JPS6283887A

JPS6283887A - 微生物固定化用担体

Info

Publication number: JPS6283887A
Application number: JP22538685A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Kakegawa; 宏弥掛川
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1987-04-17
Also published as: JPH0525473B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、微生物固定化用担体に関する。

（従来技術）従来、微生物を固定化する方法としては、高分子ゲルの
ような微細な格子の中に微生物を包み込む（格子型）方
法、或いは半透膜性の高分子被膜によって被覆する（マ
イクロカプセル型）方法があり、これらに使用される担
体としては、ポリアクリルアミドゲル、ポリビニルアル
コール、光硬化性樹脂、デンプン、ゼラチン、アルギン
酸等の高分子或いはエチルセルロース、ポリスチレン等
の担体（以下、単に有ａ物担体という）があった一方、
微生物を固定化する別の方法としては、微生物を無機物
の担体に物理的に吸着させて固定化する方法かある。こ
れに使用される相体としては、多孔・質ガラス、セラミ
ックス、金属酸化物或いは活性炭等（以下、単に無ａＳ
担体という）があった。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、従来から使用される各種の担体には次のよう
な問題点がある。

即ち、有機物担体にあっては、Ｗｋ生物が担体によって
包まれているため、物質移動効率が低く、微生物による
反応効率が悪い。又、有機物担体は有機物よりなるため
、高温殺菌処理ができない。

更に、有機物担体は、有機溶媒、酸、アルカリ等の化学
薬品に対する抵抗力がなく、微生物によって分解されや
すく、再生利用か不可能である。更に、有機物担体は、
機械的強度が比較的小さく。

担体自体が脱落しやすく耐久性に乏しく、形状を自由に
加工することが困難であり、連続気孔を有する三次元構
造体を任意に製造することは極めて困難である。どいつ
だ問題点があった。

一方、無機物担体にあっては、微生物等は直接基質と接
し得るため、有機物担体に比べて物質移動効率が高く、
微生物による反応効率が良い、また、無機物担体は、高
温処理が可能であり、有機溶媒、酸、アルカリ等の化学
薬品に対する抵抗力もあり、微生物によって分解されず
、再生利用も可能であるなどの利点がある。しかしなが
ら１反面、無機物担体にあっては、微生物か物理的な吸
着で担体に結合しており、その微生物の保持性が悪い、
又、′ｙ＃、機物担体物担体ては、医薬品や食品を生産
するだめの担体として使用する場合、生成物にこれらの
ｆｉ機物担体の混入があると人体に有害である０例えば
、多孔性金属は、イオン化して溶解し生成物に混入する
恐れがあり、現在のところ−［業師には余り用いられて
いない。又、これら無機物担体のうち活性炭にあっては
、炭素質よりなるため、微生物との親和性があって、微
生物との結合性をある程度高められるが、本来活性炭は
耐油処理によって著しく細孔量を増加させたものである
から、その強度が極めて弱くもろいため、担体として使
用した場合、それ自体の脱落か著しく、長期に互ってこ
の活性炭よりなる担体を使用することができない、又、
活性炭にあっては、目的の形状に加工することが機械的
強度が弱いことから極めて困難である。どいつた問題点
かあったこの発明の目的は、微生物による反応効率か晶
く、高温処理ができ、有機溶媒、酸、アルカリ等の化学
薬品に対する抵抗力があり、微生物によって分解されず
、再生利用が可能であり、又、機械的強度か比較的大き
く微生物の固定化用担体として脱落しに〈〈耐久性があ
り、更に、形状を自由に加工することができる微生物固
定化用担体を提供することにある。更に、微生物との高
い親和性を有し、人体に無害であって医薬品や食品を生
産するための担体に適する微生物固定化用担体を提供す
ることも目的としている。

（問題点を解決するための手段及び作用）この発１ｊ者
は上記の問題点に鑑み、鋭Δ研究を重ねた結果、これら
の問題点を完全に解決し得る微生物固定化用担体を得る
ことに成功した。

