JPS629838Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は本出願人の先の提案に係る酵素反応方
法（特許第944538号＝特公昭53−27785号公報）
を実施する際に使用するに有効な酵素付着保持用
担体を提供することを目的とする。

上記の先に提案の酵素反応方法は、酵素を付着
させた担体に基質溶液を接触させて酵素反応を行
なわせるに当り、担体からの酵素の離脱を阻止す
る方向の電界を作用させて反応を行なわせること
を特徴とする方法である。

これを第１図の一装置化例をもつていま少し具
体的に説明すると、同図に於て１は反応塔、２は
その塔内に配設した酵素付着保持用担体にして、
本例の場合はシート状或は板状担体を多数枚並行
に塔内縦に張設固定させてある。３，４はその並
行担体群を中にして両側に配設した電界印加用の
２枚の対向電極板、５，６は夫々塔１の底部に接
続した酵素の荷電コロイド溶液供給用パイプと基
質溶液供給用パイプ、７は塔１の上部に接続した
反応液取出し用パイプである。

而して、 ａ パイプ５のバルブ５１を開いて塔１内を酵素
の荷電コロイド溶液で満しバルブ５１を閉じ
る。

ｂ 次いで電極板３，４間に適当電圧（例えば、
電極３，４間距離１cm当り１〜4V）の直流電
圧を印加する。この電極板３，４間の電界作用
により塔１内のコロイド溶液の荷電酵素コロイ
ドがその荷電極性と逆極性の電極板方向へ電気
泳動運動し、その泳動過程で各担体２の面（コ
ロイドの泳動方向と対向する面）に突き当つて
付着する。

ｃ ほとんど全ての酵素コロイドの各担体２に対
する付着が終つたら、上記電界を継続して印加
した状態において、塔底部の排出用パイプ１０
のバルブ１０１を開いて塔１内に存在する酵素
コロイドが実質的に抜けた溶媒液を全べて排出
させる。

ｄ ついで排出パイプ１０のバルブ１０１を止じ
てから基質溶液供給用パイプ６のバルブ６１を
開けて基質溶液を塔１内に適当速度で連続的に
供給する。塔１内に連続供給された基質溶液は
酵素の付着している各担体２の隙間空間を通つ
て塔の上部に向う。この基質溶液の各担体２の
隙間空間を通過する過程に於て基質と担体２面
に付着の酵素との反応がなされる。各担体２面
の酵素は電極板３，４間の電界により担体２面
に積極的に押し付け方向の力を受けて付着状態
が強固に保持される。その結果酵素は基質溶液
の流動力や装置の駆動振動等を受けても離脱を
生ぜず、従つて酵素の実質混入のない反応生成
物液が塔上部のパイプ７から連続的に取り出さ
れる。

ｅ ときどきパイプ５から酵素の荷電コロイド溶
液を適当量補給することにより各担体２面にあ
らたに酵素コロイドが電界力で付着保持されて
担体面の酵素活性を常に略一定に保たせること
ができる。

ｆ 担体２のクリーニング・消毒、別の種類の酵
素の使用など担体面に付着の酵素を離脱除去す
る必要のあるときは担体２に対して上記酵素の
付着方向とは逆方向の電界を与え酵素を逆泳動
させることにより担体面から容易に酵素を離脱
除去させることができる。

本考案は上記のような酵素反応方法に使用する
酵素付着保持用担体２に関するもので、酵素の肉
厚内進入を許容する孔径の連続多孔質体層２１
と、その層の片面をカバーさせて被着させた酵素
通り抜け阻止層２２と、からなる担体構成を要旨
とする。

層２１としては具体的には、４弗化エチレン樹
脂或はその誘導体樹脂、その他の各種合成樹脂の
連続気孔性多孔質体、天然或は人工繊維の織物・
編物・フエルト・不織布の類、金属粉焼結体、石
線板・半融ガラス板・素焼体などのセラミツク多
孔質体などである。上記のような各種の多孔質体
のうちでも特に、例えば特公昭51−18991号公報
に開示の延伸法等で製造される４弗化エチレン樹
脂の連続気孔性多孔質体（例えば平均気孔径100
Å〜10μ）は、化学的に極めて安定、機械的強度
大、所望各種の均一孔径のものが容易に製造・入
手できる、工業的実施に必要な大面積・各種形状
のものが容易に得られる等のことから推奨材料で
ある。

