JPS6170975A - 生化学反応装置 - Google Patents
生化学反応装置Info
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- JPS6170975A JPS6170975A JP19302484A JP19302484A JPS6170975A JP S6170975 A JPS6170975 A JP S6170975A JP 19302484 A JP19302484 A JP 19302484A JP 19302484 A JP19302484 A JP 19302484A JP S6170975 A JPS6170975 A JP S6170975A
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- Japan
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- Pending
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (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】
（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、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
離することが非常に困難であり、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。
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、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
離することが非常に困難であり、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導入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鶴乃至数日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。
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導入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鶴乃至数日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、固定化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（、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。
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、固定化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（、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。
他方、基質や反応生成物が生細胞の周辺に滞留するとき
、生細胞が失活したり、或いは死滅することがあること
が知られている。従って、反応の安定性及び高生産性を
要求される実用的な生化学反応装置においては、生細胞
に対して滞留することなしに、基質溶液及び反応生成物
溶液の円滑な流れを確保することが重要であり、従来よ
り強く要請されている。
、生細胞が失活したり、或いは死滅することがあること
が知られている。従って、反応の安定性及び高生産性を
要求される実用的な生化学反応装置においては、生細胞
に対して滞留することなしに、基質溶液及び反応生成物
溶液の円滑な流れを確保することが重要であり、従来よ
り強く要請されている。
（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
し、また、上記要請に応えるためになされたものであっ
て、生細胞の活性を高く保持しつつ、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。
し、また、上記要請に応えるためになされたものであっ
て、生細胞の活性を高く保持しつつ、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の第１は、（ａｌ 反応液の
導入口と導出口とを有する反応容器と、 （ｂｌ 上記導入口に一端が接続され、壁体が液体を
透過させる円筒状支持体と、 ｆｃ） 生細胞浮遊液が封入されてなり、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限定さ
れた透過性を有する透過膜よりなる細管が上記支持体の
周囲に巻回されてなることを特徴とする。
明による生化学反応装置の第１は、（ａｌ 反応液の
導入口と導出口とを有する反応容器と、 （ｂｌ 上記導入口に一端が接続され、壁体が液体を
透過させる円筒状支持体と、 ｆｃ） 生細胞浮遊液が封入されてなり、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限定さ
れた透過性を有する透過膜よりなる細管が上記支持体の
周囲に巻回されてなることを特徴とする。
以下に実施例を示す図面に基づいて本発明による生化学
反応装置を説明する。
反応装置を説明する。
第１図は本発明による第１の生化学反応装置の実施例を
示す。
示す。
基質溶ン皮及び反応生成物溶液、即ち、反応液の導入口
１と導出口２とををする反応容器３の上記導入口に円筒
状支持体４がその一端において接続されて、共軸的に反
応容器内に配設されている。
１と導出口２とををする反応容器３の上記導入口に円筒
状支持体４がその一端において接続されて、共軸的に反
応容器内に配設されている。
この第１の装置においては、この円筒状支持体の壁体５
は、反応液を抵抗なく透過させると共に、細管６をその
上に巻回する際に破損しない程度の強度を有すれば足り
、特に、その材質は制限されない。例えば、具体的には
金網、多数の穿孔を設けた紙、樹脂、セラミックス等か
らなる円筒が用いられる。
