JPS62138193A - Production of immobilization granules of enzyme or microorganism - Google Patents

Production of immobilization granules of enzyme or microorganism

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JPS62138193A
JPS62138193A JP27944885A JP27944885A JPS62138193A JP S62138193 A JPS62138193 A JP S62138193A JP 27944885 A JP27944885 A JP 27944885A JP 27944885 A JP27944885 A JP 27944885A JP S62138193 A JPS62138193 A JP S62138193A
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Japan
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water
polyvalent metal
metal ions
granular
enzyme
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Application number
JP27944885A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Umeyama
公一 梅山
Hitoshi Izumida
仁 泉田
Kozo Iida
飯田 高三
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Kansai Paint Co Ltd
Original Assignee
Kansai Paint Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:Inexpensive polyvinyl alcohol is used as an immobilization carrier and it is combined with a water-soluble polysaccharide which forms gell by contacting with polyvalent metal ions to produce granular immobilization product of high strength with enzyme loss reduced. CONSTITUTION:Polyvinyl alcohol, a water-soluble polysaccharide which is capable of forming gel by contacting with polyvalent metal ions and an enzyme or cell bodies of a microorganism are mixed and the liquid composition is added dropwise in an aqueous medium containing polyvalent metal ions and boric acid to convert the composition into granular gel. The water-soluble polysaccharide is preferably an alkali metal salt of alginic acid, carrageenan, mannan or chitosan.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酵素又は微生物菌体の固定化に関し、さらに詳
しくは酵素又は微生物菌体を粒状成形物として固定化す
る方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the immobilization of enzymes or microbial cells, and more particularly to a method for immobilizing enzymes or microbial cells in the form of granular molded products.

酵素又は微生物の固定化法としては、従来から包括法、
物理的吸着法、共有結合法等多くの方法が知られている
。これらの方法によって得られる塊状あるいはシート状
の固定化物は微生物反応や酵素反応に使用する場合には
、細かく切断したり粉砕したりした後方ラムに充填する
のが普通である。しかしその場合固定化物は面同志で密
着することが多く、微生物反応や、酵素反応の効率が悪
くなり、またたびたびチャネリング現象を起こしてカラ
ムを閉塞する等の欠点もある。
Conventionally, methods for immobilizing enzymes or microorganisms include comprehensive method,
Many methods are known, such as physical adsorption methods and covalent bonding methods. When a lump or sheet-like immobilized product obtained by these methods is used for a microbial reaction or an enzymatic reaction, it is usually cut into small pieces or crushed and then packed into a rear ram. However, in this case, the immobilized substances often come into close contact with each other, which reduces the efficiency of microbial reactions and enzymatic reactions, and also has drawbacks such as frequent channeling phenomena that clog the column.

本発明者らは酵素又は微生物菌体を粒状成形物として固
定化することができれば、流動しゃすぐカラムへの充填
作業が容易で、粒子同志の接触面積も少なく微生物反応
や酵素反応の効率をアップすることができると考え先に
光硬化性樹脂と水溶性高分子多糖類を用いて酵素又は微
生物菌体の粒状ゲルを調製する方法を提案した(特開昭
59−11182号公報参照)。
The present inventors believe that if enzymes or microbial cells can be immobilized as a granular molded product, it will be easier to fill the fluidized column and the contact area between particles will be reduced, increasing the efficiency of microbial reactions and enzymatic reactions. Considering that it is possible to do so, we have previously proposed a method for preparing a granular gel of enzymes or microorganisms using a photocurable resin and a water-soluble polymeric polysaccharide (see JP-A-59-11182).

しかしながら、光硬化性樹脂は高価であり、且つ粒状物
に均一に活性光線を照射することが必要なためその適当
な照射装置がなかなか得られないなどの問題がありその
改善が要望されていた。そこで本発明者らは酵素又は微
生物菌体を容易に珪つ低コストで粒状成形物として固定
化する方法について鋭意研究を行なったところ、固定化
担体として安価なポリビニルアルコールを用いこのもの
と多価金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある
水溶性高分子多糖類との組合わせを使用して、硼酸と多
価金属イオンを含む水性媒体から極めて簡単に、酵素又
は微生物菌体のロスもなく、機械的強度の大きい粒状固
定化物を製造することができることを見い出し本発明を
完成するに至った。しかして、本発明によれば、 (a)  ポリビニルアルコール、 (b)  多価金属イオンとの接触によりゲル化する能
力のある水溶性高分子多糖類、及び(c)  酵素、又
は微生物菌体 を含んでなる液状組成物を、多価金属イオンと硼酸を含
有する水性媒体中に滴下して該組成物を粒状にゲル化さ
せることを特徴とする酵素又は微生物菌体の粒状固定化
成形物の製造方法が提供される。以下本発明の方法につ
いてさらに訂しく説明する。
However, photocurable resins are expensive, and since it is necessary to uniformly irradiate actinic rays onto granular materials, there are problems in that suitable irradiation equipment is difficult to obtain, and improvements have been desired. Therefore, the present inventors conducted extensive research on a method of immobilizing enzymes or microbial cells as granular molded products at low cost and easily, and found that using inexpensive polyvinyl alcohol as an immobilization carrier, this and polyvalent By using a combination of water-soluble polymeric polysaccharides that have the ability to gel on contact with metal ions, it is extremely easy to remove enzymes or microbial cells from aqueous media containing boric acid and polyvalent metal ions. The present inventors have discovered that it is possible to produce a granular immobilized product with high mechanical strength without using any of the above methods, and have completed the present invention. Therefore, according to the present invention, (a) polyvinyl alcohol, (b) a water-soluble polymeric polysaccharide capable of gelling upon contact with polyvalent metal ions, and (c) an enzyme or a microbial cell. A granular immobilized molded product of enzymes or microorganisms, characterized in that a liquid composition comprising the above composition is dropped into an aqueous medium containing polyvalent metal ions and boric acid to gel the composition into granules. A manufacturing method is provided. The method of the present invention will be explained in more detail below.

