JPS6027386A - 固定化生体触媒の製法 - Google Patents
固定化生体触媒の製法Info
- Publication number
- JPS6027386A JPS6027386A JP13462983A JP13462983A JPS6027386A JP S6027386 A JPS6027386 A JP S6027386A JP 13462983 A JP13462983 A JP 13462983A JP 13462983 A JP13462983 A JP 13462983A JP S6027386 A JPS6027386 A JP S6027386A
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- JP
- Japan
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- immobilized
- enzyme
- catalyst
- enzymes
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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】
〔技術分野〕
この発明は、触媒等として用いられる固定化生体触媒の
製法に関する。
製法に関する。
近年、酵素や微生物等の生体触媒は医薬品工業、食品工
業等、各種分野で利用が進みつつある。
業等、各種分野で利用が進みつつある。
酵素を触媒とする反応は常温、常圧という緩やかな条件
で迅速に進行し、しかも、従来の化学反応に比べ、安全
衛生面等において極めて高い安全性を有するので公害の
発生する心配がほとんどない。したがって、資源、エネ
ルギー、生産膜α１１等の面、ひいてはコスト面で非常
に有利である。さらに、酵素は基質特異性が優れている
ことから副反応を生じさせず、はぼ１００％という効率
で目的とする生産物を得ることができるので、反応生成
物の処理等を極端に軽減させるという長所も併せて持っ
ている。しかし、酵素は水溶性であって、従来では、酵
素と基質とを水に熔解させた状態で酵素反応を行うよう
にしていたので、反応終了後に反応溶液中から酵素のみ
を分離回収し、酵素を再利用することば技術的に極めて
困難であった。
で迅速に進行し、しかも、従来の化学反応に比べ、安全
衛生面等において極めて高い安全性を有するので公害の
発生する心配がほとんどない。したがって、資源、エネ
ルギー、生産膜α１１等の面、ひいてはコスト面で非常
に有利である。さらに、酵素は基質特異性が優れている
ことから副反応を生じさせず、はぼ１００％という効率
で目的とする生産物を得ることができるので、反応生成
物の処理等を極端に軽減させるという長所も併せて持っ
ている。しかし、酵素は水溶性であって、従来では、酵
素と基質とを水に熔解させた状態で酵素反応を行うよう
にしていたので、反応終了後に反応溶液中から酵素のみ
を分離回収し、酵素を再利用することば技術的に極めて
困難であった。
そのうえ、生成物中に酵素が混入して生成物の純度が低
下するという問題もあった。酵素は高価であるので、酵
素を再利用することができないということは、コスト的
にみて非常に不利である。そこで、このような欠点を除
くため、何らかの形で酵素に修飾を行なって酵素を水不
溶性にすること等、酵素を固定化することが提案された
。酵素が固定化されれば、−生成物中に酵素が混入する
という問題も同時に解決される。
下するという問題もあった。酵素は高価であるので、酵
素を再利用することができないということは、コスト的
にみて非常に不利である。そこで、このような欠点を除
くため、何らかの形で酵素に修飾を行なって酵素を水不
溶性にすること等、酵素を固定化することが提案された
。酵素が固定化されれば、−生成物中に酵素が混入する
という問題も同時に解決される。
これまでに提案された酵素の固定化法は、一般に三つの
方法、すなわち担体結合法、架橋法および包括法に大別
することができる。もっとも普通の場合について述べれ
ば、担体結合法は酵素を担体に結合させて水不溶性とす
る方法であって、その結合様式によって、さらに共有結
合法、物理的吸着法およびイオン結合法の三つに細分さ
れる。
方法、すなわち担体結合法、架橋法および包括法に大別
することができる。もっとも普通の場合について述べれ
ば、担体結合法は酵素を担体に結合させて水不溶性とす
る方法であって、その結合様式によって、さらに共有結
合法、物理的吸着法およびイオン結合法の三つに細分さ
れる。
