(57)【要約】【課題】本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、効率よく不活性化することができる酵素担持フィルタを提供する。【解決手段】各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを不活化できる酵素をフィルタ上に担持する。また、本発明の酵素担持フィルタは、酵素溶液に基材を含浸するという簡便な方法で実現できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛋白質分解酵素を基材上に担持させてなる酵素担持フィルタ。
【請求項２】
前記蛋白質分解酵素が植物由来である請求項１に記載の酵素担持フィルタ。
【請求項３】
前記蛋白質分解酵素がブロメラインである請求項１または２に記載の酵素担持フィルタ。
【請求項４】
前記蛋白質分解酵素がセリンプロテアーゼである請求項１に記載の酵素担持フィルタ。
【請求項５】
前記基材が、ポリプロピレン／ポリエチレンからなる熱カレンダータイプの不織布である請求項１〜４のいずれかに記載の酵素担持フィルタ。
【請求項６】
前記基材に対する酵素の担持量が、重量比で（基材／酵素）＝（１０／１）から（５０／１）である請求項１〜５のいずれかに記載の酵素担持フィルタ。
【請求項７】
基材を酵素溶液に含浸することにより酵素を担持する酵素担持フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、不活性化することができる酵素を担持したフィルタに関する。また、空気清浄機用フィルタやマスク用濾材に好適に用いることができるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などの有害物質除去するフィルタ濾材については、これまで様々なものが提案されてきた。しかし、酵素をフィルタに簡便な方法で担持したフィルタの提案はこれまでなかった。
【０００３】
特許文献１には、シアル酸、シアル酸誘導体、これらを含む糖、糖蛋白質、糖脂質の少なくとも１種類をウィルス捕捉体としたウィルス除去フィルタが開示されている。また、特許文献２には、高い微細繊維化度を持つ繊維素材であって、少なくとも１本の繊維がウィルスを捕捉する目的で、ウィルスに対する天然の受容体またはその一部またはその類似体を付着させるため、臭化シアンで誘導体化されているものが開示されている。しかしながら、フィルタを用いた濾過や、吸着剤を用いた物理吸着により空気中の有害物質を除去する方法は、非特異的なものであって、精度が低い。また、除去した有害物質が再浮遊したり、フィルタ上で有害物質が増殖して新たな汚染源となったりすることを避けるために、有害物質の殺菌・不活性化の技術を組み合わせなければならない。
【０００４】
また、特許文献３には茶の抽出成分を添着した不織布を耳に留める紐で構成された抗ウィルスマスクが、特許文献４にはフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子抗アレルゲン剤と吸湿性材料を担持したフィルタが開示されている。茶の抽出成分やフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子は、抗菌作用を有することが知られているが、酵素のように特定の菌やウィルスを不活性化できるような特異的な反応性は有していない。酵素は、目的の有害物質に合わせたものを用意することができ、より確実な効果を得ることができて好ましい。
【０００５】
フィルタ上で有害物質を殺菌・不活性化するためには、有害物質に対する殺菌・不活性化能を有する酵素をフィルタに担持することが有効である。しかし、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８で開示されている共有結合、イオン結合、架橋法、包括法等の方法で各種酵素を基材に担持させたフィルタは、担持方法が複雑でコストがかかるといった問題があり、簡便な方法で蛋白質を担持し、その活性を発現させることが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２３４３１７号公報
【特許文献２】特開２００１−５２７１６６号公報
【特許文献３】特開平８−３３３２７１号公報
【特許文献４】特開２００４−２９０９２２号公報
【特許文献５】国際公開第９８/００４３３４号パンフレット
【特許文献６】特開昭６０−４９７９５号公報
【特許文献７】特開平２−４１１６６号公報
【特許文献８】特開２００３−２１０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、効率よく不活性化することのできる、酵素を担持したフィルタを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、蛋白質担持フィルタの性能を向上すべく鋭意検討した結果、高い性能を有し、生産コストの低い酵素担持フィルタの構成と製造方法を見出し、ついに本願発明を完成するに到った。即ち本発明は、以下の通りである。
