JPS6214781A - Immobilization of lipase - Google Patents

Immobilization of lipase

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JPS6214781A
JPS6214781A JP15564785A JP15564785A JPS6214781A JP S6214781 A JPS6214781 A JP S6214781A JP 15564785 A JP15564785 A JP 15564785A JP 15564785 A JP15564785 A JP 15564785A JP S6214781 A JPS6214781 A JP S6214781A
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lipase
microcapsules
hydrophobic
microcapsule
film
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宏暢 南部
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Yusuke Asano
悠輔 浅野
Nagataka Yamazaki
山崎 長孝
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Abstract

PURPOSE:To improve the yield and stability of the activity of lipase, by microencapsulating an aqueous dispersion of lipase with amphiphatic coating film and including and immobilizing the lipase microcapsule using a hydrophobic photo-crosslinkable resin. CONSTITUTION:A lipase microcapsule is prepared by including an aqueous dispersion of lipase with an amphiphatic film in an organic solvent containing one or more amphiphatic substances. The obtained lipase microcapsule is mixed with a hydrophobic photo-crosslinkable resin prepolymer (abbreviated as PCRP) having an average molecular weight of 2,000-20,000, and the mixture is irradiated with actinic light in the presence of a photo-polymerization initiator to effect the inclusion and fixing of the lipase microcapsule in the hydrophobic photo- crosslinkable resin. The PCRP is preferably an unsaturated polyester having an average molecular weight of 2,000-20,000 and obtained by introducing photo- polymerizable ethylenic unsaturated group at both terminals of a nonionic surfactant consisting of a polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリパーゼの固定化方法に関するものである。詳
しくは、リパーゼ水懸濁液を両親媒性皮膜によりマイク
ロカプセル化し、PCRPと混合して光重合開始剤の存
在下活性光線を照射する事に依り、リパーゼマイク、ロ
カプセルを疎水性光架橋性樹脂内に包括固定するリパー
ゼの固定化方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for immobilizing lipase. Specifically, lipase microcapsules are made into hydrophobic photocrosslinkable resin by microcapsulating a lipase aqueous suspension with an amphipathic film, mixing it with PCRP, and irradiating it with actinic rays in the presence of a photopolymerization initiator. The present invention relates to a method for immobilizing lipase, which is comprehensively immobilized within.

(産業上の利用分野) リパーゼの固定化は、従来高温高圧下で行なわれてきた
油脂加工、即ち油脂の分解、グリセリドのエステル合成
及びエステル交換反応等に基づく操作を常温常圧下で行
ない、かつこれを工業化するために欠く可からざる重要
な技術であり、省エネルギー、省資源の観点からも期待
されるものである。
(Industrial Application Field) Lipase immobilization is achieved by performing oil and fat processing, which has conventionally been carried out under high temperature and pressure, such as decomposition of fats and oils, ester synthesis of glycerides, transesterification, etc., at room temperature and normal pressure, and This is an indispensable and important technology for industrializing this technology, and is also expected to save energy and resources.

(従来の技術) 従来のリパーゼ固定化方法としては、ハンス・プランデ
ンベルガ−(Ran s 、BRANDENBERGE
R)がポリスチレン系イオン交換樹脂を用いた共有結合
法(Rev、Ferment 。
(Prior art) As a conventional lipase immobilization method, Hans Prandenberger (Ran s, BRANDENBERGE)
R) is a covalent bonding method using polystyrene-based ion exchange resin (Rev, Ferment).

Ind、Aliment、、11,237.(1956
))を報告して以来、ポリスチレン、シリコーン、エチ
ルセルロース等の高分子から成るマイクロカプセル内に
リパーゼを包括する方法〔北島、宮野、近藤、工業化学
雑誌、P、493,2゜72、(1969))、あるい
はポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の高分
子ゲル内にリパーゼを包括する方法〔特開 昭50−1
29789〕等、数多くの研究例が報告されている。
Ind.Aliment, 11,237. (1956
)) Since then, we have developed a method for enclosing lipase in microcapsules made of polymers such as polystyrene, silicone, and ethylcellulose [Kitajima, Miyano, Kondo, Industrial Chemistry Journal, P, 493, 2°72, (1969)] ), or a method of enclosing lipase in a polymeric gel such as polyacrylamide or polyvinyl alcohol [Unexamined Japanese Patent Publication No. 1987-1]
[29789] and many other research examples have been reported.

また、光架橋性樹脂を用いた包括固定化方法としては、
セライト等にリパーゼを吸着させ、その周囲をポリプロ
ピレンを主鎖とする疎水性光架橋性樹脂で包括するとい
う方法〔福井、日中、化学と生物、P620,19,1
0.(1981))が報告されている。
In addition, as a comprehensive immobilization method using photocrosslinkable resin,
A method in which lipase is adsorbed onto Celite, etc., and the surrounding area is surrounded by a hydrophobic photocrosslinkable resin having a main chain of polypropylene [Fukui, Nichi, Chemistry and Biology, P620, 19, 1
0. (1981)) have been reported.

