TWI494428B - 酵素或微生物固定化用載體 - Google Patents
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Description
本發明係有關於酵素或微生物固定化用載體。
作為酵素或微生物的固定化方法，到目前為止有包含法、附著法、載體結合法等，特別是包含法、附著法基於菌體本身的生理、代謝，可以有效地利用反應，所以在發酵、微生物轉換、廢水處理等領域備受關注。為了固定上述酵素或微生物，通常利用酵素或微生物固定化用載體，但是在使用多孔質無機載體作為該固定化用載體時，微生物對載體的附著性差，進而具有在附著後的載體上增殖的菌體容易剝落的缺點。另外，無機質載體一般比重比水更大，如果作為流動層型生物反應器的固定化物粒子使用，則具有難以流動操作的缺點。
另一方面，聚乙烯醇、聚丙烯醯胺等親水性樹脂、高酸價不飽和丙烯酸樹脂、不飽和聚乙二醇等親水性光硬化樹脂是適合包含固定化法等的固定化用載體。上述親水性樹脂或上述親水性光硬化樹脂的水溶液或水分散液中分散微生物菌體，粒狀凝膠化的固定化物粒子由於是含水凝膠化物，所以比重和水的比重接近，微生物的附著性以及增殖性也良好，所以作為流動層型生物反應器的固定化物粒子而提出，廣泛被使用(參照專利文獻1)。這種流動層型生物反應器中，為了在槽內部將使載體流動而進行的攪拌或曝氣的能量抑制到最低限度，削減運用成本，可能需要一種低比重載體，該載體不會在反應槽內部分滯留，可以充分流動。為了確保這種足夠的流動性，提出了在載體中含有比重調節用的無機質類中空珠(中空玻璃珠或中空沸石(celite))、中空聚合物粒子。另外，記載了上述流動層型生物反應器中，含有比重調節用無機質類中空珠(中空玻璃珠或中空沸石)、中空聚合物粒子的低比重載體由於不會在反應槽內部分滯留，可以充分流動，所以可以將槽內部使載體流動而進行的攪拌或曝氣的能量抑制到最低限度，可以削減運用成本(參照專利文獻2、專利文獻3)。
然而，由於將使用這些親水性樹脂的固定化用載體作為含水凝膠化物使用，所以具有機械強度弱，在反應器的操作中容易破損，作業性差的缺點。另外，在載體中含有無機質類中空珠的方法中，載體的壓縮破壞強度等物性降低的非常大，即使使用能夠改善該問題的中空聚合物粒子，該載體的強度的提高也有限。
另外，生物反應器由於在處理污水或廢水等時使用各種試劑，所以上述固定化用載體希望耐酸性、耐鹼性等耐化學腐蝕性優異。
針對這些問題，例如在專利文獻4中記載了一種生物反應器用載體，該載體的特徵是包含水膨脹性熱塑性樹脂與該樹脂製造時和/或成型時添加的無機填料，而且水膨脹時的比重控制在特定範圍，該載體可以有效地進行微生物反應或酵素反應，而且物理強度高，且容易製造。然而，該載體也可能無法得到足夠的強度。此外，該載體的耐鹼性不足。
另外，在專利文獻5中，記載了一種微生物固定化用載體，該載體是用微生物附著性和增殖性優異的親水性樹脂覆蓋平均粒徑為0.1~30mm、比重0.99~1.10的無機質和/或有機質粉末狀物形成的，該載體容易調配比重，可以提高機械強度。然而，該載體也可能無法得到足夠的強度。此外，該載體的耐鹼性不足。
另外，在專利文獻6中記載了一種酵素或微生物菌體的粒狀固定化成型物，該粒狀固定化成型物是將包含由合成高分子構成的固定化載體、同至少一種多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、膠態矽石以及酵素或微生物菌體的組成物粒狀凝膠化形成的，該粒狀固定化成型物可以提高機械強度。然而，該載體也可能無法得到足夠的強度。此外，該載體的耐鹼性不足。
另外，在專利文獻7中記載了一種水膨脹性聚胺酯泡沫以及使用該聚胺酯泡沫的生物反應器用載體，其特徵是該聚胺酯泡沫是使聚異氰酸酯化合物(a1
)和多元醇化合物(b)反應得到的在一分子中具有至少兩個末端異氰酸酯基的親水性聚胺酯預聚物(c)，和聚異氰酸酯化合物(a2
)的混合物中加水形成的聚胺酯泡沫，前述聚異氰酸酯化合物(a1
)和/或(a2
)的至少一部分是基本上不含聚合物成分的精製二苯基甲烷二異氰酸酯；該生物反應器用載體對堿水溶液具有耐受性。然而，該載體的耐鹼性不足，也無法滿足強度的要求。
另一方面，在專利文獻8中記載了一種將微生物包含固定在固定化材料中的包含固定化載體，其特徵是前述固定化材料中包含具有板狀和/或針狀的結晶結構的填料；該載體即使在使固定化相關材料(固定化材料、聚合引發劑等)低濃度化時，載體強度也高，而且保持穩定的高微生物活性(硝化活性)。然而，該方法中，強度提高的效果也不足。
[專利文獻1]日本特公昭62-19837號公報
[專利文獻2]日本特開平10-168105號公報
[專利文獻3]日本特開2002-265號公報
[專利文獻4]日本特開2002-52394號公報
[專利文獻5]日本特開平7-39376號公報
[專利文獻6]日本特開昭62-215389號公報
[專利文獻7]日本特開2004-359950號公報
[專利文獻8]日本特開2007-20437號公報
本發明的目的在於提供具有高生物活性，而且具有高強度的酵素或微生物固定化用載體。此外，本發明的目的在於提供具有高生物活性，而且初期強度高，耐久性和耐鹼性優異的酵素或微生物固定化用載體。
本發明人為了實現上述目的，反覆進行了認真的研究，從而發現一種酵素或微生物固定化載體，該載體是藉由將水性液態組成物滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物粒狀凝膠化，然後使得到的粒狀凝膠光聚合或/和熱聚合，使該粒狀凝膠中的含不飽和基的樹脂硬化而得到，該水性液態組成物包含下述而形成：含不飽和基的樹脂、聚合引發劑以及和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類，其中(i)上述水性液態組成物在包含無機粒子與具有能夠和該無機粒子反應的基和不飽和基的化合物時，或者(ii)該水性液態組成物包含無機粒子和具有能夠和該無機粒子反應的基和不飽和基的化合物反應得到的含不飽和基的無機粒子時，作為載體的生物活性不會降低，可以提高載體的初期強度、耐久性以及耐鹼性；此外，發現(i’)在上述水性液態組成物中含有黏土礦物和有機鎓離子時，或者(ii’)在該水性液態組成物中混合藉由有機鎓離子的離子鍵使黏土礦物有機化的有機化黏土礦物時，不會降低作為載體的生物活性，可以提高載體的強度；從而完成本發明。
即，本發明提供以下的酵素或微生物固定化用載體。
1.一種酵素或微生物固定化用載體，其特徵在於：藉由將水性液態組成物(i)或水性液態組成物(i’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(i)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d)無機粒子以及(e)在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物；水性液態組成物(i’)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d’)黏土礦物以及(e’)有機鎓離子。
2.一種酵素或微生物固定化用載體，其特徵在於：藉由將水性液態組成物(ii)、(ii’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(ii)、(ii’)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、以及(f)含聚合性不飽和基的無機粒子或(f’)有機化黏土礦物形成的，該(f)含聚合性不飽和基的無機粒子是使無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)反應得到的，(f’)是在黏土礦物(d’)中藉由將有機鎓離子(e’)形成離子鍵有機化形成的。
3.根據上述項1或2所記載的酵素或微生物固定化用載體，其中聚合引發劑(b)是光聚合引發劑和/或氧化還原類熱聚合引發劑。
4.根據上述項1或2所記載的酵素或微生物固定化用載體，其中無機粒子(d)是膠態矽石。
5.根據上述項1或2所記載的酵素或微生物固定化用載體，其中化合物(e)是在1分子中具有至少1個以上的(甲基)丙烯醯基和至少1個以上的烷氧基矽基(silyl)的矽烷偶聯劑。
6.根據上述項1或2所記載的酵素或微生物固定化用載體，其中水性液態組成物進一步含有中空粒子。
7.根據上述項1或2所記載的酵素或微生物固定化用載體，其中黏土礦物(d’)是2:1型層狀黏土礦物。
8.根據上述項1或2所記載的酵素或微生物固定化用載體，其中有機鎓離子(e’)是在1分子中具有至少1個以上的不飽和基的有機鎓離子。
根據本發明可以得到具有高生物活性，而且具有高強度的酵素或微生物固定化用載體。進而，根據本發明可以得到具有高生物活性而且初期強度高，耐久性和耐鹼性優異的酵素或微生物固定化用載體。
本發明的酵素或微生物固定化用載體可以藉由以下說明的方法(I)或方法(II)製造。
本發明的酵素或微生物固定化用載體可以藉由將水性液態組成物(i)或水性液態組成物(i’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(i)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d)無機粒子以及(e)在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物；水性液態組成物(i’)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d’)黏土礦物以及(e’)有機鎓離子。
