JPH0638754A - ポリビニルアルコールを用いた固定化生体触媒の製造法 - Google Patents
ポリビニルアルコールを用いた固定化生体触媒の製造法Info
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- JPH0638754A JPH0638754A JP3974392A JP3974392A JPH0638754A JP H0638754 A JPH0638754 A JP H0638754A JP 3974392 A JP3974392 A JP 3974392A JP 3974392 A JP3974392 A JP 3974392A JP H0638754 A JPH0638754 A JP H0638754A
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- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐水性と機械強度が高く、生化学活性のすぐ
れた固定化生体触媒を、短時間かつ低コストで容易に製
造する方法を提供する。 【構成】 ポリビニルアルコールと微生物または酵素よ
りなる混合物を、濃度が３重量％から飽和のホウ酸水溶
液にてゲル化処理を行ない、ゲル球体を生成するポリビ
ニルアルコールによる微生物または酵素の固定化生体触
媒の製造法において、えられるゲル球体を３〜20重量％
リン酸またはリン酸塩水溶液に浸漬して硬化させること
を特徴とする方法である。
れた固定化生体触媒を、短時間かつ低コストで容易に製
造する方法を提供する。 【構成】 ポリビニルアルコールと微生物または酵素よ
りなる混合物を、濃度が３重量％から飽和のホウ酸水溶
液にてゲル化処理を行ない、ゲル球体を生成するポリビ
ニルアルコールによる微生物または酵素の固定化生体触
媒の製造法において、えられるゲル球体を３〜20重量％
リン酸またはリン酸塩水溶液に浸漬して硬化させること
を特徴とする方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は排水処理分野および生化
学産業において有用な、ポリビニルアルコールを用いる
固定化生体触媒の製造法に関する。
学産業において有用な、ポリビニルアルコールを用いる
固定化生体触媒の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】様々
な天然または合成高分子材料を利用して微生物菌体また
は酵素を包括する技術は、１９８０年代から注目されつ
つあり、しかも実際工業生産に応用されて成功している
例も少なくない。たとえば、高フルクトースシロップ、
６−ＡＰＡ、Ｌ−アミノ酸などの生化学製品の生産など
があげられる。通常固定化担体に使われる代表的な高分
子材料としてはポリアクリルアミド、κ−カラギーナ
ン、アルギン酸ナトリウムおよび寒天などがある。ポリ
アクリルアミドは他の高分子より安価で、よく採用され
るが、一般的な連続反応器に適する球状顆粒に製するこ
とがむずかしく、かつその単体分子および重合促進剤に
はいずれも毒性があり、微生物菌体などの固定化操作に
適しない。κ−カラギーナンは成形し易く、毒性も低い
が、高価であることがその主な欠点である。アルギン酸
ナトリウムはコストが低く、球状にし易いが、リン酸
塩、ナトリウム、カリウムなどのカチオンを含む反応液
ではゲル強度がかなり不安定となり、甚だしくは崩壊す
ることもある。また、寒天ゲルは機械強度が弱すぎて、
長期操作に適しない。したがって、微生物菌体などの固
定化技術を有効に生化学製品の工業化工程、とくに最近
注目を浴びている廃水処理の分野に応用するには、微生
物や酵素の生化学活性を失活させることのない、低コス
トかつ機械強度の高い担体材料およびその製造法が開発
されなければならない。
な天然または合成高分子材料を利用して微生物菌体また
は酵素を包括する技術は、１９８０年代から注目されつ
つあり、しかも実際工業生産に応用されて成功している
例も少なくない。たとえば、高フルクトースシロップ、
６−ＡＰＡ、Ｌ−アミノ酸などの生化学製品の生産など
があげられる。通常固定化担体に使われる代表的な高分
子材料としてはポリアクリルアミド、κ−カラギーナ
ン、アルギン酸ナトリウムおよび寒天などがある。ポリ
アクリルアミドは他の高分子より安価で、よく採用され
るが、一般的な連続反応器に適する球状顆粒に製するこ
とがむずかしく、かつその単体分子および重合促進剤に
はいずれも毒性があり、微生物菌体などの固定化操作に
適しない。κ−カラギーナンは成形し易く、毒性も低い
が、高価であることがその主な欠点である。アルギン酸
ナトリウムはコストが低く、球状にし易いが、リン酸
塩、ナトリウム、カリウムなどのカチオンを含む反応液
ではゲル強度がかなり不安定となり、甚だしくは崩壊す
ることもある。また、寒天ゲルは機械強度が弱すぎて、
長期操作に適しない。したがって、微生物菌体などの固
定化技術を有効に生化学製品の工業化工程、とくに最近
注目を浴びている廃水処理の分野に応用するには、微生
物や酵素の生化学活性を失活させることのない、低コス
トかつ機械強度の高い担体材料およびその製造法が開発
されなければならない。
【０００３】ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は、酢酸
ビニル単体から重合およびアルコール化により製造され
る水溶性樹脂である。ポリビニルアルコールは毒性がな
く人体にも無害と認められ、成形が容易で機械強度が高
く、かつ安価で量産できる工業化高分子原料であるた
め、固定化生体触媒の担体として非常に適している。
ビニル単体から重合およびアルコール化により製造され
る水溶性樹脂である。ポリビニルアルコールは毒性がな
く人体にも無害と認められ、成形が容易で機械強度が高
く、かつ安価で量産できる工業化高分子原料であるた
め、固定化生体触媒の担体として非常に適している。
【０００４】近年、欧米と日本の特許公報にはＰＶＡを
利用した数々の微生物固定化技術が公開されている。た
とえば、ＰＶＡ水溶液と微生物を混合したのち、凍結真
空乾燥または冷凍解凍法でゲル固定化を行う方法（特開
昭５７−１４１２９および特開昭６１−１３９３８
５）、紫外線照射により光架橋構造を有するゲルを形成
する方法（特開平１−４５４３７２）、ＰＶＡ水溶液と
微生物を混合し、飽和ホウ酸水溶液と接触させてゲル化
する方法（特開昭６１−１００１９３）などがある。上
記方法によれば強度の高いゲルがえられ、微生物や酵素
を固定化するための担体とすることができるが、なお多
くの改良すべき欠点がある。冷凍乾燥の方法において
は、材料を−30〜−80℃の低温にて冷凍状態を保持して
から、一定の含水率まで脱水乾燥を行うが、このような
冷凍−解凍−脱水の工程は、時間がかかるばかりか、操
作が煩雑で、エネルギーを消耗する。光架橋法はフィル
ムを形成するばあいに多く利用される方法で、一般の菌
体や酵素の固定化工程においては適しない。また、ＰＶ
Ａ−ホウ酸法では、ＰＶＡ−微生物の混合物をホウ酸水
溶液中に12〜24時間接触浸漬させて初めて相当な強度の
ゲルがえられるものであり、短時間では強度の弱いゲル
しかえられない。
利用した数々の微生物固定化技術が公開されている。た
とえば、ＰＶＡ水溶液と微生物を混合したのち、凍結真
空乾燥または冷凍解凍法でゲル固定化を行う方法（特開
昭５７−１４１２９および特開昭６１−１３９３８
５）、紫外線照射により光架橋構造を有するゲルを形成
する方法（特開平１−４５４３７２）、ＰＶＡ水溶液と
微生物を混合し、飽和ホウ酸水溶液と接触させてゲル化
する方法（特開昭６１−１００１９３）などがある。上
記方法によれば強度の高いゲルがえられ、微生物や酵素
を固定化するための担体とすることができるが、なお多
くの改良すべき欠点がある。冷凍乾燥の方法において
は、材料を−30〜−80℃の低温にて冷凍状態を保持して
から、一定の含水率まで脱水乾燥を行うが、このような
冷凍−解凍−脱水の工程は、時間がかかるばかりか、操
作が煩雑で、エネルギーを消耗する。光架橋法はフィル
ムを形成するばあいに多く利用される方法で、一般の菌
体や酵素の固定化工程においては適しない。また、ＰＶ
Ａ−ホウ酸法では、ＰＶＡ−微生物の混合物をホウ酸水
溶液中に12〜24時間接触浸漬させて初めて相当な強度の
ゲルがえられるものであり、短時間では強度の弱いゲル
しかえられない。
【０００５】前記従来の技術に共通な欠点は、(1) 固定
化工程に長時間を要し、操作が煩雑で、大型の生産プラ
ントで量産しないとコストが上昇し、生産力が低下する
ことおよび、(2) 低温および真空の状態ならびにホウ酸
が、いずれも微生物の生存環境に余り適しないというこ
とである。とくにホウ酸には毒性があり、長時間の製造
工程中にいずれも微生物活性が低下する。
化工程に長時間を要し、操作が煩雑で、大型の生産プラ
ントで量産しないとコストが上昇し、生産力が低下する
ことおよび、(2) 低温および真空の状態ならびにホウ酸
が、いずれも微生物の生存環境に余り適しないというこ
とである。とくにホウ酸には毒性があり、長時間の製造
工程中にいずれも微生物活性が低下する。
【０００６】一方、北野清之（特開昭６４−５４６０お
よび６４−５４９１）はＰＶＡと微生物菌体の混合物を
硫酸溶液と接触させる方法により上記欠点の改良を図
り、固定化に要する時間を短縮した。しかしながら、使
用するゲル溶液の濃度が相当高く、また、30％の硫酸ナ
トリウムまたは70％の硫酸アンモニウム溶液を用いる必
要があり、ゲル溶液の濃度が低すぎると顆粒に成形しに
くく、強度が弱くなるという欠点を有する。すなわち、
材料のコストが高くなり、ゲル化過程において高濃度の
塩類を用いるために微生物の生化学活性に悪影響をおよ
ぼすことになる。
よび６４−５４９１）はＰＶＡと微生物菌体の混合物を
硫酸溶液と接触させる方法により上記欠点の改良を図
り、固定化に要する時間を短縮した。しかしながら、使
用するゲル溶液の濃度が相当高く、また、30％の硫酸ナ
トリウムまたは70％の硫酸アンモニウム溶液を用いる必
要があり、ゲル溶液の濃度が低すぎると顆粒に成形しに
くく、強度が弱くなるという欠点を有する。すなわち、
材料のコストが高くなり、ゲル化過程において高濃度の
塩類を用いるために微生物の生化学活性に悪影響をおよ
ぼすことになる。
【０００７】したがって、前記欠点をすべて克服し、短
時間に低コストで容易に微生物や酵素をその活性を低下
させることなくＰＶＡに固定し、その結果耐水性と機械
強度が高く生化学活性のすぐれた固定化微生物または固
定化酵素（以下、これらを総称して固定化生体触媒とい
う）をえる方法が要望されている。
時間に低コストで容易に微生物や酵素をその活性を低下
させることなくＰＶＡに固定し、その結果耐水性と機械
強度が高く生化学活性のすぐれた固定化微生物または固
定化酵素（以下、これらを総称して固定化生体触媒とい
う）をえる方法が要望されている。
【０００８】本発明者らはこのような状況に鑑み鋭意研
究を重ねた結果、たとえば７％のホウ酸溶液にて短時間
で成形し、さらに５％のリン酸塩溶液で強化させたばあ
い、すなわち、ホウ酸とリン酸またはリン酸塩による二
段階のゲル化によれば、きわめて容易かつ短時間に成形
が行なわれることおよび、安価で微生物のエネルギー代
謝のソースでもあり生物毒性のないリン酸塩を低濃度で
使用することにより、低コストでかつ微生物などの生化
学活性を低下させることもなく、従来の硫酸塩法に比べ
てゲルの強度が優れた固定化生体触媒がえられることを
見出し、本発明を完成するにいたった。
究を重ねた結果、たとえば７％のホウ酸溶液にて短時間
で成形し、さらに５％のリン酸塩溶液で強化させたばあ
い、すなわち、ホウ酸とリン酸またはリン酸塩による二
段階のゲル化によれば、きわめて容易かつ短時間に成形
が行なわれることおよび、安価で微生物のエネルギー代
謝のソースでもあり生物毒性のないリン酸塩を低濃度で
使用することにより、低コストでかつ微生物などの生化
学活性を低下させることもなく、従来の硫酸塩法に比べ
てゲルの強度が優れた固定化生体触媒がえられることを
見出し、本発明を完成するにいたった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ポ
リビニルアルコールと微生物または酵素よりなる混合物
を、濃度が３重量％から飽和のホウ酸水溶液にてゲル化
処理を行ない、ゲル球体を生成するポリビニルアルコー
ルによる微生物または酵素の固定化生体触媒の製造法に
おいて、ゲル化処理の時間が10分〜２時間であり、さら
にえられたゲル球体を３〜20重量％リン酸またはリン酸
塩水溶液に30分間以上浸漬して硬化させることを特徴と
する方法に関する。
リビニルアルコールと微生物または酵素よりなる混合物
を、濃度が３重量％から飽和のホウ酸水溶液にてゲル化
処理を行ない、ゲル球体を生成するポリビニルアルコー
ルによる微生物または酵素の固定化生体触媒の製造法に
おいて、ゲル化処理の時間が10分〜２時間であり、さら
にえられたゲル球体を３〜20重量％リン酸またはリン酸
塩水溶液に30分間以上浸漬して硬化させることを特徴と
する方法に関する。
【００１０】また、本発明はポリビニルアルコールと微
生物または酵素よりなる混合物を、濃度が３重量％から
飽和のホウ酸水溶液にてゲル化処理を行ない、ゲル球体
を生成するポリビニルアルコールによる微生物または酵
素の固定化生体触媒の製造法において、ホウ酸水溶液と
して３〜20重量％のリン酸またはリン酸塩を含有するホ
ウ酸水溶液を使用し、30分〜３時間のゲル化および硬化
処理時間で、ゲル化および硬化を同時に行なうことを特
徴とする方法に関する。
生物または酵素よりなる混合物を、濃度が３重量％から
飽和のホウ酸水溶液にてゲル化処理を行ない、ゲル球体
を生成するポリビニルアルコールによる微生物または酵
素の固定化生体触媒の製造法において、ホウ酸水溶液と
して３〜20重量％のリン酸またはリン酸塩を含有するホ
ウ酸水溶液を使用し、30分〜３時間のゲル化および硬化
処理時間で、ゲル化および硬化を同時に行なうことを特
徴とする方法に関する。
【００１１】
【実施例】本発明はポリビニルアルコールによる固定化
生体触媒の改良製造法を提供するもので、ポリビニルア
ルコールと微生物または酵素よりなる混合物を、濃度が
３重量％から飽和のホウ酸水溶液にてゲル化処理を行い
ゲル球体を生成する、ポリビニルアルコールによる微生
物または酵素の固定化生体触媒の製造法において、３〜
20重量％リン酸またはリン酸塩水溶液を用いてゲル球体
を硬化させることを特徴とする。リン酸またはリン酸塩
水溶液を用いるゲル球体の硬化は、ゲル化処理の時間が
10分〜２時間で、さらに３〜20重量％リン酸またはリン
酸塩水溶液に、えられた該ゲル球体を30分間以上浸漬し
て硬化させる方法により実施される。
生体触媒の改良製造法を提供するもので、ポリビニルア
ルコールと微生物または酵素よりなる混合物を、濃度が
３重量％から飽和のホウ酸水溶液にてゲル化処理を行い
ゲル球体を生成する、ポリビニルアルコールによる微生
物または酵素の固定化生体触媒の製造法において、３〜
20重量％リン酸またはリン酸塩水溶液を用いてゲル球体
を硬化させることを特徴とする。リン酸またはリン酸塩
水溶液を用いるゲル球体の硬化は、ゲル化処理の時間が
10分〜２時間で、さらに３〜20重量％リン酸またはリン
酸塩水溶液に、えられた該ゲル球体を30分間以上浸漬し
て硬化させる方法により実施される。
【００１２】本発明方法の原理と特徴は、ＰＶＡをＰＶ
Ａ分子中の水酸基とホウ酸分子との間のイオン架橋作用
により成形させたのち、えられるあまり強固でないゲル
をリン酸またはリン酸塩水溶液に浸漬し、ＰＶＡとリン
酸またはリン酸塩水溶液とのエステル化反応により硬化
させることにより、耐水性と機械強度が高く、微生物ま
たは酵素の生化学活性が殆ど失われていない固定化生体
触媒をうるものである。本発明の製造フローチャートは
図１の通りである。
Ａ分子中の水酸基とホウ酸分子との間のイオン架橋作用
により成形させたのち、えられるあまり強固でないゲル
をリン酸またはリン酸塩水溶液に浸漬し、ＰＶＡとリン
酸またはリン酸塩水溶液とのエステル化反応により硬化
させることにより、耐水性と機械強度が高く、微生物ま
たは酵素の生化学活性が殆ど失われていない固定化生体
触媒をうるものである。本発明の製造フローチャートは
図１の通りである。
【００１３】本発明で使用されるＰＶＡは、ケン化度が
70〜98％またはそれ以上、重合度が1000〜3000のもの
で、ケン化度95〜98％またはそれ以上、重合度1500〜20
00のものが好ましい。重合度が低すぎるとゲルが不安定
になり、高すぎると粘度が上昇するため、処理しにくく
なる。ＰＶＡは水溶液の形態で微生物または酵素と混合
するが、適切なＰＶＡ濃度は10〜20重量％である。ホウ
酸によるゲル化処理時間は、飽和のホウ酸水溶液で行う
ばあい約15〜30分間が好ましい。
70〜98％またはそれ以上、重合度が1000〜3000のもの
で、ケン化度95〜98％またはそれ以上、重合度1500〜20
00のものが好ましい。重合度が低すぎるとゲルが不安定
になり、高すぎると粘度が上昇するため、処理しにくく
なる。ＰＶＡは水溶液の形態で微生物または酵素と混合
するが、適切なＰＶＡ濃度は10〜20重量％である。ホウ
酸によるゲル化処理時間は、飽和のホウ酸水溶液で行う
ばあい約15〜30分間が好ましい。
【００１４】リン酸またはリン酸塩水溶液の好ましい濃
度は５〜15重量％であり、浸漬時間が約１〜２時間で理
想的な製品がえられる。リン酸塩水溶液にはリン酸ナト
リウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸カリウムまた
はリン酸アンモニウムなどを使用することができる。
度は５〜15重量％であり、浸漬時間が約１〜２時間で理
想的な製品がえられる。リン酸塩水溶液にはリン酸ナト
リウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸カリウムまた
はリン酸アンモニウムなどを使用することができる。
【００１５】本発明方法の他の好ましい実施方法として
は、ホウ酸とリン酸またはリン酸塩水溶液を混合する方
法、すなわちホウ酸水溶液として３〜20重量％のリン酸
またはリン酸塩を含有するホウ酸水溶液を使用し、同時
にゲル化と硬化を行う方法である。好ましくはホウ酸水
溶液として、飽和のホウ酸および５〜15重量％のリン酸
またはリン酸塩を含有するものを使用する。このゲル化
および硬化処理時間は30分〜３時間、好ましくは１〜２
時間である。
は、ホウ酸とリン酸またはリン酸塩水溶液を混合する方
法、すなわちホウ酸水溶液として３〜20重量％のリン酸
またはリン酸塩を含有するホウ酸水溶液を使用し、同時
にゲル化と硬化を行う方法である。好ましくはホウ酸水
溶液として、飽和のホウ酸および５〜15重量％のリン酸
またはリン酸塩を含有するものを使用する。このゲル化
および硬化処理時間は30分〜３時間、好ましくは１〜２
時間である。
【００１６】なお、本発明において使用するポリビニル
アルコール水溶液と、微生物または酵素水溶液の混合重
量比は１：２〜２：１であることが好ましい。
アルコール水溶液と、微生物または酵素水溶液の混合重
量比は１：２〜２：１であることが好ましい。
【００１７】本発明方法の特徴は、まずホウ酸水溶液で
短時間にゲル基礎構造を建てることで、このさい、接触
時間が短いので、ホウ酸の微生物または酵素に対するダ
メージを最低に減少させることができる（特開昭６１−
１００１９３における、橋本奨によるホウ酸法によれ
ば、15〜24時間の接触時間が必要であった）。さらに、
ゲル硬化工程において、緩衝作用を有するリン酸または
リン酸塩水溶液を使用することであり、リン元素は微生
物のエネルギー代謝に必須の元素でもあるので微生物に
は無害であるばかりでなく、微生物を活性化する効果を
有している。
短時間にゲル基礎構造を建てることで、このさい、接触
時間が短いので、ホウ酸の微生物または酵素に対するダ
メージを最低に減少させることができる（特開昭６１−
１００１９３における、橋本奨によるホウ酸法によれ
ば、15〜24時間の接触時間が必要であった）。さらに、
ゲル硬化工程において、緩衝作用を有するリン酸または
リン酸塩水溶液を使用することであり、リン元素は微生
物のエネルギー代謝に必須の元素でもあるので微生物に
は無害であるばかりでなく、微生物を活性化する効果を
有している。
【００１８】本発明により製造されるＰＶＡゲルは酵
素、工業微生物、廃水処理微生物群および動植物細胞な
どの包括固定化技術に適用される。酵素としては、アミ
ラーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ、またはグルコシダ
ーゼなどがあげられる。また、微生物としては細菌、菌
類、藻類、原生動物またはそれらの混合物が使用でき、
アルコール醗酵酵母、硝化細菌、脱窒細菌および活性汚
泥、嫌気消化汚泥、メタン化汚泥、脱窒汚泥などの微生
物群があげられる。活性汚泥微生物としては具体的に
は、農業または工業排水で馴化した活性汚泥微生物があ
げられ、さらに、具体的な微生物としては、ビール酵母
（サッカロミセス セレビシアエ（Saccharomyces cere
visiae））、ステロイド転換細菌（アルスロバクター
シンプレックス（Arthrobacter simplex））などがあげ
られる。以上にあげたものはいずれも本発明のＰＶＡゲ
ル法で可能な応用対象となる。
素、工業微生物、廃水処理微生物群および動植物細胞な
どの包括固定化技術に適用される。酵素としては、アミ
ラーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ、またはグルコシダ
ーゼなどがあげられる。また、微生物としては細菌、菌
類、藻類、原生動物またはそれらの混合物が使用でき、
アルコール醗酵酵母、硝化細菌、脱窒細菌および活性汚
泥、嫌気消化汚泥、メタン化汚泥、脱窒汚泥などの微生
物群があげられる。活性汚泥微生物としては具体的に
は、農業または工業排水で馴化した活性汚泥微生物があ
げられ、さらに、具体的な微生物としては、ビール酵母
（サッカロミセス セレビシアエ（Saccharomyces cere
visiae））、ステロイド転換細菌（アルスロバクター
シンプレックス（Arthrobacter simplex））などがあげ
られる。以上にあげたものはいずれも本発明のＰＶＡゲ
ル法で可能な応用対象となる。
【００１９】実施例１ 15重量％のＰＶＡ（ケン化度99％以上、重合度2000）水
溶液20ｇと脱窒汚泥の濃縮液（脱窒汚泥微生物は実験室
の生物脱窒素工程の脱窒槽からえたもので、汚泥濃度は
50ｇ／ｌである）20ｇを混合し、このＰＶＡ−汚泥混合
物を、緩和に攪拌した状態の飽和ホウ酸水溶液に滴下
し、直径約３mmの球状ゲルを形成させて該溶液に20分間
置いたのち、取り出して８重量％のリン酸二水素ナトリ
ウム溶液に40分間浸漬し、最後にゲル顆粒を取り出して
水洗いした。えられた固定化微生物担体20ｇを、硝酸カ
リウムとメタノールを主成分として含む80ｍｌの人工廃
水（硝酸窒素の濃度100ppm，メタノール350ppm）と混合
し、125 ｍｌの血清瓶に入れ、無酸素条件にてバッチ式
脱窒を行った。２時間の培養後、人工廃水の硝酸窒素の
濃度は32ppm に低下した。
溶液20ｇと脱窒汚泥の濃縮液（脱窒汚泥微生物は実験室
の生物脱窒素工程の脱窒槽からえたもので、汚泥濃度は
50ｇ／ｌである）20ｇを混合し、このＰＶＡ−汚泥混合
物を、緩和に攪拌した状態の飽和ホウ酸水溶液に滴下
し、直径約３mmの球状ゲルを形成させて該溶液に20分間
置いたのち、取り出して８重量％のリン酸二水素ナトリ
ウム溶液に40分間浸漬し、最後にゲル顆粒を取り出して
水洗いした。えられた固定化微生物担体20ｇを、硝酸カ
リウムとメタノールを主成分として含む80ｍｌの人工廃
水（硝酸窒素の濃度100ppm，メタノール350ppm）と混合
し、125 ｍｌの血清瓶に入れ、無酸素条件にてバッチ式
脱窒を行った。２時間の培養後、人工廃水の硝酸窒素の
濃度は32ppm に低下した。
【００２０】同じ固定化微生物担体を用いてバッチ式脱
窒試験を繰り返した。毎日同じ成分の人工廃水を交換
し、固定化微生物の脱硝速度を測定した結果、７日目に
0.65mgＮ／ｇ−ｇｅｌ／ｈに達したのち、30日目までの
連続操作はいずれもこの速度を維持していて、生化学活
性はかなり安定であることがわかった。一方、橋本奨
（特開昭６１−１００１９３）の方法で同じ汚泥含有量
の固定化菌体を製造し、同じ条件にて本実施例と同様の
実験を行った。その結果、バッチ式脱窒で２時間培養し
たのち、人工廃水の硝酸窒素の濃度は82ppm であり、さ
らにバッチ式脱窒を繰り返したところ、15日目でやっと
0.55mg Ｎ／ｇ−ｇｅｌ／ｈの脱窒速度に達した。
窒試験を繰り返した。毎日同じ成分の人工廃水を交換
し、固定化微生物の脱硝速度を測定した結果、７日目に
0.65mgＮ／ｇ−ｇｅｌ／ｈに達したのち、30日目までの
連続操作はいずれもこの速度を維持していて、生化学活
性はかなり安定であることがわかった。一方、橋本奨
（特開昭６１−１００１９３）の方法で同じ汚泥含有量
の固定化菌体を製造し、同じ条件にて本実施例と同様の
実験を行った。その結果、バッチ式脱窒で２時間培養し
たのち、人工廃水の硝酸窒素の濃度は82ppm であり、さ
らにバッチ式脱窒を繰り返したところ、15日目でやっと
0.55mg Ｎ／ｇ−ｇｅｌ／ｈの脱窒速度に達した。
【００２１】実施例２ 20重量％のＰＶＡ（ケン化度99％以上、重合度2000）水
溶液と脱窒汚泥の濃縮液（汚泥濃度30ｇ／Ｌ）を１：１
の重量比で均一に混合した（脱窒汚泥微生物は実験室の
生物脱窒素工程の硝化槽からえた）。このＰＶＡ−汚泥
を実施例１と同様に微生物固定化工程に付した。
溶液と脱窒汚泥の濃縮液（汚泥濃度30ｇ／Ｌ）を１：１
の重量比で均一に混合した（脱窒汚泥微生物は実験室の
生物脱窒素工程の硝化槽からえた）。このＰＶＡ−汚泥
を実施例１と同様に微生物固定化工程に付した。
【００２２】えられた固定化微生物担体（粒径３mm）を
用い、操作容積が10Ｌの生物反応器にて200ppmのアンモ
ニア窒素を含む人工廃水を連続流入し（流入量30Ｌ／
日）、担体充填率25％、通気量20Ｌ／分で、10日連続操
作した結果、流出水のアンモニア窒素濃度は９ppm であ
り、92％のアンモニア窒素が硝酸窒素に転換された。
用い、操作容積が10Ｌの生物反応器にて200ppmのアンモ
ニア窒素を含む人工廃水を連続流入し（流入量30Ｌ／
日）、担体充填率25％、通気量20Ｌ／分で、10日連続操
作した結果、流出水のアンモニア窒素濃度は９ppm であ
り、92％のアンモニア窒素が硝酸窒素に転換された。
【００２３】実施例３ 豚養殖場廃水（ＣＯＤ濃度1500〜2000ppm 、総窒素濃度
200 〜300ppm）で一ヵ月馴化した活性汚泥を遠心してえ
られた濃縮汚泥溶液と、18重量％のＰＶＡ（ケン化度99
％以上、重合度2000）水溶液を１：１の重量比で均一に
混合し、５重量％のホウ酸と10重量％のリン酸二水素ナ
トリウムを含む混合溶液に滴下し、１時間浸漬して直径
３mmの球状ゲル顆粒を形成した。えられた固定化微生物
担体を実施例２と同様の生物反応器にて、豚養殖場廃水
の処理を行った。反応器の操作条件は実施例２と同様に
行った。20日の連続操作後、流出水のＣＯＤ濃度は200
〜300ppmに低下し、総窒素濃度も120 〜180ppmに低下し
た。
200 〜300ppm）で一ヵ月馴化した活性汚泥を遠心してえ
られた濃縮汚泥溶液と、18重量％のＰＶＡ（ケン化度99
％以上、重合度2000）水溶液を１：１の重量比で均一に
混合し、５重量％のホウ酸と10重量％のリン酸二水素ナ
トリウムを含む混合溶液に滴下し、１時間浸漬して直径
３mmの球状ゲル顆粒を形成した。えられた固定化微生物
担体を実施例２と同様の生物反応器にて、豚養殖場廃水
の処理を行った。反応器の操作条件は実施例２と同様に
行った。20日の連続操作後、流出水のＣＯＤ濃度は200
〜300ppmに低下し、総窒素濃度も120 〜180ppmに低下し
た。
【００２４】実施例４ 20重量％のＰＶＡ（ケン化度99％以上、重合度2000）水
溶液10ｇと、ビール酵母（Saccharomyces cerevisiae）
遠心濃縮液（細胞濃度30ｇ／ｌ）10ｇを充分攪拌混合し
て、実施例１と同様の微生物固定化工程に付した。えら
れた固定化微生物担体（粒径２mm）１５ｇを、３重量％
のグルコースを含む培地150 ｍｌと混合し、フラスコに
移し、30℃にて８時間振盪培養した結果、培養液中のア
ルコール生産濃度は10.2ｇ／ｌであった。一方、同じ菌
体量と、同じ培養条件にて、遊離細胞の培養を８時間行
うと、培養液中のアルコール生産濃度は10.6ｇ／ｌであ
った。
溶液10ｇと、ビール酵母（Saccharomyces cerevisiae）
遠心濃縮液（細胞濃度30ｇ／ｌ）10ｇを充分攪拌混合し
て、実施例１と同様の微生物固定化工程に付した。えら
れた固定化微生物担体（粒径２mm）１５ｇを、３重量％
のグルコースを含む培地150 ｍｌと混合し、フラスコに
移し、30℃にて８時間振盪培養した結果、培養液中のア
ルコール生産濃度は10.2ｇ／ｌであった。一方、同じ菌
体量と、同じ培養条件にて、遊離細胞の培養を８時間行
うと、培養液中のアルコール生産濃度は10.6ｇ／ｌであ
った。
【００２５】実施例５ 20重量％のＰＶＡ（ケン化度99％以上、重合度2000）水
溶液10ｇと、ステロイド転換細菌（Arthrobacter simpl
ex）濃縮液（細胞濃度20ｇ／ｌ）10ｇを充分攪拌混合し
て、実施例３と同様の微生物固定化工程に付した。えら
れた固定化微生物担体（粒径２mm）15ｇを0.2 重量％の
ハイドロコルチゾンを含む培地150 ｍｌと混合し、容積
500 ｍｌのフラスコに移して振盪培養によりステロイド
の△1 -脱水素生化学反応を行い、５時間培養した結
果、90％の基質がプレドニソロンに転換した。
溶液10ｇと、ステロイド転換細菌（Arthrobacter simpl
ex）濃縮液（細胞濃度20ｇ／ｌ）10ｇを充分攪拌混合し
て、実施例３と同様の微生物固定化工程に付した。えら
れた固定化微生物担体（粒径２mm）15ｇを0.2 重量％の
ハイドロコルチゾンを含む培地150 ｍｌと混合し、容積
500 ｍｌのフラスコに移して振盪培養によりステロイド
の△1 -脱水素生化学反応を行い、５時間培養した結
果、90％の基質がプレドニソロンに転換した。
【００２６】実施例６ 15重量％のＰＶＡ（ケン化度99％以上、重合度2000）水
溶液10ｇを、３ｇのイソアミラーゼおよび２ｇのβ−ア
ミラーゼと充分攪拌混合して、実施例１と同様の固定化
工程に付した。えられた固定化酵素担体（粒径２mm）15
ｇを、50ｇ／ｌの液化アミラーゼを含む基質溶液150 ｍ
ｌと混合し、容積500 ｍｌのフラスコに移して振盪攪拌
により澱粉の加水分解反応を行った結果、反応３時間後
のマルトース濃度は41ｇ／ｌで、基質の転換率は82％で
あった。
溶液10ｇを、３ｇのイソアミラーゼおよび２ｇのβ−ア
ミラーゼと充分攪拌混合して、実施例１と同様の固定化
工程に付した。えられた固定化酵素担体（粒径２mm）15
ｇを、50ｇ／ｌの液化アミラーゼを含む基質溶液150 ｍ
ｌと混合し、容積500 ｍｌのフラスコに移して振盪攪拌
により澱粉の加水分解反応を行った結果、反応３時間後
のマルトース濃度は41ｇ／ｌで、基質の転換率は82％で
あった。
【００２７】
【発明の効果】本発明の方法によれば、耐水性と機械強
度が高く、生化学活性のすぐれた固定化生体触媒を、短
時間かつ低コストで容易に製造することができる。
度が高く、生化学活性のすぐれた固定化生体触媒を、短
時間かつ低コストで容易に製造することができる。
【図１】本発明の微生物または酵素の固定化生体触媒の
製造フローチャートである。
製造フローチャートである。
Claims (16)
- 【請求項１】 ポリビニルアルコールと微生物または酵
素よりなる混合物を、濃度が３重量％から飽和のホウ酸
水溶液にてゲル化処理を行ない、ゲル球体を生成するポ
リビニルアルコールによる微生物または酵素の固定化生
体触媒の製造法において、ゲル化処理の時間が10分〜２
時間であり、さらにえられたゲル球体を３〜20重量％リ
ン酸またはリン酸塩水溶液に30分間以上浸漬して硬化さ
せることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 ポリビニルアルコールと微生物または酵
素よりなる混合物を、濃度が３重量％から飽和のホウ酸
水溶液にてゲル化処理を行ない、ゲル球体を生成するポ
リビニルアルコールによる微生物または酵素の固定化生
体触媒の製造法において、ホウ酸水溶液として３〜20重
量％のリン酸またはリン酸塩を含有するホウ酸水溶液を
使用し、30分〜３時間のゲル化および硬化処理時間で、
ゲル化および硬化を同時に行なうことを特徴とする方
法。 - 【請求項３】 ホウ酸水溶液が飽和のホウ酸水溶液であ
り、ゲル化処理の時間が15分〜30分間である請求項１記
載の方法。 - 【請求項４】 リン酸またはリン酸塩水溶液の濃度が５
〜15重量％で、ゲル球体を浸漬する時間が１〜２時間で
ある請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 ホウ酸水溶液が、飽和のホウ酸と５〜15
重量％のリン酸またはリン酸塩を含有する請求項２記載
