| 研究課題/領域番号 |
09555259
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
生物・生体工学
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| 研究機関 | 北九州工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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, 総合化学科, 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)
石川 元 旭化成工業(株), 研究開発推本部, 部長代理
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| キーワード | 生物化学工学 / バイオリアクター / ホローファイバー / 固定化生体触媒 / プラズマ処理 / 脂肪酸 / アルコール醗酵 |
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| 研究概要 |
生体触媒の固定化担体としてポリスルフォン中空糸を選び、この疎水表面をアンモニア雰囲気下で低温プラズマ処理によりアミノ基の導入を図った。この時、プラズマ処理の最適条件は13.56MHzで、30W,5minであり、アミノ基の導入によって表面の親水性が高まることが確認された。一方、酵母菌体を分子量7〜10万、ケン化度99%以上のポリビニルアルコール(PVAと略記)に分散させてスラリーとし、これにプラズマ処理済み中空糸を浸漬してPVAの菌体薄膜を形成させ、その後-20℃以下に凍結することによって中空糸表面に菌体ゲルの薄膜が強固に固定化されることを見いだした。この中空糸を束ねてリアクターに装着し、内部に空気を流して水中への酸素の総括酸素移動容量係数(K_<La>)を測定したところ、200〜400h^<-1>が達成された。続いて、プラズマ処理したポリスルフォン中空糸150本(有効接触面積0.4m^2)の表面に酵母薄膜を固定化したバイオリアクターを製作した。10%グルコースを供給し、3ヶ月に亘りアルコールへの連続変換を検討したところ、アルコール変換率90%以上、STY100〜150[g-EtOH/l-gel・h]が達成され高い生産性が発揮された。さらに、中空糸へのリパーゼの固定化を試みた。酸素の凍結変性を利用して中空糸のスポンジ層に物理的に閉じこめる方法が酸素活性、酸素の安定性で最も優れていた。この酸素固定化中空糸エレメントを装着したリアクターを用い、ヒマシ油からリシノール酸への加水分解について検討した。Phizopus属由来のリパーゼの場合、副生物のエストライドは全く生成されず、高純度のリシノール酸が得られた。この時、油脂に40000ppm程度の水を相互溶解させることによって酸素半減期は5600時間に達し、リシノール酸の生産性も122mol/m_2-中空糸が得られ、高活性、高効率化が達成された。
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