JPS58165773A - 酵素反応装置 - Google Patents

酵素反応装置

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JPS58165773A
JPS58165773A JP57049276A JP4927682A JPS58165773A JP S58165773 A JPS58165773 A JP S58165773A JP 57049276 A JP57049276 A JP 57049276A JP 4927682 A JP4927682 A JP 4927682A JP S58165773 A JPS58165773 A JP S58165773A
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membrane
permeate
enzyme
channel material
stock solution
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Shuji Senda
千田 修治
Yutaka Moroishi
裕 諸石
Yasuo Kihara
木原 康夫
Isoji Sakai
酒井 五十治
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Nitto Denko Corp
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Nitto Electric Industrial Co Ltd
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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】 不発りJは、酵素反応装置、特に、スパイラル型やプリ
ーツ型の膜モジュールを用いた酵素反応装置に関する。
固定化酵素を用いた従来の酵素反応装置fetは、主と
して、平膜形式のもの(例えば特開昭58−10478
5号、同特開昭55−1023888)やチューブラ−
型のもの(例えば、科学と生物第16巻685ページ(
1978))が知られている。
これら従来の装置は、いずれも単位体積あたシの酵素の
反応効率が低い。
本発明の目的は単位体積あたシの酵素反応効率の優れた
酵素反応装置を提供することにある。本発明の他の目的
は2反応系を複合酵素系にし得る酵素反応装置を提供す
ることにある。
本発明の酵素反応装置はスパイラlv型膜モジュ−ルや
プリーツ型膜モジュールを用いその膜、原液流路材、お
よび透過液流路材のうちの少々くとも1つに酵素が固定
されている。本発明の他の装置は、その膜モジュールの
膜と原液流路材との間および膜と透過液流路材との間の
少なくとも一方に固定化酵素が介在されている。本発明
のさらに他の装置は、その膜モジュールの膜9原液流路
材および透過流路拐のうちの少なくとも1つに酵素が固
定され、かつ、膜と原液流路材との間および膜と透過液
流路材との間の少なくとも一方に固定化酵素が介在され
ている。即ち本発明は供給原液の流路を形成する第1の
領域と透過液の流路を形成する第2の領域とを仕切る透
過性膜体と、該第2の領域に連通して透過液を導出する
有孔中空管を備えてなる膜モジュールと酵素を結合して
なる酵素反応装置を提供するものである。
以下に本発明を説明する。
第1図(a)および(b)に示すように1本発明装置に
用いられるスパイラル型膜モジュー/I/1は、基本的
にdl、(a)多孔性中空管2と、(b)2枚の膜31
゜31によって作られる膜封筒3と、(C)その膜封筒
3内を透過液流路とするために膜封筒3内に配置−され
る透過液流路材32と、(d)膜封筒3の一方の外面に
配置される原液流路材4と、を有し、(e)膜封筒3と
透過液流路材32と原液流路材4との3者でなる組合せ
体を中空管2にらせん状に巻回して構成されている。こ
のタイプの膜モジュールに原液を供給するには2つの方
法がある。1つは。
原液を上記巻回体の側端から中空管軸に平行に供給する
方法である(特公昭44−1421 sり。
この場合には1巻回体の巻終多端が接着剤などで液密状
にシールされている。今1つは、原液を巻回体の巻終多
端から中空管軸に直交する方向に供給する方法である(
特公昭52−5431号)。
この場合には1巻回体の両側端が接着剤などで液密状に
シールされている。いずれのタイプの膜モ、−一8も原
液、原液、ぼたヶ介1.ゎ液やあ。
入シついで膜31を透過しこの透過液流路材32  .
1を介して透過液流路から中空管2を経て糸外へ流出す
るよう構成されている。
M2図に示すように9本発明装置に用いられるグリーン
型膜モジュー/I/11は、基本的には、(a)長手方
向にジグザグ状に折ジノcたまれる膜311と。
(b)この膜311の一方の面を原液流路とするために
こめ膜面に配置される原液流路材41と、(C)この膜
311の他面を透過液流路とするためにこの膜面に配置
される透過液流路材321とを有し、(d)これら原液
流路と透過液流路とが膜311を介して交互に複数列形
成される。透過液流路の膜端縁部310は接着剤などに
より液密状にシールされる。原液は上記折シたたみ体の
側端から供給され原液流路材41を介して原液流路に入
シ膜311を透過しこの膜透過液が透過液流路材321
を介して透過液流路から(中空管21を経て)系外へ流
出するよう構成されている。
本反応装置の圧力は、操作時の基質の分子の大きさや膜
による分別程度によシ法定される。膜としては逆浸透膜
に限定されることはなく、限外p過膜、精密p過膜など
分画性能を有するあらゆるものが用いられ得る。その素
材としては、セルロース誌導体、エチレンー酢酸ビニル
共重合体けん化物、ポリアミド、ポリイミドなどいかな
るものでもよい。その選択は膜に酵素を固定するかしな
いか、膜による分別を行うか行なオ〕ないか、固定化す
る酵素2反応溶媒、基質などに依存してなされ得る。膜
の固定化方法としては、イオン結合。
共有結合、包括などあらゆる方法が用いられ得る。
例えば、膜にα−アミラーゼを固定してでんぷんの分解
を行うときには、限外p過膜としての性能ヲ有スるエチ
レン−酢酸ビニル共重合体けん化物を膜として用いる。
固定化にはグルタルアルデヒドによシ、共有結合が採用
され得る。このとき。
膜によ尻・基質と反応生成物とを分離するには分画分子
量1万以下の膜が選択される。分離を行なわず反応のみ
を行う場合には1分画分子源は自由に選択され得る。
原液流路材としては、原液の流路が保持でき。
原液の濃度分極を少なくする効果を奏し得るものならば
何でもよい。その例としてはポリプロピレン、ナイロン
、レーヨン、ビニロン等のメンシュがある。これに、酵
素を固定する場合には、ナイロン、レーヨン、ビニロン
