JPS6047680A - 繊維状固定化酵素用担体の製造法 - Google Patents

繊維状固定化酵素用担体の製造法

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JPS6047680A
JPS6047680A JP15684983A JP15684983A JPS6047680A JP S6047680 A JPS6047680 A JP S6047680A JP 15684983 A JP15684983 A JP 15684983A JP 15684983 A JP15684983 A JP 15684983A JP S6047680 A JPS6047680 A JP S6047680A
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牧山 宗刀
Taizo Yasumoto
泰三 安本
Teruichi Murata
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維状固定化酵素用担体の製造法に関するもの
である。更に詳しくは、繊維素材をプラズマガスに接触
させることにより、繊維の表面領域の改質を行った新規
な繊維状固定化酵素用担体の製造法を提供するものであ
る。
酵素は一般に常温、常圧、中性付近という温和な条件下
で反応を進めると共に反応の特異性が高いことが知られ
ている。現在酵素が利用されているのは食品分野が主体
であるが、今後、発酵や化学工業においても成長が期待
されている。
酵素は触媒として非常に多くの優れた性質を持ち、各方
面から期待されている。酵素が水不溶性を示しても触媒
活性を示すことを応用し、酵素を水不溶性の担体に結合
したり、一定の空間内に閉じ込めたりすることが行われ
ているか、酵素の固定化は酵素の溶液状態での使用に比
べ、次の様な利点がある。
(1) 固定化酵素をカラムに充填するなどにより、連
続生産方式をとることが容易であり、且つ繰り返し使用
が出来るので経済性が高い。
(2) 反応生成物と固定化酵素との分離が容易である
ため、反応生成物の純度および収率が高くなる。またプ
ロセスを簡略化できる。
この様な利点を実現するため、酵素の固定化方法には種
々の方法が知られているが、これらを大別すると担体結
合法、架橋法および包括法に分けられる。更に担体結合
法としては共有結合法、イオン結合法および物理吸着法
が知られている。この内イオン結合法の担体の例として
、イオン交換樹脂が広く知られている。
従来、イオン交換樹脂はスチレン−ジビニルベンゼン共
重合体にイオン交換能を付与して使用されている。この
ものは高い交換容量を有する反面結合時の交換速度が遅
く使用形態に制限があり、処理水中での支持が難しく、
樹脂の膨潤の程度により徐々に細化が起こり、流失につ
ながったり、分離の困難さ等の欠点を有している。他方
、繊維状の担体はその形態が特徴となり、大きな表面積
は酵素結合時の交換速度を早め、酵素反応にも有利に働
く。また、反応液と生成液との分離も容易となり、不織
布、織布、糸状、綿状等任意の状態での使用が可能であ
る。
従来より固定化酵素用の担体としての繊維は数多くの研
究例がある。すなわち繊維用素材としてアクリロニトリ
ル系、塩化ビニル系、ポリビニルアルコール系、ノボラ
ック樹脂系、芳香族モノビニル系、セルロース系、およ
びピッ4−系、セルロース系、アクリロニトリル系、又
はポリビニルアルコール系を出発原料とする炭素繊維等
を改質し、イオン交換能を付与し、イオン結合法を利用
する担体として用いられている。
イオン交換能の付与方法は、繊維用素材の原料段階でイ
オン注を有する化合物を用いる方法、繊維状で化学反応
を利用する方法、および繊維の炭化処理で生じ′IC活
性点を利用する方法等がある。原料段階でのイオン注の
導入は、一般に親水化が進み可紡性が低下する。また化
学反応条件は固−液反応又は固−気反応のため、反応は
一般に長時間となる。一方、炭化処理では高温度と長時
間が必要となり、制御が複雑である。
本発明者等は上記の点に着目し、更に産業用固定化酵素
の将来性に着目し、繊維状の固定化酵素用担体について
鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達しLものである。
すなわち、本発明は繊維素材をプラズマガスに接触させ
ることにエリ繊維の表面領域の改質を行い、酵素との結
合を容易にし几反応基の導入を行うことを特徴とする新
規な繊維状の固定化酵素担体の製造法を内容とするもの
である。
本発明に用いる繊維素材は植物、動物、再生、半合成お
よび合成繊維が挙げられるが、後で述べるプラズマガス
によシ分解が積極的に起こる構造を有する繊維は望まし
くない。すなわち、一般にエーテル結合、エステル結合
および水酸基を有する繊維素材は望ましくない。特に好
ましい繊維素材としては、ポリオレフィン系、ポリアミ
ド系、およびアクリル系が挙げられる。
本発明の繊維状固定化酵素用担体のプラズマ処理条件の
決定要素はガスの成分、圧力、流量であり、更に電力、