(発明が解決しようとする問題点) リパーゼを水不溶性担体表面に共有結合、イオン結合、
あるいは分子吸着により固定した場合は、リパーゼが表
布している事から固定化時の活性収率は高く、反応速度
論的にも有意ではあるが、逆に温度、pH1基質濃度等
の外部環境の影響を直接的に受けるため、リパーゼの安
定性は低いものとなる。リパーゼを高分子体により包括
固定する場合は、リパーゼと基質の間に高分子膜、ある
いは高分子ゲルが介在するために外部環境の影響は緩和
され、安定性の高い固定化リパーゼが得られるが、基質
の高分子体に対する透過性に依存する速度論的反応率低
下が生じる事が多い。固定化酵素における工業的生産性
は活性収率と経時的活性低下(劣化)率、即ち安定性と
の積により表されるものであり、生産性の高いもの程、
優良な固定化酵素であると言える。この見地からすれば
、従来の固定化方法では、活性収率と安定性の両者を同
時に満足するものは限られており、特にリパーゼに関し
ては、その方法は見出されていない。また、従来のリパ
ーゼ固定法では、リパーゼを完全に活性化し得る水和条
件を維持する事ができないために、活性発現率が非常に
低いものとなっている。何故なら、担体内への基質透過
性を向上きせるためには、担体を疎水性度の高いものに
する必要があるが、疎水性基が数多く存在する場合には
、水和に必要な水は固定されたリパーゼ近傍に近寄す難
くなり、リパーゼを充分に活性化できないからである。
(Problem to be solved by the invention) Lipase is attached to the surface of a water-insoluble carrier through covalent bonding, ionic bonding,
Alternatively, in the case of immobilization by molecular adsorption, the activity yield during immobilization is high because the lipase is on the surface, and it is significant from the reaction kinetics. The stability of lipase is low because it is directly affected by When lipase is comprehensively immobilized using a polymer, the influence of the external environment is alleviated because a polymer membrane or polymer gel is interposed between the lipase and the substrate, and highly stable immobilized lipase can be obtained. , a decrease in the kinetic reaction rate depending on the permeability of the substrate to the polymer often occurs. The industrial productivity of immobilized enzymes is expressed as the product of the activity yield and the rate of activity decrease (deterioration) over time, that is, the stability.
It can be said that it is an excellent immobilized enzyme. From this point of view, there are only a limited number of conventional immobilization methods that simultaneously satisfy both activity yield and stability, and in particular, no such method has been found for lipase. Furthermore, in the conventional lipase immobilization method, the activity expression rate is extremely low because it is not possible to maintain hydration conditions that can completely activate lipase. This is because in order to improve substrate permeability into the carrier, it is necessary to make the carrier highly hydrophobic, but if there are many hydrophobic groups, the water required for hydration is This is because it becomes difficult to get close to the immobilized lipase, and the lipase cannot be activated sufficiently.

マイクロカプセル包括法においては、リパーゼに必要な
水は充分に維持する事ができるが、基質の透過性、マイ
クロカプセル皮膜の物理的強度の点で問題があり工業生
産化は困難である。
In the microcapsule entrapment method, water necessary for lipase can be sufficiently maintained, but there are problems with the permeability of the substrate and the physical strength of the microcapsule film, making industrial production difficult.

従来のリパーゼ固定化方法は、一般的に油脂の加水分解
を目的として開発きれたものが多く、トリグリセリドの
加水分解に対しては有効であるが、脂肪酸・グリセリン
を基質とするエステル合成反応に用いた場合は何れも反
応率が低く、エステル合成を目的とする反応には有効で
ない。何故なら、トリグリセリドの加水分解の場合は水
飽和のベンゼン、トルエン、ヘプタン等の低極性溶媒に
トリグリセリドを溶解し、基質を均質化する事が可能で
あるが、脂肪酸・グリセリンを基質とする場合には、両
者を乳化操作によりエマルジョンとして担体内へ透過さ
せなければならず、基質の供給が充分に行なわれなくな
るからである。
Most of the conventional lipase immobilization methods were developed for the purpose of hydrolyzing oils and fats, and are effective for the hydrolysis of triglycerides, but they cannot be used for ester synthesis reactions using fatty acids and glycerin as substrates. In all cases, the reaction rate is low and the reaction is not effective for the purpose of ester synthesis. This is because, in the case of triglyceride hydrolysis, it is possible to homogenize the substrate by dissolving the triglyceride in a water-saturated low polar solvent such as benzene, toluene, or heptane, but when using fatty acids and glycerin as the substrate, This is because both must be passed into the carrier as an emulsion by an emulsification operation, and the substrate will not be sufficiently supplied.