(a)  ポリビニルアルコール ポリビニルアルコールは安価で毒性も少なく、かつ機械
的強度にも優れたものである。該ポリビニルアルコール
としては、ケン化度は一般にioo〜75、重合度は3
00〜3,000のものが使用されるが、取り扱い粘度
、機械的強度を考慮すると、好ましくはケン化度90〜
80、重合度500〜2.500のものである。
(a) Polyvinyl alcohol Polyvinyl alcohol is inexpensive, has little toxicity, and has excellent mechanical strength. The polyvinyl alcohol generally has a degree of saponification of ioo to 75 and a degree of polymerization of 3.
The saponification degree is preferably 90 to 3,000, but considering handling viscosity and mechanical strength, saponification degree is preferably 90 to 3,000.
80 and a degree of polymerization of 500 to 2.500.

(b)  水溶性高分子多糖類 本発明の方法は、酵素又微生物菌体の固定化担体の水性
媒体中でのゲル化及び粒状を達成するために、固定化担
体として、前(a)項に述べたポリビニルアルコールと
組合わせて水溶性高分子多糖類を使用することに1つの
大きな特徴がある。
(b) Water-soluble polymeric polysaccharide In order to achieve gelation and granularity of an enzyme or microbial immobilization carrier in an aqueous medium, the method of the present invention uses the above-mentioned (a) as an immobilization carrier. There is one major feature in using a water-soluble polymeric polysaccharide in combination with polyvinyl alcohol as described above.

本発明において使用する水溶性高分子多糖類は、水溶性
であり、水性媒体中で多価金属イオンと接触したときに
水に不溶性又は難溶性のゲルに変化する能力のある高分
子多糖類で、−・般に約3.000〜約2,000,0
00の分子量を有し、また、多価金属イオンと接触させ
る前の水溶性の状態で通常少なくとも約log/、u(
2s℃)の溶解度を示すものが好適に使用される。
The water-soluble polymeric polysaccharide used in the present invention is a polymeric polysaccharide that is water-soluble and has the ability to change into a gel that is insoluble or poorly soluble in water when it comes into contact with polyvalent metal ions in an aqueous medium. , - generally about 3,000 to about 2,000,0
00 and typically has a molecular weight of at least about log/, u(
Those exhibiting a solubility of 2s° C.) are preferably used.

かかる特性をもつ水溶性高分子多糖類の具体例としては
、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナン、マンナ
ン、キトサン等が包含される。
Specific examples of water-soluble polymeric polysaccharides having such characteristics include alkali metal salts of alginic acid, carrageenan, mannan, chitosan, and the like.

これら水溶性高分子多糖類の1種であるアルギン酸の金
属塩は水性媒体中に溶解した状態で、多価金属イオン、
例えばマグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロ
ンチウムイオン、バリウムイオン等のアルカリ土類金属
イオン或いはアルミニウムイオン、セリウムイオン、ニ
ッケルイオン等の他の多価金属イオンのうちの少なくと
も1種の多価金属イオンと接触するとゲル化しうる。な
お、本発明において使用しうる水溶性高分子多糖類は、
すべての多価金属イオンの接触に対してゲル化能を有し
ている必要はなく、少なくとも1種の多価金属イオン、
好ましくはアルカリ土類金属イオンと接触した時にゲル
化する能力を有していれば充分である。ゲル化が起る多
価金属イオンの濃度は水溶性高分子多糖類の種類等によ
り異なるが、一般には少なくとも0.01mo文/!l
である。
The metal salt of alginic acid, which is one of these water-soluble polymeric polysaccharides, is dissolved in an aqueous medium and contains polyvalent metal ions,
For example, when it comes into contact with at least one polyvalent metal ion selected from alkaline earth metal ions such as magnesium ions, calcium ions, strontium ions, and barium ions, or other polyvalent metal ions such as aluminum ions, cerium ions, and nickel ions. Can be gelled. In addition, the water-soluble polymeric polysaccharides that can be used in the present invention are:
It is not necessary to have gelation ability upon contact with all polyvalent metal ions; at least one type of polyvalent metal ion,
Preferably, it is sufficient that it has the ability to gel when contacted with alkaline earth metal ions. The concentration of polyvalent metal ions at which gelation occurs varies depending on the type of water-soluble polymer polysaccharide, etc., but is generally at least 0.01 mo/! l
It is.

(d)  酵素又は微生物菌体 本発明の方法により固定化しうる酵素又は微生物菌体の
種類には特に制約はなく、本発明の方法によれば、どの
ような種類の酵素又は微生物菌体でも、その酵素活性を
実質的に失活させることなく固定化することができる。
(d) Enzymes or microbial cells There are no particular restrictions on the types of enzymes or microbial cells that can be immobilized by the method of the present invention, and according to the method of the present invention, any type of enzyme or microbial cells can be immobilized. It can be immobilized without substantially deactivating its enzyme activity.