作為本發明中使用的含聚合性不飽和基的樹脂(a)是在1分子中具有至少兩個聚合性不飽和基的樹脂，一般具有300~30,000、較佳為500~20,000的範圍內的數量平均分子量，適合使用為了在水性介質中均勻地分散而包含足夠的離子性或非離子性的親水性基，例如羥基、胺基、羧基、磷酸基、磺酸基、酯鍵等含親水性不飽和基的樹脂。
其中，本說明書中，數量平均分子量是使用凝膠滲透色譜測定的保持時間(保持容量)藉由相同條件下測定的分子量已知的標準聚苯乙烯的保持時間(保持容量)換算為聚苯乙烯的分子量而求得的值。具體地，作為凝膠滲透色譜使用「HLC8120GPC」(商品名、東曹公司製造)，作為柱使用1根「TSKgel G4000HXL」、2根「TSKgel G3000HXL」和1根「TSKgel G2000HXL」(商品名，皆為東曹公司製造)共計4根，作為檢測器使用差示折射率計，在移動相為四氫呋喃，測定溫度是40℃，流速是1mL/min的條件下測定。
作為含聚合性不飽和基的樹脂(a)，可以使用作為包含固定化用的固定化載體而已知的樹脂(例如參照日本特公昭55-40號公報、日本特公昭55-20676號公報、日本特公昭62-19837號公報等)。作為代表性的，可以列舉出下述記載的樹脂。
(i)在聚伸烷基二醇的兩末端具有可以光聚合的聚合性不飽和基的化合物：例如，
(i-1)將1莫耳分子量400~6,000的聚乙二醇之兩末端羥基以2莫耳(甲基)丙烯酸酯化的聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯類。
(i-2)將1莫耳分子量200~4,000的聚丙二醇之兩末端羥基以2莫耳(甲基)丙烯酸酯化的聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯類。
(i-3)將1莫耳分子量400~6,000的聚乙二醇之兩末端羥基以2莫耳甲苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯等二異氰酸酯化合物聚胺酯化，然後加成2莫耳(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等不飽和單羥基乙酯化合物形成的不飽和聚乙二醇聚胺酯化物。
(i-4)將1莫耳分子量200~4,000的聚丙二醇的兩末端羥基以2莫耳甲苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯等二異氰酸酯化合物聚胺酯化，然後加成2莫耳(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等不飽和單羥基乙酯化合物形成的不飽和聚丙二醇聚胺酯化物等。
(ii)高酸價的不飽和聚酯樹脂：例如藉由包含不飽和多元羧酸的多元羧酸成分和多元醇的酯化得到的酸價為40~200的不飽和聚酯的鹽類等。
(iii)高酸價不飽和環氧樹脂：例如對環氧樹脂和(甲基)丙烯酸等不飽和羧酸化合物的加成反應物中殘留的羥基加成酸酐得到的酸價為40~200的不飽和環氧樹脂等。
(iv)陰離子性不飽和丙烯酸樹脂：例如將以含有酸基的聚合性不飽和化合物和(甲基)丙烯酸酯作為必須單體成分的單體混合物共聚，在得到的含有羧基、磷酸基和/或磺酸基的共聚物中引入可以光聚合的聚合性不飽和基的樹脂等。
(v)不飽和聚醯胺：例如，甲苯二異氰酸酯、亞二甲苯二異氰酸酯等二異氰酸酯和丙烯酸2-羥基乙酯等乙烯基不飽和羥基化合物的含異氰酸酯基加成物，在明膠等水溶性聚醯胺中進行加成反應得到的不飽和聚醯胺等。
如上例示的含聚合性不飽和基的樹脂(a)可以分別單獨使用，也可以組合兩種以上使用。
這些含聚合性不飽和基的樹脂(a)中，能在本發明中特別有利地使用的樹脂是相當於前述(i)的在聚伸烷基二醇的兩末端具有可以光聚合的聚合性不飽和基的化合物，作為代表性的化合物，可以列舉出「ENT-1000」、「ENT-2000」、「ENT-4000」、「ENTG-2000」、「ENTG-3800」(商品名，關西PAINT公司製造)等。
作為本發明中使用的聚合引發劑(b)可以列舉出光聚合引發劑和/或氧化還原類熱聚合引發劑。
作為光聚合引發劑，可以沒有特別限制地使用作為乙烯基不飽和化合物的聚合中使用的、到目前為止已知的光聚合引發劑。具體地，可以列舉出例如安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丁醚、二乙氧基乙醯苯、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、苄基二甲基縮酮、1-羥基環己基-苯基酮、2-甲基-2-啉(4-硫代甲基苯基)丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉苯基)-丁酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物、2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基乙氧基膦氧化物、二苯甲酮、O-苯甲醯基苯甲酸甲酯、羥基二苯甲酮、2-異丙基噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮、2,4,6-三(三氯甲基)-S-三、2-甲基-4,6-雙(三氯)-S-三、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-S-三等。這些光聚合引發劑可以單獨或組合兩種以上使用。
另外，為了藉由這些光聚合引發劑促進光聚合反應，可以將光增感促進劑和該光聚合引發劑一起使用。作為能夠一起使用的光增感促進劑，可以列舉出例如三乙胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、4-二甲基胺基苯甲酸甲酯、4-二甲基胺基苯甲酸乙酯、4-二甲基胺基苯甲酸異戊酯、苯甲酸(2-二甲基胺基)乙酯、米其勒酮(Michler's ketone)、4,4’-二乙基胺基二苯甲酮等三級胺類；三苯基膦等烷基膦類；β-硫雙乙醇等硫醚類等。這些光增感促進劑可以單獨或組合兩種以上使用。
另外，作為前述氧化還原類熱聚合引發劑，可以使用目前為止已知的那些，例如適合使用在-10℃~50℃這樣比較低的溫度下進行自由基聚合的、由氧化劑和還原劑所組合形成的聚合引發劑。
作為上述氧化劑，可以列舉出例如過氧化苯甲醯、過氧化甲乙酮、二基過氧化物、第三丁基過氧化苯甲酸酯、烯過氧化氫等有機過氧化物類；過二硫酸銨、過二硫酸鉀等過二硫酸鹽類；過氧化氫等。這些氧化劑可以分別單獨使用或組合兩種以上使用。
另外，作為前述還原劑，可以列舉出例如亞硫酸氫鈉等亞硫酸氫鹽；硫酸亞鐵、氯化亞鐵等二價鐵鹽類；N,N-二甲基苯胺、苯基啉等胺類；環烷酸鈷、環烷酸錳、環烷酸銅等環烷酸金屬鹽類等。這些還原劑可以分別單獨使用，也可以組合兩種以上使用。
這些氧化還原類熱聚合引發劑中，能夠在本發明中特別有利地使用的引發劑是下述組合：氧化劑由過二硫酸鹽類或過氧化氫構成，還原劑由亞硫酸氫鹽或二價鐵鹽構成。
本發明中使用的和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)是水溶性的，在水性介質中和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸時，具有轉變為不溶或難溶於水的凝膠的能力的高分子多醣類。作為該高分子多醣類，一般適合使用下述多醣：具有約3,000至約2,000,000的分子量，而且和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸前的水溶性的狀態下，通常至少顯示出約10g/L(25℃)的溶解度。
作為前述水溶性高分子多醣類(c)的具體例子，包含海藻酸的鹼金屬鹽、鹿角菜膠等。
這些水溶性高分子多醣類(c)在溶解到水性介質中的狀態下，在為海藻酸的鹼金屬鹽時，可以和鎂離子、鈣離子、鍶離子、鋇離子等堿土類金屬離子，或者鋁離子、鈰離子、鎳離子等其他多價金屬離子中的至少1種多價金屬離子接觸凝膠化。另外，在為鹿角菜膠時，可以和鉀離子或鈉離子等鹼金屬離子接觸凝膠化。產生凝膠化的鹼金屬離子或多價金屬離子的濃度根據水溶性高分子多醣類的種類等而異，一般是0.01~5mol/L的範圍。這些水溶性高分子多醣類可以單獨或組合兩種以上使用。
本發明中使用的無機粒子(d)適合使用例如金屬氧化物(二氧化矽、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦、氧化鋯、銻酸鋅等金屬醇鹽)的粒子。特別是，從提高載體強度的觀點而言，較佳為二氧化矽粒子和/或氧化鋁粒子，更佳為二氧化矽粒子。作為該二氧化矽粒子，沒有特別的限定，具體地，可以使用乾式矽石、濕式矽石、矽膠、鈣離子交換矽石粒子、膠態矽石等。
另外，上述二氧化矽粒子可以是沒有進行表面處理的二氧化矽粒子，也可以是用有機物等進行表面處理的二氧化矽粒子。
上述二氧化矽粒子的平均粒徑合適的是10~300nm，較佳為10~100nm的範圍。
另外，本發明中的平均粒徑是藉由動式光散射法測定的體積基準粒度分佈的中值粒徑(d50)，例如，可以使用NANOTRACK粒度分佈測定裝置(日機裝公司製造)測定。
作為上述二氧化矽粒子，從粒徑的觀點而言，特別適合使用膠態矽石。
前述膠態矽石是無水矽酸的超微粒子分散到溶劑中形成的分散液。
