JPH04126067A - Bioreactor and production thereof - Google Patents

Bioreactor and production thereof

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JPH04126067A
JPH04126067A JP24566690A JP24566690A JPH04126067A JP H04126067 A JPH04126067 A JP H04126067A JP 24566690 A JP24566690 A JP 24566690A JP 24566690 A JP24566690 A JP 24566690A JP H04126067 A JPH04126067 A JP H04126067A
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JP
Japan
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enzyme
immobilized
cell
cell surface
fraction
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Application number
JP24566690A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Yamauchi
文男 山内
Meiraku Sai
崔 明洛
Tatsunori Yamagishi
山岸 辰則
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Original Assignee
Individual
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable reimmobilization of an enzyme and improve activity and stability of the reimmobilized enzyme by chopping a mold into the shape of cylinders or fragments, removing an intracytoplasmic substance and immobilizing the cell surface layer fraction with a gel entrapping agent. CONSTITUTION:A mold 1 such as KOJI (yeast) mold or yeast is ground to provide cell pieces 2 chopped into the shape of cylinders or fragments and an intracytoplasmic substance is removed therefrom to afford a cell surface layer fraction 4 composed of a cell wall 5 and a cell membrane 6 in a state of bound natural enzyme groups. The resultant fraction 4 is then separated into the cell wall 5, the cell membrane 6 and enzymes with a surfactant and the separated cell wall fraction 4 is used as a carrier for immobilizing the enzymes and immobilized with a gel entrapping agent (e.g. agar).

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、近年注目されている微生物を触媒にして、物
質の分解、合成、化学変換を行う反応装置の一種、バイ
オリアクターとその製造法に関する。特に本発明は、固
定化生体触媒により蛋白質およびペクチドを分解する食
品バイオリアクターを提供するもので、調味料、食品物
性改良剤、健康食品、機能性食品など食品工業への応用
に好適なものである。
Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" The present invention relates to a bioreactor, which is a type of reaction device that decomposes, synthesizes, and chemically converts substances using microorganisms as catalysts, which have been attracting attention in recent years, and a method for manufacturing the same. Regarding. In particular, the present invention provides a food bioreactor that decomposes proteins and peptides using an immobilized biocatalyst, and is suitable for application to the food industry such as seasonings, food property improvers, health foods, and functional foods. be.

「従来技術」 近年、酵素の触媒活性を保持したまま水に不溶性にした
、いわゆる固定化酵素・バイオリアクターは、高価な酵
素を繰り返し使用できる、反応装置が小さい、連続反応
が可能である、反応制御が可能である、生産物と酵素の
分離が容易である、コストダウンを図れる、などの利点
から、その有効性が注目されている。
"Prior Art" In recent years, so-called immobilized enzyme bioreactors, which make enzymes insoluble in water while retaining their catalytic activity, have been developed to enable repeated use of expensive enzymes, small reaction equipment, continuous reactions, and Its effectiveness is attracting attention because of its advantages such as controllability, easy separation of the product and enzyme, and cost reduction.

ある反応を行うバイオリアクターを構築する場合は、触
媒反応する生体触媒(酵素系)の入手、活性の量的およ
び質的改良技術の確立、目的生体触媒の固定化技術の確
立が必要であるとされている。固定化は触媒そのものの
活性を低下させずに、安全性を維持させる方法が望まし
いが、目的とする物質生産によっては種々の制限が加え
られる。特に生産物質が食品である場合には、様々な問
題と制約がある。
When constructing a bioreactor for a certain reaction, it is necessary to obtain a biocatalyst (enzyme system) for the catalytic reaction, establish a technology for quantitatively and qualitatively improving the activity, and establish a technology for immobilizing the desired biocatalyst. has been done. Immobilization is preferably a method that maintains safety without reducing the activity of the catalyst itself, but various restrictions may be imposed depending on the target substance production. Especially when the produced substance is food, there are various problems and constraints.

従来より、生体触媒である糸状菌のプロテアーゼを利用
する固定化バイオリアクターとしては、■プロテアーゼ
を抽出してイオン交換樹脂などの単体に結合させる単体
結合法、■糸状菌の菌体をアルギン酸ゲルやラバフオー
ムなどに成育させて、菌体外酵素を利用する方法が試み
られている。
Traditionally, immobilized bioreactors that utilize filamentous fungal protease, which is a biocatalyst, have been developed using two methods. Attempts have been made to grow cells in lavaform and use extracellular enzymes.

「発明が解決しようとする問題点」 しかし、■の方法は、プロテアーゼを抽出、固定化する
ので、コスト高になるだけでなく、多くの場合共有結合
させるので、プロテアーゼの活性が下がる等の欠点があ
る。■の菌体固定化方法は、固定化生体触媒を応用する
方法として注目されているが、菌体外酵素しか利用でき
ず、ベブチターゼなど有効な生体触媒は菌体内に含まれ
ている場合が多いので、効率が悪いという欠点がある、
そこで微生物が持つ細胞質内酵素を利用しようとすると
、■細胞を破壊するか、■基質や反応生成物が微生物の
細胞表層を透過すること、■生成物の分解系副反応が欠
損していること、が必要条件となる。■の場合には、細
菌を破壊すると細胞質内酵素が不安定になることが多い
し、■◎の必要条件を満足する場合が稀であるうえ、生
きたままだと代謝機能を一定に制御することが難しく、
微生物の増殖による菌の汚れが起きる等、目的とする生
産物の均一かが困難となる等の欠点がある、このため、
実用性のある固体化生体触媒系のバイオリアクターは、
具現化されていないというのが現状である。
"Problems to be Solved by the Invention" However, method (2) involves extracting and immobilizing the protease, which not only increases the cost, but also has disadvantages such as decreasing the activity of the protease since it is often covalently bonded. There is. The cell immobilization method (2) is attracting attention as a method that applies immobilized biocatalysts, but only extracellular enzymes can be used, and effective biocatalysts such as bebutitase are often contained within the microbial cells. Therefore, it has the disadvantage of low efficiency.
Therefore, if we try to utilize the cytoplasmic enzymes possessed by microorganisms, we will either destroy the cell, or the substrate or reaction product will pass through the cell surface of the microorganism, or the side reaction of the product decomposition system will be lacking. , is a necessary condition. In the case of ■, cytoplasmic enzymes often become unstable when the bacteria are destroyed, and the requirements for ■◎ are rarely satisfied, and metabolic functions cannot be controlled at a constant level if the bacteria are kept alive. is difficult,
There are drawbacks such as bacterial contamination due to microbial growth, making it difficult to ensure uniformity of the desired product.
A practical solidified biocatalyst-based bioreactor is
The current situation is that it has not been materialized.

