JPS5925687A - 固定化酵素及びその製造方法 - Google Patents
固定化酵素及びその製造方法Info
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- JPS5925687A JPS5925687A JP13415482A JP13415482A JPS5925687A JP S5925687 A JPS5925687 A JP S5925687A JP 13415482 A JP13415482 A JP 13415482A JP 13415482 A JP13415482 A JP 13415482A JP S5925687 A JPS5925687 A JP S5925687A
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- enzyme
- membrane
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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
本発明は固定化酵素及びその製造方法に関する。
酵素反応は医薬品、食品等のホリ造の過程で−・部]1
業的にも実施されているが、従来は酵素をノ、(譬の水
溶液に熔解させて、この水溶液中で反応を行なわ−Uて
いる。しかし、このような方法に、J、れば反応条件を
一定に維持しつつ、新町な酵素を補給したり、また、反
応後にr1v素を失活さ−Uることなく、生成物と酵素
をう」1目゛ることが非當に困vlIであり、酵素が不
経済に消費される。そのうえ、反応が回分式であるから
生産性に劣る。 このような問題を解決するために、既乙こ水不溶性の担
体に酵素を固定化し、この固定化f+’l素に)、(質
を反応さUることが提案されている。このよ・うな固定
化酵素の−・つとし7て、++を体に多層。性のソート
を用いたものが幾つが提案されている。例えば、特開昭
53−41487 可ニハ、紙、布等の多rL性シー1
−を酵素水溶液り含浸さ−Uてソート中に酵31を物理
吸着さ・けた後、この表面に半透1?1模を製欽した固
定化酵素が提案されているが、この固定化f1ゲ素にお
いては、酵素の負荷甲が小さく、上記′1−透性膜を製
膜Jる処理に際し゛ζ酵素が失活するおそれがあるのめ
ならず、特に紫外線重合により11tlJll’Aする
等の場合には酵素の失活凹曲が顕著であり、IMllも
3(1瑣である。また、特開昭55−45537°、4
には、所漫透1漠に酵素水溶液を正大通過し゛(、酵素
を11gの緻密な所、tl?スキン層に(尿持さUた固
定化酵素が1に案されている。この固定化酵素において
は、酵素の負+’6j Fitは大きいが、酵素が膜か
ら脱離しないように酵素を架橋しなりればならず、この
処理に際してやはり酵素が失活するおそれがある。また
、用いる!漢が+l’l+ 1illiな逆浸透映に限
定され、11(ν晶1i1i格が1rli くなる。 本発明は1−記した問題を解決するためになされノこも
のであ゛ノーζ、f1y素θ) i!1. In1呈が
大きく、l−1つ、酵素の固定化に際して酵素の失活が
ない・うえに、製造1や作の簡t1χな固定化酵素及び
そのポリ漬方メツ:を17M (J(’4’るごとを目
的とする。 本発明による固定化FiV素は、多孔IJI膜表面に形
成された第1の凸分子重合体ゲル1−と、酵素を保持し
て」1記ゲル層の上に形成された第2の116分子−重
合体ゲル層とをイ1し、少なくとも第1のゲルj−が架
橋されていることを特徴とし、かかる固定化Fili素
は、本発明に従つ°1第1の水溶性品分予電合体の水溶
液に多孔性腺を強制j11過さ−Uて、l15表面に第
1の高分子重合体ゲル層を形成する上程、及び酵素と第
2の水溶1(1高分子1F合体とを含ず1゛」−る水溶
液に」二記第1のゲル層を形成した膜を強制1ffl過
さ−Uて、第1のゲル!縛の」二に酵素を(1二tNし
/こ第2の10j分子in合体ゲル屓を形成する上程と
をfjし、更に少なくとも第1の101分子m合体ゲル
層を架橋さけ・る上程を有する方法によって製造され
業的にも実施されているが、従来は酵素をノ、(譬の水
溶液に熔解させて、この水溶液中で反応を行なわ−Uて
いる。しかし、このような方法に、J、れば反応条件を
一定に維持しつつ、新町な酵素を補給したり、また、反
応後にr1v素を失活さ−Uることなく、生成物と酵素
をう」1目゛ることが非當に困vlIであり、酵素が不
経済に消費される。そのうえ、反応が回分式であるから
生産性に劣る。 このような問題を解決するために、既乙こ水不溶性の担
体に酵素を固定化し、この固定化f+’l素に)、(質
を反応さUることが提案されている。このよ・うな固定
化酵素の−・つとし7て、++を体に多層。性のソート
を用いたものが幾つが提案されている。例えば、特開昭
53−41487 可ニハ、紙、布等の多rL性シー1
−を酵素水溶液り含浸さ−Uてソート中に酵31を物理
吸着さ・けた後、この表面に半透1?1模を製欽した固