しかして、本発明の方法によって固定化しうる酵素及び
微生物菌体の代表例を示せば次のとおりである。
Representative examples of enzymes and microbial cells that can be immobilized by the method of the present invention are as follows.

(イ) 酵素の例 ラクテートデヒドロゲナーゼ(1、1、2、3)ラクテ
ートオキシダーゼ(1,1,3,2)グルコースオキシ
ダーゼ(1,1,3,4)ホルメートデヒドロゲナーゼ
(1、2、1、2)アルデヒドデヒドロゲナーゼ(1,
2,1,3)アルデヒドオキシダーゼ(1,2,3,1
)キサンチンオキシダーゼ(1,2,3,2)ピルビン
酸オキシダーゼ(1,2,3,3)ピルビン酸リダクタ
ーゼ(1,2,4,1)コルチゾン−α−リダクターゼ (1,3,1,4) アシルCoA−デヒドロゲナーゼ (13,99,3) 3−ケトステロイドΔl−デヒドロゲナーゼ(1,3,
99,4) 3−ケトステロイドΔ4−デヒドロゲナーゼ(1,3,
99,5) L−アラニンデヒドロゲナーゼ (1,4,1,1) L−グルタミン酸デヒドロゲナーゼ (1,4,1,3) L−アミノ酸オキシダーゼ(1,4,3,2)D−アミ
ノ酸オキシダーゼ(1,4,3,3)カタラーゼ(1,
11,1,6) カテコールメチルトランスフェラーゼ (2、1、1、e) カルニチンアセチルトランスフェラーゼ(2,3,1,
7) アセチルCoAアセチルトランスフェラーゼ(2,3,
1,9) アスベルテートアミノトランスフェラーゼ(2,6,1
,1) アラニンアミノトランスフェラーゼ (2,6,1,2) ピリドキサミンピルベートトランスフェラーゼ(2,6
,1) へキソキナーゼ(2,7,11) グルコキナーゼ(2,7,1,2) フルクトキナーゼ(2,7,1,4) ホスホグルコキナーゼ(2,7,1,10)ホスホフル
クトキナーゼ(2,7,1,11)ピルベートキナーゼ
(2,7,1,40)カルボキシエステラーゼ(3、1
、1、1)アリールエステラーゼ(3、1、1、2)リ
パーゼ(3、1、1、3) ホスホリパーゼA(3,1,1,4) アセチルエステラーゼ(3,1,1,6)コレステロー
ルエステラーゼ (3,1,1,13) グルコアミラーゼ(3,2,1,3) セルラーゼ(3、2、1、4) イヌラーゼ(3、2、1、7) α−グルコシダーゼ(3,2,1,20)β−グルコシ
ダーゼ(3,2,1,21)α−ガラクトシダーゼ(3
,2,1,22)β−ガラクトシダーゼ(3,2,1,
23)インベルターゼ(3,2,1,26) ペプシン(3,4,4,1) トリプシン(3、4、4、4) キモトリプシンA(3,4,4,5) カテプシンA (3、4) パパイン(3,4,4,10) トロンビン(3,4,,4,13) アミダーゼ(3,5,1,4) ウレアーゼ(3,5,1,5) ペニシリンアシグーゼ(3,5,1,11)アミノアシ
ラーゼ(3,5,1,14)アデニンデアミナーゼ(3
、5、4、2)A、T、P、アーゼ(3、6、1、3)
ピルベーi・デカルボキシラーゼ (4,1,1,1) アルドラーゼ(4,1,2,13) マレートシュターゼ(4,1,3,2)トリプトファン
シンターゼ(4,2,1,20)アルドラ−ゼ(4,3
,11,) リジンラセマーゼ(5、1、1、5) グルコース−6−リン酸インメラーゼ (5、3、1、9) ステロイドΔ−インメラーゼ(5,3,3,1)マクシ
ニルCoAシンセターゼ (6,2,1,5) など (註)カッコ内の数字は酵素番号を表わす。
(b) Examples of enzymes Lactate dehydrogenase (1, 1, 2, 3) Lactate oxidase (1, 1, 3, 2) Glucose oxidase (1, 1, 3, 4) Formate dehydrogenase (1, 2, 1, 2 ) aldehyde dehydrogenase (1,
2,1,3) Aldehyde oxidase (1,2,3,1
) xanthine oxidase (1,2,3,2) pyruvate oxidase (1,2,3,3) pyruvate reductase (1,2,4,1) cortisone-α-reductase (1,3,1,4) Acyl-CoA-dehydrogenase (13,99,3) 3-ketosteroid Δl-dehydrogenase (1,3,
99,4) 3-ketosteroid Δ4-dehydrogenase (1,3,
99,5) L-alanine dehydrogenase (1,4,1,1) L-glutamate dehydrogenase (1,4,1,3) L-amino acid oxidase (1,4,3,2) D-amino acid oxidase (1, 4,3,3) Catalase (1,
11,1,6) Catechol methyltransferase (2,1,1,e) Carnitine acetyltransferase (2,3,1,
7) Acetyl-CoA acetyltransferase (2,3,
1,9) Asbertate aminotransferase (2,6,1
, 1) Alanine aminotransferase (2,6,1,2) Pyridoxamine pyruvate transferase (2,6
, 1) Hexokinase (2,7,11) Glucokinase (2,7,1,2) Fructokinase (2,7,1,4) Phosphoglucokinase (2,7,1,10) Phosphofructokinase Kinase (2,7,1,11) Pyruvate Kinase (2,7,1,40) Carboxylesterase (3,1
, 1, 1) Aryl esterase (3, 1, 1, 2) Lipase (3, 1, 1, 3) Phospholipase A (3, 1, 1, 4) Acetyl esterase (3, 1, 1, 6) Cholesterol esterase (3,1,1,13) Glucoamylase (3,2,1,3) Cellulase (3,2,1,4) Inulase (3,2,1,7) α-Glucosidase (3,2,1, 20) β-glucosidase (3,2,1,21) α-galactosidase (3
, 2, 1, 22) β-galactosidase (3, 2, 1,
23) Invertase (3,2,1,26) Pepsin (3,4,4,1) Trypsin (3,4,4,4) Chymotrypsin A (3,4,4,5) Cathepsin A (3,4) Papain (3,4,4,10) Thrombin (3,4,,4,13) Amidase (3,5,1,4) Urease (3,5,1,5) Penicillin acidugase (3,5, 1,11) Aminoacylase (3,5,1,14) Adenine deaminase (3
, 5, 4, 2) A, T, P,ase (3, 6, 1, 3)
Pyruvé i decarboxylase (4,1,1,1) aldolase (4,1,2,13) malatestase (4,1,3,2) tryptophan synthase (4,2,1,20) aldolase (4,3
, 11,) Lysine racemase (5, 1, 1, 5) Glucose-6-phosphate imerase (5, 3, 1, 9) Steroid Δ-imerase (5, 3, 3, 1) Maxinyl-CoA synthetase (6, 2, 1, 5) etc. (Note) Numbers in parentheses represent enzyme numbers.