１．蛋白質分解酵素を基材上に担持させてなる酵素担持フィルタ。
２．前記蛋白質分解酵素が植物由来である上記１に記載の酵素担持フィルタ。
３．前記蛋白質分解酵素がブロメラインである上記１または２に記載の酵素担持フィルタ。
４．前記蛋白質分解酵素がセリンプロテアーゼである上記１に記載の酵素担持フィルタ。
５．前記基材が、ポリプロピレン／ポリエチレンからなる熱カレンダータイプの不織布である上記１〜４のいずれかに記載の酵素担持フィルタ。
６．前記基材に対する酵素の担持量が、重量比で（基材／酵素）＝（１０／１）から（５０／１）である上記１〜５のいずれかに記載の酵素担持フィルタ。
７．基材を酵素溶液に含浸することにより酵素を担持する酵素担持フィルタの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の酵素担持フィルタは、フィルタに捕捉された各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを酵素によって効率よく不活性化することができる。従来のフィルタでは、捕捉した細菌などが、同時に捕捉されたダスト類を糧としてフィルタ内で増殖し、臭気を発生したり、フィルタ下流部まで到達して２次汚染を引き起こすという問題があったが、細菌を死滅させる効果のある蛋白質を担持したフィルタを用いれば、この問題は解決される。また、この酵素担持フィルタは高い性能を有し、簡便な方法で蛋白質の担持が可能であるので生産コストが低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明にかかるフィルタは、蛋白質分解酵素を担持させていることが好ましい。蛋白質分解酵素はその種類の適正化により、目的物を選択的に除去することができるため、除去目的物外の他の粉塵等の存在の影響が少なく、高い精度で目的とする細菌等を除去することができるからである。
【００１１】
ここでいう酵素とは「生細胞内で作られる蛋白性の生体触媒」である。（岩波  生化学辞典  第３版  岩波書店）。
【００１２】
また、茶の抽出成分やフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子は水との親和性が低く、基材に添着する際によく混ざり合わず斑になるなど加工性が悪くなるため、基材への均一分散が困難となり、それ自体で優れた細菌等不活化作用を有していても、フィルタとしての性能が低下せざるを得なかった。それに対し、酵素は、その種類によって差があるものの、一般に水によく溶解し、基材に添着する際の加工性に優れ、更には基材全体に均一分散することができるため、フィルタとしての有害物質除去性能が向上・安定するという効果をも有する。
【００１３】
本発明の酵素担持フィルタに適用可能な蛋白質分解酵素は特に限定されないが、好ましくは、ブロメライン、パパイン、カスパーゼ、フィシン、アクチニジンなどのシステインプロテアーゼ、サーモリシンなどの金属プロテアーゼ、トリプシン、キモトリプシン、スブチリシンなどのセリンプロテアーゼ、ペプシン、カテプシン、ＨＩＶプロテアーゼなどのアスパラギン酸プロテアーゼ（酸性プロテアーゼ）、Ｎ−末端スレオニンプロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼなどを利用することができ、より好ましくは、植物由来の蛋白質分解酵素、さらに好ましくは、ブロメラインを利用することができる。
【００１４】
植物由来の蛋白質分解酵素は、安全性の面で優れており、消費者に対するイメージも良好である。また、酵素を生産するにあたって、有用植物の使用後の残渣（例えば果実を利用した後に残る皮や種や茎の部分）より抽出されるものも多く、環境面でも優れている。植物由来の蛋白質分解酵素としては、ブロメライン（パイナップル由来）、パパイン（パパイヤ由来）、フィシン（イチジク由来）、アクチニジン（キウイフルーツ由来）などが挙げられるが、これに限らない。
【００１５】
ブロメラインは、パイナップル由来の蛋白質分解酵素であり、通常はパイナップルの茎より採取される。ブロメラインは、粗精製品でも臭気が少なく、フィルタに担持する用途に好適である。また、水への溶解性も良好であり、加工性も優れている。さらに、酵素活性の高いものが比較的安価で生産可能である。
【００１６】
また、本発明の酵素担持フィルタに用いるのに好ましい蛋白質分解酵素として、セリンプロテアーゼが挙げられる。セリンプロテアーゼは、ＥＣ番号３．４．２１に属する酵素であり、一般に、最適ｐＨが中性付近であり、耐熱性があり、ＳＤＳ存在下でも活性を保持する。これらの性質は、酵素担持フィルタの加工性や耐久性向上に寄与する。
