JPS5932117B2 - 固定化された酵素または微生物菌体の使用法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は包括法により固定化された酵素または微生物菌
体の使用法に関し、更に詳しくは固定化された酵素また
は微生物菌体を常時湿潤状態に保持しておきながら利用
することを特徴とするものである。

従来、固定化された酵素または微生物菌体は、ニ般に機
械的強度が弱く、しかも固定化されたものは含水状態と
乾燥状態とにおける体積変形が太きいため、補強基材の
それと比較して極端な差があるために乾燥状態になった
ときの固定化物（以下固定化された酵素または微生物菌
体をこう呼ぶことにする）は補強基材と最終的には剥離
するという欠陥があった。

このような状態では固定化された酵素または微生物菌体
は工業上有益な固定化物とはいいにくいものであった。

従って、本発明者等は固定化物の上述の欠陥を解消すべ
（、かつ酵素または微生物菌体を連続的にかつ有効に使
用する方法を研究して本発明を完成した。

すなわち本発明は、酵素または微生物菌体の水懸濁液に
光重合開始剤および数平均分子量が３００〜３００００
の親水性光重合性樹脂を均一に混合した混合溶液中に、
補強基材を浸漬しながらまたは浸漬後引き上げて活性光
線を照射して得た固定化された酵素または微生物菌体を
、常時湿潤状態に保持しておきながら利用することを特
徴とする固定化された酵素または微生物菌体の使用法に
関するものである。

本発明において原材料に高分子だけを用いた場合には先
述のように補強基材との密着性が悪いなどの問題を生ず
る。

従って本発明は、このような欠陥を解決するために行な
ったものである。

すなわち本発明は数平均分子量が３００〜３００００の
親水性光硬化性樹脂を使用することにより、単量体の人
体に対する毒性を解消し、かつ親水性光硬化性樹脂の特
に大きな含水状態と乾燥状態とにおける体積変形から受
ける補強基材との密着性不良とを同時に解決せんとする
ものである。

本発明に利用し得て、特に好適な酵素の例としてはウレ
アーゼ、グルコースオキシターゼ、グルコアミラーゼ、
グルコースイソメラーゼ、グルコース−６−リン酸デヒ
ドロゲナーゼ、カタラーゼ、インベルターゼ、グルコー
スオキシターゼ、カタラーゼ、ラクターゼ、Ｄ−アミノ
酸オキシターゼ、α−ガラクトシターゼ、アミノアシラ
ーゼ、アスパルターゼ、ペニシリンアミダーゼなど、ま
た微生物菌体としてラクトバチルス、ブルガリクス、ア
エロバクターアエロゲネス、バチルスズブチリス、アゾ
トバクタービネランデイ、プロテウス、ブルガリス、ク
ロエラケラ等の酵母などをあげることができる。

本発明で用いられる光硬化性樹脂と酵素または微生物菌
体との水懸濁液の混合溶液には光重合反応を行なわせる
ために公知の光重合開始剤を添加する。

このような公知の光重合開始剤としては、例えば、ベン
ゾイン、アセトインなどのα−カルボニルアルコール類
、ベンゾインメチルエーテル、ベンツインエチルエーテ
ル、ペンゾイングロビルエーテル、アニツインエチルエ
ーテル、ヒバロインエチルエーテル等のアシロインエー
テル類、ナフトール、ヒドロキシアントラセンなどの多
環芳香族化合物類、メチルベンゾイン、α−メトキシベ
ンゾインなどのα一置換アシロイン類、２−シアノ−２
−ブチルアゾホルムアミド類などのアゾアミド化合物、
硝酸ラウニル、塩化第２鉄などの金属塩、メルカプタン
類、ジスルフィド類、ハロゲン化合物類、染料類等をあ
げることができる。

これらの光重合開始剤は通常０．０１〜１０ｐＨＲ（ｐ
ｅｒ ｈａｎｄｒｅｄ Ｒｅ５ｉｎ）の割合に使用でき
る。

また本発明に使用できる数平均分子量が３００〜３００
００の親水性光硬化性樹脂は、該樹脂１０００Ｐ当り０
．１〜６モルの光重合性二重結合を有していることが必
要である。

この光重合性二重結合の量が０．１モルより少なくなれ
ば、固定化物の架橋密度が高（なりすぎて固定化物はも
ろくなりすぎ、逆に６モルよりも多（なると固定化物の
架橋密度が小さくなりすぎて、固定化物の機械的強度か
弱すぎるものになるという欠点が生じてくる。