本発明者は、固体化生体触媒を応用したバイオリアクタ
ーについて研究するうち、糸状菌の細胞表層は細胞壁と
細胞膜とから出来ているが、細胞壁はキチンとβ−1,
3−グルカンを主体とする多糖体で構成されており、固
定化酵素の担体として適しているし、細胞膜も生体膜と
して種々の機能を有し、固定化酵素の担体として用いる
ことができる。また、細胞表層には酸性領域にも酵素活
性を有する酸性力ルポキシペブチターゼ(ACPage
)が多く存在するとともに、培地条件を調整すれば酸性
ブロティナーゼ(A P a se)を局在させること
ができるし、グルタミンをグルタミン酸に触媒するグル
タミナーゼの殆どが細胞表層に存在していることが解っ
た。そこで、これらの知見から糸状菌の細胞表層を固定
化酵素担体となし、その細胞表層画分に自然に結合して
いる酵素群を複合固定化酵素系とすることによりバイオ
リアクターを具現化できるのではないかと起想し、本発
明を完成した。
While researching bioreactors that apply solidified biocatalysts, the present inventor discovered that the cell surface of filamentous fungi is made up of a cell wall and a cell membrane, and that the cell wall consists of chitin, β-1,
It is composed of a polysaccharide mainly composed of 3-glucan and is suitable as a carrier for immobilized enzymes. Cell membranes also have various functions as biological membranes and can be used as carriers for immobilized enzymes. In addition, acidic lupoxypebutidase (ACPage), which has enzymatic activity even in acidic regions, is present on the cell surface.
), acidic blotinase (APase) can be localized by adjusting the culture medium conditions, and most of the glutaminase that catalyzes glutamine to glutamic acid is found on the cell surface. Ta. Based on these findings, we believe that it is possible to realize a bioreactor by using the cell surface layer of filamentous fungi as an immobilized enzyme carrier, and by using the enzyme group naturally bound to the cell surface fraction as a composite immobilized enzyme system. The present invention was completed based on the idea that this might be the case.

r問題点を解決する手段」 特許を受けようとする第1の発明は、糸状菌の細胞表層
を固定化酵素担体とし、その細胞表層に自然に結合して
いる酵素群を複合固定化酵素系としたことを特徴とする
バイオリアクターである。
The first invention to be patented is that the cell surface of a filamentous fungus is used as an immobilized enzyme carrier, and the enzymes naturally bound to the cell surface are combined into a complex immobilized enzyme system. This bioreactor is characterized by the following.

ここで、糸状菌とは、麹菌、酵母など俗称カビ類といわ
れるもので、真正菌量のうちで、酵母や子実体がキノコ
とならないような鞭毛菌面間、接合菌面間、子嚢菌面間
、冬胞子菌網、不完全菌面間(分芽菌網を除く。)を包
含する。
Here, filamentous fungi are commonly called molds such as Aspergillus oryzae, and among the amount of true fungi, there are those between flagellated fungi, zygomycetes, and ascomycetes that do not have yeast or fruiting bodies that turn into mushrooms. It includes the teliospore network, the teliospore network, and the incomplete fungus network (excluding the teliospore network).

糸状菌の細胞表層は、外層の細胞壁と、内層の細胞膜よ
り構成されており、それぞれ生理的な機能を持っている
。細胞壁は、最外層のβ−1゜3−グルカンを主体とす
る多糖体による繊維網目構造と、中層のチキンの繊維層
と、薄い内層の少なくとも三層に構成されている。多糖
体はそのまま、あるいは誘導体として固定化酵素の担体
に用いられているので、当該細胞壁はそのまま固定化酵
素の担体として適していることになる。また、細胞膜は
主にリン脂質二重層から構成されており、生体膜として
種々の機能を有し、固定化酵素の担体として用いること
ができる。そこで、細胞壁と細胞膜より構成される細胞
表層をそのままで、固定化酵素担体とした。
The cell surface layer of filamentous fungi is composed of an outer cell wall and an inner cell membrane, each of which has a physiological function. The cell wall is composed of at least three layers: the outermost layer is a fiber network structure made of polysaccharides mainly composed of β-1°3-glucan, the middle layer is a chicken fiber layer, and the thin inner layer. Since polysaccharides are used as carriers for immobilized enzymes either as they are or as derivatives, the cell wall is suitable as a carrier for immobilized enzymes. Furthermore, the cell membrane is mainly composed of a phospholipid bilayer, has various functions as a biological membrane, and can be used as a carrier for immobilized enzymes. Therefore, we used the cell surface layer, which is composed of a cell wall and a cell membrane, as an immobilized enzyme carrier.

また、細胞表層画分とは、糸状菌を磨砕することにより
、筒状あるいはその破片状に細断された細胞から細胞質
内物質を除去して、細胞壁と細胞膜に自然の酵素群が結
合したままの状態になっているものをいう。
In addition, the cell surface fraction is obtained by removing intracytoplasmic substances from cells that have been shredded into cylindrical shapes or their fragments by grinding the filamentous fungus, and by which natural enzyme groups are bound to the cell wall and cell membrane. Refers to something that remains as it is.

次に、当該細胞表層には酸性ブロティナーゼ、酸性力ル
ポキシベブチターゼ、グルタミナーゼなどの複合固定化
酵素が自然結合している。その細胞表層画分結合型酵素
は、次のような特徴があることが解った。
Next, complex immobilized enzymes such as acidic blockinase, acidic lupoxybebutitase, and glutaminase are naturally bound to the cell surface layer. The cell surface fraction-bound enzyme was found to have the following characteristics.

■細胞表層画分には酸性ブロティナーゼ、酸性力ルポキ
シベプチターゼ、グルタミナーゼなどの複合酵素群が自
然に結合している。
■A group of complex enzymes such as acidic blockinase, acidic lupoxybeptidase, and glutaminase are naturally bound to the cell surface fraction.

■細胞表層画分に結合している酸性プロティナーゼ、酸
性力ルポキシペブチターゼは低酸性領域で最適活性を示
し、かつ比較的高温においても安定であった。
■Acidic proteinase and acidic lupoxypebutidase bound to the cell surface fraction showed optimal activity in a low acidity region and were stable even at relatively high temperatures.

■細胞表層画分は、細胞膜に酵素が疎水的に結合し、細
胞壁に露出されている。
■In the cell surface fraction, the enzyme is hydrophobically bound to the cell membrane and exposed to the cell wall.

■細胞表層画分を構成する細胞壁は、キチンとグルカン
を主体とする多糖体を主成分としており、それらの多糖
体は固定化酵素担体として用いられる。
■The cell wall that constitutes the cell surface fraction is mainly composed of polysaccharides, mainly chitin and glucan, and these polysaccharides are used as immobilized enzyme carriers.

■細胞表層画分結合型酵素は、高分子蛋白質をよ(分解
した。
■Cell surface fraction-bound enzymes degraded macromolecular proteins.

■細胞表層画分結合型酵素は、生理的な代謝機能を持た
ない一種のオルガネラである。
■Cell surface fraction-bound enzymes are a type of organelle that do not have physiological metabolic functions.

以上のことは、細胞表層画分結合型酵素が、従来の固定
化酵素や固定化増殖微生物と区別される中間的固定化方
法をもった新しい固定化生体触媒であることを、示して
いる。
The above indicates that the cell surface fraction-bound enzyme is a new immobilized biocatalyst that has an intermediate immobilization method that distinguishes it from conventional immobilized enzymes and immobilized propagating microorganisms.

