有機溶媒中での酵素固定化と有用物質合成への応用

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各種の有機溶媒中、特に親水性有機溶媒中で、プロテアーゼを触媒とするアミノ酸のエステル化およびペプチド合成反応を行ない、反応速度および生成物の収率に対する酵素固定化の効果を調べた。固定化方法として、粉末状ポリビニルアルコール(PVA)への吸着固定化法、PVAまたはPVAとキトサン複合フィルムへの包括固定化法とを用いた。またプロテアーゼとして主にα-キモトリプシン(CT)を用い、以下のような知見を得た。1.含水有機溶媒中でのエステル、ペプチド合成に対するCTおよびスブチリシンBPN'(STB)の活性は、粉末PVAに固定化する事により著しく増大する。これはPVAヒドロゲル中で酵素が安定化し、擬似二相系を形成するためと考えられる。反応速度および収率は、系の含水率、PVA/酵素比等に依存し、それぞれ最適値が存在する。2.固定化による基質および立体選択性の変化はほとんど認められない。L-アミノ酸に対する選択性は、水溶液中と同等かそれ以上である。これらの結果から、PVAヒドロゲル中で酵素は水溶液中と同等のコンホメーションを保持すると考えられる。3.キャスト法で調製したPVA酵素膜も有機溶媒中でのエステル、ペプチド合成触媒として有効である。ただし反応速度は粉末法と比較してやや低下し、基質拡散の影響が認められた。4.PVA-キトサンのブレンド膜に固定化した酵素も同様に触媒活性を保持した。特に、バッチ法での反復反応においては、PVA単独の粉末あるいはフィルム固定化方法と比較して、PVA-キトサン膜固定化酵素は活性の低下が少なく、長期にわたる安定化が達成された。