JPH02252669A - 酵素固定化用セラミック膜 - 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） 本発明はメンブレンリアクターなどに用いるに適した酵
素固定化用セラミック膜に関するものである。

（従来の技術） 酵素結合型のメンブレンリアクターは、膜上に酵素を固
定しておき、この膜に基質を接触させて酵素の作用によ
り生成物を生じさせ、生成物のみが膜を透過して取り出
される構造となっている。

このため、この種のりアクタ−では単位ＷＪ禎当たりの
酵素の固定化量を増加させることが生産性の向上と装置
のコンパクト化を図るうえで重要である。またこの種の
りアクタ−では、雑菌汚損を防止するために蒸気殺菌等
を行うことが望まれる。

従来、酵素固定化用の膜としては有機質の高分子膜が主
に使用されていた。しかしこのような有機質の膜は耐熱
性が低いために高温で蒸気殺菌を行うことができず、バ
イオリアクターに使用した場合には雑菌汚損のおそれが
あり、サニタリー性に問題があつた。

一方、耐熱性に優れた酵素固定化用セラミック膜として
は、例えば特開昭６３−２３７７８７号公報に示される
ようにアルミナ製やジルコニア類のものが知られている
。しかしこれらの酵素固定化用セラミックス膜は蒸気殺
菌が可能である反面、単位面積当たりの酵素の固定化量
が小さいため、必要酵素量を得るには膜面積が大きくな
るという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したような従来の問題点を解決して、雑菌
汚損を防止するための蒸気殺菌が可能であり、しかも単
位面積当たりの酵素の固定化量が大きく装置の小型化を
図ることができる酵素固定化用セラミック膜を徒供する
ために完成されたものである。

（課題を解決するための手段） 上記の課題は、焼成された多孔質のセピオライトからな
ることを特徴とする酵素固定化用セラミック膜によって
達成することができる。

本発明において使用されるセピオライトは、原石の状態
ではコルク状、レザー状、塊状等の種々の形態を取る繊
維性を持ったケイ酸マグネシウムの塊であり、タルクの
小片をレンガ積みにしたような独特の結晶構造を持つ物
質である。このセピオライトの原石を粉砕し、平均細孔
径が０．２〜２０μ−で厚み１〜５ｍの支持層と平均細
孔径が５００人〜２μ−で厚み１μｕ〜１閣の表面層と
からなる酵素固定化用セラミック膜を３００〜１５００
℃の温度で焼成することにより得る。このようにして得
られた本発明の酵素固定化用セラミック膜の構造を、第
１図に概念的に示す、膜形状は円筒状、円板状等の種々
な形状とすることができる。

本発明のセピオライト質の酵素固定化用セラミック膜は
、セピオライト粒子が酵素の固定に適した１００Å以上
の孔径の多数の孔を持つ、これは上記したセピオライト
に特有の結晶構造に由来するものであり、単位面積当た
りの酵素の固定化量を著しく高めることができる。なお
焼成温度が上記した３００〜１５００°Ｃの温度範囲よ
りも低いと膜自体の強度が不十分となり、焼成温度が高
過ぎるといわゆる焼締まりが生じて細孔が潰され、酵素
固定化能力が低下する。また、本発明においては、強熱
減量１５％以下、ＣａＯ５％以下の組成のセピオライト
を使用することが好ましい、これはこの組成範囲を外れ
たセピオライトを使用すると、焼成時に炭酸塩鉱物が熱
分解して多量の炭酸ガス等を発生し、繊維間の隙間を埋
めて酵素の固定に適した孔が減少する傾向があるからで
ある。

このような本発明のセピオライト質の酵素固定化用セラ
ミック膜は、物理的吸着によりインベルターゼ等の酵素
を固定化することもできるし、従来のセラミック膜と同
様にシランカップリング剤により表面をシラン化し、常
法によりインベルターゼ等の酵素が固定化することもで
きるが、酵素の固定に適した１００Å以上の極めて多数
の孔を持つので、単位面積あたり従来のアルミナ質やジ
ルコニア質のセラミック膜に比較して遥かに多量の酵素
を固定化することができる。しかも本発明の酵素固定化
用セラミック膜は、耐熱性に優れたものであるから、蒸
気殺菌等をも自由に行うことができる。

（実施例） 強熱減量１４％、ＣａＯ４％の組成のセピオライトを粉
砕して１１００℃で焼成し、平均細孔径が５μｍで厚み
１．５−の支持層と、平均細孔径が０．２　μｍで厚み
５０ＩＩｍの表面層とからなるセラミック膜を得た。

次に１％インベルターゼ／酢酸バッファー（ＰＨ４，０
）の溶液を温度３０℃、圧力２にｇ／ｅｊで２時間全循
環濾過することによりインベルターゼを上記セラミック
膜に固定した。その後、１０％サッカロース１５０ｍＭ
　酢酸バッファーをクロスフロ一方式によりセラミツ゛
り膜に流した。操作圧力を０．１〜１０Ｋｇ／ｉの範囲
内で変化させ、透過液中の生成グルコース量より単位時
間当たり、単位膜面積当たりのグルコース生成量を求め
た。その結果は第２図に示す通りであり、市販のアルミ
ナ製セラミック膜に比較して約２倍のグルコース生成量
が得られた。

これは本実施例のセピオライト質のセラミック膜の酵素
固定化量が、従来品に比較して約２倍であることを示し
ている。

（発明の効果） 本発明は以上に説明したように、酵素固定化用セラミッ
ク膜を焼成された多孔質のセピオライトより構成したも
のであるから、セピオライトの結晶構造に特有の孔径が
１００Å以上の多数の孔を利用して単位面積当たりの酵
素固定化量を著しく高めることができる、従って本発明
の酵素固定化用セラミック膜を利用したメンブレンリア
クターは、従来のアルミナ質やジルコニア質のものと比
較して装置の小型化を図ることができる。また本発明の
酵素固定化用セラミック膜は、耐熱性に優れたものであ
るから、蒸気殺菌を行うことができ、メンブレンリアク
ター内部における雑菌の繁殖を防止でき、従来の有機質
のものと比較してサニタリー性に優れたものである。

よって本発明は従来の問題点を解決した酵素固定化用セ
ラミック膜として、産業の発展に寄与するところは極め
て大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の酵素固定化用セラミック膜の概念図、
第２図は実施例における膜透過サッカロース量とグルコ
ース生成量との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、焼成された多孔質のセピオライトからなることを特
   徴とする酵素固定化用セラミック膜。 ２、強熱減量１５％以下、ＣａＯ５％以下の組成のセピ
   オライトからなる請求項１記載の酵素固定化用セラミッ
   ク膜。 ３、平均細孔径が０．２〜２０μｍで厚み１〜５ｍｍの
   支持層と平均細孔径が５００Å〜２μｍで厚み１μｍ〜
   １ｍｍの表面層とからなる請求項１又は２記載の酵素固
   定化用セラミック膜。