評価用電極Ｓ。
の評価装置の概要を示すブロック図である。図中、磁気
攪拌機ｌは磁気攪拌子コを回転させ基質液３を攪拌する
。容器ｌは基質液３を収容し、その温度を一定に保つた
めのウォータージャケットをもつ容器で、ウォータージ
ャケットに恒温水を供給排出するための管を有している
。容器（３） ダ中には、生理活性体固定化法の評価用電極Ｓ。
６（以下固定化法評価用電極と略記）及び銀−塩化鋏電
極等の小型の参照電極りが浸しである。参照電極７は固
定化法評価用電極！、Ａに装着した水素イオン感応性電
界効果型トランジ″スタ（以下ｐＨ−ｌ５Ｆ］ｌｉｉ’
ｒ と略記）の基質液に対する電位を一定にするため
のものであり、これらの電極の制御及び固定化法評価用
電極＆、Ａからの信号の検出は増幅器、で杼訊、これら
の検出信号は個別に増幅された記録計１０に出力する。
極等の小型の参照電極りが浸しである。参照電極７は固
定化法評価用電極！、Ａに装着した水素イオン感応性電
界効果型トランジ″スタ（以下ｐＨ−ｌ５Ｆ］ｌｉｉ’
ｒ と略記）の基質液に対する電位を一定にするため
のものであり、これらの電極の制御及び固定化法評価用
電極＆、Ａからの信号の検出は増幅器、で杼訊、これら
の検出信号は個別に増幅された記録計１０に出力する。
なお図中のｊａ、Ａａ、ｆｆ、／／はリード線である。
第一−ａ及び第２図すは固定化法評価用電極Ｓ。
乙の正面断面図及び側面断面図である。ここで２つの固
定化法評価用電極は同一の構造であり、生理活性体の固
定化法のみが異なっているので電極Ｓを図示した。
定化法評価用電極は同一の構造であり、生理活性体の固
定化法のみが異なっているので電極Ｓを図示した。
図中、固定化法評価用電極Ｓは先端部に円筒形の固定化
生理活性体、ｔｃを保持する空洞をもち、この空洞内（
望ましくはほぼ中心部）にｐＨ−ｌ５ＦＥＴの感応部が
位置するようにｐＨ−ｌ５ＦＥＴ ｊｂを（り ） 埋込んだ棒状構造の電極である。
生理活性体、ｔｃを保持する空洞をもち、この空洞内（
望ましくはほぼ中心部）にｐＨ−ｌ５ＦＥＴの感応部が
位置するようにｐＨ−ｌ５ＦＥＴ ｊｂを（り ） 埋込んだ棒状構造の電極である。
次に実施例に基きこの発明をさらに詳細に説明する。
実施例１
第１図に示した固定化法評価装置を用い、微生物の代表
的固定化法である寒天ゲル法とポリアクリルアミド法と
の比較を行った例により、この発明の詳細な説明する。
的固定化法である寒天ゲル法とポリアクリルアミド法と
の比較を行った例により、この発明の詳細な説明する。
微生物として乳酸菌（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｄ
ｅｌｂｒｕｅｃｋｉｉ ）を用い、固定化法評価用電極
Ｓは寒天ゲル法で乳酸菌を固定化し、もう一方の固定化
法評価用電極６はポリアクリルアミド法で固定化した。
ｅｌｂｒｕｅｃｋｉｉ ）を用い、固定化法評価用電極
Ｓは寒天ゲル法で乳酸菌を固定化し、もう一方の固定化
法評価用電極６はポリアクリルアミド法で固定化した。
固定化は常法に従って行い、その微生物濃度はｌθ０ツ
湿菌体／ ／ｒｎｌゲルであった。基質を含まな′い０
．１Ｍの緩衝液を調製したものン容器弘に入れ第１図の
ようにセットした。
湿菌体／ ／ｒｎｌゲルであった。基質を含まな′い０
．１Ｍの緩衝液を調製したものン容器弘に入れ第１図の
ようにセットした。
次いで固定化法評価用電極Ｓ、乙の出力が安定してから
、容器グ中の緩衝液に基質であるグルコースをコチの濃
度となるように投与した。
、容器グ中の緩衝液に基質であるグルコースをコチの濃
度となるように投与した。
ｓ
第３図げ基質投与後の固定化法評価用電極Ｓ。
乙の出力の経時変化を示す図である。緩衝液中の基質は
固定化ゲル内Ｚ拡散し乳酸菌に吸収され、乳酸菌は乳酸
を主成分とする有機酸類を体外に排出することによって
、固定化ゲル内のｐＨ−ＩＳＦＥＴ周辺のｐＨを減少さ
せる。基質と有機酸類の拡散が平衡に達するまでそのｐ
Ｈの減少は続き、やがて一定値に達することが第３図か
られかる。両電極は共に上述の経過による出力変化を与
えているが、さらに電極出力の増加速度及び最高到達出
力値は共に寒天ゲル法を用いた固定化法評価用電極３（
第３図中の曲線Ａ）の方がポリアクリルアミドゲル法を
用いた固定化法評価電極６（第３図中の曲線Ｂ）より大
きいことがわかる。このことは寒天ゲルの方がポリアク
リルアミドゲルより基質及び有機酸類の拡散の点で良好
であり、又、固定化に伴う乳酸菌の失活が小さいことを
推定させる。
固定化ゲル内Ｚ拡散し乳酸菌に吸収され、乳酸菌は乳酸
を主成分とする有機酸類を体外に排出することによって
、固定化ゲル内のｐＨ−ＩＳＦＥＴ周辺のｐＨを減少さ
せる。基質と有機酸類の拡散が平衡に達するまでそのｐ
