<EMI ID=1.1>
De uitvinding heeft betrekking op de omzetting van lagere 1-alkenen tot epoxyden. Meer in het bijzonder heeft de uit-
<EMI ID=2.1>
propeen-bevattende fabrieksstromen via de inwerking van zuurstof en
<EMI ID=3.1>
waarde doordat zij onder thermische omstandigheden of door ionische en vrije radicaal-katalysatoren kunnen polymeriseren en epoxyhamo-
<EMI ID=4.1>
octrooischrif'ten.nrs. 20.370 en 22.241.
In het Nederlandse oetrooischrift 291.163 wordt een
<EMI ID=5.1>
zijn te groeien op koolwaterstoffen en daaruit koolstof te assimileren. Het octrooischrift leert dat het micro-organisme bij voorkeur groeit in koolwaterstoffen die nagenoeg hetzelfde aantal koolstofatcmen bezitten als het 1-alkeen dat aan epoxydatie wordt onder-
<EMI ID=6.1>
alkenen met 2 - 30 koolstofatomen omvat,.. toont het enige voorbeeld
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1> atmosferen liet oxyderen. De aansluitende waarneming van methaangestimuleerde NADH-oxydatie gekatalyseerd door extracten van Methyl-
<EMI ID=10.1>
systemen gedeeltelijk gezuiverd uit Methylosinus trichosporium OB3b
<EMI ID=11.1> <EMI ID=12.1>
past in zijn breedste betekenis en omvat niet alleen bacteriën,
maar tevens gisten, draadvormige schimmels, actincmyceten en protozoa. Bij voorkeur omvatten. de micro-organismen bacteriën en met de meeste
<EMI ID=13.1>
kunnen hetzij in droge of vloeibare vorm aanwezig zijn. De uitdrukking omvat tevens de onbeweeglijk gemaakte vorm van het enzym, b.v. de hele cellen van de op methaan groeiende micro-organismen of enzym-
<EMI ID=14.1>
matrix door covalente chemische bindingen, sorptie en invangen van het enzym binnen een gel netwerk dat poriën heeft groot genoeg om de moleculen van het substraat en het produkt vrij te laten passeren,
<EMI ID=15.1>
preparaat" omvat tevens -enzymen die vastgehouden worden binnen holle vezelmembranen (Rony-Biotechnology en Bio-engineering. juni <1>97<1>)-
De uitdrukking "fijnverdeelde fractie" heeft betrek-
<EMI ID=16.1>
menteerde materiaal wanneer de vloeistofbovenlaag na het centrifugeren van gebroken cellen met 10.000 g gedurende 30 min gedurende een
<EMI ID=17.1>
De uitvinding omvat de verdere volgende bijzonderheden: <EMI ID=18.1> overeenkomstige 1,2-epoxyden.
- De produkt 1,2-epoxyden worden niet verder gemetaboliseerd en hopen zich extracellulair op. <EMI ID=19.1> noch hydrolylatie activiteit. Onder de gasvormige substraat-alkenen wordt propeen met de grootste snelheid geoxydeerd.
- Methaan remt de epoxydatie van propeen.
- De stoecheometrie van het verbruik van propeen en <EMI ID=20.1> methaan gegroeide methylotrofen geen gelijktijdig gedurende opslag verloren en worden sterk geremd door verschillende metaalbindende middelen.
- De stoecheometrie' van het verbruik van substraat <EMI ID=21.1> <EMI ID=22.1>
ocystis , Methylomonas, Methylobacter en Methylococcus. Bacteriën
<EMI ID=23.1>
vorming van cysten en exosporen met een complexe fijnstructuur en een complexe inwendige structuur.
<EMI ID=24.1> <EMI ID=25.1>
Deze subculturen zi jn volgens de voorschriften van het Department van Landbouw zonder enige beperking gedeponeerd zodat kweken van deze
<EMI ID=26.1>
micro-organismen als gedeponeerd zijn als volgt geïdentificeerd:
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
vezigheid van methaanof methanol. De organismen zijn bewegelijk, staafvormig, gram-negatief en aëroob. Er worden veelvuldig rozetten
<EMI ID=30.1>
een vibriovorm aannemen. Organische verbindingen anders dan methaan en methanol onderhouden de groei niet. Heeft een type II membraanstructuur.