(問題を解決するための手段) 本発明者らは、リパーゼを固定化して、その活性を高く
、かつ長期間維持し、油脂の加水分解反応、エステル合
成反応、エステル交換反応等を工業的に行なう事を目的
として鋭意研究を重ねた結果、リパーゼ水懸液を両親媒
性皮膜によりマイクロカプセル化し、疎水性光架橋性樹
脂を用いてリパーゼマイクロカプセルを包括固定する事
により、リパーゼ活性が長期間維持きれ、油脂加工を工
業的に行なえる方法を発明した。即ち本発明は、リパー
ゼ水懸濁液を両親媒性物質を含む有機溶媒中にて両親媒
性皮膜によるマイクロカプセルとし、平均分子量200
0〜20000のPCRPと混合して、光重合開始剤の
存在下活性光線を照射し、リパーゼマイクロカプセルを
疎水性光架橋性樹脂内に包括固定する事を特徴とするリ
パーゼの固定化方法である。
(Means for solving the problem) The present inventors immobilized lipase to maintain its high activity for a long period of time, and to industrially perform oil and fat hydrolysis reactions, ester synthesis reactions, transesterification reactions, etc. As a result of intensive research aimed at achieving this goal, we found that by microcapsulating a lipase suspension in water with an amphiphilic film and entrapping and immobilizing the lipase microcapsules using a hydrophobic photocrosslinkable resin, lipase activity can be maintained for a long period of time. We have invented a method that can be maintained and industrially process oils and fats. That is, in the present invention, a lipase aqueous suspension is made into microcapsules with an amphipathic film in an organic solvent containing an amphipathic substance, and the average molecular weight is 200.
0 to 20,000 PCRP, irradiation with actinic rays in the presence of a photopolymerization initiator, and entrapping and immobilizing lipase microcapsules within a hydrophobic photocrosslinkable resin. .

本発明に用いるリパーゼは、動物内臓器及び微生物由来
の何れの物であっても良いが、工業生産化の見地から、
耐熱性があり、反応条件の広い微生物リパーゼを用いる
事が望ましい。微生物リパーゼとしては、リゾプス・デ
レマー(Rhiz。
The lipase used in the present invention may be derived from an animal organ or a microorganism, but from the viewpoint of industrial production,
It is desirable to use a microbial lipase that is heat resistant and can be used under a wide range of reaction conditions. As a microbial lipase, Rhizopus delemer (Rhiz.

pus  delemer)、シュウトモナス・フルオ
レスセンス(Pseudomonas  f’1uor
escens)、カンジダ・シリンドラセア(Cand
ida  cylindracea)。
pus delemer), Pseudomonas fluorescens (Pseudomonas f'1uor)
escens), Candida cylindracea (Cand
ida cylindracea).

クロモバクテリウム・ビスコスム(Ch r om。Chromobacterium viscosum (Chrom.

bacterium  viscosum)等由来の物
が挙げられる。
bacterium viscosum) and the like.

本発明に用いるリパーゼ水懸濁液とは、リパーゼを緩衝
液中に懸濁した溶液であり、この溶液にはリパーゼ活性
維持の為の安定化剤として、各種の金属イオン、アルブ
ミン、グロブリン、カゼイン等の蛋白質、グリセリン、
プロピレングリコール等の多価アルコール化合物及びそ
のエステル化合物、水分散性リン脂質類等を添加する事
ができる。
The lipase aqueous suspension used in the present invention is a solution in which lipase is suspended in a buffer solution, and this solution contains various metal ions, albumin, globulin, and casein as stabilizers to maintain lipase activity. Proteins, glycerin, etc.
Polyhydric alcohol compounds such as propylene glycol, ester compounds thereof, water-dispersible phospholipids, etc. can be added.

本発明に用いる両親媒性物質とは、両親媒性皮膜を構成
する物質であり、皮膜形成物質と皮膜強化成分とに大別
される。動植物由来のレシチン。
The amphipathic substance used in the present invention is a substance that constitutes an amphiphilic film, and is broadly classified into a film-forming substance and a film-strengthening component. Lecithin derived from animals and plants.

エタノールアミンセファリン、セリンセファリン等のフ
オスフオグリヤリド類、イノシトールリンai類、スフ
ィンゴミエリン等のフオスフオスフィンゴシド類、及び
これらの合成物、炭素数4〜30のアルキルポリオキシ
エチレングリコールエーテル類、アルキルスルフィニル
アルコール類、アルキルグルフシド類、アルキルトリメ
チルアンモニウム塩類の一種あるいは二種以上の混合物
でミセル形成能の高いものが皮膜形成物質であり、これ
らは両親媒性皮膜の主構成分となり、単独でも両親媒性
皮膜を形成する事ができる。
Phosphosphoglyalides such as ethanolamine cephalin and serine cephalin, phosphosphingosides such as inositol phosphorus ai and sphingomyelin, and their compounds, alkyl polyoxyethylene glycol ethers having 4 to 30 carbon atoms , alkylsulfinyl alcohols, alkylglufsides, and alkyltrimethylammonium salts, or a mixture of two or more of them, which has a high micelle-forming ability, is a film-forming substance. However, amphiphilic films can be formed.

