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2008 年度 実績報告書

光学分割機能を組み込んだキラル合成用マイクロバイオリアクターシステムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18360397
研究機関九州大学

研究代表者

川上 幸衛  九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70091345)

研究分担者 境 慎司  九州大学, 大学院・工学研究院, 助教 (20359938)
キーワード生物・生体工学 / 生体触媒 / マイクロバイオリアクター / シリカモノリス / 光学分割 / リパーゼ / 反応・分離 / ゾルーゲル法
研究概要

高性能マイクロバイオリアクターの設計:チューブ内に形成させたメチル基含有シリカモノリスの内部表面にリパーゼ固定化ブチル基含有シリカを塗布することによって調製されるリパーゼ固定化モノリスバイオリアクターの反応効率の更なる改善を図った。その結果、塗布するブチル基含有シリカ量はモノリス質量の14%、そこに固定化するリパーゼ量は塗布シリカとリパーゼの全質量基準で80%のときが最適であり、最大の反応率を与えることがわかった。また、基質溶液の偏流防止のためには、リアクターの管長/管径比が可能な限り大きい方が良いことがわかった。また、シリカモノリスに酵素固定化後、超臨界二酸化炭素中でモノリスをより疎水性のゲルで被覆修飾しても、未修飾より格段に高い反応率が得られることが明らかになった。
シリカモノリス光学分割カラムの創製:市販カラムにおける標準的な分析条件下の酪酸グリシジルのS体とR体の溶出時間を目標値として、両者の分離性能に及ぼす担体の前処理、キラル固定相amylose tris(3,5-dimethylphenylcarbamate)(ポリマーと略称)の濃度と溶剤、ならびに操作条件の効果を検討した。
パルスリアクターと反応・分離直列型システムの性能試験:シリカモノリスマイクロバイオリアクターのパルス応答実験を行い、プラグフローからの偏奇の程度を測定した。グリシドールと酪酸ビニルのパルス供給を伴うバイオリアクターと市販光学分割カラムの直列結合システムについて、酵素量および流量などの操作条件の検討を行った。その結果、R体とS体のエステル生成物について、5分以上の溶出時間差を与えることができ、両者の完全分取の可能性が示唆された。
反応・分離統合型システムの構築:リパーゼ活性の維持と各エステルエナンチオマーの分離が両立する酵素とポリマーの固定化手順について検討を試みたが分離は不十分であった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Application of a lipase-immobilized silica monolith bioreactor to the production of fatty acid methyl esters2009

    • 著者名/発表者名
      Koei Kawakami, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Catalysis B ; Enzymatic 57

      ページ: 194-197

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activation of lipase by sol-gel coating with hydrophobic alkyl-substituted silicates in supercritical carbon dioxide2009

    • 著者名/発表者名
      Koei Kawakami, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Technology and Biotechnology (in press)

    • 査読あり
  • [学会発表] リパーゼ固定化シリカモノリスバイオリアクターの特性評価およびバイオディーゼル生産への応用2009

    • 著者名/発表者名
      高橋涼ら
    • 学会等名
      化学工学会第74年会
    • 発表場所
      横浜国立大学、 横浜
    • 年月日
      2009-03-18
  • [学会発表] Alcoholysis of triglycerides in a silica monolith bioreactor entrapping highly activated lipase2008

    • 著者名/発表者名
      Koei Kawakami, et al.
    • 学会等名
      7th European Symposium on Biochemical Engineering Science
    • 発表場所
      アルガルベ大学、 フアロ、 ポルトガル
    • 年月日
      20080908-20080809
  • [学会発表] Application of a lipase-immobilized silica monolith bioreactor to production of fatty acid alkyl esters2008

    • 著者名/発表者名
      Koei Kawakami, et al.
    • 学会等名
      4th International Congress on Biocatalysis
    • 発表場所
      ハンブルグ工業人学、 ハンブルグ、 ドイツ
    • 年月日
      20080901-20080902
  • [学会発表] Application of a lipase-immobilized silica monolith bioreactor to production of fatty acid alkyl esters2008

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahashi, et al.
    • 学会等名
      The 21^<st> International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      佐賀大学、 佐賀
    • 年月日
      2008-12-06
  • [学会発表] リパーゼ固定化シリカモノリスバイオリアクターによるバイオディーゼルの生産2008

    • 著者名/発表者名
      高橋涼ら
    • 学会等名
      化学工学会3支部合同姫路大会
    • 発表場所
      ホテル日航姫路、 姫路
    • 年月日
      2008-11-18
  • [備考]

    • URL

      http://sirius.chem-eng.kyushu-u.ac.jp/

  • [備考]

    • URL

      http://www.cstm.kyushu-u.ac.jp/gcoe/jpn/members/member.php?id=25

URL: 

公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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