CH634348A5 - Process for the activation of immobilised microorganisms - Google Patents

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CH634348A5
CH634348A5 CH835577A CH835577A CH634348A5 CH 634348 A5 CH634348 A5 CH 634348A5 CH 835577 A CH835577 A CH 835577A CH 835577 A CH835577 A CH 835577A CH 634348 A5 CH634348 A5 CH 634348A5
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peptone
cortisol
conversion
glucose
fluoro
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CH835577A
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Per-Olof Larsson
Klaus Hermann Mosbach
Sten Albert Ohlson
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Fermenta Ab
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/04Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung immobilisierter Mikroorganismen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aktivierung immobilisierter lebender Mikroorganismen zur Umwandlung von Steroiden, Antibiotika und anderen Verbindungen. The invention relates to a method for activating immobilized microorganisms. In particular, the invention relates to a method for activating immobilized living microorganisms for the conversion of steroids, antibiotics and other compounds.

Immobilisierte Mikroorganismen haben in den letzten Jahren steigendes Interesse als Katalysatoren gefunden (Biotech-nol. Bioeng. 17,1797-1804 (1975); J. Appi. Chem. Biotechnol. 25, 115-141 (1975); Biotechnol. Bioeng. 12,19-27 [1970]). Sie zeigen die gleichen verfahrenstechnischen Vorteile, wie sie immobilisierte Enzyme zeigen (FEBS Lett. 62. (Supplement) E 80 - E 90 ([1976]); sie sind wiederverwendbar, sie sind sehr gut geeignet für kontinuierliche Arbeitsweise unter gesteuerten Bedingungen, und ferner sind sie verhältnismässig widerstandsfähig gegen mikrobiellen Angriff, da sie durch das Polymer geschützt sind. Immobilisierte Mikroorganismen bieten den zusätzlichen Vorteil, dass sie mühsame und kostspielige Enzymisolation vermeiden, dass das Enzym als Folge einer Lokalisierung in seiner «natürlichen Umgebung» stabiler ist und dass üblicherweise kein Kofaktor erforderlich ist. Daher sind immobilisierte Mikroorganismen vielversprechende Katalysatoren, vorausgesetzt, dass kompetitive Reaktionen eliminiert werden können. Bei kontinuierlichen oder wiederholten Chargenoperationen von Transformationsverfahren sinkt die Aktivität jedoch rasch, wenn immobilisierte Mikroorganismen verwendet werden. Dieses im Zusammenhang mit immobilisierten, lebenden Mikroorganismen auftretende Problem konnte bisher nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden. Immobilized microorganisms have found increasing interest as catalysts in recent years (Biotech-nol. Bioeng. 17, 1797-1804 (1975); J. Appi. Chem. Biotechnol. 25, 115-141 (1975); Biotechnol. Bioeng. 12 , 19-27 [1970]). They show the same procedural advantages as immobilized enzymes show (FEBS Lett. 62. (Supplement) E 80 - E 90 ([1976]); they are reusable, they are very well suited for continuous operation under controlled conditions, and further they are relatively resistant to microbial attack because they are protected by the polymer. Immobilized microorganisms offer the additional advantage that they avoid tedious and costly enzyme isolation, that the enzyme is more stable as a result of localization in its "natural environment" and that usually it is not Cofactor is required. Therefore, immobilized microorganisms are promising catalysts, provided that competitive reactions can be eliminated. However, in the case of continuous or repeated batch operations of transformation processes, the activity drops rapidly when immobilized microorganisms are used. This is related to The problem of immobilized living microorganisms has not yet been satisfactorily solved.

Bei der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Eigenschaft in Betracht gezogen, die immobilisierten lebenden Ganzzellenkatalysatoren eigen ist, nämlich die Möglichkeit der In-situ-Aktivierung der immobilisierten Enzymaktivität. In the present invention, in particular, a property is considered that is inherent in immobilized whole-cell living catalysts, namely the possibility of in-situ activation of the immobilized enzyme activity.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Aktivierung immobilisierter lebender Mikroorganismen für die Umwandlung von Steroiden, Antibiotika und anderen Verbindungen ist im vorangehenden Patentanspruch 1 charakterisiert. The inventive method for activating immobilized living microorganisms for the conversion of steroids, antibiotics and other compounds is characterized in the preceding claim 1.