皮膜強化成分としては、コレステロール、ビタミンD等
の動物性ステロイド及びそのエステル類、フィトステロ
ール等の植物性ステロイド及びそのエステル類、コール
酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、グルコ
コール酸、タウロコール酸等の胆汁酸及びその塩類、ジ
アシルリン酸化合物、蛋白質等が挙げられ、特にコレス
テロールは生体膜の構成成分として周知であり、両親媒
性皮膜の物理化学的性状の保持に有効である。これらの
強化成分は皮膜形成物質と併用する事により両親媒性皮
膜を強化すると共に化学的特性を付与する事が可能であ
る。
Film-strengthening components include cholesterol, animal steroids such as vitamin D and their esters, plant steroids such as phytosterols and their esters, bile such as cholic acid, deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, glucocholic acid, and taurocholic acid. Examples include acids and their salts, diacyl phosphoric acid compounds, proteins, etc., and cholesterol in particular is well known as a constituent of biological membranes and is effective in maintaining the physicochemical properties of amphiphilic membranes. These reinforcing components can be used in combination with film-forming substances to strengthen the amphiphilic film and impart chemical properties to it.

両親媒性物質の使用量は、有機溶媒溶液として0.1〜
3.0重量%である事が望ましい。
The amount of amphiphilic substance used is 0.1 to 0.1 as an organic solvent solution.
The content is preferably 3.0% by weight.

本発明に用いる有機溶媒としては、ヘキサン。The organic solvent used in the present invention is hexane.

ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン等のR素数4〜2
0の詣肪族炭化水素化合物、クロロホルム。
R prime number 4 to 2 such as heptane, octane, cyclohexane, etc.
0 aliphatic hydrocarbon compound, chloroform.

トリクロロエチレン、四塩化炭素等の炭素数1〜4のハ
ロゲン化炭化水素化合物、カプロン酸、カプリル酸、オ
レイン酸等の炭素数2〜20の脂肪酸及びそのエステル
類が挙げられ、光重合反応を阻害する共役二重結合を二
個以上台まない物が望ましい。また、これらの有機溶媒
は、単独での使用に限らず、二種以上を混合して用いて
も良い。
Examples include halogenated hydrocarbon compounds having 1 to 4 carbon atoms such as trichloroethylene and carbon tetrachloride, fatty acids having 2 to 20 carbon atoms such as caproic acid, caprylic acid, and oleic acid, and their esters, which inhibit photopolymerization reactions. It is desirable that the material does not contain two or more conjugated double bonds. Moreover, these organic solvents are not limited to being used alone, but may be used in combination of two or more types.

本発明に用いるPCRPは、ポリオキシエチレン・ポリ
オキシプロピレンブロックポリマーを主体とし、そのオ
キシエチレン/オキシプロピレン比率は、1/10〜1
/3が望ましく、1/3より大きい場合は、PCRPの
親水性塵が高まり、基質である油脂の透過性が著しく低
下する事と成り、1/10よりノ」−さい場合は、リパ
ーゼマイクロカプセル表面を保護するオキシエチレン基
の作用が低下し、リパーゼマイクロカプセルを安定保持
できなくなる。
The PCRP used in the present invention is mainly composed of polyoxyethylene/polyoxypropylene block polymer, and the oxyethylene/oxypropylene ratio is 1/10 to 1.
/3 is desirable; if it is larger than 1/3, the hydrophilic dust of PCRP will increase, and the permeability of the substrate oil will decrease significantly; if it is smaller than 1/10, the lipase microcapsule The effect of the oxyethylene group that protects the surface decreases, making it impossible to stably hold the lipase microcapsules.

本発明の疎水性光架橋性樹脂は、平均分子量2000〜
20000のPCRPが光重合反応により三次元架橋構
造を形成して得られるものであり、PCRPの平均分子
量が2000より小さい場合は、リパーゼマイクロカプ
セルを包括するだけの空間を確保する事が難しくなり、
20000より大きい場合は、リパーゼマイクロカプセ
ルが疎水性光架橋性樹脂内から脱離し易くなり、安定化
の点から好ましくない。
The hydrophobic photocrosslinkable resin of the present invention has an average molecular weight of 2000 to
20,000 PCRP is obtained by forming a three-dimensional crosslinked structure through a photopolymerization reaction, and if the average molecular weight of PCRP is smaller than 2,000, it will be difficult to secure enough space to enclose the lipase microcapsules.
If it is larger than 20,000, the lipase microcapsules tend to detach from the hydrophobic photocrosslinkable resin, which is not preferable from the viewpoint of stabilization.

