CS231656B1 - Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production - Google Patents

Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production Download PDF

Info

Publication number
CS231656B1
CS231656B1 CS333982A CS333982A CS231656B1 CS 231656 B1 CS231656 B1 CS 231656B1 CS 333982 A CS333982 A CS 333982A CS 333982 A CS333982 A CS 333982A CS 231656 B1 CS231656 B1 CS 231656B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
enzyme
water
immobilized
enzymes
reaction
Prior art date
Application number
CS333982A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Vladimir Vojtisek
Miroslav Barta
Vladimir Jirku
Vladimir Krumphanzl
Karel Culik
Original Assignee
Vladimir Vojtisek
Miroslav Barta
Vladimir Jirku
Vladimir Krumphanzl
Karel Culik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vladimir Vojtisek, Miroslav Barta, Vladimir Jirku, Vladimir Krumphanzl, Karel Culik filed Critical Vladimir Vojtisek
Priority to CS333982A priority Critical patent/CS231656B1/en
Publication of CS231656B1 publication Critical patent/CS231656B1/en
Priority to CS874911A priority patent/CS262238B1/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Vynález se týká enzymových katalyzátorů pro biotransformace na bázi imobilizovaných enzymů mikrobiálního, živočišného a rostlinného původu a způsobu jejich výroby. Enzymové katalizátory získané postupem podle vynálezu sestávají z různých enzlmů o různé čistotě, s výhodou technických nebo surových enzymových preparátů, nesoucí zejména hydrolázovou, izomerázovou, lyázovou nebo racemázovou aktivitu, které jsou imobilizovány chemicky reaktivním polymerem rozpustným ve vodě, vzniklým reakcí ve vodě rozpustné látky, obsahující nejméně dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny, jako například polyethylemin, hexamethylendiamin, lysin a pólylysin s bifunčními aldehydy dikarboxylových kyselin, jako je například glutaraldehyd. Vzniklé ve vodě nerozpustné částice imobilizovaných enzymů se dále různým způsobem zpevňují s cílem získáni dobře sedimentu- ; jících částic s dobrými mechanickými a hydrodynamickými vlastnostmi a vysokou specifickou aktivitou požadovaného enzymu. Způsob výroby imobilizovaných enzymů nevyžaduje žádných organických sysntetických, íorg&nických či přírodních ve vodě nerozwtnýcb nosičů, čímž podstatným způsobem onomizuje výrobu těchto katalýzátorů. jymové katalyzátory jsou využitelné pro ' imyelové biotransformaiíe a umožňují vycovat diskontinuální opakované nebo tinuálni biotechnologie výroby farmaoeu- cy, potravinářsky či zemědělsky význam- | \ produktů či meziproduktů.The invention relates to enzyme catalysts for biotransformations based on immobilized enzymes of microbial, animal and plant origin and a method for their production. The enzyme catalysts obtained by the process according to the invention consist of various enzymes of varying purity, preferably technical or crude enzyme preparations, carrying in particular hydrolase, isomerase, lyase or racemase activity, which are immobilized by a chemically reactive water-soluble polymer formed by the reaction of a water-soluble substance containing at least two primary and/or secondary amino groups, such as polyethyleneimine, hexamethylenediamine, lysine and polylysine with bifunctional aldehydes of dicarboxylic acids, such as glutaraldehyde. The resulting water-insoluble particles of immobilized enzymes are further solidified in various ways with the aim of obtaining well-sedimenting particles with good mechanical and hydrodynamic properties and high specific activity of the desired enzyme. The method of producing immobilized enzymes does not require any organic synthetic, organic or natural water-insoluble carriers, which significantly simplifies the production of these catalysts. The immobilized catalysts are useful for molecular biotransformations and allow for discontinuous, repetitive or continuous biotechnologies for the production of pharmaceutical, food or agriculturally important products or intermediates.

