JPH05168481A - Preparation method of immobilized gel including biocatalyst and its use - Google Patents
Preparation method of immobilized gel including biocatalyst and its useInfo
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- JPH05168481A JPH05168481A JP33841591A JP33841591A JPH05168481A JP H05168481 A JPH05168481 A JP H05168481A JP 33841591 A JP33841591 A JP 33841591A JP 33841591 A JP33841591 A JP 33841591A JP H05168481 A JPH05168481 A JP H05168481A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ポリビニルアルコール
と水溶性高分子多糖類をゲル基材とした包括法による固
定化ゲルの作製法、および、その使用法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for preparing an immobilized gel by a comprehensive method using polyvinyl alcohol and a water-soluble polymer polysaccharide as a gel substrate, and a method for using the same.
【0002】ポリビニルアルコールと水溶性高分子多糖
類をゲル基材として用いて、微生物または酵素などの生
体触媒を保持・安定化させた粒状成型物(いわゆる固定
化ゲル)を作製し、包括した生体触媒に特異的な生化学
反応を利用して、種々の物質の生産・分解等を行う技術
は従来より探究されている。ここで、‘固定化ゲル’に
ついては、以後単にゲルと呼ぶ。また、‘包括した生体
触媒に特異的な生化学反応’については、これ以後単に
‘反応’と呼ぶ。[0002] Using polyvinyl alcohol and water-soluble polymer polysaccharide as a gel base material, a granular molded product (so-called immobilized gel) in which a biocatalyst such as a microorganism or an enzyme is retained and stabilized (so-called immobilized gel) is prepared and included BACKGROUND ART Techniques for producing and decomposing various substances by utilizing biochemical reactions specific to catalysts have been conventionally explored. Here, the "immobilized gel" is simply referred to as a gel hereinafter. In addition, the "biochemical reaction specific to the entrapped biocatalyst" is hereinafter simply referred to as "reaction".
【0003】[0003]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ゲルの
作製法については、既に種々の技術が提案されている。
特に、微生物菌体そのものを固定化するためには、いわ
ゆる‘包括法’と呼ばれるゲル作製法が採用されるのが
一般的である。特開平2−211872、特開昭63−
109779、特開昭62−138193等がこの様な
包括法によるゲル作製法を開示している。2. Description of the Related Art Various techniques have already been proposed as a method for producing a gel.
In particular, in order to immobilize the microbial cells themselves, it is general to employ a so-called “entrapping method” gel preparation method. JP-A-2-211872, JP-A-63-
109779, JP-A-62-138193 and the like disclose a gel preparation method by such a comprehensive method.
【0004】すなわち、ゲル基材である高分子素材(た
とえば、ポリビニルアルコール及びκ−カラギーナン等
の水溶性高分子多糖類)と生体触媒(微生物または酵
素)を均一にまぜた後に、注射針・噴霧器や円盤成型器
などを用いて、適当な条件の無機塩溶液中に滴下するこ
とにより、ゲルは球状に成型される。一般的には、この
後で成型されたゲルの強度・耐水性・安定性を高める処
理を行う。たとえば、凍結・融解処理、ほう酸水溶液中
での懸濁などの手法が用いられてる。That is, a polymer material (for example, polyvinyl alcohol and a water-soluble polymer polysaccharide such as κ-carrageenan) which is a gel base material and a biocatalyst (microorganism or enzyme) are uniformly mixed, and then an injection needle / sprayer. The gel is formed into a spherical shape by dropping it into an inorganic salt solution under appropriate conditions using a disc molding machine or the like. Generally, after this, a treatment for enhancing the strength, water resistance and stability of the molded gel is performed. For example, techniques such as freeze / thaw treatment and suspension in an aqueous solution of boric acid are used.
【0005】工業的に利用することのできるゲルを作製
するためには、ゲルは反応中にある一定の強度および安
定性を維持している必要がある。すなわち、反応を進行
させるためには、ゲルを反応槽内で連続撹はんしたり、
反応槽内に充填する必要が生じる。また、ゲルは長期間
の連続使用や数回の再使用に耐えられることが望まし
い。このため、従来の技術では、ゲル成型時または成型
後にゲルに強度を付加する処理が特に重要なプロセスで
あり、かつ、その特徴ともなっている。In order to make a gel that can be used industrially, the gel must maintain a certain strength and stability during the reaction. That is, in order to proceed the reaction, the gel is continuously stirred in the reaction vessel,
It becomes necessary to fill the inside of the reaction tank. Further, it is desirable that the gel can withstand continuous use for a long period of time or be reused several times. For this reason, in the conventional technique, the process of imparting strength to the gel during or after the gel molding is a particularly important process, and is also a feature thereof.