<EMI ID=31.1>
bewegelijk, kokvormige bacillen, gram-negatief en aeroob. De organismen vormen cysten die uitdrogingsbestendig zijn, maar niet warmtebestendig. Groeit ten koste van methaan of methanol. Organische verbindingen anders dan methaan en methanol onderhouden de groei niet.
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
lijk, staafvormig, gram-negatief en aëroob. Produceert slijmachtige capsules. Zij groeien ten koste van methaan en methanol. Organische verbindingen anders dan methaan en methanol onderhouden de groei niet.
<EMI ID=34.1>
Produceert witte kolonies, op zout-agarplaten in aanwezigheid van methaan of methanol. 'De organismen zijn bewegelijk,
<EMI ID=35.1>
les, groeit ten koste van methaan en methanol. Organische verbindingen anders dan methaan en methanol' onderhouden de groei niet. Heeft een type I membraan-structuur.
<EMI ID=36.1>
Produceert witte tot bruinachtige kolonies op zout-agarplaten in aanwezigheid van methaan of methanol. Organismen zijn
<EMI ID=37.1>
achtige capsules. Groeit ten koste van methaan en methanol. Organische verbindingen, anders dan methaan en methanol onderhouden de groei
<EMI ID=38.1>
bronnen van koolstof en energie, terwijl daarentegen facultatieve "methylotrofen die organismen zijn die verbindingen, die geen kool-
<EMI ID=39.1>
bij 10.000 g gedurende 30 min) of in onbewegelijke vorm worden ge- <EMI ID=40.1>
micro-organismen is het in het algemeen noodzakelijk in trappen te werken. Er kunnen enkele of vele trappen zijn, afhankelijk van de aard van de methode en de eigenschappen van de micro-organismen. Ge-
<EMI ID=41.1> liteit van de micro-organismen, geschikte voedingsmiddelen, pH, osmotische verhoudingen, beluchtingsgraad, temperatuur en handha-
<EMI ID=42.1>
verkrijgen van maximale opbrengsten van het alkeenepoxydase kan
<EMI ID=43.1>
enigszins te wijzigen van die velke worden toegepast voor het verkrij-
<EMI ID=44.1>
wordt uitgevoerd onder aërobe omstandigheden zoals in het geval van
<EMI ID=45.1>
gestart in een grote fermentator, zal een betrekkelijk lange tijdsperiode nodig zijn cm een aanmerkelijke opbrengst van micro-organismen en/of alkeenepoxydase enzym daarvan te bereiken. Dit verhoogt uiteraard de mogelijkheid van verontreiniging van het medium en mutatie van de micro-organismen.
<EMI ID=46.1>
voorkeur 5 - 8,5, met de meeste voorkeur 6,0 - 7,5. De fermentatie kan worden uitgevoerd bij atmosferische druk hoewel hogere drukken tot ongeveer 5 atmosfeer en nog hoger bruikbaar zijn.
Voor het kweken van de methylotrofe micro-organismen
<EMI ID=47.1>
die voorzien is met hetzij inwendige koeling of een uitwendige recirculatie koelkringloop. Vers medium kan continu in de kweek worden ge-pompt in hoeveelheden equivalent aan 0,02 - 1 kweekvolume per uur, waarbij de kweek met zodanige snelheid kan worden verwijderd dat
het volume ervan constant blijft. Een gasmengsel dat methaan en zuurstof en eventueel kooldioxyde of andere gassen bevat wordt bij voorkeur met het medium in aanraking gebracht door dit continu door een doorblaasinrichting bij de basis van het vat in te borrelen. De zuurstofbron voor de kweek kan lucht, zuurstof of met zuurstof ver- rijkte lucht zijn. Verbruikt gas kan uit de kop van het vat worden verwijderd. Het verbruikte gas kan hetzij worden gerecirculeerd via een uitwendige kringloop of inwendig door middel van een gas aangedreven roerder. De gas stromen en het recirculaat dienen zodanig te worden gerangschikt dat een maximale groei van micro-organismen en een maximale benutting van methaan wordt verkregen.
