超臨界流体クロマトグラフィーによる固定化酵素反応カラム内の物質移動現象の解明

使用超临界流体色谱法阐明固定化酶反应柱中的传质现象

• 批准号: 05222101
• 负责人: 崎山 高明
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05222101/
• 关键词: 超臨界二酸化炭素; クロマトグラフィー; 物質移動現象; 固定化リパーゼ; トリオレイン

油脂の品質向上・改質に用いられる微水分系固定化リパーゼ反応の反応溶媒として超臨界二酸化炭素を利用する場合の固定化酵素内外の物質移動現象について、有機溶媒中における物質移動現象と比較しつつ検討を行った。充填層型反応器を想定し、酵素固定化用セラミックス粒子であるSM-10を充填したカラムに対して、リパーゼによるエステル交換反応の基質であるトリオレイン等をトレーサーとして、超臨界二酸化炭素およびn-ヘキサンを移動相としたパルス応答実験を行った。カラム出口において観測されるトレーサー溶出曲線の一次および二次中央モーメントを解析し、物質移動に関与するパラメータである分配係数、担体内有効拡散係数、およびペクレ数を求めた。なお、超臨界二酸化炭素を移動相とするパルス応答実験においては、温度を50℃、圧力を10〜25MPaとし、移動相にモディファイヤーとして10%のエタノールを添加した。有機溶媒を移動相とするパルス応答実験においては温度を30℃とした。平均粒径60μmのSM-10を担体とし、超臨界二酸化炭素を移動相とした場合、トリオレインの分配係数は圧力の増加に伴って減少する傾向にあった。これは圧力増加に伴う超臨界二酸化炭素の溶解力の増大によるものと考えられるが、いずれの圧力においても分配係数の値はn-ヘキサン中に比して大きく、反応溶媒として超臨界二酸化炭素を用いる方が固定化酵素担体内における基質濃度が高くなる可能性が示唆された。ただし、反応時の圧力条件は固定化酵素担体内における基質濃度に影響を及ぼし、反応速度を変化させる可能性がある。また、測定範囲内において、担体内有効拡散係数は圧力によらずほぼ一定の値となった。ペクレ数も圧力によらずほぼ一定の値であったが、その値はかなり小さく、超臨界二酸化炭素を移動相とする充填層内での混合拡散の影響の大きさが示唆された。

In the case of improving the quality of oil and fat, the phenomenon of substance movement inside and outside the immobilized enzyme in the presence of micro-moisture system immobilization, reaction solvent and supercritical diacid carbon, and the phenomenon of substance movement in organic solvent are discussed. The filling layer type reactor is designed to be filled with SM-10 particles for enzyme immobilization, and the matrix for exchange reaction is designed to be filled with SM-10 particles for enzyme immobilization. First order and second order center analysis of dissolution curve, distribution coefficient, dispersion coefficient in carrier, and number of particles in carrier are calculated. Supercritical carbon dioxide mobile phase temperature of 50℃, pressure of 10 ~ 25MPa, mobile phase temperature of 10% The organic solvent moves to 30℃. The distribution coefficient of SM-10 with an average particle size of 60μm tends to increase and decrease when the carrier phase and supercritical carbon phase shift. The increase of the pressure is accompanied by the increase of the solubility of the supercritical diacidified carbon. The distribution coefficient of the pressure is higher than that of the supercritical diacidified carbon. The possibility of high substrate concentration in the immobilized enzyme support is indicated. The pressure conditions of reaction time affect the substrate concentration in the immobilized enzyme carrier and the possibility of changing the reaction speed. In the measurement range, there is a dispersion coefficient in the carrier, and there is a certain value in the pressure. The influence of mixing and dispersion in the filling layer of supercritical carbon dioxide is shown in the following aspects: