JPS637785A - 微生物の固定化方法 - Google Patents

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） 本発明は微生物の固定に用いるカチオン性吸水樹脂に関
する４のであり１発酵工業、水処理等のバイオリアクタ
ーに用いられる。

従来の技術） 従来より高分子ゲル内に微生物を包含し、系外への流出
を防止する方法は公知であり、この様なバイオリアクタ
ーに用いられる高分子ゲルとしては、ポリアクリルアミ
ドやカラギーナン等が知られている。

又、多孔質の固体表面に微生物を繁殖させる方式のバイ
オリアクターもある。

発明が改良しようとする問題点） しかし、高分子内に包含された微生物は養分や老廃物が
ゲル内を移動する速度が遅いためバイオリアクターとし
ての効率が低い。

多孔質固体は微生物との結合が弱く、担体重量あたシの
微生物保持量が少ない。

開閉点を解決する為の手段） ポリアクリルアミド等の従来の高分子ゲル１；替えてカ
チオン性高分子ゲルを用いれば、微生物は強固（ニゲル
表面に付着し増殖する。

本微生物層は直接培養液に接触している為養分の吸収、
老廃物の排泄等が速やかである。

高分子ゲルの形状に必らずしも粒状の必要になく繊維状
、板状等、任意の形で目的に供する事ができる。培養液
との接触に単（二カラムに充填し、固定床として通液す
るのみならず、流動状態で用いる事も可能であり、リッ
プ法の浸漬材として使用する事もできる。

この様な目的（−用いられるカチオン性高分子ゲルとし
ては、アクリル系水溶性力チオ／モノマー単位を有する
架橋性高分子が有効であり、特開昭５８−１５４７０９
（二記載されたジビニル化合物共重合体である架橋性高
分子は全て利用可能であるばかりではなく、水浴性力チ
オ／高分子を多官能化合物と反応させる事により架ｇｌ
ｉ結合を生じさせる事（＝よっても製造できる。高分子
ゲルの製造に使用できるアクリル系水溶性カチオンモノ
マーとしてはジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリ
レート、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルア
ミドの三級アミン塩及び又は４級アンモニウム塩である
。三級アミンの４級化にはジメチル硫酸、ジエチル硫酸
、塩化メチル、塩化ベンジル、エピクロルヒドリン等が
用いられる。これらカチオンモノマーは一種類のみの単
独重合ばかシではなく、上記のカチオンモノマー内から
選ばれる複数のモノマーを共重合する事もでき、（メタ
）アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、ジメチ
ルアクリルアミド等の水溶性ノニオンモノマーを全モノ
マーに対し５０重量％以下共重合させる事も可能である
。

これらアクリル系のカチオンモノマーを重合してできる
ポリマーは高分子量であるため高吸水倍率であるにもか
かわらず、ゲル強度の高い樹脂が得られる。

本発明の用途に用いるには純水中における吸水倍率が１
０倍以上５００倍以下の樹脂が適当である。吸水倍率の
高すぎる樹脂はゲル強度が弱く、吸水倍率の低すぎる樹
脂は表面積が小さくなυ経済的に不利である。

かかる適度の吸水倍率を得る為に必要な架橋剤の量は全
そツマ−単位あた９０１０１〜１重量％であり、ジビニ
ル化合物の共重合又は後架橋あるいけ両者の併用により
高分子間に架橋結合を生ぜしめる。

共重合に用いるジビニル化合物としてｄＮ、Ｎ−メチン
／ビスアクリルアミド、Ｎ−アリルアクリルアミド等が
あげられる。

後架橋に用いる多官能化合物はエピクロルヒドリン、ジ
グリシジルアミン、ジグリシジルエーテル等アミンと反
応する物質ばかりではなくホルムアルデヒドの如量 く共重合アクリルアミドと反応するアルデヒド類も有効
である。

ジビニル化合物を共重合させる場合は全モノマーを溶解
した水＃液中（＝水溶性ラジカル発生剤を加える事（：
より特開昭５８−１５４７０９に記載せる如くカチオン
性吸水樹脂を得る。モノマー水浴液を油中に分散させて
重合するバール重合でに球形の粒子が得られ、流動床用
の担体（二適している。又油中にジグリシジルエーテル
等多官能化合物を加え表面の架橋密度を増す事も容易で
ある。ジビニル化合物を共重合させない場合でも同様の
操作により後架橋をほどこす事ができる。

後架橋に水溶液状態でカチオ／ボリマー：二多官能化合
物を反応させる事（＝よっても製造できる。整形は架橋
反応の前（二行々っでも良く、架橋反応終了后（二行な
っても良い。

微生物をカチオン性高分子ゲルに付着させるには微生物
含有水と接触させるだけで良く、特別な操作に必要とし
ない。雑菌の混入を防ぐため（二は事前（二高分子ゲル
を殺菌する。