作為上述溶劑，可以列舉出水，甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇等醇類，乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚等多元醇衍生物；丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮等酮類，乙酸乙酯等酯類，二異丙基醚等醚類，丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸四氫糠基酯等單體類以及它們的混合物等。它們之中，從容易製造的觀點而言，較佳為水、甲醇、乙醇、異丙醇等。
作為上述膠態矽石的狀態，可以列舉出一次粒子、一次凝聚體(聚集體)和二次凝聚體(附聚物)等，從提高形成的固定化用載體的強度的觀點，較佳為使用接近一次粒子的。
作為上述膠態矽石的商品，可以列舉出例如「SNOWTEX」系列(日產化學工業公司製造)、「Oskar」(觸媒化學工業公司製造)、「AEROSIL」系列(日本AEROSIL公司製造)、「SILDEX」系列(旭硝子公司製造)、「E220A」、「E220」(皆為日本silica工業公司製造)、「SYLYSIA470」(富士silysia化學公司製造)、「ORGANOSILICASOL」(日產化學公司製造)等。
這些膠態矽石中，能夠在本發明中特別有利地使用的是以水為分散劑，將無水矽酸的超微粒子在水中分散形成的膠態溶液。例如，「SNOWTEX」系列(日產化學工業公司製造)。
另外，作為前述氧化鋁粒子，可以列舉出膠態氧化鋁等。
膠態氧化鋁是結晶性氧化鋁的超微粒子分散到溶液中形成的分散液。作為膠態氧化鋁適合使用氧化鋁粒子的粒徑是10~300nm左右，較佳在10~100nm的範圍。
作為上述溶劑，可以列舉出例如水，甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇等醇類；乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚等多元醇衍生物；丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮等酮類，乙酸乙酯等酯類，二異丙基醚等醚類，丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸四氫糠基酯等單體類以及它們的混合物等。它們之中，從容易製造的觀點而言，較佳為水、甲醇、乙醇、異丙醇。
作為這種膠態氧化鋁，以商品名表示，可以列舉出例如「alumina sol」系列(日產化學工業公司製造)、「alumina sol」系列(川研FINE CHEMICAL公司製造)等。
另外，作為前述氧化鋯，可以列舉出「NanoUse」系列(日產化學工業公司製造)，作為銻酸鋅，可以列舉出「CELNAX」(日產化學工業公司製造)，作為氧化鋅可以列舉出「Zinc Ox」(HAKUSUI TECH公司製造)等。
在分子中具有能和無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)中，作為能夠和無機粒子(d)反應的官能基，可以列舉出例如烷氧基矽基、鹵基矽基等，它們之中，較佳為烷氧基矽基。
另外，作為上述聚合性不飽和基，可以列舉出例如甲基丙烯醯氧基、丙烯醯氧基、苯乙烯基、乙烯基等。它們之中，較佳為甲基丙烯醯氧基和/或丙烯醯氧基。
作為上述在分子中具有能和無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)，具體地可以列舉出下述記載的物質。它們可以單獨使用，也可以組合兩種以上使用。
(i)3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等含丙烯醯氧基的矽烷偶合劑、作為商品，可以列舉出例如「KBM-5103」(商品名，信越silicone公司製造，3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)等；
(ii)3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等含甲基丙烯醯氧基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBM-503」(商品名，信越silicone公司製造、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷)、「KBE-503」(商品名，信越silicone公司製造，3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷)、「KBM-502」(商品名，信越silicone公司製造，3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷)、「KBE-502」(商品名，信越silicone公司製造，3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷)等；
(iii)對-苯乙烯基三甲氧基矽烷等含苯乙烯基的矽烷偶合劑，作為商品名，可以列舉出例如「KBM-1403」(商品名，信越silicone公司製造，對苯乙烯基三甲氧基矽烷)等；
(iv)乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等含乙烯基的矽烷偶合劑，作為商品名，可以列舉出例如「KBM-1003」(商品名，信越silicone公司製造，乙烯基三甲氧基矽烷)、「KBE-1003」(商品名，信越silicone公司製造，乙烯基三乙氧基矽烷)等。
它們之中，上述化合物(e)較佳為含丙烯醯氧基的矽烷偶合劑和/或含甲基丙烯醯氧基的矽烷偶合劑，進一步較佳為3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷和/或3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
在本發明中，包含前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、無機粒子(d)以及在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)形成的水性液態組成物中的各成分(a)~(e)的混合比例沒有嚴格的限定，可以根據各成分的種類，在寬範圍內變化，但是從得到的固定化載體的初期強度、耐久性以及耐鹼性的觀點而言，通常以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，各成分(b)~(e)以固體成分計，分別是下述合適的範圍。
(b)聚合引發劑：0.1~10質量份、較佳為0.3~5質量份，
(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類：0.5~15質量份、較佳為1~8質量份，
(d)無機粒子：2.5~35質量份、較佳為4~30質量份，
(e)在分子中具有能夠和無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物：0.5~10質量份、較佳為1~7.5質量份。
另外，以100質量份上述無機粒子(d)為基準，上述化合物(e)的含量是10~50質量份，較佳為15~40質量份，進一步較佳為20~35質量份的範圍內。
在本發明中，只含有：上述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、無機粒子(d)以及在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)作為固體成分的水性液態組成物(i)，一般可以具有和水大致相同的1.01~1.03範圍內比重，可以藉由在該水性液態組成物(i)中添加顏料、中空粒子等比重調節材料，調節為所希望的比重。在希望提高比重時，可以藉由下述方式將粒狀成型物的比重調節為1.03~1.25的範圍內，該方式為以固體部分為100質量份前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)為基準，以0.1~50質量份的比例添加玻璃珠、滑石、雲母、鋇氧等比重為1以上的比重調節材料。另一方面，在希望比重低時，可以藉由下述方式將粒狀成型物的比重調節為0.90~1.01的範圍內，該方式為以固體部分為100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)為基準，以0.1~30質量份的比例添加中空玻璃珠、中空沸石、中空聚合物等比重為1以下的中空粒子作為比重調節材料。
一般來說，在酵素或微生物固定化用載體中含有中空粒子時，形成的酵素或微生物固定化用載體流動性優異，但是強度低。另一方面，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有該中空粒子時，也具有高強度。因此，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有中空粒子時，特別有用。
另外，上述水性液態組成物(i)可以進一步包含沒有下述聚合性不飽和基的矽烷偶合劑。
(v)2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等含縮水甘油基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBM-403」(商品名，信越silicone公司製造，3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷)、「KBE-402」(商品名，信越silicone公司製造，3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷)等；
