JPH01107849A - 生触媒固定化法 - Google Patents

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） 本発明は固定化触媒の製造方法に関する。

（従来技術とその問題点） 一般に酵素や菌体等からなる生触媒は不安定にして連続
の使用に耐えないものである。この生触媒を担体結合法
、架橋法、包括法等の固定化方法によって安定化するこ
とにより繰り返し使用することが研究されており現実に
利用されている。

該固定化方法の中の１つである包括法は、生触媒をポリ
マーゲル格子中に包み込んだり或は、ポリマー皮膜で被
覆する方法である。該包括法に使用し得るポリマーゲル
としてはポリアクリルアミドゲル、カラギーナンカリウ
ムゲル、アルギン酸カルシウム等が知られているが得ら
れた膜は膜強度が弱くまた、固定化に要する反応条件が
激しいため生触媒の失活が起こる。

このような問題を解決する方法として、ポリエチレング
リコールにイソシアネート化合物を反応させることによ
り得たイソシアネート基末端ウレタンポリマーと生触媒
水溶液とを混合してウレタンポリマーの鎖延長反応をさ
せながら生触媒を親水性ポリウレタン中に包括固定化す
る方法が検討されているが種々の欠点がある。

即ち、（１）ウレタンポリマーの鎖延長反応が速く操作
が困難である。（２）発生するガスが逃げることができ
ずゲル体に包み込まれ易く従ってゲル体が脆弱となり長
期的な連続使用に耐えられない。（３）生触媒の安定性
が小さく経時的に活性が低下する。

（４）ウレタンポリマーの遊離イソシアネート基が生触
媒の蛋白質と反応して生触媒の活性を低下させる、等の
欠点があげられろ。

本発明は上述したような問題点を解消できる新規な生触
媒固定化法を提供するものである。

（問題点の解決方法） 本発明はカルボキシル基を含有するイソシアネート末端
ウレタンポリマーをアルカリ性化合物と水で乳化、鎖長
延長させた後、これに１級または２級アミノ基を２個以
上含有するポリアミンを添加して得られるポリウレタン
水性エマルジョン中に生触媒を添加し得られた混合エマ
ルジョンを脱水処理することを特徴とする固定化生触媒
の製造法に関するものである。

本発明では前記したポリウレタンの水性エマルジョンを
予め調整して後、これを生触媒の固定化に利用すること
を本質とする。

前記したポリウレタンエマルシリンは固定化処理直前に
調整してもよいが、市販されているポリウレタンエマル
シリンを利用することでもできる。

本発明方法に用い得る市販品としては、保土谷化学工業
■製のアイゼラックスなる商品名のエマルジョンがある
。

本発明方法は、基本的には固定化を必要とするいずれの
生触媒に対しても適用し得る。

生触媒の代表例は酵素であり、例えばプロテアーゼ、リ
パーゼ、アミラーゼ、グルコースオキシダーゼ、セルラ
ーゼ等があり、これらの酵素の精製の程度は任意である
。

また前記酵素の給源微生物の菌体、例丸ばバチリス属等
の細菌、アスペルギルス属、リゾプス属、ペニシリウム
属等のカビおよびサツカロミセス属等の酵母、ストレプ
トミセス属等の放線菌を固定化することもできろ。

これら生触媒はｌ！１衝液に溶解させた状態で本発明方
法に供することが望ましい。該４！衝液としては生触媒
が活性を示すに適する適宜のものを用いることができる
が実用上はリン酸ａｔ衝液等が好ましい。

生触媒を緩衝液に溶解した溶液を前記のポリウレタンエ
マルシリンに添加して後、得られた混合エマルジョンを
脱水処理することにより固定化を行う。この脱水処理の
代表例は、水分の蒸発でありこれは膜状物等の成形物を
製造する過程で行うことが好ましい。例えば該溶液を適
宜の大きさのパッドへ注ぎ水分を蒸発させつつ膜状にゲ
ル化させるとか、繊維に吸収させて水分を蒸発させｔａ
維上の腺を作る方法等がある。

水分を蒸発させる方法としては室温放置、減圧乾燥さら
には、生触媒が失活しない温度、例えば５０℃迄の温度
に加温するなどの方法がある。

本発明の方法に従えば反応をコントロールし易く、また
ガスが発生するようなこともなく強固なゲル体が得られ
生触媒の経口安定性も良好である。

更にウレタンとしてはポリウレタン化されている所定の
ポリウレタンエマルシリンを使用するのでウレタンポリ
マーの遊離イソシアネート基が生触媒の蛋白質体と反応
して活性を低下させるようなこともない良好な固定化触
媒が得られる。本発明で得られたポリウレタン固定化膜
は水に対する膨潤度が約２０％であり基質透過性に優れ
ているという顕著な効果を有する。

このような特徴を利用して本発明の固定化法は、各種化
学反応、有用物質の製造、食品、医療、分析、廃熱処理
等生触媒を利用する公知の分野に広く応用しうろ。

実施例　１ ナガーゼ（アルカリ性プロテアーゼ、長瀬生化学工業■
製）　　３０ｍｇｔｅ０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐ＋（７
，０）０．１５ｍｊに溶解した後アイゼラックスＳ−１
０２０（ポリウレタン系樹脂エマルジョン、保土谷化学
工業＠！Ｍ）　１５００ｎ＠を加えて充分に攪拌した。

更にアイゼラックスＯ（エポキシ系硬化剤、保土谷化学
工業■！り４０■とアイゼラックスＰ（アミン系硬化剤
、保土谷化学工業（憎製）３０＋ｎｇを予め混合したも
のを加え充分に攪拌した。

