JPH0368675B2 - - Google Patents
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- JPH0368675B2 JPH0368675B2 JP58150322A JP15032283A JPH0368675B2 JP H0368675 B2 JPH0368675 B2 JP H0368675B2 JP 58150322 A JP58150322 A JP 58150322A JP 15032283 A JP15032283 A JP 15032283A JP H0368675 B2 JPH0368675 B2 JP H0368675B2
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- Japan
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- gel
- mixture
- immobilized
- honeycomb structure
- cell wall
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- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
本発明は、生化学反応に使用される酵素を含む
微生物を、セラミツクハニカム構造の触媒に固定
化した固定化微生物およびその製造法に関するも
のである。 近来、微生物を用いた生化学反応は急速に発達
し、有機合成、食品工業、分析化学等の分野に広
く利用されるようになつた。これらの生化学反応
に使用される酵素を含む微生物の固定化法とし
て、水に不溶性のビーズ状、ペレツト状の各種担
体に酵素を含む微生物を共有結合させる共有結合
法、２個またはそれ以上の官能基をもつたグルタ
ルアルデヒド、ビスジアゾベンジジン等の架橋試
薬を用いて担体に微生物を架橋する架橋法、ある
いは、ポリアクリルアミド、デンプン、カラギー
ナン等の高分子のゲル格子の中に微生物を包み込
むか半透膜性の高分子皮膜で微生物を被覆するい
わゆる包括法等が知られている。 しかし、共有結合法や架橋法は固定化によつて
微生物の性質が変化し活性低下が大きい等の欠点
があり、また包括法は包括調整時での微生物の活
性低下に問題点がある。微生物を付着固定化した
固定化微生物の形状としては、前述のビーズ状、
ペレツト状のほかにサイコロ状、膜状等がある。
しかし、このような形状では、例えば、酵素反応
としてよく知られているデンプンの糖化反応にお
いて、高濃度で粘度が大きいデンプン液を基質に
通した場合、圧力損失の増大、固形物による流路
の閉塞等の問題が生じる。また、酵母によるアル
コール発酵、メタン生成菌によるメタン発酵等に
おいては、反応中にガスが発生するため、充填床
の一部にガスが蓄積して充填床が閉塞しやすく、
ガス発生に伴いゲル粒子にせん断力が加わり粒子
の損傷が起きる等の欠点があつた。 本発明の目的は、活性低下が小さく付着強度の
強い固定化微生物およびその製造法を提供するこ
とにある。また本発明の目的は、圧力損失や閉塞
の問題を解消すると共に、ガス発生を伴う場合は
ガスの散出を容易にし、しかも反応物との接触面
積の大きい固定化微生物およびその製造法を提供
することにある。 本発明は、多糖類物質と酵素を含む微生物との
混合物を、酵素を含む微生物を多糖類物質中に包
括した形態で、複数の平行な貫通孔を有するセラ
ミツクハニカム構造体のセル壁面上に付着固定化
した固定化微生物であつて、前記セル壁面上に粒
径200μm〜1000μmのセラミツク粒子粉末を付着
させることによつて、このセル壁面の表面粗さを
30μm〜100μmに調整してある固定化微生物に係
るものである。 また、本発明は、複数の平行な貫通孔を有する
セラミツクハニカム構造体のセル壁面上に粒径
200μm〜1000μmのセラミツク粒子粉末を付着さ
せることによつて、このセル壁面の表面粗さを
30μm〜100μmに調整し、多糖類物質と酵素を含