【0006】ところが、このような強度付加処理は、そ
れ自体が工業的には煩雑な処理であることは言うまでも
ない。たとえば、凍結処理によりゲルに強度を付加する
ためには、ゲルを一旦この溶液から取り出す必要が生じ
る。一方、強度付加処理が行われていないゲルは、成型
に用いられた無機塩溶液中での懸濁状態では比較的安定
であるが、非懸濁状態ではゲル相互の密着が起こり、
‘団子状態’となり易い。このため、ゲル相互の密着を
防止しつつ、ゲルを効率よく回収しなければならない。However, it goes without saying that such a strength adding process is industrially complicated in itself. For example, in order to add strength to the gel by freezing, it is necessary to remove the gel from this solution once. On the other hand, the gel which has not been subjected to the strength addition treatment is relatively stable in the suspended state in the inorganic salt solution used for molding, but in the non-suspended state, the mutual adhesion of the gel occurs,
It is easy to get into a "dumpling state". Therefore, it is necessary to efficiently collect the gel while preventing the gels from sticking to each other.
【0007】また、特開昭62−138193で開示さ
れているほう酸を含む水溶液中でゲルの成形と強度付加
を同時に行う方法は、ほう酸自体の人間に対する毒性を
考慮した場合、食品業・飼料業等に応用することには限
界があり、また、ゲル成形後にゲルを洗浄する必要も生
じる。Further, the method of simultaneously forming a gel and adding strength in an aqueous solution containing boric acid, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-138193, is a food / feed industry in consideration of the toxicity of boric acid itself to humans. There is a limit to the application to the above, and it is necessary to wash the gel after gel molding.
【0008】本発明者らは、ゲルの成型と同時にゲルに
強度を付加できることが、工業的に必要なゲル作製法で
あると考え、種々の検討を加えた。The present inventors considered that the ability to add strength to the gel at the same time as molding the gel is an industrially necessary gel preparation method, and made various studies.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゲルの成
型と強度付加を一度に達成できる無機塩溶液の種類と濃
度について種々の検討を加えた結果、高濃度の炭酸イオ
ン水溶液、好ましくは炭酸アンモニウム水溶液が最も最
適であるとの結論を得て本発明を完成させた。[Means for Solving the Problems] As a result of various studies on the type and concentration of an inorganic salt solution capable of achieving gel molding and strength addition at one time, the present inventors have found that a high concentration carbonate ion aqueous solution, preferably Completed the present invention by concluding that an aqueous solution of ammonium carbonate is the most optimal.
【0010】さらに、高濃度の炭酸イオン水溶液中にて
作成されたゲルは、高濃度の無機塩溶液中、好ましくは
高濃度の炭酸イオン水溶液中、さらに好ましくは高濃度
の炭酸アンモニウム水溶液中では、連続撹はん・充填な
どの諸操作下でも十分その成型性と強度を長期間保持す
ることを見い出したのである。Further, the gel prepared in a high-concentration carbonate ion aqueous solution contains a high-concentration inorganic salt solution, preferably a high-concentration carbonate ion aqueous solution, and more preferably a high-concentration ammonium carbonate aqueous solution. They have found that they can retain their moldability and strength for a long time even under various operations such as continuous stirring and filling.
【0011】特に、本発明によると、従来開示されてい
るような単なるカチオンの存在だけではなく、高濃度の
炭酸イオンが同時に存在することが、成型と同時に強度
をゲルに付加するにあたっては必須である。In particular, according to the present invention, not only the presence of cations as disclosed heretofore but also the simultaneous presence of a high concentration of carbonate ions is essential for adding strength to the gel simultaneously with molding. is there.
【0012】即ち、本発明は、ポリビニルアルコールと
κ−カラギーナンからなる高分子素材をゲル基材として
用い、微生物または酵素などの生体触媒を包括的に固定
化したゲルを作製する場合において、ゲル成形時に用い
る無機塩溶液が、高濃度の炭酸イオンを含む条件下での
ゲル作製法と、このゲルの高濃度の無機塩溶液中での使
用法である。That is, according to the present invention, when a polymer material composed of polyvinyl alcohol and κ-carrageenan is used as a gel base material and a gel in which a biocatalyst such as a microorganism or an enzyme is comprehensively immobilized is prepared, gel molding is performed. An inorganic salt solution used at times is a method for preparing a gel under conditions containing a high concentration of carbonate ions, and a method of using this gel in a high concentration of an inorganic salt solution.
【0013】具体的には、以下のような諸操作により工
業上有効なゲルを作製することができる。まず、ポリビ
ニルアルコールとκ−カラギーナンとからなる固定化用
高分子素材と生体触媒(微生物または酵素など)を、1
0℃から50℃、好ましくは15℃から35℃の恒温下
にて、均一に撹はん・混合する。以下、この溶液を菌体
懸濁液と呼ぶ。この場合、用いるポリビニルアルコール
としては、例えば、重合度500〜2000、けん化度
87.0〜89.0のものをその代表例として選ぶこと
ができる。Specifically, an industrially effective gel can be produced by the following operations. First, a polymer material for immobilization consisting of polyvinyl alcohol and κ-carrageenan and a biocatalyst (microorganism or enzyme etc.)
