JPS5951790A - 酵素固定膜の製造法 - Google Patents
酵素固定膜の製造法Info
- Publication number
- JPS5951790A JPS5951790A JP16334582A JP16334582A JPS5951790A JP S5951790 A JPS5951790 A JP S5951790A JP 16334582 A JP16334582 A JP 16334582A JP 16334582 A JP16334582 A JP 16334582A JP S5951790 A JPS5951790 A JP S5951790A
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- Japan
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- enzyme
- polymer
- membrane
- immobilized
- dope solution
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- Pending
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- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (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。
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、酵素固定膜の製造法に関する。更に詳しくは
、重合体ドープ液をゲル化させて得られる重合体膜状物
に酵素を固定させる酵素固定膜の製造法に門する。
、重合体ドープ液をゲル化させて得られる重合体膜状物
に酵素を固定させる酵素固定膜の製造法に門する。
従来から、重合体ドープ液をゲル化させて得られる重合
体膜状物に酵素を固定させる代表的な方法として、次の
４つの方法が用いられている。
体膜状物に酵素を固定させる代表的な方法として、次の
４つの方法が用いられている。
（１）酵素を分散させた重合体ドープ液をゲル化浴中に
導き、重合体の膜状物へのゲル化を行なうことにより、
重合体膜状物に酵素を固定させる方法（２）重合体ドー
プ液をゲル化洛中に歩き、重合体の膜状物へのゲル化を
行ない、成形された重合体膜状物の側面に加圧された酵
素溶液を流し、酵素をｇψ状物中に圧入吸着させること
により、酵素を重合体膜状物に固定させる方法 （３）上記（２）で得られた酵素固定１１’４からの酵
素の脱離を防止するため、更にこの固定膜の側面に酵素
架橋剤溶液を流し、酵素同士を架橋させる方法（４）重
合体ドープ液をゲル化洛中に導き、重合体の膜状物への
ゲル化を行ない、成形六れた重合体膜状物の表面にイオ
ン交換性基乃至は酵素と共有結合する官能性基を導入し
、これらの基に酵素を結合させて酵素を重合体膜状物に
固定せしめる方法 しかしながら、これらの各方法には、次のような欠点が
みられる。
導き、重合体の膜状物へのゲル化を行なうことにより、
重合体膜状物に酵素を固定させる方法（２）重合体ドー
プ液をゲル化洛中に歩き、重合体の膜状物へのゲル化を
行ない、成形された重合体膜状物の側面に加圧された酵
素溶液を流し、酵素をｇψ状物中に圧入吸着させること
により、酵素を重合体膜状物に固定させる方法 （３）上記（２）で得られた酵素固定１１’４からの酵
素の脱離を防止するため、更にこの固定膜の側面に酵素
架橋剤溶液を流し、酵素同士を架橋させる方法（４）重
合体ドープ液をゲル化洛中に導き、重合体の膜状物への
ゲル化を行ない、成形六れた重合体膜状物の表面にイオ
ン交換性基乃至は酵素と共有結合する官能性基を導入し
、これらの基に酵素を結合させて酵素を重合体膜状物に
固定せしめる方法 しかしながら、これらの各方法には、次のような欠点が
みられる。
まず、第１の方法の場合には、酵素の重合体膜状物への
固定化力が問題となる。この場合、固定化の手段は、重
合体マ） ＩＪラックスよる酵素の閉じ込め、重合体と
酵素分子との絡み合い、物理的吸着力などに依存するが
、重合体のマ） ＩＪラックス隙は重合体のゲル化条件
などに、また酵素分子との絡み合いは重合体自身の重合
組成などにそれぞれ影響され、更に物理的吸着力はその
