JPS61122565A - カラムクロマトグラフイ−操作法および装置 - Google Patents

カラムクロマトグラフイ−操作法および装置

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JPS61122565A
JPS61122565A JP24694284A JP24694284A JPS61122565A JP S61122565 A JPS61122565 A JP S61122565A JP 24694284 A JP24694284 A JP 24694284A JP 24694284 A JP24694284 A JP 24694284A JP S61122565 A JPS61122565 A JP S61122565A
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JP
Japan
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eluate
chromatography
enzyme
tank
substrate
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Pending
Application number
JP24694284A
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English (en)
Inventor
Shozo Shiozawa
塩澤 正三
Masaru Kashima
鹿島 勝
Akira Takeda
明 武田
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61122565A publication Critical patent/JPS61122565A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/84Preparation of the fraction to be distributed

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、クロマトグラフィーの操作法、特に有用酵素
の分離・精製に際し、カラムクロマトグラフィーにおけ
る溶出液中の酵素の活性値を測定し、酵素を分画する装
置に関するものである。
従来技術 従来、有用酵素の分離・精製にはカラムクロマトグラフ
ィーが有効な手段であることが知られており、商業規模
での酵素生産においても大容量のカラムを用いたカラム
クロマトグラフィーが利用されている。しかしなからク
ロマトカラムからの溶出液は、フラクションコレクター
にて一旦多数の容器に分配してたくわえられ、その後各
フラクヘ           ノヨノについて通常は
分光光度計を用(・酵素活性値を求め、その結果により
酵素画分と不要画分とに分離するというようにクロマト
カラムからの溶出液の処理に多大な労力と時間を要しか
つ分離の精度を上げようとすればする程フラクションの
本数を増さねばならず、非常に煩雑な作業になっている
。かつ酵素活性値の測定が終わらなければ溶出液は次の
処理に移されず、溶液の状態での放置時間が長くなり、
酵素活性値の低下は避けがたい問題となっている。それ
ゆえ、クロマトカラムからの溶出液そのものの酵素活性
を連続的に測定し酵素画分と不要画分とを分離すること
により操業性の向上及びクロマト操作中の酵素の失活の
軽減を図れる装置が切望されていた。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、クロマトカラムからの溶出液を任意の溶出量
ごとにあるいは時間間隔で予め設定した量採取できる装
置を組み入れ、該溶出液中に含まれる有用成分の量を連
続的に測定し、その量に基づきクロマトグラフィーの操
作条件を制御し、溶出液を分画する方法および装置を提
供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、カラムクロマトグラフィーにおける溶出液を
一定溶出量ごとにあるいは一定時間毎に自動的に予め設
定した量採取し、採取溶出液を検出手段にかけ溶出液中
の成分変化を検出し、該検出値に応答して、クロマトグ
ラフィー条件および/または検出手段を制御することを
特徴とするカラムクロマトグラフィーの操作法および装
置に関する。
本発明の基本構成を第1図で説明する。
n種類の成分を含む試料をカラムクロマトグラフィーに
かけ溶出液を貯槽に貯える。溶出液が一定の溶出量とな
ったとき、あるいは一定の溶出時間毎に自動的に弁(a
)が開き、かつ一定量採取後弁(a)が閉じるよう「溶
出量または時間設定手段」および「採取切換弁制御手段