このような光重合開始剤ま、例えば不飽和ポリエステル
、不飽和アクリル樹脂、不飽和エポキシ樹脂、不飽和ア
クリル−ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル−ウレタン
樹脂、不飽和ウレタン樹脂など、従来公知の光重合性樹
脂をあげることができる。

このような光重合性樹脂は親水性のものであることが必
要で、親水性基はイオン性であっても非イオン性であっ
てもよい。

これらの親水性基は樹脂にはじめから存在していてもよ
く、後で導入してもよい。

これら親水性基は、たとえばカルボキシル基、ヒドロキ
シル基、アルコキシ基、アミン基、エーテル結合などで
あり、樹脂中にエステル結合、エーテル結合、ウレタン
結合などで結合されている。

この親水性光重合性樹脂は酵素または微生物菌体の水懸
濁液に対して任意の割合で混合できるが、通常２０〜１
０００重量％が望ましい。

本発明に使用される補強基材は天然または合成の高分子
物質または金属製であって、特に利用する形状を考慮す
れば高分子物質からなるものが望ましく、網状、織布状
、不織布状、編織状のものである。

このような補強基材は通常日常生活で使用されている天
然または合成の高分子で作られている（不）織布状また
は編織（網）状のものが特に適している。

以上詳述したように、酵素または微生物菌体の水懸濁液
中と光重合開始および親水性光重合性樹脂の均一混合物
中に補強基材を浸漬して活性光線を照射するか、補強基
材上に前記均一混合物を流延（展）せしめるかして活性
光線を照射するか、または前記均一混合物中に補強基材
を浸漬した後、該基材を引き上げながらまたは引き上げ
た後に活性光線を照射することによって、本発明に使用
される固定化された酵素または微生物菌体が得られる。

本発明において、酵素または微生物菌体を固定化するの
に使用する活性光線源としては、波長が２２０〜７００
ｍμ、好ましくは２５０〜６００ｍμの光を発生するも
のであればいずれでも使用可能であり、たとえば低圧水
銀灯、高圧水銀灯、けい光灯、キセノンランプ、カーボ
ンアークランプ、ケミカルランプ、太陽光などが用いら
れる。

照射時間は通常１〜１０分間の範囲である。

またこの照射を不活性ガス中で行なうことは照射時間を
短縮するために有効である。

活性光線を照射する場合被照射物が多少昇温するので、
固定化された酵素または微生物菌体の活性度の低下率を
防止するために、被照射物を常温以下に冷却し、あるい
は冷却状態にお（ことが望ましい。

このようにして得られた固定化された酵素または微生物
菌体は常時湿潤状態に保持しておきながら利用しなげれ
ばならない。

というのは、酵素または微生物菌体を固定化する親水性
光硬化性樹脂と補強基材との含水状態と乾燥状態とにお
ける体積変形の差が大きいために、含水状態の固定化物
を乾燥状態に移行すると固定化に使用する親水性光硬化
性樹脂が「ワレ」を生じ、ついには補強基材から剥離す
るという問題を生ずるからである。

従って、固定化された酵素または微生物菌体を乾燥状態
におくことな（、不使用時には固定化された酵素または
微生物菌体を水中に浸漬しておくか、湿度１００％の雰
囲気中に保存しておいて、常時湿潤状態に保持しておく
ことが必要である。

このようにすれば補強基材と固定化に使用した親水性光
硬化性樹脂とが剥離するという問題をおこすことなく、
固定化された酵素または微生物菌体を工業的に利用する
ことができる。

このように親水性である光硬化性樹脂を酵素または微生
物菌体の固定化に使用することにより、固定化物を膜状
にすることができる。

この膜状物は利用にあたって各種の形態にすることが可
能である。

このように親水性光硬化性樹脂で酵素または微生物菌体
を補強基材の共存下で固定化するので、固定化物の機械
的強度を著るしく増大させることができ、しかも固定化
物を常に湿潤状態に保っているので親水性光硬化性樹脂
と補強基材との密着性とを保持したまま、これまで問題
になっていた剥離などの欠陥を防止することができた。

しかも親水性光硬化性樹脂を使用し活性光線を使用して
固定化物を得るため、酵素または微生物菌体の活性度を
従来はど低下させることな（固定化することができると
いう特長を有している。

