JPH01235578A

JPH01235578A - バイオリアクター

Info

Publication number: JPH01235578A
Application number: JP5989988A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Mori; 有一森; Takeo Katakura; 片倉　健男
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1988-03-14
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1989-09-20

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〕本発明は固定化酵素または固定化微生物を触媒に用い、
特定の化学反応を行なわせるためバイオリアクターに関
する。

［従来の技術〕バイオリアクターは生体反応を利用する技術で、例えば
酵素を触媒として物質の分解、合成等の化学反応を行な
うための反応装置を指す。酵素反応は一般の化学反応と
異なって特異性が高く、また常温、常圧といった温和な
条件下で効率良く反応生成物が得られる特徴を有してい
る。このため、バイオリアクター技術は反応装置の簡略
化および電力等のエネルギー消費の低減を可能とし、醸
造工業、繊維工業、皮革工業、食品工業、医薬品工業等
の広範な分野で使用されている。

ところで、酵素反応を産業に利用するためには酵素を基
質および生成物から分離し、両利用、連続使用すること
が必要となる。しかし、酵素は生体内では顆粒または膜
に結合した状態で安定に存在しているが、これを溶液と
して外部に取出した状態では極めて不安定で、容易に失
活してしまう。

また、反応混合液から酵素と反応生成物とを分離するの
が困難である。このため酵素の再利用や、反応を連続し
て行なうことは極めて困難で、これがバイオリアクター
の普及を制限する大きな要因になっていた。

そこで、バイオリアクター技術では酵素を加工して一定
の空間に閉じこめることにより、基質および生成物から
容易に分離可能として用いる。このように分離可能とし
た酵素は、固定化酵素と呼ばれる。酵素を固定化する方
法としては、担体結合法、架橋法および包括法が従来用
いられている。

一方、酵母または微生物菌体をそのまま固定化し、この
固定化微生物をバイオリアクターの触媒に用いる技術が
研究されている。この技術では、菌体細胞を破壊して酵
素を抽出および精製する必要がなく、酵素の失活を回避
できる利点を有している。また、菌体に含まれる複合酵
素系を利用できる利点が得られる。加えて、固定化微生
物においては細胞膜の物質透過性が向上することが知ら
れている◎このため、通常は細胞膜を透過しない反応基
質や生成物も固定化微生物の細胞膜を透過し、充分に実
用可能な反応効率を得ることができる。

しかし、酵母または微生物の固定化には困難な点が多い
。例えば、担体結合法や架橋結合法を用いると細胞膜が
著しく損傷を受け、菌体内の酵素が漏出してしまう。こ
のため、酵母または微生物の固定化法としては、比較的
温和な条件で固定化できる包括法が最も有効な方法とし
て期待されている。

以下に、従来から酵素、酵母または微生物の固定に用い
られている個々の方法について説明する。

担体結合法セルロース、スチレン樹脂、ガラスピーズ等の適当な担
体上に、酵素を化学的または物理的に結合する方法であ
る。この方法の長所は、実用に耐える充分な機械的強度
をもった固定化酵素が得られることである。しかし、酵
素活性の維持および酵素の結合力の両者を満足するのは
困難である。

即ち、結合様式を共有結合にすれば大きい結合力が得ら
れるが、酵素に変成を生じ易く、酵素活性は著しく低下
することが多い。一方、イオン結合または物理的吸着に
よれば酵素活性は維持できるが、結合力が弱いため酵素
の脱離を生じ品い。

架橋法グルタルアルデヒド等の架橋剤を用い、酵素間に架橋結
合を導入して不溶化することにより固定化する方法であ
る。この場合にも、架橋は共有結合の形成により行なわ
れるため、酵素活性の著しい低下をもたらす欠点がある
。

包括法この方法は固定化条件が比較的温和であり、特に酵母ま
たは微生物の固定化法として最も有効な固定化法である
ことは既述した通りであが、酵素の固定化においても最
も期待されている。