(vi)N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基甲矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、3-三甲氧基甲矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等含胺基的矽烷偶合劑，作為商品可以列舉出例如「KBM-602」(商品名，信越silicone公司製造，N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷)等；
(vii)3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等含巰基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBM-803」(商品名，信越silicone公司製造，3-巰基丙基三甲氧基矽烷)等；
(viii)3-脲丙基三乙氧基矽烷等含脲基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBE-585」(商品名，信越silicone公司製造，3-脲丙基三乙氧基矽烷)等；
(ix)3-氯丙基三甲氧基矽烷等含氯丙基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBM-703」(商品名，信越silicone公司製造，3-氯丙基三甲氧基矽烷)等；
(x)二(三乙氧基矽基丙基)四硫化物等含多硫化基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBE-846」(商品名，信越silicone公司製造，雙(三乙氧基矽基丙基)四硫化物)等；
(xi)3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等含異氰酸酯基的矽烷偶合劑，作為商品，可以列舉出例如「KBE-9007」(商品名，信越silicone公司製造，3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷)等；
將如上所述的(a)~(e)各成分以及根據需要添加的比重調節材料以及矽烷偶合劑等溶解或分散到水性介質中，可以製備水性液態組成物。該液狀組成物的固體成分濃度一般合適的是5~30質量%的範圍內。
另外，使用氧化還原類熱聚合引發劑作為聚合引發劑時，作為聚合引發劑(b)可以在水性液態組成物中同時含有氧化劑和還原劑，也可以在水性液態組成物中含有氧化劑或還原劑的任一種，將另外一種以例如0.05~5質量%、較佳為0.1~2質量%的濃度含有在含有金屬離子的水性介質中。
作為本發明中使用的黏土礦物(d’)只要是黏土為主要構成礦物，就可以沒有特別限制地使用現有公知的，可以是天然產品、天然產品的精製品、改善了天然產品的膨脹性的物質或合成的物質。它們之中，該黏土礦物(d’)較佳為較佳具有層狀結構的層狀黏土礦物。所述的上述層狀結構是指層疊多個無機結晶層的層疊結構。
作為前述層狀黏土礦物，可以列舉出例如高嶺石、蛇紋石、埃洛石、溫石綿、葉蠟石、滑石、蒙脫石(蒙脫土、皂石等)、蛭石、雲母(白雲母、鈉雲母、伊利石、金雲母、黑雲母等)、脆雲母(硫砷銀鉛礦、黃綠脆雲母等)、綠泥石(片矽鋁石、鋁綠泥石、斜綠泥石、鮞綠泥石等)等。
上述層狀黏土礦物結晶一般由四面體片和八面體片形成，組合「片」的複合單位是層。四面體片一般是在4個O2-
包圍Si4+
的四面體中，3個和相鄰的四面體共有，剩餘的1個的頂點朝向相同方向並列，擴展為六角形的網狀，是具有[Si2
O5
]2-
的組成的頁矽酸鹽(層狀矽酸鹽)。另外，上述八面體片一般是6個(OH)-
包圍Al3+
、Mg2+
、Fe2+
等陽離子形成的八面體共有棱，2維地網狀擴展，基本上具有Al2
(OH)6
或Mg3
(OH)6
的組成。
在組合1塊四面體片和1塊八面體片製造複合層時，將其稱作「1:1」層，重複重疊1:1層製造的結構稱作「1:1型結構」。
另外，2塊四面體片夾住1塊八面體片的3層結構製造的結構稱作「2:1型結構」。
作為1:1型層狀黏土礦物，具體地，可以列舉出例如高嶺石、蛇紋石、埃洛石、溫石綿等，它們可以單獨或組合兩種以上使用。
另外，作為2:1型層狀黏土礦物，具體地，可以列舉出例如葉蠟石、滑石、蒙脫石(羥鋅礦、矽鎂石、貝得石、綠脫石、鋰蒙脫石、蒙脫土、皂石等)、蛭石、雲母(白雲母、鈉雲母、伊利石、金雲母、黑雲母等)、脆雲母(硫砷銀鉛礦、黃綠脆雲母等)、綠泥石(片矽鋁石、鋁綠泥石、斜綠泥石、鮞綠泥石等)等，它們可以單獨或組合兩種以上使用。
然而，前述高嶺石、蛇紋石、埃洛石、溫石綿四種礦物的結構中即使都是1:1型層或2:1型層，各個離子之間，電荷也會中和確保平衡。然而，其他2:1型結構的四面體片中，略微加入離子半徑大的Al3+
代替Si4+
。另外，在八面體片中，略微加入離子半徑大的Mg2+
代替Al3+
。這些情況下，雖然結晶結構沒有很大的變化，但是電荷不足。為了彌補該電荷不足，在結晶表面或結晶層間加入鹼金屬或鹼土金屬作為陽離子，作為該陽離子，可以列舉出K+
、Na+
、Ca2+
、Mg2+
、H+
等。
前述加入結晶層間的層間陽離子和層狀黏土礦物的單位層表面的負電荷的結合力弱，所以如果和含有其他陽離子的溶液接觸，則層間陽離子和溶液中的陽離子進行交換反應，產生陽離子交換反應。
在本發明中，從對上述黏土礦物使用有機鎓離子製造有機化黏土礦物的觀點而言，作為黏土礦物(d’)較佳為具有陽離子交換性。
作為上述具有陽離子交換性的黏土礦物，可以列舉出蒙脫石(羥鋅礦、矽鎂石、貝得石、綠脫石、鋰蒙脫石、蒙脫土、皂石等)、蛭石、雲母等，它們可以單獨或組合兩種以上使用。
另外，對於層間陽離子和單位層表面的負電荷的結合力比層間陽離子和水分子的相互作用能更弱的層狀黏土礦物而言，由於縮緊層間的力弱，所以水分子大量進入，形成水膨脹。
在本發明中，從對上述黏土礦物使用有機鎓離子製造有機化黏土礦物的觀點而言，作為黏土礦物(d’)在層間距離寬這樣的含義下，較佳為具有水膨脹性。
作為上述具有水膨脹性的黏土礦物，可以列舉出埃洛石、蒙脫石(羥鋅礦、矽鎂石、貝得石、綠脫石、鋰蒙脫石、蒙脫土、皂石等)、蛭石、膨脹性雲母(膨脹性帶雲母、膨脹性四矽雲母、膨脹性合成氟雲母等)等，它們可以單獨或組合兩種以上使用。
因此，從前述陽離子交換性和水膨脹性這樣兩個觀點而言，作為本發明的方法中使用的黏土礦物(d’)，較佳為蒙脫石類黏土礦物(羥鋅礦、矽鎂石、貝得石、綠脫石、鋰蒙脫石、蒙脫土、皂石等)、蛭石以及膨脹性雲母(膨脹性帶雲母、膨脹性四矽雲母、膨脹性合成氟雲母等)。
另外，作為以上述蒙脫土為主要成分的黏土的膨潤土也可以作為上述黏土礦物(d’)使用。
它們可以單獨或組合兩種以上使用。
前述黏土礦物(d’)，可以使用市售的商品，作為市售的蒙脫石類黏土礦物，可以列舉出例如「Kunipia系列」、「Sumecton系列」(KUNIMINE工業股份有限公司)、「Polargel系列」、「Hectabrite系列」、「Hectorite系列」(VOLCLAY公司製造)、「Laponite系列」(Rockwood公司製造)、「LUCENTITE系列」(Co-op Chemical公司製造)、「Bentone系列」(Elementis公司製造)、「NHT系列」(Topy工業股份有限公司)、「VEEGUM系列」(Vanderbilt公司製造)等。
另外，作為市售的膨脹性雲母，可以列舉出例如「NTS系列」(Topy工業股份有限公司)、「somasif系列」(Co-op Chemical股份有限公司)等。此外，作為市售的膨潤土，可以列舉出「BEN-GEL系列」(日本有機黏土公司製造)、「Benclay系列」(水澤化學工業公司製造)等。所有的商品根據結晶結構、陽離子交換容量以及比表面積等各種性質，具有各種等級，在本發明中都可以使用。
從有機化黏土礦物的穩定性和強度提高性的觀點而言，前述黏土礦物(d’)的平均粒徑合適的是10~8000nm、較佳為20~7000nm的範圍內。
另外，從有機化黏土礦物的穩定性和強度提高性的觀點而言，長徑比適合為50~3000、較佳為100~2000的範圍。
另外，陽離子交換容量(CEC)沒有特別的限定，從層間陽離子和有機鎓離子的離子交換容易性而言，較佳為50~200毫等量/100g，更佳為60~150毫等量/100g。
另外，膨脹力沒有特別的限定，從層間陽離子和有機鎓離子的交換容易性而言，較佳為20mL/2g以上，更佳為20~70mL/2g。
本發明中規定的「陽離子交換容量」藉由求得亞甲基藍的吸附量來測定。
本發明中規定的「膨脹力」根據第13次修訂的日本藥品局方確定的膨潤土實驗方法，以2g黏土礦物的膨脹體積(mL)表示。具體地，選取2.0g黏土礦物，分10次加入裝有100mL水的100mL量杯中，將其放置24小時時，目視觀察讀取容器底部發現塊的容積。另外，黏土礦物分10次加入到水中時，在先加入的試樣幾乎都沉澱後，加入之後的試樣。
作為本發明中使用的有機鎓離子(e’)，只要是和黏土礦物的交換無機離子進行替換的，就可以沒有限制地使用現有公知的有機鎓離子。
作為上述有機鎓離子(e’)，可以列舉出例如銨離子、鏻離子、鋶離子、來自雜芳環的鎓離子。它們之中，從獲得容易性、穩定性等觀點而言，適合使用銨離子、較佳為四級銨鹽離子。
