JPS6236193A - 無機担体への酵素の固定化法 - Google Patents

無機担体への酵素の固定化法

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JPS6236193A
JPS6236193A JP17619085A JP17619085A JPS6236193A JP S6236193 A JPS6236193 A JP S6236193A JP 17619085 A JP17619085 A JP 17619085A JP 17619085 A JP17619085 A JP 17619085A JP S6236193 A JPS6236193 A JP S6236193A
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JP
Japan
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enzyme
inorganic carrier
immobilizing
acid
alkaline earth
Prior art date
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Pending
Application number
JP17619085A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Majima
馬島 剛
Mitsuo Kawase
三雄 川瀬
Yasuko Terauchi
寺内 安子
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はハニカム構造体のような無機担体の表面に高密
度で酵素を固定する無機担体への酵素の固定化法に関す
るものである。
(従来の技術) 酵素を利用した生体反応を工業的に行わせるにあたり、
酵素を多孔質ガラス、活性炭、ガーゼのような細孔を持
つ物質に固定化することは例えば特開昭59−1091
73号公報等にも示されるとおり既に知られているとこ
ろであり、中でも耐久性、耐菌性に優れ毒性の問題を生
ずるおそれが少ない無機担体の表面に酵素を固定す、る
ことは多くの利点があるとされている。ところが従来は
無機担体として多孔質ガラスピーズが主として使用され
ていたために単独では取扱いが困難であり、枠体の内部
に充填して用いると圧力損失が大きくなって高粘性の基
質を用いる場合やバブリングを行う場合には不利であっ
た。また平均細孔径15μmのセラミック質のハニカム
構造体の表面にシラン化剤を用いて酵素を固定化するこ
とにより圧力損失の小さい生体反応装置を得る試みもな
されている(例えば、「化学工学論文集」、第9巻第3
号、P、316〜323、白石文秀はか)が、酵素の大
きさに比較して細孔径が著しく大きいために酵素の離脱
が生じ易いこと、従ってまた十分に高密度で酵素を固定
化できないこと等の多くの問題点が残されていた。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はこのような従来の問題点を解決して、圧力を員
失の小さいハニカム構造体等の表面に高密度で酵素を固
定化することができる無機担体への酵素の固定化法を目
的として完成されたものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明はアルカリ又はアルカリ土類成分を含有する結晶
質焼結体からなる無機担体をその表面からこれらの成分
を溶出させ得る濃度の酸を用いて酸処理し、無機担体の
表面に500Å以上の細孔を多数形成してその比表面積
を30 m/8以上としたうえで該表面に酵素を固定す
ることを特徴とするものである。
本発明において用いられる無機担体としては、Nano
、に20のようなアルカリ成分又はCaO、MgOのよ
うなアルカリ土類成分を好ましくは10%以上含有する
結晶質焼結体が選択される。結晶質焼結体は多孔質ガラ
ス等とは異なり一般に成形が容易であって、例えば押出
し成形法によってハニカム構造体のような複雑な形状の
構造体を得ることが可能である。本発明において用いら
れる代表的な結晶質焼結体はMgOを13.0%含有す
るコーディライト質のものであるが、このほかにもCa
Oを20%含有するアノサイト等を用いることもできる
このような結晶質焼結体からなる無機担体は、例えば1
.5NのH,SO,のような無機担体の表面からアルカ
リ又はアルカリ土類成分を溶出させ得る濃度の酸を用い
て酸処理される。酸処理は溶出を促進させるために80
℃以上の高温条件で2時間以上行なうことが好ましいが
、過度の酸処理を行うと無機担体の組織が崩壊して担体
としての機械的強度が損われることとなるので、例えば
1.5N HlSO,,95℃の条件下においては24