(ロ) 微生物菌体の例 ラクトバチルス争ブルガリクス (Lactobaeitlus bulgaricus
)アエロバクタ−争アエロゲネス (Aerobacter aerogenes)バチル
ス・ズブチリス(Bacillus 5ubtilis
)アゾトバクタ−崇ビネランディ (Azotobacter vinelandii)プ
ロテウス・ブルガリス(Proteus vulgar
is)アースロバフタ一番シンプレックス (八rthrobacter  simplex)エツ
ジユリシア争コリー(Escherichia col
i)シュードモナス・プチダ(Pseudomonas
 putida)アクロモバクタ−・リクイダム (Achromobacter liquidum)ク
ルブラリア・ルナータ(curvularia 1un
ata)コリネバクテリウムψグルタミカム (corynebacterium glutamic
um)ノカルディア争ロドクラス(Nocardia 
rhodcrous)メサノサルシナ会パーケリイ (Methanosarcina berkerii)
メサノバクテリウム・フォルミシカム (MethanbacteriuIIlformici
cum)など。
(b) Examples of microbial cells: Lactobacillus bulgaricus
) Aerobacter aerogenes Bacillus subtilis
) Azotobacter vinelandii Proteus vulgaris
is) Arthrobacter simplex Escherichia coli
i) Pseudomonas putida
putida) Achromobacter liquidum (Achromobacter liquidum) Curvularia lunata (curvularia 1un
ata) Corynebacterium glutamicum
um) Nocardia War Rodoclas (Nocardia
rhodcrous) Methanosarcina berkerii
Methanobacterium formicicum (Methanobacterium IIlformici)
cum) etc.

゛ 1゛ のラ : 以」二に述べた(a)、(b)および(c)の各成分は
、水性媒体中で相Q二に充分に混合することにより液状
組成物にすることができる。使用しうる水性媒体として
は、水又は緩衝水溶液が好適であるが、場合によっては
水溶性アルコール類と水又は緩衝水溶液との混合液、水
溶性ケトン類と水】 1 又は緩衝水溶液との混合液、水や緩衝水溶液と均一に混
合しうるエステル系溶剤溶液などを使用することもでき
る。
1) Each of the components (a), (b) and (c) described in 2 below can be made into a liquid composition by thoroughly mixing them with phase Q2 in an aqueous medium. . The aqueous medium that can be used is preferably water or an aqueous buffer solution, but in some cases, a mixture of water-soluble alcohols and water or an aqueous buffer solution, a mixture of water-soluble ketones and water or an aqueous buffer solution may be used. It is also possible to use an ester solvent solution that can be uniformly mixed with water or an aqueous buffer solution.

上記(a)、(b)及び(c)の各成分の相互の使用割
合は厳密に制限されるものではなく、各成分の種類等に
応じて広範にわたって変えることができるが、−・般に
は、(a)成分のポリビニルアルコール100重量部に
対し、)記の割合で使用するのが適当である(カッコ内
は好適範囲である)。
The mutual usage ratio of each component (a), (b), and (c) above is not strictly limited and can be varied over a wide range depending on the type of each component. It is appropriate to use the following ratios based on 100 parts by weight of polyvinyl alcohol as component (a) (the preferred range is in parentheses).

(b)水溶性高分子多糖類二0.5〜15重敬部(1〜
81柵 (c)酵素又は微生物菌体:O,OO1〜50帖啼co
 、 o i〜20重店萄 また、水性媒体は上記(a)〜(c)の合31に対して
lO〜1,500重量部(50〜9oo重琶部)の範囲
で使用することができる。
(b) Water-soluble polymeric polysaccharide 20.5 to 15 parts (1 to 15 parts)
81 fence (c) Enzyme or microbial cell: O, OO1 to 50 volumes
In addition, the aqueous medium can be used in the range of 10 to 1,500 parts by weight (50 to 90 parts by weight) based on the total of (a) to (c) above. .

