疑似移動層を組み込んだオリゴペプチド合成用バイオリアクターシステムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555563
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 中西 一弘 岡山大学, 工学部, 教授 (90026584)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩田 堅 三菱化学(株), 中間体事業部, 部長(研究職) ; 宇多川 隆 味の素(株), プロセス開発研究所, 副部長(研究職) ; 白井 義人 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (50175395) ; 田中 孝明 岡山大学, 工学部, 助手 (00217043) ; 崎山 高明 岡山大学, 工学部, 講師 (70170628)
• Keywords: オリゴペプチド / サーモライシン / アスパルテ-ム / 固定化酵素 / 有機溶媒 / 酵素合成 / 熱安定性 / イオンペア-

Research Abstract

本研究では、固定化サーモライシンを用いたジペプチド前駆体合成反応において、生成物を連続的に分離回収するための擬似移動層を組み込んだバイオリアクターシステムの開発を最終目的としている。本年度は、主として、(1)式で表されるアスパルテ-ム前駆体合成反応に着目して、1)酵素の活性、安定性に及ぼす固定化方法、有機溶媒の種類、水分濃度の影響、2)反応条件の最適化、3)反応性生物分離に適した分離用樹脂の検索と分離挙動の解析方法の確立についてて検討した。Z-Asp+PheOMe→Z-AspPheOMe+H_2O(1)
1)については、特に固定化酵素の安定性に及ぼす多孔性担体の孔径、材質、及び有機溶媒の種類に着目して検討したが、熱安定性はいずれの因子にも強く依存した。特に、安定性が孔径に依存するという結果はこれまでに報告されていない新しい事実として注目される。平均細孔径10nmのAmberlite XAD7に酵素サーモライシンををグルタルアルデヒド架橋法により固定化したところ、t-Amyl alcohol中で最も高い安定性を示した。結晶酵素、架橋化結晶酵素、架橋酵素を調製し、その安定性を比較したところ、いずれの酵素も固定化酵素よりも安定性が低下した。また、架橋化結晶酵素が最も安定性が高く、架橋酵素が低い結果となった。これらの結果より、平均細孔径が10nmという極めて小さい細孔内に架橋固定化された酵素分子は、規則正しく固定化されていること、酵素分子だけではなくt-アミルアルコールの分子運動も抑えられることが推測された。2)に関しては、酢酸エチルとt-アミルアルコールの混合溶液(1/3)中で、しかも基質のPheOMe濃度をZ-Asp濃度に対して相対的に高くすることが、合成速度、安定性の観点から最も適していることが明かとなった。3)に関しては、それぞれの基質を単独でカラムに流した場合は、陰イオン交換樹脂であるDowex MWA1が最も分離能が高いことが示された。しかし、2つの基質が共存する場合には、イオンペア-の形成のために分離能が低下することが明かとなった。

Research Products

• [Publications] M. Miyanaga: "Synthesis of Asparatme Precursor with an Immobilized Thermolysin in Mixed Organic Solvents" Biotechnology and Bioengineering. 46. 631-635 (1995)
• [Publications] M. Miyanaga: "Optimization for Synthesis of Aspartame Precursor Using an Immobilized Thermolysin in an Organic Solvent" 化学工学シンポジウムシリーズ. 44. 5-10 (1995)