む微生物との混合物をゲル状液とし、このゲル状
液混合物をセラミツクハニカム構造体のセル壁面
上に付着させ、次いでこの構造体を固化用溶液と
接触させてゲル状混合物を固化し、酵素を含む微
生物を多糖類物質中に包括した形態でセラミツク
ハニカム構造体のセル壁面上に付着固定化する固
定化微生物の製造法に係るものである。 本発明に使用する多糖類物質は寒天、カツパー
カラギーナン、アルギン酸塩等である。また、本
発明に適用できる微生物、並びに微生物内に含ま
れる酵素については特に制限されるものではない
が、例えば微生物としては細菌類、放射菌類、カ
ビ類、酵母菌類等があり、また酵素としてはグル
コアミラーゼ、アミノアシダーゼ、グルコースイ
ソメラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、セルラー
ゼ、インベルターゼ、アスパラギナーゼ、アスパ
ルターゼ、カタラーゼ、プロテアーゼ、リパー
ゼ、リシンデカルボキシラーゼ、ヘキソキナー
ゼ、トリプトフアンシンターゼ、グリセロールデ
ヒドロゲナーゼ等があげられる。 本発明に使用するセラミツクハニカム構造体は
アルミナ、ムライト、コージエライト等のセラミ
ツク質から成る。これはセラミツクハニカム構造
体が酵素を含む微生物の固定化に最適の表面状態
を有するとともに、接触面積が大きく確保でき、
かつ圧損が小さい利点を有するからである。この
セラミツクハニカム構造体のセル開口長さは２mm
〜10mm、好ましくは３mm〜７mmである。セル開口
長さが２mmに満たないと、ゲル状混合物の付着が
容易かつ均一にならず、また流路が閉塞されて圧
力損失が急激に増大することがあり、逆にセル開
口長さが10mmより大きくなると、機械的強度が小
さくなると共に反応に必要なハニカム構造体の占
める容積が大きくなり過ぎる欠点が生じる。この
構造体のセル壁面は、ゲル状混合物の付着強度を
上げるため、表面粗さを30μm〜100μm好ましく
は30μm〜70μmに調整する。表面粗さが10μmよ
り小さいとゲル状混合物がはがれ易く、また
100μmより大きいと機械的強度が小さくなる。こ
の表面粗さを得るには、押出し成形によるセラミ
ツクハニカム構造体のセル壁面上に、粒径200μm
〜1000μmのセラミツク粒子粉末を付着した後、
焼成して固着させる。セラミツクハニカム構造体
の貫通孔は、閉塞の問題を避けるため平行に、ま
た接触面積を大きくするため多数設けることが好
ましい。貫通孔は、例えば50mm角のセラミツクハ
ニカム構造体に50〜500個程度である。 多糖類物質と酵素を含む微生物との混合物はゲ
ル状液にする。この理由は、ゲル格子の中に微生
物を包み込むためである。ゲル状液を得るには、
混合する物質の種類・性質により異なるが、液温
を例えば30℃〜70℃に保持する。酵素を含む微生
物を多糖類物質中に包括した理由は、多糖類物質
が酵素を含む微生物の栄養源となるとともに、酵
素活性の低下が少ない為である。 ゲル状液をセラミツクハニカム構造体のセル壁
面上に付着させる。この場合付着は噴霧法、流入
法等でもよいが、浸漬法が最もよい。そして、例
えばゲル状液にセラミツクハニカム構造体を浸漬
する時間は使用するゲル状液によるが約30秒から
10分間程度である。ゲル状液から取出したセラミ
ツクハニカム構造体に付着したゲルを、圧縮空気
等により余分なものを吹き飛ばして、任意の膜厚
にする。このセル壁面上へのゲル状物質の付着膜
厚は、後の生化学反応を行う際に必要な酵素量を
得るため、100μm〜1000μmを必要とする。従つ
て、この膜厚は、反応に必要な酵素量から任意に
設定する。 セラミツクハニカム構造体のセル壁面上に付着
したゲル状混合物を固化させるには、冷水、KCl
溶液、CaCl2溶液、AlCl3溶液、グルタルアルデ
ヒド溶液、ヘキサメチレンジアミン溶液、Al2
（SO4）3溶液等の中に浸漬し固化用溶液とこの構
造体を接触させる。これによりセラミツクハニカ
ム構造体のセル壁面に多糖類物質中に包括された
形態で微生物が付着固定化される。固化用溶液と
