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JPS60120988A - 酵素又は菌体を用いた反応方法及びこれに使用する固定化剤 - Google Patents

酵素又は菌体を用いた反応方法及びこれに使用する固定化剤

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Publication number
JPS60120988A
JPS60120988A JP20988083A JP20988083A JPS60120988A JP S60120988 A JPS60120988 A JP S60120988A JP 20988083 A JP20988083 A JP 20988083A JP 20988083 A JP20988083 A JP 20988083A JP S60120988 A JPS60120988 A JP S60120988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
agent
reaction
enzyme
bacterial cells
enzymes
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.)
Granted
Application number
JP20988083A
Other languages
English (en)
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JPH0373277B2 (ja
Inventor
Masaharu Horie
堀江 正治
Hideo Nakamura
日出夫 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Organo Corp
Original Assignee
Organo Corp
Japan Organo Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Organo Corp, Japan Organo Co Ltd filed Critical Organo Corp
Priority to JP20988083A priority Critical patent/JPS60120988A/ja
Publication of JPS60120988A publication Critical patent/JPS60120988A/ja
Publication of JPH0373277B2 publication Critical patent/JPH0373277B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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】 本発明は固定化剤を充填したバイオリアクターにより酵
素又は菌体を用いる反応を行なわせる方法及びこれに直
接使用する固定化剤に関するものである。
酵素又は菌体を固定化し、有価物質の生産に用いる装置
として、バイオリアクターがある。このバイオリアクタ
ーの構造として種々のものが提案されているが、固定床
方式としては充填層型、躾型、管型、板状の方式があり
、撹拌槽方式としては粒子分散型、板状型がある。その
他固定床方式の欠点を補うものとして流動層型があり、
生成物の分離も兼ねる型として限外濾過膜型等、用途に
応じ種々使いわ【プを行なうよう考慮されている。
本発明は固定床方式の充填層型がつまり易いという欠点
を補うと共に、酵素又は菌体を用いた反応を効率よく行
なわせるためのバイオリアクターによる反応方法及びこ
れに直接使用する固定化剤を提供するものである。
一般にはバイオリアクターは酔素又1ま菌体を担体に固
定し、この固定化酵素又は固定化菌体を槽内に設置した
構成であり、必要に応じ空気、C02、N2ガス等を槽
五部より供給したり、反応させる液を槽−L部又は下部
より流入さμ、その流入部とは反対側より反応後の液を
取り出すように構成している。
そこで充填層型のバイオリアクターはその担体としてイ
オン交換体、アルギン酸塩、に−カラギーナン等の多糖
類、多孔質ガラス、光硬化性樹脂、DEAE−セルロー
ズ等種々のものを利用し、物理吸着、イオン結合、共有
結合包括法等の方法でこれに酵素又は菌体を固定化して
充填層として用いている。
この充填層方式は反応面積が大きいこと、物質移動量が
大きいこと、液の逆混合が少なく反応率がよい等の利点
があるが、他方では目づまりを起し易いこと、圧力損失
が大きいこと、チャンネリング瑣象を起すこと、反応液
が滞留すること、カスが滞留し易いこと等の欠点があり
、艮応さぜる液としては清澄な基質しか供給できず、ガ
ス等は使用できないなどの制約を受けている。
本発明はこれらの充填層方式における欠点を改善し、反
応効率を大巾に向上させた反応方法とこの反応方法の実
施例に直接使用する固定化剤を提供するものである。
本発明の固定化剤は、その担体として例えばフレハロン
ロック(呉羽化学製造の商品名)の如き塩化ビニリデン
繊維その他の耐熱性プラスチック繊維で立体的に構成さ
れ、かつ各繊維の交点が夫々Jn化ビニリデン樹脂の如
き同様の樹脂その他の接着剤で固定されているマット状
のものが用いられるが、その空隙率は80〜98%であ
り、これに酵素又は菌体を固定化した最終の空隙率が7
0%以上であることを要する。
その際ト記耐熱性繊維の径としては0.2〜2.0mm
φのものが用いられ、又その耐熱度としては担体に酵素
又は菌体を固定化するときの温度及び得られた固定化剤
を用いるときの反応温度に耐えうるちのであればよく、
通常は耐熱度50℃以上であれば十分である。
一方本発明の固定化剤の調製に当っては前記のマット状
担体を加温調整された天然凝固剤と酵素又【ま菌体との
混合溶液に−たん浸漬してから取り出し、これを冷却−
固化させて空隙率70%以上の製品とする。
上記の天然凝固剤としてはに一カラギーナンの他、アル
ギン酸塩、ゼラチン等が用いられるが、固定化剤は具体
的には前記のマツ1−状担体を温度40〜60℃に調整
された酵素又は菌体溶液と0.5〜3%好ましくは0.