特に、本発明に係るバイオリアクターは、高分子蛋白質
をよく分解し、低酸性領域で最適活性を示し、かつ比較
的高温においても安定であるため、雑菌汚染に強(、食
品工業への利用に好適である。
In particular, the bioreactor according to the present invention degrades high-molecular proteins well, exhibits optimal activity in a low acidity region, and is stable even at relatively high temperatures, making it resistant to bacterial contamination (and suitable for use in the food industry) suitable.

特許を受けようとする第2の発明は、細断化した糸状菌
の細胞から細胞質内物質を除去してなる細胞表層画分を
固定化酵素担体となし、その細胞表層画分に自然に結合
している酵素群を複合固定化酵素系としたうえ、当該酵
素群が結合した状態の細胞表層画分を、ゲル包括剤を用
いて固定化したことを特徴とするバイオリアクターであ
る。
The second invention to be patented uses a cell surface fraction obtained by removing cytoplasmic substances from shredded filamentous fungal cells as an immobilized enzyme carrier, and naturally binds to the cell surface fraction. This bioreactor is characterized in that the enzyme group is a complex immobilized enzyme system, and the cell surface fraction in which the enzyme group is bound is immobilized using a gel entrapping agent.

細胞表層画分とは、糸状菌を磨砕することにより、筒状
あるいはその破片状に細断された細胞から細胞質内物質
を除去して、細胞壁と細胞膜に自然の酵素群が結合した
ままの状態にした細胞表層細片である。
The cell surface fraction is obtained by removing intracytoplasmic substances from cells that have been shredded into cylindrical shapes or their fragments by grinding filamentous fungi. This is a thin piece of cell surface layer that has been conditioned.

ゲル包括剤を用いた固定化とは、寒天、アルギン酸カル
シウム、に−カラギーナン、光架橋性樹脂ポリマー、ポ
リアクリルアミド、ウレタンプレポリマー、セルロース
等を用いて、細片化した細胞表層画分を固定化するもの
である。酵素群は、もともと細胞膜に酵素が疎水的に結
合し、細胞壁に橋な作っているので、細胞膜と細胞壁に
がなり強く結合した状態になっている。このため、その
細胞表層画分をゲル包括剤によって更に固定化すると、
麹菌細胞(菌体の直径段5μm)のように小さいもので
も寒天網目から漏れないことにより、酵素の活性収率を
増加させることができるとともに、数十万〜数百万の高
分子である蛋白質と酵素の接触可能性が太き(なり、酵
素活性発現率を高めることができる。
Immobilization using a gel entrapping agent involves immobilizing the cell surface fraction in small pieces using agar, calcium alginate, carrageenan, photocrosslinkable resin polymer, polyacrylamide, urethane prepolymer, cellulose, etc. It is something to do. Enzymes are originally bound hydrophobically to the cell membrane, creating a bridge to the cell wall, so the cell membrane and cell wall are tightly bound together. Therefore, if the cell surface fraction is further fixed with a gel entrapping agent,
Even small cells such as Aspergillus oryzae cells (5 μm in diameter) do not leak through the agar mesh, increasing the yield of enzyme activity and increasing the yield of hundreds of thousands to millions of polymeric proteins. This increases the possibility of contact between the enzyme and the enzyme, which can increase the enzyme activity expression rate.

複合固定化酵素系とは、細胞表層に酸性ブロティナーゼ
、酸性力ルポキシペブチターゼ、グルタミナーゼなどの
複数の酵素が自然結合している状態の固定化酵素のこと
をいう。
A complex immobilized enzyme system refers to an immobilized enzyme in which multiple enzymes such as acidic blockinase, acidic lupoxypebutidase, and glutaminase are naturally bound to the cell surface.

特許を受けようとする第3発明は、糸状菌を磨砕するこ
とにより、筒状あるいはその破片状に細断した後、当該
細胞より細胞質内物質を除去して自然の酵素群が結合し
た状態の細胞表層画分を得、これをゲル包括剤を用いて
固定化するようにしたことを特徴とするバイオリアクタ
ーの製造法である。
The third invention for which a patent is being sought is to grind filamentous fungi to shred them into cylindrical shapes or their fragments, and then remove cytoplasmic substances from the cells to create a state in which natural enzyme groups are bound. This is a method for producing a bioreactor, characterized in that a cell surface fraction of the cell surface fraction is obtained and this is immobilized using a gel entrapping agent.

本発明は、第2発明に係るバイオリアクターの製造法で
ある。当該細胞表層画分は、凍結乾燥した菌体に石英砂
と酢#1緩衝液を混合し、冷却しながら磨砕し、デカン
テーションを繰り返し石英砂を除去し、上澄みを遠心し
て、得た沈殿物を酢酸緩衝液と脱塩水で充分洗浄した後
、凍結乾燥して調製した。こうして出来た細胞表層画分
には、細胞壁や細胞膜に結合している酵素群がそのまま
局在している。
The present invention is a method for producing a bioreactor according to the second invention. The cell surface fraction is obtained by mixing lyophilized bacterial cells with quartz sand and vinegar #1 buffer, grinding while cooling, repeating decantation to remove the quartz sand, and centrifuging the supernatant to obtain a precipitate. The sample was thoroughly washed with acetate buffer and demineralized water, and then freeze-dried. In the cell surface fraction thus created, enzymes that are bound to the cell wall and cell membrane are localized as they are.

ゲル包括剤としては、寒天、アルギン酸カルシウム、に
−カラギーナン、光架橋性樹脂ポリマー、ポリアクリル
アミド、ウレタンプレポリマー、セルロース等がある。
Examples of gel entrapping agents include agar, calcium alginate, carrageenan, photocrosslinkable resin polymers, polyacrylamide, urethane prepolymers, and cellulose.

これらのうち種類を選定し、濃度を調製することにより
、目的に適した網目や強さをもって酵素を包括固定化で
きる。
By selecting the type and adjusting the concentration, enzymes can be comprehensively immobilized with a mesh size and strength suitable for the purpose.

例えば、細胞表層画分固定型酵素系を寒天を用いて固定
化する場合には、0.9%(7) N a Cl 溶液
に100℃で15%濃度の寒天溶液を調整し、45℃で
保存する。凍結乾燥した細胞表層画分固定型酵素系の細
胞表層画分を含む0.9%NaC1を0.5mlと、1
〜5%に調製した寒天溶液4.5mlをそれぞれ45℃
で混合し、ガラスプレート上に注いで、5℃で冷却させ
ゲル化を行った。ここで得られたプレートゲルは3〜5
mm角になるように切断して、固定化細胞表層画分固定
型酵素系とする。
For example, when immobilizing a cell surface fraction-immobilized enzyme system using agar, prepare a 15% concentration agar solution in a 0.9% (7) NaCl solution at 100°C, and incubate at 45°C. save. 0.5 ml of 0.9% NaCl containing the cell surface fraction of the freeze-dried cell surface fraction-immobilized enzyme system;
4.5 ml of agar solution prepared to ~5% was heated at 45°C.
The mixture was mixed with water, poured onto a glass plate, and cooled to 5°C to form a gel. The plate gel obtained here is 3 to 5
Cut into square mm pieces to obtain an immobilized cell surface fraction-immobilized enzyme system.

