JPH0555109B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は生化学反応を触媒する蛋白質である酵
素を固定して工業用生産プロセスに利用するため
に用いられる酵素固定用担体の製造法に関するも
のである。

（従来の技術） 酵素を利用した生体反応を工業的に行わせるた
めには酵素を多糖類や合成高分子に吸着させた
り、ゲルで包括して固定化する方法が一般的であ
る。しかしながらこれらの担体はは有機材料であ
るため機械的強度が低い傾向にあり、スケールア
ツプに適さない欠点がある。従つて機械的強度が
高く、また滅殺菌のための熱や化学薬品に強いセ
ラミツク表面に酵素を固定化することが好まし
い。ところがセラミツクの範疇に属するものでも
ムライ質やコーデイライト質のものはその比表面
積が１m²/g前後であるために固定できる酵素量
が少ない欠点がある。またシリカ質の多孔質ガラ
スビーズも酵素固定用担体として知られている
が、比表面積が75m²/gと比較的大きい利点を有
する反面、製造工程が複雑で極めて高価なもので
あるという欠点があつた。

そこで最近ではケイ酸マグネシウム質のセピオ
ライトをこの種の担体として用いる試みがなされ
ている。このためにはセピオライト原石中から比
面積を低下させる原因となる不純物を除去して高
純度のセピオライト原料を用いる必要があるが、
一般にセピオライト原石中にはドロマイト等の炭
酸塩鉱物が多量に混在しているため、従来はセピ
オライト原石から不純物の多い部分を除去したう
え更に精製を行わねばならず、セピオライト原石
中有効に利用できる部分の比率は極めて低くな
り、経済的に他の担体と競合できないという問題
があつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記したような従来の問題点を点を解
決して、100m²/g前後の大きい比表面積を有して
従来よりも多量の酵素を固定することができる酵
素固定用担体を、従来は廃棄されていた不純物の
多いセピオライト原石から製造することができる
酵素固定用担体の製造法を目的として完成された
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は強熱減量16％以上、CaO ５％以上を
含むセピオライト原石を粉砕、篩分けして一定粒
度としたうえ800〜1000℃の温度範囲内で熱処理
し、メタセピオライト又はプロトエンスタタイト
としたことを特徴とするものである。

本発明において用いられるセピオライト原石は
繊維性を持つたケイ酸マグネシウムの塊であり、
外観はコルク状、レザー状、塊状等の種々の形態
を取るが、その結晶構造はタルクの小片をレンガ
積みにしたような独特の構造である。このような
セピオライト原石は多数の細孔を有するものであ
り、細孔径分布を調べると10Åと200Å付近にピ
ークを持つことが分かる。10Å付近の細孔は上記
した結晶構造によるものであり、200Å付近の細
孔は繊維径よるものであると考えられている。セ
ピオライト原石は主としてスペイン、トルコ、中
国、韓国などから産出されるのであるが、前述し
たとおりセピオライト原石中には多量のドロマイ
ト（CaCO₃・MgCO₃）等の炭酸塩鉱物が含まれ
ているのが常であり、これらの不純物含有率は化
学組成を分析する際には強熱減量及びCaO含有率
として表れる。本発明においては従来は廃棄され
ていた、強熱減量16％以上、CaO ５％以上のド
ロマイト等の含有率の高いセピオライト原石が用
いられる。

本発明ではこのような強熱減量及びCaOの多い
セピオライト原石を粉砕し、好ましくは30〜200
メツシユに篩分けして一定粒度に整粒したうえで
水を加えることなく炭酸塩鉱物の熱分解温度より
高温800〜1000℃の温度範囲内で熱処理を行う。
このような熱処理によりセピオライトは結晶水を
失つてセラミツク化し、メタセピオライト又はプ
ロトエンスタタイト化した状態に移行するが、こ
の相の結晶学的構造等ついては現在のところ十分
には解明されていない。しかしこの熱処理によつ
てセピオライトの結晶構造に変化を生じ、細孔径
分布が変動することが本発明者等によつて確認さ
れた。即ち、第１図に示すように、不純物の多い
セピオライト原石は生のままでは破線のとおり細
孔径が300Å以下の細孔をブロードに持つ細孔径
分布を示すが、500℃程度の低温で熱処理したも
のは200〜400Åによりり大きいピークを持つ細孔
径分布を示し、更にに本発明のように900℃前後
で熱処理を行えば実線で示すとおり400Å付近に
シヤープで大きいピークを持つ細孔径分布を示
す。