5〜2,5%濃度のに一力うギーナン等の天然凝固剤と
をよく混合した溶液−に浸漬し、これを浸漬液より取り
出し空冷することにより製造することができる。即ち、
この空冷中に天然凝固剤溶液はマット状担体を構成する
繊維又は繊維面に付着固定され、所期の固定化剤か得ら
れる。
この固定化剤の大きさは特に制約されるしの(はなく、
マツ1〜状担体としてリアクターのり一イスに合わゼだ
径のま)でもよく、又2〜5 cm角稈石に庁用断され
!ごブロック状のものでもよい。
このようにして調製された固定化剤はりアクタ−内に設
置して用いられるが、その充填方法としてはりアクタ−
のザイスに合った径のものを1〜5段積層し、この積層
体の下部は整流板や金網等の支持体で支えるようにする
他、各積層段毎に支1、I祠で隔間するようにしてもよ
いが、上記積層体における各段高としては10〜70C
m宛のものが最も(j利である。尚、前出の2〜5 c
m角のブロックの場合も上記と同様に構成すればよい。
そこで上記の固定化剤を用いて本発明の反応方法を実施
づるに当ってはりアクタ−下部に必要に応じ撹拌のため
、気体ディストリピコ−ターを配し、気体撹拌を行なう
と共に必要な空気、02、CO7、NZ、メタン等を同
時に供給してもよい。
他方反応させる液はりアクタ−の上方又は下方より供給
し、リアクター内に設置した固定化剤と反応を行なわせ
ればよい。
その際、前出の如くリアクター内で層状に充填された固
定化剤を整流板、金網等の支持材で仕切っであると、反
応させる液の流れは整流化され、プラグフローに近づけ
ることができ、従ってより効率のよいリアクターのKU
Iが可能となる。
以上本発明によれば0.2〜2 mmφの耐熱性プラス
チック繊維で立体的に構成され、かつ各繊維の交点が夫
々接着固定されているマット状14体に^グ索又は菌体
含有の天然凝固剤を出来るだ【す均等に伺着させ、しか
も最終空隙率が平均70%以上の固定化剤を用いること
にJ、り反応させるHk処理欣中に懸濁物が相当量混入
していても、又該液の粘性が高くても反応を効果的に行
なわせることが可能であるという特徴をもっており、又
、反応させる液と固定化剤との撹拌、混合による接触が
気体でもって効率よ〈実施できることからその反応性を
十分高めえる利点がある。
その仙必要ガスが02の場合、空気叉は0ztl14加
空気等で攪拌及びOz供給かできるど共に必要気体で攪
拌と供給とを同時に行ないうる利点もある。
かくて本発明によれば従来は流動層方式や円板状方式な
ど効率よい充填層方式では処理できなかった反応させる
液を効率よく処理しつるので、酵素又は菌体を用いた反
応の工業的実施面での利益は極めて大きいものがある。
以下本発明の効果を一層明らかにするために実施例を示
ずが、本発明はこれのみ【こ制約されるものではない。
又、本発明の理解を容易にづるために実施例に用いた固
定化剤及びリアクターを図面によって説明する。
第1図は固定化剤(7)を示すが、これは塩化ビニリデ
ン繊維を立体的に構成し、その交点をポリ塩化ビニリデ
ン樹脂で固定化したマット状瀘材(商品名:フレハロン
ロック・・・・・・呉羽化学製造)を担イホ(空隙率8
0〜98%)として、これを濃度40℃〜60℃に調整
されたに一カラギーナン溶液と酵素又は菌体溶液を混合
した液に浸漬し、これを溶液より取り出して冷却固定し
て2〜5 cm角のブロック状のものに製することがで
き、その最終空隙率は70%以上である。
他方リアクターは第2図及び第3図に示刃J、うに塔本
体(1)内の底部に固定化剤(7)を支持するための多
孔板(6〉を設Filるど共にイの1一方には金網支持
材(3)で支持されたS U S金網(2)を数個段設
し、多孔板(6)十にこれら金網(2)で仕切られた状
態に上記のブ1〕ツク状固定化酊素祠(ア)を充填しで
ある。反応さUる液は塔本体(1)内の上方に設した原
液デ、rストリビューター(4)から供給し、必要に応
じOz、NZ等のガスを塔本体(1)内の下方に設けた
ガスディストリビユータ−(5)より供給し反応させる
原液を固定化剤(7)と接触反応させる。反応中必要に
応じ塔本体(1)の頂部に設【ノだガス抜きパイプ〈8
)よりガスを抜き取るようにする、1(9)はハンドホ
ール(マンホール)を示′?Io実施例1 予め冷凍保存された市販のグルコースイソメラーゼを保
有する菌体であるアクチロマイセスリイクロモケーネス
(2009>を107+1.M M!]SO4,0,0
5M K l−1z P O4を溶存しN a Ol−
4でP H7、!i・〜・7.6に調整した緩衝液1(
に溶解し、これに細胞壁分解酵素であるリゾチューム1