などがよい。レーヨンに酵素を固定するには2例えば、
レーヨンを塩化シアヌルによ多処理し、これを酵素と反
応させることによシ行なう。
透過液流路材としては、加圧下でも流路を保持できるよ
うなものであれば何でもよく、一般には。
綿、羊毛のフェルト、ナイロン、ポリエステル。
レーヨン、レーヨンビスコースまたはアクリ/L/繊維
、ガラス布、ポリエステルメツシュを、メラミンやエポ
キシド等で樹脂処理したものが用いられる。これに酵素
を固定するには1例えば、ポリエステルメンシュを水酸
化ナトリウム等の水溶液によ多部分加水分解し、できた
水酸基やカルボキシル基を介して、酵素を固定する。こ
のときの結合には、水酸基については、グルタルアルデ
ヒド。
テレフタルアルデヒド、塩化シアヌル等を用いる。
カルボキシル基については、グルタルアルデヒド。
テレフタルアルデヒド、水溶性カルボジイミド等を用い
る。
基質溶液の供給方法としては、スパイラA/ffl膜モ
ジュールについてはスパイラル中心軸に平行に原液流路
材に供給する方法、スパイラル巻の巻き終多端から原液
流路材に供給する方法、などの供給方法が用いられ得る
また2間にはさみ込む固定化酵素はピース状。
w4維状などのいかなる形態のものでもよい。その固定
化方法もイオン結合共有結合などいかなるものでもよい
このように2本発明の酵素反応装置は、酵素と基質の接
触面積が大きいため2反応効率が高くな゛る。さらに、
各流路材に酵素が固定されたシ、固定化酵搬が膜と流路
材の間にはさみ込まれているため1反応効率が著しく高
くなる。また、異種の酵素を固定化することによシ、多
段階反応が可能となる。
以下に不発り]の実施例を述べる。本発明はこれに限定
されるものではない。
実施例1 1、固定化酵素膜の作成 エチレン−酢酸ビニル系共重合体ケン化物膜(株式会社
クラレPVA−Hの水溶液からキャスティング法にて作
成した80μのフィルムを、グルタルアルデヒドによシ
架橋したもの)を、0.1Mリン酸塩緩衝液でPH6,
0に調整した5重量%グルタルアルデヒド水溶液に室温
にて1.5時間浸漬し反応させた。ついで、これをPH
7,0のリン酸塩緩衝液で十分洗浄した。洗浄後、この
フィルム状担体を、グルコースイソメラーゼの10%リ
ン酸塩緩衝液溶液(PH7,0)に室温にて20時間浸
漬し、グルコースイソメラーゼを固定した。・PH6,
5のリン酸塩緩衝液でよく洗浄することによシ固定化グ
ルコースイソメラーゼ膜を得た。その比活性は20%で
あった。この膜を膜モジユール用膜としてスパイラA/
型膜モジュールに組み込んだ。その膜面積はQ、3gm
2であった。このモジュールに1%グルコース溶液を1
z/min  の流量で供給したところ、透過液中のフ
ラクトース濃度は0.01%であった。
実施例2 スパイラ/L/型膜モジュールの膜と原液流路材との間
に固定化酵素(比活性80%)を入れた。
この酵素は1弱塩基性イオン交換樹脂にイオン結合によ
シグルコースイソメラーセを固定化して調製したもので
あった。これによシ透過波中の7ラクト一ス濃度は0.
05%となった。
実施例3 レーヨンメツシュでなる原液流路材を、  PH6,0
に調整した5重i%のグルタルアルデヒド水溶液に室温
で6時間浸漬し反応させた。これを。
ついで、 PH7,0のリン酸塩緩衝液で十分に洗浄し
た。洗浄後、このメンシュ状担体を、グルコースイソメ
ラーゼの10%リン酸塩緩衝液溶液(PH7,0)に室
温にてまる1日浸演し、グルコースイソメラーゼを固定
した。その比活性は30%であった。
これを上記実施例1のグルコースイソメラーゼ固定膜と
組み合わせてモジュールをつくシ、これに1%グルコー
ス溶液をIl!/min  の流量で供給した。得られ
た透過液中の7ラクトースbsは0.05%であった。
さらに、実施例2で得た固定化酵素を、これら膜と原液
流路材との間にそう人すると透過中の7ラクト一ス濃度
は0.08%となった。
実施例4 ポリエステルメンシュでなる透過液流路材をIN水酸化
ナトリウム水溶液に1時間浸漬した後。
水でよく洗浄した。得られた部分加水分解ポリエステル
メツシュを、  PH6,0に調整した5重量%のグル
グルアルデヒド水溶液に室温で1日浸漬し反応させた後
、PH7,0のリン酸緩衝液で十分洗浄した。次に、こ
のメンシュ状担体を、グルコースイソメラーゼの10%
リン酸塩緩衝液溶液(PH7,0)に室温で1日浸漬し
、グルコースイソメラーゼを固定した。その比活性は2
0%であった。
膜にはグルコースイソメラーゼ溶液のかわシにグルコア
ミラーゼの10%リン酸塩緩衝液溶液(PH7,0)を
用いることによル上記実施例1と同様にしてグルコアミ
ラーゼを固定した(比活性10%)。原液流路材にはα
−アミラーセを固定しく比活性40%)た。これら膜と
原液流路材とをこのグルコースイソメラーゼを固定した
透過液流路材と組み合わせてモジュールを作成した。そ
の膜面積は0.38m!であった。
このモジュールに1%のでんぷん水溶液を原液として1
 //min  の流量で流したLころ透過液として得
られた反応液中には7ラクトースが0.03%含まれて
いた。
実施例5 上記実施例4の組合せに加えて、さらに、イオン交換樹
脂に固定したグルコアミラーゼを膜と原液流路材の間に
そう人し、イオン交換樹脂に固定Llグルコースイソメ
ラーセを膜と透過液流路材の間にそう人したところ、得
られた透過液中の7ラクト一ス濃度は0.05%であっ
た。
実施例6 上記実施例5の組合せに加えて、さらに、イオン交換樹
脂にイオン結合にてα−アミラーセを  ・1固定化し
た固定化酵素を膜と透過液流路材との間にそう入した。
このことよシ透過液中の7ラクト一ス濃度はさらにあが
シ、  O,OS%となった。
実施例7 実施例1と同様にして得た固定化グルコースイソメラー
ゼ膜を長手方向に折シたたんで2表側に原液流路材を、
裏側には透過液流路材を置き第2図に示したモジュール
を作成した。膜面積は0.5 m2であった。1%グル
コース溶液をlj’/minの液量で供給したところ、
透過液中の7ラクト一ス濃度は0.01%であった。さ
らに、原液流路材にもグルコースイソメラーゼを固定す
ると透過液中のンラクトース濃度は0.03%であった
。さらに、原液流路材と膜との間にグルコースイソメラ
ーゼを固定した固定化酵素をそう人したところ透過液中
の7ラクト一ス濃度は0.05%であった。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明装置に用いる膜モジュールの一例
を示す部分切欠斜視図、第1図(b)はその分解斜視図
、および第2図は膜モジュールの他の例を示す半図解式
斜視図である。 1・・・スパイラ/l/型膜モジュール、2.21・・
・中空管、  31. 311・・・膜、4.41・・
・原液流路材、32゜321・・・透過液流路材。 以  上 代理人 弁理士 山 木 秀 策