特許を受けようとする第4発明は、細断化した糸状菌の
細胞から細胞質内物質と細胞膜と酵素を除去してなる細
胞壁画分を固定化酵素担体となし、その細胞壁画分に遊
離した酵素を可溶化してなる可溶化酵素を吸着固定化し
、その後必要に応じてグルタルアルデヒド架橋によって
固定化したことを特徴とするバイオリアクターである。
The fourth invention for which a patent is sought is to use a cell wall fraction obtained by removing intracytoplasmic substances, cell membranes, and enzymes from shredded filamentous fungal cells as an immobilized enzyme carrier, and release the enzyme into the cell wall fraction. This is a bioreactor characterized in that a solubilized enzyme obtained by solubilizing an enzyme is adsorbed and immobilized, and then, if necessary, immobilized by glutaraldehyde crosslinking.

本発明は、細断化した糸状菌の細胞表層から細胞膜およ
び結合酵素を除去して得た細胞壁を、固定化酵素担体と
して利用し、これにトリトン(Triton)可溶化酵
素を再固定化したものである。これによって、細胞表層
画分固定化酵素系と同程度またはそれ以上の酵素活性を
有する固定化酵素系を構成することができる。
The present invention utilizes a cell wall obtained by removing cell membranes and bound enzymes from the cell surface of shredded filamentous fungi as an immobilized enzyme carrier, and reimmobilizes Triton solubilized enzyme thereon. It is. Thereby, it is possible to construct an immobilized enzyme system having an enzyme activity comparable to or higher than that of the cell surface fraction immobilized enzyme system.

まず、固定化酵素担体である細胞壁にトリトン(Tri
ton)可溶化酵素を物理的な吸着によって固定化する
方法である。これはトリトン(Triton)可溶化酵
素を含む、マクイルヴエイン(McIlvain)緩衝
液に分散させ、35℃で1時間振どう後、濾過と緩衝液
での洗浄を繰り返し、得た沈殿物をマクィルヴエイン(
Mcllvain)緩衝液に分散させ、物理的吸着によ
り固定化酵素を得る方法である。
First, Triton (Triton) is attached to the cell wall, which is an immobilized enzyme carrier.
This is a method in which solubilized enzymes are immobilized by physical adsorption. This was dispersed in McIlvain buffer containing Triton solubilizing enzyme, shaken at 35°C for 1 hour, filtered and washed with buffer repeatedly, and the resulting precipitate was dispersed in McIlvain buffer (Triton).
In this method, an immobilized enzyme is obtained by dispersing the enzyme in a buffer solution (Mcllvain) and physically adsorbing the enzyme.

その後、必要に応じ、グルタルアルデヒドを用いて更に
架橋によって固定化する。これは物理的吸着法だけでは
、酵素の脱離を起こし、安定性に欠けるので、吸着後グ
ルタルアルデヒド架橋法を用いるのである。具体的には
、前記吸着法による固定化酵素をマクィルヴエイン(M
cllvain)緩衝液に分散させ、グルタルアルデヒ
ドを加え、35℃で1時間保持後、ガラスフィルターで
濾過し、得られた沈殿物を緩衝液で充分洗浄した後、マ
クイルヴエイン(McIlvain)緩衝液に分散させ
、再固定化酵素を得る方法である。
Thereafter, if necessary, it is further immobilized by crosslinking using glutaraldehyde. Since physical adsorption alone causes desorption of the enzyme and lacks stability, a glutaraldehyde crosslinking method is used after adsorption. Specifically, the enzyme immobilized by the adsorption method was immobilized using McIlvaine (M
After adding glutaraldehyde and keeping it at 35°C for 1 hour, it was filtered through a glass filter. The resulting precipitate was thoroughly washed with a buffer solution, and then dispersed in McIlvain buffer solution. , is a method for obtaining reimmobilized enzyme.

なお、物理的吸着法および吸着後グルタルアルデヒドを
用いた架橋法において、最大固定化収率を得るためには
、固定化時のpHと温度の影響、および固定化時におけ
る細胞壁と酵素の最適濃度条件を特定する。また、再固
定化酵素の安定性を改善するために、温度とpHを調整
するとよい。
In addition, in the physical adsorption method and the post-adsorption crosslinking method using glutaraldehyde, in order to obtain the maximum immobilization yield, it is necessary to consider the influence of pH and temperature during immobilization, and the optimal concentration of cell walls and enzymes during immobilization. Identify conditions. Additionally, temperature and pH may be adjusted to improve the stability of the reimmobilized enzyme.

しかし、最適温度、pH安定性は細胞表層画分固定化酵
素系と類似しており、安定であるし、温度安定性も良好
である。本発明で再構成される再構成固定化酵素の最適
pHは2.3と極めて低く、バイオリアクターとして利
用する場合、微生物による汚染の防止あるいは最小限度
に回避できるので、食品や医療への応用に適している。
However, the optimum temperature and pH stability are similar to those of the cell surface fraction immobilized enzyme system, and it is stable and has good temperature stability. The optimal pH of the reconstituted immobilized enzyme reconstituted in the present invention is extremely low at 2.3, and when used as a bioreactor, contamination by microorganisms can be prevented or minimized, making it suitable for food and medical applications. Are suitable.

特許を受けようとする第5の発明は、以下の第1〜5工
程により細胞壁結合型酵素系を再構成するようにしたこ
とを特徴とするバイオリアクターの製造法である。
The fifth invention for which a patent is sought is a method for producing a bioreactor, characterized in that a cell wall-bound enzyme system is reconstituted by the following steps 1 to 5.

第1工程:糸状菌を磨砕することにより、筒状あるいは
その破片状に細断した細 胞より細胞質内物質を除去して細胞表層画分を得る。
First step: By grinding the filamentous fungus, intracytoplasmic substances are removed from cells shredded into cylindrical shapes or their fragments to obtain a cell surface fraction.

第2工程:細胞表層画分を界面活性剤を用いて細胞壁と
細胞膜および酵素とに分 離し、分離した細胞壁画分を固定化酵素担体として調製
する。
Second step: The cell surface fraction is separated into the cell wall, cell membrane, and enzyme using a surfactant, and the separated cell wall fraction is prepared as an immobilized enzyme carrier.

第3工程:遊離酵素を可溶化して可溶化酵素を調製する
第3工程。
Third step: The third step of solubilizing the free enzyme to prepare a solubilized enzyme.

第4工程二当該調製された細胞壁画分に可溶化酵素を物
理的な吸着により固定化 する。
Fourth step 2: Immobilize the solubilized enzyme on the prepared cell wall fraction by physical adsorption.

第5工程:可溶化酵素の吸着固定化した細胞壁画分をゲ
ル包括剤を用いて固定化 処理する。
Fifth step: The cell wall fraction on which the solubilized enzyme has been adsorbed and immobilized is immobilized using a gel entrapping agent.