本発明に用いる光重合開始剤としては、ペンゾイン、ア
セトイン等のα−カルボニルアルコール類、ベンゾイン
メチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイ
ンプロピルエーテル、ピバロインエーテル等のアシロイ
ンエーテル類、ナフトール、ヒドロキシアントラセン等
の多環芳香族化合物類が望ましく、その量はPCRP 
t o o重量部に対して0,01〜10重量部を用い
る事が好ましい。
Examples of the photopolymerization initiator used in the present invention include α-carbonyl alcohols such as penzoin and acetoin, acyloin ethers such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, and pivaloin ether, naphthol, hydroxyanthracene, etc. of polycyclic aromatic compounds are desirable, and the amount is determined by PCRP
It is preferable to use 0.01 to 10 parts by weight based on 0.01 to 10 parts by weight.

本発明に用いる活性光線とは、光重合反応を生じせしめ
る波長220〜700 nm、好ましくは波長250〜
600nmの光であり、その光源としては、低圧水銀灯
、高圧水銀灯、螢光灯、キセノンランプ、ケミカルラン
プ等が用いられる。
The actinic light used in the present invention has a wavelength of 220 to 700 nm, preferably a wavelength of 250 to 700 nm, which causes a photopolymerization reaction.
The light has a wavelength of 600 nm, and its light source includes a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a fluorescent lamp, a xenon lamp, and a chemical lamp.

(作用) 本発明では、リパーゼ水懸濁液を両親媒性皮膜によりマ
イクロカプセル化している。
(Function) In the present invention, the lipase aqueous suspension is microencapsulated with an amphipathic film.

本発明の両親媒性物質は、疎水基を外側にし、親木基を
内側とした単分子膜、あるいはリポソーム状の二重膜構
造を形成しており、包括されたリパーゼは両親媒性皮膜
中及び皮膜内表面に散在していると推測されるが、リパ
ーゼの安定性の点では二重膜構造である事が好ましい。
The amphiphilic substance of the present invention forms a monomolecular film or a liposome-like double membrane structure with the hydrophobic group on the outside and the parent tree group on the inside, and the encapsulated lipase is contained in the amphiphilic film. Although it is presumed that the lipase is scattered on the inner surface of the film, a double membrane structure is preferable from the viewpoint of stability of the lipase.

本発明において基質となる油脂は、疎水性光架橋性樹脂
の分子格子を通ってリパーゼマイクロカプセル表面に達
し、両親媒性皮膜内のリパーゼの作用を受けるが、両親
媒性皮膜における基質透過性は、従来の高分子膜マイク
ロカプセルの様に膜の細孔の大きさに依存するものでは
無く、膜成分に対する溶解性に依存しているため、基質
と反応生成物の極性が大きく変化するリパーゼ反応系に
おいては、目的とする物質に対して分子レベルでの選択
透過性を付与する事が可能である。
In the present invention, the fat and oil that serves as the substrate passes through the molecular lattice of the hydrophobic photocrosslinkable resin and reaches the surface of the lipase microcapsule, where it is acted upon by the lipase within the amphipathic film, but the substrate permeability in the amphipathic film is Unlike conventional polymer membrane microcapsules, the lipase reaction does not depend on the pore size of the membrane, but rather on the solubility of the membrane components, resulting in a significant change in the polarity of the substrate and reaction product. In this system, it is possible to impart selective permselectivity to the target substance at the molecular level.

本発明におけるリパーゼは、充分に水和され、活性化さ
れた状態で包括されており、更に活性維持に必要とされ
る水分はマイクロカプセル内から随時補充されるため、
リパーゼ活性を長期間に渡・って維持する事ができる。
The lipase in the present invention is packaged in a sufficiently hydrated and activated state, and the water required to maintain its activity is replenished from within the microcapsules as needed.
Lipase activity can be maintained for a long period of time.

以上の様に、両親媒性皮膜によるリパーゼのマイクロカ
プセル化は、従来の固定化方法において不可避であった
活性収率の低下の問題を根本的に解決するものであるが
、両親媒性皮膜の物理的強度は非常に小さいため、工業
生産化に適したものとするためには、皮膜強化物質を添
加し、皮膜の周囲を高分子体で保護する必要があった。
As described above, microencapsulation of lipase with an amphipathic film fundamentally solves the problem of decreased activity yield that was inevitable in conventional immobilization methods. Since the physical strength is very low, in order to make it suitable for industrial production, it was necessary to add a film-strengthening substance and protect the periphery of the film with a polymer.

本発明で用いる皮膜強化物質は、両親媒性物質間の疎水
性吸引力と極性基間反発力を高めて皮膜を強化するだけ
でなく、基質油脂の溶解性を調整する作用も持っている
The film-strengthening substance used in the present invention not only strengthens the film by increasing the hydrophobic attractive force between amphiphilic substances and the repulsive force between polar groups, but also has the effect of adjusting the solubility of the substrate fat and oil.