Ｈの減少は続き、やがて一定値に達することが第３図か
られかる。両電極は共に上述の経過による出力変化を与
えているが、さらに電極出力の増加速度及び最高到達出
力値は共に寒天ゲル法を用いた固定化法評価用電極３（
第３図中の曲線Ａ）の方がポリアクリルアミドゲル法を
用いた固定化法評価電極６（第３図中の曲線Ｂ）より大
きいことがわかる。このことは寒天ゲルの方がポリアク
リルアミドゲルより基質及び有機酸類の拡散の点で良好
であり、又、固定化に伴う乳酸菌の失活が小さいことを
推定させる。
すなわち、こｎもの結果から寒天ゲル法の方がポリアク
リルアミドゲル法よりも良好な固定化であるとの結論が
容易に得られた。又、基質や生産物の拡散速度、並びに
微生物の固定化に伴う失活も各々固定化法評価用電極の
出力の増加速度や最高到達出力の値ン用いて定量化する
ことが可能である。
リルアミドゲル法よりも良好な固定化であるとの結論が
容易に得られた。又、基質や生産物の拡散速度、並びに
微生物の固定化に伴う失活も各々固定化法評価用電極の
出力の増加速度や最高到達出力の値ン用いて定量化する
ことが可能である。
なお、上記実施例では一個の固定化法評価用電極を同時
に用いたが、７個の評価用電極のみでも可能で、又３個
以上の評価用電極を同時に取付は一度に多種類の固定化
法の評価を行うことも可、能である。又、上記実施例で
は好気条件下でのこの発明方法の実施について述べたが
、容器ｑを密閉してガス置換が可能な構造とし、嫌気条
件下での評価法としても同様な効果を奏する。又、上記
実施例ではｐＨ−ｌ５ＦＥＴ、をイオンセンサとしたが
微小のものならばいずれの目的に適合した外体として酵
素を用いた場合の実施例〉示す。ペニシリン製造原料で
ある６−アミノペニシラン酸は、固定化ペニシリンアミ
ダーゼによって製造されている。ペニシリンアミダーゼ
は、ベンジルペニシリンを分解し、６−アミノペニシラ
ン酸とフェニル酢酸を生成する酵素である。従って、ペ
ニシリンアミダーゼの作用によって溶液のｐ！（は減少
するはずである。
に用いたが、７個の評価用電極のみでも可能で、又３個
以上の評価用電極を同時に取付は一度に多種類の固定化
法の評価を行うことも可、能である。又、上記実施例で
は好気条件下でのこの発明方法の実施について述べたが
、容器ｑを密閉してガス置換が可能な構造とし、嫌気条
件下での評価法としても同様な効果を奏する。又、上記
実施例ではｐＨ−ｌ５ＦＥＴ、をイオンセンサとしたが
微小のものならばいずれの目的に適合した外体として酵
素を用いた場合の実施例〉示す。ペニシリン製造原料で
ある６−アミノペニシラン酸は、固定化ペニシリンアミ
ダーゼによって製造されている。ペニシリンアミダーゼ
は、ベンジルペニシリンを分解し、６−アミノペニシラ
ン酸とフェニル酢酸を生成する酵素である。従って、ペ
ニシリンアミダーゼの作用によって溶液のｐ！（は減少
するはずである。
（り ）
ペニシリンアミダーゼ＋Ｘ、ＤＢＡＥ−セルロースやベ
ントナイト等の粒状担体に固定化して用いられることが
多いので、第９図に示したような固定化法評価用電極７
．２を作成した。この電極／コはその先端にｐ）（−Ｉ
ＳＦＥＴ ／ ｊ ｂを埋め込み、適当な孔径をもつ
アセチルセルロース膜／２ｄａ／有するカバーナツト／
２ｃよりなる。／：１ａは、。
ントナイト等の粒状担体に固定化して用いられることが
多いので、第９図に示したような固定化法評価用電極７
．２を作成した。この電極／コはその先端にｐ）（−Ｉ
ＳＦＥＴ ／ ｊ ｂを埋め込み、適当な孔径をもつ
アセチルセルロース膜／２ｄａ／有するカバーナツト／
２ｃよりなる。／：１ａは、。
ｐＨ−ｌ８ＦＢ’ｒ のリード線である。粒状固定化
ペニシリンアミダーゼ／：ｌｅは、／、２ｄでおおわれ
る空間内にスラリー状に詰めて評価することができる。
ペニシリンアミダーゼ／：ｌｅは、／、２ｄでおおわれ
る空間内にスラリー状に詰めて評価することができる。
ＤＥＡＥ−セルセースを担体とした化学結合固定化法と
ベントナイトな担体とした物理吸着固定化法の比較に第
９図の固定化法評価用電極を適用した。実施例１で述べ
たと同様の装置と方法によって固定化法評価用電極の出
力電圧の継時変化を測定したところ、ＤＥＡＥ−セルロ
ース固定化法とベントナイト固定化法との間に明確な差
が生じたことン見出した。
ベントナイトな担体とした物理吸着固定化法の比較に第
９図の固定化法評価用電極を適用した。実施例１で述べ
たと同様の装置と方法によって固定化法評価用電極の出
力電圧の継時変化を測定したところ、ＤＥＡＥ−セルロ
ース固定化法とベントナイト固定化法との間に明確な差
が生じたことン見出した。
以上のように、この発明によれば固定化ゲル内＜ｇ＞
外体内に微小イオンセンサを挿入した電極を用いて固定
化担体内のイオン濃度の変化ｔとらえるように構成した