Geeignete Substrate für Umwandlungen, bei denen die Aktivierung nach dem erfindungsgemässen Verfahren angewendet werden kann, sind Suitable substrates for conversions in which the activation according to the method according to the invention can be used

1. Steroide, insbesondere Corticosteroide, z.B. Cortisol, 1. steroids, especially corticosteroids, e.g. Cortisol,

2. Antibiotika, wie beispielsweise Penicillin G, 2. antibiotics, such as penicillin G,

з. andere Verbindungen, beispielsweise a) Alkaloide, z.B. Solasodin, Tomatidin, b) organische Säuren, z.B. N-Acetyl-L-amino-säuren, c) Kohlenhydrate, z.B. Glucose, Sorbose, und d) Purin-basen, Nucleoside und Nucleotide, z.B. 6-Chlorpurin und 6-Chlorpurinribosid. з. other compounds, e.g. a) alkaloids, e.g. Solasodine, tomatidine, b) organic acids, e.g. N-acetyl-L-amino acids, c) carbohydrates, e.g. Glucose, sorbose, and d) purine bases, nucleosides and nucleotides, e.g. 6-chloropurine and 6-chloropurine riboside.

Die Aktivierung kann auf verschiedene Systeme angewendet werden, wie beispielsweise die Corticosteroidumwandlung Activation can be applied to various systems, such as corticosteroid conversion

Cortisol A'-Dehydrogenase Prednisolon Cortisol A'-dehydrogenase prednisolone

Die Reaktion kann durch Corynebacterium simplex (Arthrobacter simplex), eingeschlossen in Polyacrylamid, katalysiert werden. The reaction can be catalyzed by Corynebacterium simplex (Arthrobacter simplex) enclosed in polyacrylamide.

Unter den für die Aktivierung nach dem erfindungsgemässen Verfahren geeigneten Umwandlungen können als Beispiele die folgenden erwähnt werden: Among the conversions suitable for activation by the process according to the invention, the following may be mentioned as examples:

1. A'-Dehydrierung. Einführung einer Doppelbindung in 1,2-StelIung des Steroidmoleküls. Beispiel: À'-Dehydrierung von Cortisol und Derivaten von Cortisol, z.B. Cortisol zu Pred-nisolen, 9a-Fluor-16ß-methylcortisol zu 9a-Fluor-16ß-methyl-prednisolon (Betametason), 9a-Fluor-l 6a-methylcortisol zu 9oc-Fluor-16a-methylprednisolon (Dexametason), 6a-Methyl-cortisol zu 6a-Methylprednisolon, 6a-Fluor-16a-methylcortisol. zu 6a-Fluor-16a-methyIprednisolon (Parametason), 9a-Fluor-16a-hydroxycortisol zu 9a-Fluor-16a-hydroxyprednisolon (Triamcinolon), 9a-Fluorcortisol zu 9<x-Fluorprednisolon, 6a,9a-Difluor-16a,17a-isopropylidendioxycortisol zu 6a, 9a-Difluor-16a, 17 a-isopropylidendioxyprednisolon. 1. A'-dehydration. Introduction of a double bond in the 1,2 position of the steroid molecule. Example: À'-dehydration of cortisol and derivatives of cortisol, e.g. Cortisol to pred-nisols, 9a-fluoro-16ß-methylcortisol to 9a-fluoro-16ß-methyl-prednisolone (betametasone), 9a-fluoro-l 6a-methylcortisol to 9oc-fluoro-16a-methylprednisolone (dexametasone), 6a-methyl -cortisol to 6a-methylprednisolone, 6a-fluoro-16a-methylcortisol. to 6a-fluoro-16a-methylprednisolone (parametasone), 9a-fluoro-16a-hydroxycortisol to 9a-fluoro-16a-hydroxyprednisolone (triamcinolone), 9a-fluorocortisol to 9 <x-fluoroprednisolone, 6a, 9a-difluoro-16a, 17a -Isopropylidendioxycortisol to 6a, 9a-difluoro-16a, 17 a-isopropylidendioxyprednisolon.