接触させる時間は30秒から10分間程度でよい。こ
の時間は、多糖類物質の濃度とセラミツクハニカ
ム構造体のセル開口長さ等により任意に選択実施
できる。 このようにして得られた固定化微生物は、多糖
類物質中に包括された形態で、セル壁面上にほぼ
一定の厚みで膜状に付着しているので、機械的強
度が強く、高粘性液を使用する反応系、あるいは
ガス発生を伴う反応系においても、長期に安定し
て連続的に使用できる。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ 多糖類物質として、第１表に記載する寒天、カ
ツパーカラギーナン、およびアルギン酸ナトリウ
ムを用意し、各３重量％濃度となるように水に溶
かした。酵素を含む微生物として、加水分解酵素
β−ガラクトシダーゼを含む大腸菌エスチエリチ
ア・コリE106を水に溶かし、菌体懸濁液を５重
量％濃度に調整した。この菌体懸濁液10mlを採取
し、９倍量の各多糖類物質の水溶液に添加し、多
糖類物質と、酵素を含む微生物との、混合物を調
整した。 多糖類物質が寒天の場合、混合物を温度55℃に
保存してゲル状液とした後、このゲル状液中にア
ルミナ質のセラミツクハニカム構造体を60秒間浸
漬し、この構造体のセル壁面上にゲル状混合物を
付着させた。この構造体は第１表に記載する表面
粗さおよびセル開口長さを有する。その後、圧縮
空気で付着した余分のゲル状混合物を吹き飛ば
し、第１表に記載する付着膜厚に調整した。次い
で、３℃に保持した冷水から成る固化用溶液中に
２分間浸漬して、ゲル状混合物をセラミツクハニ
カム構造体のセル壁面上に付着固定化した。 また多糖類物質がカツパーカラギーナンの場
合、混合物を温度37℃に保持して、寒天の場合と
同様に、ゲル状液とした後このゲル状液中にセラ
ミツクハニカム構造体を浸漬し、この構造体のセ
ル壁面上にゲル状混合物を付着させた。次いで、
圧縮空気で付着膜厚を調整後、２重量％の塩化カ
リウム溶液から成る固化用溶液中に浸漬して、ゲ
ル状混合物をセル壁面上に付着固定化した。 更に多糖類物質がアルギナン酸ナトリウムの場
合、前記のカツパーカラギーナンの場合と同様な
操作を行い、固化用溶液として0.4モル濃度の塩
化カルシウム溶液を用いて、ゲル状混合物をセル
壁面上に付着固定化した。 このように酵素を含む微生物を多糖類物質中に
包括した形態で、セラミツクハニカム構造体のセ
ル壁面上に付着固定化した固定化微生物No.１〜No.
19について、それぞれ酵素活性を測定した。な
お、比較のため、多糖類物質以外の高分子物質、
ポリアクリルアミド、コラーゲン、ポリビニルア
ルコールについても、同様に実施し、参考例No.20
〜No.22として、それぞれ酵素活性を測定した。酵
素活性の測定には、基質として乳糖類似物質であ
る２−ニトロフエニル−β−Ｄ−ガラクトピラノ
シドを採用した。この物質は、β−ガラクトシダ
ーゼによつて０−ニトロフエノールとガラクトー
スに分解するので、０−ニトロフエノールの生成
量を420nmの吸光度で計測することにより、酵素
活性を定量した。 結果を第１表に示す。
微生物を、セラミツクハニカム構造の触媒に固定
化した固定化微生物およびその製造法に関するも
のである。 近来、微生物を用いた生化学反応は急速に発達
し、有機合成、食品工業、分析化学等の分野に広
く利用されるようになつた。これらの生化学反応
に使用される酵素を含む微生物の固定化法とし
て、水に不溶性のビーズ状、ペレツト状の各種担
体に酵素を含む微生物を共有結合させる共有結合
法、２個またはそれ以上の官能基をもつたグルタ
ルアルデヒド、ビスジアゾベンジジン等の架橋試
薬を用いて担体に微生物を架橋する架橋法、ある
いは、ポリアクリルアミド、デンプン、カラギー
ナン等の高分子のゲル格子の中に微生物を包み込
むか半透膜性の高分子皮膜で微生物を被覆するい
わゆる包括法等が知られている。 しかし、共有結合法や架橋法は固定化によつて
微生物の性質が変化し活性低下が大きい等の欠点
があり、また包括法は包括調整時での微生物の活
性低下に問題点がある。微生物を付着固定化した