Description

Vynalez se týká enzymových katalyzátorů pro bi otransformace na bázi imobi 1 izovaných enzymů mikrobiálního, živočišného a rostlinného původu a způsobu jejich výroby. Enzymové katalyzátory získané postupem podle vynálezu sestávají z různých enzymů o různé čistotě, s výhodou technických nebo surových enzymových preparátů, nesoucí zejména hydro 1ázovou, izomerázovou, lyázovou nebo racemázovou aktivitu, které jsou imobilizovány chemicky reaktivním polymerem rozpustným ve vodě, vzniklým reakcí ve vodě rozpustné látky, obsahující nejméně dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny, jako je například polyethylenimin, hexamethy1endiamiη, lysin a polylysin s bifunčními aldehydy dikarboxylových kyselin, jako je například glutaraldehyd. Vzniklé ve vodě nerozpustné částice imobi 1 izovaných enzymů se dále různým způsobem zpevňují s cílem získání dobře sedimentujících částic s dobrými mechanickými a hydrodynamickými vlastnostmi a vysokou specifickou aktivitou požadovaného enzymu. Způsob výroby imobi 1 izovaných enzymů nevyžaduje žádných organických syntetických, anorganických či přírodních ve vodě nerozpustných nosičů, čímž podstatným způsobem ekonomizuje výrobu těchto katalyzátorů. Enzymové katalyzátory jsou využitelné pro průmyslové biotransformace a umožňují vypracovat diskontinuální opakované nebo kontinuální biotechnologie výroby farmaceuticky, potravinářsky či zemědělsky významných produktů či meziproduktů.The invention relates to enzyme catalysts for biotransformation based on immobilized enzymes of microbial, animal and plant origin and to a process for their preparation. The enzyme catalysts obtained by the process according to the invention consist of various enzymes of different purity, preferably technical or crude enzyme preparations, carrying, in particular, hydrolase, isomerase, lyase or racemase activity, which are immobilized by a water-soluble chemically reactive polymer. containing at least two primary and / or secondary amino groups such as polyethyleneimine, hexamethylenediamine, lysine and polylysine with bifunctional dicarboxylic acid aldehydes such as glutaraldehyde. The resulting water-insoluble particles of the immobilized enzymes are further strengthened in various ways to obtain well-settling particles with good mechanical and hydrodynamic properties and high specific activity of the desired enzyme. The process for the production of immobilized enzymes does not require any organic synthetic, inorganic or natural water-insoluble carriers, thereby substantially economizing the production of these catalysts. Enzyme catalysts are useful for industrial biotransformation and allow the development of discontinuous repeated or continuous biotechnologies for the production of pharmaceutically, food or agriculturally important products or intermediates.

231 656231 656

Vynález se týká enzymových katalyzátorů pro biotransformace na bázi zmobilizovaných enzymů mikrobiálního, živočišného či rostlinného původu a způsobu jejich výroby.The present invention relates to enzyme catalysts for biotransformation based on mobilized enzymes of microbial, animal or plant origin and a process for their production.

Enzymové katalyzátory podle vynálezu jsou využitelné pro průmyslové biotransformace, resp. umožňují vypracovat dískontinuální nebo kontinuální biotechnologie výroby farmaceuticky, potravinářsky či zemědělsky významných produktů či meziproduktů.The enzyme catalysts of the invention are useful for industrial biotransformation, respectively. they allow the development of discontinuous or continuous biotechnologies for the production of pharmaceutically, food or agriculturally important products or intermediates.

Známé způsoby imobilizace enzymů lze obecně charakterizovat jako fyzikální např. sorpce a inkluze, fyzikálně chemické např. polární vazba a chemické např. kovalentní vazba. K tomuto účelu se používá různých ve vodě nerozpustných syntetických nebo přírodních organických či anorganických materiálů jako nosičů požadované enzymové aktivity. Souhrnně jsou tyto postupy pro vazbu enzymů podrobně zmíněny například v monografiích Immobilized Enzymes /edit. 0. Zaborsky, CRC Press, A Division of the Chemical Rubber Co., USA Cleveland, Ohio, 1974/, Immobilized Enzymes for Industrial Reactors /edit. R.A. Messíng, Acad.Press New York,Known methods of enzyme immobilization can generally be characterized as physical eg sorption and inclusion, physico-chemical eg polar bond and chemical eg covalent bond. For this purpose, various water-insoluble synthetic or natural organic or inorganic materials are used as carriers of the desired enzyme activity. In summary, these enzyme binding procedures are detailed in, for example, the Immobilized Enzymes / edit monographs. 0. Zaborsky, CRC Press, A Division of the Chemical Rubber Co., USA Cleveland, Ohio, 1974 /, Immobilized Enzymes for Industrial Reactors / edit. R.A. Messing, Acad.Press New York,

San Francisco, London, 1975/, Insolubilized Enzymes /edit. M. Salmona, C. Saronia, S. Garattini, Raven Press, New^York, 1974/ a Industrial Enzymes, Recent Advances /J.C. Johnson, Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Yersey, Cemical Technology Review No. 85, USA, 1977/. Jako nosičů pro imobilizaci enzymů je využívána řada syntetických organických inertních či chemicky aktivních polymerů získaných cíleně vedenou polymerací např. na bázi methakrylaldehydu, glycidylmethakrylátu, hydroxyalkylmethakrylátu, přírodních polymerů např. celulózy a jejích derivátů, anorganických materiálů např. skla apod.San Francisco, London, 1975 / Insolubilized Enzymes / edit. Salmon M., Saronia C., Garattini S., Raven Press, New York, 1974. and Industrial Enzymes, Recent Advances (J.C.). Johnson, Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Jersey, Cemical Technology Review 85, USA, 1977]. A variety of synthetic organic inert or chemically active polymers obtained by targeted polymerization, for example based on methacrylaldehyde, glycidyl methacrylate, hydroxyalkyl methacrylate, natural polymers such as cellulose and its derivatives, inorganic materials such as glass etc. are used as carriers for enzyme immobilization.

Nosiče těchto a podobných typů jsou většinou nákladné přípravky, jejichž cena a dostupnost a jejich případná předchozí modifikace a aktivace různými činidly, limitují přípravu a využiti imobi1 izovaných enzymů. Z uvedených důvodů, zvláště z hlediska průmyslového využití imobi 1 izovaných enzymů, se v posledních několika letech projevuje jak v odborné tak patentové literatuře tendence přecházet od více či méně>definovaných nos ičů na bázi syntetických polymerů nebo porésního skla k materiálům méně nákladným. Z ekonomicky přijatelného hlediska se zdají být přitažlivé různé přírodní materiály, zejména chitin, kolagen a především odpadní biomasa po různých fermentačních výrobách, jejíž cena je převážně nulová. Jde zejména o odpadní kvasinky po výrobě piva, odpadní mycelium po výrobě penicilinu apod., tedy o odpadní buň3Carriers of these and similar types are generally expensive preparations whose cost and availability and their possible prior modification and activation by various agents limit the preparation and use of the immobilized enzymes. For these reasons, especially in the industrial use of immobilized enzymes, there has been a tendency in the past few years in both the scientific and patent literature to move from more or less defined carriers based on synthetic polymers or porous glass to less expensive materials. From an economically acceptable point of view, a variety of natural materials, especially chitin, collagen and, above all, waste biomass after various fermentation processes seem to be attractive, whose price is largely zero. These are mainly waste yeast after beer production, waste mycelium after penicillin production, etc., ie waste cell3.

231 856 ky různých mikroorganismů, které lze použit jako nerozpustných nosičů pro převážně kovalentní nebo koordinačně kovalentní vazbu enzymů na povrch jednotlivých buněk či buněčných agregátů.231 856 various microorganisms which can be used as insoluble carriers for predominantly covalent or coordinate covalent binding of enzymes to the surface of individual cells or cellular aggregates.

I v Československé odborné a především patentové literatuře lze v posledních několika letech sledovat posun zájmu vynucený ekonomízací výroby například vypracováním postupu imobilizace enzymu penicilinacylázy pro výrobu 6-aminopeníci1ánové kyseliny na povrch různým způsobem ošetřených či nativních mikrobiálních buněk či jejich fragmentů pomocí bifunkčních aldehydů, zejména glutaraldehydu, za tvorby vzájemně kovalentně prokřížené sítě zmobilizovaného enzymu spolu s buňkami majícími charakter nerozpustnéc ho nosiče, podle čs.autorského osvědčení č. 2O8_931. Podobný způsob, avšak na rozdíl od předchozího způsobu využívající flokulace enzymu s buňkami majícími charakter nosiče a to flokulanty vstupujícími do reakce s bifunkčními aldehydy, je popsán pro imobi lizaci. enzymu amyloglukosidázy v čs. autorském osvědčení č. UStbH přičemž využití tohoto katalyzátoru pro výrobu glukózy a dalších produktu její enzymové přeměny ze škrobu je popsáno v čs. autorském osvědčení č.Even in the Czechoslovak literature and especially in patent literature, the shift of interest forced by economization of production has been observed in the last few years, for example by elaborating the procedure of immobilization of penicillin acylase enzyme for production of 6-aminopenicillanic acid to differently treated or native microbial cells or their fragments using bifunctional aldehydes, forming a mutually covalently crosslinked network of the mobilized enzyme together with cells having the character of an insoluble carrier, according to the author's certificate no. 2088931. A similar method, but unlike the previous method using the flocculation of the enzyme with the carrier-like cells, the flocculants entering into reaction with the bifunctional aldehydes, is described for immobilization. Amyloglucosidase enzyme in MS. No. UStbH, the use of this catalyst for the production of glucose and other enzymatic conversion products from starch is disclosed in U.S. Pat. Certificate No.

H Stejně tak je popsáno kovalentní zesítění různých enzymů pomocí různých bi-resp. polyfunkčních činidel, zejména glutaraldehydu nebo toluendiísokynátu za vzniku ve vodě nerozpustné kovalentně prokřížené sítě enzymově aktivních bílkovin /Jansen E.F. a Olson, A.C; Arch. Biochem. Biophys. j_2_9, 221, 1969/. Tyto postupy nevyžadují ve vodě nerozpustné nosiče vůbec. Na rozdíl od předchozích postupů /vazba na povrchy buněk/, poskytuje posléze zmíněný postup nižší výtěžky imobi 1 izovaného enzymu a obvykle se tyto preparáty vyznačují nižši stabi 1 i tou imobi1 izované enzymové aktivity. Zesítění enzymů pomocí zmíněných velmi reaktivních sítovacíeh činidel vede často k značné případně úplné inaktivaci enzymové aktivity. K potlační silné inaktivace enzymové aktivity při sítění enzymů např. glutaraldehydem se používá konkurenční reakce s přídatnou bílkovinou např. albuminem v průběhu reakce sítění požadovaného enzymu, popřípadě sítění v přítomnosti řSimilarly, covalent cross-linking of different enzymes by different bi- and bi-resp. polyfunctional agents, in particular glutaraldehyde or toluene diisocyanate to form a water insoluble covalently crosslinked network of enzymatically active proteins / Jansen E.F. and Olson, A.C; Sheet. Biochem. Biophys. 9, 221, 1969]. These procedures do not require water-insoluble carriers at all. In contrast to the previous processes (binding to cell surfaces), the latter procedure provides lower yields of the immobilized enzyme and usually these preparations are characterized by lower stability of the immobilized enzyme activity. Cross-linking of enzymes by the highly reactive crosslinking agents often leads to considerable or complete inactivation of enzyme activity. For suppressive strong inactivation of enzyme activity in cross-linking of enzymes, eg glutaraldehyde, a competitive reaction with an additional protein such as albumin is used during the cross-linking reaction of the desired enzyme, eventually cross-linking in the presence of

diaminů např. hexamethylendiaminu /Avrameas, S., Immunochemistry 6, 43, 1969/.diamines such as hexamethylenediamine (Avrameas, S., Immunochemistry 6, 43, 1969).

Zvláštním případem je pak využití ve vodě rozpustných chemicky inertních čí chemicky reaktivních polymerů, kdy v prvém případě se jedná např. o sorpcí rozpuštěného enzymu na ve vodě rozpustný polymer, Čímž se vytvoří stabilizovaný ve vodě rozpustnýA special case is the use of water-soluble chemically inert or chemically reactive polymers, in the first case, for example, by sorption of the dissolved enzyme to a water-soluble polymer, thereby forming a stabilized water-soluble polymer.

231 858 komplex enzym/polymer, ve druhém případě se ve vodě rozpustný polymer chemicky aktivuje a po jeho aktivaci se smísí s enzymem, čímž dojde ke kovalentní vazbě enzymu na aktivovaný polymer za vzniku chemicky stabilizovaného avšak ve vodě rozpustného enzymu. Příkladem přípravy stabilizovaných vévodě rozpustných enzymů je glycerolkináza sorbovaná na dextran /USA patentový spis č. 3,962 037/ nebo kovalentně vázaná pěnic i 1inacyláza na kyanobromidem aktivovaný ve vodě rozpustný dextran /NSR DOS 2,312 824/ či tentýž enzym kovalentně vázaný na ve vodě rozpustné kopolyméry maleinahydridu s vinylmethyl etherem, ethylenem, styrenem nebo vinylacetátem. Rovněž je popsán způsob chemické aktivace bílkovin například albuminu glutaraldehydem zá vzniku ve vodě rozpustné chemicky aktivní bílkoviny /Áttalla a Hultin, J.Food.Sci., 42,In the latter case, the water-soluble polymer is chemically activated and, when activated, is mixed with the enzyme, thereby covalently binding the enzyme to the activated polymer to form a chemically stabilized but water-soluble enzyme. An example of the preparation of stabilized ducally soluble enzymes is dextran-sorbed glycerol kinase (U.S. Pat. No. 3,962,037) or covalently bonded Warbler and cyanobromide-activated water-soluble dextran (NSR DOS 2,312 824) or the same enzyme covalently bound to male-soluble copolymers. with vinylmethyl ether, ethylene, styrene or vinyl acetate. Also described is a method of chemically activating proteins such as albumin with glutaraldehyde to produce water-soluble chemically active proteins [Attalla and Hultin, J.Food.Sci., 42,

7, 19777/. Při využití posléze zmíněných postupů rezultují imobilizované avšak ve vodě rozpustné enzymy, přičemž imobilizované enzymy tím, že zůstávají ve vodě rozpustné nelze využít pro průmyslové bíotransformace běžnými typy reaktorů, jejichž využití je omezeno na speciální typy ul trafi 1tračních reaktorů, což je spojeno se značnými nároky na aparaturní vybavení. Tohoto způsobu imobilizace se v převážné většivě případů používá ke stabilizaci enzymů pro analytickou a k1inicko-diagnostickou praxi.7, 19777]. Using the latter methods, immobilized but water-soluble enzymes result, while immobilized enzymes by remaining water-soluble cannot be used for industrial biotransformation by conventional reactor types whose use is limited to special types of ultrafiltration reactors, which is associated with considerable demands. for equipment. This method of immobilization is mostly used to stabilize enzymes for analytical and cine-diagnostic practice.

Zjistili jsme v nedávné době, že lze připravit buněčné katalyzátory využitelné pro bíotransformace na bázi imobi1izovaných prokaryontních či eukaryontních buněk různých druhů mikroorganismů a rostlinných buněk obsahujících různé enzymy pomocí reaktivních ve vodě rozpustných polymerů podle čs. autorského osvědčení č. přičemž resultující částice zmobilizovaných buněk se vyznačují velmi dobrými sedimentačními vlastnostmi, vysokou specifickou aktivitou a vysokým výtěžkem imobilizace. Tento postup byl aplikován v různých modifikacích s cílem principiálního ověření schůdností přípravy imobi 1 izovaných ve vodě nerozpustných enzymových katalyzátorů, jinými slovy namísto enzymově aktivních buněk různých druhů organismů bylo použito různých do různého stupně Čistoty purifikovanýčh enzymů izolovaných z mikrobiálních, rostlinných a živočišných zdrojů.Recently, we have found that cell catalysts useful for biotransformation based on immobilized prokaryotic or eukaryotic cells of various types of microorganisms and plant cells containing various enzymes can be prepared using reactive water-soluble polymers according to U.S. Pat. The resulting particles of mobilized cells are characterized by very good sedimentation properties, a high specific activity and a high immobilization yield. This procedure has been applied in various modifications in order to verify in principle the feasibility of preparing immobilized water-insoluble enzyme catalysts, in other words, different degrees of purity of purified enzymes isolated from microbial, plant and animal sources have been used instead of enzyme active cells of different species.

Naskýtá se| otázka účelnosti využití předmětného postupu pro získání imobi1izovaných enzymů jestliže tento postup principiálně a β dobrými výtěžky lze využít při použití enzymově aktivních buněk, tedy postupu nevyžadujícího předchozí čištění a izolaci požadovaných enzymů z produkčních buněk různých mikroorganismů.Arises | the question of the expediency of using the present process for obtaining immobilized enzymes if the process can in principle and β good yields be utilized using enzymatically active cells, a process not requiring prior purification and isolation of the desired enzymes from producer cells of various microorganisms.

231 BM231 BM

Důvody pro využiti předmětného postupu vyplývají z následujících skutečností.The reasons for the use of the procedure in question arise from the following.

1. Některé enzymy jsou extracelulární, tedy nejsou zadržovápy v produkčních buňkách mikroorganismů, což vylučuje využití imobilizovaných buněk.1. Some enzymes are extracellular, ie they are not retained in the production cells of microorganisms, which excludes the use of immobilized cells.

2. Rada enzymů, které zůstávají v buňkách a které mají vysokomolekulární substráty /bílkoviny, tuky, polysacharidy/ by byla nevyužita, nebotprostupnostbuněčné stěny u mikroorganismů je omezena na sloučeniny s nízkou molekulovou hnotností, což opět vylučuje v těchto případech využití imobilizovaných buněk.2. Many of the enzymes that remain in cells and have high molecular substrates (proteins, fats, polysaccharides) would be unused because cell wall permeability in microorganisms is limited to low molecular weight compounds, which again excludes the use of immobilized cells in these cases.

3. Řada průmyslově vyráběných enzymů je jiného než mikrobiálního původu /např. trypsin, chymotrypsin, papain apod./.3. A number of industrially produced enzymes are of non-microbial origin / e.g. trypsin, chymotrypsin, papain etc./.

4. Je známo, že cena řady imobilizovaných preparátů enzymů je výrazně ovlivněna cenou nosiče; předmětný způsob podle vynálezu nevyžaduje žádných organických, anorganických či přírodních ve vodě nerozpustných nosičů.4. The cost of a number of immobilized enzyme preparations is known to be significantly influenced by the cost of the carrier; the present process does not require any organic, inorganic or natural water-insoluble carriers.

Předmětem vynálezu jsou enzymové katalyzátory pro biotransformace sestávající z enzymů mikrobiálního, rostlinného či živočišného původu imobilizovaných chemicky reaktivním polymerem rozpustným vévodě, vzniklým reakcí ve vodě rozpustné látky, obsahující nejméně dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny, jako je například polyethylenimin, hexamethylendiamin, lysin a polylysin, s bifunkčními aldehydy dikarboxylových kyselin, jako je například gl utaraldehyd, popřípadě dále mechanicky zpevněné.The present invention provides biotransformation enzyme catalysts consisting of enzymes of microbial, plant or animal origin, immobilized with a chemically reactive, water-soluble, water-soluble substance containing at least two primary and / or secondary amino groups such as polyethyleneimine, hexamethylenediamine, lysine and polylysine with bifunctional aldehydes of dicarboxylic acids, such as gl utaraldehyde, optionally further mechanically strengthened.

Jako enzymový materiál mohou tyto katalyzátory obsahovat mikrobiální, rostlinné či živočišné enzymy o různé čistotě, a s'v hodou technické nebo surové enzymové preparáty nesoucí zejména hydrolázovou,izomerázovou , lyázovout racemázovou a jinou aktivito.As the enzyme material, these catalysts may contain microbial, plant or animal enzymes for various purity and s'v HODO technical or crude enzyme preparations carrying particular hydrolase, isomerase, lyase t racemázovou and other activity.

