ナノスフェア固定化酵素を活用した抽出生物反応プロセスの開発

纳米球固定化酶提取生物反应工艺的开发

• 批准号: 06750797
• 负责人: 近藤 昭彦
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750797/
• 关键词: ナノスフェア; 固定化酵素; 水性二相分配; シリカ; α-アミラーゼ; 抽出生物反応プロセス; 超微粒子

本研究では、ポリエチレングリコール(PEG)/デキストラン水性二相系の一方の相に完全に分配されるナノスフェアに酵素を固定化して、水性二相系において、抽出生物反応を行うプロセスの構築を目指した。本プロセスは基本的にはミキサ-セトラ-型の反応プロセスであり、攪拌槽で酵素反応を行った後に、二相にわけ、ナノスフェア固定化酵素を含む上相(PEG相)はリサイクルする。一方、プロダクトは下相(デキストラン相)から吸着あるいは、膜分離により回収し、下相そのものはリサイクルする。ナノスフェアとしては、調製法が確立されているシリカ、チタニア、ジルコニアを使用した。これらのナノスフェアは、いずれも単分散性に優れた5〜20nm程度の粒子径をもち、工業的にも大量生産されており安価に入手できるものである。また、いずれも、PEG/デキストラン水性二相系において、完全に上相(PEG相)に分配されるものである。また、酵素としては、高分子基質デンプンを分解するα-アミラーゼを使用した。本研究では、(1)これらのナノスフェアに酵素をその等電点より僅かに高いpHで吸着させた後に、グルタルアルデヒドで架橋することで、高活性を示すナノスフェア固定化酵素を調製できる、(2)水性二相系においても固定化酵素は、水中と同程度の反応速度を示し、物質移動抵抗は小さい、(3)酵素反応後に反応生成物を下層に、また酵素固定化ナノスフェアを上層に回収でき、繰り返し抽出酵素反応を行うことができる、ことなどを明かにした。こうした結果から、ナノスフェア固定化酵素と水性二相分配法を組み合わせた抽出反応プロセスの有効性を示すことができたと言える。今後、ナノスフェアや水性二相系の最適化により、より優れた抽出反応プロセスの構築が期待される。

This study で は, ポ リ エ チ レ ン グ リ コ ー ル (PEG) / デ キ ス ト ラ ン aqueous two-phase system の phase に の party fully に distribution さ れ る ナ ノ ス フ ェ ア を に enzyme immobilization し て, aqueous two-phase system に お い て, drew the 応 を line う プ ロ セ ス の build を refers し た. This プ ロ セ ス は basic に は ミ キ サ - セ ト ラ - type の 応 プ ロ セ ス で あ り, stirring tank で enzyme reverse 応 を line っ た に, two phase after に わ け, ナ ノ ス フ ェ を ア immobilized enzyme containing む photogenic (PEG) は リ サ イ ク ル す る. Under one party, プ ロ ダ ク ト は phase (デ キ ス ト ラ ン phase) か ら sorption あ る い は, membrane separation に よ り back 収 し, under phase そ の も の は リ サ イ ク ル す る. ナ ノ ス フ ェ ア と し て が は, regulation law establish さ れ て い る シ リ カ, チ タ ニ ア, ジ ル コ ニ ア を use し た. こ れ ら の ナ ノ ス フ ェ ア は, い ず れ も 単 dispersion に optimal れ た 5 ~ 20 nm level の particle diameter を も ち, industrial に も mass-produced さ れ て お り Ann 価 に of で き る も の で あ る. ま た, い ず れ も, PEG / デ キ ス ト ラ ン aqueous two-phase system に お い て, completely に photogenic (PEG) に distribution さ れ る も の で あ る. ま た, enzyme と し て は, polymer matrix デ ン プ ン を decomposition す る alpha ア ミ ラ ー ゼ を use し た. This study で は, (1) こ れ ら の ナ ノ ス フ ェ ア に enzyme を そ の isoelectric point よ り only か に い high pH で sorption さ せ た に, after グ ル タ ル ア ル デ ヒ ド bridge で す る こ と で, highly active を す ナ ノ ス フ ェ ア immobilized enzyme を modulation で き る, (2) aqueous two-phase system に お い て も と with immobilized enzyme は, water level の を 応 speed し, material movement resistance は small さ い, (3) after the enzyme reverse 応 に anti 応 products を に, lower ま た enzyme immobilization ナ ノ ス フ ェ ア を upper に back 収 で き, Qiao り return し extraction enzyme reverse 応 を line う こ と が で き る, こ と な ど を Ming か に し た. こ う し た results か ら, ナ ノ ス フ ェ ア immobilized enzyme と aqueous two phase distribution method を group み close わ せ た drew against 応 プ ロ セ ス の have sharper sex を shown す こ と が で き た と said え る. In the future, the ナノスフェアや aqueous two-phase system <s:1> optimizes によ によ, よ よ optimizes れた to extract the reverse 応プロセス, and が is expected to される.