JPH0547193B2 - - Google Patents
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- JPH0547193B2 JPH0547193B2 JP63136634A JP13663488A JPH0547193B2 JP H0547193 B2 JPH0547193 B2 JP H0547193B2 JP 63136634 A JP63136634 A JP 63136634A JP 13663488 A JP13663488 A JP 13663488A JP H0547193 B2 JPH0547193 B2 JP H0547193B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/24—Apparatus for enzymology or microbiology tube or bottle type
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Biomedical Technology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は全細胞酵素を固定化する新しい方法に
関するものである。
関するものである。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点
精製した酵素の代りに全細胞酵素を酵素反応に
利用したら酵素の精製費用が節約可能であり一般
的に蛋白質状態に精製した酵素と比較して安定性
に優れるために産業的に極めて有利である。酵素
の産業的応用において酵素の固定化は極く重要な
工程中のひとつである。従来の全細胞酵素を固定
化する方法としてはカルシウムアルギネート、ポ
リアクリルアミド、アガロース、コラゲン等の担
体を利用した方法が最も普遍的に利用されてきた
（ケー・モスバツク、酵素学の方法、第44巻、ア
カデミツクプレス、ニユーヨーク1976年）。既存
のこのような方法は、一旦発酵槽で細胞を培養し
た後、細胞を回収する工程と、回収した全細胞酵
素を担体に固定化するふたつの２工程が要求され
る。しかし、本発明は二重細管膜生物反応器を利
用してこの二工程を一工程に簡単化し、更に反応
器内に高濃度に全細胞酵素を充填し得るために反
応器単位体積当り高い生産性を得ることができる
新しく進歩した方法に関するものである。
利用したら酵素の精製費用が節約可能であり一般
的に蛋白質状態に精製した酵素と比較して安定性
に優れるために産業的に極めて有利である。酵素
の産業的応用において酵素の固定化は極く重要な
工程中のひとつである。従来の全細胞酵素を固定
化する方法としてはカルシウムアルギネート、ポ
リアクリルアミド、アガロース、コラゲン等の担
体を利用した方法が最も普遍的に利用されてきた
（ケー・モスバツク、酵素学の方法、第44巻、ア
カデミツクプレス、ニユーヨーク1976年）。既存
のこのような方法は、一旦発酵槽で細胞を培養し
た後、細胞を回収する工程と、回収した全細胞酵
素を担体に固定化するふたつの２工程が要求され
る。しかし、本発明は二重細管膜生物反応器を利
用してこの二工程を一工程に簡単化し、更に反応
器内に高濃度に全細胞酵素を充填し得るために反
応器単位体積当り高い生産性を得ることができる
新しく進歩した方法に関するものである。
二重細管膜生物反応器は、好気性菌体培養のた
めに既存の細管反応器の構造を変形して製作した
もので、ロバートソンとキムはポリプロピレン細
管膜内部に３個のシリコンチユーブを押し込みポ
リプロピレン細管膜外部には液体栄養分を、シリ
コンチユーブ内部には酸素を供給しその間に好気
性バクテリアであるストレプトマイセスオレオフ
エイセンス菌を培養し、テトラサイクリン連続生
産に対する研究を行なつた。（ロバートソンとキ
ム、バイオテクノルーバイオエンヂニアリング
27、1012、1985）。その後本発明者等は、ロバー
トソンとキムの反応器とは異なり、外側に酸素供
給のためのシリコンチユーブを、又内側に液体栄
養分のための３個のポリプロピレンを押し込み、
その間にノカルデアメデテラネイを培養して最初
に、リパマイシンＢの長期的連続生産に成功した
（チヤング等、エーシーエス シンポジウムシリ
ーズ第314、31、1986年）。
めに既存の細管反応器の構造を変形して製作した
もので、ロバートソンとキムはポリプロピレン細
管膜内部に３個のシリコンチユーブを押し込みポ