この第5発明は、細断化した糸状菌の細胞表層から細胞
膜および結合酵素を除去して得た細胞壁を、固定化酵素
担体として利用し、これにトリトン(Triton)可
溶化酵素を再固定化し、その後可溶化酵素の吸着固定化
した細胞壁画分をゲル包括剤を用いて固定化処理したバ
イオリアクターの製造法である。
This fifth invention utilizes the cell wall obtained by removing the cell membrane and bound enzyme from the cell surface layer of shredded filamentous fungi as an immobilized enzyme carrier, and reimmobilizes Triton solubilized enzyme on this. This is a method for producing a bioreactor in which the cell wall fraction on which the solubilized enzyme has been adsorbed and immobilized is then immobilized using a gel entrapping agent.

まず、固定化酵素担体である細胞壁にトリトン(Tri
ton)可溶化酵素を物理的な吸着によって固定化する
。この具体的方法は、第4発明と同様である。
First, Triton (Triton) is attached to the cell wall, which is an immobilized enzyme carrier.
ton) The solubilized enzyme is immobilized by physical adsorption. This specific method is the same as the fourth invention.

その後、可溶化酵素の吸着固定化した細胞壁画分をゲル
包括剤を用いて固定化処理する。これは具体的には、第
2発明に記載したゲル包括剤による固定化法と同じであ
る。このように物理的吸着法とゲル包括固定法を二重に
行うのは、物理的吸着法だけでは酵素の脱離を起こし、
安定性に欠けるためである。
Thereafter, the cell wall fraction on which the solubilized enzyme has been adsorbed and immobilized is immobilized using a gel entrapping agent. This is specifically the same as the immobilization method using a gel entrapping agent described in the second invention. This dual use of physical adsorption and gel entrapment fixation is because physical adsorption alone causes desorption of the enzyme;
This is because it lacks stability.

「作 用」 発明者は、糸状菌の当該細胞表層が固定化酵素として適
正であるか否かについて調べてみた。
"Effect" The inventor investigated whether the cell surface layer of the filamentous fungus is suitable as an immobilized enzyme.

先ず、発明者は、麹菌における酸性ブロティナーゼ、酸
性力ルポキシペブチターゼ、グルタミナーゼの細胞表層
画分結合型の分布を調べたところ、酸性ブロティナーゼ
は全生産量の51%が局在し、酸性力ルポキシペブチタ
ーゼは全生産量の28%が局在しており、グルタミナー
ゼの全生産量の43%が局在していることを確認した。
First, the inventor investigated the distribution of cell surface fraction-bound forms of acidic blockinase, acidic lupoxypebutidase, and glutaminase in Aspergillus aspergillus, and found that 51% of the total production of acidic blockinase was localized. It was confirmed that 28% of the total production of lupoxypebutidase was localized, and 43% of the total production of glutaminase was localized.

しかも、当該糸状菌の当該細胞表層には、酸性ブロティ
ナーゼ、駿性カルポキシベブチターゼ、グルタミナーゼ
などの複合固定化酵素が、疎水的にがなり強く結合して
おり、細胞膜に露出していることも解った。これらのこ
とから、細胞表層画分に結合している酵素群は、複合固
定化酵素系であるといえる。
Moreover, on the cell surface layer of the filamentous fungus, complex immobilized enzymes such as acidic blockinase, hydrocarpoxybebutitase, and glutaminase are hydrophobically bound and strongly bound, and are exposed to the cell membrane. I also understood. From these facts, it can be said that the enzyme group bound to the cell surface fraction is a complex immobilized enzyme system.

更に、細胞表層画分を電子顕微鏡観察の結果、構成成分
である細胞壁はキチンとグルカンを主体とする多糖体が
主成分であり、固定化酵素担体に適していることも解っ
た。
Furthermore, as a result of electron microscopic observation of the cell surface fraction, it was found that the cell wall, which is a constituent component, is mainly composed of polysaccharides mainly composed of chitin and glucan, which is suitable as an immobilized enzyme carrier.

次に発明者は、最適活性を調べたところ、最適pHは、
酸性ブロティナーゼが2.3で、酸性カルボキシペブチ
ターゼは3.0であり、非常に低い酸性領域で最高活性
を示した。また、最適温度は、前者が50℃、後者が5
5℃であり、非常に低い酸性領域で最高活性を示した。
Next, the inventor investigated the optimal activity and found that the optimal pH was
Acid blockinase was 2.3 and acid carboxypebutidase was 3.0, showing the highest activity in a very low acidic region. Also, the optimal temperature is 50℃ for the former and 50℃ for the latter.
5°C, and showed the highest activity in a very low acidic region.

更に発明者は、その安定性を調べたところ、pH安定性
は、pH2,8〜8.0までと両者とも酸性と中性領域
の幅広い範囲で安定であった。
Furthermore, the inventor investigated its stability and found that the pH stability was stable over a wide range of pH 2.8 to 8.0, i.e., both acidic and neutral regions.

また、温度に対しても30〜50℃で12分間保持して
も酵素活性は失われず、両者ともが非常に安定性のある
ことが解った。
In addition, the enzyme activity was not lost even when kept at 30 to 50°C for 12 minutes, indicating that both were extremely stable.

更にまた、自然の酵素群が結合した状態の細胞表層画分
を用いて、高分子基質である蛋白質のバイオリアクター
による分解を試みた。当該細胞表層画分をカラムに充填
し、大豆蛋白質の分解を試み、いままで非分解性が低い
ことがしられていた7Sグロブリンのβサブユニットと
118グロブリンのベーシックサブユニット等の大豆蛋
白質を構成するすべてのサブユニットが分解された。ま
た、当該細胞表層画分を寒天にゲル包括した固定化酵素
系をバイオリアクターに応用した場合、この酵素系が高
分子基質に対しても触媒活性を有することが明らかにな
った。
Furthermore, we attempted to degrade proteins, which are macromolecular substrates, in a bioreactor using cell surface fractions bound to natural enzymes. The cell surface fraction was packed into a column and an attempt was made to degrade soybean proteins, which comprised soybean proteins such as the β subunit of 7S globulin and the basic subunit of 118 globulin, which were known to have low non-degradability. All subunits were disassembled. Furthermore, when the immobilized enzyme system in which the cell surface fraction was gel-encapsulated in agar was applied to a bioreactor, it was revealed that this enzyme system also has catalytic activity against polymeric substrates.

以上のことから、細胞表層画分に結合している酵素群は
、生体担体に結合した状態を保持しており、一種の自然
な固定化酵素系と考えられる。このため、細胞表層画分
固定化酵素系は、そのままでも、またそれをゲル包括剤
で固定化したものでもバイオリアクターとして充分利用
できるものである。
From the above, the enzyme group bound to the cell surface fraction remains bound to the biological carrier, and is considered to be a kind of natural immobilized enzyme system. Therefore, the cell surface fraction immobilized enzyme system can be fully utilized as a bioreactor either as it is or when it is immobilized with a gel entrapping agent.