Het oxygenase enzymsysteem kan als bovenbeschreven worden verkregen als een ruw extract of een celvrij fijnverdeelde fractie, d.w.z. het materiaal dat zich afzet of sedimenteert wanneer de vloeistof-bovenlaag na centrifugeren van gebroken cellen bij 10.000 g gedurende 30 min, gedurende een uur bij 10.000 g of meer wordt gecentrifugeerd. '
De microbiële cellen kunnen uit het groeimedium. wor-
<EMI ID=48.1>
een dergelijk preparaat te verkrijgen uit een van de vi j f genera van micro-organismen beschreven in het Whittenbury artikel of van de
<EMI ID=49.1> <EMI ID=50.1>
schreven door Whittenbury et al. of bij voorkeur het kweekmedium beschreven door Foster en Davis, J. Bacteriol, 91, 1924 - 1931 (1966).
<EMI ID=51.1>
b .v. door destillatie enz.
Ter vergemakkelijking van het noodzakelijke effec-
<EMI ID=52.1>
den, bij voorkeur door filtratie of centrifugering. Het verkregen epoxyde kan dan algemeen worden verkregen.
De werkwijze van de uitvinding kan ladingsgevijze,
<EMI ID=53.1> <EMI ID=54.1>
delen en percentages, tenzij anders aangegeven zijn in gewicht. Voorbeeld I
<EMI ID=55.1>
en Davis, J. Bacteriol, 91, 1924 -: 1931 (1966) met de volgende samenstelling per Liter werd bereid.
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1> <EMI ID=58.1> sie (2 mg cellen) -werd in 10 ml flesjes bij 40C gedaan die met een rubberdop werden afgesloten. De gasfase uit de flesjes werd onder
<EMI ID=59.1>
geanalyseerd (ionisatie vlamdetectorkolom).
Tabel A toont de omzettingssnelheden voor de hydroxy-
<EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
organismen die in staat waren methaan tot methanol te hydroxyleren
<EMI ID=62.1>
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
<EMI ID=65.1>
��^
<EMI ID=66.1>
<EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
albus BG8 (NRRL B-1 1,200) en gewassen celsuspensies van deze methaangekweekte micro-organismen werden met succes toegepast voor de omzetting van etheen in ethyleenoxyde bij omzettingssnelheden van 0,9, 0,95 en 1,2 micromol/mg proteïne bij een 0,2 g/100 ml droog gewicht van de ' cellen per kweek vloeistofbasis.
. Als boven aangetoond is een nieuwe werkwijze ont- <EMI ID=70.1>
zij in staat zijn korte alkanen te hydroxyleren (b.v. methaan tot methanol) en sommige onderzoekers hebben voorgesteld, dat zij in staat zijn etheen te epoxyderen. Er is nu gevonden dat deze methaan-gegroeide micro-organismen en enzympreparaten daarvan het vermogen bezitten
<EMI ID=71.1>
val van etheen, buteen-1 en butadieen te epoxyderen. In ladingsgevijze experimenten onder toepassing van gewassen, methaan gegroeide cel-
<EMI ID=72.1> <EMI ID=73.1>
<EMI ID=74.1>
metaal (ijzer of koper) kunnen vorden toegevoegd voor het vergroten van de activiteit wanneer celvri je of zuivere enzympreparaten vorden toegepast. Bij gebruik van celvrije enzymsystemen volgens de uitvinding
<EMI ID=75.1>
<EMI ID=76.1>
als enige.koolstof en energiebron. De cellen verden geoogst gedurende
<EMI ID=77.1>
greerd door een enkele passage door een French Pressure cel (1050 bar) en gedurende 15 min bij 5000 g gecentrifugeerd ter verwijdering van niet' gebroken bacteriën. De bovendrijvende oplossing (ruwe extracten)
<EMI ID=78.1> <EMI ID=79.1>
en celvormige fractie.
