JPH02171184A - 酵素含有バイオ触媒、その製法及びその使用による生化学反応法 - Google Patents

酵素含有バイオ触媒、その製法及びその使用による生化学反応法

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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】 本発明はバイオ触媒、バイオ触媒の製法、及びバイオ触
媒を用いての生化学反応法に関する。
微生物学は、過去20年の間に急速に発展し、多数の商
業的生化学反応法がバイオ触媒として酵素を用いて開発
されてきている。そのような生化学反応法の例としては
、欧州特許明細書第76606号及び同第179603
号に記載されたものがある。そのような生化学反応法に
おいて、採用されるバイオ触媒は重要な役割を果す。
今日まで、バイオ触媒として使用されている酵素は、−
船釣には、(α)精製された酵素の形、1b)酵素を含
む細胞の湿潤懸濁物の形、及びtc+  酵素を含む全
細胞を固定した形、で使用されてきている。しかし、こ
れら三つの形態は、商業的応用性を制限する欠点を有す
る。精製酵素は、非常に有用であるが製造するのに費用
が嵩み、従ってその用途は高価な目的製品を製造する方
法に限定される。湿潤細胞懸濁物中の酵素は活性を迅速
に失なう。そのような懸濁物を、たとえ短期間であって
も貯蔵すべきときには、懸濁物に対して不凍、の深冷防
護剤のような他の物質を添加して0℃以下の温度にまで
冷却して、懸濁物中に含まれる細胞の破裂を防止するこ
とが必要である。固定化された全細胞中の酵素では、長
期間にわたり酵素の児全な活性を維持するのが困難であ
る。
本発明によれば、酵素含有微生物の全細胞を、酵素のバ
イオ触媒活性が保持されるような条件下で噴霧乾燥する
ことにより製造された酵素含有バイオ触媒を提供する。
さらに本発明によれば、酵素含有微生物の全細胞を、酵
素のバイオ触媒活性が保持されるような条件下で噴霧乾
燥する工程を含む、醪累含有バイオ触媒の製法も提供す
る。
さらに本発明によれば、酵素含有微生物の全細胞を、酵
素のバイオ触媒活性が保持されるような条件下で噴霧乾
燥することにより製造された酵素含有バイオ触媒を使用
する生化学反応の実施方法も提供される。
可溶性タンバク質の一般的特徴は、より高温度において
、触媒活性の損失を伴なう不可逆的変更が生じることで
ある。いずれの酵素についても、それ以上では酵素活性
が急激に失なわれるある温度がある。従って、例えば多
くのデノ・ロゲナーゼ酵素は、それらを含む溶液の温度
が50℃以上に上昇すると不活性になる。従って、噴霧
乾燥された微生物がバイオ触媒活性を保持しうろこと、
及び噴霧乾燥法が、バイオ触媒として使用されることが
意図された微生物細胞に従来使用されたことがないこと
は、驚(べきことである。我々は、噴霧乾燥に用いられ
る温度は通常では不活性化が生じる温度よりもはるかに
高いけれども、このような高い温度での細胞の滞留時間
が短く、従って不活性化の程度が著しくないことにより
、バイオ触媒活性の保持がなされるものと、信じる。
本発明の製法は、醇母または細菌、殊にダラム陰性細菌
(遺伝子置注により作られた酵母株及び細胞株も含む)
を用いてバイオ触媒を製造するのに使用できる。バイオ
触媒としては、いずれの所要酵素を含むものも製造でき
る。本発明のバイオ触媒中に非常に適切に含まれうる酵
素としては、シアナイドヒドラターゼ、アミダーゼ、ア
ルコールデヒドロゲナーゼ及びD−2−ハロアルカン酸
” !J )’ヒ)”0 ラーゼ(D −2−B AA
  halido−hνdrolase )がある。殊
に、本発明方法は、下記の菌株の細胞な噴霧乾燥するこ
とにより、我々の欧州特許明細書第179603号に記
載の方法に使用するためのバイオ触媒の製造に使用でき
る。
1 シュウトモナス・プチダ(PsawdornorL
α8putida )NCIB  120182、7ユ
ウドモナス・フルオレセン5fluore−scens
)NCIB  12159 3、 NCIB  12160 4、NCIB  12161 5 シュウトモナス−プチダNCI B 12158こ
れらの株の培養物は、英国アバーディーン、+357ビ
(−o−ド、POBoz31  のザ命ナショナルーコ
レクション会オフ−インダストリアル・アンド・マリン
・バクテリア(IVCIB)に寄託されている。
本発明の製法によりI!Jt精乾燥しつるその他の商業
的に有用な微生物としては下記のものがある。
フサリウム・ラテリチウム(Fusαrism Eat