更に、当該糸状菌の細胞壁を固定化酵素担体としての可
能性を検討するため、その自然結合している酵素群を一
度遊離させてから、再固定化を行ってみた。その結果、
元の細胞表層画分固定化酵素系と同等の酵素活性を有す
る固定化酵素系を再構成することができた。また、菌種
や酵素および再固定化条件を研究したり、遺伝子組換え
や細胞融合等の操作と組み合わせて細胞壁そのものを改
良すれば、より活性を有する固定化酵素も得ることがで
きる。
Furthermore, in order to investigate the possibility of using the cell wall of the filamentous fungus as an immobilized enzyme carrier, we first released the naturally bound enzyme group and then re-immobilized it. the result,
We were able to reconstruct an immobilized enzyme system with enzyme activity equivalent to that of the original cell surface fraction immobilized enzyme system. Furthermore, by researching the bacterial species, enzymes, and reimmobilization conditions, or by improving the cell wall itself by combining operations such as genetic recombination and cell fusion, it is possible to obtain immobilized enzymes with higher activity.

「実施例」 本発明は細胞表層画分固定化酵素系の生体触媒を指示し
ている、すなわち、複数の酵素群が結合している固定化
担体の形態を麹菌について、観察、検討し模式化すると
図面の様になる。以下それを図示実施例に基づき説明す
る。
"Example" The present invention specifies a cell surface fraction immobilized enzyme-based biocatalyst. In other words, the morphology of an immobilization carrier to which multiple enzyme groups are bound was observed, studied, and schematized using Aspergillus oryzae. Then it will look like the drawing. This will be explained below based on illustrated embodiments.

第1図は、糸条菌である麹菌の菌体1で、第2図(イ)
1口)は筒状あるいはその破片状に細断した細胞表層画
分の斜視図であり、第3図(イ)(ロ)は、細断化した
糸状菌の細胞表層から細胞膜および結合酵素を除去して
得た細胞壁画分の斜視図であり、第4図は糸状菌の構成
を示す概略説明断面図、第5図は細胞表層の状態を示す
縦断説明図、第6図は細胞壁の構成を示すが縦断説明図
である。
Figure 1 shows the fungal cell 1 of Aspergillus oryzae, which is a filamentous fungus, and Figure 2 (a)
Figure 1) is a perspective view of the cell surface fraction cut into cylindrical shapes or fragments thereof, and Figures 3 (a) and (b) show the cell membrane and bound enzymes removed from the shredded cell surface of the filamentous fungus. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the filamentous fungus, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the state of the cell surface layer, and FIG. 6 is the structure of the cell wall. It is a longitudinal explanatory diagram.

糸条菌1である麹菌の菌体を磨砕すると、直径5μmの
筒状あるいはその破片状に細断した細胞片2ができるが
、その細胞片2から細胞質内物質3を除去すると、自然
の酵素群が結合した状態の細胞表層画分4を得る。この
細胞表層画分4は整理代謝機能をもたないものである。
When the fungal body of Aspergillus oryzae, which is filamentous fungus 1, is ground, cell pieces 2 are produced which are cylindrical or fragment-like with a diameter of 5 μm.When the intracytoplasmic substances 3 are removed from the cell pieces 2, natural A cell surface fraction 4 in which the enzyme group is bound is obtained. This cell surface fraction 4 has no organized metabolic function.

当該細胞表層画分4は、外層で0.1〜0.2μmの細
胞壁5と、内層で0.01μmの細胞膜6とからなる。
The cell surface fraction 4 consists of a cell wall 5 of 0.1 to 0.2 μm in the outer layer and a cell membrane 6 of 0.01 μm in the inner layer.

前者の細胞壁5は、最外層がグルカンを主体とする多糖
類の繊維が造る網目構造7、中層がキチンの繊維8、内
層が多糖類の薄層9とからなる3層構造になっており、
後者の細胞膜6はリン脂質をはじめ各種の脂質が二重層
をつくっている。
The former cell wall 5 has a three-layer structure, with the outermost layer being a network structure 7 made of polysaccharide fibers mainly consisting of glucan, the middle layer being chitin fibers 8, and the inner layer being a thin layer 9 of polysaccharide.
The latter cell membrane 6 is made up of a double layer of various lipids including phospholipids.

細胞膜6には特定な酵素10や蛋白質が局在し、その細
胞膜6に局在している酵素10が細胞壁5に露出され、
かなり強固な結合をしている。これらの結果から、細胞
壁画分結合型酵素系は自然固定化生体触媒として荷動で
あることが解る。
Specific enzymes 10 and proteins are localized in the cell membrane 6, and the enzymes 10 localized in the cell membrane 6 are exposed to the cell wall 5.
It has a fairly strong bond. These results demonstrate that the cell wall fraction-bound enzyme system acts as a naturally immobilized biocatalyst.

〈実験1〉細胞表層画分結合型酵素系によるバイオリア
クター運転 糸状菌の一種である麹菌の細胞表層画分を充填したミニ
カラムに、基質として1%酸沈澱大豆蛋白質(2,8,
Me I l va i ne緩衝液)を流速1分当た
り10m1,35℃で循環運転させ、経時的にサンプリ
ングした。分解液はSDS電気泳動で大豆蛋白質の主成
分である。11Sと78グロブリンの分解程度を検討し
た。その結果、基質を循環させる循環バイオリアクター
運転時において15時間で分解が始まり、18時間で7
8グロブリンのα′、αサブユニットと11Sグロブリ
ンのAc1dicサブユニツトが分解された。
<Experiment 1> Bioreactor operation using a cell surface fraction-binding enzyme system A minicolumn packed with the cell surface fraction of Aspergillus oryzae, a type of filamentous fungus, was filled with 1% acid-precipitated soy protein (2, 8,
MeIlvaine buffer) was circulated at a flow rate of 10 ml per minute at 35°C, and samples were taken over time. The decomposition solution is the main component of soybean protein in SDS electrophoresis. The degree of degradation of 11S and 78 globulin was investigated. As a result, when operating a circulating bioreactor that circulated the substrate, decomposition started in 15 hours, and 7 hours in 18 hours.
The α' and α subunits of 8 globulin and the Acldic subunit of 11S globulin were degraded.

更に循環を継続することによって、いままで被分解性が
低いことが知られていた、7Sグロブリンのβサブユニ
ットとIISグロブリンのBas iCサブユニットが
すべて分解された。
By further continuing the circulation, the β subunit of 7S globulin and the Bas iC subunit of IIS globulin, which were known to have low degradability, were completely degraded.

このことから、麹菌の細胞表層画分は、大豆蛋白質の各
サブユニットを分解する能力をもった立派な複合固定化
酵素系であることが解った。
These results indicate that the cell surface fraction of Aspergillus aspergillus is an excellent complex immobilized enzyme system capable of decomposing each subunit of soybean protein.

く実験l〉細胞表層画分結合型酵素系をゲル包括した固
定化酵素によるバイオリアクタ ー運転。
Experiment 1: Bioreactor operation using an immobilized enzyme containing a cell surface fraction-bound enzyme system in a gel.

(1)カゼインの連続分解。(1) Continuous decomposition of casein.

