(57)【要約】【課題】  酵素反応における基質濃度を調節し、磁界を照射することにより、酵素活性を制御し、酵素活性を亢進又は抑制することが可能であり、酵素活性の効率化が可能となる制御方法を提供する。【解決手段】  本発明は、酵素反応液を、最適な条件又は同一の条件下において、酵素濃度、基質濃度を調節し、磁界を照射することにより酵素活性の調節が可能となる制御方法である。酵素反応液、酵素懸濁液又は生体内の酵素活性を亢進させる場合、基質濃度を、その酵素の最大反応速度（Ｖｍａｘ）に必要な基質濃度（至適基質濃度）の前後、又は、それ以上の濃度に設定し、磁界を照射する。酵素活性を抑制する場合は基質濃度を、至適基質濃度より低い濃度に設定し磁界を照射する。磁界を照射する方法は、回転円磁界、交流磁界又は静磁界を用いる。磁界強度は１０μＴ〜１００ｍＴで、磁界の周波数は５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ、又はそれ以外の低周波でも可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酵素反応液内の基質濃度を調節し、１０μＴ〜１００ｍＴの微弱な回転円磁界、交流磁界又は静磁界を照射することにより、酵素活性の制御方法及び酵素活性の効率化が可能となる制御方法。
【請求項２】
培養槽の酵素懸濁液内の基質濃度を調節し、１０μＴ〜１００ｍＴの微弱な回転円磁界、交流磁界又は静磁界を照射することにより、酵素活性の制御方法及び酵素活性の効率化が可能となる制御方法。
【請求項３】
生体内の酵素反応で、基質や薬剤の投与量を調節し、生体に１０μＴ〜１００ｍＴの微弱な回転円磁界、交流磁界又は静磁界を照射することにより、生体内酵素活性の効率化が可能となる制御方法又は生体内での薬物代謝のコントロールが可能となる酵素活性制御方法。
【請求項４】
磁界の種類としては、回転円磁界、交流磁界又は静磁界であり、この中で好ましくは回転円磁界、交流磁界を使用することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の酵素活性の制御方法。
【請求項５】
磁界強度の範囲は、１０μＴ〜１０００μＴであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の酵素活性の制御方法。
【請求項６】
磁界強度の範囲は、５０μＴ〜２００μＴであることを特徴とする請求項５の酵素活性の制御方法。
【請求項７】
醤油、酒、味噌、みりんの醸造、澱粉、糖、乳製品、蛋白質、製パン、甘味料、調味料の製造と加工、医薬品製造および酵素系洗剤に利用することを特徴とする請求項１又は請求項２の酵素活性の制御方法。
【請求項８】
生活ごみ、生活廃水、産業廃棄物、産業排水、有害物質の分解浄化に利用することを特徴とする請求項１又は請求項２の酵素活性の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は酵素反応や発酵における酵素活性を、磁界照射と基質濃度の調節により制御し、効率的に反応を行う方法および反応生成物の生成量を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、酵素の種類により、至適な温度や基質濃度、ｐＨ等が決まっており、そのような条件を変化させることにより酵素活性を調節し、酵素反応生成物の産生を制御してきた。細胞混濁液による発酵においても、同様であり、温度、基質濃度、ｐＨを含めた培養液の組成や通気条件が重要である。従来の方法には磁界照射を培養や酵素反応に施したものがある（例えば、特許文献１参照）。また醤油の醸造に磁界を利用しているものがある（例えば、特許文献２参照）。【０００３】  以下、従来の磁界を利用した培養方法、酵素反応、醤油醸造について説明する。培養、酵素反応に利用する磁界は５〜６０Ｈｚの交流磁界で２ｍＴ以上の磁界強度であるが、培養細胞の増殖を抑制する。酵素懸濁液の場合は２〜１００ｍＴの交流磁界により酵素活性が増大している。醤油醸造は、変動磁界あるいは均一磁界、１〜５００ｍＴの磁界強度を利用して酵素力価の高い微生物を培養し、効率的に醤油製造を行う方法が提案されている。