作為上述四級銨鹽離子，可以列舉出例如四乙基銨、四丁基銨、四辛基銨等具有相同烷基的四級銨；三甲基辛基銨、三甲基癸基銨、三甲基十二烷基銨、三甲基十四烷基銨、三甲基十六烷基銨、三甲基十八烷基銨、三甲基二十烷基銨、三甲基十八烯基銨、三甲基十八二烯基銨、三甲基月桂基銨等三甲基烷基銨；三乙基十二烷基銨、三乙基十四烷基銨、三乙基十六烷基銨、三乙基十八烷基銨等三乙基烷基銨；三丁基十二烷基銨、三丁基十四烷基銨、三丁基十六烷基銨、三丁基十八烷基銨等三丁基烷基銨；二甲基二辛基銨、二甲基二癸基銨、二甲基二(十四烷基)銨、二甲基二(十六烷基)銨、二甲基二(十八烷基)銨、二甲基二(十八烯基)銨、二甲基二(十八二烯基)銨等二甲基二烷基銨；二乙基二(十二烷基)銨、二乙基二(十四烷基)銨、二乙基二(十六烷基)銨、二乙基二(十八烷基)銨等二乙基二烷基銨；二丁基二(十二烷基)銨、二丁基二(十四烷基)銨、二丁基二(十六烷基)銨、二丁基二(十八烷基)銨等二丁基二烷基銨；甲基苄基二(十六烷基)銨等甲基苄基二烷基銨；二苄基二(十六烷基)銨等二苄基二烷基銨；三辛基甲基銨、三(十二烷基)甲基銨、三(十四烷基)甲基銨等三烷基甲基銨；三辛基乙基銨、三(十二烷基)乙基銨等三烷基乙基銨；三辛基丁基銨、三(十二烷基)丁基銨等三烷基丁基銨；三甲基苄基銨等具有芳環的四級銨；三甲基苯基銨等來自芳香族胺的四級銨等，它們可以單獨或組合兩種以上使用。
另外，作為上述有機鎓離子(e’)，從與含聚合性不飽和基的樹脂(a)的相容性的觀點而言，可以適合地使用具有聚合性不飽和基的有機鎓離子。另外，在本說明書中，所述的聚合性不飽和基，是指能夠自由基聚合的不飽和基。作為該聚合性不飽和基，可以列舉出例如乙烯基、亞乙烯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基等。
作為上述具有聚合性不飽和基的有機鎓離子，例如適合使用具有聚合性不飽和基的四級銨離子。
作為該聚合性不飽和基的四級銨離子，可以列舉出例如乙烯基苄基二甲基乙基乙醇銨離子、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺氯化甲基四級銨離子、二乙基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺氯化甲基四級銨離子、二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯氯化甲基四級銨離子、二乙基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯氯化甲基四級銨離子等。
另外，作為前述具有聚合性不飽和基的有機鎓離子，也可以藉由含胺基的不飽和化合物和四級鹽化劑反應得到。作為該含胺基的不飽和化合物，可以列舉出例如二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、二異丙基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺、二乙基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺等。另外，作為四級鹽化劑，可以列舉出例如鹵化氫、鹵烷基、硫酸二烷基酯、烴基取代的碳酸鹽、和酸組合的環氧化合物等。
另外，作為前述有機鎓離子(e’)可以是該有機鎓離子(e’)和陰離子形成的有機鎓鹽。作為該陰離子，可以使用例如Cl-
、Br-
、NO3 -
、OH-
、CH3
COO-
、CH3
SO3 -
等。
在本發明中，前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、黏土礦物(d’)和有機鎓離子(e’)的各種成分的混合比例沒有嚴密的限制，可以根據各成分的種類等在寬範圍內變化，一般是以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)和黏土礦物(d’)的各成分以固體成分計，分別是下述範圍內，
(b)聚合引發劑：0.1~10質量份、較佳為0.3~5質量份，
(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類：0.5~15質量份、較佳為1~8質量份，
(d’)黏土礦物：0.5~30質量份、較佳為1~25質量份，
此外，有機鎓離子(e’)以100質量份黏土礦物(d’)為基準，合適的是5~200質量份，較佳為10~150質量份，更佳為20~90質量份的範圍內。
以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，聚合引發劑(b)小於0.1質量份時，含聚合性不飽和基的樹脂無法充分交聯，在實際使用時可能流出，所以在這方面不合適；如果超過10質量份，則得到的載體的強度低下，在這方面不合適。
以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)在不足0.5質量份時，在無法得到載體離子的穩定性方面是不適合的；如果超過15質量份，則在得到的載體的強度低下方面是不合適的。
以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，黏土礦物(d’)不足0.5質量份時，在無法得到強度提高的效果方面是不合適的；如果超過30質量份，則在強度低下方面是不合適的。
以100質量份黏土礦物(d’)的固體成分為基準，有機鎓離子(e’)不足5質量份時，在強度提高效果方面是不合適的；如果超過100質量份，則殘留的有機鎓離子在實際使用時流出，在這方面是不合適的。
在本發明中，該酵素或微生物用固定化用載體的特徵是，將水性液態組成物(i’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(i’)是包含(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d’)黏土礦物以及(e’)有機鎓離子形成的，作為該酵素或微生物用固定化用載體具有高強度的理由，可以推測是：
有機鎓離子(e’)藉由在黏土礦物(d’)的層間插入(層間插入：intercalate)，將黏土礦物(d’)的層之間剝離，該層間由於成為含聚合性不飽和基的樹脂(a)的聚合反應場所，所以以含聚合性不飽和基的樹脂(a)為連續相，該連續相中結合有機鎓離子(e’)的黏土礦物(d’)作為填料，製造具有散佈該將填料的結構的載體，也就是，呈現奈米複合物的形態。
它們之中，特別是使用具有聚合性不飽和基的有機鎓離子作為有機鎓離子(e’)時，可以推測由於該有機鎓離子(e’)具有的不飽和基進入含有聚合性不飽和基的樹脂(a)中，連續相和填料的親和性增大，或者黏土礦物近似完全層剝離，所以可以得到具有更高強度的載體。
在本發明中，只由包含上述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、黏土礦物(d’)以及有機鎓離子(e’)形成的水性液態組成物(i’)製造的粒狀成型物一般具有和水大致相同的1.01~1.03範圍內的比重，可以藉由顏料、中空粒子等比重調節材料，調節為所希望的比重。
例如，在希望比重高時，可以以100質量份前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，藉由0.1~50質量份的比例添加玻璃珠、滑石、雲母、氧化鋇等比重為1以上的比重調節材料，將粒狀成型物的比重調節為1.03~1.25的範圍內。另一方面，在希望比重低時，可以以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，藉由0.1~30質量份的比例添加中空玻璃珠、中空沸石、中空聚合物等比重為1以下的中空粒子作為比重調節材料，可以將粒狀成型物的比重調節為0.90~1.01的範圍內。
一般，在酵素或微生物固定化用載體中含有上述中空粒子時，形成的酵素或微生物固定化用載體在槽內的流動性優異，但是強度低。另一方面，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有該中空粒子時，具有高強度。因此，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有中空粒子時特別有用。
藉由將如上所述的(a)~(e’)的各成分以及根據需要添加的比重調節材料在水性介質中溶解或分散，可以製備水性液態組成物(i’)。該水性液態組成物(i’)的固體成分濃度一般在5~30質量%的範圍內是合適的。
另外，在使用氧化還原類熱聚合引發劑作為聚合引發劑時，可以在水性液態組成物(i’)中同時含有的氧化劑和還原劑作為聚合引發劑(b)，也可以在水性液態組成物(i’)中含有氧化劑或還原劑的任意一種，另一種以0.05~5質量%、較佳為0.1~2質量%的濃度在含金屬離子的水性介質中含有。
如上製備的水性液態組成物(i)或(i’)接著在滴加到含有所述種類的金屬離子的水性介質中，或者得到平均粒徑5mm以上的粒狀物時，以規定時間連續地注入到該水性介質表面，使液滴生長為所希望的粒徑後，藉由使該液晶沉降，可以使該液狀組成物粒狀凝膠化。
往含金屬離子的水性介質滴加水性液態組成物，例如可以藉由下述方法進行：從注射器的頂端滴加該液狀組成物的方法；利用離心力使該液狀組成物粒狀分散的方法；從噴霧噴嘴的頂端霧化該粒狀組成物，形成粒狀滴加的方法等。另外，往水性介質表面注入水性液態組成物時，可以藉由從所希望的孔徑的噴嘴口連續地供應細的液流的方法進行。液滴的大小根據最終的粒狀固定化物所希望的粒徑，可以自由改變，通常在滴加法中，以直徑約0.1~約5mm、較佳為約0.5~約4mm的範圍內的液滴進行滴加；另外在注入法中，合適的是以約0.5~3cm的範圍內的液滴進行注入。
