JPS6156076A - Immobilized enzyme and its preparation - Google Patents

Immobilized enzyme and its preparation

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JPS6156076A
JPS6156076A JP17695884A JP17695884A JPS6156076A JP S6156076 A JPS6156076 A JP S6156076A JP 17695884 A JP17695884 A JP 17695884A JP 17695884 A JP17695884 A JP 17695884A JP S6156076 A JPS6156076 A JP S6156076A
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enzyme
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polymer
immobilized
aqueous
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Shigeru Kajiwara
梶原 茂
Hidekatsu Maeda
前田 英勝
Akio Sato
昭雄 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To prepare an immobilized enzyme having high immobilization ratio, low escape rate, and high activity, by encapsulating an enzyme in a microcapsule, and dispersing the capsule in a polymer gel matrix. CONSTITUTION:An aqueous liquid containing an enzyme is mixed and emulsified with an organic solvent solution of a hydrophobic polymer to obtain the primary emulsion liquid containing enzyme-containing aqueous droplets dispersed in an organic solvent solution of the hydrophobic polymer. The emulsion liquid is added to an aqueous medium containing a hydrophilic polymer under agitation to obtain the secondary emulsion liquid composed of the droplets of the primary emulsion liquid dispersed in an aqueous medium containing the hydrophilic polymer. The organic solvent in the primary emulsion liquid is evaporated and removed through the aqueous medium to form a micro-encapsulated enzyme in the aqueous medium containing the hydrophilic polymer. The hydrophilic polymer is gelatinized to obtain the objective immobilized enzyme.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、固定化酵素及びその製造方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an immobilized enzyme and a method for producing the same.

〔従来技術〕[Prior art]

各種の酵素反応を行う場合、その触媒として用近年、ア
ミラーゼやプロテアーゼ等の加水分解酵素以外に、 A
TPや、NAD、 NADPといった補酵素を必要とす
る合成19索や酸化還元酵素等も、医療分析の分野に応
用され始めた他、医薬品、化学品の製造用触媒としても
順次用いられようとしている。
In recent years, in addition to hydrolytic enzymes such as amylase and protease, A has been used as a catalyst for various enzymatic reactions.
Synthetic enzymes and oxidoreductases that require coenzymes such as TP, NAD, and NADP are beginning to be applied in the field of medical analysis, and are also gradually being used as catalysts for the production of pharmaceuticals and chemicals. .

しかしながら、一般的に、補酵素を必要とするような酵
素は、従来の加水分解酵素あるいは異性化酵素より更に
高価でしかも安定性に劣るため、従来の酵素固定化法で
は満足すべき固定化酵素は得られず、従来の固定化法よ
りも一層すぐれた固定化法の開発が要望されている。
However, enzymes that require coenzymes are generally more expensive and less stable than conventional hydrolases or isomerases; However, there is a need for the development of an immobilization method that is even better than conventional immobilization methods.

酵素の固定化法は、大きく3つの方法に大別される。そ
の第1の方法は、イオン交換樹脂や活性炭等に酵素を物
理的に吸着させる方法である。この方法は、操作が筒便
であるが、比較的弱い結合で、担体と相互作用している
ために、連続反応時に酵素の脱離が起り、応用し得る条
件が限られるという欠点がある。第2の方法は、共有結
合法で、担体と酵素を化学的に共有結合させるものであ
り。
Enzyme immobilization methods can be broadly classified into three methods. The first method is to physically adsorb the enzyme onto an ion exchange resin, activated carbon, or the like. Although this method is easy to operate, it has the disadvantage that since the enzyme interacts with the carrier through relatively weak bonds, desorption of the enzyme occurs during continuous reactions, which limits the conditions under which it can be applied. The second method is a covalent bonding method, in which the carrier and the enzyme are chemically covalently bonded.

担体と酵素が強い結合で結ばれるために、酵素の脱離は
極めて少ないが、酵素分子を化学修飾するために失活等
が起りやすいという欠点があり、特に、脱水素酵素やモ
ノオキシゲナーゼ等の不安定な酵素の場合、その失活の
問題は大きい。第3の方法は包括法であり、酵素をアク
リルアミドやに一カラギーナン等のゲルマトリックスや
マイクロカプセルに包括させる方法である。この包括法
は。
Because the carrier and the enzyme are bonded together with a strong bond, there is very little enzyme desorption, but there is a drawback that deactivation is likely to occur because the enzyme molecule is chemically modified. In the case of unstable enzymes, their deactivation is a major problem. The third method is an entrapment method, in which the enzyme is encapsulated in a gel matrix or microcapsules such as acrylamide or carrageenan. This comprehensive law.

共有結合法とは異なり、酵素分子を直接化学修飾しない
ので、失活などが起らないという利点がある他、ゲルの
網目や、マイクロカプセル膜の孔径を適当に調整するこ
とにより、酵素分子をゲル及びマイクロカプセル内に捕
捉、固定しながら小さな基質分子のみを通すようにする
事が可能であり、18素分子の脱離を防止する事ができ
るという利点もある。この包括法は、前記補酵素を必要
とするような酵素の固定化に好ましく適用される。即ち
Unlike the covalent bonding method, the enzyme molecule is not directly chemically modified, so it has the advantage of not causing deactivation. It is possible to allow only small substrate molecules to pass through while being captured and fixed in gels and microcapsules, and there is also the advantage that detachment of 18-element molecules can be prevented. This comprehensive method is preferably applied to the immobilization of enzymes that require the aforementioned coenzymes. That is.

このような酵素の場合、rJI素は2量体あるいは4量
体を形成している場合が多いが、その場合、各単量体同
士の結合力は非常に弱く、例えば、4量体のどこか一個
所を担体に共有結合させた時に、4量体のままで長時間
維持させるのはきわめて困難である。従って、このよう
な酵素の場合では、ゲル包括法による固定化が好ましく
適用される。また、2種類の酵素を同時に固定するよう
な場合。
In the case of such enzymes, the rJI element often forms dimers or tetramers, but in this case, the binding strength between the monomers is very weak. When one site is covalently bonded to a carrier, it is extremely difficult to maintain it as a tetramer for a long period of time. Therefore, in the case of such enzymes, immobilization by gel entrapment method is preferably applied. Also, when two types of enzymes are immobilized at the same time.

今までの固定化法で対応できるのは、マイクロカプセル
内に酵素群を包括固定化する方法のみであり、ゲル包括
法といえどもゲルの1区画に2種類の酵素をはめ込むの
はきわめて困難である。しかしながら、マイクロカプセ
ル化法でも、従来のマイクロカプセル法では、酵素の洩
出は殆んどないものの、カラムに詰めて連続的な生産を
行う場合、マイクロカプセルが変形して目詰りが起り、
圧損失が高くなるという実用上根本的な欠陥を有してい
た。
The only immobilization methods available up to now are methods that comprehensively immobilize enzyme groups within microcapsules, and even with the gel entrapment method, it is extremely difficult to fit two types of enzymes into one compartment of the gel. be. However, even with the conventional microcapsule method, there is almost no enzyme leakage, but when packed in a column for continuous production, the microcapsules deform and become clogged.
It had a fundamental practical defect in that the pressure loss was high.

〔目   的〕〔the purpose〕

本発明は、従来の固定化酵素及びその製造方法に見られ
る前記欠点を克服することを目的とする。
The present invention aims to overcome the above-mentioned drawbacks found in conventional immobilized enzymes and methods for their production.