時間を越えることは好ましくない。このような酸処理の
結果、無機担体の表面からアルカリ成分又はアルカリ土
類成分が溶出し、無機担体の表面には平均細孔径が30
0Å以上で5万Å以下の細孔が多数形成されてその比表
面積は酸処理を施さないコーディライト質のハニカム構
造体が約1rd/gであるのに対して30 cd / 
gを越える値となる。ここで平均細孔径を300Å以上
としたのは、例えばBガラクトシターゼは長径150人
であり、その他の酵素もその大きさには大差がなく、一
般に酵素の大きさの2倍程度の内径の細孔が酵素を固定
化するのに有効であるためである。また平均細孔径を5
万Å以下としたのは細孔径が過大となると酵素の離脱や
比表面積の低下を生ずるためである。細孔径の大きさは
酸処理条件の調節によって自由に制御することができる
。また、SiO□、^1.0.が主成分のムライトある
いはカオリンとCaO、MgOリッチのドロマイト質の
混合化を変え、混合焼成した場合、アルカリ、アルカリ
土類成分の含有量が10%以下では、この様な酸処理で
も比表面積が30m”/gを越える値とならず、さらに
アルカリ、アルカリ土類成分が50%を越えるものにつ
いては、この様な酸処理を行なった場合無機担体のm織
全体が溶解し、比表面積が30m”/gを越える値とな
らないのとともに担体としての機械的強度が損なわれる
。酸処理後に無機担体の表面をシランカフプリング剤を
用いてシラン化したうえで酵素を固定化すれば、次の実
施例からも明らかなように従来の2倍以上の高密度で酵
素が固定されることとなる。次に本発明の好ましい実施
例を示す。
(実施例) 実施例1 コーディライト質ハニカム約1gを1.5N H2SO
、80℃中にて17hr酸処理してその表面に平均細孔
径が300Å以上の細孔を多数形成した0次に蒸留水で
デカンテーションにより10回以上洗滌し、ついで02
存在下で8゜5hr 640℃に加熱した、一方積極的
に酸処理を行わない通常のコーディライト質ハニカムに
ついては、0.2N llNO3,80℃で23hrf
c務したのち640 °Cで8.5hr加熱した。こレ
ラのハニカムをセパラブルフラスコに入れハニカム1g
に対し2Qm(lの割合でトルエンを加えトルエンの沸
点までマントルヒーターで加熱した。ついで10%(V
/V)になるようにガンマ−アミノプロピトリエトキシ
シランを添加し、4.5hr トルエン沸点にて還流を
行った。還流をおえだのち、アセントで洗滌し、−晩風
乾し、デシケータ−内と保存した。このシラン処理した
ハニカムIgに対し20m1以上の1%インへルターゼ
(V / V ) /45m門酢酸バッファー(PH4
,0)内にハニカムを固定し室温で2.5hr スター
ジーで攪拌しながら酵素の一種であるインへルターゼを
固定した。そののち45mM酢酸バッファー(PI(4
,0)で洗滌したのち同バッファーを30℃に固定し3
0分攪拌しその洗dX中にインへルクーゼ活性が検出で
きないことを確認した。これをインへルターゼ固定化ハ
ニカムとして45mM酢酸バッファー(PH4,0)内
に4℃で保存した。次にハニカムに固定化されたインベ
ルターゼ活性を測定するために以下の操作を行なった。
1%ショ糖を含む45mM酢酸バッファー(PH4,0
)  30 m lをあらかしめ30℃で恒温にしたの
ちインベルターゼ固定化ハニカムを1個その基質溶液中
に固定した。その時点を0分とし、以降2分ごとに10
0mnずつ火室溶液をサンプリングし、0.IN Na
t’s、900mAに添加し、完全に反応をとめた。つ
いで各サンプルについて生成物であるグルコースとフル
クトースをSOmOgyi−Nalson法により定量
し時間による生成物量の増加を観察した。その結果を第
1図に示す。これからもわかるように積極的に酸処理し
たハニカムを担体とした本発明の場合の方がより高い酵
素活性を観察することができた。
実施例2 コーディライト質ハニカム約1gを各群5個ずつ1.5
N H,SO,,95°Cで2hr 、5hr 、8h
r 、、10hr夫々酸処理を施し平均細孔径が300
Å以上の細孔を多数形成した。そののち蒸留水でデカン
テーションにより10回以上洗滌し、ついで0□存在下
で8.5hr 640℃に加熱した。一方、積極的に酸
処理を行わない通常のコーディライト質ハニカムについ
ては0.2N )INO,で80℃3hr洗棉したのち
、640℃で8.5hr加熱した。次にこれらのハニカ
ムについてその比表面積を窒素ガス吸着法により測定し
たところ第2図に示すとおりの結果を得た。これによる
と酸処理を施す時間により比表面積が増大しているのが
わかる。また、各群ハニカム(計20個約20g)をセ
パラブルフラスコに入れ、トルエン500■naを加え
トルエンの沸点までマントルヒーターで加熱した。つい
で10%(V/V)になるよう5−アミノプロピトリエ