」を備えたコンビュータンステムで制御する。採取溶出
液を試料中の成分に対応した適当な検出手段、例えば吸
光度計、屈折計、電導度肝などにより、成分の溶出の有
無、濃度等を検出する。検出手段は成分を検出可能な他
の成分に変換する手段、例えば成分が酵素の場合、基質
との混合、反応、呈色等の手段を包含する。検出が終了
すると「排液切換弁制御手段」により弁(b)が開き排
液する。検出されたデーターは操作制御手段にインプッ
トされる。操作制御手段は目的とする制御に対応したプ
ログラムを備えている。例えば所要成分の分取を目的と
するクロマトグラフィーでは、所要成分が検出されない
ときは、弁(C)を用いて溶出液を排液し、所要成分が
検出されると弁(C)を閉じ、弁(1)を開いて、溶出
液を分取する。所要成分がn種ある場合はそれぞれ対応
して弁(1)〜弁(n)を開閉するプログラムを組めば
よい。必要ならば、操作制御手段は、貯槽中の溶出液量
を制御するためのプログラム、弁(a)制御のための信
号を採取切換弁制御手段に送るためのプログラム、検出
手段制御のためのプログラムを備えていてもよい。例え
ば分取を必要゛としないクロマトグラフィーの場合は、
弁(C)の制御により貯槽中の溶出液の量を制御し、あ
るいは溶出液中の溶出成分が多い場合は採取量を減少さ
せ、また、溶出される成分の種類に応して吸光度計の波
長を自動的に最適値に合わせる等の制御を行なう。
本発明方法の典型的応用例は、カラムクロマトグラフィ
ーによる酵素の自動分画である。前述のごとく、クロマ
トグラフィーによる酵素の分画は従来フラクノヨンコレ
クター等で分取した成分の酵素活性をそれぞれのフラク
ノヨンについて測定し、所要分画を集めると云う極めて
、煩られしい手法かとられていたが、本発明では簡単か
つ短時間にこれを行なうことができる。
本発明はこの様な酵素分画用クロマトグラフィー装置ら
包含する。本発明装置は「クレーム6」に関する。
この様な具体例を第2図にもとづいて説明する。
第2図においてクロマトカラムからの溶出液は、溶出液
導入機構によって混合槽に導かれる。即ち、コンピュー
タ(16)の指令により採取切換弁(1)をへ    
    介し任意の時間間隔で恒温槽(19)内の貯槽
(2)に導かれ、貯槽(2)にたくわえられた溶出液は
、短時間放置され加温されて所定の温度になった後、移
動可能なマイクロノリンジ(4)により一定量分取され
、その後マイクロノリンジ(4)の移動により混合槽(
[2)に注入添加されろ。混合槽(12)には、予め測
定しようとする酵素に対する基質液が基質液導入機構、
即ち基質液槽(5)からエアー抜き装置(6)を通り基
質切換弁(7)を介し、微量定量ポツプ(8)により、
一定量導かれている。混合槽(12)中の基質液に溶出
液が添加されれば、混合装置(13)により攪拌され、
ただちに微量定量ポンプ(18)により胤通型の吸光度
測定装置(15)に導かれる。
基質液と溶出液との反応液は、吸光度測定装置(15)
内に一定時間とどまり、その間の吸光度の値の変化をコ
ンピュータ(16)に送る。コンピュータ(16)にお
いては、反応の進行に伴う吸光度の時間的変化よりただ
ちに活性値を演算し、この活性値をもとに酵素画分か不
要画分かを判断する。任意の時間間隔で溶出液について
同じ種類の酵素の活性値を連続して測定する場合は、溶
出液と基質液を混合後、吸光度測定装置(15)に送り
、吸光度変化の測定中に2つの切換弁(14)、 (1
7)を排液ライン(20)に通ずる様に切換え、洗浄液
(11)を定量ポンプ(10)により混合槽(12)に
導き、混合装置(13)により混合後、微量定量ポンプ
([8)により切換弁(14)を介して排液ライン(2
0)に導くという洗浄操作を毎回の測定ごとに行なうこ
とにより、測定lサイクルに要する時間の短縮がはかれ
る。かつ貯槽(2)にたくわえられた溶出液は1回分取
した後、ポンプ(10)により排出され、切換弁(1)
より新たな溶出液を導く。1つの溶出液について複数の
種類の酵素活性値を測定する場合には、1回の測定毎に
洗浄液槽(9)から、洗浄液を微量定量ポンプ(8)に
より供給し、混合槽(12)と共に切換弁(7)以降の
ラインの洗浄も同時に行なうことが必要である。
その後、測定したい酵素に対する基質液を基質液槽(5
)から切換弁(7)を介し混合槽(12)に導き、溶出
液は貯槽(2)にたくわえられているものをマイクロン
リンノ(4)により混合槽(12)に注入する。
以上詳述したような装置を用いて実施した結果を第3図
に示す。
実施例 第3図は、イオン交換樹脂を用いて、好熱性細菌バチル
ス・ステアロサームフィルス(Bacillusste
arothermophilus)由来のアデニレート
キナーゼ(AdK)とグルコキナーゼ(G 1uK)を
分離し、クロマトカラムからの溶出と同時に両酵素画分
を分画した時の両酵素活性値の時間的変化を表イフした