固定化微生物の形状としては、前述のビーズ状、
ペレツト状のほかにサイコロ状、膜状等がある。
しかし、このような形状では、例えば、酵素反応
としてよく知られているデンプンの糖化反応にお
いて、高濃度で粘度が大きいデンプン液を基質に
通した場合、圧力損失の増大、固形物による流路
の閉塞等の問題が生じる。また、酵母によるアル
コール発酵、メタン生成菌によるメタン発酵等に
おいては、反応中にガスが発生するため、充填床
の一部にガスが蓄積して充填床が閉塞しやすく、
ガス発生に伴いゲル粒子にせん断力が加わり粒子
の損傷が起きる等の欠点があつた。 本発明の目的は、活性低下が小さく付着強度の
強い固定化微生物およびその製造法を提供するこ
とにある。また本発明の目的は、圧力損失や閉塞
の問題を解消すると共に、ガス発生を伴う場合は
ガスの散出を容易にし、しかも反応物との接触面
積の大きい固定化微生物およびその製造法を提供
することにある。 本発明は、多糖類物質と酵素を含む微生物との
混合物を、酵素を含む微生物を多糖類物質中に包
括した形態で、複数の平行な貫通孔を有するセラ
ミツクハニカム構造体のセル壁面上に付着固定化
した固定化微生物であつて、前記セル壁面上に粒
径200μm〜1000μmのセラミツク粒子粉末を付着
させることによつて、このセル壁面の表面粗さを
30μm〜100μmに調整してある固定化微生物に係
るものである。 また、本発明は、複数の平行な貫通孔を有する
セラミツクハニカム構造体のセル壁面上に粒径
200μm〜1000μmのセラミツク粒子粉末を付着さ
せることによつて、このセル壁面の表面粗さを
30μm〜100μmに調整し、多糖類物質と酵素を含
む微生物との混合物をゲル状液とし、このゲル状
液混合物をセラミツクハニカム構造体のセル壁面
上に付着させ、次いでこの構造体を固化用溶液と
接触させてゲル状混合物を固化し、酵素を含む微
生物を多糖類物質中に包括した形態でセラミツク
ハニカム構造体のセル壁面上に付着固定化する固
定化微生物の製造法に係るものである。 本発明に使用する多糖類物質は寒天、カツパー
カラギーナン、アルギン酸塩等である。また、本
発明に適用できる微生物、並びに微生物内に含ま
れる酵素については特に制限されるものではない
が、例えば微生物としては細菌類、放射菌類、カ
ビ類、酵母菌類等があり、また酵素としてはグル
コアミラーゼ、アミノアシダーゼ、グルコースイ
ソメラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、セルラー
ゼ、インベルターゼ、アスパラギナーゼ、アスパ
ルターゼ、カタラーゼ、プロテアーゼ、リパー
ゼ、リシンデカルボキシラーゼ、ヘキソキナー
ゼ、トリプトフアンシンターゼ、グリセロールデ
ヒドロゲナーゼ等があげられる。 本発明に使用するセラミツクハニカム構造体は
アルミナ、ムライト、コージエライト等のセラミ
ツク質から成る。これはセラミツクハニカム構造
体が酵素を含む微生物の固定化に最適の表面状態
を有するとともに、接触面積が大きく確保でき、
かつ圧損が小さい利点を有するからである。この
セラミツクハニカム構造体のセル開口長さは２mm
〜10mm、好ましくは３mm〜７mmである。セル開口
長さが２mmに満たないと、ゲル状混合物の付着が
容易かつ均一にならず、また流路が閉塞されて圧
力損失が急激に増大することがあり、逆にセル開
口長さが10mmより大きくなると、機械的強度が小
さくなると共に反応に必要なハニカム構造体の占
める容積が大きくなり過ぎる欠点が生じる。この
構造体のセル壁面は、ゲル状混合物の付着強度を
上げるため、表面粗さを30μm〜100μm好ましく
は30μm〜70μmに調整する。表面粗さが10μmよ
り小さいとゲル状混合物がはがれ易く、また
100μmより大きいと機械的強度が小さくなる。こ
の表面粗さを得るには、押出し成形によるセラミ
ツクハニカム構造体のセル壁面上に、粒径200μm
〜1000μmのセラミツク粒子粉末を付着した後、
焼成して固着させる。セラミツクハニカム構造体
の貫通孔は、閉塞の問題を避けるため平行に、ま
た接触面積を大きくするため多数設けることが好
