酵素の固形状基質分解能を利用した有用物質の分離・回収法に関する研究

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本研究は、アルカリ領域に至適pHを有するタンパク質分解酵素アルカリプロテア-ゼが固形状あるいは水不溶性タンパク質を迅速に加水分解する機能を利用した有用物質の省エネルギ-的な分離回収法の確立を目的としており、本年はX線フィルムからの銀の分離回収法を取り上げた。研究成果の概要は以下の通りである。1.酵素の探索および安定化 X線フィルムのゼラチン膜を迅速に分解し銀を遊離させることのできる熱安定性の高いアルカリプロテア-ゼを探索した。その結果、我々が先に見出したプロテア-ゼB21‐2よりも熱安定性が優れたプロテア-ゼB18'(ゼラチンを基質にしたときの至適pHは10.0)を得ることができた。そこで、プロテア-ゼB18'およびプロテア-ゼB21‐2を用いてX線フィルムのゼラチン膜を完全分解するのに要する時間を調べたところ、低酵素濃度域ではプロテア-ゼB21‐2の方が分解時間が短く優れているが、高酵素濃度域ではプロテア-ゼB18'の方が優れていることがわかった。また両プロテア-ゼは、いずれもCa^<2+>の添加により安定化した。そこで、精製したプロテア-ゼB21‐2について、Ca^<2+>による安定化の機構を検討した。2.ゼラチン膜の加水分解速度と銀粒子の遊離速度の測定 攪拌槽反応器を用いて、温度、攪拌速度および酵素濃度の種々異なる条件下で、X線フィルムのゼラチン膜の加水分解と銀粒子の遊離実験を行ったところ、ゼラチン膜の分解速度と銀粒子の遊離速度は温度、攪拌速度および酵素濃度のいずれにも依存し、酵素や加水分解生成物の液境膜内での拡散速度とゼラチン層での酵素反応の速度のいずれにも依存することがわかった。これらの実験結果をもとに、ゼラチン膜の加水分解と銀粒子の遊離の機構を解析したところ、実験結果はモデル解析結果と良好に一致した。