[发明专利]酶或微生物固定化用载体

说明书

技术领域

本发明涉及酶或微生物固定化用载体。

背景技术

作为酶或微生物的固定化方法，到目前为止有包含法、附着法、载体结合法等，特别是包含法、附着法基于菌体固有的生理、代谢，可以有效地利用反应，所以在发酵、微生物转换、废水处理等领域备受关注。为了固定上述酶或微生物，通常利用酶或微生物固定化用载体，但是在使用多孔质无机载体作为该固定化用载体时，微生物对载体的附着性差，进而具有在附着后的载体上增殖的菌体容易剥落的缺点。另外，无机质载体一般比重比水更大，如果作为流动层型生物反应器的固定化物微粒使用，则具有难以流动操作的缺点。

另一方面，聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等亲水性树脂、高酸价不饱和丙烯酸树脂、不饱和聚乙二醇等亲水性光固化树脂是适合包含固定化法等的固定化用载体。上述亲水性树脂或上述亲水性光固化树脂的水溶液或水分散液中分散微生物菌体，粒状凝胶化的固定化物微粒由于是含水凝胶化物，所以比重和水的比重接近，微生物的附着性以及增殖性也良好，所以作为流动层型生物反应器的固定化物微粒而提出，广泛被使用(参照专利文献1)。这种流动层型生物反应器中，为了在槽内部将使载体流动而进行的搅拌或曝气的能量抑制到最低限度，削减运用成本，可能需要一种低比重载体，该载体不会在反应槽内部分滞留，可以充分流动。为了确保这种足够的流动性，提出了在载体中含有比重调节用的无机质类中空珠(中空玻璃珠或中空沸石(celite))、中空聚合物微粒。另外，记载了上述流动层型生物反应器中，含有比重调节用无机质类中空珠(中空玻璃珠或中空沸石)、中空聚合物微粒的低比重载体由于不会在反应槽内部分滞留，可以充分流动，所以可以将槽内部使载体流动而进行的搅拌或曝气的能量抑制到最低限度，可以削减运用成本(参照专利文献2、专利文献3)。

然而，由于将使用这些亲水性树脂的固定化用载体作为含水凝胶化物使用，所以具有机械强度弱，在反应器的操作中容易破损，作业性差的缺点。另外，在载体中含有无机质类中空珠的方法中，载体的压缩破坏强度等物性降低的非常大，即使使用能够改善该问题的中空聚合物微粒，该载体的强度的提高也有限。

另外，生物反应器由于在处理污水或废水等时使用各种试剂，所以上述固定化用载体希望耐酸性、耐碱性等耐化学腐蚀性优异。

针对这些问题，例如在专利文献4中记载了一种生物反应器用载体，该载体的特征是包含水膨胀性热塑性树脂与该树脂制造时和/或成型时添加的无机填料，而且水膨胀时的比重控制在特定范围，该载体可以有效地进行微生物反应或酶反应，而且物理强度高，且容易制造。然而，该载体也可能无法得到足够的强度。此外，该载体的耐碱性不足。

另外，在专利文献5中，记载了一种微生物固定化用载体，该载体是用微生物附着性和增殖性优异的亲水性树脂覆盖平均粒径为0.1～30mm、比重0.99～1.10的无机质和/或有机质粉末状物形成的，该载体容易调配比重，可以提高机械强度。然而，该载体也可能无法得到足够的强度。此外，该载体的耐碱性不足。

另外，在专利文献6中记载了一种酶或微生物菌体的粒状固定化成型物，该粒状固定化成型物是将包含由合成高分子构成的固定化载体、同至少一种多价金属离子接触而具有凝胶化能力的水溶性高分子多糖类、胶态氧化硅以及酶或微生物菌体的组合物粒状凝胶化形成的，该粒状固定化成型物可以提高机械强度。然而，该载体也可能无法得到足够的强度。此外，该载体的耐碱性不足。

另外，在专利文献7中记载了一种水膨胀性聚氨酯泡沫以及使用该聚氨酯泡沫的生物反应器用载体，其特征是该聚氨酯泡沫是使聚异氰酸酯化合物(a1)和多元醇化合物(b)反应得到的在一分子中具有至少两个末端异氰酸酯基的亲水性聚氨酯预聚物(c)，和聚异氰酸酯化合物(a2)的混合物中加水形成的聚氨酯泡沫，前述聚异氰酸酯化合物(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异氰酸酯；该生物反应器用载体对碱水溶液具有耐受性。然而，该载体的耐碱性不足，也无法满足强度的要求。

另一方面，在专利文献8中记载了一种将微生物包含固定在固定化材料中的包含固定化载体，其特征是前述固定化材料中包含具有板状和/或针状的结晶结构的填料；该载体即使在使固定化相关材料(固定化材料、聚合引发剂等)低浓度化时，载体强度也高，而且保持稳定的高微生物活性(硝化活性)。然而，该方法中，强度提高的效果也不足。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特公昭62-19837号公报

【专利文献2】日本特开平10-168105号公报