は、反応液を抵抗なく透過させると共に、細管６をその
上に巻回する際に破損しない程度の強度を有すれば足り
、特に、その材質は制限されない。例えば、具体的には
金網、多数の穿孔を設けた紙、樹脂、セラミックス等か
らなる円筒が用いられる。
このような円筒状支持体の周囲に、生細胞浮遊液が封入
されてなる透過膜よりなる細管６が巻回されている。こ
の場合、細管は連続した長尺管であって、支持体の周囲
に螺旋状に巻回されていてもよく、或いは環状であって
、支持体の周囲に輪切り状に隣接して巻回されていても
よい。また、必要に応じて、二重又はそれ以上に巻回さ
れていてもよい。
されてなる透過膜よりなる細管６が巻回されている。こ
の場合、細管は連続した長尺管であって、支持体の周囲
に螺旋状に巻回されていてもよく、或いは環状であって
、支持体の周囲に輪切り状に隣接して巻回されていても
よい。また、必要に応じて、二重又はそれ以上に巻回さ
れていてもよい。
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。
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。
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。
また、上記細管を成形する透過膜は、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、用いる生細胞及び基
質、生細胞による反応生成物に応じて適宜に選ばれる。
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、用いる生細胞及び基
質、生細胞による反応生成物に応じて適宜に選ばれる。
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１０００−１００万程度であ
る膜が好適に用いられる。
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１０００−１００万程度であ
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龍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、前記したように、上記支持円筒上への巻回の態
様によって適宜に選ばれ、特に制限されない。
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龍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、前記したように、上記支持円筒上への巻回の態
様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。
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。
このような反応装置によれば、導入口から反応容器内に
供給された基質−溶液は、円筒状支持体の壁体を通過し
て、支持体の周囲に巻回された細管の壁体を透過し、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。
供給された基質−溶液は、円筒状支持体の壁体を通過し
て、支持体の周囲に巻回された細管の壁体を透過し、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。
本発明による生化学反応装置の第２は、（ａ） 反応
液の導入口と導出口とを有する反応容器と１、 （ｂｌ 一端が上記導入口に接続され、他端が閉塞さ
−れ、壁体が基質は透過させるが、反応生成物は透過さ
せない限定された透過性を有する透過膜よりなる円筒状
支持体と、 （ｃ） 生細胞浮遊液が封入されてなり、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限定さ
れた透過性を有する透過膜よりなる細管が上記支持体の
周囲に巻回されてなることを特徴とする。
液の導入口と導出口とを有する反応容器と１、 （ｂｌ 一端が上記導入口に接続され、他端が閉塞さ
−れ、壁体が基質は透過させるが、反応生成物は透過さ
せない限定された透過性を有する透過膜よりなる円筒状
支持体と、 （ｃ） 生細胞浮遊液が封入されてなり、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限定さ
れた透過性を有する透過膜よりなる細管が上記支持体の
周囲に巻回されてなることを特徴とする。
この第２の装置においては、第２図に示すように、反応
液の導入口１と導出口２とを有する反応容器３の上記導
入口に円筒状支持体４がその一端において接続されて、
共軸的に反応容器内に配設されている点は前記第１の装
置と同じであるが、この装置によれば、上記円筒状支持
体は、基質は透過させるが、反応生成物は透過させない
限定された透過性を有する透過膜よりなる壁体５を有す
ると共に、他端は液体を透過させない底壁７にて閉塞さ
れている。上記壁体５の周囲に生細胞浮遊液が封入され
てなる透過膜よりなる細管６が巻回 ：され
ている。
液の導入口１と導出口２とを有する反応容器３の上記導
入口に円筒状支持体４がその一端において接続されて、
共軸的に反応容器内に配設されている点は前記第１の装
置と同じであるが、この装置によれば、上記円筒状支持
体は、基質は透過させるが、反応生成物は透過させない
限定された透過性を有する透過膜よりなる壁体５を有す
ると共に、他端は液体を透過させない底壁７にて閉塞さ
れている。上記壁体５の周囲に生細胞浮遊液が封入され
てなる透過膜よりなる細管６が巻回 ：され
ている。
尚、この壁体５に強度を与えるため、必要に応して、多
数の穿孔を施した紙、樹脂、セラミックス等からなる円
筒８の内面又は外面に上記限定された透過性を有する透
過膜を形成してもよい。
数の穿孔を施した紙、樹脂、セラミックス等からなる円
筒８の内面又は外面に上記限定された透過性を有する透
過膜を形成してもよい。
この第２の反応装置においても、導入口から反
、、・′応答器内に供給された基質溶液は、第１の
装置と ］同様に、円筒状支持体の壁体を通
過して、支持体の周囲に巻回された細管の壁体を透過し
、細管内の生細胞と接触して、所定の生化学反応を行な
