JP2778088B2 - 微生物固定薄膜及びそれを用いた微生物培養方法 - Google Patents
微生物固定薄膜及びそれを用いた微生物培養方法Info
- Publication number
- JP2778088B2 JP2778088B2 JP5989489A JP5989489A JP2778088B2 JP 2778088 B2 JP2778088 B2 JP 2778088B2 JP 5989489 A JP5989489 A JP 5989489A JP 5989489 A JP5989489 A JP 5989489A JP 2778088 B2 JP2778088 B2 JP 2778088B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microorganism
- thin film
- voltage
- immobilized
- microorganisms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微生物固定薄膜とその生体反応促進に関す
る。
る。
（従来の技術） 従来、微生物に電圧を印加する方法としては、懸濁状
態の中に、作用極・対極を設置する方法が知られてい
る。ところが、この方法は、培養槽内において、電流、
電圧および電位差の分布があるために、微生物に均等に
電圧を印加することが難しく、甚だしくは、両極近辺で
電気分解や高電圧により、微生物がダメージを受けると
いう問題点があり、又、微生物と培養液を分離するため
に別工程（過や遠心分離等）を必要とするという問題
点もあった。
態の中に、作用極・対極を設置する方法が知られてい
る。ところが、この方法は、培養槽内において、電流、
電圧および電位差の分布があるために、微生物に均等に
電圧を印加することが難しく、甚だしくは、両極近辺で
電気分解や高電圧により、微生物がダメージを受けると
いう問題点があり、又、微生物と培養液を分離するため
に別工程（過や遠心分離等）を必要とするという問題
点もあった。
又、従来、酸素を電導性ポリマーで固定化し、電圧を
印加する方法は知られているが、単純な酸素反応にしか
適用できないという問題点があり、複雑な生体反応（膜
透過、呼吸、代謝、産生等）を持つ微生物の適用は極め
て不明確なものがある。
印加する方法は知られているが、単純な酸素反応にしか
適用できないという問題点があり、複雑な生体反応（膜
透過、呼吸、代謝、産生等）を持つ微生物の適用は極め
て不明確なものがある。
（発明の目的） 本発明の目的は、微生物に均等に電圧を印加すること
のできる、電導性ポリマーによる微生物固定薄膜および
酵素反応よりも複雑なメカニズム（例えば、細胞膜の透
過、呼吸、代謝、産生等の機能）を持つ微生物を固定し
た電導性薄膜に微弱電圧を印加することにより、その生
体反応を促進する方法を提供することにある。
のできる、電導性ポリマーによる微生物固定薄膜および
酵素反応よりも複雑なメカニズム（例えば、細胞膜の透
過、呼吸、代謝、産生等の機能）を持つ微生物を固定し
た電導性薄膜に微弱電圧を印加することにより、その生
体反応を促進する方法を提供することにある。
（発明の構成） 本発明は、微生物を電導性ポリマーに固定化してなる
微生物固定薄膜および該微生物固定薄膜に微弱電圧を印
加して該微生物を培養する方法から成る。
微生物固定薄膜および該微生物固定薄膜に微弱電圧を印
加して該微生物を培養する方法から成る。
以下、詳細に本発明を説明する。
まず、本発明に係る微生物類としては、酵母、放線
菌、バクテリアおよび単細胞青・緑藻から成る群及びそ
れらの遺伝子組換え体、細胞融合体あるいは人工変異体
から選ばれる。
菌、バクテリアおよび単細胞青・緑藻から成る群及びそ
れらの遺伝子組換え体、細胞融合体あるいは人工変異体
から選ばれる。
また、電導性ポリマーとしては、酸素透過性、基盤と
の接着性に優れ、強固で微生物に対し毒性のないもの、
例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン等
の複素環系重合物やポリアニリン群から選ばれる。
の接着性に優れ、強固で微生物に対し毒性のないもの、
例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン等
の複素環系重合物やポリアニリン群から選ばれる。
固定化方法としては、上記の微生物と電導性樹脂のモ
ノマーを電気化学重合法などの常法を用いて固定化でき
る。
ノマーを電気化学重合法などの常法を用いて固定化でき
る。
すなわち、例えば電界液中に微生物および電動性樹脂
のモノマーを加え、銀−塩化銀（Ag・AgCl）電極を参照
電極とした電解セル内において定電位あるいは定電流電
気化学重合法により、一定温度で行なわれる。ここで使
用される電解液に制限はなく、例えば0.1mM以上の塩化
ナトリウム水溶液あるいは適当濃度のリン酸緩衝液等が
選ばれる。
のモノマーを加え、銀−塩化銀（Ag・AgCl）電極を参照
電極とした電解セル内において定電位あるいは定電流電
気化学重合法により、一定温度で行なわれる。ここで使
用される電解液に制限はなく、例えば0.1mM以上の塩化
ナトリウム水溶液あるいは適当濃度のリン酸緩衝液等が
選ばれる。
また、微生物の濃度は0.1〜0.5g/mlの範囲が好まし
く、電導性樹脂のモノマーの濃度は25mM〜/Mの範囲は適