細胞表層画分結合型酵素500mgを寒天濃度2%にな
るようにゲル包括した固定化酵素を用いてカゼインを連
続分解した。その結果、流速を時間当たり120m1と
し、バイオリアクター運転を行った場合、非常に分解率
が低かったが、流速を時間当たり14m1ではがなり分
解率が上昇した。バイオリアクター運転6時間から12
時間までは最高分解率を示し、36時間では分解率を約
40%に維持していた。基質のカラムないにおける滞留
時間がながければ分解率が増加することが解った。
Casein was continuously degraded using an immobilized enzyme in which 500 mg of a cell surface fraction-bound enzyme was enclosed in a gel to give an agar concentration of 2%. As a result, when the bioreactor was operated at a flow rate of 120 ml per hour, the decomposition rate was very low, but when the flow rate was set to 14 ml per hour, the decomposition rate increased. Bioreactor operation 6 to 12 hours
The decomposition rate was the highest for up to 36 hours, and the decomposition rate was maintained at about 40% for 36 hours. It was found that the degradation rate increased as the residence time of the substrate in the column increased.

(2)カゼインの循環分解。(2) Cyclic degradation of casein.

細胞表層画分結合型酵素500mgを寒天濃度2%にな
るようにゲル包括した固定化酵素を用いてカゼインを循
環分解した。基質のカゼインを流速は1分当たり5 m
 l ?@環させ、6時間毎にサンプリングを行い、蛋
白質の分解率を検討し、その結果、バイオリアクター運
転6時間経過後分解率は、酵素反応時間の経過とともに
徐々に増加した。運転42時間から48時間にかけて分
解率が著しく増加した。
Casein was cyclically degraded using an immobilized enzyme in which 500 mg of a cell surface fraction-bound enzyme was enclosed in a gel so that the agar concentration was 2%. The flow rate of the substrate casein was 5 m/min.
l? The decomposition rate of the protein was examined by sampling every 6 hours. As a result, the decomposition rate after 6 hours of bioreactor operation gradually increased as the enzyme reaction time progressed. The decomposition rate increased significantly from 42 to 48 hours of operation.

(3)酸沈澱大豆蛋白質の循環分解。(3) Cyclic degradation of acid-precipitated soy protein.

気質として1%酸沈澱大豆蛋白質を、細胞表層画分結合
型酵素500mgを寒天濃度2%になるようにゲル包括
した固定化酵素を用いて循環分解した。その結果、大豆
蛋白質は、カゼインより分解の開始時間は遅いが、酵素
反応時間の経過とともに分解率は徐々に増加した。特に
16時間から30時間かけて分解率は著しく増加した。
As a substance, 1% acid-precipitated soybean protein was cyclically degraded using an immobilized enzyme in which 500 mg of a cell surface fraction-bound enzyme was enclosed in a gel to give an agar concentration of 2%. As a result, soybean protein had a slower initiation time than casein, but the decomposition rate gradually increased as the enzyme reaction time progressed. In particular, the decomposition rate increased significantly from 16 hours to 30 hours.

また、42〜54時間、または66時間から80時間か
けてそれぞれ蛋白質の分解が顕著に増加した。酵素反応
の継続によって分解率はさらに増加した。
Furthermore, protein degradation significantly increased from 42 to 54 hours or from 66 to 80 hours. The degradation rate further increased with the continuation of the enzymatic reaction.

これらの結果は、細胞表層画分結合型酵素はカゼインお
よび酸沈澱大豆蛋白質を分解することを示している。
These results indicate that cell surface fraction-bound enzymes degrade casein and acid-precipitated soybean proteins.

「効 果」 取上のように、本願発明の細胞表層画分結合型酵素は、
従来の固定化酵素と固定化増殖微生物の中間に位置する
新しい固定化生体触媒であり、新規なるバイオリアクタ
ーである。したがって、本願発明のバイオリアクターは
、固定化生体触媒を応用する場合の一般的利点、■酵素
の再利用、■反応装置の小型化、■連続反応が可能であ
る、■反応制御が可能である、■生産物と酵素の分離が
容易である、■コストダウンを図れる、などの利点を有
している。
"Effect" As mentioned above, the cell surface fraction-bound enzyme of the present invention has the following effects:
This is a new immobilized biocatalyst and a new bioreactor that is located between conventional immobilized enzymes and immobilized growing microorganisms. Therefore, the bioreactor of the present invention has the following general advantages when applying an immobilized biocatalyst: ■ Enzyme reuse, ■ Miniaturization of the reaction apparatus, ■ Continuous reaction possible, and ■ Reaction control possible. It has the following advantages: 1) Separation of the product and enzyme is easy; 2) Cost reduction can be achieved.

そのほか、本願発明のバイオリアクターは、次のような
食品バイオリアクターにおける問題点を解決している。
In addition, the bioreactor of the present invention solves the following problems in food bioreactors.

第1に、糸状菌の細胞膜N(細胞壁・細胞膜)にすでに
酵素群が結合した自然の固定化酵素であることから、次
のような利点がある。■固定化するための固定化担体や
固定化方法の選択が不要である、■固定化担体が天然物
である、■酵素の固定時における固定化活性収率の低下
を最小限に押さえることができる、■蛋白質をアミノ酸
に分解する場合の複合酵素系の量定化条件が困難である
が、本願発明の細胞表層画分結合型酵素は、すでに結合
されている複合酵素系であり、活性発現のための類似な
至適環境(pH,温度)を有しているので利用し易い。
First, since it is a natural immobilized enzyme in which the enzyme group is already bound to the cell membrane N (cell wall/cell membrane) of filamentous fungi, it has the following advantages. ■ There is no need to select an immobilization carrier or immobilization method for immobilization. ■ The immobilization carrier is a natural product. ■ Decrease in the yield of immobilization activity during enzyme immobilization can be minimized. ■Although the conditions for quantifying the complex enzyme system when decomposing proteins into amino acids are difficult, the cell surface fraction-bound enzyme of the present invention is a complex enzyme system that has already been bound, and it is difficult to express the activity. They are easy to use because they have similar optimal environments (pH, temperature).

第2に、酵素活性の発現率からみると、プロチーアーゼ
は担体にイオン結合すると活性低下することが多いので
、包括固定が望ましい。しかし、プロテアーゼ固定化に
包括固定化剤を用いる場合、酵素がもれないように細か
い網目ゲルにすると、基質のタンパク質がゲルに入り込
めない。
Second, in terms of the expression rate of enzymatic activity, enclosing immobilization is desirable because protease activity often decreases when it is ionically bound to a carrier. However, when using an entrapping immobilization agent for protease immobilization, if the gel is made with a fine mesh to prevent the enzyme from leaking, the substrate protein cannot enter the gel.

これに対し、本願発明の細胞表層画分結合型酵素は、微
粒子であり、包括剤の中に単にトラップすることで十分
目的を達成することができる。その結果、包括剤の一種
である寒天の濃度をコントロールするだけで、酵素が漏
出することを防ぎ、一方では数十万〜数百万の高分子で
ある蛋白質と酵素を接触させることが可能になり、酵素
活性発現率を高めることができる。
On the other hand, the cell surface fraction-bound enzyme of the present invention is a fine particle, and simply trapping it in an entrapping agent can sufficiently achieve the purpose. As a result, by simply controlling the concentration of agar, which is a type of entrapping agent, it was possible to prevent the enzyme from leaking out, while also allowing the enzyme to come into contact with hundreds of thousands to millions of proteins, which are macromolecules. Therefore, the enzyme activity expression rate can be increased.