〔構  成〕〔composition〕

本発明によれば、第1の発明として、高分子ゲルマトリ
ックス中に、マイクロカプセル化酵素を分散保持させた
構造を有する固定化酵素が提供され、第2の発明として
、この固定化酵素を製造するために、酵素を含有する水
性液滴が疎水性高分子有機溶媒溶液中に分散している一
次乳化液を、親水性高分子を含有する水性媒体中に分散
させて二次乳化液となし、該有機溶媒を蒸発除去して、
親水性高分子を含有する水性媒体中にマイクロカプセル
化酵素を生成させた後、該親水性高分子をゲル化させる
ことを特徴とする固定化酵素の製造方法が提供される。
According to the present invention, as a first invention, an immobilized enzyme having a structure in which microencapsulated enzymes are dispersed and held in a polymer gel matrix is provided, and as a second invention, this immobilized enzyme is manufactured. In order to do this, a primary emulsion in which aqueous droplets containing an enzyme are dispersed in an organic solvent solution of a hydrophobic polymer is dispersed in an aqueous medium containing a hydrophilic polymer to form a secondary emulsion. , evaporating off the organic solvent,
A method for producing an immobilized enzyme is provided, which comprises producing a microencapsulated enzyme in an aqueous medium containing a hydrophilic polymer, and then gelling the hydrophilic polymer.

本発明で用いる酵素としては、その固定化条件は厳しく
ないため、特に不安定なものでない限り、いずれも使用
可能である。このような酵素の具体例としては、例えば
、アルコール脱水素酵素、アルデヒド脱水素酵素、グル
タミン酸脱水素酵素、イソロイシン脱水i4酵素、ギ酸
脱水素酵素、乳酸−2−モノオキシゲナーゼ、フェノー
ル−2−モノオキシゲナーゼ等のモノオキシゲナーゼ;
酢酸キナーゼ、ヘキソキナーゼ、グリセロールキナーゼ
等のキナーゼ;等の各種の補酵素を必要とする酵素群の
他、β−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、β−グルコシ
ダーゼ、リパーゼ、ホスファターゼ。
Since the immobilization conditions for the enzyme used in the present invention are not strict, any enzyme can be used unless it is particularly unstable. Specific examples of such enzymes include alcohol dehydrogenase, aldehyde dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, isoleucine dehydrogenase i4 enzyme, formate dehydrogenase, lactate-2-monooxygenase, and phenol-2-monooxygenase. monooxygenases such as;
Kinases such as acetate kinase, hexokinase, and glycerol kinase; as well as enzymes that require various coenzymes, such as β-amylase, glucoamylase, β-glucosidase, lipase, and phosphatase.

プaテアーゼ、エステラーゼなどの加水分解酵素、グル
コースオキシダーゼ、パーオキシダーゼのようなオキシ
ゲナーゼ等が挙げられる。また、酵素は精製物の他、粗
製物であってもよい、従って。
Examples include hydrolytic enzymes such as putase and esterase, and oxygenases such as glucose oxidase and peroxidase. Further, the enzyme may be a crude product as well as a purified product.

必要な酵素活性を持つ培養液、培養濾液、生菌体。Culture solution, culture filtrate, and viable bacterial cells with the necessary enzyme activity.

乾燥菌体、菌体破砕物、動植物細胞、細胞破砕物、細胞
器官でも良い、但し、それらのものが固体である場合、
マイクロカプセル内に入り得るような微細な大きさにす
る必要がある。これらの酵素は単独又は混合物の形で用
いることができる。補酵素を仲介とするような共役反応
を行う酵素系は、本発明の好適な原料である。即ち、本
発明の場合は、酵素はマイクロカプセル中に閉じ込めら
れているにもかかわらず、遊離で存在するため、共有結
合法に見られるような物理的あるいは立体的な障害によ
る反応阻害が存在せず、また、高分子ゲル中ではマイク
ロカプセルという限られた空間に酵素が濃縮されて存在
するために、共役反応が速く行なわれ、すぐれた固定化
酵素を与える。しかし、酵素が高分子ゲル中に含まれる
ため、高分子を基質とするような酵素や、α−7ミラー
°ゼ、キチナーゼ、セルラーゼ等の加水分解酵素の場合
には、酵素活性の点で不十分であるが、低分子基質の分
解に対しては十分な活性を発揮する。
Dried bacterial cells, crushed bacterial cells, animal and plant cells, crushed cells, and cell organelles may also be used, provided, however, that if they are solid,
It needs to be small enough to fit into microcapsules. These enzymes can be used alone or in mixtures. Enzyme systems that perform conjugation reactions such as those mediated by coenzymes are suitable raw materials for the present invention. That is, in the case of the present invention, although the enzyme is confined in microcapsules, it exists in a free form, so there is no reaction inhibition due to physical or steric hindrances as seen in covalent bonding methods. Furthermore, since the enzyme is concentrated in the limited space of microcapsules in the polymer gel, the conjugation reaction is carried out quickly and provides an excellent immobilized enzyme. However, since enzymes are contained in polymer gels, enzymes that use polymers as substrates, and hydrolytic enzymes such as α-7 mylase, chitinase, and cellulase, have poor enzymatic activity. However, it exhibits sufficient activity for decomposing low-molecular substrates.

本発明により酵素を固定化するには、先ず、酵素を含有
する水性液を、疎水性高分子の有機溶媒溶液と混合乳化
し、疎水性高分子の有機溶媒溶液中に酵素を含む水性液
滴が分散した一次乳化液を調製する。この場合、水性液
中に含まれる酵素は。
To immobilize an enzyme according to the present invention, first, an aqueous solution containing the enzyme is mixed and emulsified with a solution of a hydrophobic polymer in an organic solvent, and aqueous droplets containing the enzyme are formed in the organic solvent solution of the hydrophobic polymer. Prepare a primary emulsion in which are dispersed. In this case, the enzyme contained in the aqueous liquid is.

溶解状態の他、懸濁状態であってもよい、また、水性液
中には、酵素の他、慣用の補助添加剤1例進させるため
に、あらかじめ疎水性高分子有機溶媒溶液中に慣用の界
面活性剤を添加しておくのが有利である。
In addition to the dissolved state, it may be in a suspended state.In addition to the enzyme, one commonly used auxiliary additive may be added to the aqueous liquid. It is advantageous to add surfactants.

前記酵素を含む水性液に加える安定剤とは、酵素を安定
化する薬剤のことであり、従来公知の種々のものが用い
られ、このようなものしこは、例え+i、ヘモグロビン
、ゼラチン、血清アルブミンのような蛋白質;アラビア
ゴム、澱粉のような多l′fA;ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコールのような水溶性合成高分子;
NAD、 NADP、ATPのような補酵素; EDT
Aのようなキレート剤;特別の場合では、各種金属塩、
グルタチオン等の抗酸化剤が含まれ、使用される酵素に
応じて適当に選定される。このような安定剤は、通常、
市販の酵素標品に含まれるもので、長期間の酵素活性の
維持に役立つものであり、それ自体で安定性の高−\酵
素の場合には特に必要とされない、また、低分子の安定
化剤を用いる場合、高分子のゲル化(架橋反応)を阻害
するものを用いることは好ましくない。
The stabilizer added to the aqueous solution containing the enzyme is a drug that stabilizes the enzyme, and various conventionally known stabilizers are used. Proteins such as albumin; polyl'fA such as gum arabic and starch; water-soluble synthetic polymers such as polyethylene glycol and polyvinyl alcohol;
Coenzymes like NAD, NADP, ATP; EDT
Chelating agents such as A; in special cases, various metal salts,
Antioxidants such as glutathione are included and are appropriately selected depending on the enzyme used. Such stabilizers are usually
It is contained in commercially available enzyme preparations and is useful for maintaining long-term enzyme activity.It is not particularly needed in the case of highly stable enzymes by itself, and it is also useful for stabilizing small molecules. When using agents, it is not preferable to use agents that inhibit gelation (crosslinking reaction) of polymers.