本発明で用いるPCRPは、オキシエチレン/オキシプ
ロピレン比率を変える事により、基質透過性を任意に調
整するだけでなく、ポリオキシエチレン基により両親媒
性皮膜表面を保護する作用も持っており、耐熱性、耐溶
剤性の面からもリパーゼマイクロカプセルに物理的強度
を付与するに最適の物と言える。
The PCRP used in the present invention not only allows the substrate permeability to be adjusted arbitrarily by changing the oxyethylene/oxypropylene ratio, but also has the effect of protecting the amphiphilic film surface with polyoxyethylene groups, and has heat resistance. It can be said to be the most suitable material for imparting physical strength to lipase microcapsules in terms of strength and solvent resistance.

即ち本発明は、両親媒性皮膜によるマイクロカプセル固
定化法と疎水性光架橋性樹脂による包括固定法を合わせ
た複合固定化法であり、両者の利点の相乗効果によりリ
パーゼ活性収率及び活性安定性は極めて高いものと成っ
た。
That is, the present invention is a composite immobilization method that combines the microcapsule immobilization method using an amphipathic film and the comprehensive immobilization method using a hydrophobic photocrosslinkable resin, and the synergistic effect of the advantages of both improves the lipase activity yield and activity stability. The quality has become extremely high.

以下の実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発明
は、これらの実施例に限定されるものではない。
The present invention will be specifically explained in the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例 1 ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックポ
リマー(プロノン 2012日本油詣■M)1.0モル
、 2 、4− トリレンジイソシアナート2.0モル
、2−ヒドロキシエチルメタアクリルレート2.3モル
から成る疎水性光架橋性樹脂プレポリマー50部をn−
ヘキサン50部に加えて溶解させる。
Example 1 Polyoxyethylene/polyoxypropylene block polymer (Pronon 2012 Japan Oil Visit ■M) 1.0 mol, 2,4-tolylene diisocyanate 2.0 mol, 2-hydroxyethyl methacrylate 2.3 mol 50 parts of a hydrophobic photocrosslinkable resin prepolymer consisting of n-
Add to 50 parts of hexane and dissolve.

クロモバクテリウム・ビスコスム(Chromobac
terium  viscosum)由来のリパーゼ(
東洋醸造■製)を0.1Mリン酸緩衝液(pH7,6)
に懸濁させた酵素水溶液を、卵黄レシチン=コレステロ
ール=ジセチルリン酸混合物(7:2:10)を3重量
%含むクロロホルム溶液中に注ぎ、これをロータリーエ
バポレーターに移した後、37°C2窒素ガス通気下に
て回転混合する。得られた乳化液を、37°Cにて3時
間装置した後、5°C2窒素ガス下にて超音波処理を行
ない、遠心分離にてリパーゼマイクロカプセルを回収す
る。リパーゼマイクロカプセル10部をn−ヘキサン5
0部に加えて懸濁し、これを先に調製したPCRP溶液
に加え、ベンゾイン2部と共に混合攪拌し、2−3m径
の球状に成形した後、波長365 nmの紫外線を10
分間照射して固定化リパーゼを作成した。
Chromobacterium viscosum
Lipase derived from Terium viscosum (
Toyo Jozo Co., Ltd.) in 0.1M phosphate buffer (pH 7.6)
The enzyme aqueous solution suspended in the solution was poured into a chloroform solution containing 3% by weight of an egg yolk lecithin-cholesterol-dicetyl phosphate mixture (7:2:10), transferred to a rotary evaporator, and heated at 37°C with nitrogen gas aeration. Mix by rotating at the bottom. The obtained emulsion was incubated at 37°C for 3 hours, then subjected to ultrasonication at 5°C under nitrogen gas, and the lipase microcapsules were recovered by centrifugation. 10 parts of lipase microcapsules and 5 parts of n-hexane
This was added to the previously prepared PCRP solution, mixed and stirred with 2 parts of benzoin, formed into a sphere with a diameter of 2-3 m, and then exposed to ultraviolet light with a wavelength of 365 nm for 10 minutes.
Immobilized lipase was prepared by irradiation for a minute.

実施例 2 精製米油500部、n−ヘキサン500部に対して実施
例1の固定化リパーゼ10部をくわえて、37°C1窒
素ガス通気下にて攪拌し、経時的に試料を分取してエバ
ポレーターにてn−ヘキサンを留去した後、酸価を測定
して分解反応率を求めた。
Example 2 10 parts of the immobilized lipase of Example 1 was added to 500 parts of refined rice oil and 500 parts of n-hexane, stirred at 37°C under nitrogen gas, and samples were taken over time. After n-hexane was distilled off using an evaporator, the acid value was measured to determine the decomposition reaction rate.

試料の組成分析は、プラム(J 、 B l um)ら
の方法(Lipid、5,601.(1970))に従
い、試料の2.0mgをピリジン1 、0mlに溶解し
、ヘキサメチルジシラザン0.2ml、トリメチルクロ
ロシラン0.1mlを加えてTMS化し、ガスクロマト
グラフィーにて行ない、図1の結果を得た。
The compositional analysis of the sample was carried out according to the method of J. Blum et al. (Lipid, 5, 601. (1970)), in which 2.0 mg of the sample was dissolved in 1.0 ml of pyridine, and 0.0 ml of hexamethyldisilazane was dissolved. 2 ml and 0.1 ml of trimethylchlorosilane were added to convert into TMS, followed by gas chromatography, and the results shown in FIG. 1 were obtained.