結合力が弱いなど不安定要因が多く、結合された酵素が
脱離し易い欠点がみられる。従って、酵素の固定化方法
としては、信頼性が低い。
固定化力が問題となる。この場合、固定化の手段は、重
合体マ） ＩＪラックスよる酵素の閉じ込め、重合体と
酵素分子との絡み合い、物理的吸着力などに依存するが
、重合体のマ） ＩＪラックス隙は重合体のゲル化条件
などに、また酵素分子との絡み合いは重合体自身の重合
組成などにそれぞれ影響され、更に物理的吸着力はその
結合力が弱いなど不安定要因が多く、結合された酵素が
脱離し易い欠点がみられる。従って、酵素の固定化方法
としては、信頼性が低い。
第２の方法の場合も、酵素の固定化の原理は第１の方法
の場合とほぼ同様であり、即ち重合体マトリックス内へ
の酵素の圧入、閉じ込め、重合体と酵素分子との絡み合
い、物理的吸着力などに依存する。従って、第１の方法
と同様に固定化力が弱く、かえって酵素の圧入工程が一
工程増えるだけ不利となる。
の場合とほぼ同様であり、即ち重合体マトリックス内へ
の酵素の圧入、閉じ込め、重合体と酵素分子との絡み合
い、物理的吸着力などに依存する。従って、第１の方法
と同様に固定化力が弱く、かえって酵素の圧入工程が一
工程増えるだけ不利となる。
第３の方法の場合は、第２の方法に加えて、酵素同士を
架橋させ、固定化力を増すという方法であり、これによ
り固定化力は増すが、工程が更に一工程増えることにな
る。このように、一旦固定された酵素を更に処理するこ
とは、酵素自体の活性の失活を招き易い欠点をもたらす
。
架橋させ、固定化力を増すという方法であり、これによ
り固定化力は増すが、工程が更に一工程増えることにな
る。このように、一旦固定された酵素を更に処理するこ
とは、酵素自体の活性の失活を招き易い欠点をもたらす
。
また、第４の方法は、製造工程が煩雑であるという大き
な欠点がある。
な欠点がある。
本発明者は、従来方法にみられる酵素固定化の信頼性の
低さ、製造工程の煩珂１さ、酵素活性の低下などといっ
た欠点を解消させる酵素固定膜の製造法について種々検
討の結果、重合体ドープ液のゲル化と同時に酵素の架橋
化を行わしめる方法が、かかる課題を有効に解決し得る
ことを見出した。
低さ、製造工程の煩珂１さ、酵素活性の低下などといっ
た欠点を解消させる酵素固定膜の製造法について種々検
討の結果、重合体ドープ液のゲル化と同時に酵素の架橋
化を行わしめる方法が、かかる課題を有効に解決し得る
ことを見出した。
従って、本発明は酵素固定膜の製造法に係り、酵素固定
膜の製造は、酵素を分散させた重合体ドープ液を酵素架
橋剤を含有するゲル化洛中に導き、重合体の膜状物への
ゲル化および酵素の架橋を一工程で行わしめることから
なる。このような方法によって製造される酵素固定膜は
、重合体膜状物への酵素の固定化力が強化され、製造工
程が簡略化され、しかも酵素活性の維持が十分に図れる
という効果を奏する。
膜の製造は、酵素を分散させた重合体ドープ液を酵素架
橋剤を含有するゲル化洛中に導き、重合体の膜状物への
ゲル化および酵素の架橋を一工程で行わしめることから
なる。このような方法によって製造される酵素固定膜は
、重合体膜状物への酵素の固定化力が強化され、製造工
程が簡略化され、しかも酵素活性の維持が十分に図れる
という効果を奏する。
酵素を分散させた重合体ドープ液の調製は、従来法と同
様に行われる。
様に行われる。
ドープ液を形成する重合体としては、例えば酢酸セルロ
ース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、エチ
ルセルロースなどのセルロース誘導体、脂肪族または芳
香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダ
ゾール、アクリロニトリル系共重合体、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリアミノ酸樹脂、ポリス、ルホン
、ポリビニルアルコール、ポリ７ツ化ビニリデンなどが
用いられる。
ース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、エチ
ルセルロースなどのセルロース誘導体、脂肪族または芳
香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダ
ゾール、アクリロニトリル系共重合体、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリアミノ酸樹脂、ポリス、ルホン
、ポリビニルアルコール、ポリ７ツ化ビニリデンなどが
用いられる。
これらの重合体を溶解させる溶剤としては、例えばジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン、
テトラヒドロフラン、塩化メチレン、ｍ−クレゾール、
クロロホルム、シクロヘキサン、トリクロルエチレン、
Ｎ−メチル−２−ピロリドンなど、酵素の活性をも失活
させないものが用いられる。
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン、
テトラヒドロフラン、塩化メチレン、ｍ−クレゾール、
クロロホルム、シクロヘキサン、トリクロルエチレン、
Ｎ−メチル−２−ピロリドンなど、酵素の活性をも失活
させないものが用いられる。
重合体ドープ液は、一般に重合体濃度が約１５〜３０重
量％、好ましくは約１５〜２５重量％の濃度に調製され
る。かかる重合体ドープ液中に分散せしめる酵素として
は、例えばグルコースオキシダーゼ、アミノ酸オキシダ
ーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ラリカーゼなどの
オキシダーゼ類、ウレアーゼ、クレアチニナーゼ、グル
タミナーゼ、ペリシリナーゼ、カタラーゼ、パーオキシ
ダーゼ、インベルターゼ、ムタロターゼ、アミラーゼ、
パパイン、トリプシンなどのプロテアーゼ、グルツース
イソメラーゼなどが用いられる。これらの酵素は、１種
または２種以上が重合体ドープ液に対し一般に約１５〜
０重量％程度の割合で用いられる。
量％、好ましくは約１５〜２５重量％の濃度に調製され
る。かかる重合体ドープ液中に分散せしめる酵素として
は、例えばグルコースオキシダーゼ、アミノ酸オキシダ
ーゼ、コレステロールオキシダーゼ、ラリカーゼなどの
オキシダーゼ類、ウレアーゼ、クレアチニナーゼ、グル
タミナーゼ、ペリシリナーゼ、カタラーゼ、パーオキシ
ダーゼ、インベルターゼ、ムタロターゼ、アミラーゼ、
パパイン、トリプシンなどのプロテアーゼ、グルツース
イソメラーゼなどが用いられる。これらの酵素は、１種
または２種以上が重合体ドープ液に対し一般に約１５〜
０重量％程度の割合で用いられる。
これらの酵素をｆ分散させた重合体ドープ液がらの膜状
物へのゲル化は、湿式法または乾湿式法によって行われ
る。例えば、ゲル化によって平膜状の膜状物を成形する
場合には、ドープ液を基質平板上に流延し、次いでドー
プ液中の重合体の非溶剤であるゲル化浴中に導いて浸漬
する湿式法が採用される。また、ゲル化によって中空状
の膜状物を成形する場合には、ドープ液を中空環状ノズ
ルから押出し、一定距離自然落下させた後、ドープ液中
の重合体の非溶剤であるゲル化浴中に導いて浸漬する乾
湿式法が採用される。
物へのゲル化は、湿式法または乾湿式法によって行われ
る。例えば、ゲル化によって平膜状の膜状物を成形する
場合には、ドープ液を基質平板上に流延し、次いでドー
プ液中の重合体の非溶剤であるゲル化浴中に導いて浸漬
する湿式法が採用される。また、ゲル化によって中空状
の膜状物を成形する場合には、ドープ液を中空環状ノズ
ルから押出し、一定距離自然落下させた後、ドープ液中
の重合体の非溶剤であるゲル化浴中に導いて浸漬する乾
湿式法が採用される。
ゲル化浴は、ドープ液形成に用いられる重合体および溶
剤の種類によって当然変り得るが、例えば、水線たはメ
タノール、アルコールなどのアルコールｉ：ｉ 、エチ
レングリコールなどのグリコールなどのヒドロキシル基
含有化合物が用いられる。
剤の種類によって当然変り得るが、例えば、水線たはメ
タノール、アルコールなどのアルコールｉ：ｉ 、エチ
レングリコールなどのグリコールなどのヒドロキシル基
含有化合物が用いられる。
このゲル化洛中に溶解、含有せしめる酵素架橋剤として
は、グルタルアルデヒド、ジアルデヒドでん粉、ビスジ
アゾベンジジン、ヘキサメチレンジイソシアネート、ト
ルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソチオシ
アネート、Ｎ、Ｎ’−エチレンビスマレインイミド、Ｎ
、Ｎ’−ポリメチレンビスヨードアセトアミドなどが用
いられる。これらの酵素架橋剤は、酵素に対し約１０〜