また、酵素を含む水性液に加えるpHtfi衝剤として
は、架橋反応や、酵素活性を阻害しないものであれば任
意であり、そのPHは用いる酵素が安定に存在し得る領
域であれば良い。また、用いる酵素が長時間安定でない
ようなPH領領域与える緩衝剤であっても、VPli4
固定化に要する時間は短か(、固定化後の洗浄処理によ
って除去されるので、酵素固定化時に用いることは何ら
支障を生じない、 pH&l衝剤の濃度は、薄い方が良
いが、0.5M以下であれば良く、好ましくは0.1M
以下が良い、また、−次乳化液調製の際に用いる水性液
と、二次乳化液l!gImの際に用いる親水性高分子を
含む水性液に添加するti街剤は、同じかもしくは等イ
オン強度のものを使うのが好ましい、というのは、マイ
クロカプセル化の際に、膜内外の濃度差から水が流入も
しくは流出するためにマイクロカプセルが変形、破壊さ
れる場合があるからである。
Further, the pH buffering agent to be added to the aqueous solution containing the enzyme may be any one that does not inhibit the crosslinking reaction or enzyme activity, and the pH thereof may be in a range where the enzyme used can stably exist. In addition, even if the enzyme used is a buffer that provides a PH region that is not stable for a long time, VPli4
Is the time required for immobilization short? (Since it is removed by a washing process after immobilization, there is no problem when using it during enzyme immobilization. It is better to use a pH & l buffer at a lower concentration, but 0. It only needs to be 5M or less, preferably 0.1M
The following are good, and the aqueous liquid used when preparing the secondary emulsion and the secondary emulsion l! It is preferable to use agents with the same or equivalent ionic strength as additives to be added to the aqueous liquid containing the hydrophilic polymer used during gIm. This means that during microencapsulation, the concentration inside and outside the membrane is This is because the microcapsules may be deformed or destroyed due to water flowing in or out from the gap.

前記酵素を含む水性液滴の分散媒となる有機溶媒中に溶
解させる疎水性高分子として1ま、疎水性の高分子で、
有機溶媒可溶性のものであれ1よ殆んど全てのものが使
用され、このようなものの具体例としては1例えば、可
溶性の付加重合体1例えば、ビニルエステル、ビニルエ
ーテル、アクIJ/し酸エステル、メタクリル酸エステ
ル、アクリロニトリルなどのホモポリマーやその共重合
体、可溶性の重縮合体、例えば、ポリカーボネート、ボ
IJエステル、ポリスルホネート、ポリウレタン、ポリ
アマイド等の他、エチルセルロース、酢酸セルロース等
の1!維維続誘導、及び塩素化ゴム等力1挙げらiる。
As a hydrophobic polymer to be dissolved in an organic solvent that serves as a dispersion medium for the aqueous droplets containing the enzyme, 1 is a hydrophobic polymer,
Almost all organic solvent soluble compounds are used, and specific examples of such compounds include soluble addition polymers such as vinyl esters, vinyl ethers, Acrylic acid esters, Homopolymers and copolymers thereof such as methacrylic acid esters and acrylonitrile, soluble polycondensates such as polycarbonate, BoIJ ester, polysulfonate, polyurethane, polyamide, etc., as well as ethyl cellulose, cellulose acetate, etc. Examples include inducing fiber retention and chlorinated rubber.

また、有機溶媒可溶性で、pH変化(こよって溶解性が
変る高分子も使用可能である0例えば、アルカリ可溶、
酸不溶なものとして、アクリル酸ポリマー、メタクリル
酸ポリマーの他、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸
、シトラコン酸、ビニル安息香酸等のポリマー、ある国
よ、ビニルモノマーと酸基を持つモノマーとの共重合体
や、セルロース誘導体、でん粉のフタル酸、二番まく酸
又はマレイン酸誘導体、及びセルロースのフタル!t2
誘導体等がある。更に酸可溶、アルカリ不溶の塩基性ポ
リマーとして、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダ
ゾール、ポリビニルアミン、ポリビニルアニリン等があ
る。また、酵素を含む水性液の分散媒として用いる有機
溶媒としては、沸点が100°C以下で、かつ水と混和
しない性質のものであれば良く、例えば、ベンゼン、シ
クロヘキサン、エチルエーテル、酢酸エチル、四塩化炭
素。
In addition, polymers that are soluble in organic solvents and whose solubility changes due to pH changes can also be used. For example, alkaline soluble,
In addition to acrylic acid polymers and methacrylic acid polymers, examples of acid-insoluble polymers include polymers such as crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, and vinylbenzoic acid; Polymers, cellulose derivatives, starch phthalic acid, secondary acid or maleic acid derivatives, and cellulose phthalic acid! t2
There are derivatives etc. Furthermore, acid-soluble and alkali-insoluble basic polymers include polyvinylpyridine, polyvinylimidazole, polyvinylamine, polyvinylaniline, and the like. Further, the organic solvent used as a dispersion medium for the aqueous liquid containing the enzyme may be one having a boiling point of 100°C or lower and immiscible with water, such as benzene, cyclohexane, ethyl ether, ethyl acetate, Carbon tetrachloride.

クロロホルム、ハロゲン化エチレン等があげられる。Examples include chloroform and halogenated ethylene.

次に、前記のようにして得られた一次乳化液を、水溶性
高分子を含む水性媒体中に、攪拌しながら添加し、水溶
性高分子を含有する水性媒体中に一次乳化液滴が分散し
た二次乳化液((V 110)lv2型の複合乳化液〕
を1Ilysする。この二次乳化液においては、−次乳
化液中に含まれる有機溶媒は、水溶性高分子を含有する
水性媒体を介して蒸発除去され、これによって有機溶媒
に溶解していた疎水性高分子が酵素を含む水性液滴の周
囲上に析出して限外濾過膜を形成し、マイクロカプセル
化8I素を与える。この有機溶媒の蒸発除去の速度は、
環境温度や圧力を調節したり、二次乳化液中に窒素や空
気等の気体をバブリングすることにより調節することが
できる。このようにして得られたマイクロカプセル化酵
素が分散した親水性高分子を含有する水性媒体は、その
高分子をゲル化(架橋化)する、この場合の高分子のゲ
ル化は、その高分子に応じた適当なゲル化法が採用され
、従来公知の方法によって行うことができる。
Next, the primary emulsion obtained as described above is added to an aqueous medium containing a water-soluble polymer while stirring, and primary emulsion droplets are dispersed in the aqueous medium containing a water-soluble polymer. Secondary emulsion ((V 110) lv2 type composite emulsion)
1 Ilys. In this secondary emulsion, the organic solvent contained in the secondary emulsion is removed by evaporation through an aqueous medium containing a water-soluble polymer, thereby removing the hydrophobic polymer dissolved in the organic solvent. It precipitates on the periphery of the aqueous droplet containing the enzyme to form an ultrafiltration membrane, giving microencapsulated element 8I. The rate of evaporative removal of this organic solvent is
It can be adjusted by adjusting the environmental temperature and pressure, or by bubbling gas such as nitrogen or air into the secondary emulsion. The thus obtained aqueous medium containing the hydrophilic polymer in which the microencapsulated enzyme is dispersed gels (crosslinks) the polymer. An appropriate gelation method is adopted depending on the situation, and the gelation can be carried out by conventionally known methods.

