[发明专利]用于固定生物催化剂的载体及固定的生物催化剂

说明书

本发明涉及一种用于固定生物催化剂的载体、一种通过将生物催化剂截留在载体内获得的固定的生物催化剂及一种固定生物催化剂的方法。

当生物催化剂在工业规模上应用时，为了防止从生物催化剂中洗脱出杂质，改进生物催化剂与反应产物的分离性能，改进生物催化剂的重复使用性能，提生物催化剂中酶的稳定性，及实现生产流程的连续操作，它们通常是以固定的形式使用的。

生物催化剂的固定是通过载体结合方法、交联方法、截留(entrapping)固定方法等实现的(参看T.Hattori和C.Frusaka的J.Biochem.，Vol.48，PP.831(1960))。所有这些方法中截留固定方法是最有利的，生物催化剂漏失小，而且固定过程引起的生物催化剂的活性下降也小，这是因为生物催化剂和载体不是相互联结的。再者，该方法能够用在多种生物催化剂的固定上。

用于生物催化剂截留固定的载体中已知的实例包括合成高聚物，如聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚氨基甲酸酯，胶原(蛋白)，光固化树脂等，及天然高聚物，如角叉(菜)胶(Carrageenan)、藻酸、琼脂糖，淀粉、动物胶(gelatin)等(参看US4,526,867)。与天然高聚物比较，通常合成高聚物强度高，耐用性和抗生物降解性优良。其中，聚丙烯酰胺的使用最为频繁，因为在工业上价廉，有高的聚合强度，在聚合时所引起的生物催化剂的失活较小(参看US4,421,855和I.Chibata，T.Tosa和T.sato的Appl.Microbiol.Vol.27，PP.878(1974)。

此外，为降低通过截留固定方法获得的以聚丙烯酰胺为基的固定的生物催化剂的溶胀和降低在反应时催化剂的失活，有人提出了一种方法，即使丙烯酰受，一种阳离子烯属不饱和单体与一种水溶交联单体进行共聚(参看JP-B-58-35078；这里″JP-B″指已审查的日本专利申请)。

然而，通过截留固定方法获得的以聚丙烯酰胺为基的固定的生物催化剂通常是浸泡在缓冲溶液或类似物的水溶液中存放，这是因为当它们暴露于空气的氧化中或干燥时，容易降低其活性。当贮藏持续一段较长时间时(例如，超过一个月)，贮藏溶液和生物催化剂开始腐败，会产生令人讨厌的气味，贮藏溶液出现混浊，使得其活性降低以致于不能再作为催化剂使用。因此，它们的贮藏通常是将它们放到冷柜或向贮藏溶液中添加防腐剂来进行的。

然而，当以工业规模最大量使用生物催化剂时，冷贮方法的设备和使用等，需要很高的成本，而在另一方法中，向贮藏溶液中添加防腐剂，会使防腐剂渗入到固定生物催化剂中去，从而使得实际应用中产品质量下降。

特别是在工业上应用固定的生物催化剂时，解决以上问题十分重要。

本发明的发明人对生物催化剂的固定方法的开发进行了创造性的研究，使它不仅具有现有技术中以聚丙烯酰胺为基的载体的优点，同时还具有优良的贮藏性能。其结果是发现了使用一种特殊的共聚物能十分有效地解决前面提到的问题。本发明就是基于这一发现来完成的。

因此，本发明包括一种用于生物催化剂固定的载体，它是通过用通式(I)所代表的第一单体与阳离子丙烯酰胺单体及水溶性交联单体的共聚得到的，两者都能与第一单体进行共聚。其中R₁和R₂每一个代表一个甲基或乙基；一种通过将生物催化剂截留在用于生物催化剂固定的载体中而获得的固定的生物催化剂；还有一种固定生物催化剂的方法。

本发明的另外一些目的及优点将随本发明的进一步的描述而变得越来越明显。

前述的通式(1)所代表的化合物的实例包括N，N-二甲基丙烯酰胺，N，N-二乙基丙烯酰胺，及N-甲基-N-乙基丙烯酰胺，它们可以单独使用，或以两种或多种的混合物使用。

能与通式(1)的单体共聚的阳离子丙烯酰胺单体的实例包括N，N-二烷基氨基烷基甲基丙烯酰胺，N，N-二烷基氨基烷基丙烯酰胺及其季铵化合物，如N，N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺，N，N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺，N，N-二乙氨基丙基甲基丙烯酰胺，N，N-二乙基氨基丙基丙烯酰胺及其季铵化合物。