Reactiemengsels verden opgenomen in 10 ml flesjes
<EMI ID=80.1>
<EMI ID=81.1>
v/v verhouding. De oxydatie van andere gasvormige n-alkanen en n-al-
<EMI ID=82.1>
Specifieke activiteiten werden uitgedrukt als "micromol produkten gevormd per uur per mg proteïne. De concentratie van pro-
<EMI ID=83.1> <EMI ID=84.1>
ascorbaat en andere elektronendragers konden tevens worden gebruikt. Beide reacties varen gedurende de eerste 15 min lineair zoals gemeten
<EMI ID=85.1>
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
<EMI ID=90.1>
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
(a) Reacties werden uitgevoerd zoals beschreven in voorbeeld I.
<EMI ID=94.1>
rechtstreeks afhankelijk van concentratie van de fijnverdeelde fractie <EMI ID=95.1>
proteïne gevormd.
Temperatuur-effect
<EMI ID=96.1>
mengsels gedurende 10 min bi j verschillende temperaturen. De optimale temperatuur voor de epoxydatie van propeen en hydroocylatie van methaan
<EMI ID=97.1>
ties uitgevoerd als beschreven in voorbeeld I. Het reactieprodukt
<EMI ID=98.1>
Opgemerkt werd dat zowel de activiteit voor de hy- <EMI ID=99.1>
tende enzympreparaten.
<EMI ID=100.1>
<EMI ID=101.1>
<EMI ID=102.1>
TABEL F
<EMI ID=103.1>
<EMI ID=104.1>
<EMI ID=105.1>
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
Substraat concurrentie proeven
De hydroxylatie van methaan en de epoxydatie van
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
T A B E L H1
<EMI ID=112.1>
<EMI ID=113.1>
<EMI ID=114.1>
van de methaan- of propeen-afhankelijke NADH oxydatie, het zuurstofverbruik en de produktvorming was bij "benadering 1:1:1 (tabel I).
<EMI ID=115.1>
genering door een mono-oxygenase.
TABEL I
<EMI ID=116.1>
<EMI ID=117.1>
<EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1>
Model W 201) en bleek geen activiteit voor hetzij epoxydatie of hydroxylering te hebben. Wanneer de cellen echter werden gebroken door
<EMI ID=120.1>
<EMI ID=121.1>
datie- als hydroxylering-reacties als aangetoond in tabel J.
<EMI ID=122.1>
<EMI ID=123.1>
(a) De cellen verden gebroken door de French Press als boven be- <EMI ID=124.1>
2,5 mg. Elke analyse bevatte. 0,5 ml reactiemengsel.
Zovel het systeem Pseudomonas aeruginosa gedemon-
<EMI ID=125.1>
propeen, 1-buteen en butadieen door celsuspensies van alle drie onderscheiden groepen methaan-verbruikende bacteriën. Epoxydatie van
<EMI ID=126.1>
zelfs na een verlengde incubatietijd. Van der Linden, supra, heeft de produktie van 1 ,2-epoxyoctaan aangetoond uit 1-octeen door hep-
<EMI ID=127.1> <EMI ID=128.1> ge resultaten verkregen uit de studies van levende celsuspensies van de methaan-verbruikende bacteriën nebben echter aangetoond dat pro-
<EMI ID=129.1>
Fa) heeft aangetoond, dat de epoxydatie- en hydroxyleringsreactie gekatalyseerd, kan worden door hetzelfde of een soortgelijk enzymsysteem. De epoxydatie van propeen tot propyleenoxyde door een celsaspensie van
<EMI ID=130.1> <EMI ID=131.1>
hebben de zuivering van een membraan-getonden methaan mono-oxygenase uit de fijnverdeelde fractie (gesedimenteerd tussen 100 en 150.000 g centrifugering) van Methylosinus .trichosporium OB3b vermeld. Onlangs maar na de onderhavige ontdekking hebben Colby et al., Biochem. J.