架橋法は酵素を２個もしくはそれ以上の官能基を有する
試薬（架橋剤）と反応させ、酵素同士を架橋剤で結合さ
せて水不溶性とする方法、包括法は酵素をゲルの微細な
格子の中に包み込んだり（格子型）、半透膜性のポリマ
ーの皮膜によって被覆する（マイクロカプセル型）方法
テある。
試薬（架橋剤）と反応させ、酵素同士を架橋剤で結合さ
せて水不溶性とする方法、包括法は酵素をゲルの微細な
格子の中に包み込んだり（格子型）、半透膜性のポリマ
ーの皮膜によって被覆する（マイクロカプセル型）方法
テある。
これらの方法で得られた固定化酵素を用いるようにすれ
ば、従来では酵素反応を回分式（バッチ式）でしか行う
ことができなかったのに対し、連続法で行うことが可能
となる。また、酵素が失活あるいは変性するまで何度も
反応に利用できるので、コスト的にも非常に有利となる
。さらに、酵素の基質特異性を利用して特定の物質を検
出するセンサーをつくることができるようにもなる。
ば、従来では酵素反応を回分式（バッチ式）でしか行う
ことができなかったのに対し、連続法で行うことが可能
となる。また、酵素が失活あるいは変性するまで何度も
反応に利用できるので、コスト的にも非常に有利となる
。さらに、酵素の基質特異性を利用して特定の物質を検
出するセンサーをつくることができるようにもなる。
前記三つの固定化法のうちの包括法では、アクリルアミ
ドモノマーを重合させることにより得られるポリアクリ
ルアミドのポリマー中に酵素を固定化するのが最も一般
的である。しかし、この方法では、アクリルアミドモノ
マーの重合反応の反応条件として、一般に苛酷な条件を
必要とするため、アクリルアミドモノマーが重合する際
にモノマーラジカルが酵素を失活させるといったような
理由で、得られる固定化酵素の活性が低いものとなって
いた。
ドモノマーを重合させることにより得られるポリアクリ
ルアミドのポリマー中に酵素を固定化するのが最も一般
的である。しかし、この方法では、アクリルアミドモノ
マーの重合反応の反応条件として、一般に苛酷な条件を
必要とするため、アクリルアミドモノマーが重合する際
にモノマーラジカルが酵素を失活させるといったような
理由で、得られる固定化酵素の活性が低いものとなって
いた。
そこで、光硬化性の樹脂（ポリマー前駆体であって、オ
リゴマー等を含む）に酵素を加え、紫外線等の光線を当
てて樹脂を硬化させることにより、固定化酵素をつ（る
ようにする方法が考え出された。この方法によれば、反
応条件が緩やかなものでよいといったような理由で、活
性の高い固定化酵素が得られる。
リゴマー等を含む）に酵素を加え、紫外線等の光線を当
てて樹脂を硬化させることにより、固定化酵素をつ（る
ようにする方法が考え出された。この方法によれば、反
応条件が緩やかなものでよいといったような理由で、活
性の高い固定化酵素が得られる。
しかしながら、この方法により得られる固定化酵素は、
一方において、力学的強度が低いため実用性に劣るとい
う問題があった。すなわち、光硬化性樹脂が一般的に脆
いという性質を持つため、固定化酵素をバイオリアクタ
等に使用した場合に粉々に砕けてしまったり、固定化酵
素を薄膜状にした場合、膜を折り曲げると亀裂が生じる
といったようなことが起きるのである。
一方において、力学的強度が低いため実用性に劣るとい
う問題があった。すなわち、光硬化性樹脂が一般的に脆
いという性質を持つため、固定化酵素をバイオリアクタ
等に使用した場合に粉々に砕けてしまったり、固定化酵
素を薄膜状にした場合、膜を折り曲げると亀裂が生じる
といったようなことが起きるのである。
（発明の目的〕
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、活
性が高く、しがも力学的強度の高い固定化生体触媒を得
ることのできる製法を提供することを目的としている。
性が高く、しがも力学的強度の高い固定化生体触媒を得
ることのできる製法を提供することを目的としている。
前記のような目的を達成するため、発明者らは、光硬化
性樹脂を用いる方法に着目して研究を重ねた。その結果
、光硬化性樹脂が硬化する前に親水性ポリマーを加える
ようにすれば、活性が高く、しかも力学的強度の高い固
定化酵素が得られるということを見出した。また、同じ
ようにして、微生物を固定すれば同様の効果が得られる
ということを見出し、ここにこの発明を完成した。
性樹脂を用いる方法に着目して研究を重ねた。その結果
、光硬化性樹脂が硬化する前に親水性ポリマーを加える
ようにすれば、活性が高く、しかも力学的強度の高い固
定化酵素が得られるということを見出した。また、同じ