2.1 la-Hydroxylierung. Einführung einer Hydroxygruppe in 1 la-Stellung des Steroidmoleküls. Beispiel: Umwandlung von Cortexolon und Cortexolonderivaten in 1 la-Hydroxycortexo-lon (Epicortisol) und Derivaten davon. 2.1 la-hydroxylation. Introduction of a hydroxy group in the 1 la position of the steroid molecule. Example: Conversion of cortexolone and cortexolone derivatives into 1 la-hydroxycortexo-lon (epicortisol) and derivatives thereof.

3.1 lß-Hydroxylierung. Einführung einer Hydroxylgruppe in die 1 lß-Stellung des Steroidmoleküls. Beispiel: 1 lß-Hydroxylierung von Cortexolon und Cortexolonderivaten, z.B. Cortexolon zu Cortisol, 9a-Fluor-16ß-methylcortexolon zu 9a-Fluor-16ß-methylcortisol, 9a-Fluor-16ß-methylcortexolon zu 9a-Fluor-16a-methylcortisol, 9a-Fluorcortexolon zu 9a-Fluorcortisol, 6a-Fluor-16a-methylcortexolon zu 6a-Fluor-16a-methylcorti-sol, 6a-Methylcortexolon zu 6a-Methylcortisol, 6a,9a-Difluor-cortexolon zu 6a,9a-Difluorcortisol, 6a,9a-Difluor-16a,17a-iso-propylidendioxycortexolon zu 6a,9a-Difluor-16a,17a-isopropy-lidendioxycortisol. 3.1 β-hydroxylation. Introduction of a hydroxyl group into the 1β position of the steroid molecule. Example: 1β-hydroxylation of cortexolone and cortexolone derivatives, e.g. Cortexolone to cortisol, 9a-fluoro-16ß-methylcortexolone to 9a-fluoro-16ß-methylcortisol, 9a-fluoro-16ß-methylcortexolone to 9a-fluoro-16a-methylcortisol, 9a-fluorocortexolone to 9a-fluorocortisol, 6a-fluoro-16a- methylcortexolon to 6a-fluoro-16a-methylcorti-sol, 6a-methylcortexolon to 6a-methylcortisol, 6a, 9a-difluoro-cortexolon to 6a, 9a-difluorcortisol, 6a, 9a-difluor-16a, 17a-iso-propxolidonoxa 9a-difluoro-16a, 17a-isopropylidendioxycortisol.

4.16a-Hydroxylierung. Einführung einer Hydroxylgruppe in die 16a-Stellung des Steroidmoleküls. Beispiel: 16a-Hydroxy-lierung von Cortisol und Cortisolderivaten, z.B. Cortisol zu 16a-Hydroxycortisol, 6a-Fluorcortisol zu 6a-Fluor-16a-hydro-xycortisol, 9a-Fluorcortisol zu 9a-Fluor-16a-hydroxycortisol, 6a,9a-Difluorcortisol zu 6a,9a-Difluor-16a-hydroxycortisol. 4.16a hydroxylation. Introduction of a hydroxyl group in the 16a position of the steroid molecule. Example: 16a-hydroxylation of cortisol and cortisol derivatives, e.g. Cortisol to 16a-hydroxycortisol, 6a-fluorocortisol to 6a-fluoro-16a-hydro-xycortisol, 9a-fluorocortisol to 9a-fluoro-16a-hydroxycortisol, 6a, 9a-difluorocortisol to 6a, 9a-difluoro-16a-hydroxycortisol.

5. Penicillin-G-Umwandlung. Umwandlung von Benzylpenicillin (Penicillin G) zu 6-Aminopenicillansäure. 5. Penicillin-G conversion. Conversion of benzylpenicillin (penicillin G) to 6-aminopenicillanic acid.

