JPS6170973A

JPS6170973A - 生化学反応装置

Info

Publication number: JPS6170973A
Application number: JP19302284A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Furuya; 古谷　力; Keiichi Ushiyama; 敬一牛山
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-04-11

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）本発明は生化学反応装置に関する。

（従来の技術）生化学反応、例えば、代表的には、酵素反応は医薬品、
食品等の製造の過程で既に一部工業的にも実施されてい
るが、従来は、このような酵素反応は、酵素を基質の水
溶液に溶解させ、この水溶液中で行なわせるか、又は特
に多段階の酵素反応を必要とする場合は、酵素を生産す
る生細胞を用いた方が有利であるので、生細胞の培養液
中において、若しくは生細胞を基質溶液中に分散させた
、液中において反応を行なわせている。しかし、このよ
うな方法によれば、反応条件を一定に維持しつつミ新鮮
な酵素又は生細胞を補給したり、また、反応後□に酵素
を失活させることなく、生成物を酵素又は生細胞から分
離す１ことが非常に困難であ・す、酵素が不経済に消費
され、そのうえ、反応が回分式であるから生産性に劣る
問題がある。

このよ、うな問題を解決するために、近年、粒子状の水
不溶性の担体に酵素を生産する生細胞を固定化し、その
分離回収を可能とした固定化生細胞を反応容器内に充填
し、この反応容器に基質溶液を４人して酵素反応を行な
わせることが提案され、また、一部では既に実用化され
ている。゛即ち、通常、セルロース、デキストラン、ア
ガロース等の多糖類の誘導体やポリアクリルアミドゲル
等の合成重合体からなる径１龍乃至数龍の粒子内に生細
胞を包括法により固定化した固定化生細胞を反応容器に
充填し、これに基質溶液を導入して固定化生細胞と接触
させ、酵素反応を行なわせる。

しかし、このような担体粒子に生細胞を固定化させた従
来の固定化生細胞を用いる生化学反応によれば、先ず、
反応容器に充填した際に固定化生細胞が強度に乏しいう
えに、更に、固定ｊヒ生細胞を調製する化学的過程にお
いて生細胞が死滅することが多く、酵素活性の高い固定
化生細胞を得ることが一般に困難である。また、一旦、
固定化した生細胞が生化学反応の過程において担体粒子
から離脱し、固定化生細胞の酵素活性が経時的に速やか
に低下する問題もある。このように、従来の固定化生細
胞を用いて工業的に生化学反応を行なうには、固定化生
細胞の強度、酵素活性の安定性や反応生成物の収率の点
等において、尚も大きい難点がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は従来の生化学反応における上記した問題を解決
するためになされたものであって、生細胞の活性を高（
保持しつつ、生化学反応を安定に且つ長期間にわたって
行なうことができる生化学反応装置を提供することを目
的とする。

（上記問題点を解決するための手段及び作用効果）本発
明による生化学反応装置は、生細胞浮遊液が封入されて
なる透過膜よりなる細管が、反応液の導入口と導出口と
を有する反応容器内に充填されてなることを特徴とする
。

本発明において、「生細胞」とは、真核細胞、原核細胞
を問わず、一般に培養可能な細胞を意味し、例えば代表
例として、従来より発酵工業において用いられている各
種カビ、酵母、細菌、放線菌等を挙げることができる。

また、「生細胞浮遊液」とは、培養した上記生細胞を遠
心分離等の適宜の手段によって濃縮し、適当な水性媒体
中に懸濁させた生細胞の水性懸濁液を意味する。

本発明においては、このような生細胞浮遊液が透過膜を
壁体として形成される細管内に封入され、反応容器に充
填されている。ここに、透過膜は、用いる生細胞、基質
及び反応生成物、特にその大きさに依存し、生細胞は透
過させないが、基質及び反応生成物は透過させる孔径の
微孔を有することが必要であり、これらを考慮して適宜
に選ばれる。このように限定された透過性を有する透過
膜として、通常は、平均孔径０．０５〜０．３μｍの・
微孔を有する微孔質膜や限外濾過膜が好適に用いられ、
特に、限外濾過膜の場合は、分画分子量が１０００〜１
００万程度である膜が好適に用いられる。

更に、反応容器の体積当りの反応量は、細管の表面積や
細管内の生細胞量等によって大きく規定されると共に、
細管が実用的な強度を有するように、本発明においては
、細管は内径が０．２〜５　＋ｎの範囲にあることが好
ましいが、しかし、これに限定されるものではない。細
管の長さは、後述するように、反応容器への細管の充填
方法によって適宜に選ばれ、特に制限されない。