１０００倍程度の割合で、またゲル化浴中約１〜１０電
頃％の濃度で一般に用いられる。
は、グルタルアルデヒド、ジアルデヒドでん粉、ビスジ
アゾベンジジン、ヘキサメチレンジイソシアネート、ト
ルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソチオシ
アネート、Ｎ、Ｎ’−エチレンビスマレインイミド、Ｎ
、Ｎ’−ポリメチレンビスヨードアセトアミドなどが用
いられる。これらの酵素架橋剤は、酵素に対し約１０〜
１０００倍程度の割合で、またゲル化浴中約１〜１０電
頃％の濃度で一般に用いられる。
このようにして、酵素を分散させた重合体ドープ液をｒ
ｉｔ素架橋剤を含有するゲル化浴中に導き、一工程で重
合体をフィルム、中空糸などの膜状物へのゲル化を行な
うと共に酵素の架橋を行わしめる本／発明は、前記の如
き効果を十分に発揮せしめるものである。
ｉｔ素架橋剤を含有するゲル化浴中に導き、一工程で重
合体をフィルム、中空糸などの膜状物へのゲル化を行な
うと共に酵素の架橋を行わしめる本／発明は、前記の如
き効果を十分に発揮せしめるものである。
従って、得られる酵素固定ｉｊ学は、工業用バイオリア
クタ＝ （固定化セルラーゼを用いて、アルコール発酵
原料であるセルロースをぶどう糖に分ＩＷさせるための
前処理用）、診断用バ・ｒオリアクタ−（固定化グルコ
ースオキシダーゼをｊ［Ｊいての糖尿病患者の尿中のグ
ルコース定量用）あるいは環境用バイオリアクター （
固定化アリルスルファターゼを用いての廃液中の硫酸イ
オン定量用）などの用途に有効に使用することができる
。なお、酵素固定膜は、中空糸モジュール、スパイラル
モジュール（膜の両面にメツシュスペーサ−を付Ｑさ単
位容積当りのｌＪｉ而債面この順序で大きい。
クタ＝ （固定化セルラーゼを用いて、アルコール発酵
原料であるセルロースをぶどう糖に分ＩＷさせるための
前処理用）、診断用バ・ｒオリアクタ−（固定化グルコ
ースオキシダーゼをｊ［Ｊいての糖尿病患者の尿中のグ
ルコース定量用）あるいは環境用バイオリアクター （
固定化アリルスルファターゼを用いての廃液中の硫酸イ
オン定量用）などの用途に有効に使用することができる
。なお、酵素固定膜は、中空糸モジュール、スパイラル
モジュール（膜の両面にメツシュスペーサ−を付Ｑさ単
位容積当りのｌＪｉ而債面この順序で大きい。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例１〜３
ポリスルホン（目星化学製品Ｐ−３５００） １５ｆｆ
ｉ量％およびジメチルホルムアミド８５重量％よりなる
ポリスルホンドープ２＆ ２．５ ＋ｎ１．中に、１］
Ｔ素として枯草菌起源アルカリプロテアーゼ（長潮販売
品酵素番号１”＋、０．３．４．４．１６）５０ｍｙを
加え、ミキサーで攪拌、混合し、酵素を分散させた。こ
の分散液を、ガラス板上に流し、次いで各挿６度の架橋
剤グルタルアルデヒド水溶液を入れたバット中に上記カ
ラス板ごと浸漬させ、ポリスルホンをゲル化させること
によって、酵素固定膜を得た。
ｉ量％およびジメチルホルムアミド８５重量％よりなる
ポリスルホンドープ２＆ ２．５ ＋ｎ１．中に、１］
Ｔ素として枯草菌起源アルカリプロテアーゼ（長潮販売
品酵素番号１”＋、０．３．４．４．１６）５０ｍｙを
加え、ミキサーで攪拌、混合し、酵素を分散させた。こ
の分散液を、ガラス板上に流し、次いで各挿６度の架橋
剤グルタルアルデヒド水溶液を入れたバット中に上記カ
ラス板ごと浸漬させ、ポリスルホンをゲル化させること
によって、酵素固定膜を得た。
得られた酵素固定膜の酵素活性が、カゼイン基質を用い
、アンソン−荻原氏変法によって測定された。１ｌｌｌ
定条件は、酢酸緩衝液、ｐＪ（７，５，３５℃、紫外線
吸収波長６６０ ｎｍである。また、固定１１分からの
酵、素の脱ガ（の有無が、ゲル化浴中の水溶液の酵素活
性を同様の測定法によって測定することによって、洋間
された。得られた結果は、次の表１に示される。
、アンソン−荻原氏変法によって測定された。１ｌｌｌ
定条件は、酢酸緩衝液、ｐＪ（７，５，３５℃、紫外線
吸収波長６６０ ｎｍである。また、固定１１分からの
酵、素の脱ガ（の有無が、ゲル化浴中の水溶液の酵素活
性を同様の測定法によって測定することによって、洋間
された。得られた結果は、次の表１に示される。
表１
実施例 クルタノ叩〃ヴモド濃度侠） 膜の酵素活け（