包括法のなかで、従来熱心に検討されている具体的な方
法と、夫々の問題点を上げれば次の通りである。

■　ゲルによる埋め込み法この方法ではポリアクリルアミド、シリコーンゴム又は
デンプン等のゲル格子の中に酵素、酵母お、微生物菌体
またはこれらの混合体（以下、酵素等という）を取込ま
せることにより固定化する。例えばポリアクリルアミド
等の場合には、モノマー、架橋剤および重合開始剤から
なる水溶液に酵素等を加え、これを重合させることによ
り生成したゲル内に酵素等を封入する方法が一般に行な
われている。また、ある種の多糖類、コラーゲン等の場
合には、これらの水溶液中に酵素等を添加した後、温度
やｐＨ等を変化させてゾル−ゲル転移を起させることに
より、酵素等をゲル内に封入する方法も行なわれている
。更に、ポリビニルアルコールでは、酵素等を含む水溶
液を繰返し凍結および融解でゲル化させ、酵素等を固定
化する方法も提案されている（特開昭５８−２１５４２
４号）。

しかし、上記ゲルによる埋め込み法を適用した場合、基
質および反応生成物のゲル内での拡散速度が昔しく低く
、反応効率が低くならざるを得ない。従って、反応効率
を高めるためには、例えば微粒子状、極細繊維状または
極薄フィルム状等のように表面積／体積比の大きい形状
に成形する必要がある。ところが、この方法では高含水
率のハイドロゲルが用いられているため、機械的強度お
よび硬度が非常に低い。従って、上記のような形状に成
形して反応器に充填し、攪拌または加圧等の操作を行な
うと、著しい破壊またはコンパクションを生じる。これ
は致命的な欠点であり、実用化を妨げる大きな問題にな
っている。

■　マイクロカプセルによる被覆法この方法は、低分子の基質は透過させるが酵素等は透過
せない半透膜により、酵素等の水溶液を被覆するもので
ある。具体的には、界面重合で半透膜を形成する際に酵
素等の水溶液を封入する界面重合法が用いられる。また
、有機溶媒に溶解したポリマー溶液中に酵素等の水溶液
を乳化分散させ、これを水溶液中に移して被膜を形成す
る液中乾燥法も用いられる。更に、コアセルベーション
法により酵素等の水溶液を封入する相分離法も用いられ
る。

このマイクロカプセル被覆法も、前記■の方法と同様、
機械的物性に問題がある。特に酵母または微生物菌体の
場合には、マイクロカプセルの破壊により反応液がこれ
ら菌体で汚染されてしまう。

加えて、上記の何れの方法によるにせよ、粒径が均一で
且つ所定の半透過性能をもったマイクロカプセルの作製
は非常に困難である。しかも、既述のように、水溶液の
状態では酵素等が容易に失活してしまう。

■　半透膜からなる中空糸等に酵素等の水溶液を封入す
る方法この方法もマイクロカプセル被覆法と同様、酵素の活性
を長期間に亙って維持するのが困難で、また、半透膜の
破損等による酵素等の漏出の問題も指摘されている。

〔発明が達成しようとする課題〕

本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解決し
たバイオリアクタ一方法及びバイオリアクターを提供す
ることであり、そのために達成しようとする具体的な課
題は次の通りである。

第一に、固定化酵素および／または固定化微生物の活性
を長期間維持し、反応効率を向上すること。

第二に、酵素、酵母および／または微生物の脱離等、実
用上の取扱いの困難さを解消すること。

〔課題を達成するための手段〕

上記課題を達成するために、本願発明では従来のゲル埋
め込み法と多孔性膜とを組み合わせ、酵素を含有したゲ
ルマトリックスを中空糸または平膜の形状をもった多孔
性膜により被覆することとした。なお、本明細書におい
て「ゲルマトリックス」とは、ゲル状物質のことを言う
。

即ち、本発明によるバイオリアクターは、多孔性膜によ
り隔てられた第一室および反応液用第二室と、前記第一
室に封入された酵素、酵母および微生物菌体からなる群
から選ばれた少なくとも一種を含有するゲルマトリック
スと、反応液を交換するために前記第二室に設けられた
反応液交換口とを具備したことを特徴とする。

