生体機能を利用した省エネルギー型異性体分離法に関する研究

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本年度は位置異性体α-およびβ-ナフチルサルフェイトの酵素サルファターゼによる加水分解反応の機構の解明、活性の高い固定化酵素膜の作製、メンブレンリアクターを用いた異性体の分離濃縮実験ならびに装置性能に関する理論解析を行なった。研究成果の概要は以下の通りである。1.α-およびβ-ナフチルサルフェイトのα-およびβ-ナフトールへの均相系での加水分解速度を測定したところ、β体の加水分解速度ならびにα体とβ体の加水分解速度の比はいずれもPH.7.8で最大となった。なお、速度比の最大値は80であり、β体が選択的に加水分解されることがわかった。そこで、この至適phにおいて種々の濃度の基質溶液を用いて加水分解反応速度を測定し、反応機構と動力学定数を決定した。2.種々の方法によりサルファターゼの固定化を試みた結果、グルタルアルデヒドで架橋したアルブミンゲル中への包括によって得られた固定化酵素が高い活性を示すことを見出した。そこで、本固定化法によりセルロース膜の細孔内にサルファターゼを固定化した酵素膜を作製した。この固定化酵素膜は、均相系の場合と同様に、ph7.8でα-およびβ-ナフチルサルフェイトの加水分解速度の比が最大(速度比の最大値52)になった。ついで、アルブミン濃度14%、ph7.8の条件下で、種々の濃度のα-およびβ-ナフチルサルフェイトの加水分解反応の初速度を測定し、反応機構と反応動力学定数を決定した。3.上述の固定化酵素膜と保護膜である多孔性テフロン膜を重ね合せて組み込んだ膜面積102cm^22のリアクターに、原料液として存在比0.227、1.09および5.0のα-およびβ-ナフチルサルフェイトを含む3種の水溶液をまたSweep流体としてデカノールを向流方式で供給して分離実験を行なった。その結果、Feed流体中に高純度のα体、Sweep流体中に高純度のβ体をそれぞれ高い回収率で得ることができた。これら実験結果は理論線とほぼ一致した。