ましい。貫通孔は、例えば50mm角のセラミツクハ
ニカム構造体に50〜500個程度である。 多糖類物質と酵素を含む微生物との混合物はゲ
ル状液にする。この理由は、ゲル格子の中に微生
物を包み込むためである。ゲル状液を得るには、
混合する物質の種類・性質により異なるが、液温
を例えば30℃〜70℃に保持する。酵素を含む微生
物を多糖類物質中に包括した理由は、多糖類物質
が酵素を含む微生物の栄養源となるとともに、酵
素活性の低下が少ない為である。 ゲル状液をセラミツクハニカム構造体のセル壁
面上に付着させる。この場合付着は噴霧法、流入
法等でもよいが、浸漬法が最もよい。そして、例
えばゲル状液にセラミツクハニカム構造体を浸漬
する時間は使用するゲル状液によるが約30秒から
10分間程度である。ゲル状液から取出したセラミ
ツクハニカム構造体に付着したゲルを、圧縮空気
等により余分なものを吹き飛ばして、任意の膜厚
にする。このセル壁面上へのゲル状物質の付着膜
厚は、後の生化学反応を行う際に必要な酵素量を
得るため、100μm〜1000μmを必要とする。従つ
て、この膜厚は、反応に必要な酵素量から任意に
設定する。 セラミツクハニカム構造体のセル壁面上に付着
したゲル状混合物を固化させるには、冷水、KCl
溶液、CaCl2溶液、AlCl3溶液、グルタルアルデ
ヒド溶液、ヘキサメチレンジアミン溶液、Al2
（SO4）3溶液等の中に浸漬し固化用溶液とこの構
造体を接触させる。これによりセラミツクハニカ
ム構造体のセル壁面に多糖類物質中に包括された
形態で微生物が付着固定化される。固化用溶液と
接触させる時間は30秒から10分間程度でよい。こ
の時間は、多糖類物質の濃度とセラミツクハニカ
ム構造体のセル開口長さ等により任意に選択実施
できる。 このようにして得られた固定化微生物は、多糖
類物質中に包括された形態で、セル壁面上にほぼ
一定の厚みで膜状に付着しているので、機械的強
度が強く、高粘性液を使用する反応系、あるいは
ガス発生を伴う反応系においても、長期に安定し
て連続的に使用できる。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ 多糖類物質として、第１表に記載する寒天、カ
ツパーカラギーナン、およびアルギン酸ナトリウ
ムを用意し、各３重量％濃度となるように水に溶
かした。酵素を含む微生物として、加水分解酵素
β−ガラクトシダーゼを含む大腸菌エスチエリチ
ア・コリE106を水に溶かし、菌体懸濁液を５重
量％濃度に調整した。この菌体懸濁液10mlを採取
し、９倍量の各多糖類物質の水溶液に添加し、多
糖類物質と、酵素を含む微生物との、混合物を調
整した。 多糖類物質が寒天の場合、混合物を温度55℃に
保存してゲル状液とした後、このゲル状液中にア
ルミナ質のセラミツクハニカム構造体を60秒間浸
漬し、この構造体のセル壁面上にゲル状混合物を
付着させた。この構造体は第１表に記載する表面
粗さおよびセル開口長さを有する。その後、圧縮
空気で付着した余分のゲル状混合物を吹き飛ば
し、第１表に記載する付着膜厚に調整した。次い
で、３℃に保持した冷水から成る固化用溶液中に
２分間浸漬して、ゲル状混合物をセラミツクハニ
カム構造体のセル壁面上に付着固定化した。 また多糖類物質がカツパーカラギーナンの場
合、混合物を温度37℃に保持して、寒天の場合と
同様に、ゲル状液とした後このゲル状液中にセラ
ミツクハニカム構造体を浸漬し、この構造体のセ
ル壁面上にゲル状混合物を付着させた。次いで、
圧縮空気で付着膜厚を調整後、２重量％の塩化カ
リウム溶液から成る固化用溶液中に浸漬して、ゲ
ル状混合物をセル壁面上に付着固定化した。 更に多糖類物質がアルギナン酸ナトリウムの場
合、前記のカツパーカラギーナンの場合と同様な
操作を行い、固化用溶液として0.4モル濃度の塩
化カルシウム溶液を用いて、ゲル状混合物をセル
壁面上に付着固定化した。 このように酵素を含む微生物を多糖類物質中に
包括した形態で、セラミツクハニカム構造体のセ
ル壁面上に付着固定化した固定化微生物No.１〜No.