6. Seitenkettenabspaltung. Beispiel: Umwandlung von Sito-sterol zu A4-Androsten-3,17-dion, Cholesterin zu A1AA.ndrosta-dien-3,17-dion. 6. Side chain splitting. Example: Conversion of Sito-sterol to A4-Androsten-3,17-dione, cholesterol to A1AA.ndrosta-dien-3,17-dione.

7.12a-Hydroxyabspaltung. Beispiel: Umwandlung von Cholinsäure zu Chenodesoxycholsäure. 7.12a hydroxy cleavage. Example: Conversion of cholic acid to chenodeoxycholic acid.

Geeignete Organismen, die in Verbindung mit dem erfindungsgemässen Verfahren angewendet werden können, sind Suitable organisms that can be used in connection with the method according to the invention are

и.a. и.a.

1. Arthrobacter simplex (auch Corynebacterium simplex genannt, z.B. ATCC 6946). Dieser Organismus kann für A'-Dehydrierung verwendet werden. 1. Arthrobacter simplex (also called Corynebacterium simplex, e.g. ATCC 6946). This organism can be used for A'-dehydration.

2. Rhizopus nigricans (auch Rhizopus stolinifer genannt, z.B. ATCC 6227b). Dieser Organismus kann für 1 la-Hydroxylierung verwendet werden. 2. Rhizopus nigricans (also called Rhizopus stolinifer, e.g. ATCC 6227b). This organism can be used for 1 la hydroxylation.

3. Curvularia lunata, z.B. ATCC 12017. Dieser Organismus kann für 1 lß-Hydroxylierung verwendet werden. 3. Curvularia lunata, e.g. ATCC 12017. This organism can be used for 1β-hydroxylation.

4. Escherichia coli, z.B. ATCC 9637. Dieser Organismus 4. Escherichia coli, e.g. ATCC 9637. This organism

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

634348 634348

kann für die Herstellung von 6-Aminopenicillansäure aus Penicillin G verwendet werden. can be used for the production of 6-aminopenicillanic acid from penicillin G.

5. Aspergillus niger. Dieser Organismus kann für 16a-Hydroxylierung verwendet werden. 5. Aspergillus niger This organism can be used for 16a hydroxylation.

6. Streptomyces venezuelae. Dieser Organismus kann für die Isomerisierung von Glucose verwendet werden. 6. Streptomyces venezuelae. This organism can be used for the isomerization of glucose.

7. Brevibacterium ammoniogenes. Dieser Organismus kann zur Umwandlung von Purinbasen, Nucleosiden und Nucleoti-den verwendet werden. 7. Brevibacterium ammoniogenes. This organism can be used to convert purine bases, nucleosides and nucleotides.

Die Mikroorganismen werden in einem geeigneten Träger immobilisiert, beispielsweise in Polyacrylamid, Agar (2,5-15% GewyVol.), Kollagen (Zelle :Kollagen 1:1) oder Calciumalginat (1-5%). The microorganisms are immobilized in a suitable carrier, for example in polyacrylamide, agar (2.5-15% by weight), collagen (cell: collagen 1: 1) or calcium alginate (1-5%).

Die vorliegende Erfindung liefert also ein Verfahren zur Verhinderung der Aktivitätsverminderung von immobilisierten lebenden Mikroorganismen und sogar zur Erhöhung der Aktivität bei wiederholter oder kontinuierlicher Arbeitsweise. The present invention thus provides a method for preventing the reduction in activity of immobilized living microorganisms and even for increasing the activity in the case of repeated or continuous operation.

Im folgenden werden anhand von Beispielen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of examples.

Beispiel 1 example 1

Bei diesem Versuch wurde die wichtige Corticosteroidum-wandlung mit A'-Dehydrogenase Cortisol — Prednisolon untersucht. Die Umsetzung wurde durch polyacrylamideingeschlos-senen Arthrobacter simplex (auch Corynebacterium simplex genannt) katalysiert. In this experiment, the important corticosteroid conversion with A'-dehydrogenase cortisol - prednisolone was examined. The reaction was catalyzed by Arthrobacter simplex (also called Corynebacterium simplex), which is included in polyacrylamides.