本発明において固定化された酵素または微生物菌体は医
薬品、発酵、触媒、食品、臨床、分析、精製、などの工
業分野に広く利用できる。

次に本発明をさらに詳細に説明するために実施例でもっ
て説明する。

実施例において部または％は特に規定しないかぎり重量
部または重量％である。

実施例 Ｉ ＮＫエステル２３Ｇ（分子量１０００のポリエチレング
リコールのジメタクリレート、新中村化学工業製）９部
部、ＰＨ５，６の０．１モル酢酸緩衝液にとかした０、
５％グルコースオキシダーゼ（カタラーゼを含む）水溶
液１００部、ベンゾインエチルエーテル１部を均一に混
合した。

水平に配置した厚さ０．ＩＴｔｒ／Ｌのポリエステルシ
ート上に厚さ０、５１１ＴＬのスペーサーで内枠５ｃ７
ｒｌ×５ＣｒＩｌの正方形を作って、この枠内へジルク
シクリーン（シルクスクリーン印刷用）を入れ上記混合
液を流し込んだ。

その上に厚さ０．１ ｍｍのポリエステルシートを密着
させシート上面から低圧水銀灯で３分間照射して透明で
シルクスクリーンの封入された膜状固定化酵素を得た。

この固定化酵素膜は６５％の比活性を示した。

この固定化酵素膜を室温で３０時間放置すると、膜に多
数の亀裂が生じていたが、０．１モル酢酸緩衝液（ＰＨ
５，６）中に保存したものは７２０時間後でも亀裂等の
損傷は見られず完全な膜状態を保持していた。

実施例 ２ 実施例１と同様のグルコースオキシダーゼを含む混合溶
液中にシルクスクリーン（シルクスクリーン印刷用）を
浸漬し、窒素ガスを通気することにより嫌気的雰囲気に
保ちながら、該シルクスクリーンを引き上げ、直ちに、
高圧水銀灯で３分間照射することにより実施例１と同様
の膜状固定化酵素を得た。

この固定化酵素膜を室温で３０時間放置すると膜に多数
の亀裂が生じるが、湿度１００％の雰囲気中に保存して
おけば、７２０時間経過後も何ら膜の損傷は見られなか
った。

実施例 ３ ポリエチレングリコール（分子量２０００）ジメタクリ
レート１００部、ＰＨ７，５の００１Ｍリン酸緩衝液に
とかした１％グルコースイソメラーゼ水溶液１５０部、
ベンゾインメチルエーテル１部を均一に混合した。

この混合液中にガーゼを浸漬し、窒素ガスを通気するこ
とにより嫌気的雰囲気に保ちながら、該基材を引き上げ
直ちにキセノンランプで両側から５分間照射することに
よりガーゼの封入された膜状固定化酵素を得た。

この固定化酵素膜は７８％の比活性を示した。

この固定化酵素膜を室温で２０時間放置すると、膜に亀
裂が生じ、ガーゼと樹脂とが剥離した部分が出来、さら
に放置すると、完全に樹脂が剥離しガーゼのみの部分が
出来たが、湿度１００％の雰囲気中に保存すれば、７２
０時間経過後も何ら膜の損傷は見られなかった。

実施例 ４ 実施例１ＯＮＫエステルに代えてエピコート１００１樹
脂（シェルケミカル社製、商品名）１モルにアジピン酸
１．５モルを反応させ、次いで無水コハク酸４．５モル
でエステル化後グリシジルメタクリレ−１−２，７５モ
ルを反応させて生成した戯画７５の光硬化性樹脂（数平
均分子量約４１００）を用いグルコースオキシダーゼに
代えてインベルターゼを用い同様の膜状固定化酵素を得
た。

０．１モル酢酸緩衝液（ｐＨ５，６）中に浸漬すること
により７２０時間以上完全な膜状態を保っていた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酵素または微生物菌体の水懸濁液に光重合開始剤お
   よび数平均分子量が３００〜３００００の親水性光重合
   性樹脂を均一に混合した混合溶液中に、補強基材を浸漬
   しながらまたは浸漬後引き上げて活性光線を照射して得
   た固定化された酵素または微生物菌体を、常時湿潤状態
   に保持しておきながら利用することを特徴とする固定化
   された酵素または微生物菌体の使用法。