定化酵素が提案されているが、この固定化f1ゲ素にお
いては、酵素の負荷甲が小さく、上記′1−透性膜を製
膜Jる処理に際し゛ζ酵素が失活するおそれがあるのめ
ならず、特に紫外線重合により11tlJll’Aする
等の場合には酵素の失活凹曲が顕著であり、IMllも
3(1瑣である。また、特開昭55−45537°、4
には、所漫透1漠に酵素水溶液を正大通過し゛(、酵素
を11gの緻密な所、tl?スキン層に(尿持さUた固
定化酵素が1に案されている。この固定化酵素において
は、酵素の負+’6j Fitは大きいが、酵素が膜か
ら脱離しないように酵素を架橋しなりればならず、この
処理に際してやはり酵素が失活するおそれがある。また
、用いる!漢が+l’l+ 1illiな逆浸透映に限
定され、11(ν晶1i1i格が1rli くなる。 本発明は1−記した問題を解決するためになされノこも
のであ゛ノーζ、f1y素θ) i!1. In1呈が
大きく、l−1つ、酵素の固定化に際して酵素の失活が
ない・うえに、製造1や作の簡t1χな固定化酵素及び
そのポリ漬方メツ:を17M (J(’4’るごとを目
的とする。 本発明による固定化FiV素は、多孔IJI膜表面に形
成された第1の凸分子重合体ゲル1−と、酵素を保持し
て」1記ゲル層の上に形成された第2の116分子−重
合体ゲル層とをイ1し、少なくとも第1のゲルj−が架
橋されていることを特徴とし、かかる固定化Fili素
は、本発明に従つ°1第1の水溶性品分予電合体の水溶
液に多孔性腺を強制j11過さ−Uて、l15表面に第
1の高分子重合体ゲル層を形成する上程、及び酵素と第
2の水溶1(1高分子1F合体とを含ず1゛」−る水溶
液に」二記第1のゲル層を形成した膜を強制1ffl過
さ−Uて、第1のゲル!縛の」二に酵素を(1二tNし
/こ第2の10j分子in合体ゲル屓を形成する上程と
をfjし、更に少なくとも第1の101分子m合体ゲル
層を架橋さけ・る上程を有する方法によって製造され
【
)。 本発明において、多孔性腺としては後述」−る1111
分子重合体ゲル層を表面に形成することができれば、腺
構造や膜形状、膜素祠等に関係なく、種々の膜を用いる
ことができる。例えば、肱横】前曲には、等方性の所謂
精密j11過膜は紙庫で、111つ、伸度等の物理的性
質にもすぐれるので々rましく用いることができる。し
かし、異カ性の1限外1ffl j?り E♀】所准透
膜も勿論用いることができる。また、膜形状としては、
膜素月のil’li分子重合体の消液を適宜の支持体」
二に流延塗布して製膜した通常のシート状の股のほか、
繊維状チップを和瓦に絡ま−Uてシー!・にした用」胃
デプスI史、ボ1」−ファイバーのような&Ju¥4t
’、状の膜も用いられる。また、膜単利も特に制限され
ず、例えば、アセデル1!ル11−ス、プ1:+ピオン
酸セル1:1−ス、酪酸セル1:1−ス、エチルレルロ
ース、二1・IIセルtl−ス等の1!ノ旧1−ス誘導
体、ポリアミド、ポリイミド、アクリIに1リル系共電
合体、ポリエステル、ポリスルボン、ポリフッ化ビニリ
デン、ボリテトラフルオ+1エチレン、ポリエチレン、
ボリプl:Iピレン、ポリビニルアルパー1−ル、ポリ
JLI化ビニル等が用いられる。 本発明の固定化酵素においてし1、−1= nL!のよ
うな膜表面に第1の水溶性のirl+分子Y口合体から
なるゲル層が形成されている。尚、膜表面には、豚の有
する微細な孔の壁表面をも含む。 −に記ゲル屓は水溶性10j分子重合体の水溶液に股を
強制1111過さ・lることにより形成される。本発明
の固定化1Iiy素を酵A;反応に使用J°るには、i
ll常、拙質水溶液を膜に加)に透過さ−Uるが、ゲル
1−を水溶性重合体により形成4−ることにより、膜の
水II。 相性を1■めて反応水溶液の換透過を容易ならしめるた
めである。一方、商分子出合体とじて−j′セチルセル
ロースのような水不溶性重合体を用い、この有機溶液に
膜を強制通過さ−Uると、形成されるゲル層が緻密にす
ぎて、酵素反1.シを行なわ・Uる際に反応41成物の
】透過が1木口’+tとなるのC好ましくない。 ここに、水溶性m合体としては、ポリビニルアルニ1−
ル、ポリエチレンイミン、ポリ (メク)−rクリル酸
及びその川、ポリアクリル−j′ミド、ポリビニルビI
Iす1′ン、ポリビニルピリジン、ポリーj゛ミド等の
合成1rli分子V口合体、アルブミン、カラギーーノ
゛ン、二1ラーゲン、アル−ギン酌ソーダ、ジアルデヒ
ドデンゾン等の天然101分子分子体を打ましく用いる
ことができるが、これらにlQI!>iでされるもので
はない。 水溶1!l ++1+分子重合体のゲル層を形成J−る
にあたみ)、その′lR度は特に制限されるものではな
いが、j1η′占′;、 +1. (1Fl 1〜30
市99石、☆了ましくは0.05〜5巾1i、 9gの
範囲である。余りに高い濃度の水溶11kを用いると、
ゲルI−が厚くなって基質や反応生成物の透jf:’)
(i力■)くなるので々rましくない。ilに/海風
が4りに小さいときは、均一なゲル層を形成り、 ej
fiいと共に、ゲル層の形成に不必要に即時間をt)!