−デ1−tiSs ) ニーズ(Nets )株CHI
  300533゜このものは欧州特許第233719
号に記載されており、英国サーリイ、リッチモンド、キ
ュウ、フェリーレーンのす会コモンウエルス・マイコロ
ジカル・インスチチュー) (CMDに1986年2月
3日寄託された。
メチロフィルス・メチロトロフス(Mathyloph
i−1us tnathylotrophxs )株A
s −1(NCIB10515)。このものは英国特許
第1370892号に記載されている。
カンジダ・ユテイリス(Candida 5cilis
 )  株ATCC8206゜米国、20852、メリ
ーランド州ロックビレ、12301パークローンドライ
ブのジ−アメリカン1タイプ$カルチヤー・コレクショ
ン(ATCC)に寄託されて(、る。
ラクトバシルス畠ブランタルム(LactobaciE
lssptantrxm  )株NCIMB  400
27゜噴霧乾燥において、原料(通常は水性)は微細化
されて霧状となり、このものは乾燥媒(−船釣には空気
)と接触されて水分を蒸発させる。霧状物の乾燥は、乾
燥された粒子中に所望の水分が得られるまで継続され、
その段階で製品を乾燥媒から回収する。本発明の方法は
、いずれの噴霧乾燥法でも(例えば加圧ノズルの使用1
回転式アトマイザ−の使用または二流体ノズルの使用)
実施できる。好ましい噴霧乾燥器入口温度は140〜2
50℃、殊に140〜180℃の範囲である。
好ましい噴霧乾燥器用口温度は60〜110℃、殊に6
0〜90℃の範囲である。噴霧乾燥は、細胞が高温度に
付される時間が可及的に短かくしかも満足な乾燥が行な
われるように実施されるのが好ましい。高温度へ露出さ
れる適当な平均時間は15秒ないし45秒の範囲である
。本発明の方法は、2〜18%、殊に6〜12%の細胞
乾燥重量の細胞含有懸濁液に応用されるのが好ましい。
本発明の方法は、パッチ式または連続式で実施しうる。
噴霧乾燥は、別の場所で作られた細胞に対して実施され
る独立の工程であっても、あるいは微生物細胞が醗酵槽
中で生産され、次いで採取されるときに噴霧乾燥器へ供
給される総合プロ竜スの中の一工程であってもよい。本
発明の方法は、多様な生化学方法に応用することができ
、殊に本発明方法は欧州特許第179603号明細書に
記載の方法において応用できる。欧州特許第17960
3号明細書の方法は、2−ハロアルカン酸のD−及びL
−エナンチオマーの混合物中のL−xナンチオマーの濃
度を増加させるものである。
本発明の製法によって作られる噴霧乾燥細胞は一般に、
従来の湿潤細胞懸濁物の場合と比較して、可成り長期間
にわたり酵素活性を保持する。殊に、噴霧乾燥細胞は、
1年間までの間貯蔵してもほとんど無視しうるほどの活
性損失を示すにすぎない。
これとは対照的に、湿潤細胞懸濁液中の酵素活性は時間
と共に一足の割合で低減し、わずか数週間(例えば4〜
6週間)の後には活性がほとんどなくなってしまう。
本発明の製法を以下添付図により説明する。この際付図
は開放サイクル並流噴霧乾燥のための装置の概略フロー
シートである。
この装置において、製造されるべき酵素バイオ触媒を含
む微生物細胞の水性懸濁物からなる原料と、加熱空気と
を、導管1及び2に沿ってそれぞれアトマイザ−3へ供
給して、このアトマイザ−において原料を無数の小滴か
らなる霧にする。アトマイザ−3は乾燥室4の頂部に位
置しており、形成された霧状物は乾燥室4中へ移り、乾
燥される。霧の乾燥の後に、乾燥製品の大部分は乾燥室
4の下方部5中へ降下する。製品のうち細かいものは空
気中に同伴されて排出乾燥空気ダクト6に沿って粉本回
収サイクロン7へ移行し、分離される。その後その微細
物は、気流運搬装置に入る。
乾燥室4の下方部5から、製品の大部分が粉末取出口8
を経て導管9中へ移行し、その導管に沿って、10から
供給される輸送用気流によって輸送サイクロン11へ送
られる。乾燥製品活性酵素バイオ触媒を含む乾燥微生物
細胞は、輸送サイクロン11の下端部で装置から最終的
に取出される。
サイクロン7及び11からの排出空気は、スクラバー1
3を経て大気中へ移る。
本発明を下記実施例により説明する。
図面に示した装置を用いて、D−2−ノーロアルカン酸
ハリドヒドロラーゼ酵素を含むシュウトモナス・プチダ
NCIB  1201B細菌の細胞を噴霧乾燥した。噴
霧乾燥参入口温度は180℃、出口温度は90℃であっ
た。この乾燥器での、酵素のD−クロロプロピオン酸を
L−乳酸へ加水分解する活性の保持率は100%であっ
た。
貯蔵において、この噴霧乾燥細胞は室温での針鼠時に6