〔作用〕

以下、必要な作用説明を含めて本発明の詳細な説明する
。

本発明において、ゲルマトリックスの主な作用は次の三
点である。

第一は、酵素、酵母、微生物菌体またはこれらの混合体
をゲル内に固定化および安定化し、長期間の活性維持を
可能にすることである。

第二は、酵素、酵母、微生物菌体またはこれらの混合体
のゲル外への離脱を防止することである。

第三は、多孔性膜が破損した時にも、酵素、酵母、微生
物菌体またはこれらの混合体が直接反応液中に漏出する
のを防止することである。

また、本発明における多孔性膜の主な作用は次の二点で
ある。

第一は、反応効率を低下させることなく、高含水率の脆
弱なゲルを機械的に補強することである。

第二は、極細の繊維状あるいは極薄のフィルム状へのゲ
ルの成形を可能にし、ゲルの表面積／体積比を莫大に高
めることにより、反応効率を顕著に向上させることであ
る。

以下、本発明の実施の態様について具体的に説明する。

本発明に用いる多孔性膜の形態としては、平膜型または
中空糸型等が代表的であるが、必ずしもこれらに限定さ
れるものではない。この多孔性膜で隔離された一方のコ
ンパートメント内には、酵素、酵母、微生物菌体または
これらの混合体を含有したゲルマトリックスを充填する
。また、他方のコンパートメント内には反応液を注入す
る。

前記コンパートメント内に酵素、酵母、微生物菌体また
はこれらの混合体を含有したゲルマトリックスを充填す
るには、ゲル形成能を有する溶液中に酵素、酵母、微生
物菌体またはこれらの混合体を混合し、この液体をコン
パートメント内に注入してゲル化させる。ゲル化させる
ための代表的な方法として、次の三つを上げることがで
きる。

第一の方法は、重合性モノマー及び二官能性モノマーを
用いて重合させ、同時に化学的架橋を行なわせる方法で
ある。

この方法で用いる重合性モノマーとしては、重合して得
られたものが親水性ないし水溶性であることが条件であ
る。かかるモノマーの代表的な例としては、アクリル酸
、メタクリル酸、アクリル酸またはメタクリル酸の塩ま
たはアルキレングリコール付加体、アクリルアミド、メ
タクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、ヒドロキ
シエチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレー
ト、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、アクリル
アミド等が上げられる。しかし、これらに限定されるも
のではない。また、これらモノマーと共重合させる場合
に限り、疎水性重合体を形成するモノマーであっても使
用することができる。一方、この方法で用いられる代表
的な二官能性モノマーとしては、Ｎ、Ｎ’−メチレンビ
スアクリルアミド、ヒドロキシエチルジメタクリレート
等の水溶性三官能モノマーが挙げられる。しかし、これ
らに限定されるものではない。重合方法としては、熱、
光、γ線、Ｘ線等による重合法が用いられる。

第二の方法は、未架橋ポリマーに架橋剤を反応させ、化
学的架橋を行なうことによりゲル化する方法である。

この方法で用いられる架橋剤としては、グルタルアルデ
ヒド、ヘキサメチレンジイソシアネートトルエンジイソ
シアネート、ヘキサメチレンジチオイソシアネート、ビ
スジアゾベンジジン、Ｎ、Ｎ’−エチレンビスマレイミ
ド、Ｎ、Ｎ’−ポリメチレンビスヨードアセトアミド、
エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレ
ングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリ
グリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジル
エーテル等が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。他方、この方法で用いられる未架橋ポリマーと
しては、上記架橋剤と反応する官能基、即ちアミノ基、
カルボキシル基、水酸基、スルフヒドリル基、イミダゾ
ール基、フェノール基等を有するポリマーから選択され
る。その代表例としては、コラーゲン、ゼラチン、フィ
ブリン、フィブロイン、ポリアミノ酸およびその共重合
体、多糖類およびその誘導体、ポリアクリルアミド誘導
体、エチレン−マレイン酸重合体の誘導体等が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。