Stir and mix uniformly at a constant temperature of 0 ° C to 50 ° C, preferably 15 ° C to 35 ° C. Hereinafter, this solution is referred to as a cell suspension. In this case, as the polyvinyl alcohol to be used, for example, one having a polymerization degree of 500 to 2000 and a saponification degree of 87.0 to 89.0 can be selected as a representative example.
【0014】また、ゲル基材として使用する水溶性高分
子多糖類としては、κ−カラギーナンが好適な例であ
り、κ−カラギーナンを用いた場合は、その後の反応に
用いるのに十分な成形性と強度を持つゲルを作製するこ
とができる。Further, as the water-soluble polymer polysaccharide used as the gel base material, κ-carrageenan is a preferable example, and when κ-carrageenan is used, the moldability sufficient for the subsequent reaction is obtained. It is possible to produce a gel having strength.
【0015】次に、上述の方法で調製した菌体懸濁液
は、注射針・噴霧器や回転円盤成形器などを用いて、撹
はん状態である高濃度の炭酸イオン水溶液中に逐次滴下
され、粒子径の均一な球状のゲルに成型される。この高
濃度の炭酸イオン水溶液は、その温度が0℃から50
℃、好ましくは20℃から30℃である。このようにし
て、少なくとも直径1mmから10mm以下の任意の大
きさの球状のゲルを成形させることが可能である。続い
て、30分以上撹はんを続けることで、十分な強度のゲ
ルを調整することができる。Next, the bacterial cell suspension prepared by the above-mentioned method is successively added dropwise into a high-concentration carbonate ion aqueous solution in a stirring state by using an injection needle / sprayer, a rotary disk molding machine, or the like. , Molded into a spherical gel having a uniform particle size. This high-concentration carbonate ion aqueous solution has a temperature of 0 ° C to 50 ° C.
C., preferably 20 to 30.degree. In this way, it is possible to mold a spherical gel of any size having a diameter of at least 1 mm to 10 mm or less. Then, by continuing stirring for 30 minutes or more, a gel having sufficient strength can be prepared.
【0016】本発明における高濃度の炭酸イオン水溶液
とは、具体的には、炭酸イオン濃度としては1.5M以
上、好ましくは2.0M以上であればよい。含有するカ
チオンとしては、アンモニウムイオンが最も望ましい
が、水素イオンを除く他の無機陽イオンを選ぶこともで
きる。例えば、ナトリウムイオン・カリウムイオン・マ
グネシウムイオン・カルシウムイオン・バリウムイオン
・アルミニウムイオン等の単原子陽イオンをその代表例
に挙げることができる。The high-concentration carbonate ion aqueous solution according to the present invention may specifically have a carbonate ion concentration of 1.5 M or more, preferably 2.0 M or more. As the cation to be contained, ammonium ion is most desirable, but other inorganic cations other than hydrogen ion can be selected. Representative examples thereof include monatomic cations such as sodium ions, potassium ions, magnesium ions, calcium ions, barium ions, and aluminum ions.
【0017】高濃度の炭酸イオン水溶液中で成形し強度
を付加したゲルは、そのまま高濃度の無機塩溶液中で反
応に供することができる。この時の無機塩溶液の種類に
ついては、ゲルの成形性と強度を維持するのに十分な高
濃度に維持されている限りにおいては、任意に選択する
ことが可能である。好ましくは、以下の(イ)と(ロ)
の2条件を同時に満足していればよい。The gel which has been molded in a high-concentration carbonate ion aqueous solution and added with strength can be directly subjected to the reaction in a high-concentration inorganic salt solution. At this time, the type of the inorganic salt solution can be arbitrarily selected as long as it is maintained at a sufficiently high concentration to maintain the moldability and strength of the gel. Preferably, the following (a) and (b)
It is only necessary to satisfy the two conditions at the same time.
【0018】(イ)含有するアニオンとしては、炭酸イ
オンが最も好ましいが、水酸化物イオンを除く無機陰イ
オンを選ぶことができる。例えば、塩化物イオン等の単
原子陰イオンや硫酸イオン等の多原子陰イオンをその代
表例に挙げることができる。また、陰イオンは、上記に
例示した陰イオン単独、もしくは複数の混合状態で用い
ることができる。さらに、総アニオン濃度としては、
1.5M以上、好ましくは2.0M以上が望ましい。(A) The contained anion is most preferably a carbonate ion, but an inorganic anion excluding hydroxide ion can be selected. Representative examples thereof include monoatomic anions such as chloride ions and polyatomic anions such as sulfate ions. Further, the anion can be used alone or as a mixture of a plurality of the anions exemplified above. Furthermore, as the total anion concentration,
It is desired to be 1.5 M or more, preferably 2.0 M or more.