ものである。あらかじめAdKとG 1uKに対する基
質溶出を基質液階(第2図中(5))に各々準備してお
いた。イオン交換樹脂にAdKとG 1uKを含んだ試
料を供給し、両酵素を樹脂に吸着させた後、AdKを溶
出させうる溶離液である0、[MKC,Mを含有した緩
衝液を供給した。次に溶出液を一定間隔で採取切換弁(
第2図中(1))から導き、AdKの活性値を測定した
。AdKの活性値があらかじめ定めた値以上の時、すな
わちLlからt、まで切換弁(第2図中(3))を切換
え、容器に回収した。次にG luKを溶出させうる溶
離液である0、2MKClを含有した緩衝液を供給し、
同様にGluKの活性値を測定し、ある一定直以上の時
、すなわち、t3からし4まで、同様にして別の容器に
回収した。AdKに対応する基質溶液は、AMP、AT
P、PEP、’NADH,PK及びLDHを含んでおり
、NADHの減少速度を340nmの吸光度変化により
検出し、AdKの活性値を算出した。またG luK 
に対応する基質溶液はグルコース、ATP、NADP、
及びG6PDHを含んでおり、NADPHの増加速度を
340nmの吸光度変化により検出し、G luKの活
性値を算出した。この例では、酵素は、2種類であるが
、酵素の数に制限はない。また基質溶液の選択、溶出液
の導入間隔及び回収すべき活性値等の操作条件は、あら
かじめマイクロコンピュータに記憶させておいた。応用
例は、もちろん他にも多数者えられ、その1つとしても
ちろん溶出液のクロマトパターンを求めるいわゆる分析
の目的のためだけに本装置を用いることも出来る。また
、溶出液のライン中に波長280nmの吸光度を検出す
5         ることにより、溶出液中の蛋白質
の濃度が求まり、酵素の活性測定値とから比活性が求め
られ、その値により、所要画分の回収又は廃棄、更には
クロマトカラム人口液の条件の制御も可能である。
発明の効果 本発明方法を用いると、カラムクロマトグラフィーの溶
出液に含まれる成分の検出、定量、活性値の測定を自動
的に行なえる他、自動分画、検出条件の自動制御等を簡
単かつ短時間に行なうことができる。また、この方法を
、酵素の分離精製lこ応用するときはクロマトカラムか
らの溶出液中に含まれる多種の酵素の活性値が自動的に
オンラインで測定でき、その値をもとにして必要な酵素
画分のみを分取することにより時間と労力を大幅に節減
でき、操業性の向上及びクロマト操作中の酵素の失活の
軽減を図れる。かつ吸光度測定装置と排液ラインとの2
流路を設ける事により吸光度の変化を測定している間に
洗浄操作ができ、さらに時間の節約ができる。さらに複
数の酵素を1回のカラムクロマトグラフィーによって分
離精製する場合にも本発明によればクロマトカラムから
の溶出液中に含まれる複数の酵素の活性値が、自動的に
連続的で測定でき、その値をもとにして複数の酵素を種
類ごとに分取することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の基本的な制御機構を示すフローチ
ャート、第2図は酵素活性測定機構を示す図および第3
図は酵素活性測定結果を示す図である。 (1)、 (3)、 (7)、 (14)、 (17)
切換弁、(2)貯槽、   (4)マイクロシリンジ、
(5)基質液槽、 (6)エアー抜き装置、(8)、 
(1g)微量定量ポンプ、 (9)、 (11)洗浄液槽、 (10)ポンプ、(1
2)混合槽、  (13)混合装置、(15)吸光度測
定装置、 (16)コンピュータ、(19)恒温槽、 
 (20)、 (21)排液ライン。 、14ト ラ夜 第1図 手続補正書印発) 昭和60年3月15日 昭和59年特許願第 246942    号2、発明
の名称 カラムクロマトグラフィー操作法および装置3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 住所 兵庫県尼崎市東本町1丁目50番地名称 (45
0)ユニチカ株式会社 5補正命令の日付 〔自発〕 7、補正の内容 (1)明細書の「特許請求の範囲」の欄を別゛紙の通り
訂正する。 (2)明細書第5頁第1O行〜第12行、[溶出液を貯
槽に・・・・・・・・・・・・・・・・弁(a)か開き
、」とあるを「溶出液を予め設定した溶出時間毎に自動
的に弁(a)を開けて、」に訂正する。 (3)同第10頁第7行、「溶出」とあるを「溶液」に
訂正する。 (4)図面の「第1図」を別紙の通り訂正する。 以上 [別   紙] 特許請求の範囲 1、カラムクロマトグラフィーにおける溶出液を一定溶
出量ごとにあるいは一定時間毎に自動的に予め設定した
量採取し、′採取溶出液を検出手段にかけ溶出液中の成
分濃度を検出し、該検出値に応答して、クロマトグラフ
ィー条件および/または検出手段を制御することを特徴
とするカラムクロマトグラフィーの操作法。 2、検出値に応答して溶出液の分画を行なう第1項記載