当である。
く、電導性樹脂のモノマーの濃度は25mM〜/Mの範囲は適
当である。
さらに電解セルおよび作用極・対極には制限はなく、
それぞれ例えばカラスセルおよび白金電極等が使用でき
る。定電位で重合する場合、良質な膜を得るため設定電
位は0.5V（vs.Ag・AgCl）以上であることが望ましい。
また重合温度は、例えば通常５〜50℃の間から選ばれ
る。このようにして得られる固定化膜は、電極表面に強
固に付着して容易には、はがれずに酸素透過性も良い。
それぞれ例えばカラスセルおよび白金電極等が使用でき
る。定電位で重合する場合、良質な膜を得るため設定電
位は0.5V（vs.Ag・AgCl）以上であることが望ましい。
また重合温度は、例えば通常５〜50℃の間から選ばれ
る。このようにして得られる固定化膜は、電極表面に強
固に付着して容易には、はがれずに酸素透過性も良い。
次に、微生物固定薄膜に微弱電圧を印加して、該微生
物を培養する方法について説明する。印加する電圧は−
0.25〜＋1.0Vで好ましくは０〜＋0.5V（vs・Ag・AgCl）
とする。温度は微生物に至適な範囲とし、10〜70℃好ま
しくは25〜45℃とする。このように電圧を印加された酵
母のアルコール産生速度は、電圧を印加されない場合に
比較して約３倍に増加し、かつ印加電圧を変化させるこ
とにより可逆的にアルコールの産生速度を制御すること
が可能となる。
物を培養する方法について説明する。印加する電圧は−
0.25〜＋1.0Vで好ましくは０〜＋0.5V（vs・Ag・AgCl）
とする。温度は微生物に至適な範囲とし、10〜70℃好ま
しくは25〜45℃とする。このように電圧を印加された酵
母のアルコール産生速度は、電圧を印加されない場合に
比較して約３倍に増加し、かつ印加電圧を変化させるこ
とにより可逆的にアルコールの産生速度を制御すること
が可能となる。
（実施例） 以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。
実施例１ 実験装置の概略を図１に示す。
白金電極を作用極および付極とし、銀−塩化銀（Ag・
AgCl）電極を参照電極としたガラス製電解セルを用い
て、0.1Mピロールを含む0.2％塩化ナトリウム水溶7ml
に、3g（湿菌）のサッカロマイセス・セレビシアエ（Sa
ccha−romyces cerevisiae）を混合した。この溶液を一
定温度において、120秒間、０・9V（vs・Ag・AgCl）の
定電位をかけて、ピロールの電気化学重合を行なった。
反応終了後、白金電極表面に酵母固定化ポリピロール膜
が生成され、かつ酵母の活性が保持されていることを確
かめるために、以下の測定を行った。
AgCl）電極を参照電極としたガラス製電解セルを用い
て、0.1Mピロールを含む0.2％塩化ナトリウム水溶7ml
に、3g（湿菌）のサッカロマイセス・セレビシアエ（Sa
ccha−romyces cerevisiae）を混合した。この溶液を一
定温度において、120秒間、０・9V（vs・Ag・AgCl）の
定電位をかけて、ピロールの電気化学重合を行なった。
反応終了後、白金電極表面に酵母固定化ポリピロール膜
が生成され、かつ酵母の活性が保持されていることを確
かめるために、以下の測定を行った。
実施例２ 実施例１によって得られた電導製酵母膜を10％ブドウ
糖・０・５％塩化ナトリウム混合溶液20ml中に入れて、
嫌気的条件下、30℃で所定時間、電圧を印加ずにアルコ
ールを産生させた。次に、同じ条件下で、所定の電圧を
印加し、５時間経過後の溶液紬のアルコール産生量を測
定した。図２にその結果を示す。
糖・０・５％塩化ナトリウム混合溶液20ml中に入れて、
嫌気的条件下、30℃で所定時間、電圧を印加ずにアルコ
ールを産生させた。次に、同じ条件下で、所定の電圧を
印加し、５時間経過後の溶液紬のアルコール産生量を測
定した。図２にその結果を示す。
電圧を印加しない場合、５時間後に産生するアルコー
ル量は、55μＭであり、この値は図２（印加時）で＋0.
2V（vs・Ag・AgCl）に相当する。この標準値に対して＋
0.5V（vs・Ag・AgCl）なるように印加した時にはアルコ
ール産生量は170μＭと３倍に増加し、反対に0V（vs・A
g・AgCl）以下（膜の両側の電位差が０又は負）になる
ように印加した時にはアルコール生産量は認められな
い。即ち、印加電圧を調整することにより酵母のアルコ
ール産生速度を任意に制御できた。
ル量は、55μＭであり、この値は図２（印加時）で＋0.
2V（vs・Ag・AgCl）に相当する。この標準値に対して＋
0.5V（vs・Ag・AgCl）なるように印加した時にはアルコ
ール産生量は170μＭと３倍に増加し、反対に0V（vs・A
g・AgCl）以下（膜の両側の電位差が０又は負）になる
ように印加した時にはアルコール生産量は認められな
い。即ち、印加電圧を調整することにより酵母のアルコ
ール産生速度を任意に制御できた。
（発明の効果） 本発明によれば、微生物を電導性ポリマーで固定化
し、微弱電流を印加することにより、微生物各々に均等
に電圧を印加することができ、複数なメガニズムを持つ
微生物の生体反応を著しく促進することが可能である。
さらに、印加電圧を調節することにより、微生物の生体
反応速度の任意の大きさに制御することも可能である。
し、微弱電流を印加することにより、微生物各々に均等