又層２２としては具体的には、各種の天然或は
合成樹脂・金属・セラミツク・有機物等の充実肉
質層、ポーラス肉質ではあるが独立気孔（泡）性
のもの、連続気孔性ポーラス肉質ではあるが気孔
径が極めて小さくて酵素コロイド粒子が通過し得
ないもの、硫酸紙・ぼうこう膜・セロフアン・沈
殿膜等の酵素コロイドは透過させない半透膜など
である。

層２１に対する層２２の被着形成は接着・溶
着・縫着・塗布・渡金・蒸着・析出等の適宜の方
法で形成し得る。層２１と層２２を単に重ね合せ
て適当な止め具にて接触状態を保持させた形態に
してもよい。又補強・保形等の目的に於て金網等
の他の部材層２３（第３図）を層２１又は／及び
層２２の外面に添着、或は両層２１，２２の間に
サンドイツチに、或は層２１又は／及び層２２の
肉厚内に介入させた形態に構成してもよい。

上記担体２に対する酵素の付着処理は前記例と
同様に該担体２を酵素の荷電コロイド溶液に浸漬
した状態に於て酵素の荷電コロイドを担体２の多
孔質体層２１面側に向つて電界により泳動運動さ
せる。

そうすると層２１面に泳動した酵素コロイドは
層２１を酵素の肉厚内進入を許容する孔径の連続
多孔質肉質にしてあるから層２１のその多孔質肉
質内に進入する。一旦進入した酵素コロイドは層
２１の裏面側の阻止層２２の存在により層２１の
通り抜けが防止される。その結果時間の経過と共
に層２１のポーラス肉質内に多量の酵素コロイド
が層２１のポーラス肉質の骨格や気孔空間内にか
らみ付き的・引掛り的に蓄積して保持される。又
層２１の表面にも付着保持される。

そして上記のようにして層２１の肉厚内に酵素
を進入保持させ、又層２１の表面にも酵素を付着
処理した担体２を用いて前記例の場合と同様に該
担体２を基質溶液に浸漬（又は接触）させ、且つ
反応系に酵素の担体２からの離脱を防止する方向
の電界を作用させて酵素反応を実行させるもので
ある。この酵素反応の実行中担体２の酵素に基質
溶液の流動力や装置振動等が作用しても電界によ
る押え力で酵素の担体離脱が防止されることは前
記例の場合と同じである。又層２２の存在により
層２１内の酵素の通り抜け離脱も防止される。従
つて酵素の実質混入のない反応生成物液を連続的
に得ることができる。

而して本考案の担体２の場合は、 (1) 担体主体たる層２１の表面ばかりでなく多孔
質内にも多量の酵素が含有保持されるから、単
に担体表面に酵素を付着保持させる系よりも担
体の単位面積又は単位体積当りの酵素保持量が
大巾に増大する。従つてそれだけ酵素反応を効
率的に行なうことができる。

(2) 担体主体たるポーラス肉質層２１内に進入し
た酵素は前記したようにポーラス肉質の骨格や
気孔空間内にからみ付き的・引掛り的に保持さ
れて自然離脱しにくく、従つて酵素を主として
層２１のポーラス肉質内に含有保持させた形態
で使用する（層２１の表面の付着酵素層は例え
ばスクイザーで除去処置する）ことにより酵素
反応過程に於て担体２からの酵素の離脱を防止
するために作用させる電界を小さくできる、或
は場合によつては実質的に無電界にすることも
可能である。