第三の方法は、温度、ｐＨ，イオン強度、溶媒等の物理
的条件を変化させることにより、ポリマー分子のコンホ
メーション、コンフィグレーションまたは複合体形成能
等を変化させ、分子間に物理的架橋を形成させてゲル化
させるものである。

この第三の方法は、第一および第二の方法に比較してゲ
ル化条件が温和で、酵素の活性を高く維持できる好まし
い特徴を有している。これに属する具体例としては、例
えば次の方法が挙げられる。

しかし、これらに限定されるものではない。

■　４℃で溶解したコラーゲン水溶液を３７℃に加温す
ることによりゲル化する方法。

■　臭化リチウム、塩化カルシウム、ロダンリチウム等
の飽和水溶液に溶解したフィブロイン溶液を、透析によ
り又は溶媒をエチルアルコール等の有機溶媒に変換する
ことによりゲル化する方法。

■　フィブリノーゲン水溶液にＣａ”＋イオン、トロン
ビン及び第１３因子を添加することによりゲル化する方
法。

■　ポリビニルアルコール水溶液を凍結、融解してゲル
化する方法。

■　アイソタクチックポリメチルメタクリレート及びシ
ンジオタクチックポリメチルメタクリレートを、ジメチ
ルスルホキシド、テトラヒドロフラン、Ｎ、Ｎ’−ジメ
チルホルムアミド等の有機溶媒中に高温で溶解した後、
低温にすることによりゲル化させる（ステレオコンプレ
ックス形成）方法。

■　ポリカルボン酸水溶液とポリエチレンオキサイド水
溶液とを高温で混合した後、低温にすることによりゲル
化させる方法。

■　ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、
ポリリン酸、ポリアクリル酸等の酸性ポリマー水溶液と
、ポリエチレンイミン、ポリ−し一リジン、ポリ（Ｎ−
アルキル−４−ビニルピリジニウムクロリド）、ポリビ
ニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等の塩基
性ボ１１マー水溶液とを、ｐＨ，塩濃度、溶媒等を調製
することにより均一に溶解した後、ｐＨ，塩濃度、溶媒
等を変化させることによってゲル化する方法。

本発明に用いる多孔性膜には、次の三つの特性が要求さ
れる。

第一は、脆弱な高含水率のゲルを保持するのに充分な機
械的強度を有することである。

第二は、中空糸または薄層フィルムへの成形性が良好な
ことである。

第三に、固定化酵素または固定化微生物による酵素反応
の反応基質および反応生成物が、良好に透過できること
である。

これらの要求を満す多孔性膜としては、透析膜、濾過膜
、酸素付加膜等を用いることができる。膜中の微細孔の
平均孔径の下限は、夫々の酵素反応系における基質およ
び反応生成物の分子量によって決定されるが、最低でも
約５Å以上である。−方、平均孔径の上限は要求される
機械的強度によって決定されるが、具体的には１−１０
．ｍの範囲である。

上記の多孔性膜として、本発明においては人工腎臓、血
漿分離器、人工肺、除菌フィルター等として既に実用化
されている多孔性膜を好適に用いることができる。これ
らの多孔性膜は中空糸型と平膜型に大別されるが、その
何れを用いてもよい。

本発明に用いる酵素、酵母または微生物菌体には何等の
条件も付されず、従来から一般に知られているもの何れ
を用いてもよい。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例になるバイオリアクターの外
観を示す図である。同図において、１は円筒状のハウジ
ングである。ハウジング１の両開口端には、下部蓋体２
および上部蓋体３が設置されている。下部蓋体２には液
体注入口４が、上部蓋対には液体導出口５が夫々設けら
れている。また、ハウジング１には液体の入口６および
出ロアが設けられている。更に、ハウジング１の内部に
は多孔質膜からなる中空糸（図示せず）が多数配設され
ている。これら中空糸の下端は一つに纏められて液体注
入口４に連通され、上端は同様にして液体導出口５に連
通されている。ハウジング１の内部で且つ中空糸の外側
の空隙（ハウジング空間）は、ハウジング１に設けた入
口６および出ロアに連通している。