の方法。 3、カラムクロマトグラフィーが酵素分画用であり、検
出手段が酵素と基質を反応させ、反応液の吸光度を測定
する手段を備えている第1項記載の方法。 4、カラムクロマトグラフィーが蛋白質分画用であり、
検出を280nmの吸光度を測定することにより行なう
第1項記載の方法。 5、溶出液のクロマトパターンを得るための第1項記載
の方法。 6、(i)酵素精製用クロマトカラム、(11)該クロ
マトカラムから流出する溶出l夜のうち、予め設定され
た量をオンラインで任意の時間間隔で混合槽に注入添加
する溶出液導入機構、1種類以上の酵素に対一応した1
種類以上の基質液槽から目的の酵素に対応する基質液の
みを予め設定された量、該混合槽に導く基質液導入機構
、溶出液と基質液を混合する手段および該混合暗中の混
合液の吸光度を測定するだめの手段を備えた検出手段、
(iii )吸光度の時間変化に対応する出力信号の変
化を演算するコンピューターおよび(iv)この演算に
基づいて酵素活性値を測定してクロマトグラフィー条件
および/または検出手段を制御する制御手段を備えたク
ロマトグラフィー装置。 7 溶出液を導入機+Ilが、クロマトカラムから流出
する溶出液のうち、予め設定された量を任意の時間間隔
で貯槽に導く液供給数構と貯槽から予め設定された量の
溶出液を採取し混合槽に流入添加する移動マイクロソリ
ンジとを備えた第6項記載の装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、カラムクロマトグラフィーにおける溶出液を一定溶
    出量ごとにあるいは一定時間毎に自動的に予め設定した
    量採取し、採取溶出液を検出手段にかけ溶出液中の成分
    濃度を検出し、該検出値に応答して、クロマトグラフィ
    ー条件および/または検出手段を制御することを特徴と
    するカラムクロマトグラフィーの操作法。 2、検出値に応答して溶出液の分画を行なう第1項記載
    の方法。 3、カラムクロマトグラフィーが酵素分画用であり、検
    出手段が酵素と基質を反応させ、反応液の吸光度を測定
    する手段を備えている第1項記載の方法。 4、カラムクロマトグラフィーが蛋白質分画用であり、
    検出を280nmの吸光度を測定することにより行なう
    第1項記載の方法。 5、溶出液のクロマトパターンを得るための第1項記載
    の方法。 6、(i)酵素精製用クロマトカラム、(ii)該クロ
    マトカラムから流出する溶出液のうち、予め設定された
    量をオンラインで任意の時間間隔で混合槽に注入添加す
    る溶出液導入機構、1種類以上の酵素に対応した1種類
    以上の基質液槽から目的の酵素に対応する基質液のみを
    予め設定された量、該混合槽に導く基質液導入機構、溶
    出液と基質液を混合する手段および該混合槽中の混合液
    の反応液の吸光度を測定するための手段を備えた検出手
    段、(iii)吸光度の時間変化に対応する出力信号の
    変化を演算するコンピューターおよび(iv)この演算
    に基づいて酵素活性値を測定してクロマトグラフィー条
    件および/または検出手段を制御する制御手段を備えた
    クロマトグラフィー装置。 7、溶出液を導入機構が、クロマトカラムから流出する
    溶出液のうち、予め設定された量を任意の時間間隔で貯
    槽に導く液供給機構と貯槽から予め設定された量の溶出
    液を採取し混合槽に流入添加する移動マイクロシリンジ
    とを備えた第6項記載の装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5935846A (en) * 1995-06-20 1999-08-10 Schumacher; Johannes Device for determining the activity of enzymes in liquids
JP2002544518A (ja) * 1999-05-12 2002-12-24 アメルシャム・バイオサイエンシーズ・アクチボラグ 分画分取する際の液体損失を低減するための装置

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US6171851B1 (en) 1995-06-20 2001-01-09 Johannes Schumacher Process and device for determining the activity of enzymes in liquids, or the concentration and/or activity of inhibitors in liquids
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