JPH01262794A - 繊維、フィルム状固定化酵素用担体 - Google Patents

繊維、フィルム状固定化酵素用担体

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JPH01262794A
JPH01262794A JP8799888A JP8799888A JPH01262794A JP H01262794 A JPH01262794 A JP H01262794A JP 8799888 A JP8799888 A JP 8799888A JP 8799888 A JP8799888 A JP 8799888A JP H01262794 A JPH01262794 A JP H01262794A
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JP
Japan
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enzyme
low
fibers
temperature plasma
carrier
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JP8799888A
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English (en)
Inventor
Toshio Yoshimura
利夫 吉村
Akifumi Nishikawa
昭文 西川
Koji Miyazaki
孝司 宮崎
Yoshinori Kinoshita
佳紀 木下
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Fukui Prefecture
Original Assignee
Fukui Prefecture
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  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
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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】 L1立1j」」 本発明は繊維、フィルム状固定化酵素用担体に関するも
のである。更に詳しくは、1m緒、フィルム素材を低温
プラズマ処理することにより、素を才の表面領域の活性
化(ラジカル化)を行い、共重合モノマーをグラフト重
合させ、次いでグラフト重合物と酵素とをイオン結合法
により固定住した新規な繊維、フィルム状固定化酵素用
担体を提供するものである。
L1且遣 酵素は一般に常温、常圧、中性付近という温和な条件下
で反応を進めると共に反応の基質特異性が高いことが知
られている。現在、酵素が利用されているのは食品分野
が主体であるが、今陵、発酵や化学工業においても成長
が期待されている。
酵素を触媒として工業的に利用することは、発酵工業な
どを中心に昔から行われていた。しかし、従来、酵素は
水溶液中に溶解あるいは分散させて反応に用いられ、反
応材了浚は酵素は回収されず、−回の反応ごとに捨てら
れていた。
ところが、是近、酵素を安定で繰り返し使用を可能にす
る酵素固定化技術に関する研究にはめざましいものがあ
る。
このような酵素の固定化法には様々な方法が知られてい
る。これらを大別すると担体結合法、架橋法および包括
法に分けられ、担体結合法には共有結合法、 イオン結
合法および物理吸着法が知られている。本発明はイオン
結合法によるものであるが、 この担体例としてイオン
交換樹脂が広く知られている。
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体にイオン交換能を
有しているイオン交換樹脂は樹脂の膨潤や流失などの点
で水中での処理が難しい。
他方、繊維状の担体はその形態が特徴となり、大きな表
面積は酵素結合時の交換速度を早め、酵素反応にも有利
に働く。また、反応液と生成液との分離も容易となり、
 不織布、 織布、 糸状、綿状等任意の状態での使用
が可能である。
従来より、有機繊維を固定化酵素用担体として用いた研
究例は数多く知られている。有機繊維にイオン交換能を
付与する方法として、 繊維用素材の原14段階でイオ
ン性を有する化合物を用いる方t、  I雄状で化学反
応を利用する方法などがある。有@繊維は既知のごとく
、水処理や化学薬品に対して非常に堅牢である反面、化
学反応に乏しいため、イオン交換能を付与することは困
難であった。
■   ・1 本発明者らは上記の点に着目し、 さらに産業用固定化
酵素の将来性に着目し、繊維、フィルム状の固定化酵素
用担体について鋭意広範囲な系統的研究を行った結果、
繊維、フィルム状素材を低温プラズマ照射し、共重合モ
ノマーを素材表面にグラフト重合させ、次いで酵素を固
定化することによって所期の効果が得られることを見い