如上生成的粒狀凝膠可以以直接分散到水性介質中的狀態，或從水性介質分離後，藉由光聚合或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂(a)硬化。由此，粒狀凝膠基本上不溶於水，可以得到機械強度大的酵素或微生物菌體固定化用粒狀成型物。
藉由光聚合進行上述硬化時，能夠使用的活性光線的波長根據該粒狀凝膠中含有的含聚合性不飽和基的樹脂(a)的種類等而異，一般有利地是使用產生約250至約600nm的範圍內的波長的光光源進行照射。作為這種光源的例子，可以列舉出低壓水銀燈、高壓水銀燈、螢光燈、氙燈、碳弧燈、太陽光等。照射時間必須根據光源的光強度、離開光源的距離等變化，一般可以是約0.5至約10分鐘的範圍內。
另外，藉由熱聚合將含聚合性不飽和基的樹脂(a)硬化時，粒狀凝膠如果含有氧化還原類熱聚合引發劑，則即使在室溫下放置，也可以進行熱聚合，且一直硬化到得到必要的機械強度，根據需要，也可以加熱硬化。硬化溫度一般合適的是0℃~50℃，特別是20℃~40℃的範圍內。另外，為了得到必要的機械強度，希望至少熱硬化10分鐘~30分鐘時間。
像這樣，完成光聚合和/或熱聚合進行硬化處理的粒狀凝膠藉由水或緩衝水溶液洗滌，可以直接或冷凍乾燥保存。
本發明的酵素或微生物菌體固定化用載體的表面結構特別是和微生物附著，可以大量附著微生物。作為能附著在該載體上的微生物，可以使用厭氧型微生物、好氧型微生物的任意一種，作為微生物的種類，可以列舉出例如麯黴屬、青黴屬、鐮刀黴屬等黴菌類，酵母屬、法夫酵母屬、念珠菌屬等酵母類；酵單胞菌屬、綠膿桿菌屬、亞硝化單胞菌屬、硝化菌屬、副球菌屬、弧菌屬、甲烷八疊球菌屬、杆狀菌屬等細菌類等。
另外，前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)的硬化溫度在為常溫這樣低的溫度時，可以將上述微生物預先在上述水性液態組成物(i)或(i’)中混合，之後將該水性液態組成物(i)或(i’)粒狀凝膠化，從而將該微生物包括固定化。
這樣得到的本發明的酵素或微生物菌體固定化用載體的粒狀固定物的強度高，微生物菌體的附著性優異，所以具有高生物活性。此外，由於該載體具有高的初期強度、耐久性，所以適合在廢水處理槽、生物反應器、發酵槽等用途中使用。
另外，本發明的酵素或微生物固定化用載體是將水性液態組成物(ii)或水性液態組成物(ii’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造；其中水性液態組成物(ii)包含下述而構成：前述(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、以及(f)使無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)反應得到的含聚合性不飽和基的無機粒子；水性液態組成物(ii’)包含下述而構成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、以及(f’)有機化黏土礦物，(f’)是在黏土礦物(d’)中藉由將有機鎓離子(e’)形成離子鍵有機化形成的。
在上述方法(II)中，含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、以及和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)可以使用前述方法(I)中記載的那些。
本發明中使用的含聚合性不飽和基的無機粒子(f)是使無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)反應得到的。
上述無機粒子(d)以及具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)可以使用前述方法(I)中記載的那些。
使無機微粒(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)反應的方法沒有特別的限定，可以列舉出例如[i]在含水的有機溶劑的存在下，將無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)混合，進行水解縮合的方法；[ii]在含水的有機溶劑的存在下，將和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)水解後，使化合物(e)的水解物與無機粒子(d)縮合的方法。其中，這些製造方法中使用的水可以是原材料中含有的水，例如在無機粒子(d)是膠態矽石時，水可以是膠態矽石粒子的分散劑。
作為在將上述無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)混合時的混合方法，可以列舉出在具有攪拌槳的攪拌槽(混合槽)中，添加上述無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)，高速攪拌的方法。作為攪拌裝置，希望是具有剪切力以及可以將溶液整體混合的多個攪拌葉片，例如螺旋槳、渦輪、分散器(disper)、均化器等的攪拌裝置，特佳為分散器、均化器等。作為攪拌速度和攪拌時間，只要是使無機粒子(d)和化合物(e)的混合溶液不會相分離為水相和溶劑相，是均勻的就沒有特別的限定，作為攪拌速度，較佳的攪拌槳轉速是50~10000m/分鐘，更佳為100~8000m/分鐘。
製造上述含聚合性不飽和基的無機粒子(f)時的無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)的混合比例，從提高固定化載體的強度的觀點而言，以100質量份無機粒子(d)的固體成分為基準，在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)的固體成分合適的是10~50質量份，較佳為15~40、更佳為20~35質量份的範圍。
另外，在上述含聚合性不飽和基的無機粒子(f)中，從提高固定化載體的強度的觀點而言，無機粒子(d)合適的是矽石、較佳為膠態矽石。
另外，上述在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)較佳為由包含前述含丙烯醯氧基的矽烷偶合劑(i)、含甲基丙烯醯氧基的矽烷偶合劑(ii)、含苯乙烯基的矽烷偶合劑(iii)、以及含乙烯基的矽烷偶合劑(iv)的群組中所選出的至少一種矽烷偶合劑，更佳為(i)和/或(ii)，進一步更佳為3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷和/或3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
上述有機化黏土礦物(f’)例如可以藉由將前述黏土礦物(d’)和前述有機鎓離子(e’)在含水溶劑中混合得到。作為混合方法，可以列舉出在具有攪拌葉片的攪拌槽(混合槽)中，添加上述黏土礦物(d’)和上述有機鎓離子(e’)，高速攪拌的方法。作為調節上述有機化黏土礦物(f’)的裝置，希望是具有剪切力以及可以將溶液整體混合的多個攪拌葉片，例如螺旋槳、渦輪、分散器、均化器等的攪拌裝置，特佳為分散器、均化器等。作為攪拌速度，攪拌槳的轉速為50~10000m/min、較佳為100~8000m/min。
另外，有機鎓離子(e’)以100質量份黏土礦物(d’)為基準，合適的是5~200質量份、較佳為10~150質量份、更佳為20~90質量份的範圍。
在本發明中，前述包含了含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、以及含聚合性不飽和基的無機粒子(f)形成的水性液態組成物(ii)中的各成分的混合比例沒有嚴格的限定，根據各成分的種類等，可以在寬範圍內變化，從得到的固定化用載體的初期強度、耐久性以及耐鹼性的觀點而言，通常以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，各成分(b)、(c)和(f)以固體成分計，合適的分別是下述範圍。
(b)聚合引發劑：0.1~10質量份、較佳為0.3~5質量份，
(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類：0.5~15質量份、較佳為1~8質量份，
(f)無機粒子(d)的表面，使在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物(e)反應得到的覆蓋無機粒子：2.5~50質量份、較佳為5.0~37.5質量份。
另外，在本發明中，只含有上述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、以及含聚合性不飽和基的無機粒子(f)作為固體成分的水性液態組成物(ii)一般具有和水大致相同的1.01~1.03範圍內的比重，但可以藉由在該水性液態組成物中添加顏料、中空粒子等比重調節材料，調節為所希望的比重。在希望比重高時，可以以100質量份前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，藉由0.1~50質量份的比例添加玻璃珠、滑石、雲母、氧化鋇等比重為1以上的比重調節材料，將粒狀成型物的比重調節為1.03~1.25的範圍內。另一方面，在希望比重低時，可以以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，藉由0.1~30質量份的比例添加中空玻璃珠、中空沸石、中空聚合物等比重為1以下的中空粒子作為比重調節材料，可以將粒狀成型物的比重調節為0.90~1.01的範圍內。