一次乳化液滴の分散媒として用いる水中に溶解させる親
水性高分子は1本発明の場合、マイクロカプセル形成時
に保護コロイドとして作用し、さらに、マイクロカプセ
ル化後には、マイクロカプセル化酵素に対するゲルマト
リックスとしての役割を果す、このような親水性高分子
としては、ゲル化(架橋化)可能のものであれば任意の
ものが適用され、このようなものとしては、アルギン酸
;寒天、カラギーナン等の多糖類;ゼラチン、コラーゲ
ン、アルブミン、カゼイン等の蛋白質;ポリエチレング
リコールジアクリレートのようなビニル基を持つ合成高
分子;ポリビニルアルコール;ポリエチレンイミン;ポ
リアクリルアミド;ポリビニルピロリドン等が挙げられ
る。
In the case of the present invention, the hydrophilic polymer dissolved in water used as a dispersion medium for the primary emulsified droplets acts as a protective colloid during microcapsule formation, and further acts as a gel matrix for the microencapsulated enzyme after microencapsulation. As such a hydrophilic polymer that plays the role of Proteins such as gelatin, collagen, albumin, and casein; Synthetic polymers having vinyl groups such as polyethylene glycol diacrylate; Polyvinyl alcohol; Polyethyleneimine; Polyacrylamide; Polyvinylpyrrolidone.

本発明においては、前記したように、二次乳化液は、マ
イクロカプセル化が終了した後、ゲル化処理し、分散媒
としての水性媒体中に含まれる親水性高分子をゲル化さ
せるが、この場合のゲル化法は、その高分子に応じて適
宜選定される。この場合のゲル化法を使用する高分子と
の関連で具体的に示すと1例えば、アルギン酸では、多
価陽イオンによる架橋化;寒天、カラギーナン等の多糖
類では、冷却によるゲル化;ゼラチン、コラーゲン、ア
ルブミン、カゼイン等の蛋白質では、グルタルアルデヒ
ドとシッフ塩基を用いる架橋化;ポリエチレングリコー
ルジアクリレートのようなビニル基を持つ合成高分子で
は、そのビニル基のラジカル重合架橋化;ポリビニルア
ルコールでは、グルタルアルデヒドやエピクロルヒドリ
ンによる架橋化、放射線架橋化、安息香酸ナトリウムと
共に紫外線照射による光架橋化;ポリエチレンイミンで
は、エピクロルヒドリンによる架橋化;ポリアクリルア
ミドやポリビニルピロリドンでは、放射線架橋化等が適
用される。
In the present invention, as described above, the secondary emulsion is subjected to a gelling treatment after microencapsulation is completed to gel the hydrophilic polymer contained in the aqueous medium as a dispersion medium. The gelation method in this case is appropriately selected depending on the polymer. Specifically, the gelation method in this case is shown in relation to the polymer used: 1. For example, alginic acid is crosslinked by polyvalent cations; polysaccharides such as agar and carrageenan are gelled by cooling; gelatin, Proteins such as collagen, albumin, and casein are crosslinked using glutaraldehyde and Schiff bases; synthetic polymers with vinyl groups such as polyethylene glycol diacrylate are crosslinked by radical polymerization of the vinyl groups; polyvinyl alcohol is crosslinked with glutaraldehyde; Crosslinking with aldehyde or epichlorohydrin, radiation crosslinking, and photocrosslinking with sodium benzoate and UV irradiation; for polyethyleneimine, crosslinking with epichlorohydrin; for polyacrylamide and polyvinylpyrrolidone, radiation crosslinking, etc. are applied.

本発明により固定化酵素を製造する場合、−次乳化液に
対する分散媒として用いる水性媒体中に含まれる親水性
高分子の量は、一般には、 0.01〜50重景%、好
ましくは0.5〜30重景%であり、また、−次乳化液
と、これを分散させるための粗水性高分子を含む水性媒
体との重量比は、一般には。
When producing an immobilized enzyme according to the present invention, the amount of hydrophilic polymer contained in the aqueous medium used as a dispersion medium for the secondary emulsion is generally 0.01 to 50%, preferably 0.01 to 50% by weight. The weight ratio of the secondary emulsion to the aqueous medium containing the crude aqueous polymer for dispersing it is generally 5 to 30%.

l:2〜100、好ましくはl:5〜20である。さら
に、−次乳化液における酵素を含む水性液と、これを分
散させるための疎水性高分子の有機溶媒溶液との重量比
は、一般には、1;1〜20.好ましくは1:1〜5で
ある。
l:2-100, preferably l:5-20. Furthermore, the weight ratio of the aqueous liquid containing the enzyme in the secondary emulsion to the organic solvent solution of the hydrophobic polymer for dispersing this is generally 1:1 to 20. Preferably it is 1:1-5.

前記のようにして得られるマイクロカプセル化酵素を含
む高分子ゲル化物は、これをカラム充填に適した適当な
寸法(例えば1粒径0.01〜5m+s程度)に細分割
して、酵素反応用の固定化酵素として用いる。この場合
、マイクロカプセル化酵素は、数μ■〜数百μmの大き
さを有し、そのマトリックスとして作用する高分子ゲル
化物から脱離することはない。
The polymer gel containing the microencapsulated enzyme obtained as described above is finely divided into appropriate sizes suitable for column packing (for example, particle size of about 0.01 to 5 m+s) and used for enzyme reaction. Used as an immobilized enzyme. In this case, the microencapsulated enzyme has a size of several micrometers to several hundred micrometers, and will not be detached from the polymer gel that acts as its matrix.

〔効  果〕 本発明の方法は、前記したように、酵素をマイクロカプ
セル内に閉じ込めると共に、このマイクロカプセルを高
分子ゲルマトリックス中に分散保持させる方法であるた
め、その酵素固定化率は高く、しかも酵素洩出率は低い
という特徴を有する。
[Effects] As described above, the method of the present invention is a method in which enzymes are confined in microcapsules and these microcapsules are dispersed and held in a polymer gel matrix, so the enzyme immobilization rate is high. Moreover, it has a characteristic that the enzyme leakage rate is low.

本発明によれば、酵素は、菌体粉砕物、乾燥菌体。According to the present invention, the enzyme is a crushed bacterial cell product or a dried bacterial cell product.

生菌体等の形でそのまま固定化することが可能であり、
しかも不安定な酵素や複数種の酵素、例えば複数の共役
反応系の酵素を効果的に固定化することができる。
It is possible to immobilize it directly in the form of live bacterial cells, etc.
Furthermore, unstable enzymes or multiple types of enzymes, for example enzymes for multiple conjugation reaction systems, can be effectively immobilized.

通常のマイクロカプセル化酵素では、カラムに充填する
場合に、その目詰りの原因となるような微細なマイクロ
カプセル化酵素は除去する場合が多く、それだけ酵素固
定化率は減少することになるが、これに対し、本発明の
場合は、固定化酵素は、マイクロカプセル化酵素が高分
子ゲルマトリックス中に分散保持された構造となってい
るため。
When using ordinary microencapsulated enzymes, when filling a column, fine microencapsulated enzymes that cause clogging are often removed, and the enzyme immobilization rate decreases accordingly. In contrast, in the case of the present invention, the immobilized enzyme has a structure in which the microencapsulated enzyme is dispersed and held in a polymer gel matrix.

マイクロカプセル化酵素が微細なものであっても目詰り
の問題は生じない、それどころか、mf、IDなカプセ
ル化酵素が多旦均−に分散した高分子ゲルからなる固定
化酵素の方が、高い活性収率を得ることができるので有
利である。
Even if the microencapsulated enzyme is minute, the problem of clogging does not occur; on the contrary, immobilized enzymes made of polymer gel in which mf and ID encapsulated enzymes are uniformly dispersed are more expensive. This is advantageous because an active yield can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 耐熱性リンゴ酸脱水素酵索(生化学工業製、部品名、「
耐熱性リンゴ酸脱水素酵素」、以下rMDHJと略称す
る。 )350ユニツト(u)、ギ酸脱水素酵素(ベー
リンガー社製、商品名、「ギ酸脱水素酵素」。
Example 1 Heat-resistant malic acid dehydrogenation cable (manufactured by Seikagaku Corporation, part name:
Thermostable malate dehydrogenase, hereinafter abbreviated as rMDHJ. ) 350 units (u), formate dehydrogenase (manufactured by Boehringer, trade name, "formate dehydrogenase".

以下rFDHJと略称する。)50ユニツト(υ)、ヘ
モグロビン30mg、 NADにコチン・アデニン・ジ
ヌクレオチド)1.3mgを含む0.0gMピロリン酸
緩衝液(P)18.5)1mQを、界面活性剤(Spa
n85)2滴を加えた3%ポリスチレンを含むベンゼン
溶液に激しく攪拌しながら1滴下した。生成した乳濁液
(−次乳化液)を。
Hereinafter, it will be abbreviated as rFDHJ. ) 50 units (υ), hemoglobin 30 mg, NAD containing 1.3 mg cotin adenine dinucleotide) 1 mQ of 0.0 g M pyrophosphate buffer (P) 18.5), surfactant (Spa
n85) One drop was added to a benzene solution containing 3% polystyrene to which two drops were added while stirring vigorously. The resulting emulsion (-secondary emulsion).

ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量約40
00) 2g、メチレンビスアクリルアミド100gを
含む0.OIMビロリン酸緩衝液(p!(8,5) l
ow mに激しく攪拌しながら滴下した。生成した乳濁
液(二次乳化液)に窒素ガスを吹き当てながら攪拌を続
け、ベンゼンを蒸発除去した。ベンゼン臭がなくなった
所で攪拌を止め、窒素ガスで乳濁液を5分面バブリング
した。マイクロカプセルの生成を顕微鏡で確認した後に
、6%過硫酸カリウム水溶液500μQとジメチルアミ
ノプロピオニトリル100uAを加え、よく振り混ぜた
後に、窒素ガスを吹きつけながら静置した。約3分でゲ
ル化が起り、その後、15分間、30℃でゲル化を進め
た。生成したゲル(固定化酵素)は、ワーリングブレン
ダーで粉砕し、100mAの0.01Mリン酸緩衝液(
pH7,5)で洗浄し。
Polyethylene glycol diacrylate (molecular weight approximately 40
0.00) containing 2g, methylenebisacrylamide 100g. OIM birophosphate buffer (p!(8,5) l
ow m with vigorous stirring. The resulting emulsion (secondary emulsion) was continued to be stirred while blowing nitrogen gas to remove benzene by evaporation. When the benzene odor disappeared, stirring was stopped, and nitrogen gas was bubbled through the emulsion for 5 minutes. After confirming the formation of microcapsules with a microscope, 500 μQ of a 6% aqueous potassium persulfate solution and 100 μA of dimethylaminopropionitrile were added, and after shaking and mixing thoroughly, the mixture was allowed to stand while being blown with nitrogen gas. Gelation occurred in about 3 minutes and was then allowed to proceed for 15 minutes at 30°C. The generated gel (immobilized enzyme) was ground with a Waring blender and mixed with 100 mA of 0.01M phosphate buffer (
Wash with pH 7.5).

固定化酵素(13,34g)を得た。Immobilized enzyme (13.34 g) was obtained.

次に、未固定化MDHとFDHの活性、ゲル洗浄液中の
未固定化MDHとFD)Iの活性、さらに固定化MDH
とFD)Iの活性を以下のようにして測定した。
Next, the activities of unimmobilized MDH and FDH, the activities of unimmobilized MDH and FD)I in the gel washing solution, and the activities of immobilized MDH
and FD) I activity was measured as follows.

なお、にD)lにおいて、その1ユニツト(u)は、p
)I7.5.30℃、1分間に1gモルのオキザロ酢酸
を還元するのに必要な酵素活性を示し、またFD)Iに
おいて、その1ユニツト(u)は、 P)17.5.3
0’C,1分間に1gモルのギ酸を酸化するのに必要な
酵素活性を示す。
In addition, in D)l, one unit (u) is p
) I7.5. It exhibits the enzyme activity necessary to reduce 1 g mole of oxaloacetate in 1 minute at 30°C, and in FD) I, one unit (u) of it is P)17.5.3
It shows the enzyme activity required to oxidize 1 g mole of formic acid in 1 minute at 0'C.

未固定化HDHの活性測定では、オキザロ酢酸0.52
11N及びNADHo、2mMの濃度条件の0.1Mリ
ン酸緩衝液(P)17.5)を用い、30℃で34On
+iの吸光度の減少の初速度から、MDI+活性を求め
た。また、固定化MDI活性は、高分子ゲルの拡散阻害
を考慮して。
In the activity measurement of unimmobilized HDH, oxaloacetic acid 0.52
11N and NADHo, using 0.1M phosphate buffer (P) 17.5) with a concentration of 2mM, 34On at 30℃.
MDI+ activity was determined from the initial rate of decrease in absorbance of +i. In addition, the immobilized MDI activity was determined by taking into account diffusion inhibition of polymer gel.

オキザロ酢酸1.04mM及びNADHo、4mMの濃
度条件の0.1Mリン酸1118?液(pH7,5)を
用いて同様にして求めた。
Oxaloacetic acid 1.04mM and NADHo, 4mM 0.1M phosphoric acid 1118? It was determined in the same manner using a solution (pH 7.5).

未固定化FD)lの活性測定では、ギ酸33d及びNA
D)l ldの濃度条件の0.1にリン緩衝液(P)1
7.5)を用い、30℃で340na+の吸光度を増加
の初速度から、 FDH活性を求めた。固定化FDII
活性は、高分子ゲル拡散阻害を考慮して、ギ酸66mM
及びNAD 2mMの濃度条件のO,1Mリン酸緩衝液
(p)17.5)を用いて同様にして求めた。
For activity measurement of unimmobilized FD), formic acid 33d and NA
D) Phosphorus buffer (P) 1 to 0.1 of the concentration condition of l ld
7.5), FDH activity was determined from the initial rate of increase in absorbance of 340na+ at 30°C. Immobilized FDII
Activity was determined by formic acid 66mM, taking into account polymer gel diffusion inhibition.
It was determined in the same manner using O, 1M phosphate buffer (p17.5) with a concentration of 2mM of NAD and 2mM of NAD.

前記の活性測定の結果、ゲルの洗浄液中には、投入MD
I活性の4%、投入FDI+活性の0.2%が検出され
、きわめて効率よく酵素活性が固定化されたことが示さ
れた。固定化酵素の総醇素活性は、投入MDH活性の1
5%、投入FDH活性の35%が測定された。
As a result of the above activity measurement, it was found that the gel washing solution contained MD
4% of the I activity and 0.2% of the input FDI+ activity were detected, indicating that the enzyme activity was immobilized very efficiently. The total dox activity of the immobilized enzyme is 1 of the input MDH activity.
5% and 35% of the input FDH activity was measured.

この見かけの活性の低下は、ゲルの内部拡散抵抗による
ものと推察され、高分子ゲル素材を選ぶことによって、
更に高い活性を得ることができるものと思われる。
This apparent decrease in activity is presumed to be due to the internal diffusion resistance of the gel, and by selecting a polymer gel material,
It seems that even higher activity can be obtained.

次に、固定化酵素600m5を、キチンフレーク500
mg(湿重五)とともに、内径5m+i、全長100m
mのカラムに充填し、さらに両端をグラスウールで密封
した。ついでこのカラムを30℃の恒温水槽に沈め、基
質液を15o+ Q 1時間の流速で送液し、共役反応
を行なわせた。なお、基質液は、オキザロ酢酸15II
IM、ギ酸100+++M、NAD100μM含む0.
1Mリン酸緩衝液(PH7,5)を用い、防腐剤として
クロロホルムを飽和させた。
Next, 600 m5 of immobilized enzyme was added to 500 m5 of chitin flakes.
mg (wet weight 5), inner diameter 5m+i, total length 100m
m column, and both ends were further sealed with glass wool. The column was then submerged in a constant temperature water bath at 30°C, and the substrate solution was fed at a flow rate of 15o+Q for 1 hour to carry out a conjugation reaction. In addition, the substrate solution is oxaloacetate 15II
IM, 100++M formic acid, 100μM NAD.
A 1M phosphate buffer (PH 7,5) was used to saturate chloroform as a preservative.

基質液は毎日取替え、2週間共役反応を行なわせた。溶
出液は、7.5mflづつフラクションコレクターで分
取し、生成リンゴ酸量を測定した。
The substrate solution was replaced every day, and the conjugation reaction was carried out for 2 weeks. The eluate was collected in 7.5 mfl portions using a fraction collector, and the amount of malic acid produced was measured.

前記リンゴ酸量の測定は、NAD2mM及びリンゴ酸脱
水素耐素(ブタ心臓由来)10u/m Qの濃度条件の
0.2Mヒドラジン塩酸緩衝液(pH9,3)を用い、
30“Cで反応を行い、初反応時と反応終了時の340
nmの吸光度差から生成NADH量を求め、試料中のリ
ンゴ酸量を算出した。
The amount of malic acid was measured using a 0.2M hydrazine hydrochloride buffer (pH 9.3) with a concentration of 2mM NAD and 10u/m Q of malic acid dehydrogenation resistance (derived from pig heart).
The reaction was carried out at 30"C, and the temperature was 340" at the time of the initial reaction and at the end of the reaction.
The amount of NADH produced was determined from the difference in absorbance in nm, and the amount of malic acid in the sample was calculated.

前記測定の結果、反応終了液中には、リンゴ酸量が多く
含まれていることが測定され、このことから、 MO)
lとFD)Iが共役して反応していることが確認された
As a result of the above measurement, it was determined that the reaction-completed solution contained a large amount of malic acid, and from this, MO)
It was confirmed that 1 and FD) I were conjugated and reacted.

2週間の連続運転において、最初の基質変換率を100
%とすると、2週間後の基質変換率は55%であった。
During two weeks of continuous operation, the initial substrate conversion rate was 100%.
%, the substrate conversion rate after 2 weeks was 55%.

実施例2 MDH170u、 ヘモグロビン30mgを含む0.0
IMピロリン酸a衝液(pH8,5) 1m Qを、界
面活性剤(Span85)4滴を加えた3%のポリメタ
クル酸メチルを含むベンゼン溶液1fflQに激しく攪
拌しながら滴下した。
Example 2 MDH170u, 0.0 containing 30mg hemoglobin
1 mQ of IM pyrophosphate a solution (pH 8,5) was added dropwise to 1fflQ of a benzene solution containing 3% polymethyl methacrylate to which 4 drops of a surfactant (Span 85) had been added, with vigorous stirring.

生成した乳濁液を、ポリエチレングリコールジアクリレ
ート(分子量約4000)2g、メチレンビスアクリル
アミド100Bを含む0.01Mピロリン酸!II衝液
(pt+8.5)10m Qに激しく攪拌しながら滴下
した。生成した乳濁液に窒素ガスを吹き当てながら攪拌
を続け、ベンゼンを除いた。ベンゼン臭が無くなった所
で攪拌を止め、更に窒素ガスで乳濁液を5分間バブリン
グした。マイクロカプセルの生成を顕微鏡で確認した後
に、6%過硫酸カリウム水溶液500μQとジメチルア
ミノプロピオニトリル100μQを加え、攪拌した後、
窒素ガスを吹きつけながら静置した。約3分でゲル化し
、その後、さらに15分間、30°Cでゲル化を進めた
。生成したゲルをワーリングブレンダーで粉砕し、10
011IQの0.018リンrs!!緩衝液(pH7,
5)で洗浄し、固定化酵素(13,49E)を 得た。
The resulting emulsion was mixed with 2 g of polyethylene glycol diacrylate (molecular weight approximately 4000) and 0.01M pyrophosphoric acid containing 100B of methylene bisacrylamide! The mixture was added dropwise to 10 m of II buffer solution (pt+8.5) with vigorous stirring. Stirring was continued while blowing nitrogen gas to the resulting emulsion to remove benzene. Stirring was stopped when the benzene odor disappeared, and nitrogen gas was further bubbled through the emulsion for 5 minutes. After confirming the formation of microcapsules with a microscope, 500 μQ of 6% potassium persulfate aqueous solution and 100 μQ of dimethylaminopropionitrile were added, and after stirring,
It was left standing while blowing nitrogen gas. Gelation occurred in about 3 minutes, and gelation was then continued at 30°C for an additional 15 minutes. Grind the generated gel with a Waring blender,
0.018 phosphorus rs of 011IQ! ! Buffer solution (pH 7,
5) to obtain immobilized enzyme (13,49E).

次に、実施例1と同様にして、ゲル洗浄液中のMDll
及び固定化MDI(の活性を測定した。
Next, in the same manner as in Example 1, MDll in the gel washing solution was
and immobilized MDI (activity was measured).

この結果、ゲル洗浄液中には投入MDH活性の4%が検
出され、きわめて効率よく酵素活性が固定化されること
が示された。固定化酵素の総酵素活性は、投入MD11
活性に対して20%が測定された。このことから、マイ
クロカプセルの壁材としてポリスチレンと同様にポリメ
タクリル酸メチルを使用し得ることが確認された。
As a result, 4% of the input MDH activity was detected in the gel washing solution, indicating that the enzyme activity was immobilized very efficiently. The total enzyme activity of the immobilized enzyme was determined by the input MD11
20% relative to activity was determined. From this, it was confirmed that polymethyl methacrylate can be used as a wall material for microcapsules in the same way as polystyrene.