ケ月後にその酵素活性の50%を保持するであろうこと
が判明した。酵素活性は、4℃及びマイナス20℃での
12ケ月以上にわたる貯蔵において完全に保持された。
これは、同一微生物の湿潤細胞による活性の保持性と比
較してはるかにすぐれているものである。湿潤細胞にお
いて活性は4℃において3週間以内に失なわれた。
実施例2゜ 添付図の装置を用いてシアナイドヒドラターゼ酵素を含
む7サリウム・ラナリチウム・二−スの細胞を噴霧乾燥
した。噴霧乾燥参入口温度は150℃、出口温度は70
℃であった。この乾燥器での、酵素のシアナイドを分解
してホルムアミドとする活性の保持率は100%であっ
た。
貯蔵において、この噴霧乾燥細胞は数ケ月間酵素活性を
保持した。これは、同一微生物の湿潤細胞による活性保
持と比較してはるかにすぐれたものであった。湿潤細胞
においては、活性は7日で失なわれた。
実施例3゜ アミダーゼ酵素を含むメチロフィルス・メチロトロフス
細菌株As−1の細胞を、添付図の装置で噴霧乾燥した
。’Jj霧乾燥器入口温度は160〜180℃であり、
出口温度は80〜90℃であった。この乾燥器での、酵
素のアクリルアミド分解活性の保持率は90%であった
。この噴霧乾燥細胞は数ケ月間酵素活性を維持した。同
一微生物の湿潤細胞は7日で酵素活性を失なった。
添付図の装置を用いて、カンジダ・ユチリス酵母株AT
CC8206Cピルベートデカルボキシラーゼ酵素含有
)の細胞な噴霧乾燥した。噴霧乾燥参入口温度は150
℃、出口温度は60℃であった。
この乾燥器での、ピルベートデカルボキシラーゼ酵素活
性の保持は80%であった。この酵素の活性が貯蔵中に
保持された時間は、同一の微生物の湿潤細胞で活性が保
持された時間と同様であった。
実施例5゜ 添付図に示した装置を用いてa菌うクトバシルス・ブラ
ンフルム株NCIB  40027の細胞を噴霧乾燥し
た。この乾燥器での、細菌細胞による解糖作用回路及び
アミノ酸生合成回路における活性の保持は100%であ
った。貯蔵において、この噴霧乾燥細胞は上記代謝回路
における活性ン数ケ月保持した。同一の微生物の湿潤細
胞における活性は1〜2週間で失なわれた。
【図面の簡単な説明】
添付図は本発明方法を実施するための開放サイクルM流
式噴霧乾燥装置の概略フローシートである。 原料導管  l、加熱空気導管  2、アトマイザ−3
、乾燥室  4、 粉末回収サイクロン  7゜ (外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、酵素含有微生物の全細胞を、酵素のバイオ触媒活性
    が保持されるような条件下で噴霧乾燥することにより製
    造された酵素含有バイオ触媒。 2、酵素含有微生物の全細胞を、酵素のバイオ触媒活性
    が保持されるような条件下で噴霧乾燥する工程を含む、
    酵素含有バイオ触媒の製法。 3、バイオ触媒中に含まれる酵素がシアナイドヒドラタ
    ーゼ、アミダーゼまたはD−2−ハロアルカン酸ハリド
    ヒドロラーゼである請求項2記載の方法。 4、微生物がNCIB12018株、NCIB1215
    8株、NCIB12159株、NCIB12160株ま
    たはNCIB12161株である請求項3記載の方法。 5、140〜180℃の範囲内の噴霧乾燥器入口温度を
    用いて細胞を噴霧乾燥する請求項2〜4のいずれかに記
    載の方法。 6、60〜90℃の範囲内の噴霧乾燥器出口温度を用い
    て細胞を噴霧乾燥する請求項2〜5のいずれかに記載の
    方法。 7、15〜45秒の平均時間にわたり、細胞を一層高い
    温度に付す請求項2〜6のいずれかに記載の方法。 8、6%〜12%の範囲内の細胞乾燥重量を有する懸濁
    液の状態にある細胞を噴霧乾燥する請求項2〜7のいず
    れかに記載の方法。 9、酵素含有微生物の全細胞を、酵素のバイオ触媒活性
    が保持されるような条件下で噴霧乾燥することにより製
    造された酵素含有バイオ触媒を使用する生化学反応の実
    施方法。 10、D−2−ハロアルカン酸ハリドヒドラーゼを用い
    て、2−ハロアルカン酸のD−及びL−エナンチオマー
    混合物中のL−エナンチオマーの濃度を増大させる請求
    項9記載の方法。
JP1275763A 1988-10-24 1989-10-23 酵素含有バイオ触媒、その製法及びその使用による生化学反応法 Expired - Lifetime JP2901286B2 (ja)

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