19について、それぞれ酵素活性を測定した。な
お、比較のため、多糖類物質以外の高分子物質、
ポリアクリルアミド、コラーゲン、ポリビニルア
ルコールについても、同様に実施し、参考例No.20
〜No.22として、それぞれ酵素活性を測定した。酵
素活性の測定には、基質として乳糖類似物質であ
る２−ニトロフエニル−β−Ｄ−ガラクトピラノ
シドを採用した。この物質は、β−ガラクトシダ
ーゼによつて０−ニトロフエノールとガラクトー
スに分解するので、０−ニトロフエノールの生成
量を420nmの吸光度で計測することにより、酵素
活性を定量した。 結果を第１表に示す。
【表】
なお、セラミツクハニカム構造体は50mmの立方
形状のものを使用し、反応には撹拌槽型反応器を
使用した。本発明の試料No.４〜８，11〜15，18，
19においては、セラミツクハニカム構造体の表面
粗さを大きくして付着力を向上させるため、押出
成形により得られた表面平滑なセラミツクハニカ
ム構造体のセル壁面に、第１表に記載する粒径の
アルミナ質セラミツク粒子粉末を付着焼成して固
着させた。なお、単位菌体量当りの酵素活性IU
（ユニツト）は１マイクロモルの基質を１分間に
変化させる活性単位である。 第１表から、本発明の固定化微生物は、No.１〜
３，９，10，16，17，20〜22の試料に比較して、
単位菌体量当りの酵素活性が優れていることが認
められる。 実施例 ２ この実施例では、本発明のハニカム形状の固定
化微生物と、従来公知のビーズ状固定化微生物と
の特性を比較する実験をした。 酵素としてグルコースイソメラーゼを含む放線
菌ストレプトミセス・フエオクロモゲネスを水に
溶かして５重量％濃度の菌体懸濁液を用意した。
この懸濁液10mlと、3.5重量％濃度のカツパーカ
ラギーナン水溶液70mlとを混合した。この混合物
を２重量％濃度の塩化カリウム水溶液に滴下し
て、平均直径0.4cmの既知のビーズ状固定化微生
物を作成した。 次に、同じ混合物を用い、実施例１と同様に温
度37℃に保持してゲル状液とした後、このゲル状
液中にアルミナ質のセラミツクハニカム構造体を
60秒間浸漬し、セル壁面に付着膜厚300μmのゲル
状混合物を付着させた。用いたセラミツクハニカ
ム構造体はセル開口長さが５mm、セル壁面の表面
粗さが50μmで、大きさが50mm角であつた。この
後、２重量％濃度の塩化カリウム水溶液中に３分
間浸漬してゲル状混合物を固定化し、本発明の固
定化微生物を作成した。 このようにして得られた各固定化微生物を、50
mm角で200mm長さの管型反応器に充填し、グルコ
ースイソメラーゼの酵素活性および充填床の圧力
損失を測定した。酵素活性の測定には、高速液体
クロマトグラフイーを用いて、生成するフルクト
ースを定量した。なお、基質のグルコースの流量
は１ml／分であつた。 結果を第２表に示す。
形状のものを使用し、反応には撹拌槽型反応器を
使用した。本発明の試料No.４〜８，11〜15，18，
19においては、セラミツクハニカム構造体の表面
粗さを大きくして付着力を向上させるため、押出
成形により得られた表面平滑なセラミツクハニカ
ム構造体のセル壁面に、第１表に記載する粒径の
アルミナ質セラミツク粒子粉末を付着焼成して固
着させた。なお、単位菌体量当りの酵素活性IU
（ユニツト）は１マイクロモルの基質を１分間に
変化させる活性単位である。 第１表から、本発明の固定化微生物は、No.１〜
３，９，10，16，17，20〜22の試料に比較して、
単位菌体量当りの酵素活性が優れていることが認
められる。 実施例 ２ この実施例では、本発明のハニカム形状の固定
化微生物と、従来公知のビーズ状固定化微生物と
の特性を比較する実験をした。 酵素としてグルコースイソメラーゼを含む放線
菌ストレプトミセス・フエオクロモゲネスを水に
溶かして５重量％濃度の菌体懸濁液を用意した。
この懸濁液10mlと、3.5重量％濃度のカツパーカ
ラギーナン水溶液70mlとを混合した。この混合物
を２重量％濃度の塩化カリウム水溶液に滴下し
て、平均直径0.4cmの既知のビーズ状固定化微生
物を作成した。 次に、同じ混合物を用い、実施例１と同様に温
度37℃に保持してゲル状液とした後、このゲル状
液中にアルミナ質のセラミツクハニカム構造体を
60秒間浸漬し、セル壁面に付着膜厚300μmのゲル
状混合物を付着させた。用いたセラミツクハニカ
ム構造体はセル開口長さが５mm、セル壁面の表面
粗さが50μmで、大きさが50mm角であつた。この
後、２重量％濃度の塩化カリウム水溶液中に３分
間浸漬してゲル状混合物を固定化し、本発明の固
定化微生物を作成した。 このようにして得られた各固定化微生物を、50
mm角で200mm長さの管型反応器に充填し、グルコ
ースイソメラーゼの酵素活性および充填床の圧力
損失を測定した。酵素活性の測定には、高速液体
クロマトグラフイーを用いて、生成するフルクト
ースを定量した。なお、基質のグルコースの流量