即ち、この発明は、連続気孔を有し、骨格が補強された
炭素質の三次元構造体よりなる微生物固定化用担体であ
る。

以下にこの発明の微生物固定化用担体の８構成要素につ
いて詳細に説明する。

さて、この発明の担体は、連続気孔を有すること、その
骨格か炭素質によって補強されたこと、炭素質の三次元
構造体を成すことを特徴とするものである。

まず、三次元構造体とは、立体的な構造のことを誂い、
これは例えば、炭素質もしくは炭素化する粒ｔと粒子と
を互いに表面同士か接する点にて接着させててきる粒子
相９１間の空隙を利用したもの或いは炭素繊維の１ａ誰
間の空隙を利用したもの或いは樹脂の発泡による空隙を
利用したもの等かある。

連続気孔とは、基質の通過てきる孔のことを言い、粒子
や炭素ｔａＩｉａを点接着させ−Ｃ形成される連続気孔
、或いは炭素化する樹脂等の泡化反応により形成される
連続気孔等がある。その連続気孔の気孔径は、１〜５０
０用の範囲が好ましい。ｌＩＬ以下だと気孔か小さすぎ
て微生物が孔の中に入り込むのか困難になり、５００μ
以Ｅたと気孔が大きすぎて微生物が脱落しやすくなるか
らである。

しかしながら、固定化させる微生物の種類に応じて、ま
た、それらがコロニーを形成する場合には、そのコロニ
ーの大きさを考慮して、その気孔径の大きさをｌ〜ｓｏ
ｏ、ｔの範囲内で調節するのが好ましい。

気孔か担体の表面積に対して占める割合（気孔率）は、
＠体に固定化される微生物の量及び微生−物の反応性を
考慮すると一般的には３０％以■；であることが好まし
い。３０％以下の場合には微生物による反応効率が著し
く低下するからである。

しかしながら、この値は、これに限定されるものではな
く、微生物の種類や担体の構造によって適宜最適なもの
を選ぶことが好ましい。

上述した炭素質の三次元構造体の製造方法としては、従
来より種１７の方法か取られているが、連続気孔を有す
る炭素質の三次元構造体が製造できるものであるならば
どの方法を使用しても良い。

なお、従来、特開昭５９−６４５１１号公報に記−蔵さ
れているように、所定の大きさの８姦に充填された粒子
を適当な温度で加熱し、その表面同士が接する点にてＷ
いに接着させた後、不融化又は硬化させ、続いてその形
状を損なうことなく焼成炭素化して炭素質の三次元構造
体を得るといった方法を使用しても良い。

一方、炭素質の三次元構造体を製造する別の方法として
は、特開昭５９−３５０ｉ１号公報す記載されているよ
うに、炭素繊維に結合材樹脂を被覆し乾燥した塊を粉砕
し粒子を得、この粒子に所定のＯｆ溶性粒状物質を添加
混合し、この混合物をプレス成形し、硬化処理し、前記
可溶性粒状物質を溶出させたのも、焼成炭素化すること
によって、炭素質の三次元構造体を製造する方法を使用
しても良い。

更に別の方法としては、特開昭５９−１４６９１７号公
報に記載されているように、連続気孔を有する樹脂フオ
ームに、有機液状物質と無機物質とからなる液状組成物
を浸透させた複合体を硬化後年活性ガス雰囲気中で焼成
することにより連続気孔を有する炭素質の三次元構造体
を得る方法を使用しても良い。

更に３７＋１の方法としては、特公昭５９−４１７１号
公報に記載されているように、多孔性球状架橋重合体を
酸化性雰囲気中、２００〜３５０℃の温度で熱処理し、
次いて非酸化性雰囲気中、４００〜１２ｏｏ’ｃの温度
で炭化する方法を使用しても良い。