算用） 本願発明における微生物の固定に用いる高分子ゲルはカ
チオンモノマーを王たる構底率位とするため、ゲル表面
はプラスに帯域している。微生物に一般（：マイナス（
二帯電している為、カチオンゲル表面（＝＋ｐＪｔ、看
はれ、高濃度微主力層をつくる。

又、リン酸イオンを始めとする微生物の栄養にアニオン
であり、カチオンゲル内に濃縮され微生物の繁殖（−益
する事も考えられる。

特開昭５６−４３２０３１＝！′ｉ４級ア／毛ニウム塩
型架傭性高分子が殺菌作用を有すると記されているが、
不順発明品には殺菌作用が認められない。

実施例　１ 攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素導入管を備えた５０
０ｍ／の五つ口のセパラブルフラスコに、シクロヘキサ
ン２００９を仕込み、エチルセルロース（／Ｓ−キュリ
ーズ社製Ｔ−１００）１９を加え６０℃に加温して溶解
させ窒素ガスを通して脱酸素した。

メタクリロイロキシエチルジメチルペンジルアンモニウ
ムクロリドの８０％水溶液１００ノに、Ｎ、Ｎ−メチレ
ンビスアクリルアミドの１％水溶液を０．２　ｃｒ−と
２．２ムアゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩の１
０％水溶液を１．６ｙ加えたものを滴下ロートに仕込み
、窒素ガスを通して酸素を除いた。これを攪拌下シクロ
ヘキサン中に徐々に滴下し１重合を行った。

６０℃で３時間重合した後、還流冷却器を共沸水分離器
に替え、フラスコ中で攪拌下、外温８０〜９０℃の湯浴
にて共沸脱水を行った。充分、脱水後、ポリマー粒子を
沢別し、シクロヘキサンを乾燥によυ除くと、ビーズ状
の高吸水性樹脂を得ることができる。

粒径０４〜０．５關の樹脂をふるい分け、蒸留水を吸水
させたところ、３５０倍の水を吸収した。本含水ゲルを
Ｇ−１と呼ぶ。

実施例　２ ジメチルアミノプロピルアクリルアミド酢酸塩５０１と
アクリルアミド５０ｔを脱イオン水９００２１：Ｍ解し
た。ＰＨ６，０のモノマー水溶液を窒素ガス書−より脱
酸素した後、液温４０℃に調整後、（ＮＨ４）＝８−０
易の１０％水溶液１ｒＲｔとＮａＨ８０ｍ　１０％水溶
液１−を加え重合した。得られた高分子水溶液にエビク
ロルヒト１Ｊｙｌｆを均一に混合した後、ＮａＯＨの１
０チ水１１ｔｌｏｗｔを加え５０℃にて２４時間加熱す
る事により水不溶性ゲルを得た。このゲルをミートチョ
ッパー（；で粉砕し粒径３日の含水ゲルを得た。

本含水ゲルをＧ−２と呼ぶ。

比較例 アクリルアミドｔｏｏｒとメチレンビスアクリルアミド
０．１１を水１ｔ（：溶解し、窒素ガス（：より脱酸素
しり後、液温４０℃！ニー’Ｊ整後、（ＮＨ，）雪Ｓｔ
　Ｏｓ　ノ１０チ水溶液１−とＮａＨ８０ａ２チ水溶液
１ｆＰｔを加え重合した。

得られたゲルをミートチョッパーにて粉砕し粒径３ｗの
含水ゲルを得た。

本含水ゲルをＧ−３と呼ぶ。

効果） 実施例１．２及び比較例で合成した含水ゲル２５？を酵
母培養液中に１時間浸漬後、それぞれカラム書＝充填し
、Ｉｔ／ｈｒの流速；二て生理食塩水を２４時間通液し
た後、５チグルコース浴液を１　ｔ７ｈｒの流速にて通
液し、２４時間通液後流出液のエタノール濃度を測定し
た結果を表−１に示す。

表−１ 実施例合成力チオ／ゲルＣｘ−１及びＧ−２ｆｄ、ノニ
オンゲルであるａ−３に対し明らか（＝エタノール生産
量が多い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、式（１）で表わされるアクリル系カチオンモノマー
   単位を５０重量％以上含有する水不溶性吸水高分子ゲル
   に微生物を吸着させる事を特徴とする微生物の固定化方
   法 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） 但しＡはＯ又はＮＨ、ＢはＣ、Ｈ、Ｃ、Ｈ、又は、ＣＨ
   ＿２ＣＨＯＨＣＨ＿３、Ｒ＿１は水素又はメチル基、Ｒ
   ＿２とＲ＿３はメチル基又はエチル基、Ｒ＿４は水素、
   メチル基、エチル基、ベンジル基又は３クロロ２ヒドロ
   キシプロピル基、Ｘ＾−はアニオンを表わす。 ２、水不溶性カチオン高分子ゲルの吸水倍率が１０〜５
   ００倍である事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。