72時間後の最終反応率は95.0%であった。The final reaction rate after 72 hours was 95.0%.

実施例 3 オレイン酸(エクストラオレイン 902日本油脂■製
)600部、精製グリセリン(版本薬品工業■製)40
0部に対してn−ヘキサン400部を加えた基質溶液を
調製し、これに実施例1の固定化リパーゼ10部を加え
、37°C2窒素通気下にて攪拌し、経時的に試料を分
取してエバポレーターにてn−ヘキサンを留去した後、
酸価を測定して残存詣肪酸量及びエステル合成反応率を
求めた。反応生成物組成は、実施例2と同様の操作にて
ガスクロマトグラフィーにより求め、図2の結果を得た
Example 3 600 parts of oleic acid (Extraolein 902 manufactured by NOF ■), 40 parts of purified glycerin (manufactured by Hanhon Yakuhin Kogyo ■)
A substrate solution was prepared by adding 400 parts of n-hexane to 0 parts, 10 parts of the immobilized lipase of Example 1 was added to this, and the mixture was stirred at 37°C under nitrogen aeration, and the samples were separated over time. After taking the sample and distilling off n-hexane using an evaporator,
The acid value was measured to determine the amount of residual fatty acids and the ester synthesis reaction rate. The reaction product composition was determined by gas chromatography in the same manner as in Example 2, and the results shown in FIG. 2 were obtained.

64時間後の最終反応率は78.0%であった。The final reaction rate after 64 hours was 78.0%.

実施例 4 オレイン酸(エクストラオレイン 90.オレイン酸9
2%2日本油脂■製)1432g、精製グリセリン(版
本薬品工業■製)920gに対してn−ヘキサン150
0mlを加えて基質溶液を調製し、これに実施例1の固
定化リパーゼ10gを加え、37℃、72時間、窒素通
気化にて攪拌して、エステル合成反応を行なった。経時
的に試料ヲ分取してエバポレーターにてn−ヘキサンを
留去した後、酸価を測定して反応率を求め、反応生成物
組成は、実施例2と同様の操作にてガスクロマトグラフ
ィーにより求めて、表1の結果を得た。
Example 4 Oleic acid (Extraolein 90.Oleic acid 9
150 g of n-hexane for 1432 g of 2% 2 (manufactured by NOF ■), 920 g of purified glycerin (manufactured by Hanhon Yakuhin Kogyo ■)
0 ml was added to prepare a substrate solution, 10 g of the immobilized lipase of Example 1 was added thereto, and the mixture was stirred at 37° C. for 72 hours under nitrogen aeration to perform an ester synthesis reaction. After taking samples over time and distilling off n-hexane using an evaporator, the acid value was measured to determine the reaction rate, and the reaction product composition was determined by gas chromatography using the same procedure as in Example 2. The results shown in Table 1 were obtained.

以下余白 表1゜ 反応率 95.0% 実施例 5 ステアリン酸(NAA−180,ステアリン酸90%2
日本油脂■製)430g、精製グリセリン(版本薬品工
業■製)420gに対してn−ヘキサン500m1を加
えて、基質溶液を調製し、これに実施例1の固定化リパ
ーゼ3gを添加し、65°C272時間、窒素通気化に
て攪拌して、エステル合成反応を行なった。反応率及び
反応生成物組成は、実施例2と同様の操作にてガスクロ
マトゲラフイーにより求めた。
Below is a blank table 1゜Reaction rate 95.0% Example 5 Stearic acid (NAA-180, stearic acid 90%2
A substrate solution was prepared by adding 500 ml of n-hexane to 430 g of purified glycerin (manufactured by Nippon Oil & Fats Corporation) and 420 g of purified glycerin (manufactured by Hanhon Yakuhin Kogyo ■). To this was added 3 g of the immobilized lipase of Example 1, and the The ester synthesis reaction was carried out by stirring for 272 hours under nitrogen aeration. The reaction rate and reaction product composition were determined by gas chromatography using the same procedure as in Example 2.

反応生成物組成は、表2に示す通りであった。The reaction product composition was as shown in Table 2.

表2 反応率 90.5% 反応終了後、回収した固定化リパーゼの残存活性を測定
したところ、98.0%の活性が残っていた。
Table 2 Reaction rate 90.5% After the reaction was completed, the residual activity of the recovered immobilized lipase was measured, and it was found that 98.0% of the activity remained.