出し、本発明を完成した。
本発明の目的は、水処理に対して堅牢な繊維、フィルム
状素材の酵素固定化担体を提供することにある。
他の目的は、これらの固定化酵素用担体を用いることに
よって、化学物質の検出を行うバイオセンサーを提供す
ることにある。
」L立上1 本発明の繊維、フィルム状素材とは有機系または無機系
繊維およびそれらのフィルムを意味する。表面積の大き
い繊維の方がより望ましいが、フィルムでも酵素の固定
化の点で効果が見られる。また、反応容器に導入された
素材の形状は、  TOW状、  繊維状、  短繊維
状、  不織布、フィルム、織布、糸状、スライバー状
などが考えられるが、いずれも本発明に適用する。
本発明の繊維、フィルム状素材を低温プラズマ照射し、
素材表面領域の活性化を行うプラズマ処理条件の決定要
素はガスの成分、圧力、流量であり、 さらに出力、処
理時間であり、これらによりグラフト重合の可能性が決
定される。
本発明のプラズマガスは窒素、酸素、水素、アルゴン、
ネオン、ヘリウム、空気、水蒸気、。
塩素、アンモニア、−酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒
素、二酸化窒素、二酸化イオウ等が有り、さらに重合性
プラズマガスがあり、これらは単独または混合して使用
可能である。
本発明の目的を達成するには、プラズマガスの分圧1ト
ル以下、より好ましくは10−1トル以下の雰囲気とす
ることが望ましい。 1トルを越える分圧をもつプラズ
マ雰囲気中では、ブラズマ処理の効果が急激に低下する
。プラズマガスの流量は反応器の容積およびプラズマガ
スの分圧により決定される。
出力は一般に200ワツト以下で使用される場合が多い
が、処理時間との組合せにより目的の性能をうることが
可能である。
プラズマガスを繊維、フィルム素材の表面に作用させる
場合、多くの組合せが考えられる。
すなわち、反応器の構造、電源の種類、周波数、放電形
式および電極の位置などさまざまの選択が可能である。
プラズマ処理にあたり、電源としては高周波+13.5
6MHz)、マイクロ波(2,450Hzl、低周波(
数K Hz )などがある。放電方式としてはグロー放
電が有効である。また、電極の位置については内部式お
よび外部式等があるが、次のグラフト重合処理を考えれ
ば外部式の方が操作が容易である。
本発明のグラフト重合とはプラズマ処理によって活性化
(ラジカル化)された繊維、 フィルム状素tS表面に
共重合モノマーをグラフトさせることを意味するのであ
って、プラズマ処理後、−旦大気中に取り出してグラフ
ト重合させても良いが、真空状態のままでグラフト重合
させる方が望ましい。
本発明の共重合モノマーとは特許請求の範囲第3項記載
の化学式(r)、 (I1)に示されるイオン性のある
モノマーを意味する。
この発明によって固定化することのできる酵素とは、グ
ルコースオキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、 イ
ンベルターゼ、 グルコースイソメラーゼ、 リパーゼ
、ウレアーゼなどが挙げられ、これらのうち2種以上を
同時に用いる場合もありうる。
【i立1」 本発明の特徴は反応性の少ないポリエステル系、ポリエ
ーテル系の繊維、 フィルム素材に低温プラズマ処理に
よって表面活性化を行い、酵素とイオン結合する共重合
性モノマーをグラフト償金させることにより、容易に反
応基を導入し担体結合法を応用した新規な固定化酵素用
担体を提供することにある。
さらに、繊維と酵素の間の結合力が強く、持続性、活性
も大きいため酵素の固定化の効率が高くかつ表面積が大
きいことから酵素反応効率も向上するなど多くの特徴を
有している。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
なお、実施例中のグラフト率、活性保持率は次の方法に
て測定した。
aグラフト率 グラフト重合した繊維を洗7%によって、ホモポリマー
などを除去した復の乾燥重量とグラフト処理前の乾燥電
量の差からグラフト率を求めた。
処理前重量 す活性保持率 酵素固定化繊維を塩酸水溶液で処理した儂、十分水洗し
、 1回目に測定したときの酵素活性をA1とし、しか
るのち、1MNFrl中に##固定化繊維を30日間浸
せきしておいた後の酵素活性をA2とし、その比を求め
た。
活性保持率(%)=A2/AI X 100実施例1 アルカリ#1fll処理を行ったポリエステル繊維(I
’ OOX 200 IIm ) 1 g ヲφ100
 X 200職のガラス製チャンバー内に吊り下げ、チ
ャンバー内を十分脱気した壕、 o、5トルの圧力にな
るよう水蒸気を導入した。そして、 13.56 MH
zの高周波発生装置に結線した2枚の電極板間にチャン
バーを詮方し、 25wの出力でプラズマ状態を発生さ
せ、ポリエステル繊維に60秒間プラズマ照射を行った
。その後、 ジメチルアミノエチルメタクリレート(ま
たは、この単量体にメククリル酸ヒドロキシエチルなど
を一定の割合で混合したもの)の10%水溶液を加えて