ゲル化: 上記の如くして調製された液状組成物は次いで多価金属
イオン及び硼酸を含イlする水性媒体中に滴下すること
により粒状にゲル化される。
Gelation: The liquid composition prepared as described above is then dropped into an aqueous medium containing polyvalent metal ions and boric acid to form a gel into particles.

」−記の液状組成物を粒状にゲル化させるには、多価金
属イオンと硼酸の両者が必須成分であり、どちらが欠け
ても、達成できない。すなわち、多価金属イオンが欠け
ると、−に記の液状組成物は、ゲル化はするが、粒状に
はならない。一方硼酸が欠けると上記の液状組成物は、
粒状らしきものにはなるが、このゲル化したものは、機
械的強度がほとんどなく実用に酎えない。1−記の液状
組成物は、多価金属イオンと硼酸の両者の相乗作用によ
って、きわめて容易に粒状にゲル化されるのである。
Both polyvalent metal ions and boric acid are essential components in order to gel the liquid composition described above into granular form, and the gelation cannot be achieved even if either one is missing. That is, if polyvalent metal ions are missing, the liquid composition described in - will gel, but will not become granular. On the other hand, when boric acid is lacking, the above liquid composition becomes
Although it becomes something that looks like granules, this gelatinized material has almost no mechanical strength and cannot be put to practical use. The liquid composition described in item 1- is very easily gelled into granules due to the synergistic action of both the polyvalent metal ions and boric acid.

又硼酸によるゲル化は仮に粒状にできたとしても時間が
かかるため粒状固定化成形物を連続的に製造することは
困難である。一方多価金属イオンと硼酸を同時に使用す
れば、瞬時に粒状固定化成形物が生成ししかも互いに吸
着したり、粒状状態が変化したりすることもないので連
続的に製造することが可能となる。これによって製造コ
ストの大幅な削減がはかれる。
In addition, gelation with boric acid takes time even if it can be made into granules, so it is difficult to continuously produce granular fixed molded products. On the other hand, if polyvalent metal ions and boric acid are used at the same time, a granular fixed molded product is generated instantly, and there is no adsorption to each other or change in the granular state, making continuous production possible. . This significantly reduces manufacturing costs.

上記水性媒体中に含ませうる多価金属イオンとしては、
該液状組成物中の水溶性高分子多糖類をゲル化させる能
力のあるものが選ばれる。
The polyvalent metal ions that can be included in the aqueous medium include:
One is selected that has the ability to gel the water-soluble polymeric polysaccharide in the liquid composition.

選ばれた多価金属イオンと硼酸を含有する水性媒体の調
製は、水性媒体中に、該多価金属の水溶性化合物、例え
ば該多価金属のハロゲン化物、炭酸塩、炭酸水素塩、硫
酸塩、硝酸塩等を溶解した後、硼酸を溶解することによ
り行なうことができる。その際の水性媒体中の多価金属
イオンの濃度は、一般に0 、01〜5mo、u/!;
1.好ましくは0.1〜2mou/uの範囲内とするこ
とができる。一方硼酸の濃度は、一般に0.01〜10
mon/l、好ましくは0 、1〜4.11O,Q、 
/、ilの範囲内とすることができる′。
Preparation of an aqueous medium containing selected polyvalent metal ions and boric acid involves adding water-soluble compounds of the polyvalent metal, such as halides, carbonates, bicarbonates, sulfates of the polyvalent metal, to the aqueous medium. This can be carried out by dissolving boric acid after dissolving nitrate or the like. The concentration of polyvalent metal ions in the aqueous medium at that time is generally 0.01 to 5 mo, u/! ;
1. Preferably, it can be within the range of 0.1 to 2 mou/u. On the other hand, the concentration of boric acid is generally 0.01 to 10
mon/l, preferably 0, 1 to 4.11 O,Q,
/, il'.

又選ばれた多価金属イオンと硼酸を含有する水性媒体の
PHは酸性域にある。これを中性域あるいはアルカリ域
側にしたいときには、1価のアルカリ金属を使用して、
多価金属イオン、硼酸系と共存させてもかまわない。こ
のアルカリ金属の濃度は設定するPHに応じて、任意に
定めることができる。
Further, the pH of the aqueous medium containing the selected polyvalent metal ion and boric acid is in the acidic range. If you want this to be in the neutral or alkaline range, use a monovalent alkali metal,
It may coexist with polyvalent metal ions and boric acid. The concentration of this alkali metal can be arbitrarily determined depending on the pH to be set.

かかる多価金属イオン及び硼酸を含有する水性媒体中へ
の前記液状組成物の滴下は、例えば注射針のような先の
細い管の先端から該液状組成物を滴下する方法、遠心力
を利用して該液状組成物を粒状に飛散させる方法、スプ
レーノズ゛ル先端から、該液状組成物を霧化して粒状と
し滴下する方法などの方法により行なうことができる。
Dropping of the liquid composition into the aqueous medium containing polyvalent metal ions and boric acid can be carried out, for example, by dropping the liquid composition from the tip of a thin tube such as a syringe needle, or by using centrifugal force. This can be carried out by methods such as a method in which the liquid composition is dispersed in the form of particles, or a method in which the liquid composition is atomized into particles and dropped from the tip of a spray nozzle.

