シリカモノリスを担体とした新規な非水系固定化酵素バイオリアクター群の開発

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1.流通シリカモノリスバイオリアクターによるラセミ体エステルの連続的な速度論的光学分割1)PEEKチューブ内に形成させたメチル基含有シリカモノリスに、且B.cepacia起源のリパーゼとブチル基含有シランのゾルを注入する際の減圧操作について改善を行った。2)内径250μm～1.6mmのPEEKチューブ内に形成させたリパーゼ固定化シリカモノリスを用い、フェニルエタノールと酢酸ビニルのエステル交換を例に、ラセミ体の連続的光学分割を行った。反応率40%、R体過剰率98%以上の定常状態操作が2週間以上にわたって継続できることを実証した。2.リパーゼ固定化シリカモノリスによる油脂の加水分解物を原料としたバイオディーゼルの生産油脂のメタノリシス(エステル交換)によるバイオディーゼル生産では、メタノールが油脂には不溶なため、メタノールと酵素の直接接触によるリパーゼの失活が顕著におこる。また、副生成物グリセリンは担体表面に付着し、反応速度を著しく低下させる。油脂の加水分解物である脂肪酸のエステル化によるバイオディーゼルの生産ではこのような問題を回避できる。1)菜種油の加水分解脂肪酸のエステル化は、原料油脂のメタノリシスよりバイオディーゼル生産の初速度が約4倍高いことがわかった。ただし、量論量のメタノールを含む原料では、反応2時間で収率80%に達したが、その後頭打ちとなった。過剰量のメタノールは酵素を失活させるため、反応開始1時間後に0.6等量のメタノールを追添加することで、反応2時間後に収率96%が達成されることを明らかにした。2)量論量のメタノールを含む原料を用いた流通シリカモノリスバイオリアクターでは、収率が80%を超えるバイオディーゼル生産が可能であった。また、バイオリアクター中央部からメタノールを0.4等量追加補給することによって、出口収率96%が達成された。