<EMI ID=132.1>
een uur).
Differentiële centrifugering van gebroken celsuspen-
<EMI ID=133.1> <EMI ID=134.1>
van koper- of ijzerzouten (tabel G). Dit suggereert de betrokkenheid van een metaal-bevattend enzymsysteem in de oxydatie van beide sub-
<EMI ID=135.1>
rings- en de epoxyderingsreacties geven een aanduiding dat beide reacties door hetzelfde' metaal-bevattende mono-oxygenase systeem kunnen worden gekatalyseerd. Het feit dat de omzetting van propeen in propy-
<EMI ID=136.1>
In tegenstelling tot de voornoemde organismen hebben <EMI ID=137.1>
niet geremd door verschillende metaal-bindende middelen. Onlangs splitsten Colby en Dalton (Biochem. J., 171: 461 - 468 (1978)) met methaan mono-oxygenase van Metbylococcus capsulatus (Bath) in drie componenten waarbij een van deze componenten werd geïdentificeerd als
<EMI ID=138.1>
fractie en is verschillend van de oplosbare activiteit van Methylococ. cus. capsulatus (Bath) vermeld, door Colby en werden niet geoxydeerd
<EMI ID=139.1>
Van der Linden (1963, supra) heeft de produktie
<EMI ID=140.1> <EMI ID=141.1>
(obligate of facultatieve) of de andere micro-organismen worden hetzi j op methaan als enige koolstofbron of op een andere koolstof-
<EMI ID=142.1>
<EMI ID = 1.1>
The invention relates to the conversion of lower 1-olefins to epoxides. More specifically, the out-
<EMI ID = 2.1>
propylene-containing plant streams via the action of oxygen and
<EMI ID = 3.1>
value in that they can polymerize under thermal conditions or by ionic and free radical catalysts and epoxy-hamo
<EMI ID = 4.1>
Patents Nos. 20,370 and 22,241.
In Dutch Pat. No. 291,163 a
<EMI ID = 5.1>
can grow on hydrocarbons and assimilate carbon from them. The patent teaches that the microorganism grows preferentially in hydrocarbons having substantially the same number of carbon atoms as the 1-olefin undergoing epoxidation.
<EMI ID = 6.1>
olefins of 2 to 30 carbon atoms, .. shows the only example
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
<EMI ID = 9.1> allowed atmospheres to oxidize. The subsequent observation of methane-stimulated NADH oxidation catalyzed by extracts of Methyl-
<EMI ID = 10.1>
systems partially purified from Methylosinus trichosporium OB3b
<EMI ID = 11.1> <EMI ID = 12.1>
fits in its broadest sense and includes not only bacteria,
but also yeasts, filamentous fungi, actin mycetes and protozoa. Preferably include. the microorganisms bacteria and with the most
<EMI ID = 13.1>
can be in either dry or liquid form. The term also includes the immobilized form of the enzyme, e.g. the whole cells of the microorganisms or enzyme growing on methane
<EMI ID = 14.1>
matrix by covalent chemical bonds, sorption and entrapment of the enzyme within a gel network that has pores large enough to allow the molecules of the substrate and the product to pass freely,
<EMI ID = 15.1>
preparation "also includes enzymes retained within hollow fiber membranes (Rony-Biotechnology and Bio-engineering. June <1> 97 <1>) -
The expression "finely divided fraction" refers to
<EMI ID = 16.1>
material when the liquid top layer after centrifuging broken cells with 10,000 g for 30 min for a
<EMI ID = 17.1>
The invention comprises the further following details: <EMI ID = 18.1> corresponding 1,2-epoxides.
The product 1,2-epoxides are not metabolized further and accumulate extracellularly. <EMI ID = 19.1> nor hydrolylation activity. Among the gaseous substrate olefins, propylene is oxidized at the greatest rate.
- Methane inhibits the epoxidation of propylene.