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、原液流路材を介して原液流路に入る原液が膜を透過
    し該膜透過液が透過液流路材を介して透過液流路から系
    外へ流出するよう構成された膜モジュールにおいて、該
    膜、該原液流路材、および該透過液流路材の内の少なく
    とも1つに酵素を固定してなる酵素反応装置。 2、原液流路材を介して原液流路に入る原液が膜を透過
    し該膜透過液が透過液流路材を介して透過液流路から系
    外へ流出するよう構成された膜モジュールにおいて、該
    膜と該原液流路材との間。 および該膜と該透過液流路材との間の少なくとも一方に
    固定化酵素を介在させてなる酵素反応装置。 3、原液流路材を介して原液流路に入る原液が膜と透過
    し該膜透過液が透過液流路材を介して透過液流路から系
    外へ流出するよう構成された膜モジュールにおいて、該
    膜、該原液流路材、および該透過液流路材の内の少なく
    とも1つに酵素を固定し、かつ、該膜と該原液流路材と
    の間および該肌と該透過液流路材どの間の少なくとも一
    方に固定化酵素を介在させてなる酵素反応装置。
JP57049276A 1982-03-25 1982-03-25 酵素反応装置 Granted JPS58165773A (ja)

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JPS6258705B2 JPS6258705B2 (ja) 1987-12-07

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61141897A (ja) * 1984-12-17 1986-06-28 Shoichi Shimizu 生物化学反応方法
JP2016158514A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 横浜油脂工業株式会社 羅漢果甘味成分含有組成物、及びその製造方法

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