j iるこ2:となるので打まL <ない。 本発明によ?いては、第1のゲル層は、酵素反応のjj
なわ4?、る水系にJ、?い”(熔出−υず、安定に股
−1−に存在してf&iΔI゛る酵素を1v持したゲル
1ビを支持4る)、:めにヒ(HI3.f4されている
ごとをriする。水溶111vIX合体の架橋方法は既
によく知られており、例えば、ポリビニルアルニ1−ル
の場合、ポウh(?)電r線に、1、り架橋さlるごと
ができ、また、r’ik !’1ll−7’ミノ基をf
Iする;Iζリエヂレンーイミンやアルブミン等の場合
は、ジアルデヒドにより架橋させることができる。また
、−アルギン酸ソーダの場合は、AI゛酸カルシウJ2
のよ・うなカルシラフ。、用により架橋さ−1ることが
できる。 尚、水溶(!l−111+分子H+7合体0) 分子用
1.t、 iJn :%’;、E’v +乃至数百万程
度であり、股表面上に水溶性101分子市予電イーのゲ
ル層を形成するためには、股は用いる重合体の分子用よ
りも小さい分画分子用をfl−することが4・要である
。しかし、膜が用いる水t8 f’l: ilj合体の
分子量よりも大きい分画分子用を口する場合でも、例え
ば、予め水溶1j1市合体の水l’r: /pi、に架
1喬剤苓添加しておき、これに股をU!l! it;’
I Jm過さす
)。 本発明において、多孔性腺としては後述」−る1111
分子重合体ゲル層を表面に形成することができれば、腺
構造や膜形状、膜素祠等に関係なく、種々の膜を用いる
ことができる。例えば、肱横】前曲には、等方性の所謂
精密j11過膜は紙庫で、111つ、伸度等の物理的性
質にもすぐれるので々rましく用いることができる。し
かし、異カ性の1限外1ffl j?り E♀】所准透
膜も勿論用いることができる。また、膜形状としては、
膜素月のil’li分子重合体の消液を適宜の支持体」
二に流延塗布して製膜した通常のシート状の股のほか、
繊維状チップを和瓦に絡ま−Uてシー!・にした用」胃
デプスI史、ボ1」−ファイバーのような&Ju¥4t
’、状の膜も用いられる。また、膜単利も特に制限され
ず、例えば、アセデル1!ル11−ス、プ1:+ピオン
酸セル1:1−ス、酪酸セル1:1−ス、エチルレルロ
ース、二1・IIセルtl−ス等の1!ノ旧1−ス誘導
体、ポリアミド、ポリイミド、アクリIに1リル系共電
合体、ポリエステル、ポリスルボン、ポリフッ化ビニリ
デン、ボリテトラフルオ+1エチレン、ポリエチレン、
ボリプl:Iピレン、ポリビニルアルパー1−ル、ポリ
JLI化ビニル等が用いられる。 本発明の固定化酵素においてし1、−1= nL!のよ
うな膜表面に第1の水溶性のirl+分子Y口合体から
なるゲル層が形成されている。尚、膜表面には、豚の有
する微細な孔の壁表面をも含む。 −に記ゲル屓は水溶性10j分子重合体の水溶液に股を
強制1111過さ・lることにより形成される。本発明
の固定化1Iiy素を酵A;反応に使用J°るには、i
ll常、拙質水溶液を膜に加)に透過さ−Uるが、ゲル
1−を水溶性重合体により形成4−ることにより、膜の
水II。 相性を1■めて反応水溶液の換透過を容易ならしめるた
めである。一方、商分子出合体とじて−j′セチルセル
ロースのような水不溶性重合体を用い、この有機溶液に
膜を強制通過さ−Uると、形成されるゲル層が緻密にす
ぎて、酵素反1.シを行なわ・Uる際に反応41成物の
】透過が1木口’+tとなるのC好ましくない。 ここに、水溶性m合体としては、ポリビニルアルニ1−
ル、ポリエチレンイミン、ポリ (メク)−rクリル酸
及びその川、ポリアクリル−j′ミド、ポリビニルビI
Iす1′ン、ポリビニルピリジン、ポリーj゛ミド等の
合成1rli分子V口合体、アルブミン、カラギーーノ
゛ン、二1ラーゲン、アル−ギン酌ソーダ、ジアルデヒ
ドデンゾン等の天然101分子分子体を打ましく用いる
ことができるが、これらにlQI!>iでされるもので
はない。 水溶1!l ++1+分子重合体のゲル層を形成J−る
にあたみ)、その′lR度は特に制限されるものではな
いが、j1η′占′;、 +1. (1Fl 1〜30
市99石、☆了ましくは0.05〜5巾1i、 9gの
範囲である。余りに高い濃度の水溶11kを用いると、
ゲルI−が厚くなって基質や反応生成物の透jf:’)
(i力■)くなるので々rましくない。ilに/海風
が4りに小さいときは、均一なゲル層を形成り、 ej
fiいと共に、ゲル層の形成に不必要に即時間をt)!