【００１７】
本発明の酵素担持フィルタの基材の素材は、熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維であることが好ましい。ポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる熱カレンダータイプの不織布は、水の濡れ性がよく、酵素を繊維表面全体に均一に担持することができ、酵素を担持する際の加工性が良いからである。基材表面に担持されている酵素の活性を安定して発現させるためには、基材表面に均一に塗布されていることが重要である。
【００１８】
上記素材以外に、本発明の酵素担持フィルタの基材の素材として、アクリル、ナイロン、ポリオレフィン系、レーヨン、セルロース、パルプ等が挙げられるが、特に限定はされるものではない。
【００１９】
また、基材の形態に関しても、フィルム、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布、メルトブロー不織布、フラッシュ紡糸不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、ステッチボンド不織布、および湿式抄紙不織布など不織布、あるいは織物、紙などシートの形態を成すものが挙げられる。また、基材の形態がシート状である場合、その目付は特に限定されないが、好ましい範囲を例示すると１０〜５００ｇ／ｍ２であり、さらに好ましくは１０〜２００ｇ／ｍ２である。１０ｇ／ｍ２未満だと各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などの不活性化対象物を十分捕捉できない可能性がある。また５００ｇ／ｍ２超えるとフィルタとして用いた場合の圧力損失が大きくなるため、あまり好ましくない。
【００２０】
酵素の基材への担持の方法としては、基材を適当な濃度の蛋白質水溶液に含浸し、適当な温度および時間で乾燥する方法が好ましい例として挙げられる。ここで用いる蛋白質水溶液は、各々の蛋白質の活性発現に適したｐＨに調節されることが好ましい。これは、蛋白質はその種類によって活性発現に適したｐＨが異なり、通常はそのｐＨ付近でないと十分な活性の発現は得られないためである。また、乾燥温度と時間は、担持する蛋白質が変性により失活しない温度にすることが重要である。蛋白質はその種類によって耐熱性が大きく異なる。通常は高温で乾燥させた方が短時間で処理が済み効率が良いが、蛋白質の耐熱性を考慮して乾燥条件を決めることが好ましい。
【００２１】
また、酵素の担持量は、重量比で（基材／酵素）＝（１０／１）から（５０／１）であることが好ましい。（１０／１）より酵素の担持量が多いと、加工性が悪くなり、過剰に担持された酵素がフィルタ使用中に脱落する可能性もあるので好ましくない。また、（５０／１）より少ないと性能が低くなり好ましくない。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これによって本発明はなんら限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
１００ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．０）にブロメラインを１０重量％になるように懸濁した水溶液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、８０℃の温度に保持した乾燥機中で１分間乾燥し、酵素担持フィルタを調製した。
【００２４】
（実施例２）
１００ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．０）にパパインを１０重量％になるように懸濁した水溶液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、８０℃の温度に保持した乾燥機中で１分間乾燥し、酵素担持フィルタを調製した。
【００２５】
（実施例３）
１００ｍＭ  リン酸緩衝液（ｐＨ８．０）にトリプシンを１０重量％になるように懸濁した水溶液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、８０℃の温度に保持した乾燥機中で１分間乾燥し、酵素担持フィルタを調製した。
【００２６】
（実施例４）
１００ｍＭ  酢酸緩衝液（ｐＨ２．０）にペプシンを１０重量％になるように懸濁した水溶液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、８０℃の温度に保持した乾燥機中で１分間乾燥し、酵素担持フィルタを調製した。
【００２７】
（比較例１）
１００ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．０）に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除いた基材を、８０℃の温度に保持した乾燥機中で１分間乾燥し、フィルタを調製した。