このような細孔径分布の変動は、本発明者の推
定によれば、セピオライトの繊維構造中に多量に
混在しているドロマイト等が熱分解しててCO₂ガ
スを生じ、このCO₂ガスがセピオライトの繊維を
押し拡げることが原因で生ずるものである。しか
し1000℃を越える温度で熱処理するとピークク値
が低下するのは、いわゆる焼きしまりが発生し始
めるためと考えられる。なお熱処理時間は約１時
間で十分であり、セピオライト原石に比較しては
るかに高強度の担体が得られる。

このようにして得られたメタセピオライト又は
プロトエンスタタイトは酵素を固定するに適した
孔径200Å以上の細孔を十分に備えているので酵
素の固定用担体として好適なものであり、第２図
に示すように横軸にセピオライトの熱処理時間を
取り、縦軸に担体1g当りに固定されたインベル
ターゼの量を酵素活性単位（ユニツト）で表した
数値を取つたグラフにおいいては、本発明のよう
に800〜1000℃で熱処理を施した場合に最も大き
い固定化量が得られることがわかる。ここで熱処
理温度が800℃未満であると十分な結晶構造の変
化が起こらないために酵素固定に適した細孔径分
布が得られず、また熱処理温度が1000℃を越えた
場合にはいわゆる焼きしまりが生じて細孔の減少
が生ずるため、やはり酵素固定化量が減少するも
のと考えられる。更に、セピオライト原石中の強
熱減量が16％未満またはCaO含有量が５％未満の
ものはドロマイトのような炭酸塩鉱物の混在量が
少ないために上述したような細孔径分布の変動が
十分に生じないうえ、従来から不純物含有率の少
ないものとして有効に利用されて高価なものであ
るので、廃棄物の有効利用を目的とする本発明に
は不適当なものである。

（実施例） 次に本発明の好ましい実施例を示す。

強熱減量23％、CaO9.8％を含有するスペイン
産のセピオライト原石を破砕機により粉砕し、篩
分けして平均粒度が80〜100メツシユの粒状体と
したうえ、電気炉に入れ空気中で900℃１時間の
熱処理を行つた。得られた担体の細孔径分布を累
積気孔率を微分する方法により測定したところ、
細孔径が400Åにピークを持ち比表面積は100m²/
ｇであつた。このメタセピオライト質の担体を10
％のガンマーアミノプロピルトリエトキシシラン
によりシラン化し、アセトンで洗浄し一晩風乾し
たうえ１％グルタルアルデヒド水溶液で３時間処
理し、１％インベルターゼノ酢酸バツフアー（PH
4.0）中に浸漬して１時間保持し、更にバツフア
ーで洗浄して担体上にインベルターゼを固定化し
た。次に担体上に固定化されたインベルターゼ活
性を測定するために以下の操作を行つた。

先ず１％サツカロースを含む酢酸バツフアー30
mlを30℃で恒温にした後上記の担体を浸漬し、ス
ターラーで撹拌しつつ100mlずつサンプリングし、
0.1NのNa₂CO₃の一定量を加えて反応を完全に止
めた。ついで生成物であるグルコースを和光純薬
のグルコースＢテスト法により定量し、単位時間
あたりのグルコース生成量を算出した。その結果
を１分間あたり1μモルのグルコースを生成する
酵素活性量を１ユニツトとして表すと、290ユニ
ツト／ｇであり従来のコーデイライト質の担体で
は10ユニツト／ｇ、ムライト質の担体では３ユニ
ツト／ｇ、コーニング社の酵素固定化用アルミナ
ビーズの担体では160ユニツト／ｇであつたのに
対して極めて大きい値が得られた。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、不
純物の含有量が多いため従来は廃棄されていた極
めて安価なセピオライト原石を利用して比表面積
が大きく、酵素を固定化するに適した200Å以上
の細孔を持ち、従来のコーデイライト、ムライト
等よりもはるかに多量の酵素を固定化でき、また
高価なガラスビーズやセラミツクビーズに比較し
ても同等又はそれ以上の酵素を固定化できる酵素
固定用担体を得ることに成功したものである。よ
つて本発明は従来の問題点を解消したものとし
て、産業の発展に寄与するところは極めて大きい
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の酵素固定用担体の細孔径分布
を示すグラフ、第２図はセピオライトの熱処理温
度とインベルターゼ固定化量との関係を示すグラ
フである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 強熱減量16％以上、CaO ５％以上を含むセ
   ピオライト原石を粉砕、篩分けして一定粒度とし
   たうえ800〜1000℃の温度範囲内で熱処理し、メ
   タセピオライト又はプロトエンスタタイトとした
   ことを特徴とする酵素固定用担体の製造法。