の方法。 - 【請求項６】 ゲル化および硬化処理の時間が１〜２時
間である請求項２記載の方法。 - 【請求項７】 リン酸またはリン酸塩が、リン酸ナトリ
ウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン
酸アンモニウムおよびリン酸よりなる群より選ばれるも
のである請求項１または２記載の方法。 - 【請求項８】 ポリビニルアルコールの重合度が1000〜
3000で、ケン化度が70〜98％またはそれ以上であり、該
ポリビニルアルコールを10〜20重量％の水溶液として使
用する請求項１または２記載の方法。 - 【請求項９】 ポリビニルアルコールの重合度が1500〜
2000で、ケン化度が95〜98％またはそれ以上である請求
項８記載の方法。 - 【請求項１０】 ポリビニルアルコール水溶液と、微生
物または酵素水溶液の混合重量比が１：２〜２：１であ
る請求項１または２記載の方法。 - 【請求項１１】 微生物が細菌、菌類、藻類、原生動物
またはそれらの混合物である請求項１または２記載の方
法。 - 【請求項１２】 微生物が活性汚泥微生物である請求項
１または２記載の方法。 - 【請求項１３】 活性汚泥微生物が農業または工業廃水
で馴化した活性汚泥微生物である請求項１２記載の方
法。 - 【請求項１４】 微生物がビール酵母である請求項１ま
たは２記載の方法。 - 【請求項１５】 微生物がステロイド転換細菌である請
求項１または２記載の方法。 - 【請求項１６】 酵素がアミラーゼ、セルラーゼ、プロ
テアーゼまたはグルコシダーゼである請求項１または２
記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3974392A JPH072114B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | ポリビニルアルコールを用いた固定化生体触媒の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3974392A JPH072114B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | ポリビニルアルコールを用いた固定化生体触媒の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0638754A true JPH0638754A (ja) | 1994-02-15 |
| JPH072114B2 JPH072114B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=12561449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3974392A Expired - Lifetime JPH072114B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | ポリビニルアルコールを用いた固定化生体触媒の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072114B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003053385A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-25 | Kurita Water Ind Ltd | 生物脱窒装置 |
| JP2010201423A (ja) * | 1999-06-10 | 2010-09-16 | Bicom:Kk | 活性汚泥に含まれる脱窒細菌の高濃度培養方法 |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP3974392A patent/JPH072114B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010201423A (ja) * | 1999-06-10 | 2010-09-16 | Bicom:Kk | 活性汚泥に含まれる脱窒細菌の高濃度培養方法 |
| JP2003053385A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-25 | Kurita Water Ind Ltd | 生物脱窒装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH072114B2 (ja) | 1995-01-18 |
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