処理時間であり、これらにより担体の性能が決定される
本発明のプラズマガスは窒素、酸素、水素、アルゴン、
ネオン、ヘリウム、空気、水蒸気、塩素、アンモニア、
−酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、二酸化窒素、二
酸化イオウ等が有り、更に種々の重合性プラズマガスが
あり−これらは単独又は混合して使用可能である。
本発明の目的を達成するには、プラズマガスの分圧がl
’mmHQ以下、より好ましくは16 mm■qg以下
の雰囲気とすることが望ましい。1 mmHダを超える
分圧をもつプラズマガス雰囲気中では、プラズマ処理の
効果が急激に低下する。プラズマガスの流量は反応器の
容積およびプラズマガスの分圧により決定される。
電力は一般に200ワツト以下で使用される場合が多い
が、処理時間との組合せにより目的の性能を得ることが
可能である。すなわち、高電圧、長時間処理は、反応基
の導入か積極的に起こると同時に繊維素材のアブレーシ
ョンも起こり、劣化につながり担体として不適当となる
このた′め、繊維素材のアブレーションを極力抑え、反
応基の導入が容易な条件を選択する必要かある。
プラズマガスを繊維素材の表面に作用させる方式には、
多くの組合せが考えられる。すなわち、反応器の構造、
電源の種類、周波数、放電形式および電極の位置等種々
の選択が可能である。また、これらの条件は処理の方式
、すなわち、連続式および回分式により異なってぐる。
反応器の構造は連続式と回分式とでは異なるが、前者で
はプラズマガスの分圧を充分に制御できる構造であるこ
とが望ましい。すなわち、処理される種々の形態をとる
繊維の集合体をプラズマ処理を行うゾーンに導くに当り
、プラズマ処理構造体の圧力に対するシール性(保持性
)が特に重要となる。後者では一般にチューブタイ7”
 又ハベルジャータイプがある。
プラズマ処理に当り、電源としては高周波、マイクロ波
、直流、交流等が有る。また、周波数としては、マイク
ロ波では2.45 o MHz、高周波では13.65
 MHzが知られている。放電方式としてはグロー放電
、コロナ放電等がある。
また、電極の位置は内部式および外部式等が考えられる
本発明の反応器に導入された繊維の形状は、TOW状、
繊維状、短繊維状、不織布、織布、糸状、スライバー状
等が考えられるが、プラズマ処理反応が最も均一になる
様な形態を選択する必要がある。
本発明の繊維状固定化酵素用担体はプラズマ処理により
得られるが、プラズマ処理により繊維の表面状態がどの
様に改質されたかは未だ明ら刀)にされていない。しか
し、上記したプラズマ処理条件の決定要素を一定化させ
ることにより、再現性ある反応生成物が得られることが
知られている。このため、本発明の繊維状固定化酵素用
担体は、プラズマ処理条件の決定要素であるプラズマガ
スの成分、処理圧力、処理流体、電源の種類、電力、周
波数、放電形式、電極位置、および処理繊維の形状を適
宜組合せ、目的とする担体を製造することが重要となる
本発明の繊維状固定化酵素用担体を用い、目的の酵素溶
液と接触させて固定化酵素を製造する際、酵素活性をで
きるだけ低下させることなく、長時間活性を持続させる
必要があるが、最適の固定化方法は酵素により異なる。
本発明の特徴は、繊維状素材を低温プラズマ処理するこ
とにより、容易に反応基を導入し担体結合法を応用した
新規な固定化酵素用担体を提供することにある。
以下、実施例により本発明の方法を具体的Gこ説明する
が、本発明はこれらの実施例のみに制約されるものでは
ない。
実施例1 ポリプロピレン繊維5(1(大和紡積(株)製〕を用い
不織布(日付10 f/d )を作成し、約50clr
を150ノ円筒状の反応器に入れ、外部電極方式−′c
25W、18.65 ME(z O)高周波発生装置を
用いプラズマ処理を行った。この時Ng −Heのプラ
ズマガス中でガス流量100 ml/rn’xn、ガス
分圧10=〜l vyr、H9−20分間の処理を行つ
た。
この繊維を0.5flに切断して担体とした。この担体
をpH8,5の20耀トリス−HCd水溶液で充分平衡
化を行った。次いで、この担体25り(乾燥重量)を1
 mlの水に分散し、α−アミラーゼのトリス−HC1
水洛液(1,tVml ) l鹸を加え、20°CX2
0Hの間、充分振盪を行った。
この溶液を遠心分離機にかけ、上澄液20μ4を採取し
、スターチのトリス−HC1水溶液(101Rf/ar
e ZulkOWSky) l ff/を加え、25°
CX3分間反応を行い、次いで発色試薬(1%3.5−
ジニトロサリチル酸水イ容液)1m/を加え、100°
C×5分間の処理を行い失活後、溶液を室温まで冷却し
、546nmにおける吸光度をめた。この担体の固定化
率は88.4%を示した。
実施例2 実施例1の不織布を約78.5 c4用い、べlレジャ
ークイプ(200)の反応器に入れ、内部電極方式で5
0W、13.65 MHz (7)高周波発生装置を用
いてプラズマ処理を行った。この時のフ。
ラズマガスはAr −02を用い、ガス分圧を5.1.