上記のような細管に生細胞浮遊液を充填するには、例え
ば、細管開口端部を生細胞浮遊液中に浸漬し、毛管現象
を利用して細管内に浮遊液を充填する方法、細管開口端
部を浮遊液に浸漬し、他端開口から浮遊液を吸い上げて
充填する方法、注射針等にて細管内に注入充填する方法
等、任意の方法によることができる。生細胞浮遊液を充
填された細管は、例えば、ヒートシールや硬化性樹脂に
て開口端が封止される。

反応容器への細管の充填態様は何ら制限されない。図面
は本発明による生化学反応装置の実施例を示し、基質溶
液及び／又は反応生成物溶液、即ち、反応液のための導
入口１と導出口２とを有する反応容器３内にその長手方
向に平行に上記細管４が集束されて充填されている。こ
のような反応　　　　□゛装置よれば、基質導入口から
反応容器内に案内された基質溶液は、細管壁を透過し、
細管内の生細胞と接触して、所定の生化学反応を行ない
、かくして、生成した反応生成物は細管壁を透過し、基
質溶液と共に導出口から□反応装置外に導かれる。

必要に応じて、基質溶液は循環して反応容器に供給され
る。

図示しないが、細管は、例えば、長い螺旋状に巻かれて
反応容器内に充填されていてもよく、或いは適宜長さに
切断され、無秩序に反応容器内に充填されていてもよい
。

（発明の効果）本発明の生化学反応装置によれば、以上のように、生細
胞浮遊液が限定された透過性を有する透過膜よりなる細
管内に封入され、この細管が反応容器内に充填されてい
るので、従来の生細胞を固定化した粒子状担体を反応容
器に充填してなる反応装置と異なり、生細胞は反応容器
内において細管内に遊離状態で封入され、拘束されてい
るのみであるので、かかる細管を調製する過程で失活す
ることがなく、高い生細胞活性を保持することができる
。従って、本発明の装置によれば、安定して長期間にわ
たって所定の生化学反応を行なって、高い収率にて反応
生成物を得ることができる。

（実施例）以下に本発明の装置による生化学反応の実施例を挙げる
。

実施例１培養したビール酵母を遠心分離して集め、滅菌水中に１
０９個／＋ｏｌとなるように懸濁させ、生細胞浮遊液を
調製した。

この生細胞浮遊液を分画分子量２００００のポリスルホ
ン限外濾過膜からなる内径０．５　＋＋ｎ、外径１．０
龍の細管内に注入した後、長さ３０ａｎになるように両
端をヒートシールした。この細管１００本を集束し、図
示したように、内径２．５　ｃｍ、長さ３５０のガラス
製カラムに充填し、本発明による反応装置とした。

このカラムに５％グルコース水溶液を２０ｍ１／分の割
合で通液してアルコール生産を行なったところ、３〜４
％濃度のアルコールを６週間にわたって連続して得るこ
とができた。

実施例２培養した枯草菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　５ｕｂｔｉｌｉｓ
）を用いて、実施例１と同様にして滅菌水中にＩＱＩＺ
個／ｍｌとなるように懸濁させて生細胞浮遊液を調製し
、これを孔径０．１１１Ｉｌの微孔を有するエチレン−
酢酸ビニル共重合体よりなる微孔質膜からなる内径１　
ａｍ、外径２１ＩＩ、長さ３ｍの細管内に注入した後、
両端をヒートシールした。この細管を直径１０ｍｍ、長
さ２０ｃ１１１のガラス棒に螺旋状に巻きつけ、内径２
゜５ｃｍ、長さ３０ｃａ＋のガラス製カラムに充填し、
本発明による反応装置とした。

このカラムに２％デンプン水溶液を３０ｍ１／分の割合
で通液し、カラムからの流出液中の還元糖を測定したと
ころ、３０日間にわたって濃度０．２〜０．８％の還元
糖が生成することが確認された。

【図面の簡単な説明】図面は本発明による生化学反応装置の実施例を示す断面
図である。１・・・導入口、２・・・導出口、３・・・反応容器、
４・・・細管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生細胞浮遊液が封入されてなる透過膜よりなる細
管が、反応液の導入口と導出口とを有する反応容器内に
充填されてなることを特徴とする生化学反応装置。