は１ml／分であつた。 結果を第２表に示す。
【表】
第２表の結果から明らかなように、本発明の固
定化微生物は従来の固定化微生物に比較して、圧
力損失が小さく、酵素活性においても優れている
ことが認められた。 実施例 ３ 酵母サツカロミセス・セレビジエの30％懸濁液
と３重量％アルギン酸ソーダ水溶液とを、温度40
℃にて混合しゲル状液とした。この液中にセル開
口長さが５mm、セル壁面の表面粗さが50μmで大
きさが50mm角のムライト質セラミツクハニカム構
造体を浸漬する。次いで、付着ゲルを圧縮空気に
より吹き払い付着膜厚を200μmとした後、硫酸ア
ルミニウム３重量％溶液中に２分間浸漬してゲル
状混合物を固定化し、本発明のハニカム状固定化
微生物を得た。 次に、前記と同じゲル状混合物を用い、硫酸ア
ルミニウム３重量％溶液中に滴下し、平均直径
0.3cmのビーズ状固定化微生物（従来品）を作成
した。 このようにして得られた各固定化微生物を、実
施例２と同じ大きさの管型反応器に充填し、反応
器下部から0.01重量％の硫酸アルミニウムを含む
15重量％のグルコース水溶液を送入して、酵母菌
によるエタノール発酵を行い、反応器出口でのエ
タノール生成濃度を比較測定した。 結果を第３表に示す。
定化微生物は従来の固定化微生物に比較して、圧
力損失が小さく、酵素活性においても優れている
ことが認められた。 実施例 ３ 酵母サツカロミセス・セレビジエの30％懸濁液
と３重量％アルギン酸ソーダ水溶液とを、温度40
℃にて混合しゲル状液とした。この液中にセル開
口長さが５mm、セル壁面の表面粗さが50μmで大
きさが50mm角のムライト質セラミツクハニカム構
造体を浸漬する。次いで、付着ゲルを圧縮空気に
より吹き払い付着膜厚を200μmとした後、硫酸ア
ルミニウム３重量％溶液中に２分間浸漬してゲル
状混合物を固定化し、本発明のハニカム状固定化
微生物を得た。 次に、前記と同じゲル状混合物を用い、硫酸ア
ルミニウム３重量％溶液中に滴下し、平均直径
0.3cmのビーズ状固定化微生物（従来品）を作成
した。 このようにして得られた各固定化微生物を、実
施例２と同じ大きさの管型反応器に充填し、反応
器下部から0.01重量％の硫酸アルミニウムを含む
15重量％のグルコース水溶液を送入して、酵母菌
によるエタノール発酵を行い、反応器出口でのエ
タノール生成濃度を比較測定した。 結果を第３表に示す。
【表】
第３表の結果から明らかなように、本発明品よ
りも従来品の方がエタノール生成濃度が小さい。
これは、従来品のビーズ状固定化微生物の場合、
反応中に発生するCO2ガス気泡により反応床の一
部にCO2ガスが蓄積して反応液が乱れ、逆混合も
発生するからである。本発明品の場合、このよう
な現象は見られなかつた。 以上、本発明による固定化微生物は、従来の固
定化微生物に比較して、酵素を含む微生物を多糖
類物質中に包括した形態で、ハニカム構造体のセ
ル壁面上に膜状に付着固定化した結果、次の効果
を有する。 １ ゲル状混合物をセル壁面上に付着固定化した
ので機械的強度が大きく活性低下が少ない。 ２ 平行な貫通孔を有するハニカム構造のため、
従来のビーズ状、ペレツト状等の固定化微生物
に比べ、固形物による流路の閉塞が少なく、圧
力損失が小さい。 ３ 反応中にガスが発生する酵素反応あるいは微
生物反応においても、発生ガスは貫通孔内を通
つて容易に上昇散出するので、反応液の乱れ、
逆混合物の発生が少ない。 ４ 接触面積が大きく、酵素活性にも優れてい
る。 従つて、本発明によれば、各種の酵素反応に有
効に利用でき、特に反応中にガスの発生が多いア
ルコール発酵、メタン発酵等の発酵分野や、基質
が高粘性であるデンプンの糖化反応等、あらゆる
微生物反応に利用することができる。
りも従来品の方がエタノール生成濃度が小さい。
これは、従来品のビーズ状固定化微生物の場合、
反応中に発生するCO2ガス気泡により反応床の一
部にCO2ガスが蓄積して反応液が乱れ、逆混合も
発生するからである。本発明品の場合、このよう
な現象は見られなかつた。 以上、本発明による固定化微生物は、従来の固
定化微生物に比較して、酵素を含む微生物を多糖
類物質中に包括した形態で、ハニカム構造体のセ
ル壁面上に膜状に付着固定化した結果、次の効果
を有する。 １ ゲル状混合物をセル壁面上に付着固定化した
ので機械的強度が大きく活性低下が少ない。 ２ 平行な貫通孔を有するハニカム構造のため、
従来のビーズ状、ペレツト状等の固定化微生物
に比べ、固形物による流路の閉塞が少なく、圧
力損失が小さい。 ３ 反応中にガスが発生する酵素反応あるいは微
生物反応においても、発生ガスは貫通孔内を通
つて容易に上昇散出するので、反応液の乱れ、
逆混合物の発生が少ない。 ４ 接触面積が大きく、酵素活性にも優れてい
る。 従つて、本発明によれば、各種の酵素反応に有
効に利用でき、特に反応中にガスの発生が多いア
ルコール発酵、メタン発酵等の発酵分野や、基質