【0019】(ロ)含有するカチオンとしては、アンモ
ニウムイオンが最も好ましいが、水素イオンを除く無機
陽イオンを選ぶことができる。例えば、ナトリウムイオ
ン・カリウムイオン・マグネシウムイオン・カルシウム
イオン・バリウムイオン・アルミニウムイオン等の単原
子陽イオンを挙げることができる。また、陽イオンは、
上記に例示した陽イオン単独、もしくは複数の混合状態
で用いることができる。さらに、総カチオン濃度として
は、1.5M以上、好ましくは3.0M以上が望まし
い。また、アンモニウムイオンの場合は、5.0M以上
が望ましい。(B) Ammonium ions are most preferable as the contained cations, but inorganic cations other than hydrogen ions can be selected. For example, monatomic cations such as sodium ion, potassium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, aluminum ion and the like can be mentioned. Also, the cation is
The cations exemplified above can be used alone or in a mixed state of plural cations. Further, the total cation concentration is desirably 1.5 M or higher, preferably 3.0 M or higher. Further, in the case of ammonium ion, 5.0M or more is desirable.
【0020】微生物または酵素等の生体触媒に特徴的な
多種多様な生化学反応は、各々に特異的な無機塩濃度を
要求しており、極低濃度から高濃度まで広い範囲に及ん
でいる。この反応が、高い無機塩濃度を特異的に要求す
る場合、または、高い無機塩濃度下でも十分に反応性を
失わない場合には、本発明で開示した方法により、その
生体触媒をゲル中に包括することができる。A wide variety of biochemical reactions, which are characteristic of biocatalysts such as microorganisms and enzymes, require a specific concentration of an inorganic salt, and the concentration ranges from an extremely low concentration to a high concentration. When this reaction specifically requires a high inorganic salt concentration, or when the reactivity is not sufficiently lost even under a high inorganic salt concentration, the biocatalyst is incorporated into a gel by the method disclosed in the present invention. Can be included.
【0021】また、ある種の反応では、高塩濃度下で平
衡反応が一方に片寄ることがあり、このような反応にも
本発明を応用することができる。すなわち、本発明は、
高塩濃度を特異的に要求する反応や高塩濃度下で反応性
を失わない反応のみならず、高塩濃度下において平衡反
応がいずれか一方の側に片寄るような反応すべてについ
ても、その利用が可能である。Further, in some reactions, the equilibrium reaction may shift to one side at high salt concentration, and the present invention can be applied to such reactions. That is, the present invention is
Use not only for reactions that specifically require high salt concentrations and reactions that do not lose reactivity under high salt concentrations, but also for all reactions in which the equilibrium reaction shifts to either side under high salt concentrations Is possible.
【0022】たとえば、本発明によるゲルを利用できる
反応例として、L−フェニルアラニン・アンモニア・リ
アーゼによるL−フェニルアラニン生成反応を挙げるこ
とができる。同酵素は、低アンモニウムイオン濃度下で
は、L−フェニルアラニンが分解されて桂皮酸とアンモ
ニアが生じるが、高濃度のアンモニウムイオン溶液中で
は、逆に桂皮酸とアンモニアを基質としてL−フェニル
アラニンが生成する。そこで、同酵素または同酵素を生
産している微生物菌体をゲル中に固定して、高濃度の炭
酸アンモニウム溶液中で、桂皮酸とアンモニアよりL−
フェニルアラニンを生成・蓄積させることができる。For example, an example of a reaction in which the gel according to the present invention can be used is an L-phenylalanine-forming reaction with L-phenylalanine-ammonia-lyase. This enzyme decomposes L-phenylalanine to produce cinnamic acid and ammonia under low ammonium ion concentration, but in high-concentration ammonium ion solution, conversely L-phenylalanine is produced using cinnamic acid and ammonia as substrates. .. Therefore, the same enzyme or a microbial cell producing the same enzyme is fixed in a gel, and then L-containing cinnamic acid and ammonia in a high-concentration ammonium carbonate solution.
Phenylalanine can be produced and accumulated.
【0023】本発明によるゲルに包括固定化することが
できる微生物としては、以下のような属をその代表例と
して挙げることができる。 エシェリシア属(Escherichia) ロドスポリジュウム属(Rhodosporidiu
m) リゾプス属(Rhizopus) サッカロマイセス属(Saccharomyces) キャンディダ属(Candida) バチルス属(Bacillus)As the microorganisms that can be entrapped and immobilized in the gel according to the present invention, the following genera can be mentioned as typical examples. Escherichia Rhodosporidiu
m) Rhizopus Saccharomyces Saccharomyces Candida Bacillus
【0024】また、本発明によるゲルに包括固定化する
ことができる酵素としては、以下のような酵素をその代
表例として挙げることができる。 フェニルアラニンアンモニアリアーゼ (EC 4.
3.1.5.) ヒスチジンアンモニアリアーゼ (EC.4.