00mfIを添加し、50 ’Cで緩やかに攪拌しなが
らグルコースイソメラーゼを菌体内から溶出させた。
次いでP4拝しながら温度55〜60℃に温度を上げに
一カラキーナン粉末20gを徐々に加え溶解させIこ 
この液に予め25mm角に細断したフレハロンロックフ
ィルター(商品名)(Sl#ltの耐熱度110℃、繊
維径0.3mmφ)の10個を浸漬し、引上げた後、J
5i1乾させた。
でき佳った第1図の如ぎ固定化剤はに一カラギーナン+
酔累として1個当り約3ar前後固着してa3す、その
空隙率は93%であった。
これらの固定化酵素剤を内径20mmφ、高さ50 m
mの外套イ」き二重管構造のりアクタ−塔本体に第2図
及び第3図のように充填した。
このリアクターに試販グルコースの40%溶液を流a5
0mρ/ l−1rで塩1部より通過せしめ、又塔外音
部には35℃の渇水を循環さゼ、反応液温とじて34〜
36°Cとなるように調整しなから反1,6さUだ。
その結果、グルコースからフラクト−スl\の:+g 
換率40〜42%の転化糖溶液が得られた。
実施例(2) 市販の酵母(菌体)(1ノツカ[−1ミレス・レルヒシ
アエ:水−75: 25) 1oohを、活性炭により
脱塩素した水道水1.8象入りの容器に投入し、良く攪
拌しながら粒子状物質がなくなるまで溶解させた。次い
でこの溶液にK1−12 PO42Or、M(1804
・7H204(+を添加し溶解させた。
この溶液の液温を温度55〜60’(1;に」ニ昇さけ
、充分に攪拌しなからに一カラキーナン粉末40Sjを
徐々に加え溶解させた。
この液に予め50mm角、長さ 100 mmに細断し
たクレハンロツクフィルター(商標名)4個を浸漬し、
取出した後に風乾させた。
でき上った固定化剤は水」−に−カラキーリン−1菌体
として1g当り50gr前後固着していノζ。
別に準備した4本の50mmφ×10cIII高さのア
クリル製カラムに夫々風乾後の固定化剤を充填し、8メ
ツシユのS U S製金網をカラム前後に設置し、バッ
キング及び止め金具を用いてこれらカラムを連結して塔
高400 mrnのりアクタ−を形成させた。
このリアクターの上下には入口ノズル付きキャップをパ
ツキン材及び止め金具で製置した。
このバイオリアクターに上方より温度30°CPH2,
8に保ちつ)150mi!/hrの流速で下記組成の糖
液を流■さぜ、塔下方よりはボンベよりNZガスを10
0 n認/minの流速で流した。
蔗 糖 100グ/( A& (SO4)3 ・17H20180グ/ RKH
2PO41g/、e MO3O+ ・7H202g1R 通液後開始後14日間連続して同一条件で液を流し、分
析した結果は2日日以降45g〜65g/、Rの)開度
で3(7日のTタノール水溶液を得ることができた。
比較例] 実施例2に準じて酵母 100gを2(の水通水に7h
解した液をアンバーライトIRA−938(商品名> 
200rrtt入りのカラムに流通させ、固定化菌体カ
ラムを調整した。
このカラムに上記リアクターの場合と同じ液を1007
/l」rの流速で流したが、流水後4時間目位からカラ
ム内にガスが発生し、流速が50771@r低下した。
このため下部より水にて逆洗を行ないガスを除去し再び
通水を開始したところ流速も回復したが、再び2.51
1;’1間後にガス発生により流速が低下した。
逆洗の操作を2〜3度くり返し実施したが同じ様な現象
が起り、この方式での試験は放棄せざるを得なかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す固定化剤の斜視図、第2
図は本発明方法の実施例を示覆一部切欠のリアクターの
縦段側面図、第3図は第2図のりアクタ−の上部を水平
に切断した断面図である。 図面の簡単な説明は次の通りである。 1、本体 2.8US金網 3、金網支持材 4.1余液ディストリビュター 5、ガスディストリビュタ− 6、多孔板(固定剤支持板) 7、固定化剤 8、カス(反パイプ 9、ハンドホール (マンホール) 代理人 弁理士 高 橋 章 手続補正書(自発) 昭和60年1り?7日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第209880号 2、発明の名称 酵素又は菌体を用いた反応方法及びこれに使用する固定
化剤 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都文京区本郷5丁目5番16号名 称 (
440) オルガノ株式会社代表者 永 井 邦 夫 4、代理人〒113 住 所 東京都文京区本郷5丁目5番16号オルガノ株