A.-simplex-Zellen wurden in einem 0,25% Hefeextrakt-Medium gezüchtet; die A'-Dehydrogenaseaktivität wurde durch Zugabe von Cortisol zu der Kultur induziert; nach 12 Stunden wurde die Produktgewinnung durch kontinuierliches Zentrifugieren bei 10 000 x g vorgenommen. Die Zellen (5 g Nassgewicht) wurden in 20 ml eiskaltem 0,1 m Tris-HCl-Puffer, pH-Wert 7,5, suspendiert und mit 25 ml eiskalter wässriger Monomerlösung, die 7,13 g Acrylamid und 0,38 g N.N'-Methy-lenbisacrylamid enthielt, vermischt. Die Mischung wurde in ein sandwichähnliches Polymerisationsgefäss (bestehend aus zwei Glasplatten 20x20x0,2, mit einem Stück Gummischlauch auf einen Abstand von 2 mm gebracht) gegossen, und die Katalysatoren Kaliumpersulfat (50 mg) und Tetramethyläthylendiamin (100 mg) wurden in Wasser (1 ml) zugegeben. Stickstoff wurde durch die Suspension perlen gelassen, und die Polymerisation begann innerhalb von 2 Minuten. Die Polyacrylamidgelfolie wurde in einem Mischer zerteilt, und die Gelkörnchen (durchschnittliche Grösse 0,2 mm) wurden extensiv mit Trispuffer gewaschen und dann bei —20 °C aufbewahrt; bei dieser Temperatur war das Präparat mehrere Monate stabil. A. simplex cells were grown in 0.25% yeast extract medium; A'-dehydrogenase activity was induced by adding cortisol to the culture; after 12 hours, the product was obtained by continuous centrifugation at 10,000 x g. The cells (5 g wet weight) were suspended in 20 ml ice-cold 0.1 M Tris-HCl buffer, pH 7.5 and with 25 ml ice-cold aqueous monomer solution containing 7.13 g acrylamide and 0.38 g N .N'-Methylbenbisacrylamid contained, mixed. The mixture was poured into a sandwich-like polymerization vessel (consisting of two glass plates 20x20x0.2, with a piece of rubber tubing spaced 2 mm apart) and the catalysts potassium persulfate (50 mg) and tetramethylethylenediamine (100 mg) were poured into water (1 ml ) added. Nitrogen was bubbled through the suspension and polymerization started within 2 minutes. The polyacrylamide gel sheet was cut in a mixer and the gel granules (average size 0.2 mm) were washed extensively with Tris buffer and then stored at -20 ° C; at this temperature the preparation was stable for several months.

