[發明專利]酶或微生物固定化用載體

有效

• 申請號: 201110270575.1
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102409036A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 千野芳明;山下秀人;戶冢涼
• 申請（專利權）人: 關西涂料株式會社
• 主分類號: C12N11/08
• 分類號: C12N11/08;C08J3/24;C08J3/28
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所 11216
• 代理人: 劉激揚

技術領域

本發明涉及酶或微生物固定化用載體。

背景技術

作為酶或微生物的固定化方法，到目前為止有包含法、附著法、載體結合法等，特別是包含法、附著法基于菌體固有的生理、代謝，可以有效地利用反應，所以在發酵、微生物轉換、廢水處理等領域備受關注。為了固定上述酶或微生物，通常利用酶或微生物固定化用載體，但是在使用多孔質無機載體作為該固定化用載體時，微生物對載體的附著性差，進而具有在附著后的載體上增殖的菌體容易剝落的缺點。另外，無機質載體一般比重比水更大，如果作為流動層型生物反應器的固定化物微粒使用，則具有難以流動操作的缺點。

另一方面，聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等親水性樹脂、高酸價不飽和丙烯酸樹脂、不飽和聚乙二醇等親水性光固化樹脂是適合包含固定化法等的固定化用載體。上述親水性樹脂或上述親水性光固化樹脂的水溶液或水分散液中分散微生物菌體，粒狀凝膠化的固定化物微粒由于是含水凝膠化物，所以比重和水的比重接近，微生物的附著性以及增殖性也良好，所以作為流動層型生物反應器的固定化物微粒而提出，廣泛被使用(參照專利文獻1)。這種流動層型生物反應器中，為了在槽內部將使載體流動而進行的攪拌或曝氣的能量抑制到最低限度，削減運用成本，可能需要一種低比重載體，該載體不會在反應槽內部分滯留，可以充分流動。為了確保這種足夠的流動性，提出了在載體中含有比重調節用的無機質類中空珠(中空玻璃珠或中空沸石(celite))、中空聚合物微粒。另外，記載了上述流動層型生物反應器中，含有比重調節用無機質類中空珠(中空玻璃珠或中空沸石)、中空聚合物微粒的低比重載體由于不會在反應槽內部分滯留，可以充分流動，所以可以將槽內部使載體流動而進行的攪拌或曝氣的能量抑制到最低限度，可以削減運用成本(參照專利文獻2、專利文獻3)。

然而，由于將使用這些親水性樹脂的固定化用載體作為含水凝膠化物使用，所以具有機械強度弱，在反應器的操作中容易破損，作業性差的缺點。另外，在載體中含有無機質類中空珠的方法中，載體的壓縮破壞強度等物性降低的非常大，即使使用能夠改善該問題的中空聚合物微粒，該載體的強度的提高也有限。

另外，生物反應器由于在處理污水或廢水等時使用各種試劑，所以上述固定化用載體希望耐酸性、耐堿性等耐化學腐蝕性優異。

針對這些問題，例如在專利文獻4中記載了一種生物反應器用載體，該載體的特征是包含水膨脹性熱塑性樹脂與該樹脂制造時和/或成型時添加的無機填料，而且水膨脹時的比重控制在特定范圍，該載體可以有效地進行微生物反應或酶反應，而且物理強度高，且容易制造。然而，該載體也可能無法得到足夠的強度。此外，該載體的耐堿性不足。

另外，在專利文獻5中，記載了一種微生物固定化用載體，該載體是用微生物附著性和增殖性優異的親水性樹脂覆蓋平均粒徑為0.1～30mm、比重0.99～1.10的無機質和/或有機質粉末狀物形成的，該載體容易調配比重，可以提高機械強度。然而，該載體也可能無法得到足夠的強度。此外，該載體的耐堿性不足。

另外，在專利文獻6中記載了一種酶或微生物菌體的粒狀固定化成型物，該粒狀固定化成型物是將包含由合成高分子構成的固定化載體、同至少一種多價金屬離子接觸而具有凝膠化能力的水溶性高分子多糖類、膠態氧化硅以及酶或微生物菌體的組合物粒狀凝膠化形成的，該粒狀固定化成型物可以提高機械強度。然而，該載體也可能無法得到足夠的強度。此外，該載體的耐堿性不足。

另外，在專利文獻7中記載了一種水膨脹性聚氨酯泡沫以及使用該聚氨酯泡沫的生物反應器用載體，其特征是該聚氨酯泡沫是使聚異氰酸酯化合物(a1)和多元醇化合物(b)反應得到的在一分子中具有至少兩個末端異氰酸酯基的親水性聚氨酯預聚物(c)，和聚異氰酸酯化合物(a2)的混合物中加水形成的聚氨酯泡沫，前述聚異氰酸酯化合物(a1)和/或(a2)的至少一部分是基本上不含聚合物成分的精制二苯基甲烷二異氰酸酯；該生物反應器用載體對堿水溶液具有耐受性。然而，該載體的耐堿性不足，也無法滿足強度的要求。

另一方面，在專利文獻8中記載了一種將微生物包含固定在固定化材料中的包含固定化載體，其特征是前述固定化材料中包含具有板狀和/或針狀的結晶結構的填料；該載體即使在使固定化相關材料(固定化材料、聚合引發劑等)低濃度化時，載體強度也高，而且保持穩定的高微生物活性(硝化活性)。然而，該方法中，強度提高的效果也不足。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特公昭62-19837號公報

【專利文獻2】日本特開平10-168105號公報