ようにして、微生物を固定すれば同様の効果が得られる
ということを見出し、ここにこの発明を完成した。
すなわち、この発明は、光硬化性樹脂と生体触媒を含む
配合物に光をあてて光硬化性樹脂を硬化させることによ
り固定化生体触媒をつくるにあたり、少なくとも光硬化
性樹脂が硬化する前に、前記配合物中に親水性ポリマー
を加えておくことを特徴とする固定化生体触媒の製法を
その要旨としている。以下、この発明の詳細な説明する
。
配合物に光をあてて光硬化性樹脂を硬化させることによ
り固定化生体触媒をつくるにあたり、少なくとも光硬化
性樹脂が硬化する前に、前記配合物中に親水性ポリマー
を加えておくことを特徴とする固定化生体触媒の製法を
その要旨としている。以下、この発明の詳細な説明する
。
ここで、生体触媒の種類は特に限定されない。
たとえば、酵素としては、グルコースオキシダーゼ、イ
ンベルターゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコー
ルデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ。
ンベルターゼ、コレステロールオキシダーゼ、アルコー
ルデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ。
ウレアーゼ等が使用される。微生物としては、ト５ｃｈ
ｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ＋Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
ｐｕｔｉｄａ等が使用される。光硬化性樹脂の種類も特
に限定されない。
ｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ＋Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
ｐｕｔｉｄａ等が使用される。光硬化性樹脂の種類も特
に限定されない。
たとえば、ジアクリレート系のもの等があげられる。親
水性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルピロリドン等があげられる。
水性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルピロリドン等があげられる。
光硬化性樹脂、生体触媒および親水性ポリマーを含む配
合物に、紫外線等の光線を当てて樹脂を硬化させると、
固定化生体触媒が得られる。
合物に、紫外線等の光線を当てて樹脂を硬化させると、
固定化生体触媒が得られる。
この発明にかかる固定化生体触媒の製法では、親水性ポ
リマーが用いられるので、活性がいっそう高く、しかも
力学的強度の高い固定化生体触媒が得られる。
リマーが用いられるので、活性がいっそう高く、しかも
力学的強度の高い固定化生体触媒が得られる。
なお、親水性ポリマーは光硬化性樹脂が硬化する前であ
れば、配合の時期は特に限定されない。
れば、配合の時期は特に限定されない。
つぎに、実施例および比較例について説明する（実施例
１） ジアクリレート系光硬化性フェスのＮＫエステル２３Ｇ
（新中村化学社製）９重量部に対し、１０％グルコース
オキシダーゼ水溶液２重量部、重合開始剤としてベンゾ
イルエチルエーテル０．５重量部を加えてつくった混合
物に対し、ポリビニルアルコール（平均重合度的５００
）を１．５，３゜４．５．６重量部それぞれ加えること
として５種類の配合物をつくった。つぎに、厚み２ｍｍ
のスペーサが載せられたガラス板上にこの配合物を流し
た。そして、スペーサの上に透明のプラスチックフィル
ムを載せてこれを配合物に密着させ、空気中酸素による
硬化反応妨害が起こらないようにした。高圧水銀灯によ
り紫外線を配合物に当てて硬化させ、固定化酵素（固定
化生体触媒）を得た。
１） ジアクリレート系光硬化性フェスのＮＫエステル２３Ｇ
（新中村化学社製）９重量部に対し、１０％グルコース
オキシダーゼ水溶液２重量部、重合開始剤としてベンゾ
イルエチルエーテル０．５重量部を加えてつくった混合
物に対し、ポリビニルアルコール（平均重合度的５００
）を１．５，３゜４．５．６重量部それぞれ加えること
として５種類の配合物をつくった。つぎに、厚み２ｍｍ
のスペーサが載せられたガラス板上にこの配合物を流し
た。そして、スペーサの上に透明のプラスチックフィル
ムを載せてこれを配合物に密着させ、空気中酸素による
硬化反応妨害が起こらないようにした。高圧水銀灯によ