滴下する液滴の大きさは最終の粒状固定化物に望まれる
粒径に応じて自由に変えることができるが、通常は直径
が約0.1〜約5mm、好ましくは約0.5〜約311
1vaの液滴として滴下させるのが好都合である。
The size of the droplets to be dropped can be freely changed depending on the particle size desired for the final granular immobilized product, but usually the diameter is about 0.1 to about 5 mm, preferably about 0.5 to about 311 mm.
Advantageously, it is applied as 1 va droplets.

滴下した液状M+成物の水性媒体中でのゲル化は水溶性
高分子多糖類と多価金属イオンによるものと、ポリビニ
ルアルコールと硼酸によるものとの2つが考えられる。
Gelation of the dropped liquid M+ product in the aqueous medium is thought to occur in two ways: by the water-soluble polymeric polysaccharide and polyvalent metal ions, and by polyvinyl alcohol and boric acid.

水溶性高分子多糖類と多価金属イオンとのゲル化は直ち
におこり、その際のゲル化の機構はiI三確にはわから
ないが、水溶性高分子多糖類がハロゲン化物又は塩溶液
により凝集し、ついで水溶性高分子多糖類に含まれるア
ニオン基が多価金属イオンを介して、イオン結合するこ
とにより三次元的に架橋してゲル化するものとイ1゜定
される。一方ポリビニルアルコールと硼酸によるゲル化
は、ポリビニルアルコールの水酸基ど硼酸の硼素とがモ
ノディオール型に化学結合することによってゲル化する
と推定される。このゲル化は粒状成形物の表面から内部
へとおこり粒径の大きさによって異なるが1〜24時間
で完全に内部までゲル化すると考えられる。又ポリビニ
ルアルコールの残存酢酸基が多いほど、はぼ直線的にゲ
ル化に要する硼酸の濃度は低くなり、ゲル化しやすくな
る。
Gelation between the water-soluble polymeric polysaccharide and the polyvalent metal ion occurs immediately, and although the mechanism of gelation at that time is not completely clear, the water-soluble polymeric polysaccharide aggregates with the halide or salt solution. It is assumed that the anionic groups contained in the water-soluble polymeric polysaccharide then form ionic bonds via polyvalent metal ions, resulting in three-dimensional crosslinking and gelation. On the other hand, it is presumed that gelation between polyvinyl alcohol and boric acid is caused by chemical bonding between the hydroxyl group of polyvinyl alcohol and the boron of boric acid in a monodiol type. This gelation occurs from the surface of the granular molded product to the inside, and is thought to completely gel within 1 to 24 hours, depending on the particle size. Furthermore, as the number of residual acetate groups in polyvinyl alcohol increases, the concentration of boric acid required for gelation decreases in a more or less linear manner, and gelation becomes easier.

上記ゲル化の温iは通常室温で充分であるが、必要によ
り、酵素又は微生物菌体が失活しない程度の加温下にゲ
ル化を行なってもよく、或いは冷却下に行なってもよい
Room temperature is usually sufficient for the gelation, but if necessary, the gelation may be carried out under heating to a degree that does not deactivate the enzyme or microbial cells, or may be carried out under cooling.

このようにしてできた粒状ゲルは水あるいは、緩衝水溶
液で洗浄し、そのまま保存に供したりあるいは粒状ゲル
を凍結乾燥して保存することができる。
The granular gel thus produced can be washed with water or an aqueous buffer solution and stored as is, or the granular gel can be lyophilized and stored.

かくして本発明により粒径が約0.5〜約5mmの酵素
又は微生物菌体の粒状固定化物が、極めて簡単な操作で
製造することができ、連続的生産も可能である。
Thus, according to the present invention, granular immobilized enzymes or microorganisms having a particle size of about 0.5 to about 5 mm can be produced by extremely simple operations, and continuous production is also possible.

本発明の方法によれば合成担体による酵素又は微生物菌
体の粒状固定化が容易になったこと、水溶性高分子多糖
類を使用することによる酵素や微生物菌体の活性の保護
効果が得られたこと、又固定化担体として安価なポリビ
ニルアルコールを使用することによって、コストの面か
ら、用途範囲が広がるなどの利点が得られる。
According to the method of the present invention, the granular immobilization of enzymes or microbial cells using a synthetic carrier is facilitated, and the use of water-soluble polymeric polysaccharides provides a protective effect on the activity of enzymes and microbial cells. Furthermore, by using inexpensive polyvinyl alcohol as the immobilization carrier, advantages such as a wider range of applications can be obtained from the viewpoint of cost.

これらの粒状固定化物は、特に反応装置規模の余り大き
くないリアクター、流動床型のリアクターなどに簡便に
用いることができる。
These granular immobilized products can be easily used particularly in reactors whose scale is not too large, fluidized bed type reactors, and the like.

次に実施例により本発明をさらに説明する。Next, the present invention will be further explained by examples.

実施何重 重合度1500.けん化度87.0〜89.0のポリビ
ニルアルコール20重量部に蒸留水80重量部を加え約
50°Cに加温しよく混合して均一な水溶液にする。こ
の混合液に3%アルギン酸ナトリウム水溶液20重量部
、蒸留水60重憂:部および酵素インベルターゼ(0,
1%濃度)20重量部を加えてよく混合し、得られるポ
リビニルアルコール−酵素混合液を、3%硼酸及び0.
1M塩化カルシウムを含む水溶液(NaOHでPI(−
6に調製した)中に、注射器先端の注射器から液面高さ
10c+oより滴下したところ、粒径的2II11の粒
状物が得られた。この粒状物をこのままの状態で10時
間浸漬したところ機械的強度良好な粒状固定化酵素が得
られた。
The degree of polymerization carried out is 1500. 80 parts by weight of distilled water is added to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol having a saponification degree of 87.0 to 89.0, heated to about 50°C, and thoroughly mixed to form a uniform aqueous solution. Add to this mixture 20 parts by weight of a 3% sodium alginate aqueous solution, 60 parts by weight of distilled water, and the enzyme invertase (0,
Add 20 parts by weight of 1% concentration) and mix well, and mix the resulting polyvinyl alcohol-enzyme mixture with 3% boric acid and 0.1% boric acid.
An aqueous solution containing 1M calcium chloride (NaOH)
When the solution was dropped from a liquid level height of 10c+o from a syringe at the tip of the syringe into a syringe (prepared in No. 6), granules having a particle size of 2II11 were obtained. When this granular material was immersed as it was for 10 hours, a granular immobilized enzyme with good mechanical strength was obtained.

この粒子のインベルターゼ活性をショ糖を基質として測
定したところ、固定化しないインベルターゼに対する比
活性が60%であった。
When the invertase activity of these particles was measured using sucrose as a substrate, the specific activity relative to non-immobilized invertase was 60%.

実施例? 重合度1500.けん化度100のポリビニルアルコー
ル10重量部に蒸留水90重V一部を加え、約50℃に
加温し、よく混合して均一な水溶液にする。この混合液
に3%に一力うギーナン水溶液lO重量部、及び2%グ
ルコースイソメラーゼ菌体酵素液(重炭酸ナトリウム緩
衝液pH=8)3重品部を加えて均一な混合液を調製し
た。この均一な混合液を注射針先端から3%硼酸及び5
%塩化カリウムを含む水溶液(NaOHでpH=6に調
製)中に液面から15cmの位置から滴下したところ粒
径2.5mmの粒状物が得られた。この粒状物をこのま
まの状態で15時間浸漬したところ機械的強度良好な粒
状固定化酵素が得られた。
Example? Degree of polymerization: 1500. Add 90 parts by weight of distilled water to 10 parts by weight of polyvinyl alcohol with a saponification degree of 100, heat to about 50°C, and mix thoroughly to form a uniform aqueous solution. A homogeneous mixed solution was prepared by adding 10 parts by weight of a 3% gyanan aqueous solution and 3 parts by weight of a 2% glucose isomerase cell enzyme solution (sodium bicarbonate buffer pH=8) to this mixed solution. 3% boric acid and 5% boric acid from the tip of the syringe needle.
When dropped into an aqueous solution containing % potassium chloride (adjusted to pH=6 with NaOH) from a position 15 cm from the liquid surface, granules with a particle size of 2.5 mm were obtained. When this granular material was immersed as it was for 15 hours, a granular immobilized enzyme with good mechanical strength was obtained.

この粒状グルコースイソメラーゼの活性をブドウ糖を基
質としてpH8の重炭酸ナトリウム緩衝液中で60℃に
て測定したところ固定化しないグルコースイソメラーゼ
に対する比活性が70%であった。
When the activity of this granular glucose isomerase was measured at 60° C. in a sodium bicarbonate buffer at pH 8 using glucose as a substrate, the specific activity was 70% relative to non-immobilized glucose isomerase.

実施例3 重合度1100.けん化度87.O〜89.0のポリビ
ニルアルコール20重量部に蒸留水80重量部を加え、
約50℃に加温しよく混合して均一な水溶液にする。こ
の混合液に3%アルギン酸ナトリウム水溶液20重昂・
部、蒸留水60重量部およびアースロバフタ一台シンプ
レックス(ATCC6946)のアセトン処理菌体0.
2重量部を均一に混合分散した。Lかる後その分散液を
注射器先端から、3%硼酸及び0.2M塩化アルミニウ
ムを含む水溶液(NaOHでp)l= 6に調製)中へ
滴下したところ、球状にゲル化した。この粒状物をこの
ままの状態で16詩間浸漬したところ、機械的強度良好
な直径2.8+1mの球状固定化微生物が得られた。
Example 3 Degree of polymerization 1100. Saponification degree 87. Add 80 parts by weight of distilled water to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol of O ~ 89.0,
Heat to about 50°C and mix well to make a homogeneous aqueous solution. Add 20 g of 3% sodium alginate aqueous solution to this mixture.
60 parts by weight of distilled water and 0.0 parts by weight of acetone-treated bacterial cells of Arthrobafter One Simplex (ATCC6946).
2 parts by weight were uniformly mixed and dispersed. After that, the dispersion was dropped from the tip of a syringe into an aqueous solution containing 3% boric acid and 0.2M aluminum chloride (prepared with NaOH to a pH of 6), whereupon it gelled into a spherical shape. When this granular material was immersed as it was for 16 hours, spherical immobilized microorganisms with a diameter of 2.8+1 m and good mechanical strength were obtained.