以下余白 (発明の効果) 本発明により得られた固定化リパーゼは、エステル合成
反応においても加水分解反応とほぼ同等の高反応率を呈
し、ステアリン酸等の高融点脂質を処理する場合でも、
その反応率には何ら遜色はなく、従来の固定化イコール
低活性の概念を払拭するものである。
Margins below (Effects of the Invention) The immobilized lipase obtained by the present invention exhibits a high reaction rate almost equivalent to that of a hydrolysis reaction in an ester synthesis reaction, and even when treating high melting point lipids such as stearic acid.
There is no inferiority in the reaction rate, and it dispels the conventional concept that immobilization equals low activity.

本発明による固定化リパーゼの使用法は、実施例に記し
たバッチ法に限定されるものではなく、カラムに充填す
ることにより連続法にて反応を行なうことが可能であり
、工業生産化に際して、基質の性状に合わせた使用法を
選択する事ができる。
The method of using the immobilized lipase according to the present invention is not limited to the batch method described in the examples, but it is possible to carry out the reaction in a continuous method by packing it into a column. The method of use can be selected according to the properties of the substrate.

本発明を用いたエステル合成反応においては、従来の高
温高圧反応に比べて、反応に要する熱量は1/15−1
15となり、反応条件を維持するために繁雑な操作を行
なう必要が無い上、界面活性剤として有用なモノグリセ
リドの生成率も向上するという利点があり、固定化リパ
ーゼの高い活性安定性から見ても工業生産化に適してい
るといえる。
In the ester synthesis reaction using the present invention, the amount of heat required for the reaction is 1/15-1 compared to the conventional high temperature and high pressure reaction.
15, there is no need to perform complicated operations to maintain reaction conditions, and the production rate of monoglyceride useful as a surfactant is also improved, which is advantageous in view of the high activity stability of immobilized lipase. It can be said that it is suitable for industrial production.

即ち、本発明は、省エネルギー、省資源型の油脂加工技
術を供するものであり、高収率、安価に油脂加工を行な
うことを可能とするものである。
That is, the present invention provides an energy-saving and resource-saving oil and fat processing technology, and enables oil and fat processing to be carried out at high yields and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1は、精製米油の加水分解時における反応生成物組成
の変化をモル%で表わしたものである。 図2は、オレイン酸・グリセリン系でのエステル合成反
応時における反応生成物組成の変化をモル%で表わした
ものである。 TG・・・トリグリセリド DG・・・ジグリセリド MG・・・モノグリセリド FA・・・遊離脂肪酸
FIG. 1 shows changes in the composition of reaction products during hydrolysis of refined rice oil expressed in mol%. FIG. 2 shows the change in the composition of the reaction product in mol% during the ester synthesis reaction in the oleic acid/glycerin system. TG...triglyceride DG...diglyceride MG...monoglyceride FA...free fatty acid

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、一種又は二種以上の両親媒性物質を含む有機溶
媒中において、リパーゼ水懸濁液を両親媒性皮膜により
包括してリパーゼマイクロカプセルを調製し、得られた
リパーゼマイクロカプセルと平均分子量2000〜20
000の疎水性光架橋性樹脂プレポリマー(以下PCR
Pと略す)を混合して、光重合開始剤の存在下、活性光
線を照射する事により、リパーゼマイクロカプセルを疎
水性光架橋性樹脂内に包括固定することを特徴とするリ
パーゼの固定化方法。
(1) In an organic solvent containing one or more amphipathic substances, lipase microcapsules are prepared by enclosing a lipase aqueous suspension with an amphiphilic film, and the resulting lipase microcapsules and average Molecular weight 2000-20
000 hydrophobic photocrosslinkable resin prepolymer (hereinafter referred to as PCR
A method for immobilizing lipase, which comprises mixing lipase microcapsules (abbreviated as P) and irradiating the mixture with actinic rays in the presence of a photopolymerization initiator to comprehensively immobilize lipase microcapsules within a hydrophobic photocrosslinkable resin. .
(2)、PCRPが、ポリオキシエチレン・ポリオキシ
プロピレンブロックポリマー系非イオン界面活性剤の両
端に光重合性を持つエチレン性不飽和基を導入した平均
分子量2000〜20000の不飽和ポリエステルであ
る特許請求の範囲第(1)項記載のリパーゼの固定化方
法。
(2) A patent in which PCRP is an unsaturated polyester with an average molecular weight of 2000 to 20000, which is obtained by introducing photopolymerizable ethylenically unsaturated groups at both ends of a polyoxyethylene/polyoxypropylene block polymer nonionic surfactant. A method for immobilizing lipase according to claim (1).
(3)、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブ
ロックポリマーが、オキシエチレン/オキシプロピレン
比率1/10〜1/3である特許請求の範囲第(1)及
び(2)項記載のリパーゼの固定化方法。
(3) The method for immobilizing lipase according to claims (1) and (2), wherein the polyoxyethylene/polyoxypropylene block polymer has an oxyethylene/oxypropylene ratio of 1/10 to 1/3. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0662859A (en) * 1992-08-20 1994-03-08 Amano Pharmaceut Co Ltd Immobilized modified enzyme and synthesis of ester by using the immobilized modified enzyme
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