上記実施例の中空糸型バイすりアクタ−を用いて本発明
のバイオリアクタ一方法を実施する場合、まず酵素、酵
母、微生物菌体またはこれらの混合体を含有するゾル状
態の液体を液体注入口４から中空糸内部に圧入して封入
した後、既述した何れかの方法でゲル化させる。次いで
、固定化された酵素、酵母、微生物菌体またはこれらの
混合体に対する基質を含んだ反応液を、入口６および出
ロアからハウジング空間内に循環させる。第１図（Ｂ）
は、このときの中空糸の状態を拡大して示している。同
図において、８は中空糸を構成する多孔質膜である。中
空糸の内部にはゲルマトリックス９が充填され、その中
に酵素、酵母、微生物菌体またはこれらの混合体１０が
分散状態で固定化されている。中空糸の外側の大きい矢
印は、ハウジング空間中の反応液の流れを示している。

この反応液中の基質が、図中矢印で示すように多孔質膜
を透過してゲル中の酵素、酵母または微生物菌体にまで
拡散し、酵素反応を受ける。また、生成物は矢印で示す
ように多孔質膜を通過してハウジング空間に導出される
。

なお、酵素、酵母、微生物菌体またはこれらの混合体を
含有するゾル状態の液体を、液体注入口６からハウジン
グ空間内に圧入してゲル化させる一方、反応液は導入口
４および導出口５から中空糸内を循環させることにより
、上記と同様の反応を行わせることも可能である。

また、中空糸の代りに、第２図（、Ａ）に示すような平
膜フィルター１１を用いることも可能である。第２図（
Ｂ）は、平膜フィルター１１の一部断面を拡大して示し
ている。平膜フィルター１１の平面形状は、中央に貫通
孔１２を有するドーナツ状になっている。この平膜フィ
ルターは、二枚の多孔質ポリマー膜１３．１４の間に目
の粗い織布１５を挟み込み、内周および外周をヒートシ
ール部１６．１７で封着して構成されている。目の粗い
織布１５は、多孔質ポリマー膜１３．１４の間に流体通
路となる間隙を保持するための隙間保持材としての機能
を有している。また、液体をフィルター内部の流体通路
内に循環させるために、二つの貫通孔１８．１９が設け
られている。この平膜フィルター１１を適当なハウジン
グ内に多数収納することにより、フィルターの外部には
反応液循環路が、フィルターの内部にはゲル保持空間が
形成される。従って、中空糸型フィルターの場合と同様
、フィルター内部に酵素、酵母、微生物菌体またはこれ
らの混合体を固定化すると共に、フィルター外部に反応
液を循環させることにより効率良く所期の反応を行なわ
せることができる。

この平膜型装置の場合にも反応液循環路をフィルター内
部に、ゲル保持空間をフィルター外部に夫々形成するこ
とが可能である。

次に、本発明によるバイオリアクタ一方法を実施した具
体的な実施例について、比較例と対比させて共に説明す
る。

実施例１インベルターゼ溶液４０ｔｌｌ中にアルリルアミドモノ
マ−１０ｇと、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアルリルアミド
３００−ｇとを溶解した。これに重合促進剤として３％
のβ−ジメチルアミノプロピオニトリル５ＩＩＩ！と、
重合開始剤として１％のベルオクソニ硫酸カリウム５ｇ
とを添加して酵素溶液を調製した。

次いで、内径約２００．ｃｎ、膜厚約４０ｍ、有効長約
１２ＣＭ、平均孔径約０．０７．ｍの多孔性ポリプロピ
レン中空糸約１０．０００本を備えた第１図（Ａ）の装
置を準備し、その液体注入口４がら上記の酵素溶液を迅
速に注入して中空糸内に充填した。そのまま３７℃で３
時間反応させることにより、インベルターゼを含有する
ゲルを中空糸内部に形成した。反応終了後、ハウジング
空間内に蒸溜水を循環させ、未反応で残存する七ツマー
等を除去した。