3.1.3.) アスパラギン酸アンモニアリアーゼ (EC.4.
3.1.1.) α−アミラーゼ (EC.3.
2.1.1.)The following enzymes can be listed as typical examples of the enzyme that can be entrapped and immobilized on the gel according to the present invention. Phenylalanine ammonia lyase (EC 4.
3.1.5. ) Histidine ammonia lyase (EC.4.
3.1.3. ) Aspartic acid ammonia lyase (EC.4.
3.1.1. ) Α-amylase (EC.3.
2.1.1. )
【0025】[0025]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明方法についてさ
らに具体的に説明する。 実施例1 重合度1500、けん化度87.0〜89.0のポリビ
ニルアルコール10重量部およびк−カラギーナン2重
量部を50℃の温水88重量部と混合し、よく撹はんし
て均一な溶液にした。この混合物1重量部に対して、乾
重量換算で10%のエシェリシア・コリー菌体懸濁液1
重量部を加えて、撹はんしながら混合した。以下、この
様な菌体と固定化用高分子素材の混合液を固定化用菌体
懸濁液と呼ぶ。EXAMPLES Hereinafter, the method of the present invention will be described more specifically with reference to examples. Example 1 10 parts by weight of polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 1500 and a degree of saponification of 87.0 to 89.0 and 2 parts by weight of κ-carrageenan were mixed with 88 parts by weight of warm water at 50 ° C., and the mixture was stirred well to give a uniform solution. I chose 1% by weight of this mixture, 1% suspension of Escherichia coli cell suspension in terms of dry weight
Parts by weight were added and mixed with stirring. Hereinafter, such a mixed liquid of the bacterial cells and the immobilizing polymer material is referred to as an immobilizing bacterial cell suspension.
【0026】ここで、エシェリシア・コリー菌は、通商
産業省工業技術院生物工業研究所に寄託されており、受
託番号はFERM−BP3569である。以下、この菌
株をBP3569と呼称する。Here, the Escherichia coli bacterium has been deposited at the Institute of Biological Industry, Ministry of International Trade and Industry, and the deposit number is FERM-BP3569. Hereinafter, this strain is referred to as BP3569.
【0027】また、このエシェリシア・コリー菌体(B
P3569)は、特開昭63−317087と同様にジ
ャーファーメンターを用いて培養を行い、遠心・集菌し
て調製した。Further, the Escherichia coli cell (B
P3569) was prepared by culturing using a jar fermenter as in JP-A-63-317087, centrifuging and collecting the cells.
【0028】一方、アンモニウムイオン濃度で11.6
M、炭酸イオン濃度を1.6M〜4.0Mまで変化させ
た種々の炭酸アンモニウム緩衝溶液を調製した。On the other hand, the ammonium ion concentration is 11.6.
M, various ammonium carbonate buffer solutions in which the carbonate ion concentration was changed from 1.6 M to 4.0 M were prepared.
【0029】上述の種々の炭酸イオン濃度を有する炭酸
アンモニウム緩衝溶液をゆるやかに撹はんし、続いて、
注射針の先端より固定化用菌体懸濁液をこの溶液中に2
5℃にて滴下して、粒径2.0mm程度のゲルを作製し
た。The above-mentioned ammonium carbonate buffer solution having various carbonate ion concentrations is gently stirred, and then,
Immobilize the bacterial suspension for immobilization into the solution from the tip of the injection needle.
The mixture was added dropwise at 5 ° C to prepare a gel having a particle size of about 2.0 mm.
【0030】各炭酸アンモニウム緩衝溶液中で調製され
たゲルの相対強度を測定した結果を表1に示した。この
内、相対強度で70以上を有するゲルは、長時間(20
時間以上)同じ組成の炭酸アンモニウム緩衝溶液中に
て、100rpmの撹はん条件下で十分な成型性と強度
を保つことができた。ここで、ゲルの強度測定の方法と
しては、左納らの方法(ケミカルエンジニアリング,V
ol.36,No.6,1991)に準じて行った。The results of measuring the relative strength of the gels prepared in the respective ammonium carbonate buffer solutions are shown in Table 1. Among them, the gel having a relative strength of 70 or more is used for a long time (20
Sufficient moldability and strength could be maintained under the stirring condition of 100 rpm in the ammonium carbonate buffer solution of the same composition for more than time). Here, as a method for measuring the strength of the gel, the method of left-handedness (Chemical Engineering, V
ol. 36, No. 6, 1991).
