[發(fā)明專利]具備固定化酶的生物反應(yīng)器、固定化酶的活性提高方法和生物燃料電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380066363.9
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104870630B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 河野典子;久壽米木幸寬;小野地裕策;杉本多津宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00;C12M1/40;C12N11/02;H01M8/16
• 代理公司: 11247 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 曽禎;段承恩<國(guó)際申請(qǐng)>=PCT/JP2

對(duì)于任何種類的酶均能夠提高固定化酶的酶活性。具備固定化酶和反應(yīng)場(chǎng)，在所述反應(yīng)場(chǎng)中進(jìn)行由所述固定化酶催化的酶反應(yīng)，所述反應(yīng)場(chǎng)含有5或6元環(huán)的包含氮和碳的雜環(huán)式化合物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用由固定化酶催化的酶反應(yīng)的生物反應(yīng)器、固定化酶的活性提高方法，還涉及由固定化酶催化的酶反應(yīng)的生物燃料電池。

背景技術(shù)

生物反應(yīng)器是指利用了通過(guò)酶等而實(shí)現(xiàn)的生物反應(yīng)的裝置。在生物反應(yīng)器中被利用的生物反應(yīng)中，可利用固定化酶、固定化微生物、其他生物細(xì)胞等。生物反應(yīng)器可用于氨基酸、肽有機(jī)酸等的生產(chǎn)、糖的異構(gòu)化等。另外，石油化學(xué)工業(yè)的一部分工藝也應(yīng)用利用酶催化的生物反應(yīng)器。進(jìn)而，作為生物反應(yīng)器，還有為了各種診斷等分析目的而使用的。

生物燃料電池也稱為酶燃料電池，是利用由通過(guò)酶、微生物而實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電能的電池。生物燃料電池與一般的電池同樣，具有陰極電極和陽(yáng)極電極隔著電解質(zhì)而相對(duì)的結(jié)構(gòu)，作為燃料使用像甲醇、乙醇這樣的醇類或像葡萄糖這樣的糖類。另外，在生物燃料電池中的陰極電極和陽(yáng)極電極中，將固定化酶在電極中利用。

對(duì)于生物反應(yīng)器和生物燃料電池的任一者，如果能夠提高通過(guò)酶等實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)效率，那么都能夠期待大幅改善物質(zhì)的生產(chǎn)性、電輸出功率。但是，對(duì)于生物反應(yīng)器、生物燃料電池，現(xiàn)狀是關(guān)于提高固定化酶的酶反應(yīng)這樣的技術(shù)尚未充分被研究。因此，要求能夠?qū)κ褂昧斯潭ɑ傅纳锓磻?yīng)器、生物燃料電池通用、顯著提高由固定化酶催化的酶反應(yīng)的效率的技術(shù)。

非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了固定于電子傳遞介體電極的生物燃料電池。在非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的生物燃料電池中，作為將電子傳遞介體固定化于電極材料時(shí)的固體化劑使用聚乙烯基咪唑。另外，在非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的生物燃料電池中，酶分散在電解液中。

另外，專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了以下燃料電池：具有正極與負(fù)極隔著包含緩沖物質(zhì)的電解質(zhì)而相對(duì)的結(jié)構(gòu)，正極和負(fù)極的至少一方利用固定化酶，作為緩沖物質(zhì)使用包含咪唑環(huán)的化合物。在專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的燃料電池中，在正極固定化有膽紅素氧化酶、使用包含咪唑緩沖液的電解質(zhì)時(shí)，能夠在陰極單極評(píng)價(jià)中能夠?qū)崿F(xiàn)高的電流密度。

進(jìn)而，專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了使用酶和電子受體來(lái)測(cè)定血糖值的傳感器。專利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的傳感器通過(guò)除了酶和電子受體以外還含有咪唑等雜環(huán)式化合物，改善了酶的保存穩(wěn)定性(抑制保存期間的前后的電流值的變化)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2008-71584號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2008-60067號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：WO2012/042903

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：Electrochemistry 76,No.8,(2008)p.594-596

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

但是，尚不知道對(duì)于不限定酶的種類的廣泛酶都能夠提高生物反應(yīng)器、生物燃料電池中的固定化酶的酶活性的技術(shù)。因此，鑒于上述事實(shí)，本發(fā)明的目的是提供具備無(wú)論是任何種類的酶酶活性都優(yōu)異的固定化酶的生物反應(yīng)器、無(wú)論是任何種類的酶都能對(duì)于固定化酶提高其酶活性的固定化酶的活性提高方法、和具備優(yōu)異的酶活性的固定化酶的生物燃料電池。

用于解決課題的方法

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明者們進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使由固定化酶的催化的反應(yīng)體系中存在5或6元環(huán)的包含氮和碳的雜環(huán)式化合物而該固定化酶的酶活性顯著提高，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明包含以下(1)～(24)。