ので、装置が安価にでき、要する試料が少量ですみ、且
つ短時間で同時に多数の固定化法の評価が可能となる効
果がある。
化担体内のイオン濃度の変化ｔとらえるように構成した
ので、装置が安価にでき、要する試料が少量ですみ、且
つ短時間で同時に多数の固定化法の評価が可能となる効
果がある。
第７図はこの発明による生理活性体固定化法を行うため
の評価装置の概要を示すブロック図、第一図ａ及び第一
図すはそれぞれこの発明の固定化法評価用電極の正面断
面図及び側面断面図、第３図は基質投与後の固定化法評
価用電極の出力の経時変化を示す線図、第ダ図は実施例
で用いた固定化法評価用電極の断面図である。図中、Ｉ
・・磁気撹拌機、コ・・磁気攪拌子、３幸・基質液、グ
・・容器、Ｓ、６・・固定化法評価用電極、７Φφ参照
電極、ざ・・リード線、９・・増幅器、／θ・・記録計
、／／・・リード線、／Ｊ・・固定化法評価用電極、ｊ
ａ・・リード線、ｊｂ、／ｊｂ・・水素イオン感応性電
界効果型トランジスタ、３Ｃ・・固定化生理活性体、ｌ
コタ・・リード線Ｓ ／コｃｌｌｌｌカバーナツト、
／２ｄ・・アセチルセルロース膜、／ＵＳ・・粒状固定
化ペニシリンアオ′ダーゼ。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第２図Ｏ第２図す 第 第４図 ３図
の評価装置の概要を示すブロック図、第一図ａ及び第一
図すはそれぞれこの発明の固定化法評価用電極の正面断
面図及び側面断面図、第３図は基質投与後の固定化法評
価用電極の出力の経時変化を示す線図、第ダ図は実施例
で用いた固定化法評価用電極の断面図である。図中、Ｉ
・・磁気撹拌機、コ・・磁気攪拌子、３幸・基質液、グ
・・容器、Ｓ、６・・固定化法評価用電極、７Φφ参照
電極、ざ・・リード線、９・・増幅器、／θ・・記録計
、／／・・リード線、／Ｊ・・固定化法評価用電極、ｊ
ａ・・リード線、ｊｂ、／ｊｂ・・水素イオン感応性電
界効果型トランジスタ、３Ｃ・・固定化生理活性体、ｌ
コタ・・リード線Ｓ ／コｃｌｌｌｌカバーナツト、
／２ｄ・・アセチルセルロース膜、／ＵＳ・・粒状固定
化ペニシリンアオ′ダーゼ。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第２図Ｏ第２図す 第 第４図 ３図
Claims (3)
- （１） 酵素、細胞内小器官、細胞、微生物等の生化
学反応を行いうる生理活性体の最適固定化法を検索する
ための評価法において、固定化生理活性体内に微小イオ
ンセンサを挿入した、生理活性体固定化法の評価用電極
と、参照電極とを基質液中に浸して電位変化を測定する
ことによって行なうことを特徴とする、生理活性体固定
化法の評価法。 - （２） 固定化生理活性体内に微小イオンセンナを挿
入したことを特徴とする、生理活性体固定化法に使用す
る評価用電極。 - （３） 微小イオンセンサがイオン感応性電界効果型
トランジスタである特許請求の範囲第一項記載の生理活
性体固定化法に使用する評価用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57082596A JPS58198753A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 生理活性体固定化法の評価法及びその評価用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57082596A JPS58198753A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 生理活性体固定化法の評価法及びその評価用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58198753A true JPS58198753A (ja) | 1983-11-18 |
Family
ID=13778862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57082596A Pending JPS58198753A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 生理活性体固定化法の評価法及びその評価用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58198753A (ja) |
-
1982
- 1982-05-14 JP JP57082596A patent/JPS58198753A/ja active Pending
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