(3) 酵素は凝集してゲルを作る場合があり、単に
担体表面に酵素を付着保持させたものに於いて
そのようなゲルを生じるとゲル化酵素が担体表
面に沿つて下降し、装置底部にいわゆる沈でん
物を生じやすいが、本考案のように担体をポー
ラス体にしそのポーラス肉質内に酵素を進入さ
せて保持するものにあつては酵素にゲル化を生
じてもそのゲル化酵素は担体のポーラス肉質内
にあつてそのまま保持されるから酵素のゲル化
による沈でん物を実質的に生じない。

尚、電極３，４間の電界電位勾配を均等化させ
て電極３，４間の各担体２に夫々同等の電界力が
作用するようにする目的に於て各担体２のバツキ
ング層たる酵素通り抜け阻止層２２は電気的に導
通性のものにするを可とする。例えば金属箔層、
金属蒸着層、金属粉・カーボン等の導電性物質を
配合して導電性を付与した高分子層等である。又
高分子の薄膜コーテイング層、半透膜等はその材
料自体が電気絶縁性であつても水分子や電解質の
透過性により実質的に電気的導通性を具備してい
る。

担体２の外形形状は第２，３図例のシート状或
は板状に限らず適宜であり、第４図にチユーブ状
又はロツド状に構成したものの例の横断面を示
す。８は内部に内蔵させた電極部材、或は所謂エ
レクトレツト等の電界発生部材を示す。

実施例 連続気孔性多孔質層２１の材料として延伸法で
製造した４弗化エチレン樹脂の連続気孔性多孔質
シート（商品名ゴアテツクス、平均気孔径0.6μ
空隙率77％、厚さ25μ）を利用し、その片面に酵
素通り抜け阻止層２２としてウレタンの薄膜コー
テイング層（７μ）を形成してシート状の本案担
体２を構成した。このウレタンの薄膜コーテイン
グ層２２は半透性で、水分子や電解溶質は透過す
るが（即ち電気的導通性を有する）、酵素コロイ
ドは透過しない。この担体をＡとする。

一方比較用担体として導電性物質粉末の配合に
より導電性化した４弗化エチレン樹脂の充実肉質
シートを用いるものとする。この担体をＢとす
る。

而して上記のＡ及びＢの担体について、夫々そ
の片面（Ａは多孔質層面）側に酵素の荷電コロイ
ドを電気泳動にて付着させ、その各酵素付着処理
体を用いて夫々酵素離脱防止電界強度、基質溶液
連続供給流速等条件を同一にした酵素反応環境下
にて担体付着酵素に離脱を生じない酵素安定（適
正）付着量範囲（担体単位面積当りの酵素安定付
着量）を調べた。その結果各種の酵素反応環境下
の場合何れも概ねＡの担体はＢの担体よりも４〜
20倍量の酵素を安定に付着保持させて用い得るこ
とが解つた。そしてＡの担体を用いた場合の方が
保持酵素量が多いことからＢの担体の場合よりも
それだけ酵素反応が効果的に行なわれることも確
認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は酵素反応装置の一例の概略の縦断面
図、第２図は本案の酵素付着保持用担体の一例
（シート状）の拡大断面図、第３図は他の例の拡
大断面図、第４図はチユーブ状或は棒状に構成し
た例の断面図。 １は反応塔、２は酵素付着保持用担体、３，４
は電界印加用電極、５，６は夫々酵素の荷電コロ
イド溶液と基質溶液供給用パイプ、７は反応液取
出し用パイプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 酵素の肉厚内進入を許容する孔径の連続多孔
   質体層２１と、その層の片面をカバーして被着
   させた酵素通り抜け阻止層２２と、からなる酵
   素付着保持用担体。 (2) 多孔質体層２１が４弗化エチレン樹脂或はそ
   の誘導体樹脂の連続多孔質体である、実用新案
   登録請求の範囲(1)項に記載の酵素付着保持用担
   体。 (3) 酵素通り抜け阻止層２２が電気導通性であ
   る、実用新案登録請求の範囲(1)項に記載の酵素
   付着保持用担体。 (4) 酵素通り抜け阻止層２２が水及び塩類のよう
   な溶質は透過させるがゾルのコロイド粒子は透
   過させない半透性層である、実用新案登録請求
   の範囲(1)項に記載の酵素付着保持用担体。