The stoichiometry of the consumption of propylene and <EMI ID = 20.1> methane-grown methylotrophs are not lost simultaneously during storage and are strongly inhibited by various metal binding agents.
- The stoe geometry of the substrate consumption <EMI ID = 21.1> <EMI ID = 22.1>
ocystis, Methylomonas, Methylobacter and Methylococcus. Bacteria
<EMI ID = 23.1>
formation of cysts and exospores with a complex fine structure and a complex internal structure.
<EMI ID = 24.1> <EMI ID = 25.1>
These subcultures have been deposited without restriction according to the regulations of the Department of Agriculture, so that cultivation of these
<EMI ID = 26.1>
microorganisms as deposited have been identified as follows:
<EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
presence of methane or methanol. The organisms are motile, rod-shaped, gram-negative and aerobic. Rosettes are frequently used
<EMI ID = 30.1>
take on a vibrio form. Organic compounds other than methane and methanol do not sustain growth. Has a type II membrane structure.
<EMI ID = 31.1>
motile, boiling bacilli, gram-negative and aerobic. The organisms form cysts that are dehydration resistant, but not heat resistant. Grows at the expense of methane or methanol. Organic compounds other than methane and methanol do not sustain growth.
<EMI ID = 32.1>
<EMI ID = 33.1>
corpse, rod-shaped, gram-negative and aerobic. Produces slimy capsules. They grow at the expense of methane and methanol. Organic compounds other than methane and methanol do not sustain growth.
<EMI ID = 34.1>
Produces white colonies, on salt agar plates in the presence of methane or methanol. 'The organisms are mobile,
<EMI ID = 35.1>
les, grows at the expense of methane and methanol. Organic compounds other than methane and methanol do not sustain growth. Has a type I membrane structure.
<EMI ID = 36.1>
Produces white to brownish colonies on salt agar plates in the presence of methane or methanol. Are organisms
<EMI ID = 37.1>
like capsules. Grows at the expense of methane and methanol. Organic compounds other than methane and methanol maintain growth
<EMI ID = 38.1>
sources of carbon and energy, while facultative "methylotrophs are those organisms that contain compounds that do not contain carbon
<EMI ID = 39.1>
at 10,000 g for 30 min) or in immobile form. <EMI ID = 40.1>
microorganisms it is generally necessary to work in stages. There may be some or many steps, depending on the nature of the method and the properties of the microorganisms. Ge-
<EMI ID = 41.1> lity of the microorganisms, suitable nutrients, pH, osmotic ratios, aeration rate, temperature and
<EMI ID = 42.1>
obtaining maximum yields of the olefin epoxidase can be done
<EMI ID = 43.1>
to modify slightly from those used to obtain
<EMI ID = 44.1>
is performed under aerobic conditions as in the case of
<EMI ID = 45.1>
started in a large fermenter, a relatively long period of time will be required to achieve a significant yield of microorganisms and / or olefin epoxidase enzyme thereof. This, of course, increases the possibility of contamination of the medium and mutation of the microorganisms.
<EMI ID = 46.1>
preferably 5 - 8.5, most preferably 6.0 - 7.5. The fermentation can be conducted at atmospheric pressure, although higher pressures up to about 5 atmospheres and even higher are useful.
For cultivation of the methylotrophic microorganisms
<EMI ID = 47.1>
which is provided with either internal cooling or an external recirculation cooling circuit. Fresh medium can be continuously pumped into the culture in amounts equivalent to 0.02 - 1 culture volume per hour, removing the culture at such a rate that
its volume remains constant. A gas mixture containing methane and oxygen and optionally carbon dioxide or other gases is preferably contacted with the medium by continuously bubbling it through a purging device at the base of the vessel. The oxygen source for the culture can be air, oxygen or oxygen enriched air. Spent gas can be removed from the top of the vessel. The spent gas can be either recycled through an external loop or internally through a gas-driven stirrer. The gas flows and the recycle must be arranged in such a way that maximum growth of microorganisms and maximum utilization of methane is obtained.
