[发明专利]反应方法、反应装置和酶

说明书

技术领域

本发明涉及反应方法、反应装置和酶，更详细地讲，本发明涉及使用活性介质对反应底物进行分解的反应方法和在该反应方法的特定实施方案中可以有效利用的反应装置，一定底物的酶分解方法、反应促进剂和利用该反应促进剂分解疏水性底物或难分解物质的分解方法，新的锰过氧化物酶及其制造方法。

背景技术

近年来，诸如以过氧化物酶和漆酶等氧化酶(氧化还原酶)参与的反应等为中心，作为反应介体的介质参与的酶反应的存在已为人们所知。即具有下述反应机制的反应：作为反应介体的介质通过作为介质活化手段的酶的活化成为活性介质，然后该活性介质作用于底物，完成既定反应。这些反应用于诸如作为纸浆着色物质的木质素以及环境激素类，特别是被认为毒性强成为问题的二噁英等难分解物质的分解处理很理想，由于可以避免使用在废液处理中成为问题的氯等化学漂白剂以及环境负荷大的热分解处理，所以非常有用。另外，上述的锰过氧化物酶(以下也称为“MnP”)是特别有效的酶，在过氧化氢存在下作为介质的2价锰离子被活化为3价的锰离子。然后该活性介质通过反应促进剂(丙二酸是众所周知的反应促进剂)的自由基化等可以氧化各种各样的目的物质。

作为与上述反应有关的众所周知的技术有以下报道：例如在“纸浆技术协会会志vol.150，59-68(原园等人)”中涉及到纸浆中含有的着色物质木质素通过过氧化物酶分解的报道，在该分解反应中有作为介质的锰离子参与。另外在特开平11-158790号公报中涉及到通过漆酶进行的同样的木质素分解反应，在该分解反应中有作为介质的HBT(1-羟基苯并三唑，1-hydroxybenzotriazole)参与。此外在特开平9-239396号公报中报道了利用氧化酶过氧化物酶对于难分解物质的分解技术。但是在上述的以往技术中，无论哪种介质都是以非活性状态介质投入到有底物存在的反应体系中(例如含有纸浆的被处理液中)，在该反应体系内通过酶活化使其成为活性介质。因此存在象以下那样的问题。第1，如果将酶投入到被处理的液体中，不容易分离回收价格高的酶。即使使酶担载到不溶性载体，回收时固液分离的对策，在上述被处理液体中混有各种各样固体片段时实施固液分离也很困难。将酶担载到固定床上的对策使得酶与低浓度特定物质的接触效率不好。而将酶挂在柱子上，使被处理液体通过柱子的对策也难于应用于混有固体片段的被处理液体的处理中。第2，在工业处理过程中追求处理效率，按照底物要求变化的内容，例如要求在高温、强酸或强碱等严格条件下的高反应效率时，在这些严格的条件下酶失活达不到处理的目的。第3，总而言之，在使活性介质作用于底物可以达到目的的反应中，实用的介质活化手段除了酶以外是否还有别的手段这一重要的问题还没有研究。另外在反应体系中对介质进行活化是否必要的这一重要问题也没有研究。第4，由于在反应体系中通过酶活化介质的这一形式受到限定，所以介质的活化形式或活化程度(例如，为了使介质活化的激发状态程度)明显受到制约。

本申请发明的第1个目的是在高浓度氧化剂存在下通过氧化酶过氧化物酶对底物、特别是难分解物质的底物进行高效地分解，而且要避免价格高的酶的失活，可有效地回收和再利用。另外要研究除了酶以外的其它实用的介质活化手段，研究其有效的利用方法。

以提高上述酶的稳定性为目的的众所周知的技术有以下一些报道，有Gravski，A.C.等人(Appl.Biochem.Biotechnol.60，1-17(1996))有关固定于有机聚合物粒子的锰过氧化物酶的报道；Fawer，M.S.等人(Biochem.Biophys.Acta.1076，15-22(1991))和Ather，M.等人(Appl.Biochem.Biotechnol.38，57-67(1993))有关固定于玻璃珠、有机聚合物、琼脂各种粒子的木质素过氧化物酶的报道。在将氧化酶固定于上述的有机聚合物粒子、玻璃珠、琼脂时，在该固定化酶的使用形式(填充柱子等)以及依次进行的后处理(过滤等)中都能对酶有效回收和再利用。另外作为固定化酶的一般的优点人们认为对温度和pH的容许范围也相对地变宽了。然而根据本发明人的研究可知在用以往方式进行固定化的氧化酶中，与固定化前相比对于氧化剂浓度的容许范围几乎没有扩展。想要利用氧化剂分解底物、特别是分解难分解物质的底物时，试图将氧化剂浓度尽可能提高以提高分解效率是一个重要的技术课题，可以说不能适应这一点的固定化酶具有实用上的致命的缺陷。