２呪４ば）１１寺順Ｔ素の有無１ ０．１
３．０ なし２ １．０
４．０３ ５．０
８．３更に、実施例３の酵素固定膜を
４℃で、３０日間保存した後の酵素の残存活性岸を測定
した結果、９０．５％の値が得られた。
２呪４ば）１１寺順Ｔ素の有無１ ０．１
３．０ なし２ １．０
４．０３ ５．０
８．３更に、実施例３の酵素固定膜を
４℃で、３０日間保存した後の酵素の残存活性岸を測定
した結果、９０．５％の値が得られた。
比較例１〜４
実施例１〜３で用いられた材料を用い、前記従来法（１
）〜（４）で製造された酵素固定膜について、１１１へ
のｆｊ？素活性、脱離酵素の有無および酵ｒｃｉｖ残存
活性率をそれぞれ測定した。得られた結果は、次の表２
に示される。
）〜（４）で製造された酵素固定膜について、１１１へ
のｆｊ？素活性、脱離酵素の有無および酵ｒｃｉｖ残存
活性率をそれぞれ測定した。得られた結果は、次の表２
に示される。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酵素を分散させた重合体ドープ液を酵素架橋剤を含
有するゲル化洛中に導き、重合体の膜状物へのゲル化お
よび酵素の架橋を一工程で行わしめることを特徴とする
酵素固定膜の製造法。 ２、ゲル化が湿式法または乾湿式法によって行われる特
許請求の範囲第１項記載の酵素固定膜の製造法。 ３、ゲル化によって平膜状の膜状物に成形される特Ｗｆ
−請求の範囲第１項記載の酵素固定膜の製造法。 ４、ゲル化によって中空状の膜状物に成形される特許請
求の範囲第１項記載の酵素固定膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16334582A JPS5951790A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 酵素固定膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16334582A JPS5951790A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 酵素固定膜の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5951790A true JPS5951790A (ja) | 1984-03-26 |
Family
ID=15772108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16334582A Pending JPS5951790A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 酵素固定膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951790A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54105286A (en) * | 1978-01-31 | 1979-08-18 | Mitsui Seitou Kk | Production of immovilized bacterial enzyme |
| JPS54163888A (en) * | 1978-04-19 | 1979-12-26 | Novo Industri As | Production and use of fixed enzyme product |
-
1982
- 1982-09-20 JP JP16334582A patent/JPS5951790A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54105286A (en) * | 1978-01-31 | 1979-08-18 | Mitsui Seitou Kk | Production of immovilized bacterial enzyme |
| JPS54163888A (en) * | 1978-04-19 | 1979-12-26 | Novo Industri As | Production and use of fixed enzyme product |
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