式会社内 氏名 (6376)弁理士高橋 装 置、 812−5151 明細書中の下記事項を訂正願いまず。 1、第7頁8行目に[10〜70cmJとあるのを「1
0〜100(至)」と訂正する。 2、第10頁15行目に「示す。実」とあるのを「示す
。」と訂正する。 3、第10頁16行目に「施例1」とあるのを「実施例
(1)」と訂正する。 1、第10頁17行目に「市販の」とあるのを削除する
。 5、第11頁16行目〜17行目に「第2図及び第3図
のように」とあるのを削除する。 6、第12頁9行目にr2gr、」とあるのを「2g、
」と訂正する。 7、第13頁3行目に「連結して塔高400冒mjとあ
るのを「連結して第2図の如き塔高400mm1と訂正
する。 8、第13頁6行目に[温度30℃p H,1とあるの
を[温度30℃、pHJと訂正する。 9、第13頁18行目に「比較例1」とあるのを1−比
較例(1)」と訂正する。 10、第13頁19行目に「実施例2」とあるのを「実
施例(2)」と訂正する。 以上

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 0.2〜2 mmφの耐熱性プラスチック繊維
    で立体的に構成され、かつ各481の交点が夫々接着固
    定されているマツ1〜状担体を加温調整された天然凝固
    剤と酵素又は菌体との混合溶液に−たん浸漬してから取
    り出し、これを冷却固化させて空隙串70%以りの固定
    化酵素剤又は固定化菌体剤となし、当該固定化剤を設置
    したバイオリアクターにより酵素又は菌体を用いた反応
    を行なわせる方法
  2. (2)天然凝固剤と酵素又は菌体との混合溶液が40〜
    60℃に加温され、かつ天然凝固剤濃度が0.5〜3重
    量%に調整されている特許請求の範囲第1項記載の方法
  3. (3)固定化剤を整流板又は金網その他の支持材でリア
    クター内部に隔離的に支持して2〜10段設けた特許請
    求範囲の第1項又第2項記載の方法
  4. (4)バイオリアクターの下部に気体拡散装置を設置し
    、反応に必要なカスの供給と混合攪拌を行なわせる特許
    請求の範囲第1項ないし第3項までのいずれか1項記載
    の方法
  5. (5) 0.2〜2 mmφの耐熱性プラスデック繊維
    で立体的に構成され、かつ各繊維の交点が夫々1&着固
    定されているマット状111体に酵素又は菌体含有の天
    然凝固剤を均等に11着さけしかも空隙率が平均70%
    以上であることを特徴どする酵素又は菌体を用いた反応
    方法に直接使用づる固定化剤
  6. (6)天然凝固剤がに一カラギーナン、アルギン酸塩、
    ゼラチンの少なくとも1種である特許請求の範囲第5項
    記載の固定化剤
  7. (7)マット状物体を加温調整された天然凝固剤と酵素
    又は菌体との混合溶液に−たん浸漬してから取り出し、
    これを冷却固化させる特許請求の範囲第5項又は第6項
    記載の固定化剤
JP20988083A 1983-11-10 1983-11-10 酵素又は菌体を用いた反応方法及びこれに使用する固定化剤 Granted JPS60120988A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149085A (ja) * 1984-12-24 1986-07-07 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd 微生物担持体
JPH01247091A (ja) * 1988-03-28 1989-10-02 Kuraray Co Ltd 微生物固定化用基材
JPH02284694A (ja) * 1989-04-26 1990-11-22 Ngk Insulators Ltd 散水濾床型バイオリアクター及びこれを用いたエタノール醗酵法
JP2008199924A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光触媒をコーティングした多孔質担体によるバイオリアクター

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JP2008199924A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光触媒をコーティングした多孔質担体によるバイオリアクター

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