実施例3 MDII 150u、ヘモグロビン30mgを含む水1
mAを。
Example 3 150 u of MDII, 1 water containing 30 mg of hemoglobin
mA.

界面活性剤(Span85)4滴を加えた3%ポリスチ
レンを含むベンゼン溶液に激しく攪拌しながら滴下した
。生成した乳濁液を、アルギン酸すトリウム15011
Eを含む水1OIIIQに激しく攪拌しながら滴下した
。生成した乳濁液に窒素ガスを吹き当てながら攪拌を続
はベンゼンを除いた。ベンゼン臭が無くなった所で攪拌
を止め、マイクロカプセルの生成を顕微鏡で確認した。
It was added dropwise to a benzene solution containing 3% polystyrene to which 4 drops of a surfactant (Span 85) had been added while stirring vigorously. The resulting emulsion was treated with thorium alginate 15011.
The mixture was added dropwise to 1OIIIQ of water containing E with vigorous stirring. The resulting emulsion was then stirred while blowing nitrogen gas to remove the benzene. Stirring was stopped when the benzene odor disappeared, and the formation of microcapsules was confirmed using a microscope.

生成したマイクロカプセル溶液を注射器に入れ、1.5
%塩化カルシウム溶液40m2に滴下し、球状のゲルを
生成させた。ゲルを1晩4℃で1.5%塩化カルシウム
溶液中に保存し、ゲル化を進めた。ゲルを100mQの
1.5%塩化カルシウム溶液で洗浄し、固定化酵素(4
,54E)を得た。
Pour the generated microcapsule solution into a syringe and inject 1.5
% calcium chloride solution to form a spherical gel. The gel was stored overnight at 4° C. in a 1.5% calcium chloride solution to allow gelation to proceed. The gel was washed with 100 mQ of 1.5% calcium chloride solution and immobilized enzyme (4
, 54E) were obtained.

球状のゲルからなるこの固定化酵素は、直径が1〜1 
、5mmであった。
This immobilized enzyme consists of a spherical gel with a diameter of 1 to 1
, 5 mm.

次に、実施例1と同様にして、ゲル洗浄液中のMDIを
測定し、また固定イいDIの活性’:c 31!l定し
た。
Next, MDI in the gel washing solution was measured in the same manner as in Example 1, and the activity of immobilized DI': c 31! I decided.

その結果、ゲル洗浄液中には、投入MDI活性の15%
が検出された。これはゲル化の際の急激なイオン強度の
変化とゲル収縮の為にマイクロカプセルの一部が破壊さ
れたためと思われ、マイクロカプセル中のイオン強度を
上げることによって防ぐことができる。固定化されたM
DH活性は、投入MDH活性の14%があった。
As a result, the gel washing solution contained 15% of the input MDI activity.
was detected. This seems to be due to part of the microcapsules being destroyed due to rapid changes in ionic strength during gelation and gel contraction, and can be prevented by increasing the ionic strength in the microcapsules. Fixed M
The DH activity was 14% of the input MDH activity.

実施例4 MDHloou、ヘモグロビン30mg、NAD2+n
gを含む0.0’l+’lリンII!fi uiN液(
pH47,5)1m Qを、界面活性剤(Span85
)を4滴加えた3%ポリメタクリル酸メチルを含むベン
ゼン溶液1mffに激しく攪拌しながら滴下した。生成
した乳濁液を、ゼラチン1gを含む0.01Mリン酸緩
衝液(pH7,5)10m Qに激しく攪拌しながら滴
下した。生成した乳濁液に窒素ガスを吹き当てながら攪
拌を続け、ベンゼンを除いた。マイクロカプセルの生成
を顕微鏡で確認した後に、25%グルタルアルデヒド溶
液を200μ悲加えた。
Example 4 MDHlou, hemoglobin 30mg, NAD2+n
0.0'l+'l phosphorus II containing g! fi uiN liquid (
pH47,5) 1m Q, surfactant (Span85
) was added dropwise to 1 mff of a benzene solution containing 3% polymethyl methacrylate with vigorous stirring. The resulting emulsion was added dropwise to 10 mQ of 0.01M phosphate buffer (pH 7.5) containing 1 g of gelatin with vigorous stirring. Stirring was continued while blowing nitrogen gas to the resulting emulsion to remove benzene. After confirming the formation of microcapsules using a microscope, 200 μl of 25% glutaraldehyde solution was added.

約10分でゲル化が起り、更に2時間、4°Cでゲル化
を進めた。生成したゲルはワーリングブレンダーで粉砕
し、100m QのO,OIMリン酸松Dfl液(pH
7,5)で洗浄し、固定化酵素(ta、40g)を得た
Gelation occurred in about 10 minutes, and gelation was continued for an additional 2 hours at 4°C. The generated gel was pulverized with a Waring blender and mixed with 100 mQ of O, OIM phosphoric acid Dfl solution (pH
7,5) to obtain immobilized enzyme (TA, 40 g).

次に、実施例1と同様にして、ゲル洗浄液中のMDI活
性及び固定化MDHの活性を測定した。その結果、ゲル
の洗浄液中には、投入MDI活性の0.4%が検出され
、きわめて効率よく酵素活性が固定化された事が示され
た。また、固定化MDI(の総酵素活性は、投入MDH
活性の26%であった。
Next, in the same manner as in Example 1, the MDI activity and the immobilized MDH activity in the gel washing solution were measured. As a result, 0.4% of the input MDI activity was detected in the gel washing solution, indicating that the enzyme activity was immobilized very efficiently. In addition, the total enzyme activity of immobilized MDI (injected MDH
It was 26% of the activity.

実施例5 本発明の固定化法が、荊記脱水素耐索だけではなく、他
のキナーゼ酵素にも適用可能なことを示すために、AT
P関与のキナーゼについても実験を行った。
Example 5 In order to demonstrate that the immobilization method of the present invention is applicable not only to Jingji dehydrogenation resistant chain but also to other kinase enzymes, AT
Experiments were also conducted on P-related kinases.

ヘキソキナーゼ(ベーリンガー社製、商品名。Hexokinase (manufactured by Boehringer, trade name).

「ヘキソキナーゼ」、以下「Hに」と略称する。 )1
50u、グルコース−6−リン酸説水素酵素(ベーリン
ガー社製、商品名「グルコース−6−リン酸脱水素酵素
」以下rGSPD旧と略称する− )120u、ヘモグ
ロビン30rag、ATP(アゾジノン−5′−3リン
酸)2m3. NADPにコチン・アデニン・ジヌクレ
オチド・リンlj7)2mg。
"Hexokinase", hereinafter abbreviated as "H". )1
50u, glucose-6-phosphate hydrogenase (manufactured by Boehringer, trade name "glucose-6-phosphate dehydrogenase", hereinafter abbreviated as rGSPD), 120u, hemoglobin 30rag, ATP (azodinone-5'-3) phosphoric acid) 2m3. Cotin adenine dinucleotide phosphorus lj7) 2mg in NADP.