【特許文献１】特開平６−７０７４７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６２３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の技術では酵素反応あるいは発酵技術において、反応による生成物を効率的に得るためには、酵素濃度や基質濃度、緩衝液等の反応液の組成、ｐＨ、通気、温度等において反応に最適である値が存在し、通常はその最適値に設定する。それに加えて交流磁界を照射する方法や少ない電力で効果を示す磁界条件が提示されている。これらの方法は、磁界照射により培養細胞の増殖を抑制する方法、酵素反応液の酵素活性を促進する方法、又は醤油の製造方法や酵素力価の高い微生物の培養方法であった。しかし、これらの方法は酵素反応における磁界照射と基質濃度との関係については全く不明であり、基質濃度の条件なしに、磁界を照射している。その結果、培養細胞の増殖抑制に働いたり、又は活性制御が促進に働き、結果が不安定になる要因となり、このことが磁界照射による活性制御法の実用化を妨げていた。本発明の目的は、従来の技術にあるように細胞増殖の制御に関係するものではなく、磁界照射のみによる制御でもない。また従来指摘されていた磁界強度よりさらに弱い磁界強度で、酵素と基質濃度を調節することにより酵素活性を適切に促進あるいは抑制し、酵素活性の制御を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、酵素、反応緩衝液、基質等を入れた酵素反応液を、最適な条件あるいは同一の条件下において、酵素、基質濃度を調節し、磁界を照射することにより酵素活性の調節が可能となる制御方法。酵素活性を亢進させる場合、基質濃度を、その酵素の最大反応速度（Ｖｍａｘ）に必要な基質濃度（至適基質濃度）の前後、又は、それ以上の濃度に設定し、磁界を照射する。酵素活性を抑制する場合は基質濃度を、至適基質濃度より低い濃度に設定し磁界を照射する。酵素活性（力価）が保たれている場合、酵素活性を促進する基質濃度は、好ましくはその酵素の至適基質濃度の５０％以上であり、特に好ましくは７０％以上３００％以下の基質濃度である。至適基質濃度の３００％以上であっても、促進効果は認められるが、Ｖｍａｘに必要な基質濃度をはるかに超えており、過剰な基質が阻害作用を示す場合には、促進効果の程度は減少することがある。酵素活性を抑制する場合の基質濃度は、好ましくはその酵素の至適基質濃度の５０％未満から１０％以上であり、特に好ましくはその酵素の至適基質濃度の４０％から２０％以上である。１０％未満でも抑制は認められるが、酵素反応生成物の生成量が減少するため、抑制効果はわずかである。しかし、その酵素の力価が低下した場合には、至適濃度の５０％未満でも促進に働くことがあり、これらの促進と抑制に働く基質濃度は、その酵素の力価の程度により変化することがある。【０００６】  磁界を照射する方法は、回転円磁界の場合は、酵素反応液を入れた反応槽をヘルムホルツ型コイルで直角方向２方向に配置し、非常に微弱な磁界強度である１０μＴ〜１００ｍＴの回転円磁界を照射する。磁界の種類は、この方法によらずとも、他の方法による回転円磁界、交流磁界又は静磁界の照射でも可能である。回転円磁界、交流磁界の周波数は５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚを用いることが好ましいが、それ以外の低周波でも可能である。磁界強度は、回転円磁界の場合、１０μＴ〜１００ｍＴの範囲であるが、１０μＴ未満では効果が乏しく、１００ｍＴを超えても効果はほとんど変わらず、また酵素反応の温度が上昇し、適当でない。磁界強度は、好ましくは１０μＴ〜１０００μＴであり、特に好ましくは５０μＴ〜２００μＴである。磁界の種類が回転円磁界以外の場合は、この数値以外でも効果を示す。発酵による酵素反応の場合は、酵素活性を促進させる場合は、培養槽の酵素懸濁液内の基質濃度を、その酵素の最大反応速度（Ｖｍａｘ）に必要な基質濃度（至適基質濃度）の前後、又は、それ以上の濃度に設定し、磁界を照射する。酵素活性を抑制する場合は基質濃度を、至適基質濃度より低い濃度に設定し磁界を照射する。