リプロピレン細管膜外部には液体栄養分を、シリ
コンチユーブ内部には酸素を供給しその間に好気
性バクテリアであるストレプトマイセスオレオフ
エイセンス菌を培養し、テトラサイクリン連続生
産に対する研究を行なつた。（ロバートソンとキ
ム、バイオテクノルーバイオエンヂニアリング
27、1012、1985）。その後本発明者等は、ロバー
トソンとキムの反応器とは異なり、外側に酸素供
給のためのシリコンチユーブを、又内側に液体栄
養分のための３個のポリプロピレンを押し込み、
その間にノカルデアメデテラネイを培養して最初
に、リパマイシンＢの長期的連続生産に成功した
（チヤング等、エーシーエス シンポジウムシリ
ーズ第314、31、1986年）。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記の本発明者の発明による反応器
を全細胞酵素反応に利用する方法であ、二重細管
反応器のシリコンチユーブ１とポリプロピレン細
管２との間に細胞を接種した後、シリコンチユー
ブ外部には酸素を、ポリプロピレン細管内部には
液体栄養分を注入通過させて特定の酵素活性を有
する細胞を高濃度に培養すると同時に反応器内に
固定し、シリコンチユーブ外部には温度調節水
を、又ポリプロピレン細管の内部には基質溶液を
通過させて連続的酵素反応を行わせる全細胞酵素
を細胞成長と同時に固定化する方法を提供する。
を全細胞酵素反応に利用する方法であ、二重細管
反応器のシリコンチユーブ１とポリプロピレン細
管２との間に細胞を接種した後、シリコンチユー
ブ外部には酸素を、ポリプロピレン細管内部には
液体栄養分を注入通過させて特定の酵素活性を有
する細胞を高濃度に培養すると同時に反応器内に
固定し、シリコンチユーブ外部には温度調節水
を、又ポリプロピレン細管の内部には基質溶液を
通過させて連続的酵素反応を行わせる全細胞酵素
を細胞成長と同時に固定化する方法を提供する。
実施例
以下本発明の詳細を図面により説明すれば次の
如くである。第１ａ図は、細胞培養時における二
重細管１個の反応器の作業図であり、二重細管の
構造は、外側のシリコンチユーブ１の内側に３個
のポリプロピレン細管２を内蔵した構造から成つ
ており、細胞培養時、空気５ａはシリコンチユー
ブ１を通過し、又液体栄養分３ａはポリプロピレ
ン細管２を通過して、その間にある細胞６ａに伝
達された後、消耗した栄養分４ａを排出する。第
１ｂ図は高濃度細胞培養後、酵素反応時の二重細
管１個の反応器操業図であり、第１ａ図での細胞
培養により酵素活性を有する細胞が高濃度で反応
器内に固定化される。酵素反応時、基質溶液３ｂ
は高濃度に充填された全細胞酵素６ｂに伝達され
反応後生成物４ｂを排出する。この際温度調節水
５ｂはシリコン外壁に流れるようになる。
如くである。第１ａ図は、細胞培養時における二
重細管１個の反応器の作業図であり、二重細管の
構造は、外側のシリコンチユーブ１の内側に３個
のポリプロピレン細管２を内蔵した構造から成つ
ており、細胞培養時、空気５ａはシリコンチユー
ブ１を通過し、又液体栄養分３ａはポリプロピレ
ン細管２を通過して、その間にある細胞６ａに伝
達された後、消耗した栄養分４ａを排出する。第
１ｂ図は高濃度細胞培養後、酵素反応時の二重細
管１個の反応器操業図であり、第１ａ図での細胞
培養により酵素活性を有する細胞が高濃度で反応
器内に固定化される。酵素反応時、基質溶液３ｂ
は高濃度に充填された全細胞酵素６ｂに伝達され
反応後生成物４ｂを排出する。この際温度調節水
５ｂはシリコン外壁に流れるようになる。
第２図は、二重細管反応器の横断面図であり、
その構造は上記の二重細管がガラス管の内部に並
列に配列された構成となつており、このような二
重細管反応器はシリコンチユーブ１をガラス管７
内部に入れた後両端をシリコンバー８で固定し、
シリコンラバー端部には空気及び温度調節水注入
口５と、その排出口５′を設ける。その後それぞ
れシリコンチユーブ１の内部には３個のポリプロ
ピレン細管２を入れてその両端をシリコンラバー
８で固定し、シリコンラバー端部に細胞接種ポー
ト６を設置し、ガラス管７をシリコン又はタイコ
ンチユーブ９で連結し、ガラス管の両端に夫々栄
養分及び基質溶液の注入口３と、その排出口３と
を設置して製作する。本発明で反応器製作に使用
したポリプロピレン細管は、ドイツのエンカ社製
品であり、内径0.033cm、外径0.063cm、空隔の寸
法0.4〜0.6μｍのものを使用し、シリコンチユー