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】実施例2 重合度1500、けん化度87.0〜89.0のポリビ
ニルアルコール10重量部およびк−カラギーナン2重
量部を50℃の温水88重量部と混合し、よく撹はんし
て均一な溶液にした。この混合物1重量部に対して、乾
重量換算で10%のエシェリシア・コリー菌体懸濁液1
重量部をよく撹はん・混合した。ここで、このエシェリ
シア・コリー菌体(BP3569)は、実施例1と全く
同様の方法にて調製した。Example 2 10 parts by weight of polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 1500 and a saponification degree of 87.0 to 89.0 and 2 parts by weight of κ-carrageenan were mixed with 88 parts by weight of warm water at 50 ° C. and stirred well. Make a homogeneous solution. 1% by weight of this mixture, 1% suspension of Escherichia coli cell suspension in terms of dry weight
The parts by weight were well stirred and mixed. Here, this Escherichia coli cell (BP3569) was prepared by the same method as in Example 1.
【0033】一方、アンモニウムイオン濃度で5.0
M、炭酸イオン濃度を0.5M〜2.5Mまで変化させ
た種々の炭酸アンモニウム緩衝液を調製する。On the other hand, the ammonium ion concentration is 5.0
M, various ammonium carbonate buffer solutions in which the carbonate ion concentration is changed from 0.5 M to 2.5 M are prepared.
【0034】上述の種々の炭酸イオン濃度を有する炭酸
アンモニウム緩衝溶液をゆるやかに撹はんし、続いて、
注射針の先端より固定化用菌体懸濁液をこの溶液中に2
5℃にて滴下して、粒径2.0mm程度のゲルを作製し
た。The above-mentioned ammonium carbonate buffer solution having various carbonate ion concentrations is gently stirred, and then,
Immobilize the bacterial suspension for immobilization into the solution from the tip of the injection needle.
The mixture was added dropwise at 5 ° C to prepare a gel having a particle size of about 2.0 mm.
【0035】各炭酸アンモニウム緩衝溶液中で調製され
たゲルの相対強度を測定した結果を表2に示した。この
内、相対強度で70以上を有するゲルは、長時間(20
時間以上)同じ組成の炭酸アンモニウム緩衝溶液中に
て、100rpmの撹はん条件下で十分な成型性と強度
を保つことができた。The results of measuring the relative strength of the gels prepared in the respective ammonium carbonate buffer solutions are shown in Table 2. Among them, the gel having a relative strength of 70 or more is used for a long time (20
Sufficient moldability and strength could be maintained under the stirring condition of 100 rpm in the ammonium carbonate buffer solution of the same composition for more than time).
【0036】[0036]
【表2】 [Table 2]
【0037】実施例3 重合度1500、けん化度87.0〜89.0のポリビ
ニルアルコール10重量部およびк−カラギーナン2重
量部を50℃の温水88重量部と混合し、よく撹はんし
て均一な溶液にした。この混合物1重量部に対して、乾
重量換算で10%のエシェリシア・コリー菌体懸濁液1
重量部をよく撹はん・混合した。ここで、このエシェリ
シア・コリー菌体(BP3569)は、実施例1と全く
同様の方法にて調製した。Example 3 10 parts by weight of polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 1500 and a saponification degree of 87.0 to 89.0 and 2 parts by weight of κ-carrageenan were mixed with 88 parts by weight of warm water at 50 ° C. and stirred well. Make a homogeneous solution. 1% by weight of this mixture, 1% suspension of Escherichia coli cell suspension in terms of dry weight
The parts by weight were well stirred and mixed. Here, this Escherichia coli cell (BP3569) was prepared by the same method as in Example 1.
【0038】一方、炭酸イオン濃度で2.5M、アンモ
ニウムイオン濃度を3.0M〜11.0Mまで変化させ
た種々の炭酸アンモニウム緩衝液を調製する。On the other hand, various ammonium carbonate buffer solutions having a carbonate ion concentration of 2.5 M and an ammonium ion concentration of 3.0 M to 11.0 M are prepared.
【0039】上述の種々のアンモニウムイオン濃度を有
する炭酸アンモニウム緩衝溶液をゆるやかに撹はんし、
続いて、注射針の先端より固定化用菌体懸濁液をこの溶
液中に25℃にて滴下して、粒径2.0mm程度のゲル
を作製した。The above ammonium carbonate buffer solution having various ammonium ion concentrations is gently stirred,
Subsequently, the immobilizing bacterial cell suspension was dropped into this solution from the tip of the injection needle at 25 ° C. to prepare a gel having a particle size of about 2.0 mm.
【0040】各炭酸アンモニウム緩衝溶液中で調製され
たゲルの相対強度を測定した結果を表3に示した。この
内、相対強度で70以上を有するゲルは、長時間(20
時間以上)同じ組成の炭酸アンモニウム緩衝溶液中に
て、100rpmの撹はん条件下で十分な成型性と強度
を保つことができた。The results of measuring the relative strength of gels prepared in the respective ammonium carbonate buffer solutions are shown in Table 3. Among them, the gel having a relative strength of 70 or more is used for a long time (20
Sufficient moldability and strength could be maintained under the stirring condition of 100 rpm in the ammonium carbonate buffer solution of the same composition for more than time).