上記により酵素を固定化した後、次のようにして固定化
された酵素の溶出の有無を検討した。即ち、上記バイオ
リアクターのハウジング空間部分に純水を３５℃で３時
間充填した後、その５７＋１７’を採取した。これに濃
度０．５ｇ／ノのスクロース溶液を同量だけ加え、２０
℃で３０分間反応させた後、Ｓｏｍｏｇｙｌ−Ｎｅｌｓ
ｏｎ法により基質溶液の分解量を分析した。その分析結
果を、天然インベルターゼを用いて作製した標準分解量
曲線と比較することにより、溶出インベルターゼの量を
定量した。その結果、インベルターゼの溶出は全く認め
られなかった。

次に、以下のようにして上記バイオリアクターの反応効
率を４ｐ１定した。まず、３８℃に保温した濃度０．５
ｇ／ノのスクロース溶液を、ポンプにより約５ｊｌｉ！
／ｓｉｎの流速で潅流し、スクロースの分解反応を行な
わせた。このときのスクロースの分解量をＳＯ■Ｏｇｙ
ｉ−ＮｅｌＳＯｎ法で分析し、この分析結果からスクロ
ース分解能を求めたところ、前記固定化したと同量のイ
ンベルターゼの分解能の約７５％であった。また、この
バイオリアクターのスクロース分解能は６０日以上安定
であった。

比較例１インベルターゼ溶液４０１１１中にアルリルアミドモノ
マ−１ｇと、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアルリルアミド３
０Ｉ１ｇとを溶解した。これに重合促進剤として３％の
β−ジメチルアミノプロピオニトリル０．５ａＬｌと、
重合開始剤として１％のベルオクソニ硫酸カリウム０．
５紅とを添加して酵素溶液を調製した。この酵素溶液を
、シャーレ中において３７℃で３０分間反応させること
によりゲル状物を得た。

反応終了後、得られたゲル状物を蒸溜水で洗浄し、未反
応物および七ツマ−を除去した。洗浄後のゲル状物をミ
キサーで粉砕し、カラムに充填した。

次に、以下のようにして上記粉砕ゲルからの菌体の溶出
の有無を確認した。まず、カラム中に３０ｍ１の純水を
注入し、３７℃で３時間抽出操作を行なったが、注入し
た純水はゲルに吸収されてしまい、回収できなかった。

そこで、このゲル状物質Ｉｇを採取して純水ｌ０ＲＩ！
を加え、３５℃で３時間反応させて抽出した。この抽出
水５紅を採取し、濃度０．５ｇ／ノのスクロース溶液を
同量だけ加え、２０℃で３０分間反応させた後、Ｓｏｍ
ｏｇｙｉ−Ｎｅｌｓｏｎ法により基質溶液の分解量を分
析した。この分析結果から、実施例と同様にして溶出イ
ンベルターゼの量を定量したところ、固定化した酵素量
のルターゼの約１２％がゲルから溶出していることが認
められた。

一方、粉砕ゲルをカラムに詰め、実施例で行なったと同
様の潅流法を実施したところ、圧が顕著に増加して潅流
実験は困難であった。また、粉砕ゲルを純水中に常温で
２週間浸漬しておいたところ、その酵素活性は初期値の
１０％以下に低下した。

実施例２アスパルターゼ活性の強いＥ、Ｃｏ１１１０ｇを濃度２
％のゼラチン水溶液５０ＩＩＪ！中に懸濁し、これに濃
度ｌＯ％のグルタルアルデヒド水溶液５献を添加して菌
体懸濁液を調製した。次いで、内径的２００ｑ。