に電圧を印加することができ、複数なメガニズムを持つ
微生物の生体反応を著しく促進することが可能である。
さらに、印加電圧を調節することにより、微生物の生体
反応速度の任意の大きさに制御することも可能である。
図１は、実施例で使用した電解装置の概略を示す図であ
る。 １は作用極、２は対極、３は参照極、４は塩橋、５はガ
ラス製電解セル、６は電解液／培養液、７は塩化カリウ
ム飽和溶液を示す。 図２は、実施例で製造したポリピロールの酵母固定薄膜
に対し、種々の電圧を印加した場合の５時間後のアルコ
ール産生速度を示す図である。 図中、縦軸はアルコール産生速度（μM/5HS）を表し、
横軸は印加電圧（Vvs・Ag・AgCl）を表す。
る。 １は作用極、２は対極、３は参照極、４は塩橋、５はガ
ラス製電解セル、６は電解液／培養液、７は塩化カリウ
ム飽和溶液を示す。 図２は、実施例で製造したポリピロールの酵母固定薄膜
に対し、種々の電圧を印加した場合の５時間後のアルコ
ール産生速度を示す図である。 図中、縦軸はアルコール産生速度（μM/5HS）を表し、
横軸は印加電圧（Vvs・Ag・AgCl）を表す。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C12N 11/08 C12N 1/00 C12M 1/40
Claims (2)
- 【請求項１】微生物を電導性ポリマーに固定化してなる
微生物固定薄膜。 - 【請求項２】微生物を電導性ポリマーに固定化した微生
物固定薄膜に、微弱電圧を印加して、該微生物を培養す
ることを特徴とする微生物培養方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5989489A JP2778088B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 微生物固定薄膜及びそれを用いた微生物培養方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5989489A JP2778088B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 微生物固定薄膜及びそれを用いた微生物培養方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02238881A JPH02238881A (ja) | 1990-09-21 |
| JP2778088B2 true JP2778088B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=13126279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5989489A Expired - Lifetime JP2778088B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 微生物固定薄膜及びそれを用いた微生物培養方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2778088B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP5989489A patent/JP2778088B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02238881A (ja) | 1990-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Adeloju et al. | Fabrication of ultra-thin polypyrrole–glucose oxidase film from supporting electrolyte-free monomer solution for potentiometric biosensing of glucose | |
| Yon Hin et al. | Catalytic oxidation of reduced nicotinamide adenine dinucleotide at hexacyanoferrate-modified nickel electrodes | |
| Brahim et al. | Bio-smart hydrogels: co-joined molecular recognition and signal transduction in biosensor fabrication and drug delivery | |
| Du Poet et al. | Direct electron transfer with glucose oxidase immobilized in an electropolymerized poly (N-methylpyrrole) film on a gold microelectrode | |
| Fortier et al. | Optimization of a polypyrrole glucose oxidase biosensor | |
| Matsunaga et al. | Rapid determination of nicotinic acid by immobilized Lactobacillus arabinosus | |