実施例4 重合度500.けん化度87.O〜89.0のポリビニ
ルアルコール25重量部に蒸留水75重量部を加え、約
50℃に加温しよく混合して均一な水溶液にする。この
混合物に3%アルギン酸ナトリウム水溶液25重量部、
および0.1M酢酸緩衝液(pH5,6)にとかした0
、5%グルコースオキシダーゼ水溶液25重量部を均一
に混合し、得られるこの混合液を注射器の先端から、3
%硼酸及び0.1M塩化カルシウムを含む水溶液(Na
OHでpH=6に調製)中へ滴下したところ、球状にゲ
ル化した。この粒状物をこのままの状態で15時間浸漬
したところ機械的強度良好な、直径2.5■の球状固定
化微生物が得られた。
Example 4 Degree of polymerization 500. Saponification degree 87. 75 parts by weight of distilled water are added to 25 parts by weight of polyvinyl alcohol having a molecular weight of 0 to 89.0, heated to about 50°C and mixed well to form a uniform aqueous solution. To this mixture, 25 parts by weight of 3% sodium alginate aqueous solution,
and 0 dissolved in 0.1 M acetate buffer (pH 5, 6).
, 25 parts by weight of a 5% glucose oxidase aqueous solution were mixed uniformly, and the resulting mixture was injected into the tip of a syringe for 3 minutes.
% boric acid and 0.1M calcium chloride (Na
When added dropwise into the solution (adjusted to pH=6 with OH), it turned into a spherical gel. When this granular material was immersed as it was for 15 hours, spherical immobilized microorganisms with a diameter of 2.5 square meters and good mechanical strength were obtained.

実施例5 重合度1500.けん化度87.0〜89.0のポリビ
ニルアルコール20重量部に蒸留水80重量部を加え約
50’(1!に加温しよく混合して均一な水溶液にする
。この混合物に、3%に一力うギーナン水溶液20重都
部、蒸留水60重量部およびエラセリシア・コリー菌体
懸濁液10重量部を均一に混合分散した。かくして得ら
れたポリビニルアルコール−菌体混合液を回転する円板
上に供給し、その遠心力で混合液を飛散させ、その飛散
した粒子を、3%硼酸及び0.3MIfi化カリウムを
含む水溶液(N′aOHでpH=6に調製)中に落下さ
せ粒状にゲル化させた。この粒状物をこのままの状態で
15時間浸漬したところ機械的強度良好な直径3.0m
+wの固定化菌体を作ることができた。
Example 5 Degree of polymerization 1500. Add 80 parts by weight of distilled water to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol with a saponification degree of 87.0 to 89.0, heat to about 50' (1!) and mix well to make a homogeneous aqueous solution.To this mixture, add 3% 20 parts by weight of an aqueous Uginan solution, 60 parts by weight of distilled water, and 10 parts by weight of an Eracelicia coli cell suspension were uniformly mixed and dispersed. The mixed solution is scattered by the centrifugal force, and the scattered particles are dropped into an aqueous solution (adjusted to pH = 6 with N'aOH) containing 3% boric acid and 0.3M potassium to form particles. When the granules were immersed in this state for 15 hours, they had a diameter of 3.0 m with good mechanical strength.
+w immobilized bacterial cells could be produced.

実施例6 アルゴンガス雰囲気中で重合度1500.けん化度87
.0〜89.0のポリビニルアルコール20重量部に蒸
留水80重量部を加え約50℃に加温しよく混合して均
一な水溶液とする。この混合物に3%アルギン酸ナトリ
ウム水溶液20重量部、蒸留水70重量部およびメサノ
サルシナeバーケリイ菌体懸濁液10重量部を均一に混
合分散した。得られるポリビニルアルコール−菌体混合
液を、3%硼酸及び0.1M塩化カルシウムを含む水溶
液(NaOHでpH=8に調製)中に、得られる混合液
を注射器の先端より滴下したところ粒状にゲル化した。
Example 6 Polymerization degree was 1500 in an argon gas atmosphere. Saponification degree 87
.. 80 parts by weight of distilled water is added to 20 parts by weight of polyvinyl alcohol having a molecular weight of 0 to 89.0, heated to about 50°C and mixed thoroughly to form a uniform aqueous solution. To this mixture, 20 parts by weight of a 3% sodium alginate aqueous solution, 70 parts by weight of distilled water, and 10 parts by weight of Mesanosarcina e. Berkelii cell suspension were uniformly mixed and dispersed. When the resulting mixture of polyvinyl alcohol and bacterial cells was dropped from the tip of a syringe into an aqueous solution containing 3% boric acid and 0.1M calcium chloride (adjusted to pH=8 with NaOH), a granular gel formed. It became.

この粒状物をこのままの状態で10時間浸漬したところ
、機械的強度良好な直径約2mmの粒状固定化微生物が
得られた。
When this granular material was immersed as it was for 10 hours, granular immobilized microorganisms with a diameter of about 2 mm and good mechanical strength were obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (a)ポリビニルアルコール (b)少なくとも1種の多価金属イオンとの接触により
ゲル化する能力のある水溶性 高分子多糖類、及び (c)酵素、又は微生物菌体 を含んでなる液状組成物を、多価金属イオンと硼酸を含
有する水性媒体中に滴下して該組成物を粒状にゲル化さ
せることを特徴とする酵素又は微生物菌体の粒状固定化
成形物の製造方法。
Scope of Claims: (a) polyvinyl alcohol, (b) a water-soluble polymeric polysaccharide capable of gelling upon contact with at least one type of polyvalent metal ion, and (c) an enzyme or a microbial cell. A granular immobilized molded product of enzymes or microorganisms, characterized in that a liquid composition comprising the above composition is dropped into an aqueous medium containing polyvalent metal ions and boric acid to gel the composition into granules. Production method.
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