The oxygenase enzyme system can be obtained as described above as a crude extract or a cell-free particulate fraction, i.e., the material that settles or sediments when the top liquid layer after centrifugation of broken cells at 10,000 g for 30 min, for one hour at 10,000 g or more is spun. '
The microbial cells can be removed from the growth medium. wor-
<EMI ID = 48.1>
obtain such a preparation from one of the five genera of microorganisms described in the Whittenbury article or from the
<EMI ID = 49.1> <EMI ID = 50.1>
wrote by Whittenbury et al. or preferably the culture medium described by Foster and Davis, J. Bacteriol, 91, 1924-1931 (1966).
<EMI ID = 51.1>
e.g. by distillation etc.
To facilitate the necessary effect
<EMI ID = 52.1>
preferably by filtration or centrifugation. The resulting epoxide can then be generally obtained.
The method of the invention can be batchwise,
<EMI ID = 53.1> <EMI ID = 54.1>
parts and percentages unless otherwise indicated by weight. Example I.
<EMI ID = 55.1>
and Davis, J. Bacteriol, 91, 1924-: 1931 (1966) with the following composition per liter was prepared.
<EMI ID = 56.1>
<EMI ID = 57.1> <EMI ID = 58.1> sie (2 mg cells) was placed in 10 ml vials at 40 ° C which were closed with a rubber cap. The gas phase from the vials was reduced
<EMI ID = 59.1>
analyzed (ionization flame detector column).
Table A shows the conversion rates for the hydroxy
<EMI ID = 60.1>
<EMI ID = 61.1>
organisms capable of hydroxylating methane to methanol
<EMI ID = 62.1>
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1>
<EMI ID = 65.1>
� � ^
<EMI ID = 66.1>
<EMI ID = 67.1>
<EMI ID = 68.1>
<EMI ID = 69.1>
albus BG8 (NRRL B-1 1,200) and washed cell suspensions of these methane-grown microorganisms were successfully used to convert ethylene to ethylene oxide at conversion rates of 0.9, 0.95 and 1.2 micromol / mg protein at 0 2 g / 100 ml dry weight of cells per culture liquid base.
. As demonstrated above, a new method has been developed. <EMI ID = 70.1>
they are capable of hydroxylating short alkanes (e.g., methane to methanol) and some researchers have proposed that they are capable of epoxidizing ethylene. It has now been found that these methane-grown microorganisms and enzyme preparations thereof have the potential
<EMI ID = 71.1>
of ethylene, butene-1 and butadiene. In batch-mode experiments using washed, methane-grown cell
<EMI ID = 72.1> <EMI ID = 73.1>
<EMI ID = 74.1>
metal (iron or copper) can be added to enhance activity when cell-free or pure enzyme preparations are used. When using cell-free enzyme systems according to the invention
<EMI ID = 75.1>
<EMI ID = 76.1>
as the sole carbon and energy source. The cells were then harvested for
<EMI ID = 77.1>
passed through a single pass through a French Pressure cell (1050 bar) and centrifuged at 5000 g for 15 min to remove unbroken bacteria. The supernatant solution (crude extracts)
<EMI ID = 78.1> <EMI ID = 79.1>
and cellular fraction.
Reaction mixtures were then contained in 10 ml vials
<EMI ID = 80.1>
<EMI ID = 81.1>
v / v ratio. The oxidation of other gaseous n-alkanes and n-al-
<EMI ID = 82.1>
Specific activities were expressed as "micromoles of products formed per hour per mg of protein. The concentration of pro-
<EMI ID = 83.1> <EMI ID = 84.1>
ascorbate and other electron carriers could also be used. Both reactions run linearly for the first 15 min as measured
<EMI ID = 85.1>
<EMI ID = 86.1>
<EMI ID = 87.1>
<EMI ID = 88.1>
<EMI ID = 89.1>
<EMI ID = 90.1>
<EMI ID = 91.1>
<EMI ID = 92.1>
<EMI ID = 93.1>
(a) Reactions were performed as described in Example I.
<EMI ID = 94.1>
directly dependent on concentration of the finely divided fraction <EMI ID = 95.1>
protein formed.