い、反応生成物を生成する。しかし、この第２の装置に
おいては、支持体の壁体５は、基質は透過させるが、反
応生成物は透過させないので、導出口より反応生成物を
高濃度で得ることができる。このような装置は、例えば
、基質が低分子量物質であリ、反応生成物が高分子量物
質である場合に好適に使用することができる。
、、・′応答器内に供給された基質溶液は、第１の
装置と ］同様に、円筒状支持体の壁体を通
過して、支持体の周囲に巻回された細管の壁体を透過し
、細管内の生細胞と接触して、所定の生化学反応を行な
い、反応生成物を生成する。しかし、この第２の装置に
おいては、支持体の壁体５は、基質は透過させるが、反
応生成物は透過させないので、導出口より反応生成物を
高濃度で得ることができる。このような装置は、例えば
、基質が低分子量物質であリ、反応生成物が高分子量物
質である場合に好適に使用することができる。
尚、図示しないが、支持体内の基質溶液を適宜の管系に
よって基質導入口に循環させてもよい。
よって基質導入口に循環させてもよい。
（発明の効果）
零発叫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おいて、液体
を透過させる円筒状支持体の周囲に巻回されているので
、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、生細胞は強度を有する細
管内に保護されているうえに、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。また
、支持管内は基質溶液の通路として機能して、基質溶液
を反応容器内に一様に分散して、基質溶液及び反応生成
物溶液の円滑な流れを確保することができる。
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おいて、液体
を透過させる円筒状支持体の周囲に巻回されているので
、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、生細胞は強度を有する細
管内に保護されているうえに、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。また
、支持管内は基質溶液の通路として機能して、基質溶液
を反応容器内に一様に分散して、基質溶液及び反応生成
物溶液の円滑な流れを確保することができる。
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。更に、前記したように、反応
生成物を前記支持体内に透過させないように、支持体を
限定された透過性を存するように選ぶことにより、導出
口からは反応生成物を高い分離効率にて得ることができ
ると共に、基質に反応生成物が混入することがない。
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。更に、前記したように、反応
生成物を前記支持体内に透過させないように、支持体を
限定された透過性を存するように選ぶことにより、導出
口からは反応生成物を高い分離効率にて得ることができ
ると共に、基質に反応生成物が混入することがない。
第１図は本発明による第１の生化学反応装置の実施例を
示す断面図、第２図は本発明による第２の装置の実施例
を示す断面図である。 １・・・導入口、２・・・導出口、３・・・反応容器、
４・・・円筒状支持体、５・・・壁体、６・・・細管、
７・・・底壁。
示す断面図、第２図は本発明による第２の装置の実施例
を示す断面図である。 １・・・導入口、２・・・導出口、３・・・反応容器、
４・・・円筒状支持体、５・・・壁体、６・・・細管、
７・・・底壁。
Claims (2)
- （１）（ａ）反応液の導入口と導出口とを有する反応容
器と、 （ｂ）上記導入口に一端が接続され、壁体が液体を透過
させる円筒状支持体と、 （ｃ）生細胞浮遊液が封入されてなり、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限定された
透過性を有する透過膜よりなる細管が上記支持体の周囲
に巻回されてなることを特徴とする生化学反応装置。 - （２）（ａ）反応液の導入口と導出口とを有する反応容
器と、 （ｂ）一端が上記導入口に接続され、他端が閉塞され、
壁体が基質は透過させるが、反応生成物は透過させない
限定された透過性を有する透過膜よりなる円筒状支持体
と、 （ｃ）生細胞浮遊液が封入されてなり、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限定された
透過性を有する透過膜よりなる細管が上記支持体の周囲
に巻回されてなることを特徴とする生化学反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19302484A JPS6170975A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 生化学反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19302484A JPS6170975A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 生化学反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170975A true JPS6170975A (ja) | 1986-04-11 |
Family
ID=16300903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19302484A Pending JPS6170975A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 生化学反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170975A (ja) |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP19302484A patent/JPS6170975A/ja active Pending
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