| Komaba et al. | Potentiometric biosensor for urea based on electropolymerized electroinactive polypyrrole | |
| US4288544A (en) | Method and apparatus for measuring microorganism activity | |
| Özer et al. | Amperometric enzyme electrode for free cholesterol determination prepared with cholesterol oxidase immobilized in poly (vinylferrocenium) film | |
| Gros et al. | Use of polypyrrole film containing Fe (CN) 63− as pseudo-reference electrode: application for amperometric biosensors | |
| Bu et al. | NAD (P) H sensors based on enzyme entrapment in ferrocene-containing polyacrylamide-based redox gels | |
| Vidal et al. | Development of a platinized and ferrocene-mediated cholesterol amperometric biosensor based on electropolymerization of polypyrrole in a flow system | |
| Derwinska et al. | Application of Prussian blue based composite film with functionalized organic polymer to construction of enzymatic glucose biosensor | |
| Koopal et al. | Chronoamperometric detection of glucose by a third generation biosensor constructed from conducting microtubules of polypyrrole | |
| Mousty et al. | Electrogeneration of a hydrophilic cross‐linked polypyrrole film for enzyme electrode fabrication. Application to the amperometric detection of glucose | |
| Wang et al. | Preserved enzymatic activity of glucose oxidase immobilized on an unmodified electrode | |
| Garjonyte et al. | Mediated amperometric biosensors for lactic acid based on carbon paste electrodes modified with baker's yeast Saccharomyces cerevisiae | |
| Khan et al. | Amperometric biosensor with PQQ enzyme immobilized in a mediator-containing polypyrrole matrix | |
| CN113607793A (zh) | 一种构建具有高活性的生物膜催化电极的方法 | |
| Lukachova et al. | Electrosynthesis of poly-o-diaminobenzene on the Prussian Blue modified electrodes for improvement of hydrogen peroxide transducer characteristics | |
| Aizawa et al. | Electronically modulated biological functions of molecular interfaced enzymes and living cells | |
| Hin et al. | Amperometric response of polypyrrole entrapped bienzyme films | |
| Fortier et al. | Fast and easy preparation of an amperometric glucose biosensor | |
| Palmqvist et al. | Development of a simple detector for microbial metabolism, based on a polypyrrole dc resistometric device | |
| JP2778088B2 (ja) | 微生物固定薄膜及びそれを用いた微生物培養方法 |