Die 3-Ketosteroid- A'-Dehydrogenase-Aktivität des immobilisierten A. simplex wurde in herkömmlicher Weise nach einem spektrophotometrischen Verfahren bestimmt, und das alleinige Produkt, Prednisolon, wurde durch Dünnschichtchromatographie identifiziert. Etwa 40% der Dehydrogenaseaktivi-tät blieb während des Immobilisierungsverfahrens erhalten (sämtliche zugesetzten Bakterien waren immobilisiert, und keine Freisetzung von Bakterien wurde während Inkubierun-gen beobachtet). Anfängliche Versuche zeigten jedoch, dass die Aktivität bei wiederholten chargenweisen Umwandlungen grosser Mengen von Cortisol ziemlich rasch abnahm, und dies konnte in beschränktem Mass nur durch Zugabe des künstlichen Elektronenakzeptors Menadion kompensiert werden. Statt dessen wurde der stabilisierende Einfluss verschiedener Nährstoffe und Salze untersucht. Die Ergebnisse sind in den Tabellen I und II angegeben. In Medien, die aus Wasser oder Puffer bestanden, nahm die Aktivität ab, während in Medien, die Pepton und Glucose enthielten, die Aktivität nicht nur aufrechterhalten wurde, sondern dramatisch auf ein mehrfaches der ursprünglichen Aktivität erhöht wurde. Das Medium mit 0,5% Pepton und das mit 0,1% Pepton + 0,2% Glucose wurde für weitere Untersuchungen ausgewählt, und ein Versuch mit wiederholter chargenweiser Umwandlung wurde durchgeführt. Beide Medien waren etwa gleich wirksam, und in Tabelle III sind die mit dem 0,5% Pepton enthaltenden Medium erhaltenen Resultate angegeben. Wie ersichtlich ist, wird die s Umwandlungskapazität mit jeder Charge deutlich erhöht, während bei der ersten Charge 100%ige Umwandlung nach 18 Stunden erhalten wurde, war die letzte Charge in weniger als 2 Stunden vollständig umgewandelt. Die Umwandlungskapazität am Ende des Versuchs war etwa 0,5 g Steroid/Tag/Gramm io Gel (Nassgewicht). The 3-ketosteroid A'-dehydrogenase activity of the immobilized A. simplex was determined in a conventional manner by a spectrophotometric method, and the sole product, prednisolone, was identified by thin layer chromatography. About 40% of the dehydrogenase activity was retained during the immobilization process (all added bacteria were immobilized and no release of bacteria was observed during incubations). Initial attempts, however, showed that the activity decreased quite rapidly with repeated batch conversions of large amounts of cortisol, and this could only be compensated for to a limited extent by adding the artificial electron acceptor menadione. Instead, the stabilizing influence of various nutrients and salts was examined. The results are shown in Tables I and II. The activity decreased in media consisting of water or buffer, while in media containing peptone and glucose, the activity was not only maintained but increased dramatically to a multiple of the original activity. The medium with 0.5% peptone and that with 0.1% peptone + 0.2% glucose was selected for further studies and a repeated batch conversion experiment was carried out. Both media were approximately equally effective and Table III shows the results obtained with the medium containing 0.5% peptone. As can be seen, the conversion capacity is increased significantly with each batch, whereas with the first batch 100% conversion was obtained after 18 hours, the last batch was completely converted in less than 2 hours. The conversion capacity at the end of the experiment was approximately 0.5 g steroid / day / gram io gel (wet weight).

Beispiel 2 Example 2

Kürzlich durchgeführte Vorversuche zeigten, dass die sogenannte Pseudokristallofermentationstechnik auch auf einge-i5 schlossenes A. simplex anwendbar ist. Cortisol wurde daher in einer Menge von 3,6 g pro Liter zugesetzt, wodurch die Löslichkeit von Cortisol im Medium weit überschritten wurde. Cortisol wurde etwa mit der gleichen Geschwindigkeit umgewandelt, wie in Versuchen mit gelöstem Cortisol. Das Produkt, 20 Prednisolon, das ausfiel, konnte einfach abfiltriert werden, nachdem man die ziemlich dichten Gelkörnchen hatte absetzen gelassen. Diese Technik erlaubt eine Verminderung des Medienvolumens um mehrere Grössenordnungen und daher auch Verminderung der Nährstoffe. Preliminary tests recently carried out showed that the so-called pseudo-crystal fermentation technique can also be applied to included A. simplex. Cortisol was therefore added in an amount of 3.6 g per liter, which far exceeded the solubility of cortisol in the medium. Cortisol was converted at approximately the same rate as in trials with dissolved cortisol. The product, 20 prednisolone that failed, could simply be filtered off after allowing the rather dense gel granules to settle. This technique allows a reduction of the media volume by several orders of magnitude and therefore also a reduction in the nutrients.