Temperature effect
<EMI ID = 96.1>
mixtures for 10 min at different temperatures. The optimum temperature for the epoxidation of propylene and hydroocycling of methane
<EMI ID = 97.1>
operations carried out as described in Example I. The reaction product
<EMI ID = 98.1>
It was noted that both the activity for the hy- <EMI ID = 99.1>
enzyme preparations.
<EMI ID = 100.1>
<EMI ID = 101.1>
<EMI ID = 102.1>
TABLE F.
<EMI ID = 103.1>
<EMI ID = 104.1>
<EMI ID = 105.1>
<EMI ID = 106.1>
<EMI ID = 107.1>
<EMI ID = 108.1>
Sample substrate competition
The hydroxylation of methane and the epoxidation of
<EMI ID = 109.1>
<EMI ID = 110.1>
<EMI ID = 111.1>
T A B E L H1
<EMI ID = 112.1>
<EMI ID = 113.1>
<EMI ID = 114.1>
the methane or propylene dependent NADH oxidation, oxygen consumption and product formation was approximately 1: 1: 1 (Table I).
<EMI ID = 115.1>
generation by a monooxygenase.
TABLE I.
<EMI ID = 116.1>
<EMI ID = 117.1>
<EMI ID = 118.1>
<EMI ID = 119.1>
Model W 201) and was found to have no activity for either epoxidation or hydroxylation. However, when the cells were broken through
<EMI ID = 120.1>
<EMI ID = 121.1>
data and hydroxylation reactions as shown in Table J.
<EMI ID = 122.1>
<EMI ID = 123.1>
(a) The cells were broken by the French Press as above <EMI ID = 124.1>
2.5 mg. Each analysis contained. 0.5 ml reaction mixture.
As much as the system Pseudomonas aeruginosa
<EMI ID = 125.1>
propylene, 1-butene, and butadiene by cell suspensions of all three distinct groups of methane-consuming bacteria. Epoxidation of
<EMI ID = 126.1>
even after an extended incubation period. Van der Linden, supra, has demonstrated the production of 1,2-epoxy octane from 1-octene by hep-
<EMI ID = 127.1> <EMI ID = 128.1> However, results obtained from the studies of live cell suspensions of the methane consuming bacteria have shown that pro-
<EMI ID = 129.1>
Fa) has shown that the epoxidation and hydroxylation reaction can be catalyzed by the same or a similar enzyme system. The epoxidation of propylene to propylene oxide by a cell suspension of
<EMI ID = 130.1> <EMI ID = 131.1>
reported the purification of a membrane-toned methane monooxygenase from the finely divided fraction (sedimented between 100 and 150,000 g centrifugation) of Methylosinus trichosporium OB3b. Recently, but after the present discovery, Colby et al., Biochem. J.
<EMI ID = 132.1>
one hour).
Differential Centrifugation of Broken Cell Suspensions
<EMI ID = 133.1> <EMI ID = 134.1>
of copper or iron salts (Table G). This suggests the involvement of a metal-containing enzyme system in the oxidation of both sub-
<EMI ID = 135.1>
ring and epoxidation reactions indicate that both reactions can be catalyzed by the same metal-containing monooxygenase system. The fact that the conversion of propylene to propylene
<EMI ID = 136.1>
Unlike the aforementioned organisms have <EMI ID = 137.1>
not inhibited by various metal binding agents. Recently, Colby and Dalton (Biochem. J., 171: 461 - 468 (1978)) split with methane monooxygenase from Metbylococcus capsulatus (Bath) into three components with one of these components identified as
<EMI ID = 138.1>
fraction and is different from the soluble activity of Methylococ. cus. capsulatus (Bath), by Colby and were not oxidized
<EMI ID = 139.1>
Van der Linden (1963, supra) has the production
<EMI ID = 140.1> <EMI ID = 141.1>
(obligate or facultative) or the other microorganisms, either on methane as the sole carbon source or on another carbon
<EMI ID = 142.1>