10 .10 mmH9と変化させ、15分間の処理を
行った。
プラズマ処理を終えた繊維を9.5 mmに切断し、固
定化酵素用の担体とした。この担体を50mMトリス−
塩酸水浴液で充分平衡化を行った。次いで、この担体1
1#’(乾燥重量)を1 ynlの緩衝溶液に分散し、
トリアジンのトリス−塩酸水溶液(l Ir’9Al 
) 1.2 yslを加え、20”CX10Hの間充分
振qLを行った。この溶液を遠心分離機にかけ、上澄液
20μlを採取し、N−ベンゾイルL−アルギニンエチ
ルエステル塩酸塩のトリス−塩酸塩水溶液(0,34W
Vllll ) 2.8 ytrlを加え、30°CX
2分間反応を行い、253]IInにおける吸光度の増
加をめた。この担体の固定化率を第1表に示した。
第 1 表 第1表から明らかな如く、プラズマガスの分圧により固
定化率が大きく影響をうけることが理解される。
実施例3 ポリアミド繊維10d〔東しく株)製〕を用い、実施例
1に従いプラズマ処理を行った。この繊維を1.0朋に
切断し担体とした。この担体をp!(4,8の16繻−
酢酸す) IJウム水溶液で充分l11−衡化を行った
。次いで、この担体25ツをl mlの水に分散し、β
−アミラーゼの酢酸すトリウム水m H(1勅1 ) 
l mlを加え、25°C、X 40 Hの間充分に振
虚を行った。
この溶液を遠心分離機にかけ、上澄液20ttlを採取
し、スターチの酢酸す) IJウム水溶液(10mlA
I Zulkowsky ) 1 mlを加え、25°
CX3分間反応を行い、次いで、発色試薬(1%3.5
−シニトロサリチル酸水溶液)111tを加え、100
°CX5分間の処理を行い失活後、溶液を室温まで冷却
し、540nlTlにおける吸光度をめた。この担体の
固定化率は90.3%を示した。
実施例4 アクリル系繊維2(1(鐘淵化学(株)製〕を用いて不
織布(目付10νM)を作成し、約5064を1500
円筒状のプラズマ反応装置に設置し、装置内をl 0−
21NH//になるまで減圧にした。
次いで、プラズマガスを導入しQ、’l yntsH9
を保持しなから、プラズマ処理を行った。処理条件は外
部電極方式で出力50 W、 13.65 MHzノ高
周波発生装置を用い、10分間の処理を行った。
ここでは、プラズマガスの効果を確認するため窒素、酸
素、アルゴン、およびアルゴン−酸素(容量比L:l)
を使用した。
次いで、実施例1に従い、α−アミラーゼの固定化率を
めた。結果を第2表に示した。
第 2 表 第2表〃)ら、プラズマガスの種類により固定化率は異
なるが、本発明の担体には酵素は十分に固定化されてい
ることが理解される。
特許出願人 鐘淵化学工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、繊維素材をプラズマガスに接触させることにより繊
    維の表面領域の改質を行い、酵素との結合を容易にした
    反応基の導入を行うことを特徴とする繊維状固定化酵素
    用担体の製造法。 2、 繊維素材が植物、動物、再生、半合成および合成
    繊維からなる群よ−り選ばれる特許請求の範囲第1項記
    載の製造法。 3、繊維素材がポリオレフィン系、ポリアミド系、又は
    アクリル系である特許請求の範囲第2項記載の製造法。 4、 プラズマガスの分圧が1 txysHf以下であ
    る特許請求の範囲第1項記載の製造法。
JP15684983A 1983-08-26 1983-08-26 繊維状固定化酵素用担体の製造法 Granted JPS6047680A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02100677A (ja) * 1988-10-07 1990-04-12 Nok Corp 生体物質固定化用担体の製造法
JPH0466088A (ja) * 1990-07-06 1992-03-02 Fukui Pref Gov 酵素固定化用繊維及びその製造法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02100677A (ja) * 1988-10-07 1990-04-12 Nok Corp 生体物質固定化用担体の製造法
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