25 25th

Tabelle I Table I

30 Aktivierungswirkung von Nährstoffen, Puffern und Salzen auf die 3-Ketosteroid- A'-Dehydrogenase-Aktivität von immobilisiertem Arthrobacter simplex 30 Activating effect of nutrients, buffers and salts on the 3-ketosteroid A'-dehydrogenase activity of immobilized Arthrobacter simplex

Medium3 Medium3

35 35

Anfängliche Umwandlungsrateb (%)nach Initial conversion rate (%) to

0 2 6 10 16 Tagen 0 2 6 10 16 days

Pepton 0,5% Peptone 0.5%

Glucose 0,2% 40 K2HP04,0,1 m, pH 7,0 Tris-HCl, 0,05 m, pH 7,0 K2HPO4,0,1 m, pH 7,0 ZnCh, FeCh K2HPO4,0,1 m, pH 7,0 45 C0Cl2,M9S04 Glucose 0.2% 40 K2HP04.0.1 m, pH 7.0 Tris-HCl, 0.05 m, pH 7.0 K2HPO4.0.1 m, pH 7.0 ZnCh, FeCh K2HPO4.0.1 m , pH 7.0 45 COCl2, M9SO4

K2HPO4,0,1 m, pH 7,0 MgCl2,CaCl2 K2HP04,0,1 m, pH 7,0 Pepton 0,5% K2HPO4.0.1 m, pH 7.0 MgCl2, CaCl2 K2HP04.0.1 m, pH 7.0 peptone 0.5%

Glucose 0,2% MgCh.CaCk H2O Glucose 0.2% MgCh.CaCk H2O

100 460 500 650 530 90 100 460 500 650 530 90

100 210 170 110 100 70 50 60 100 210 170 110 100 70 50 60

100 100 100 50 100 40 100 100 100 50 100 40

70 25 40 70 25 40

100 160 130 100 160 130

70 15 0 80 70 15 0 80

60 30 60 30

10 10th

0 0

90 90

50 50

100 560 650 600 550 100 60 40 40 20 100 560 650 600 550 100 60 40 40 20

a Die Konzentration der anorganischen Salze MgCk, ZnCb, 55 C0CI2, FeCl2, CaCk und MnS04 betrug 1 mMol. a The concentration of the inorganic salts MgCk, ZnCb, 55 C0CI2, FeCl2, CaCk and MnS04 was 1 mmol.

b Die Aktivität des frisch hergestellten Gels wurde zu 100% gesetzt. b The activity of the freshly prepared gel was set to 100%.

A.-simplex-Gel (0,5 g) wurde in 9,0 ml des angegebenen Mediums inkubiert, und 0,5 ml 20 mMol Cortisol (Methanol) wurde zugegeben. Die Suspension wurde auf einem Rotationsschüttler bei 25 °C geschüttelt, und in Abständen von 48 Stun-65 den wurde das Medium durch frisches cortisolhaltiges Medium ersetzt. In den angegebenen Abständen wurde das Gel abfiltriert, gewaschen und auf A'-Dehydrogenase-Aktivität untersucht. A. simplex gel (0.5 g) was incubated in 9.0 ml of the indicated medium and 0.5 ml of 20 mmol cortisol (methanol) was added. The suspension was shaken on a rotary shaker at 25 ° C, and the medium was replaced with fresh cortisol-containing medium at 48 hour-65 den intervals. At the indicated intervals, the gel was filtered off, washed and examined for A'-dehydrogenase activity.

634348 634348

4 4th

Tabelle II Table II

Aktivierungswirkung von Pepton/Glucose auf 3-Ketosteroid-A'-Dehydrogenase-Aktivität von immobilisiertem Arthrobacter simplex3 Activation effect of peptone / glucose on 3-ketosteroid A'-dehydrogenase activity of immobilized Arthrobacter simplex3