【００２８】
（酵素活性試験：試験例１）
サンプルフィルタを１ｃｍ角に裁断したものを試験片として、試験片上にルテウス菌（Micrococcus luteus）をフリーズドライした顆粒を振りかけ、逆さにして余分な顆粒を除いた後、湿度９０％に保持したデシケータ中で２４時間静置した。その後、低真空走査型電子顕微鏡で観察し、ルテウス菌の溶菌の程度を目視観察した。菌の球形状が崩れている場合を溶菌活性あり、球形状が残存している場合を溶菌活性なしと判定した。この試験は実施例１および比較例について実施した。
【００２９】
（インフルエンザウィルス不活性化試験：試験例２）
サンプルフィルタを３３ｍｍ四方に裁断したものを試験片として、密閉された容器に入れ、それぞれにインフルエンザウィルスを１ｍｌあたり０．５ｍｇ含む水溶液を０．５ｍｌ容器内に噴霧した後、室温で１５時間処理を行った。その後、不活性化したインフルエンザウィルスを１ｍｌあたり１ｍｇ含む水溶液を０．５ｍｌ容器内に噴霧して、抗体をブロッキングし、処理の終わった試験片をリン酸緩衝溶液９ｍｌで洗い出し、回収した液を１０日卵に接種、３７℃にて４８時間培養後、ＣＡＭ液を採取し、ＨＡテストを行い、Ｋａｒｂｅｒ法によりウィルス感染価ＥＩＤ５０（５０％ ｅｇｇ−ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ ｄｏｓｅｓ）の計算を行った。この試験は実施例１および比較例について実施した。
【００３０】
（酵素フィルタが有する臭気の官能試験：試験例３）
酵素担持フィルタを５０ｃｍ角に裁断したものを試験片として、そのフィルタをポリ袋に入れ、官能試験によって酵素フィルタが有する臭気を確認した。この試験は実施例１〜４および比較例について実施した。
【００３１】
（抗アレルゲン性試験：試験例４）
サンプルフィルタを１ｃｍ角に裁断したものを試験片として、ダニアレルゲン（Ｄｅｒｆ２）溶液（濃度：５０ｎｇ／ｍｌ、容量：２００μｌ）に浸漬し、２４時間静置する。その後、試験片を取り除き、溶液のアレルゲン濃度を測定し、アレルゲンの減少量を計算した。この試験は実施例１〜４および比較例について実施した。
【００３２】
（熱安定性試験：試験例５）
サンプルフィルタを１ｃｍ角に裁断したものを試験片として、熱処理（８０℃雰囲気下で２４時間静置）前後でそれぞれ、試験例４と同様の測定を行い、熱処理後の活性残存率を計算した。この試験は実施例１〜４について実施した。
【００３３】
実施例１、比較例のフィルタについて試験例１で示した酵素活性試験を実施した。その結果、実施例ではブロメラインの活性発現によるルテウス菌の崩壊が確認された。比較例ではルテウス菌の崩壊は確認されなかった。
【００３４】
実施例１、比較例のフィルタについて試験例２で示したインフルエンザウィルス不活性化試験を実施した。その結果、実施例のウィルス感染価はＥＩＤ５０＝０．５×１０４．５、比較例のウィルス感染価はＥＩＤ５０＝０．５×１０８．５であり、実施例の蛋白質担持フィルタによる活性化ウィルス量の４桁減少、すなわち９９．９９％の不活性化が確認された。
【００３５】
実施例１〜４および比較例のフィルタについて試験例３で示した酵素フィルタが有する臭気の官能試験を実施した。その結果、同じ植物由来酵素である実施例１と２を比較すると、実施例２は特異臭を有するのに対して、実施例１はほとんど臭気を感じなかった。また、植物由来ではない実施例３及び４の臭気は低かった。
【００３６】
実施例１〜４および比較例のフィルタについて試験例４で示した抗アレルゲン性試験を実施した。その結果、実施例１〜４は高いアレルゲン減少率を有するが、比較例のアレルゲン減少率は、低かった。
【００３７】
実施例１〜４のフィルタについて試験例５で示した熱安定性試験を実施した。その結果、セリンプロテアーゼである実施例３は高い熱安定性を示した。
【００３８】
表１に実施例及び比較例の概要及び総合評価結果を示す。
【００３９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の酵素担持フィルタは、フィルタに捕捉された各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを酵素によって効率よく不活性化することができる。従来のフィルタでは、捕捉した細菌などが、同時に捕捉されたダスト類を糧としてフィルタ内で増殖し、臭気を発生したり、フィルタ下流部まで到達して２次汚染を引き起こすという問題があったが、細菌を死滅させる効果のある蛋白質を担持したフィルタを用いれば、この問題は解決される。また、この酵素担持フィルタは高い性能を有し、簡便な方法で蛋白質の担持が可能であるので生産コストが低い。従って、容易に産業利用できる。