次にこの混合溶液を３５ｃ＋＋ｒのパッドに流し込み常
温で１２時間自然乾燥させ固定化膜を得た。

上記で得られた固定化膜の酵素漏れをフォーリン−ロー
リ−法により測定したところ、３．３％の値を示し酵素
の漏れが極めて少ないことが確認された。

更に５　ｒｔｒｍ　Ｘ　Ｓ胴の固定化膜を基質濃度０．
０５ｍＭのアセトニトリル７．５％を含むトリス−塩酸
緩衝液（ｐＨ７，５）　３　ｍｌ中で３５℃で３０分間
作用させた後、基質の分解を分光光度計にて潤色するこ
とにより活性をみた。更に基質溶液をその都度新たなも
のに替え固定化膜の繰り返し作用における持続性をみた
。該基質としてはカルボベンゾキシ−グリシル−グリシ
ル−Ｌ−ｏイシンーＰ−ニトロアニリンを使用した。

以上の測定結果を第１図に示した。

本発明で得られた固定化膜は繰り返しの使用においても
活性を持続する優れたものであった。図中、・印は繰返
しの使用の場合を示し、■印は１５回繰返し作用させた
固定化膜を、１５℃で２４時間、湿潤状態で放置後再び
作用させた場合を示す。

比較例 実施例１と同様にナガーゼ３０呵をＯ，ＩＭリン酸ａｍ
液（ｐＨ７，０）　０．１５ｍｊに溶解した後、ポリエ
ーテルポリオールと０１（／　ＮＣＯ比汐の割合で２．
５−ジメチルベンゼン−１，４−ジイソシアネートを反
応させて得られるウレタンポリマー３５％水溶液１５０
０ｇを加えて充分に攪拌した。次にヘキサメチレンジア
ミン２００ｍｇを加えて充分に攪拌した後、３５ｄのパ
ッドに流し込み常温で１２時間自然乾燥させ固定化膜を
得た。膜化は２〜３分で開始されるが膜中に気泡が残す
１１５１強度の小さいものとなった。実施例１と同様の
方法及び条件で繰り返し作用させ活性をみた。測定結果
を第１図に示した。

得られた固定化膜は１回目の作用時から活性が低く、２
回目からは急激に低下を始め７回目では膜が崩壊した。

図中、ム印は繰返し使用の場合を示し、ｘ印は膜の崩壊
を示す。

実施例　２ 実施例１と同様の薬剤と同配合比で混合して得られる混
合ｍ液中にベンベルグ＆ｌ維不識布（商品名ベンリーゼ
、旭化成工業■製）を浸漬させた後、該混合溶液のピッ
クアップ率が３００％になるよう絞搾した。次いで５０
℃で７時間減圧乾燥し、酵素の固定化された繊維状シー
ト物を得た。

上記で得られたシート状物２．５ｇを内容積１２ｍｊの
カラムに詰め０．０５ｍＭの基質溶液（ｐｉ（７，５，
３５℃）を１時間に１２ｍｒの割合で送り込み連続的に
作用させ基質の分解を分光光度計にて測色することによ
り活性をみた。

以上の測定結果を第２図に示した。

活性は時間と共に向上しほぼ１２時間でピークに達し３
１２時間でも活性の衰えないものであった。

実施例　３ 乾燥酵母（イースト菌、オリエンタル酵母工業■製、イ
ースト菌を１週間以上冷凍した後６０℃で２０時間減圧
乾燥したもの）を２ｇを０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６
，８）　　８ｍｌに溶解した後アイゼラックスＳ−１０
２０（ポリウレタン系合成樹脂エマルジョン、保土谷化
学工業■Ｍ）２０ｇを加え充分に攪拌した。

次にこの混合溶液中にベンベルブ１ａ維不織布（商品名
ベンリーゼ、旭化成工業■製）を浸漬させた後、該混合
溶液のピックアップ率が３００％になるよう絞搾した。

次いで５０℃で７時間減圧乾燥し、酵母菌の固定化され
た繊維状シート物を得た。

上記で得られたシート状物２．５ｇを内容積１２ｍｊの
カラムに詰め、０．４Ｍ　［Ｐｉ］　、０．３Ｍグルコ
ース、１０ｍＭ塩化マグネシウム、１０ｍＭアデノシン
、１ｓ＊Ｍβ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
溶液（ｐｉｆ６．８．３０℃）を１時間に１ｍｌの割合
で送り込んで連続的に作用させた後、その溶液の１部に
人ＴＰバイオルミネッセンスＣＬＳ　（ベーリンガーマ
ンハイム社製）を滴下混合し発光針によりアデノシン５
′−三リン酸の生成量を求めた。

す上の結果を第３図に示した。

アデノシン５′−三リン酸の生成量は多いとは言えない
が連続的に働く活性を有するものであった。

図中、・印は固定化膜を示し、■印は非固定化標品を示
す。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１と比較例における固定化生触媒の繰り
返し使用と活性の関係を示し、第２図は実施例２におけ
る時間と活性の関係を示し、第３図は実施例３における
時間とアデノシン５′−三リン酸の生成量の関係を示す
。 特許出願人　　セー　し　ン株式会社　、、Ｑ７．、、
−！２；　・　ゝ 代理人　弁理士　斉藤武彦・””：ｌ’ｊ’Ｊ：’第１
　図 一回　　数 第２図 □時間　（囲） 第３図 □時間　（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　カルボキシル基を含有するイソシアネート末端ウレタ
   ンプレポリマーをアルカリ性化合物と水で乳化、鎖長延
   長させた後、これに１級または２級アミノ基を２個以上
   含有するポリアミンを添加して製造したポリウレタン水
   性エマルジョン中に生触媒を添加し得られたエマルジョ
   ンを脱水処理することを特徴とする固定化生触媒の製造
   方法。