、 50〜60”Cテ15時iJ1反応サセ7’:、 
 得られたグラフト繊維を沸騰水浴中で処理し、乾燥佳
秤量した。該グラフ81m緒のグラフト率は4.5%で
あった。該グラフト繊維をINの塩酸に漫せきし、蒸留
水で充分洗浄し、 インベルターゼ(東洋紡製)0,2
重量%水溶液に24時間侵せきした後、充分水洗するこ
とにより、酵素、固定化繊維を得た。
該酵素固定化繊維を5%のサッカロースを含む酢酸緩衝
液(P H5,0ン50m1に漫せきし。
25°Cで5分間加水分解反応を行い、グルコースの生
成量を発色法で測定することにより、固定化酵素の活性
を求めた。また、該酵素固定化繊維を酢酸率!慟7αに
30日間ン受せきしておいた渚の活性保持率を求めたと
ころ、次のとおりであった。
固定化酵素活性 −−−−−−−−33000/g繊維
活性保持率         90% 実IN例2 実施例1のグラフト繊維をアルコールオキシダーゼ(東
洋紡製)またはグルコースオキシダーゼ(東洋紡製)水
溶液に冷暗所で24時間侵せきした?釈 充分水洗する
ことにより、アルコールオキシダーゼ固定化繊維または
グルコースオキシダーゼ固定化繊維を得た。このように
して得られたアルコールオキシダーゼ固定化繊維または
グルコースオキシダーゼ固定化繊維をそれぞれガルバニ
タイプ酸素電極に装着して酵素電極とし、エタノールと
グルコースに対する応答性を調べた。その結果を第1■
または第2図に示す。第1図から明らかなように、エタ
ノール1度と電極に発生する電流減少値の間は良好な相
関が認められる。第2図においても同様である。また、
 この酵素電極を用いて、発酵過程の清酒中のエタノー
ル1度を測定した結果を第1表に示す。なお、第1表に
はガスクロマトグラフィーによる分析結果を併記した。
このことから、酵素固定化#!維°はバイオセンサーと
して、清酒中のエタノール及びグルコースの測定に利用
できることがわかる。
実施fN3 実施例1と同様のポリエステル繊維、装置ならびに実験
条件で第2表に示す共重合モノマーを用いたグラフト繊
維を作成した。該グラフト繊維を実施例1と同様にイン
ベルターゼを固定化し、得られた酵素固定化繊維の活性
及び活性保持率を測定したところ第2表のような酵素活
性を有する繊維が得られた。
実施例4 実施例1と同様の装置並びに実験条件を用いて、ポリエ
ステルフィルム(I00X200mm)、ポリエーテル
繊維(I00X200mm)、改質ポリエステル繊維(
カチオン可染性ポリエーテルm維:  ]、0Ox20
0+am)それぞれについて、ジメチルアミノエチルメ
タクリレート(R5=CH1、R2= CHs、 R5
=CH1、n=2)単量体の10%水溶液でグラフトフ
ィルムおよびグラフト繊維を作成した。該グラフトフィ
ルムおよびグラフト繊維を実施例1と同様にインベルタ
ーゼを固定化し、得られた酵素固定化フィルムおよび繊
維の活性および活性保持率を測定したところ、第3表の
ような酵素活性を有するフィルムおよび繊維が得られた
第1表 第2表 第3表 工≠ルアノνコール J/jl  ()”/ズ )第 
 / )Δ 第 2 図 手続補正書 昭和63年9月10日 昭和63年特許願第87998号 2、発明の名称 センイシ゛ヨウコテイカコウソヨウタンタイ繊維、フィ
ルム状固定住酵素用担体 3、!4正をする者

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、繊維、フィルム状素材を低温プラズマ照射し、共重
    合モノマーを素材表面にグラフト重合させ、ついでイオ
    ン結合法による酵素の固定化を特徴とする繊維、フィル
    ム状固定化酵素用担体。 2、繊維、フィルム状素材が有機系または無機系である
    特許請求の範囲第1項記載の担体。 3、共重合モノマーが下記化学式( I )または(II)
    で示される特許請求の範囲第1項記載の担体。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (ここで、R_1、R_2、R_3、R_4は水素原子
    または低級アルキル基で、nは正数をそれぞれ意味する
    。) 4、低温プラズマ照射がガス圧0.01〜10トルの無
    機ガスの低温プラズマ処理である特許請求の範囲第1項
    記載の担体。
JP8799888A 1988-04-09 1988-04-09 繊維、フィルム状固定化酵素用担体 Pending JPH01262794A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59159783A (ja) * 1983-03-02 1984-09-10 Kanebo Ltd 酵素固定化分離膜及びその製造方法
JPS59216587A (ja) * 1983-05-25 1984-12-06 Nok Corp 生物活性物質の固定化方法

Patent Citations (2)

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