り紫外線を配合物に当てて硬化させ、固定化酵素（固定
化生体触媒）を得た。
（比較例１）
ポリビニルアルコールを加えなかったほかは、実施例１
と同じようにして固定化酵素をつくった実施例１および
比較例１で得られた固定化酵素の酵素活性および力学的
強度〔引張強度（ｋｇ／ｍｍ２）〕を測定した。測定結
果を第１図に示す。ただし、実施例１の酵素活性は比較
例１の酵素活性を１００とする相対活性で示し、引張強
度は新興通信工業社製の引張試験機を使用して測定した
。
と同じようにして固定化酵素をつくった実施例１および
比較例１で得られた固定化酵素の酵素活性および力学的
強度〔引張強度（ｋｇ／ｍｍ２）〕を測定した。測定結
果を第１図に示す。ただし、実施例１の酵素活性は比較
例１の酵素活性を１００とする相対活性で示し、引張強
度は新興通信工業社製の引張試験機を使用して測定した
。
図中、○と△は比較例１の引張強度と酵素活性。
・とムは実施例１の引張強度と酵素活性をそれぞれ示し
ている。
ている。
第１図より、実施例１で得られた５種類の固定化酵素は
いずれも、比較例１で得らたものに比べ、引張強度およ
び酵素活性が優れていることがわかる。
いずれも、比較例１で得らたものに比べ、引張強度およ
び酵素活性が優れていることがわかる。
（実施例２）
ＮＫエステル２３Ｇ（新中村化学社製） １０重量部に
対し、インベルターゼのｌθ％酵素溶液３重量部、およ
びベンゾイルエチルエーテル１重量部を加えて混合し、
つぎに、平均重合度的５００のポリビニルアルコール２
．５重量部を加えた。この配合物に紫外線を当てて硬化
させ、固定化酵素をつくった。
対し、インベルターゼのｌθ％酵素溶液３重量部、およ
びベンゾイルエチルエーテル１重量部を加えて混合し、
つぎに、平均重合度的５００のポリビニルアルコール２
．５重量部を加えた。この配合物に紫外線を当てて硬化
させ、固定化酵素をつくった。
インベルターゼの代わりにコレステロールオキシダーゼ
、アルコールデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ、ウレアー
ゼを使用し、前記と同様にしてそれぞれ固定化酵素をつ
くった。
、アルコールデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ、ウレアー
ゼを使用し、前記と同様にしてそれぞれ固定化酵素をつ
くった。
（比較例２）
ポリビニルアルコールを用いなかったほかは、実施例２
と同様にして、インベルターゼ、コレステロールオキシ
ダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ、ウ
レアーゼをそれぞれ固定化した。
と同様にして、インベルターゼ、コレステロールオキシ
ダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ウリカーゼ、ウ
レアーゼをそれぞれ固定化した。
実施例２および比較例２で得られたそれぞれ５種類ずつ
の固定化酵素の酵素活性を測定した。ただし、アルコー
ルデヒドロゲナーゼ固定化酵素の測定ではＮＡＤ にコ
チンアミドアデニンジヌクレオチド）を共役させること
にした。測定結果を第１表に示す。ただし、酵素活性は
、固定化前の酵素活性を１００とする相対酵素活性で示
した。
の固定化酵素の酵素活性を測定した。ただし、アルコー
ルデヒドロゲナーゼ固定化酵素の測定ではＮＡＤ にコ
チンアミドアデニンジヌクレオチド）を共役させること
にした。測定結果を第１表に示す。ただし、酵素活性は
、固定化前の酵素活性を１００とする相対酵素活性で示
した。
（以下余白）
第１表
（以 下 余 白）
第１表より、同種のものを比べた場合、実施例２で得ら
れた固定化酵素はいずれも比較例２で得られたものより
活性が高いことがわかる。
れた固定化酵素はいずれも比較例２で得られたものより
活性が高いことがわかる。
（実施例３）
光硬化性フェス（ＮＫエステル２３Ｇ）、１０％グルコ
ースオキシダーゼ水溶液１重合開始剤を実施例１と同様
の割合で混合し、つぎに、ポリビニルピロリドン（平均
分子（ｉ２４５００ ） ２ｆｉｆｔ部を加えた。紫外
線をこの配合物に当てて硬化させ、固定化酵素をつくっ
た。
ースオキシダーゼ水溶液１重合開始剤を実施例１と同様
の割合で混合し、つぎに、ポリビニルピロリドン（平均
分子（ｉ２４５００ ） ２ｆｉｆｔ部を加えた。紫外
線をこの配合物に当てて硬化させ、固定化酵素をつくっ
た。
（比較例３）
ポリビニルピロリドンを用いなかったほかは、実施例３
と同様にして固定化酵素をつくった。
と同様にして固定化酵素をつくった。