j iるこ2:となるので打まL <ない。 本発明によ?いては、第1のゲル層は、酵素反応のjj
なわ4?、る水系にJ、?い”(熔出−υず、安定に股
−1−に存在してf&iΔI゛る酵素を1v持したゲル
1ビを支持4る)、:めにヒ(HI3.f4されている
ごとをriする。水溶111vIX合体の架橋方法は既
によく知られており、例えば、ポリビニルアルニ1−ル
の場合、ポウh(?)電r線に、1、り架橋さlるごと
ができ、また、r’ik !’1ll−7’ミノ基をf
Iする;Iζリエヂレンーイミンやアルブミン等の場合
は、ジアルデヒドにより架橋させることができる。また
、−アルギン酸ソーダの場合は、AI゛酸カルシウJ2
のよ・うなカルシラフ。、用により架橋さ−1ることが
できる。 尚、水溶(!l−111+分子H+7合体0) 分子用
1.t、 iJn :%’;、E’v +乃至数百万程
度であり、股表面上に水溶性101分子市予電イーのゲ
ル層を形成するためには、股は用いる重合体の分子用よ
りも小さい分画分子用をfl−することが4・要である
。しかし、膜が用いる水t8 f’l: ilj合体の
分子量よりも大きい分画分子用を口する場合でも、例え
ば、予め水溶1j1市合体の水l’r: /pi、に架
1喬剤苓添加しておき、これに股をU!l! it;’
I Jm過さす
【1と共に架橋さ−lることに21、す
、成子に有すノなゲル層を形成することができ、或いは
膜表面に水々1111重合体を少♀イて1着さ・U、架
橋処理した後に水溶1!11n合体の水溶液を強11i
11 jt’11渦さ−Uることに青、っても、膜表面
にイrリノにゲルj祠を形1戊することができる。 架橋処理は好ましくは、架1呂剤の水溶液にnζLを強
制im過さ−1ることにより行なわれhが、jJA合に
よってはゲル層を111に架橋剤水溶lCkに^を布J
ニジ<は含浸さ−lることによっても行な・)ことがで
きも。 このようにして架1喬されたゲル層は分画分子Rが1f
fl常] 0000以下であるので、このゲルj−の1
−に酵素と第2の水溶t’l inr分子重合体とを含
ri4−る水溶液を強制j11過さ・Uると、酵素がゲ
ル層をiff過−Uず、イ8すJに酵素を含有する第2
のゲルj皆が形成される。従って、本発明によれば、用
いる膜の構1i11やそのh”、を孔孔経に関係なく、
r1ゲ素を膜に保持さ・けることができる。勿論、酵素
反応においては、酵素反応のj+;質又は4L成物の分
子用が、例えば、グルコース、尿酸、尿素1.、’レス
テ11−ル、ペニシリンアシシーIi等の場合で数十乃
至数十稈度であるの°ご、これら力くゲル層をi3過す
るのは(可らつ方げられない。 本発明によれば、−に記第1のゲル層の」二に酵素を保
持した第2のゲル層が形成されている。この酵素層は、
酵素と第2の水溶性111i分子YIt合体とを含有す
る水溶液に、」二記した第1のゲル1−を形成した1漢
を強制通過さ・lることにより、Sit合体と共に、酵
素t)ゲル層を透過することなく、ゲルId上に1市J
liiされ、力・くして、酵素を1呆を聞しノこ第2の
重合体ゲル層が形成される。このゲル層においても、よ
る。この酵素を含有する第2のゲル層も第1のゲル層と
間しく架橋されζい°ζもよい。この場合、第1のゲル
L−を形成した後、これをビシ111tさ王、L′)り
に第2のゲル層を形成して、このゲル層を架橋さ・U、
かくし゛C個別的にゲル層を架1合さ−1ても、1、い
が、また、第1と第2のゲル層を形成した後、架橋剤水
溶液を腺に・j4:制1Jll過し゛C1同時に架橋し
てもよい。 本発明に、、i9いて用いる酵素(,1特に制限される
ものではないが、例えば、グルー1−スイソメラ−12
′、グルコースオキシダービ、ウレアーゼ、ウリカーセ
゛、二HL/ ステI:+ −/l/ :t 4”y
グー b′、I−−’7’ ミ/ n’J酸化酵素、ベ
ニシリナーヒ′、カタラーゼ等を用いることができる。 また、本発明の固定化酵素は1多述するように、101
分子基質を低分子化する酵素反応に々rj所Cご用い1
!するが、かかる酵素として、例えば、」−記のほかに
パパイン、ペプシン、1リプノン等のブ1−1テアービ
やリパーゼ等の加水分解酵素を挙げることができる。酵
素は目的とする反1.い、二応じて1種又は2種以上の
混合物が用いられ、また、酵素を含有する第2のゲルI
NはI fHのみならず、多層に形成されてもよい。更
に、・ソ・要に応して、酵素のみを含有する水溶液を第
1のゲル1dと¥P、2のゲル層との間に形成しても、
1、い。尚、酵素を含ri4−る水溶7tDを膜に強制
1ffl過さ・Uる際、これらの酵素の水m?tlはア
ルブミン、グリセリン等の)背室の安)iテ刑を含イl
していてもよい。 本発明においては、重合体水溶液及び架橋剤水溶i’l
’<に)19を・141制通過さ・Uるにあたって、加
圧、減圧い」”れの手段を用いCもよいが、加圧して水
溶液を膜通過さ・Uる場合、その圧力は例えば0.1〜
10 kg/ c、Jが適当である。圧力が0.1に+
r/cfflよりも小さいときは、水溶液の透過Mが少
ないので、ゲル層の形成や架橋処理に長時間を要して実
用的でなく、−力、l Okg / C1l+を越える
ときt;I: 、多孔性I9の破打1が起こるおそれが
あるほか、ゲル層や酵素層の圧密化が起こり、反応水溶
液の透過性が悪くなるので好ましくない。 面、ゲル層を形成する場合、更には架橋剤水溶液にH’
Aを強制il1遇させる場合、im雷、各水溶液は循環
して膜をjm過さ−Uる。例えば、当初には膜を透過し
た重合体もゲル層が形成されるにっれζ、膜を透過しな
くなり、n効にゲル層の形成に関り、するからである。 本発明の固定化/11/素の使用にあたっては、II’
2に基質水溶/Ikを強制ji71 Jさ−1る。この
際の圧力も前記と同し理由から1〜5 kg/ cnt