ブは、米国のダウコーニング社製品であり内径
0.147cm、外径0.196cmのものを使用した。
その構造は上記の二重細管がガラス管の内部に並
列に配列された構成となつており、このような二
重細管反応器はシリコンチユーブ１をガラス管７
内部に入れた後両端をシリコンバー８で固定し、
シリコンラバー端部には空気及び温度調節水注入
口５と、その排出口５′を設ける。その後それぞ
れシリコンチユーブ１の内部には３個のポリプロ
ピレン細管２を入れてその両端をシリコンラバー
８で固定し、シリコンラバー端部に細胞接種ポー
ト６を設置し、ガラス管７をシリコン又はタイコ
ンチユーブ９で連結し、ガラス管の両端に夫々栄
養分及び基質溶液の注入口３と、その排出口３と
を設置して製作する。本発明で反応器製作に使用
したポリプロピレン細管は、ドイツのエンカ社製
品であり、内径0.033cm、外径0.063cm、空隔の寸
法0.4〜0.6μｍのものを使用し、シリコンチユー
ブは、米国のダウコーニング社製品であり内径
0.147cm、外径0.196cmのものを使用した。
内径0.8cmのガラス管に10個の二重細管を挿入
し、酸素と接触し得る長さは16cmであつた。即
ち、シリコン、ポリプロピレン以外の材料等も反
応器製作に使用可能であり、反応器構造も多様に
製作可能である。使用する細管の規格に従つて内
部に挿入される細管の個数も多様に調節できる。
し、酸素と接触し得る長さは16cmであつた。即
ち、シリコン、ポリプロピレン以外の材料等も反
応器製作に使用可能であり、反応器構造も多様に
製作可能である。使用する細管の規格に従つて内
部に挿入される細管の個数も多様に調節できる。
次に本発明方法の実験例であるが、本発明の範
囲は本実施例のみに限定されるものではない。
囲は本実施例のみに限定されるものではない。
実験例 １
葡萄糖異性化酵素の活性を有するストレプトマ
イセスグリシユース（NCTC7178）を細胞接種ポ
ート６を通してシリコンチユーブ１とポリプロピ
レン細管２との間に接種した後、培養する。
イセスグリシユース（NCTC7178）を細胞接種ポ
ート６を通してシリコンチユーブ１とポリプロピ
レン細管２との間に接種した後、培養する。
使用した培地はＤ−キシロス（１％）、酵母抽
出液（１％）、MgSO4（0.1％）、CoCl2（0.01％）、
KH2PO4（0.3％）であり、PHはNaOHで７に調節
した。液体培地は栄養分注入口３を通して注入
し、消耗した栄養分は栄養分排出口３′を通して
排出するが、この際の液体培地の流速は２ml／ｈ
とし、空気と温水を空気及び温度調節水注入口５
を通して注入しながらその排出口５′に排出する
が、空気を100ml／minの速度で流入させ、温度
は30℃に維持しながら10日間培養し、細胞を反応
器内に固定化した。上記の如く細胞を固定化した
反応器に0.5Mの葡萄糖基質溶液を注入口３を通
して２ml／ｈの流速で供給した結果、果糖が連続
生産され、その生産性は22.5ｇ／ohであつた。
これりは回分式より12倍の高いものである。
出液（１％）、MgSO4（0.1％）、CoCl2（0.01％）、
KH2PO4（0.3％）であり、PHはNaOHで７に調節
した。液体培地は栄養分注入口３を通して注入
し、消耗した栄養分は栄養分排出口３′を通して
排出するが、この際の液体培地の流速は２ml／ｈ
とし、空気と温水を空気及び温度調節水注入口５
を通して注入しながらその排出口５′に排出する
が、空気を100ml／minの速度で流入させ、温度
は30℃に維持しながら10日間培養し、細胞を反応
器内に固定化した。上記の如く細胞を固定化した
反応器に0.5Mの葡萄糖基質溶液を注入口３を通
して２ml／ｈの流速で供給した結果、果糖が連続
生産され、その生産性は22.5ｇ／ohであつた。
これりは回分式より12倍の高いものである。
実験例 ２
土から分離したブレビバクテリウムでアクリル
ローニトリルからアクリルアミドへの酵素変換実
験を実験例１と同様に行なつた。培地は、葡萄糖
15ｇ／、酵母抽出液３ｇ／、マルト抽出液３
ｇ／、K2HPO413.4ｇ／、KH2PO46.5ｇ／
、NaCl1ｇ／、MgSO20.2ｇ／の組成の液
体培地であり３日間二重細管反応器で培養後酵素
反応を行なつた。反応は、５％アクリルニトリル
を4.5ml／ｈで供給し反応温度は４℃を維持した。
この際、アクリルアマイドの生産性は106ｇ／
−ｈであつた。
ローニトリルからアクリルアミドへの酵素変換実
験を実験例１と同様に行なつた。培地は、葡萄糖
15ｇ／、酵母抽出液３ｇ／、マルト抽出液３
ｇ／、K2HPO413.4ｇ／、KH2PO46.5ｇ／
、NaCl1ｇ／、MgSO20.2ｇ／の組成の液
体培地であり３日間二重細管反応器で培養後酵素
反応を行なつた。反応は、５％アクリルニトリル
を4.5ml／ｈで供給し反応温度は４℃を維持した。
この際、アクリルアマイドの生産性は106ｇ／
−ｈであつた。
第１ａ図は細胞培養時二重細管１個の反応器操
業図、第１ｂ図は高濃度細胞培養酵素反応時の二
重細管１個の反応器操業図、第２図は二重細管反
応器構造の横断面図である。 １……シリコンチユーブ、２……ポリプロピレ
ン細管、３，５……注入口、３′，５′……排出
口、３ａ……液体栄養分、３ｂ……基質溶液、４
ａ……生産物、５ａ……空気、５ｂ……温度調節
水、６……細胞接種ポート、６ａ……細胞、６ｂ
……全細胞酵素、７……ガラス管、８……シリコ
ンラバー、９……タイコンチユーブ。
業図、第１ｂ図は高濃度細胞培養酵素反応時の二
重細管１個の反応器操業図、第２図は二重細管反
応器構造の横断面図である。 １……シリコンチユーブ、２……ポリプロピレ
ン細管、３，５……注入口、３′，５′……排出
口、３ａ……液体栄養分、３ｂ……基質溶液、４
ａ……生産物、５ａ……空気、５ｂ……温度調節
水、６……細胞接種ポート、６ａ……細胞、６ｂ
……全細胞酵素、７……ガラス管、８……シリコ
ンラバー、９……タイコンチユーブ。
Claims (1)
- １ 二重細管反応器のシリコンチユーブ１とポリ
プロピレン細管２との間に細胞を接種した後、シ
リコンチユーブ外部には酸素を、ポリプロピレン
細管内部には液体栄養分を注入通過させて特定の
酵素活性を有する細胞を高濃度に培養すると同時
に反応器内に固定化し、シリコンチユーブ外部に
は温度調節水を、又ポリプロピレン細管の内部に
は基質溶液を通過させて連続的酵素反応を行わせ
る全細胞酵素を細胞成長と同時に固定化する方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1987-11375 | 1987-10-14 | ||
| KR1019840011375A KR890004018B1 (ko) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 전세포 효소를 세포 성장과 동시에 고정화하는 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01101878A JPH01101878A (ja) | 1989-04-19 |
| JPH0547193B2 true JPH0547193B2 (ja) | 1993-07-16 |
Family
ID=19265155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63136634A Granted JPH01101878A (ja) | 1987-10-14 | 1988-06-02 | 全細胞酵素を細胞成長と同時に固定化する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01101878A (ja) |
| KR (1) | KR890004018B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02276565A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-13 | Japanese Res & Dev Assoc Bio Reactor Syst Food Ind | 連続酵素反応装置 |
-
1987
- 1987-10-14 KR KR1019840011375A patent/KR890004018B1/ko not_active Expired
-
1988
- 1988-06-02 JP JP63136634A patent/JPH01101878A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR890006809A (ko) | 1989-06-16 |
| KR890004018B1 (ko) | 1989-10-16 |
| JPH01101878A (ja) | 1989-04-19 |
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