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非水溶媒中において有効に作用する生体触媒の固定化担体の開発はきわめて重要かつ興味深いテーマである。本研究では、このような系における酵素および微生物菌体の包括固定化に疎水性のシリコンポリマーの適用を試みた。
1.n^-ヘキサン中のアルコールデヒドロゲナーゼによる共役基質を用いた補酵素再生をともなうアルコールとアルデヒドの酸化還元反応を例に、酸素・補酵素の包括法として、それらの水溶液、もしくはそれらを含浸させた保水性セファデックス粒子をシリコーン内部に分散固定化する調製法が、高い活性発現率を与えることを認めた。また、シート状に成形した固定化酵素の充填層において本反応の連続操作を実現した。
2.n^-ヘキサデカン中の液状アルケンのエポキシ化を触媒するNocardia corallinaの固定化について検討した結果、菌体懸濁液を内部に滴状分散させたシリコーンポリマーが他の汎用素材より高いエポキシ化活性を与えた。さらに、担体の親・疎水度を大幅に変化させるためには、シリコーンとアルギン酸ゲルからなる複合マトリックスの使用が効果的であった。このとき、シリコーン過剰ではアルギン酸が分散相を形成し、アルギン酸過剰ではシリコーン微粒子がアルギン酸内部に分散する形態となった。マトリックスの組成は、テトラデセンのエポキシ化ではシリコーン80-90%、オクテンでは40-60%、スチレンオキシドの生成ではシリコーンを含まないアルギン酸100%の組成で、各エポキシドの生産性が最大となった。このような最適組成の変化は各反応における基質阻害の程度と深く関連しており、アルギン酸とシリコーンの混合比が疎水性基質の担体内透過性の制御に役立つことがわかった。このような固定化菌体の使用は、二液相中の遊離菌体より高いエポキシド生産性を与え、三相バイオリアクターにおける効率的な連続操作が可能となることを示した。
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