稈度がよい。 本発明による固定化酵素は、以」二のよ・うに、多孔性
膜表面に、水溶性II′II分子重合体からなり、11
ワ、架橋された第1のゲル層が形成され、この十に酵素
を含有保持した水溶性inj分子in合体からなる第2
のゲル層が順次形成されており、Piv素を穀内に保持
さ−Uるのではないので、酵素の負(1:i量を大きく
することができ、その製造にあたっては、膜物!生や族
44質を限定されず、しかも、製造1M作が非審にfl
?i 、flχであり、且つ、酵素は重合体のゲル内に
保持されているので、酵素反応系において溶出すること
がなく、1番1υ1にわたって101い酵素11ri
fl″を維り寺することができる。更に、酵素自体を架
橋処理する心・要がないので、酵素の架18に仕う酵素
の失活もない。 特に、本発明の固定化酵素においては、酵素を含有する
第2のゲル層表面が基質水溶液に露出し°Cいるので、
高分子)に質を低分子化する酵素反応に用いるに崩する
。即ら、1Tli分子ノ、(譬は第2のゲル層表面にて
酵素反応を受け、内f11;に1);、1ルシて更に低
分子化されて、所要の酵素反応を行ない得るからである
。 以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明はこれら実施
例により?=Jら限定されるものではない。 実施例1 多孔性膜として分画分子量約5 (1(1(l Oのポ
1コーファイバー状精密濾過膜(8東r11気」業(閉
製NTIJ−1105OA−OEi、股月質ポリアミド
、りI−11% 1. (l嘗鍾、内径[1,(i m
++、有効膜面積]、 86 nf)を用い、水溶性高
分子重合体としてポリエチレンイミン(1−1本触媒化
学工業aυ製ポリエチレンイミン水溶液11−1000
)を、まノこ、酵素にはプ1,1テアーゼ(長瀬生化
学工’5 fllllll製ビオブラー15)を用いた
。 (1,45jli−1et%のポリエチレンイミン水溶
液lOeを1.記ボローファ・イハー状$/i l−f
?通過股のり1側から疏95p/う)、圧力0.3シg
/ Clイにて室温下に4時間循環して流jTlさ−
U“ζ、第1のゲル層を形成した(多、架橋剤であるグ
ルタルアルア1−.ド水溶液の259石水溶液を−1−
記ボリj−チレンイミン水溶液に添加し、流♀107!
/分、圧力1 kg/ cnl、室温にて更に3時間楯
IQI、て流imさ−U、−1−記ゲル屓を架橋さ・l
た。この、1、うにして、第1の架橋ゲル層を膜表面上
に形成した後、水を流量Off/分、圧力0、5 kg
/ cal、室温にてpl+が約7となるまで循環流i
mさUて腺をa滌した。 次ニ、(1,45F12Fa%のンjξリ−”IIチレ
ンイミン水td液5ff(ポウ醇/炭酸す1−リウム緩
園液でpH11,0に〆周整)に5gのピオブラーゼ/
IL−15をt容色1″し、これを流量57!/分、圧
力1.0 kg/ c11!、室温にて2時間循環流j
mさ・U、酵素を含有する2/S2のゲル層を形成した
6尚、この処理において、l’A i!;過液からクン
バク質は検出されなかった。 この後、0.1 M炭酸ナトリウJ、水溶液でpH11
,0に調整した0、01重♀%グルクルーj′ルデヒじ
水lh液5 ilを流9517分、圧力0..5 kg
/ cれ室温に”ζ2時間循環流通さ−Uて、ゲル層
を架1&さ−Uた。 次に、ポウ酸/炭酸すl−リウJ、暖南液をIIQに循
19流imさ・Uて、膜を充分に洗滌し、かくして、プ
1】ター゛j′−ゼ固定化脱をlOた。 この固定化酵素を用いて、のりん中に八よれるタンパク
質の分1+5′を行なった。l!II ”3、膜にシリ
んを流9247分、圧力1.Ob/cれ冷°温6.二て
3時1!fl iA’i環流j1nさ−U、脱透脱液過
液いてクンバク窒λ1及び−1ミノ窒素を定Qしたとこ
ろ、元のめりんはそれぞれ45%及び43%であったが
、膜j刀j尚ンt?i。 にすいてはそれぞれ6.7%及び81.09oであ−っ
た。 また、のりんと同じ体積のエタノールを添加しC(i
60 n mにおりる測度を測定したところ、元のめり
んは2.10、IIQi力過ン皮は0.10°であった
。 実施例2 実施例1と同じ膜に同1.lfにし”ζ架橋ポリエチレ
ンイミンからなる第1のゲル層を形成した後、ウレアー
ゼ5 IUとアルギンl’l(tソーダ20gの混合物
をI 07!のpH7、[l、o、IMFil°酸すl
リウム左刈i多Iン1kに18解したものを−J二記I
1gに流1’;1.2.5N/分、圧力1、5 kg
/ clにて室温で循環流jmさ−U、次イテ、111
17.0、o、 ] Mlllil+酸り一トリウムl
’H!iン1kに0. +15 M西Y酸カルシウJ8
を加えたちのlρを透過さ−Uて、j”ル”11ン酸ソ
ーダを架橋さ・U、第2のゲル層を形成し、ウレアーゼ
固定化lfAを1坪だ。 この膜に流…、1.1172/分、圧力2.0 kg/
ct 、温度25°Cの条(11′乙39石の尿素を
含有する0、IMl・’) ス−J話r(J kA l
1iJ /ik ’ (p It 6,7 )を透過さ
、uた。結果を第1図に示すよ・)に、長時間にわたっ
て発ノI゛アンモニア慴はほぼ10g/時間で一定であ
った。 実施例3 実施例Iと同しBlkローフアイバー膜に同様にして1
重晴96”rルブミン水溶液を循環流iJDさ・lて、
第1のゲル層を形成した。次に、5gのグルコアミラー
ビをp114.0のO,IMI’i+−酸UJ (ii
液(酉酸カルシウム0.0 (11Mを含む。)に熔解
したものを(記ゲル層からll’2を強制1ffli渇
させて、第1の酵素からなる酵素INを形成さ−Uた。 次いで、Cχ−アミラーゼ51’及びポリエチし・ンイ
ミン1 ’Ogを」1記と同様の団i!i液に熔解さ−
Uた水溶液51を」−1記酵素屓側から模を’:!1!
:Ii’l J過させ、α−アミラーゼを含有する第
2のゲル1≠を形成さ・Uた。この後、p116の」1
記と同様の暖南?+1に肱を・141制通過さ−Uて洗
滌し、かくして、α−アミラーゼ及びグルニ1アミラー
ゼ固定化膜をiy?だ。 pH5,0のO,1Mlllil’酸暖市液(酢酸カル
シウム0゜00 J Mを含む。)に熔f’74 シた
196可溶1牛デンフ。 ン消液を流l;lIJ OIU7分、圧ジノ0.2 k
g、温度5()°Cで股をijl制jlf] i問1m
・lだとごろ、膜透過液及び膜不透jM)湾(1盾環液
)Lこおりる全W1中の11元れ11の割合の経時変化
4;t: !7S2し1に示ずとおりであった。
、成子に有すノなゲル層を形成することができ、或いは
膜表面に水々1111重合体を少♀イて1着さ・U、架
橋処理した後に水溶1!11n合体の水溶液を強11i
11 jt’11渦さ−Uることに青、っても、膜表面
にイrリノにゲルj祠を形1戊することができる。 架橋処理は好ましくは、架1呂剤の水溶液にnζLを強
制im過さ−1ることにより行なわれhが、jJA合に
よってはゲル層を111に架橋剤水溶lCkに^を布J
ニジ<は含浸さ−lることによっても行な・)ことがで
きも。 このようにして架1喬されたゲル層は分画分子Rが1f
fl常] 0000以下であるので、このゲルj−の1
−に酵素と第2の水溶t’l inr分子重合体とを含
ri4−る水溶液を強制j11過さ・Uると、酵素がゲ
ル層をiff過−Uず、イ8すJに酵素を含有する第2
のゲルj皆が形成される。従って、本発明によれば、用
いる膜の構1i11やそのh”、を孔孔経に関係なく、
r1ゲ素を膜に保持さ・けることができる。勿論、酵素
反応においては、酵素反応のj+;質又は4L成物の分
子用が、例えば、グルコース、尿酸、尿素1.、’レス
テ11−ル、ペニシリンアシシーIi等の場合で数十乃
至数十稈度であるの°ご、これら力くゲル層をi3過す
るのは(可らつ方げられない。 本発明によれば、−に記第1のゲル層の」二に酵素を保
持した第2のゲル層が形成されている。この酵素層は、
酵素と第2の水溶性111i分子YIt合体とを含有す
る水溶液に、」二記した第1のゲル1−を形成した1漢
を強制通過さ・lることにより、Sit合体と共に、酵
素t)ゲル層を透過することなく、ゲルId上に1市J
liiされ、力・くして、酵素を1呆を聞しノこ第2の
重合体ゲル層が形成される。このゲル層においても、よ
る。この酵素を含有する第2のゲル層も第1のゲル層と
間しく架橋されζい°ζもよい。この場合、第1のゲル
L−を形成した後、これをビシ111tさ王、L′)り
に第2のゲル層を形成して、このゲル層を架橋さ・U、
かくし゛C個別的にゲル層を架1合さ−1ても、1、い
が、また、第1と第2のゲル層を形成した後、架橋剤水
溶液を腺に・j4:制1Jll過し゛C1同時に架橋し
てもよい。 本発明に、、i9いて用いる酵素(,1特に制限される
ものではないが、例えば、グルー1−スイソメラ−12
′、グルコースオキシダービ、ウレアーゼ、ウリカーセ
゛、二HL/ ステI:+ −/l/ :t 4”y
グー b′、I−−’7’ ミ/ n’J酸化酵素、ベ
ニシリナーヒ′、カタラーゼ等を用いることができる。 また、本発明の固定化酵素は1多述するように、101
分子基質を低分子化する酵素反応に々rj所Cご用い1
!するが、かかる酵素として、例えば、」−記のほかに
パパイン、ペプシン、1リプノン等のブ1−1テアービ
やリパーゼ等の加水分解酵素を挙げることができる。酵
素は目的とする反1.い、二応じて1種又は2種以上の
混合物が用いられ、また、酵素を含有する第2のゲルI
NはI fHのみならず、多層に形成されてもよい。更
に、・ソ・要に応して、酵素のみを含有する水溶液を第
1のゲル1dと¥P、2のゲル層との間に形成しても、
1、い。尚、酵素を含ri4−る水溶7tDを膜に強制
1ffl過さ・Uる際、これらの酵素の水m?tlはア
ルブミン、グリセリン等の)背室の安)iテ刑を含イl
していてもよい。 本発明においては、重合体水溶液及び架橋剤水溶i’l
’<に)19を・141制通過さ・Uるにあたって、加
圧、減圧い」”れの手段を用いCもよいが、加圧して水
溶液を膜通過さ・Uる場合、その圧力は例えば0.1〜
10 kg/ c、Jが適当である。圧力が0.1に+
r/cfflよりも小さいときは、水溶液の透過Mが少
ないので、ゲル層の形成や架橋処理に長時間を要して実
用的でなく、−力、l Okg / C1l+を越える
ときt;I: 、多孔性I9の破打1が起こるおそれが
あるほか、ゲル層や酵素層の圧密化が起こり、反応水溶
液の透過性が悪くなるので好ましくない。 面、ゲル層を形成する場合、更には架橋剤水溶液にH’
Aを強制il1遇させる場合、im雷、各水溶液は循環
して膜をjm過さ−Uる。例えば、当初には膜を透過し
た重合体もゲル層が形成されるにっれζ、膜を透過しな
くなり、n効にゲル層の形成に関り、するからである。 本発明の固定化/11/素の使用にあたっては、II’
2に基質水溶/Ikを強制ji71 Jさ−1る。この