一般，在酵素或微生物固定化用載體中含有上述中空粒子時，形成的酵素或微生物固定化用載體的流動性優異，但是強度低。另一方面，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有該中空粒子時，具有高強度。因此，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有中空粒子時特別有用。
藉由將如上所述的(a)~(c)和(f)的各成分以及根據需要添加的比重調節材料在水性介質中溶解或分散，可以製備水性液態組成物(ii)。該液狀組成物(ii)的固體成分濃度一般在5~30質量%的範圍內是合適的。
另外，在使用氧化還原類熱聚合引發劑作為聚合引發劑時，可以在水性液態組成物(ii)中同時含有的氧化劑和還原劑作為聚合引發劑(b)，也可以在水性液態組成物(ii)中含有氧化劑或還原劑的任意一種，另一種以0.05~5質量%、較佳為0.1~2質量%的濃度在含金屬離子的水性介質中含有。
在本發明中，前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、以及有機化黏土礦物(f’)的各成分的混合比例沒有嚴格的限定，根據各成分的種類等，可以在寬範圍內變化，一般來說，以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，包含聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)以及有機化黏土礦物(f’)形成的水性液態組成物(ii’)中的各成分，若以固體成分計，合適的分別是下述範圍。
(b)聚合引發劑：0.1~10質量份、較佳為0.3~5質量份，
(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類：0.5~15質量份、較佳為1~8質量份，
(f’)有機化黏土礦物：0.5~30質量份、較佳為1~25質量份。
以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，聚合引發劑(b)在小於0.1質量份時，含聚合性不飽和基的樹脂無法充分交聯，在實際使用時，可能流出，所以在這方面不合適；如果超過10質量份，則得到的載體的強度低下，在這方面不合適。
以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)在不足0.5質量份時，在無法得到載體離子的穩定性方面是不適合的；如果超過15質量份，則在載體的強度低下方面是不合適的。
以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，有機化黏土礦物(f’)不足0.5質量份時，在無法得到強度提高的效果方面是不合適的；如果超過30質量份，則在強度低下方面是不合適的。
在本發明中，該酵素或微生物用固定化用載體的特徵是，將水性液態組成物(ii’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(ii’)是包含含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)以及(f’)有機化黏土礦物形成的，作為該酵素或微生物用固定化用載體具有高強度的理由，可以推測是：
有機鎓離子(e’)藉由在黏土礦物(d’)的層間插入，將黏土礦物(d’)的層之間剝離，該層間由於成為含聚合性不飽和基的樹脂(a)的聚合反應場所，所以以含聚合性不飽和基的樹脂(a)為連續相，該連續相中有機黏土礦物(f’)作為填料，製造具有散佈該將填料的結構的載體，也就是，呈現奈米複合物的形態。
它們之中，特別是使用含不飽和基的有機鎓離子作為(e’)時，可以推測由於(e’)具有的不飽和基進入含有聚合性不飽和基的樹脂(a)中，連續相和填料的親和性增大，或者黏土礦物近似完全層剝離，所以可以得到具有更高強度的載體。
在本發明中，只含有上述含聚合性不飽和基的樹脂(a)、聚合引發劑(b)、和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類(c)、以及含聚合性不飽和基的無機粒子(f)作為固體成分的水性液態組成物(ii)一般具有和水大致相同的1.01~1.03範圍內的比重，可以藉由在該水性液態組成物中添加顏料、中空粒子等比重調節材料，調節為所希望的比重。在希望比重高時，可以以100質量份前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，藉由0.1~50質量份的比例添加玻璃珠、滑石、雲母、氧化鋇等比重為1以上的比重調節材料，將粒狀成型物的比重調節為1.03~1.25的範圍內。另一方面，在希望比重低時，可以以100質量份含聚合性不飽和基的樹脂(a)的固體成分為基準，藉由0.1~30質量份的比例添加中空玻璃珠、中空沸石、中空聚合物等比重為1以下的中空粒子作為比重調節材料，可以將粒狀成型物的比重調節為0.90~1.01的範圍內。
一般，在酵素或微生物固定化用載體中含有上述中空粒子時，形成的酵素或微生物固定化用載體的流動性優異，但是強度低。另一方面，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有該中空粒子時，具有高強度。因此，本發明的酵素或微生物固定化用載體在含有中空粒子時特別有用。
藉由將如上所述的(a)~(c)和(f’)的各成分以及根據需要添加的比重調節材料在水性介質中溶解或分散，可以製備水性液態組成物(ii’)。該液狀組成物(ii’)的固體成分濃度一般在5~30質量%的範圍內是合適的。
另外，在使用氧化還原類熱聚合引發劑作為聚合引發劑時，可以在水性液態組成物(ii’)中同時含有的氧化劑和還原劑作為聚合引發劑(b)，也可以在水性液態組成物(ii’)中含有氧化劑或還原劑的任意一種，另一種以0.05~5質量%、較佳為0.1~2質量%的濃度在含金屬離子的水性介質中含有。
如上製備的水性液態組成物(ii)或(ii’)和前述方法(I)的酵素或微生物固定化用載體的製造方法欄中記載的方法同樣地凝膠化，粒狀凝膠基本上不溶於水，形成機械強度大的酵素或微生物菌體固定化用粒狀成形物。
上述粒狀凝膠藉由水或緩衝水溶液洗滌，直接或冷凍乾燥保存。
本發明的酵素或微生物菌體固定化用載體的表面結構特別適合附著微生物，可以大量附著微生物。能附著在該載體上的微生物，可以使用前述方法(I)的說明中記載的那些。
另外，前述含聚合性不飽和基的樹脂(a)的硬化溫度在為常溫這樣低的溫度時，可以將上述微生物預先在上述水性液態組成物(ii)或(ii’)中混合，之後將該水性液態組成物(ii)或(ii’)粒狀凝膠化，從而將該微生物包括固定化。
這樣得到的本發明的酵素或微生物菌體固定化用載體的粒狀固定物的強度高，微生物菌體的附著性優異，也可以在生物反應器、發酵槽等用途中使用。
作為本發明得到的酵素或微生物固定化用載體具有高的初期強度的理由，可以推測是由於上述化合物(e)在有機成分和無機成分之間運動，在含聚合性不飽和基的樹脂(a)和該無機粒子(d)之間產生相互作用，該載體以含聚合性不飽和基的樹脂(a)作為連續相，在該連續相中散佈無機粒子(d)引起的。也就是，可以推測是因為作為連續相的含聚合性不飽和基的樹脂(a)中大量導入硬的無機粒子，從而可以抑制樹脂自身的運動性。
另外，特別是可以推測為：上述化合物(e)是在1分子中具有至少1個以上的(甲基)丙烯醯基和至少1個以上的烷氧基矽基的化合物時，由於該化合物(e)藉由和含聚合性不飽和基的樹脂(a)的反應，提高無機粒子附近區域的交聯密度，所以形成初期強度、耐久性和耐鹼性優異的載體。
以下，舉出實施例，對本發明進行更詳細地說明。另外，以下的「份」和「%」分別表示「質量份」和「質量%」。
在19.05份膠態矽石「SNOWTEX O」(商品名，日產化學工業公司製造，粒徑10~20nm，20%SiO2
水溶液)中加入0.95份矽烷偶合劑「KBM503」(商品名，信越silicone公司製造，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、固體部分100%)，攪拌(600rpm，20分鐘左右)均勻後，得到含聚合性不飽和基的無機粒子(f-1)。
在4.7份膠態矽石「SNOWTEX O」中加入0.3份矽烷偶合劑「KBM503」(商品名，信越silicone公司製造，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、固體部分100%)，攪拌(600rpm，20分鐘左右)均勻後，得到含聚合性不飽和基的無機粒子(f-2)。
在19.05份膠態矽石「SNOWTEX O」中加入0.95份矽烷偶合劑「KBM5103」(商品名，信越silicone公司製造，3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、固體部分100%)，攪拌(600rpm，20分鐘左右)均勻後，得到含聚合性不飽和基的無機粒子(f-3)。
在19.05份膠態矽石「SNOWTEX O」中加入0.95份矽烷偶合劑「KBM403」(商品名，信越silicone公司製造，3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、固體成分100%)，攪拌(600rpm，20分鐘左右)均勻後，得到含聚合性不飽和基的無機粒子(f-4)。