膜厚約４０ｐ１有効長約１２ＣＭ、平均孔径約０．０７
Ｊ！ＪＲの多孔性ポリプロピレン中空糸的１０．０００
本を備えた第１図（Ａ）の装置を準備し、その液体注入
口４から上記の菌体懸濁液を迅速に注入し、中空糸内に
充填した。そのまま３７℃で３時間反応させることによ
り、Ｅ、Ｃｏ１１を含有するゲルを中空糸内部に形成し
た。反応終了後、ハウジング空間内に蒸溜水を循環させ
、未反応物および残存するグルタルアルデヒドを除去し
た。

次に、０．５１０１／　Ｚのフマル酸アンモニウム水溶
液を３７℃、流量約５ｍ／ｓｌｎで潅流し、Ｌ−アスパ
ラギン酸の生成量を測定した。この結果に基づいて上記
バイオリアクターの反応効率を求めたところ、約９５％
であった。更に、このバイオリアクターの反応性は６０
日以上安定であった。

比較例２上記の実施例で調製した菌体懸濁液を、シャーレ中にお
いて３７℃で３時間反応させることによりゲル状物を得
た。反応終了後、得られたゲル状物を蒸溜水で洗浄し、
未反応物および七ツマ−を除去した。洗浄後のゲル状物
をミキサーで粉砕し、カラムに充填した。

次に、以下のようにして上記粉砕ゲルからの菌体の溶出
の有無を確認した。まず、カラム中に３０紅の純水を注
入し、３７℃で３時間、抽出操作を行なった。次いで、
抽出水中に０．５■ｏｌ／、１’のフマル酸アンモニウ
ム水溶液を添加し、そのＬ−アスパラギン酸への転換率
を測定することにより、抽出水中のアスパルターゼ活性
を分析した。この分析結果から、初期のＥ、Ｃｏ１１ア
スパルターゼ活性のうちの約１２％がゲルから溶出して
いることが分った。

一方、粉砕ゲルをカラムに詰め、実施例で行なったと同
様の潅流法を実施したところ、圧が顕著に増加して潅流
実験は困難であった。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のバイオリアクター及びバ
イオリアクタ一方法によれば、酵素、酵母、微生物菌体
またはこれらの混合体の高活性を維持した状態で容易に
固定化できると共に、反応液との接触面積を増大して反
応効率を高めることができ、且つ実用的な機械的強度の
向上により取扱いが著しく改善される等、顕著な効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例になる中空糸型バイオ
リアクターを示す図、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）バイオ
リアクターを用いて本発明を実施したときの状態を拡大
して示す断面図、第２図（Ａ）は本発明の他の実施例に
なるバイオリアクターで用いる平膜フィルターを示す平
面図であり、第２図（Ｂ）はその一部を拡大して示す断
面図である。１・・・ハウジング、２．３・・・蓋体、４・・・液体
導入口、５・・・液体導出口、６・・・ハウジング空間
入口、７・・・ハウジング空間出口、８・・・多孔質ポ
リマーの中空糸、９・・・ゲルマトリックス、１０・・
・酵素、酵母、微生物菌体またはこれらの混合体、１１
・・・平膜フィルター、１２・・・中央孔、１３．１４
・・・多孔質ポリマー膜、１５・・・隙間保持部材、１
６．１７・・・ヒートシール部、１８．１９・・・貫通
孔出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦（ａ）第１図箸２Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多孔性膜により隔てられた第一室および反応液用
第二室と、前記第一室に封入された酵素、酵母および微
生物菌体からなる群から選ばれた少なくとも一種を含有
するゲルマトリックスと、反応液を交換するために前記
第二室に設けられた反応液交換口とを具備したことを特
徴とするバイオリアクター。
（２）前記多孔性膜が、平均孔径５Å〜１０μｍの貫通
孔を有する多孔質膜であることを特徴とする請求項１に
記載のバイオリアクター。
（３）前記第一室が多孔性膜で形成された中空糸の内部
または外部であることを特徴とする請求項１または２に
記載のバイオリアクター。
（４）前記第二室の反応液交換口は反応液の入口および
出口からなり、この入口および出口を介して反応液が第
二室の内部と外部循環路との間を循環するようにしたこ
とを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項記載のバ
イオリアクター。