実施例３および比較例３で得られた固定化酵素の力学的
強度（引張強度）および酵素活性を測定した。測定結果
を第２表に示す。ただし、酵素活性は、未固定の酵素活
性を１００とする相対活性で示した。
強度（引張強度）および酵素活性を測定した。測定結果
を第２表に示す。ただし、酵素活性は、未固定の酵素活
性を１００とする相対活性で示した。
（以 下 余 白）
第２表
第２表により、実施例３で得られた固定化酵素は、比較
例３で得られたものより酵素活性および引張強度が高い
ことがわかる。
例３で得られたものより酵素活性および引張強度が高い
ことがわかる。
この発明にかかる固定化生体触媒の製法は、光硬化性樹
脂と生体触媒を含む配合物に光をあてて光硬化性樹脂を
硬化させることにより固定化生体触媒をつくるにあたり
、少な（とも光硬化性樹脂が硬化する前に、前記配合物
中に親水性ポリマーを加えておくようにするので活性が
高く、しかも力学的強度の高い固定化生体触媒を得るこ
とができる。
脂と生体触媒を含む配合物に光をあてて光硬化性樹脂を
硬化させることにより固定化生体触媒をつくるにあたり
、少な（とも光硬化性樹脂が硬化する前に、前記配合物
中に親水性ポリマーを加えておくようにするので活性が
高く、しかも力学的強度の高い固定化生体触媒を得るこ
とができる。
第１図は、ポリビニルアルコール添加量と、引張強度お
よび相対酵素活性の関係をあられすグラフである。 代理人 弁理士 松 本 武 彦
よび相対酵素活性の関係をあられすグラフである。 代理人 弁理士 松 本 武 彦
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１光硬化性樹脂と生体触媒を含む配合物に光をあて
て光硬化性樹脂を硬化させることにより固定化生体触媒
をつくるにあたり、少なくとも光硬化性樹脂が硬化する
前に、前記配合物中に親水性ポリマーを加えておくこと
を特徴とする固定化生体触媒の製法。 （２）親水性ポリマーが、ポリビニルアルコールおよび
ポリビニルピロリドンのうちの少なくとも一方である特
許請求の範囲第１項記載の固定化生体触媒の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13462983A JPS6027386A (ja) | 1983-07-23 | 1983-07-23 | 固定化生体触媒の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13462983A JPS6027386A (ja) | 1983-07-23 | 1983-07-23 | 固定化生体触媒の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027386A true JPS6027386A (ja) | 1985-02-12 |
Family
ID=15132836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13462983A Pending JPS6027386A (ja) | 1983-07-23 | 1983-07-23 | 固定化生体触媒の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111505067A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-08-07 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种检测土水界面大肠杆菌的电化学方法 |
-
1983
- 1983-07-23 JP JP13462983A patent/JPS6027386A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111505067A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-08-07 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种检测土水界面大肠杆菌的电化学方法 |
| CN111505067B (zh) * | 2020-02-28 | 2020-12-22 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种检测土水界面大肠杆菌的电化学方法 |
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