【0041】[0041]
【表3】 [Table 3]
【0042】実施例4 重合度1500、けん化度87.0〜89.0のポリビ
ニルアルコール10重量部およびк−カラギーナン2重
量部を50℃の温水88重量部と混合し、よく撹はんし
て均一な溶液にした。この混合物1重量部に対して、乾
重量換算で10%のエシェリシア・コリー菌体懸濁液1
重量部をよく撹はん・混合した。Example 4 10 parts by weight of polyvinyl alcohol having a degree of polymerization of 1500 and a saponification degree of 87.0 to 89.0 and 2 parts by weight of κ-carrageenan were mixed with 88 parts by weight of warm water at 50 ° C. and stirred well. Make a homogeneous solution. 1% by weight of this mixture, 1% suspension of Escherichia coli cell suspension in terms of dry weight
The parts by weight were well stirred and mixed.
【0043】このエシェリシア・コリー菌体(BP35
69)は、ロドスポリジュウム・トルロイデス由来のフ
ェニルアラニン・アンモニア・リアーゼを菌体内で大量
に発現させてある。また、このフェニルアラニン・アン
モニア・リアーゼは、アルカリ性の高濃度炭酸アンモニ
ウム溶液中において、桂皮酸とアンモニウムイオンから
L−フェニルアラニンを生成させることができる。This Escherichia coli cell (BP35
69), a large amount of phenylalanine ammonia lyase derived from Rhodosporidium toruloides was expressed in the cells. Further, this phenylalanine-ammonia-lyase can generate L-phenylalanine from cinnamic acid and ammonium ions in an alkaline high-concentration ammonium carbonate solution.
【0044】次に、アンモニウムイオン濃度で9.6
M、炭酸イオン濃度で2.5Mの炭酸アンモニウム緩衝
液(pH9.6)を調製し、ゆるやかに撹はんした。続
いて、固定化用菌体懸濁液を注射針の先端より、この炭
酸アンモニウム緩衝溶液中に滴下し、粒径2.0mm程
度のゲルを作製した。この際、滴下はすべて25℃で行
った。Next, the ammonium ion concentration was 9.6.
A 2.5 M ammonium carbonate buffer solution (pH 9.6) having a concentration of M and a carbonate ion concentration was prepared and gently stirred. Subsequently, the suspension of immobilized cells was dropped into the ammonium carbonate buffer solution from the tip of an injection needle to prepare a gel having a particle size of about 2.0 mm. At this time, all the dropping was performed at 25 ° C.
【0045】さらに、5重量部の炭酸アンモニウム緩衝
溶液(アンモニウムイオン濃度で8.0M、炭酸イオン
濃度で1.6M)に対して、得られたゲル1重量部を加
えて、混合・撹はんした。ここで、このゲルは、この炭
酸アンモニウム緩衝溶液中において、100rpmの撹
はん条件下で、その形態・強度を安定に保持することが
できた。Further, 1 part by weight of the obtained gel was added to 5 parts by weight of an ammonium carbonate buffer solution (ammonium ion concentration of 8.0 M, carbonate ion concentration of 1.6 M), and mixed and stirred. did. Here, this gel was able to stably maintain its morphology and strength in this ammonium carbonate buffer solution under stirring conditions of 100 rpm.
【0046】続いて、菌体1重量部に対して12重量部
の桂皮酸を、その濃度が0.3%から0.7%の間に保
ちながら装入することにより、約20時間反応を行わ
せ、L−フェニルアラニンを緩衝液中に蓄積させた。ま
た、反応温度は30℃で行った。Subsequently, 12 parts by weight of cinnamic acid per 1 part by weight of the bacterial cells was charged while keeping the concentration between 0.3% and 0.7%, and the reaction was carried out for about 20 hours. Performed and L-phenylalanine was allowed to accumulate in the buffer. The reaction temperature was 30 ° C.
【0047】反応終了後の、L−フェニルアラニンの濃
度は、5.0%であった。実施例4と比較例1の結果を
表4に併記した。After the reaction was completed, the concentration of L-phenylalanine was 5.0%. The results of Example 4 and Comparative Example 1 are also shown in Table 4.
【0048】比較例1 固定化用高分子素材中に全く包括されていない菌体を用
いて、実施例4と同様の炭酸アンモニウム緩衝溶液中及
び反応条件下で、L−フェニルアラニンを生成・蓄積さ
せた。すなわち、実施例4と同重量の同一菌体を用い
て、固定化の有無のみを反応条件の差異として、Lーフ
ェニルアラニンを蓄積させた場合について、両者の比較
を行った。Comparative Example 1 L-phenylalanine was produced and accumulated in the same ammonium carbonate buffer solution as in Example 4 and under the reaction conditions, using the bacterial cells which were not included in the immobilizing polymer material at all. It was That is, using the same microbial cell having the same weight as in Example 4, the case where L-phenylalanine was accumulated was compared with the presence or absence of immobilization as the difference in the reaction conditions, and the both were compared.