際の圧力も前記と同し理由から1〜5 kg/ cnt
稈度がよい。 本発明による固定化酵素は、以」二のよ・うに、多孔性
膜表面に、水溶性II′II分子重合体からなり、11
ワ、架橋された第1のゲル層が形成され、この十に酵素
を含有保持した水溶性inj分子in合体からなる第2
のゲル層が順次形成されており、Piv素を穀内に保持
さ−Uるのではないので、酵素の負(1:i量を大きく
することができ、その製造にあたっては、膜物!生や族
44質を限定されず、しかも、製造1M作が非審にfl
?i 、flχであり、且つ、酵素は重合体のゲル内に
保持されているので、酵素反応系において溶出すること
がなく、1番1υ1にわたって101い酵素11ri
fl″を維り寺することができる。更に、酵素自体を架
橋処理する心・要がないので、酵素の架18に仕う酵素
の失活もない。 特に、本発明の固定化酵素においては、酵素を含有する
第2のゲル層表面が基質水溶液に露出し°Cいるので、
高分子)に質を低分子化する酵素反応に用いるに崩する
。即ら、1Tli分子ノ、(譬は第2のゲル層表面にて
酵素反応を受け、内f11;に1);、1ルシて更に低
分子化されて、所要の酵素反応を行ない得るからである
。 以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明はこれら実施
例により?=Jら限定されるものではない。 実施例1 多孔性膜として分画分子量約5 (1(1(l Oのポ
1コーファイバー状精密濾過膜(8東r11気」業(閉
製NTIJ−1105OA−OEi、股月質ポリアミド
、りI−11% 1. (l嘗鍾、内径[1,(i m
++、有効膜面積]、 86 nf)を用い、水溶性高
分子重合体としてポリエチレンイミン(1−1本触媒化
学工業aυ製ポリエチレンイミン水溶液11−1000
)を、まノこ、酵素にはプ1,1テアーゼ(長瀬生化
学工’5 fllllll製ビオブラー15)を用いた
。 (1,45jli−1et%のポリエチレンイミン水溶
液lOeを1.記ボローファ・イハー状$/i l−f
?通過股のり1側から疏95p/う)、圧力0.3シg
/ Clイにて室温下に4時間循環して流jTlさ−
U“ζ、第1のゲル層を形成した(多、架橋剤であるグ
ルタルアルア1−.ド水溶液の259石水溶液を−1−
記ボリj−チレンイミン水溶液に添加し、流♀107!
/分、圧力1 kg/ cnl、室温にて更に3時間楯
IQI、て流imさ−U、−1−記ゲル屓を架橋さ・l
た。この、1、うにして、第1の架橋ゲル層を膜表面上
に形成した後、水を流量Off/分、圧力0、5 kg
/ cal、室温にてpl+が約7となるまで循環流i
mさUて腺をa滌した。 次ニ、(1,45F12Fa%のンjξリ−”IIチレ
ンイミン水td液5ff(ポウ醇/炭酸す1−リウム緩
園液でpH11,0に〆周整)に5gのピオブラーゼ/
IL−15をt容色1″し、これを流量57!/分、圧
力1.0 kg/ c11!、室温にて2時間循環流j
mさ・U、酵素を含有する2/S2のゲル層を形成した
6尚、この処理において、l’A i!;過液からクン
バク質は検出されなかった。 この後、0.1 M炭酸ナトリウJ、水溶液でpH11
,0に調整した0、01重♀%グルクルーj′ルデヒじ
水lh液5 ilを流9517分、圧力0..5 kg
/ cれ室温に”ζ2時間循環流通さ−Uて、ゲル層
を架1&さ−Uた。 次に、ポウ酸/炭酸すl−リウJ、暖南液をIIQに循
19流imさ・Uて、膜を充分に洗滌し、かくして、プ
1】ター゛j′−ゼ固定化脱をlOた。 この固定化酵素を用いて、のりん中に八よれるタンパク
質の分1+5′を行なった。l!II ”3、膜にシリ
んを流9247分、圧力1.Ob/cれ冷°温6.二て
3時1!fl iA’i環流j1nさ−U、脱透脱液過
液いてクンバク窒λ1及び−1ミノ窒素を定Qしたとこ
ろ、元のめりんはそれぞれ45%及び43%であったが
、膜j刀j尚ンt?i。 にすいてはそれぞれ6.7%及び81.09oであ−っ
た。 また、のりんと同じ体積のエタノールを添加しC(i
60 n mにおりる測度を測定したところ、元のめり
んは2.10、IIQi力過ン皮は0.10°であった
。 実施例2 実施例1と同じ膜に同1.lfにし”ζ架橋ポリエチレ
ンイミンからなる第1のゲル層を形成した後、ウレアー
ゼ5 IUとアルギンl’l(tソーダ20gの混合物
をI 07!のpH7、[l、o、IMFil°酸すl
リウム左刈i多Iン1kに18解したものを−J二記I
1gに流1’;1.2.5N/分、圧力1、5 kg
/ clにて室温で循環流jmさ−U、次イテ、111
17.0、o、 ] Mlllil+酸り一トリウムl
’H!iン1kに0. +15 M西Y酸カルシウJ8
を加えたちのlρを透過さ−Uて、j”ル”11ン酸ソ
ーダを架橋さ・U、第2のゲル層を形成し、ウレアーゼ
固定化lfAを1坪だ。 この膜に流…、1.1172/分、圧力2.0 kg/
ct 、温度25°Cの条(11′乙39石の尿素を
含有する0、IMl・’) ス−J話r(J kA l