Medium3 Anfängliche Umwandlungsrateb Medium3 Initial conversion rate

(%)nach (%)to

0 0

2 2nd

6 6

10 10th

16 Tagen 16 days

Pepton 1% Peptone 1%

100 100

290 290

320 320

380 380

550 550

Pepton 0,5% Peptone 0.5%

100 100

460 460

500 500

650 650

530 530

Pepton 0,1% Peptone 0.1%

100 100

200 200

225 225

165 165

120 120

Pepton 0,01% Peptone 0.01%

100 100

125 125

30 30th

0 0

0 0

Pepton 0,1% Peptone 0.1%

Glucose 0,2% Glucose 0.2%

100 100

250 250

225 225

240 240

350 350

Pepton 0,01% Peptone 0.01%

Glucose 0,2% Glucose 0.2%

100 100

110 110

55 55

0 0

0 0

Glucose 0,2% Glucose 0.2%

100 100

210 210

170 170

110 110

90 90

3 Versuchsbedingungen sind in Tabelle I angegeben. b Aktivität des frisch hergestellten Gels = 100% gesetzt. 3 experimental conditions are given in Table I. b Activity of the freshly prepared gel = 100% set.

Tabelle III Table III

Wiederholte chargenweise Umwandlung von Cortisol in Prednisolon Repeated batch conversion of cortisol to prednisolone

Charge Umwandlungskapazität Zeit für 100% Umwandlung Batch conversion capacity time for 100% conversion

5 (Nr.) (mg Prednisolon/Std. (Std.) 5 (No.) (mg prednisolone / hour (hour)

Ig Gel Nassgewicht) Ig Gel wet weight)

1 1

3,1 3.1

17,4 17.4

2 2nd

5,0 5.0

10,8 10.8

3 3rd

13,5 13.5

4,0 4.0

4 4th

18,1 18.1

3,0 3.0

5 5

26,3 26.3

2,1 2.1

6 6

27,1 27.1

2,0 2.0

7 7

27,1 27.1

2,0 2.0

8 8th

29,6 29.6

1,8 1.8

9 9

30,8 30.8

1,8 1.8

10 10th

31,7 31.7

1,7 1.7

2o A.-simplex-Gel (2,0 g) wurde in 285 ml einer Mischung von 0,5% Pepton, pH-Wert 7,0, und 15 ml 20 mMol Cortisol (Methanol) suspendiert. Das Fortschreiten der Umwandlung wurde spektrophotometrisch verfolgt, und bei 100%iger Umwandlung Prednisolon wurde das Gel gewaschen und mit frischem corti-25 solhaltigem Medium inkubiert. Der ganze Versuch dauerte 4 Tage. 2o A. simplex gel (2.0 g) was suspended in 285 ml of a mixture of 0.5% peptone, pH 7.0, and 15 ml of 20 mmol of cortisol (methanol). The progress of the conversion was monitored spectrophotometrically, and with 100% conversion prednisolone, the gel was washed and incubated with fresh corti-25 sol-containing medium. The whole trial lasted 4 days.

Claims (7)

634348 634348 PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Aktivierung immobilisierter lebender Mikroorganismen für die Umwandlung von Steroiden, Antibiotika und anderen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsmischung Pepton, Glucose oder ein Gemisch von Pepton und Glucose zugesetzt wird. 1. A method for activating immobilized living microorganisms for the conversion of steroids, antibiotics and other compounds, characterized in that peptone, glucose or a mixture of peptone and glucose is added to the reaction mixture. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Cortisol oder ein Derivat davon in Prednisolon oder einem Derivat davon umgewandelt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that cortisol or a derivative thereof is converted into prednisolone or a derivative thereof. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steroid in 11- oder 16-Stellung hydroxyliert wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that a steroid is hydroxylated in the 11- or 16-position. 4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus Arthrobacter simplex ist. 4. The method according to claim 1, characterized in that the microorganism is Arthrobacter simplex. 5. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steroid in 1-Stellung dehydriert wird. 5. The method according to claim 1, characterized in that a steroid is dehydrated in the 1-position. 6. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus in ein Polyacrylamidgel eingeschlossen ist. 6. The method according to claim 1, characterized in that the microorganism is enclosed in a polyacrylamide gel. 7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Pepton oder Glucose oder ein Gemisch von Pepton und Glucose in einer Konzentration von 0,1 bis 1,0% (Gew./Vol.) der Reaktionsmischung zugesetzt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that peptone or glucose or a mixture of peptone and glucose in a concentration of 0.1 to 1.0% (w / v) is added to the reaction mixture.
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