【0049】反応終了後の、L−フェニルアラニンの濃
度は、5.2%であった。実施例4と比較例1の結果を
表4に併記した。The concentration of L-phenylalanine after the reaction was 5.2%. The results of Example 4 and Comparative Example 1 are also shown in Table 4.
【0050】[0050]
【表4】 [Table 4]
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明によれば、高濃度の炭酸イオンを
含む条件下でゲルを作製し、さらに、このゲルを高濃度
の無機塩溶液中で使用する限りは、成形されたゲルに強
度を付加するプロセスを完全に省略できるので、ゲルの
工業上の利用がより容易になるという効果を期待でき
る。According to the present invention, as long as a gel is prepared under conditions containing a high concentration of carbonate ion, and this gel is used in a high concentration inorganic salt solution, the formed gel will be strong. Since it is possible to completely omit the process of adding the gel, it can be expected that the industrial use of the gel will be easier.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長原 清輝 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井東圧化学 株式会社内 (72)発明者 福原 信裕 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井東圧化学 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kiyoteru Nagahara 30 Asmuta-cho, Omuta City, Fukuoka Prefecture Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. (72) Nobuhiro Fukuhara 30, Asamu-cho, Omuta City, Fukuoka Prefecture Within
Claims (7)
からなる高分子素材をゲル基材として用い、微生物また
は酵素などの生体触媒を包括的に固定化させたゲルを作
製する場合において、ゲル成形時に用いる無機塩溶液
が、高濃度の炭酸イオンを含む条件下での固定化ゲル作
製法。1. An inorganic material used at the time of gel formation in the case of producing a gel in which a biocatalyst such as a microorganism or an enzyme is comprehensively immobilized by using a polymer material composed of polyvinyl alcohol and κ-carrageenan as a gel substrate. A method for preparing an immobilized gel under conditions in which a salt solution contains a high concentration of carbonate ions.
が1.5M以上である場合の固定化ゲル作製法。2. A method for producing an immobilized gel, wherein the carbonate ion concentration of the inorganic salt solution according to claim 1 is 1.5 M or more.
のアンモニウムイオンを含む場合の固定化ゲル作製法。3. A method for preparing an immobilized gel, wherein the inorganic salt solution of claim 2 contains 5.0 M or more ammonium ions.
た固定化ゲルを、高濃度の無機塩溶液中にて使用するこ
とにより、包括された微生物または酵素などの生体触媒
に特異的な生化学反応を進行させることを特徴とした固
定化ゲルの使用法。4. Use of the immobilized gel prepared by the method according to claim 1, 2 or 3 in a high-concentration inorganic salt solution to obtain specific biocatalyst such as microorganisms or enzymes. Of using an immobilized gel characterized by advancing various biochemical reactions.
M以上の炭酸イオンを含む場合の固定化ゲル使用法。5. The high-concentration inorganic salt solution according to claim 4,
Method of using immobilized gel when it contains M or more carbonate ions.
の炭酸アンモニウム溶液である場合の固定化ゲル使用
法。6. A method of using an immobilized gel, wherein the high-concentration inorganic salt solution of claim 4 is a high-concentration ammonium carbonate solution.
液が、炭酸イオン濃度が1.5M以上、アンモニウムイ
オン濃度が5.0M以上である場合の固定化ゲル使用
法。7. A method of using an immobilized gel, wherein the high-concentration ammonium carbonate solution according to claim 6 has a carbonate ion concentration of 1.5 M or more and an ammonium ion concentration of 5.0 M or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33841591A JPH05168481A (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Preparation method of immobilized gel including biocatalyst and its use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33841591A JPH05168481A (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Preparation method of immobilized gel including biocatalyst and its use |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05168481A true JPH05168481A (en) | 1993-07-02 |
Family
ID=18317946
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33841591A Pending JPH05168481A (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Preparation method of immobilized gel including biocatalyst and its use |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05168481A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1108371C (en) * | 1997-05-29 | 2003-05-14 | 科学技术振兴事业团 | Trace elements and inorganic nutritive salt spreaded type carrier for culturing thallus |
JP2018504137A (en) * | 2015-02-03 | 2018-02-15 | 上▲海▼▲凱▼▲賽▼生物技▲術▼研▲發▼中心有限公司 | Immobilized cells and method for producing the same |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP33841591A patent/JPH05168481A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1108371C (en) * | 1997-05-29 | 2003-05-14 | 科学技术振兴事业团 | Trace elements and inorganic nutritive salt spreaded type carrier for culturing thallus |
JP2018504137A (en) * | 2015-02-03 | 2018-02-15 | 上▲海▼▲凱▼▲賽▼生物技▲術▼研▲發▼中心有限公司 | Immobilized cells and method for producing the same |
US10619148B2 (en) | 2015-02-03 | 2020-04-14 | Cathay Biotech Inc. | Immobilized cell and preparation method thereof |
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