第3に、本願発明は細胞表層、と(に相棒壁が固定化酵
素用担体として適しており、酵素の再固定化ができ、し
かも再固定化した酵素活性や安定性もよいので、酵素を
任意に結合させた天然の固定化酵素を越えた効率のよい
固定化生体触媒としてのバイオリアクターを再構成する
ことができる。
Thirdly, in the present invention, the cell surface layer and the partner wall are suitable as carriers for immobilized enzymes, and enzymes can be reimmobilized, and the reimmobilized enzyme has good activity and stability. Bioreactors can be reconstituted as efficient immobilized biocatalysts over optionally attached native immobilized enzymes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、糸条菌である麹菌の菌体1の斜視図で、 第2図(イ)(ロ)は筒状あるいはその破片状に細断し
た細胞表層画分の斜視図で、 第3図(イ)(ロ)は、細断化した糸状菌の細胞表層か
ら細胞膜および結合酵素を除去して得た細胞壁画分の斜
視図で、 第4図は糸状菌の構成を示す概略説明断面図で、第5図
は細胞表層の状態を示す縦断説明図で、第6図は細胞壁
の構成を示す説明図である。 「主な符合の説明」 1・・・糸条菌 2・・・細胞片 3・・・細胞質内物質 4・・・細胞表層画分 5・・・細胞壁 6・・・細胞膜 7・・・多糖類の繊維が造る網目□構造8・・・キチン
の繊維 9・・・多糖類の薄層 10・・・酵素 第 図 第 図 第 図 手 続 正 書 (自発) ■、事件の表示 平成 特許願 第245666号 2、発明の名称 バイオリアクターとその製造法 3、補正をする者 事件との関係 住所(居所) 氏名(名称)
Figure 1 is a perspective view of a fungal cell 1 of Aspergillus oryzae, which is a filamentous fungus. Figures 3 (a) and (b) are perspective views of the cell wall fraction obtained by removing cell membranes and bound enzymes from the cell surface of shredded filamentous fungi, and Figure 4 is a schematic explanation showing the composition of filamentous fungi. In the cross-sectional views, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the state of the cell surface layer, and FIG. 6 is an explanatory view showing the structure of the cell wall. "Explanation of main symbols" 1... Filament fungi 2... Cell debris 3... Cytoplasmic substances 4... Cell surface fraction 5... Cell wall 6... Cell membrane 7... Polymer Mesh structure formed by sugar fibers 8... Chitin fibers 9... Thin layer of polysaccharides 10... Enzyme diagram Diagram diagram Procedural manual (self-prompted) ■, Indication of incident Heisei patent application no. 245666 No. 2, Name of the invention Bioreactor and its manufacturing method 3, Person making the amendment Address (residence) Name (name)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)糸状菌の細胞表層を固定化酵素担体とし、その細
胞表層に自然に結合している酵素群を複合固定化酵素系
としたことを特徴とするバイオリアクター。
(1) A bioreactor characterized in that the cell surface layer of a filamentous fungus is used as an immobilized enzyme carrier, and the enzyme group naturally bound to the cell surface layer is a composite immobilized enzyme system.
(2)細断化した糸状菌の細胞から細胞質内物質を除去
してなる細胞表層画分を固定化酵素担体となし、その細
胞表層画分に自然に結合している酵素群を複合固定化酵
素系としたうえ、当該酵素群が結合した状態の細胞表層
画分を、ゲル包括剤を用いて固定化したことを特徴とす
るバイオリアクター。
(2) Using the cell surface fraction obtained by removing cytoplasmic substances from shredded filamentous fungal cells as an immobilized enzyme carrier, complex immobilization of enzyme groups naturally bound to the cell surface fraction 1. A bioreactor characterized in that it is an enzyme system and a cell surface fraction in which the enzyme group is bound is immobilized using a gel entrapping agent.
(3)糸状菌を磨砕することにより、筒状あるいはその
破片状に細断した後、当該細胞より細胞質内物質を除去
して自然の酵素群が結合した状態の細胞表層画分を得、
これをゲル包括剤を用いて固定化するようにしたことを
特徴とするバイオリアクターの製造法。
(3) By grinding the filamentous fungus, it is shredded into cylindrical shapes or fragments thereof, and then intracytoplasmic substances are removed from the cells to obtain a cell surface fraction in which natural enzyme groups are bound;
A method for producing a bioreactor, characterized in that this is immobilized using a gel entrapping agent.
(4)細断化した糸状菌の細胞から細胞質内物質と細胞
膜と酵素を除去してなる細胞壁画分を固定化酵素担体と
なし、その細胞壁画分に遊離した酵素を可溶化してなる
可溶化酵素を吸着固定化して固定化酵素系となしたこと
を特徴とするバイオリアクター。
(4) A cell wall fraction obtained by removing intracytoplasmic substances, cell membranes, and enzymes from shredded filamentous fungal cells is used as an immobilized enzyme carrier, and the enzyme released in the cell wall fraction is solubilized. A bioreactor characterized in that a solubilizing enzyme is adsorbed and immobilized to form an immobilized enzyme system.
(5)糸状菌を磨砕することにより、筒状あるいはその
破片状に細断した細胞より細胞質内物質を除去して細胞
表層画分を得る第1工程。 細胞表層画分を界面活性剤を用いて細胞壁と細胞膜およ
び酵素とに分離し、分離した細胞壁画分を固定化酵素担
体として調製する第2工程。 遊離酵素を可溶化して可溶化酵素を調製する第3工程。 当該調製された細胞壁画分に可溶化酵素を物理的な吸着
により固定化する第4工程。 可溶化酵素の吸着固定化した細胞壁画分をゲル包括剤を
用いて固定化処理する第5工程。以上第1〜5工程によ
り細胞壁結合型酵素系を再構成するようにしたことを特
徴とするバイオリアクターの製造法。
(5) A first step in which intracytoplasmic substances are removed from cells shredded into cylindrical shapes or their fragments by grinding filamentous fungi to obtain a cell surface fraction. A second step in which the cell surface fraction is separated into the cell wall, cell membrane, and enzyme using a surfactant, and the separated cell wall fraction is prepared as an immobilized enzyme carrier. The third step is to solubilize the free enzyme to prepare a solubilized enzyme. A fourth step of immobilizing the solubilized enzyme on the prepared cell wall fraction by physical adsorption. A fifth step of immobilizing the cell wall fraction on which the solubilized enzyme has been adsorbed and immobilized using a gel entrapping agent. A method for producing a bioreactor, characterized in that the cell wall-bound enzyme system is reconstituted through the first to fifth steps described above.
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Falkoski et al. Covalent immobilization of α-galactosidase from Penicillium griseoroseum and its application in oligosaccharides hydrolysis