次に、この発明に係る微生物固定化用担体は。

上述したような方法等により製造された三次元構造体の
骨格に例えば、炭素化する有機物質を含浸し、これを炭
素化することにより、骨格の補強を図ることが必要であ
る。炭素化する有機物を三次元構造体の骨格に含浸させ
、これを焼成炭素化する理由は担体の機械的強度を高め
、担体自体の脱落を防ぐと共にＬＩ的の形状に担体を加
工しやすくするためである。　ヒ記の如く有機物が熱可
塑性である場合には、含浸された三次元構造体には不融
化処理か施されることが必要である。

不融化処理とは、右ａ￥＠が再び溶解したり軟化して流
動化したりしないようにする処理であり、酸素又はオゾ
ン等の酸化性雰囲気中で５０〜３００′Ｃまで加熱処理
する方法や酸化性の酸及びその塩の水溶策等湿式酸化に
よって不融化する方法などがある。なお、熱硬化性樹脂
を三次元構造体の骨格に含浸した場合には、不融化処理
は不要である。なお、不融化処理の方法としては、この
方法に限らず、従来のどんな方法であっても良い７次に
、三次元構造体は、加熱することによって焼成炭素化さ
れる。なお、焼成炭素化する。方法は、従来のどんな方
法てあっても良く、−例を挙げれば、炭素化は加熱温度
４５０°Ｃ以−ヒ、非酸化性雰囲気中で行なわれる。そ
の際、昇温速度が遅いほど炭素化収率が大きくなる傾向
を示すが、炭素化する物質の種類によって最適の昇温速
度を選択するのが好ましい。

このように各種の方法によって、種々の形状や気孔径を
もった三次元構造体が得られるが気孔径については微生
物のコロニーを形成する場合はそのコロニーの大きさに
合せて適宜選択することが好ましい、また、形状につい
ては、その担体の用途に合せて粒状、板状、パイプ状或
いはプロ・ンク状等に行形することが好ましい。

なお、この発明の微生物固定化用担体は、炭素質である
がゆえに、酸化反応により容易に含酸素表面官能基を導
入することができる。又、この含酸素表面官能基は有機
化学的手法により、他の官能基１例えば、メチル基、ア
ミノ基、ニトロ基等に置換し得る。１ノたがって、この
担体の官能基と微生物に備わる官能基とを共有結合させ
ることにより、微生物と担体とを直接結合固定化するこ
ともできる。なお、この発明の微生物固定化用担体は炭
素質であるため、導゛市性を有し、′ａ電により発熱さ
せたり、電場を形成させることかできる。

この場合に交魔電場を形成させると、微生物を誘電泳動
によりて濃縮したり、静電的に電極である担体ヒに捕集
させることができる。

（発明の効果）以上詳述した如くこの発明は、１１統気孔を有し、骨格
が補強された炭素質の三次元構造体よりなる微生物固定
化用担体てあり、連続気孔を有するため、この担体は微
生物による反応効率が良い。

又、担体は炭素質によりなるため、高温殺菌処理ができ
、有機溶媒、酸、アルカリ算の化学薬品に対する抵抗力
があり、微生物によって分解されず、再生利用か可能で
ある。

又、この担体は、三次元構造体をなす骨格か有機物によ
り補強されるため、その機械的強度が増し担体自体の脱
落を防止することができ、耐久性を持たせることができ
、更に、その形状を自由に加工することができる。

一方、この担体は炭素質によりなるため、微生物に対し
て高い親和性を示すことか期待でき、これによって　ｆ
７．い結合性を得ることかできる。又、この担体は、医
薬品や食品を生産するための担体として使用した場合で
あっても人体にまったく無害である。又、この発明の担
体は、例示した如く、固定化させる微生物の種類に応じ
て、またそれらがコロニーを形成する場合には、そのコ
ロニーの大きさを考慮してそれぞれ最適の連続気孔を有
する三次元構造体を各種の製造方法を選択的に利用する
ことにより得ることかできる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続気孔を有し骨格が補強された炭素質の三次元
構造体よりなる微生物固定化用担体。
（２）骨格の補強が炭素化された有機物によってなされ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微生物
固定化用担体。
（３）前記連続気孔径が１〜５００μであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の微生物固定化用担体
。