塩化マグネシウム20+agを含む0.05M )−リ
ス塩酸緩衝液(pH8,5) 1m Qを、界面活性剤
(Span85)4滴を加えた3%ポリスチレンを含む
ベンゼン溶液1履0に激しく攪拌しながら滴下した。生
成した乳濁液を、ポリエチレングリコールジアクリレー
ト(分子量約4000)2.、メチレンビスアクリルア
ミド100m3、塩化マグネシウムニア00mgを含む
0.05iリス塩酸緩衝液(pH8,5)10m Qに
激しく攪拌しながら滴下した。
Add 1 m of 0.05M )-lith hydrochloric acid buffer (pH 8,5) containing 20+ag of magnesium chloride to 1 ml of benzene solution containing 3% polystyrene and 4 drops of surfactant (Span 85) with vigorous stirring. did. The resulting emulsion was treated with polyethylene glycol diacrylate (molecular weight approximately 4000)2. The mixture was added dropwise to 10 m of 0.05I Lis-HCl buffer (pH 8,5) containing 100 m of methylene bisacrylamide and 00 mg of magnesium chloride with vigorous stirring.

生成した乳濁液に窒素ガスを吹き当てながら攪拌を続け
、ベンゼンを除いた。ベンゼン臭が無くなった所で攪拌
を止め、窒素ガスで乳濁液を5分間バブリングした。マ
イクロカプセルの生成を顕微鏡で確認した後に、6%過
硫酸カリウム水溶液500μQとジメチルアミノプロピ
オニトリル100μQを加え、よく振り混ぜた後に、窒
素ガスを吹きつけながら静にした。約3分でゲル化が起
り、その後、さらに20分間室温で放置しゲル化を進め
た。
Stirring was continued while blowing nitrogen gas to the resulting emulsion to remove benzene. Stirring was stopped when the benzene odor disappeared, and nitrogen gas was bubbled through the emulsion for 5 minutes. After confirming the formation of microcapsules with a microscope, 500 μQ of a 6% potassium persulfate aqueous solution and 100 μQ of dimethylaminopropionitrile were added, shaken thoroughly, and left still while blowing nitrogen gas. Gelation occurred in about 3 minutes, and was then allowed to stand at room temperature for an additional 20 minutes to advance gelation.

生成したゲルは、ワーリングブレンダーで粉砕し、lo
om Qの0.01M トリス塩酸aFJf液(P11
7.5)で洗浄し、固定化酵素(13,22F!、)を
得た。
The generated gel was crushed with a Waring blender and lo
om Q's 0.01M Tris-HCl aFJf solution (P11
7.5) to obtain immobilized enzyme (13,22F!).

次に、未固定化G6PD)l及び)IK、ゲル洗浄液中
の未固定G6PDH及びHに、さらに固定化G6PDI
+及びHにの活性を以下のようにして測定した。
Next, unimmobilized G6PD)l and )IK, unimmobilized G6PDH and H in the gel washing solution, and further immobilized G6PDI
+ and H activities were measured as follows.

なお、G 6 P D Hにおいて、その1ユニツト(
u)は、pH7,6,30°C11分間で1μモルのグ
ルコース−6−リン酸を酸化するのに必要な酵素活性を
示し、また、)iKにおいて、そのlユニット(u)は
、 p)17.6.30℃、1分間で1μモルのグルコ
ースをリン酸化するのに必要な酵素活性を示す、 II
Kの生産物は、グリコース−6−リン酸で、過剰に存在
するG6PDHがその量をNADHの量に変換し測定す
る。
In addition, in G 6 P D H, one unit (
u) exhibits the enzyme activity required to oxidize 1 μmol of glucose-6-phosphate at pH 7, 6, 30 °C for 11 minutes, and in )iK, its 1 unit (u) is p) 17.6. Demonstrates the enzyme activity necessary to phosphorylate 1 μmol of glucose in 1 minute at 30°C, II
The product of K is glycose-6-phosphate, and the excess G6PDH converts its amount into the amount of NADH and is measured.

未固定化G6PDHの活性測定では、グルコース−6−
リン酸1.2mM、 NADP 0.37mM、塩化マ
グネシウム6 、7mMの濃度条件の86.3mM I
〜リエタノールアミン緩衝液(p)17.6)を用い、
30℃で、340nII+の吸光度の増加の初速底から
、G6P叶活性を求めた。固定化G6PDHの活性も前
記と同じ測定法で求めた。11にの活性測定では、グル
コース222mM、ATP2.7mM、NADP 0.
73mM、塩化マグネシウム6.7mM、G6PDII
 0.5u/nuの濃度条件の82.31トリ工タノー
ルアミン級衝液(pH7,6)を用い、30°Cで34
0nmの吸光度の増加の初速液から、Hに活性を求めた
。固定化Hにの活性も前記と同じ測定法を用いた。
In the activity measurement of unimmobilized G6PDH, glucose-6-
86.3mM I with concentration conditions of 1.2mM phosphoric acid, 0.37mM NADP, 6 and 7mM magnesium chloride
~ using reethanolamine buffer (p) 17.6),
G6P leaf activity was determined from the initial velocity bottom of the increase in absorbance of 340nII+ at 30°C. The activity of immobilized G6PDH was also determined using the same measurement method as described above. 11, glucose 222mM, ATP 2.7mM, NADP 0.
73mM, magnesium chloride 6.7mM, G6PDII
Using 82.31 triethanolamine grade buffer solution (pH 7,6) with a concentration of 0.5 u/nu,
The activity of H was determined from the initial rate of increase in absorbance at 0 nm. The same measuring method as above was used for the activity on immobilized H.

HKとG6PDHの共役反応は、HKの活性測定の試薬
から、G 6 P D Hを除いたものを用い、30℃
において、固定化酵素のみで、 NADPHの生成、す
なわち340nmの吸光度の増加を調べた。
The conjugation reaction between HK and G6PDH was carried out at 30°C using a reagent for measuring HK activity without G 6 PDH.
In this study, the production of NADPH, that is, the increase in absorbance at 340 nm, was investigated using only the immobilized enzyme.

その結果、ゲルの洗浄液中には、投入11に活性の2.
5%、投入G6PDH活性の0.6%が検出され、きわ
めて効率よく酵素活性が固定化されたことが示された。
As a result, in the gel washing solution, there are 2.
5% and 0.6% of the input G6PDH activity was detected, indicating that the enzyme activity was immobilized very efficiently.

固定化酵素活性では、投入1(に活性の33%、投入G
6PDH活性の7%が測定された。更に、固定化された
)IK活性とG6PD)l活性の共役反応を調べた所。
For immobilized enzyme activity, input 1 (33% of the activity, input G
7% of 6PDH activity was measured. Furthermore, the coupled reaction between immobilized IK activity and G6PD) activity was investigated.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高分子ゲルマトリックス中に、マイクロカプセル
化酵素を分散保持させた構造を有する固定化酵素。
(1) An immobilized enzyme having a structure in which microencapsulated enzymes are dispersed and held in a polymer gel matrix.
(2)酵素を含有する水性液滴が疎水性高分子の有機溶
媒溶液中に分散している一次乳化液を、親水性高分子を
含有する水性媒体中に分散させて二次乳化液となし、該
有機溶媒を蒸発除去して、親水性高分子を含有する水性
媒体中にマイクロカプセル化酵素を生成させた後、該親
水性高分子をゲル化させることを特徴とする固定化酵素
の製造方法。
(2) A primary emulsion in which aqueous droplets containing an enzyme are dispersed in an organic solvent solution of a hydrophobic polymer is dispersed in an aqueous medium containing a hydrophilic polymer to form a secondary emulsion. , producing a microencapsulated enzyme in an aqueous medium containing a hydrophilic polymer by evaporating the organic solvent, and then gelling the hydrophilic polymer. Method.
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