1998 Fiscal Year Annual Research Report
低温プラズマ技術による高分子中空糸表面の改質と微生物の固定化
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09555259
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| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
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Principal Investigator |
畑中 千秋 北九州工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (80180884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 元 旭化成工業(株), 研究開発推進本部, 部長代理
後藤 宗治 北九州工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助手 (40259966)
井手 俊輔 北九州工業高等専門学校, 総合科学科, 教授 (10041550)
原口 俊秀 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 教授 (00038598)
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| Keywords | 生物化学工学 / バイオリアクター / ホローファイバー / 固定化菌体 / ポリビニルアルコール / プラズマ処理 / アルコール醗酵 |
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| Research Abstract |
分画分子量13000のポリスルフォン中空糸の表面をアンモニアプラズマによってアミノ基を導入し親水化処理を行った。この中空糸を束ねて100mlのジャケット付きリアクターに装着し、内部に空気、外部に水を流して水中への酸素ガスの吸収を測定し、総括酸素移動容量係数(K_La)を求めた。表面を親水化することによって細孔内が水に濡れやすくなり、ガス中の拡散カトら液中の拡散に傾くためK_Laの低下が見られたが、接触面積が10^3m^2/m^3-リアクターの場合で200〜400h^<-1>が達成された。これはタンク内のバブリングによる酸素吸収の効率と同等あるいはそれ以上であり、固定化菌体の内部からも外部からと同様に効率よく酸素が供給される可能性が示された。この場合、細孔径0.1μm以下の中空糸を用いれば外表面の菌体に無菌空気が供給されることも明らかとなった。次に、有効接触面積0.4!02Q酵母固定化バイオリアクターを製作した。アンモニアプラズマ処理したポリスルフォン中空糸150本(内径1.0mm、長さ1.5m、分画分子量13000)の両端をポリウレタン樹脂でポッテイングし、中空糸エレメントを製作した。このエレメントを8%PVA水溶液中に分散した酵母スラリー中に浸漬し中空糸表面に酵母薄膜を形成させた。固定化酵母薄膜をゲル化し、強固に固定化するために-40℃にコントロールした極低温フリーザー中で一昼夜凍結後解凍した。以上の操作により中空糸表面に酵母薄膜が固定化されることをSEMにより観察、確認した。
一方、酵素(リパーゼ)の固定化も同様に行った。中空糸表面と酵素とをエピクロロヒドリンを介して化学結合する方法では酵素失活が大きいことが判明、これに対し、酵素溶液を中空糸スポンジ層中に圧入した後、凍結処理することによって凍結変性による酵素分子の会合が起こり、スポンジ層中に効率よく固定化されることを明らかにした。
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[Publications] 原口 俊秀: "低温プラズマ技術による微粒子表面の改質" 機能性微粒子とその周辺最新技術. 151-156 (1997)
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[Publications] Chiaki Hatanaka: "Lipase-Catalyzed Synthesis of a Sugar-Fatty Acid Ester" Engineering and Food. 1. 208-211 (1997)
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[Publications] 畑中 千秋: "菌体の固定化を目的としたアンモニアプラズマによるPE中空糸表面の改質" 北九州高専研究報告. (31). 111-116 (1998)
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[Publications] 原口 俊秀: "プラズマグラフト重合による微粒子表面修飾におけるラジカル活性点量" 北九州高専研究報告. (31). 95-101 (1998)
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[Publications] 後藤 宗治: "リパーゼ固定化,N-イソプロピルアクリルアミドゲルによるグリセリドのエステル合成反応" 化学工学論文集. 24(6). 923-927 (1998)
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[Publications] Chiaki Hatanaka: "NITRIFICATION WITH BIOFILMS ON HOLLOW FIBER IN MEMBRANE BIOREACTOR" Proceeding of the third Taipei-Kyushu Joint Symposium on Chemical Engineering. 224-226 (1999)