基質濃度と磁界の種類、磁界強度は酵素反応液内での酵素反応条件と同等である。また本発明は生体内における酵素反応にも応用することができ、薬物投与量を調節することにより薬物代謝の制御が可能である。薬物代謝を促進する場合は、その体内薬物濃度を、その薬物を代謝する酵素の最大反応速度（Ｖｍａｘ）に必要な薬物濃度（至適薬物濃度）の前後、又は、それ以上の濃度に設定し、磁界を照射する。酵素活性を抑制する場合は薬物濃度を、至適薬物濃度より低い濃度に設定し磁界を照射する。薬物濃度と磁界の種類、磁界強度は酵素反応液内での酵素反応条件と同等である。薬物の投与量を調節し、投与した生体に磁界を照射することにより、生体内での薬物代謝に関わる酵素活性を制御し、効率的な薬物代謝の制御が可能となる。
【発明の効果】
【０００７】  従来の発明では２ｍＴ〜１００ｍＴの範囲の磁界照射が必要であったが、この回転円磁界を用いることにより、磁界強度を従来の約１／２００まで減弱することが可能であり、回転円磁界以外にも交流磁界、静磁界でも照射可能である。回転円磁界、交流磁界は通常の５０Ｈｚ、６０Ｈｚ交流電源を用いることが可能で、より少ない電力で効果を得ることができる。また、これまで促進と抑制の制御が困難であった酵素反応において、磁界照射と基質濃度あるいは薬剤投与量を調節することにより、酵素活性を制御できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  酵素活性を制御する方法としては、酵素反応液を入れた反応槽をヘルムホルツ型コイルで直角方向２方向に配置し、磁界強度１０μＴ〜２００μＴの回転円磁界を照射する。周波数は５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの低周波を用いる。酵素活性を亢進させる場合、基質濃度を、その酵素の最大反応速度（Ｖｍａｘ）に必要な基質濃度（至適基質濃度）の前後、又は、それ以上の濃度に設定し、磁界を照射する。酵素活性を抑制する場合は基質濃度を、至適基質濃度より低い濃度に設定し磁界を照射する。酵素反応液に磁界を照射し、その酵素濃度と基質濃度を調節することにより、その反応を抑制あるいは促進するには、回転円磁界に限らず、他の低周波交流磁界や静磁界の照射によっても可能である。次に、実施例を示して、本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【実施例】
【０００９】  酵素と基質濃度を調節した反応液を作成し、回転円磁界照射のもとで酵素反応を行い、その反応物、生成量を測定した。３７℃の酵素反応槽内に酵素と各６．２５、１２．５、２５、５０、１００、１５０、２００、３００、４００μＭの基質、緩衝液を加えた反応液を作成し、６０Ｈｚ回転円磁界、磁界強度０、１４、７０、１４０μＴおよび２８０μＴの磁界を照射し、酵素反応を行った。反応終了後、酵素反応液を取りだし、酵素反応生成物の定性と定量を行い、磁界照射を行わない陰性コントロールとの比較を行った。その結果、基質濃度を、その酵素の最大反応速度（Ｖｍａｘ）に必要な基質濃度（至適基質濃度）より低い濃度である６．２５、１２．５、２５、５０、１００μＭに設定し、磁界強度７０μＴの回転円磁界照射を加えた時の酵素活性は、約２０％抑制される。一方、基質濃度を、至適基質濃度の前後、又は、それ以上の濃度である１５０，２００、３００，４００μＭに設定し、７０μＴの回転円磁界照射を加えた場合、酵素活性は、約２０％上昇する。つまり、７０μＴの回転円磁界照射下において、基質濃度を変えることによって酵素活性を抑制又は促進することが可能であり、活性を制御できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００１０】  この制御法は酵素反応槽だけでなく発酵過程、生体内での酵素活性の制御にも応用可能であり、この方法を用いて、より効率的な酵素反応を行うことができる。つまり醤油、酒、味噌、みりんの醸造、澱粉、糖、乳製品、蛋白質、製パン、甘味料、調味料の製造と加工、核酸の合成や蛋白質の合成、医薬品製造、および酵素系洗剤に利用することができる。また生活ごみ、生活廃水、産業廃棄物、産業排水、有害物質等の酵素反応を用いた分解浄化の効率化に利用可能である。