1iJ /ik ’ (p It 6,7 )を透過さ
、uた。結果を第1図に示すよ・)に、長時間にわたっ
て発ノI゛アンモニア慴はほぼ10g/時間で一定であ
った。 実施例3 実施例Iと同しBlkローフアイバー膜に同様にして1
重晴96”rルブミン水溶液を循環流iJDさ・lて、
第1のゲル層を形成した。次に、5gのグルコアミラー
ビをp114.0のO,IMI’i+−酸UJ (ii
液(酉酸カルシウム0.0 (11Mを含む。)に熔解
したものを(記ゲル層からll’2を強制1ffli渇
させて、第1の酵素からなる酵素INを形成さ−Uた。 次いで、Cχ−アミラーゼ51’及びポリエチし・ンイ
ミン1 ’Ogを」1記と同様の団i!i液に熔解さ−
Uた水溶液51を」−1記酵素屓側から模を’:!1!
:Ii’l J過させ、α−アミラーゼを含有する第
2のゲル1≠を形成さ・Uた。この後、p116の」1
記と同様の暖南?+1に肱を・141制通過さ−Uて洗
滌し、かくして、α−アミラーゼ及びグルニ1アミラー
ゼ固定化膜をiy?だ。 pH5,0のO,1Mlllil’酸暖市液(酢酸カル
シウム0゜00 J Mを含む。)に熔f’74 シた
196可溶1牛デンフ。 ン消液を流l;lIJ OIU7分、圧ジノ0.2 k
g、温度5()°Cで股をijl制jlf] i問1m
・lだとごろ、膜透過液及び膜不透jM)湾(1盾環液
)Lこおりる全W1中の11元れ11の割合の経時変化
4;t: !7S2し1に示ずとおりであった。
t(〜l 13/I II本発明のつし・アービ固定化
膜により尿幸を反応さ−1たときの゛rンモニアの発生
鼾の経時変化をン1<1グラフ、第2図は本発明のα−
アミラター及びグルI−j”−ラーゼ固定化成により1
肘彊11゜デンプンを反応さ−Uたときの還元糖の生成
の経時変化を示すグラフである。 4
膜により尿幸を反応さ−1たときの゛rンモニアの発生
鼾の経時変化をン1<1グラフ、第2図は本発明のα−
アミラター及びグルI−j”−ラーゼ固定化成により1
肘彊11゜デンプンを反応さ−Uたときの還元糖の生成
の経時変化を示すグラフである。 4
Claims (3)
- (1)多孔性腺表面に形成された第1の高分子重合体ゲ
ル層と、酵素を保持して」1記ゲル層の」−に形成され
た第2のirl+ 3)半重合体ゲル1目とを白し、少
なくとも第1のゲル層が架橋されていることを特徴とす
る固定化酵素。 - (2)第1の水溶性j111分子ilX合体の水溶液に
多孔性膜を強制im過さ−Uて、膜表面に第1のil’
li分子重合体ケル層を形成する」1稈、及び酵素と第
2の水溶f!l′1rli分子−市合体とを含有する水
溶液に上記第1のゲル層を形成した膜を強制)m過さゼ
て、第1のゲル層の」二に酵素を1イ:持した第2の高
分子重合体ゲル層を形成する」二稈とをイjし、更に少
なくとも第1の+11i ’y”r予電合体ゲル層を、
!4!I橋さ−Uる二c程を有することを特11文とす
る固定化fi’l m’s (D !I−1造方法。 - (3)架橋剤水溶液にゲル層を強制1iTI i#Iさ
・Iて、ゲル層を架橋さ・Uる、1吉を特徴とするり、
冒′1ilI′1求の範囲第2項記載の固定化酵素の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13415482A JPS5925687A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 固定化酵素及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13415482A JPS5925687A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 固定化酵素及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5925687A true JPS5925687A (ja) | 1984-02-09 |
JPH0313870B2 JPH0313870B2 (ja) | 1991-02-25 |
Family
ID=15121727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13415482A Granted JPS5925687A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 固定化酵素及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5925687A (ja) |
-
1982
- 1982-07-30 JP JP13415482A patent/JPS5925687A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0313870B2 (ja) | 1991-02-25 |
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