トキシシランを添加し、4.5hr  )ルエン沸点に
て還流を行なった。還流を終えたのち、アセトンで洗滌
し、−晩風乾し、デシケータ−内に保存した。このシラ
ン処理したハニカムIgに対し20m1以上の1%イン
ベルターゼ(V/V)/45mM酢酸バッファー(PH
4,0)内にハニカムを固定し、室温で2.5hrスタ
ーラーで攪拌しながらインベルターゼを固定化した。そ
ののち45mM酢酸バフファー(PH4,0)で洗滌し
たのち同バッファー30’C内に固定し30分攪拌した
のち、その洗滌中にインベルターゼ活性が検出できない
ことを確認した。これをインへルターゼ固定化ハニカム
として45mM酢酸バッファー(PH4,0)内に4℃
で保存した。次にハニカムに固定化されたインベルター
ゼ活性を測定するために以下の操作を行なった。1%シ
ョ糖を含む45ffiM酢酸バッフy −(PH4,0
)  30 m lを予め30℃で恒温にしたのちイン
ベルターゼ固定化ハニカムを1個その基it溶液中に固
定した。その時点を0分とし、以降2分ごとに100m
6ずつ基M ?に液をサンプリングし0.IN Naz
COz 900 m lに添加し完全に反応を止めた。
ついで各サンプルについて生成物であるグルコースとフ
ルクトースをS。
mogyi−Nalson法により定量し、時間による
生成物量の増加の傾きから酵素活性を算出した。同様の
操作を夫々各酸処理群のハニカムについて繰り返した。
その結果ハニカム酸処理時間とそれを担体とする固定化
酵素の活性は第3図のようになった。これより酸処理の
度合に応じそのハニカムに固定化される酵素活性が上昇
することがわかる。なお、第3図の縦軸に示されるUは
、1分間に1μmoleのグルコースを生成する酵素活
性を示す単位である。
(発明の効果) 本発明は以上の説明からも明らかなように、アルカリ又
はアルカリ土類成分を含有する結晶質焼結体を酸処理し
て酵素の固定に有効に寄与する平均細孔径が300Å以
上の細孔を多数形成したうえで該表面に酵素を固定する
ことにより高密度で酵素を固定することに成功したもの
であり、圧力損失が小さいハニカム構造体のような無機
担体の表面に高密度で酵素を固定した生体反応装置を得
ることができるので、特に高粘性の基質やバブリングを
必要とする場合等に好適なものである。よって本発明は
従来の問題点を一掃した無機担体への酵素の固定化法と
して、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1におけるグルコース生成量の時間変化
を示すグラフ、第2図は実施例2における酸処理時間と
集機担体の比表面積との関係を示すグラフ、第3図は同
じく酸処理時間と固定された酵素の活性との関係を示す
グラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルカリ又はアルカリ土類成分を含有する結晶質焼
    結体からなる無機担体をその表面からこれらの成分を溶
    出させ得る濃度の酸を用いて酸処理し、無機担体の表面
    に300Å以上の細孔を多数形成してその比表面積を3
    0m^2/g以上としたうえで該表面に酵素を固定する
    ことを特徴とする無機担体への酵素の固定化法。 2、無機担体がアルカリ又はアルカリ土類成分をその酸
    化物として10〜50(重量)%含有するものである特
    許請求の範囲第1項記載の無機担体への酵素の固定化法
    。 3、無機担体がコーディライト質のハニカム構造体であ
    る特許請求の範囲第1項記載の無機担体への酵素の固定
    化法。 4、酵素の固定をシランカップリング剤を用いて行なう
    特許請求の範囲第1項記載の無機担体への酵素の固定化
    法。
JP17619085A 1985-08-09 1985-08-09 無機担体への酵素の固定化法 Pending JPS6236193A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63237787A (ja) * 1987-03-26 1988-10-04 Meiji Seika Kaisha Ltd 酵素の固定化方法
JP2006316423A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Hiroshi Kitamura 窓構造用断熱シート
CN109536482A (zh) * 2018-12-19 2019-03-29 江南大学 一种基于酵母菌的微生物导电陶瓷及其制备方法和应用
CN109574709A (zh) * 2018-12-20 2019-04-05 江南大学 一种基于细菌的微生物导电陶瓷及其制备方法和应用

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