が高粘性であるデンプンの糖化反応等、あらゆる
微生物反応に利用することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多糖類物質と酵素を含む微生物との混合物
を、酵素を含む微生物を多糖類物質中に包括した
形態で、複数の平行な貫通孔を有するセラミツク
ハニカム構造体のセル壁面上に付着固定化した固
定化微生物であつて、 前記セル壁面上に粒径200μm〜1000μmのセラ
ミツク粒子粉末を付着させることによつて、この
セル壁面の表面粗さを30μm〜100μmに調整して
ある固定化微生物。 ２ セラミツクハニカム構造体のセル開口長さが
２mm〜10mmである特許請求の範囲第１項記載の固
定化微生物。 ３ 複数の平行な貫通孔を有するセラミツクハニ
カム構造体のセル壁面上に粒径200μm〜1000μm
のセラミツク粒子粉末を付着させることによつ
て、このセル壁面の表面粗さを30μm〜100μmに
調整し、多糖類物質と酵素を含む微生物との混合
物をゲル状液とし、このゲル状混合物をセラミツ
クハニカム構造体のセル壁面上に付着させ、次い
でこの構造体を固化用溶液と接触させてゲル状混
合物を固化し、酵素を含む微生物を多糖類物質中
に包括した形態でセラミツクハニカム構造体のセ
ル壁面上に付着固定化する固定化微生物の製造
法。 ４ セル壁面上にゲル状混合物を100μm〜
1000μmの厚さに付着固定化する特許請求の範囲
第３項記載の固定化微生物の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15032283A JPS6043382A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 固定化微生物およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15032283A JPS6043382A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 固定化微生物およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043382A JPS6043382A (ja) | 1985-03-07 |
| JPH0368675B2 true JPH0368675B2 (ja) | 1991-10-29 |
Family
ID=15494485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15032283A Granted JPS6043382A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 固定化微生物およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043382A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948728A (en) * | 1985-09-03 | 1990-08-14 | California Institute Of Technology | Monolith reactor containing a plurality of flow passages and method for carrying out biological reactions |
| JPS62134089A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-17 | Ngk Insulators Ltd | バイオリアクタエレメントおよびその製造法 |
| JPH01144969A (ja) * | 1987-05-22 | 1989-06-07 | Nok Corp | 中空糸を用いたバイオリアクタ−〔登録商標〕 |
| CN1925912A (zh) * | 2004-02-27 | 2007-03-07 | 陶氏环球技术公司 | 从液体反应剂形成产物的改进的催化方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS571988A (en) * | 1980-06-04 | 1982-01-07 | Hitachi Ltd | Coil joint monitoring device |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP15032283A patent/JPS6043382A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6043382A (ja) | 1985-03-07 |
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