在50份親水性光硬化性樹脂「ENTG-3800」(關西PAINT公司製造，商品名，固體成分40%)中加入19.05份膠態矽石「SNOWTEX O」(商品名，日產化學工業公司製造，粒徑10~20nm，20%SiO2
水溶液)、0.95份矽烷偶合劑「KBM503」和30份的2%海藻酸鈉水溶液，均勻分散，得到水性液態組成物。得到的組成物液狀組成物從直徑2mm的注射針的頂端離開液面高度約10cm，滴加到含4%氯化鈣的水溶液中後，使用高壓水銀燈，照射10秒鐘紫外線，得到固定化用載體。
除了實施例1中，混合組成如下述表1所示以外，和實施例1同樣地，得到酵素和微生物固定化用載體。表1的數值以固體成分表述。
另外，在表1中，(*1)~(*3)如下所述。
(*1)「DAROCUR 1173」：(商品名，Ciba Specialty Chemicals公司製造，光聚合引發劑)
(*2)「KBM-403」：(商品名，信越silicone公司製造，3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷)
(*3)「EXPANCEL 551-WE」(商品名，日本Fillite公司製造，絕對比重是0.03以及平均粒徑是20μm的中空聚合物粒子)
上述實施例1~10和比較例1~7得到的載體分別藉由以下所述的試驗方法，測定壓縮破壞強度和硝化速度。測定結果在下述表1中表示。
對各載體試樣，使用「Ez-Test」(商品名，島津製作所公司製造，小型桌上試驗機)，每種進行50次，測定壓縮破壞強度。壓縮破壞強度是在壓縮速度10mm/min下測定時的破壞應力值。破壞應力(kgf/cm2
)是目視觀察開始破壞的時間點，讀取此時的壓縮負重值(kgf)，藉由從載體的平均粒徑計算的剖面積除去負重值算出。
將各載體試樣在大量過量的去離子水中，在室溫下浸漬24小時，使用充分洗滌後的物質，作為硝化活性試驗的試樣。
在容積各1L的反應槽中填滿含有160mg/L的氨性氮氣的無機鹽培養基和含硝化菌的活性污泥，分別投入250mL各載體試樣(表觀體積)後，將氨性氮氣負荷為0.1kg/m3
/日、0.3kg/m3
/日、0.5kg/m3
/日地依次改變培養基的流入速度，進行連續處理試驗。各負荷下的處理時間分別是15天。經過試驗期間，培養基的pH調節為7.0~8.0的範圍，液溫調節到18~25℃的範圍。然後，藉由進行曝氣，使培養基的溶存氧濃度通常為5mg/L以上。在0.5kg/m3
/日的氨性氮氣負荷下，進行了90天的連續處理時，對載體取樣，測定壓縮破壞強度。
在室溫下，將載體浸漬到0.01N氫氧化鉀水溶液中，測定30天後的壓縮破壞強度。壓縮破壞強度試驗方法如前述(1)所示。
將各載體試樣在大量過量的去離子水中，在室溫下浸漬24小時，使用充分洗滌後的物質，作為硝化活性試驗的試樣。
在容積各1L的反應槽中填滿含有160mg/L的氨性氮氣的無機鹽培養基和含硝化菌的活性污泥，分別投入250mL各載體試樣(表觀體積)後，將氨性氮氣負荷為0.1kg/m3
/日、0.3kg/m3
/日、0.5kg/m3
/日地依次改變培養基的流入速度，進行連續處理試驗。各負荷下的處理時間分別是15天。經過試驗期間，培養基的pH為7.0~8.0的範圍，液溫調節到18~25℃的範圍。然後，藉由進行曝氣，使培養基的溶存氧濃度通常為5mg/L以上。在0.5kg/m3
/日的氨性氮氣負荷下，進行了7天的連續處理時，對載體取樣。將其在50mL的無機鹽培養基(和連續處理中使用的相同)中投入10g載體，在三角燒瓶中，以120rpm，重複震盪8小時後，從培養基的氨性氮氣的減少量，計算每1g載體的硝化速度，評價硝化活性(mg-N/L-載體/h)。培養基的氨性氮氣濃度使用靛酚法(比色法)進行定量。
溶液A：使用「Kunipia F」(商品名，KUNIMINE工業公司製造，蒙脫土)作為黏土礦物(d’)。將80份「Kunipia F」在5000份去離子水中分散。
溶液B：使用「QUARTAMIN 24P」(商品名、花王公司製造，氯化三甲基月桂基銨，有效成分27%)作為有機鎓離子(e’)。
使用安裝了直徑3cm的攪拌槳的分散器，將溶液A(100份)以1000rpm的轉速攪拌，在其中添加溶液B(2.22份)，從而得到2.1%有機化黏土礦物溶液(f’-1)。
溶液A：使用「Kunipia F」作為黏土礦物(d’)。將32份「Kunipia F」在1500份去離子水中分散。
溶液B：使用「DMAPAA-Q」(商品名，興人公司製造，二甲基胺基丙基丙烯醯胺氯化甲基四級鹽)作為有機鎓離子(e’)。將9.4份「DMAPAA-Q」分散到183份去離子水中。
對100份溶液A，在和製造例5同樣的條件下添加12.6份溶液B，從而得到2.4%的有機化黏土礦物溶液(f’-2)。
作為溶液B的成分，除了使用「DMAEMA-Q」(商品名，興人公司製造，二甲基胺基乙基(甲基丙烯醯胺)氯化甲基四級鹽)代替「DMAPAA-Q」以外，和製造例6同樣地，得到2.4%的有機化黏土礦物溶液(f’-3)。
加入50份親水性光硬化性樹脂「ENTG-3800」(商品名，關西PAINT公司製造，固體成分40%)、0.463份「Kunipia F」(商品名，KUNIMINE工業公司製造，蒙脫土(將膨潤土精製而得到))，使用安裝了直徑3cm的攪拌槳的分散器，以轉速1000rpm攪拌，在其中加入0.652份「QUARTAMIN 24P」(商品名，花王公司製造，氯化三甲基月桂基銨，有效成分27%)、30份的2%海藻酸鈉水溶液、0.2份光聚合引發劑「Darocur 1173」(商品名，Ciba Specialty Chemicals公司製造)，充分攪拌，得到水性液態組成物。將得到的水性液態組成物，從注射針的頂端離開液面高度約10cm，滴加到1%的氯化鈣水溶液中，粒化後，使用高壓水銀燈，照射1分鐘紫外線，得到固定化用載體。
除了在實施例11中，混合組成如下述表2所示以外，和實施例11同樣地，得到各實施例和比較例的載體。表2的數值以固體成分表述。
另外，在表2中，(*1)~(*2)如下所示。
(*1)「LaponiteRD」：(商品名，Rockwood公司製造，層狀矽酸鹽)
(*2)「somasif ME-100」：(商品名，Co-op Chemical公司製造，膨脹性雲母)
對上述實施例11~28和比較例8、9得到的載體也分別藉由對前述實施例1~10和比較例1~7得到的載體分別進行的試驗方法相同的試驗方法，測定壓縮破壞強度和硝化速度。測定結果在下述表2中表示。
Claims (8)
- 一種酵素或微生物固定化用載體，其特徵在於：藉由將水性液態組成物(i)或水性液態組成物(i’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(i)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d)無機粒子以及(e)在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基和聚合性不飽和基的化合物，水性液態組成物(i’)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、(d’)平均粒徑為10~8000nm之黏土礦物以及(e’)有機鎓離子。
- 一種酵素或微生物固定化用載體，其特徵在於：藉由將水性液態組成物(ii)或水性液態組成物(ii’)滴加到含有鹼金屬離子或多價金屬離子的水性介質中，將該組成物形成粒狀凝膠，然後將得到的粒狀凝膠光聚合和/或熱聚合，使該粒狀凝膠中的含聚合性不飽和基的樹脂硬化而製造，其中水性液態組成物(ii)包含下述而形成：(a)含聚 合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、以及(f)使無機粒子(d)和在分子中具有能夠和該無機粒子(d)反應的官能基及聚合性不飽和基的化合物(e)反應得到的含聚合性不飽和基的無機粒子，水性液態組成物(ii’)包含下述而形成：(a)含聚合性不飽和基的樹脂、(b)聚合引發劑、(c)和鹼金屬離子或多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多醣類、以及(f’)在平均粒徑為10~8000nm之黏土礦物(d’)中藉由將有機鎓離子(e’)形成離子鍵而有機化形成的有機化黏土礦物。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之酵素或微生物固定化用載體，其中聚合引發劑(b)是光聚合引發劑和/或氧化還原類熱聚合引發劑。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之酵素或微生物固定化用載體，其中無機粒子(d)是膠態矽石。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之酵素或微生物固定化用載體，其中化合物(e)是具有(甲基)丙烯醯基和烷氧基矽基的矽烷偶合劑。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之酵素或微生物固定化用載體，其中水性液態組成物進一步含有中空粒子。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之酵素或微生物固定化用載體，其中黏土礦物(d’)是2：1型層狀黏土礦物。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之酵素或微生物固定化用載體，其中有機鎓離子(e’)是在1分子中具有至少1個以上的不飽和基的有機鎓離子。
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