Předmětem vynálezu jé dále způsob výroby uvedených katalyzátorů, jehož podstata spočívá v tom, že se výše uvedené vodné roztoky enzymů o koncentraci bílkovin 5,0 až 500,0 mg/ml imobilizují uvedením ve styk s ve vodě rozpu&tným, chemicky reaktivním polymerem, vzniklým reakcí ve vodě' rozpustné látky, obsahující nejméně dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny, s výhodou s polyethyleniminem a 8 bifunkčními aldehydy dikarboxylových kyselin, 8 výhodou s glutaraldehydem, při teplotě v rozmezí 0 až 60 °C ve vodném prostředí, při pH v rozmezí 4,0 až 12,0, přičemž reakce.uvedeného enzymového materiálu s uvedeným polymerem se pro vádí při teplotě v rozmezí -30 až *50 °C vé vodném prostředí a přThe present invention further provides a process for the preparation of said catalysts, characterized in that the above-mentioned aqueous solutions of enzymes having a protein concentration of 5.0-500.0 mg / ml are immobilized by contacting a water-soluble, chemically reactive polymer formed by the reaction. water-soluble substances containing at least two primary and / or secondary amino groups, preferably with polyethyleneimine and 8 bifunctional dicarboxylic acid aldehydes, preferably 8 with glutaraldehyde, at a temperature ranging from 0 to 60 ° C in aqueous medium, at a pH ranging from 4 0 to 12.0, wherein the reaction of said enzyme material with said polymer is carried out at a temperature in the range of -30 to 50 ° C in an aqueous medium and

231 U6 pH v rozmezí 5,0 až 9,0, vzniklé nerozpustné částice se po oddělení z reakční směsi promyjí vodou nebo pufrem, načež se popřípadě mechanicky zpevňují.231 U6 pH in the range of 5.0 to 9.0, the insoluble particles formed after washing from the reaction mixture are washed with water or buffer and then mechanically solidified.

Je výhodné, když se k přípravě ve vodě rozpustného polymeru použije vodný roztok polyethyleniminu s distribucí molekulové hmotnosti 100 000 až 800 000.It is preferred that an aqueous solution of polyethyleneimine with a molecular weight distribution of 100,000 to 800,000 is used to prepare the water-soluble polymer.

Výhodně se reakce uvedených enzymů s uvedeným polymerem provádí při teplotě 0 až 45 °C, při relativní odstředivé síle 1 až 50 000 g, při filtračním tlaku od 0 do 50 000 KPa, při stání či míchání nebo při přerušovaném míchání a stání reakční směsi.Preferably, the reaction of said enzymes with said polymer is carried out at a temperature of 0 to 45 ° C, at a relative centrifugal force of 1 to 50,000 g, at a filtration pressure of 0 to 50,000 KPa, while standing or stirring or intermittently stirring and standing.

Částice imobilizovaných enzymů se popřípadě dále mechanicky zpevňují částečnou dehydratací působením organických rozpouštědel, s výhodou acetonem, popřípadě roztoky lepidel v Organických rozpouštědlech nebo jejích směsí s vodou, při teplotách +30 až -25 °C, popřípadě se částice před a/nebo po mechanickém zpevnění vhodným způsobem postformují a parciálně vysuší.The particles of immobilized enzymes are optionally further mechanically consolidated by partial dehydration by treatment with organic solvents, preferably acetone or adhesive solutions in organic solvents or mixtures thereof with water, at temperatures of +30 to -25 ° C, optionally before or after mechanical consolidation. they are appropriately postformed and partially dried.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že se za pomoci chemicky reaktivních ve vodě rozpustných polymerů /dále jen RRP/ získají imobi 1 izované ve vodě nerozpustné enzymy s dobrou specifickou aktivitou a velmi dobrými sedimentačními vlastnostmi a dobrým výtěžkem imobilizace, který pochopitelně kolísá podle typu enzymu a jeho čistoty od řádově desetin procent až několika desítek procent a to í v případech vysoce citlivých enzymových aktivit ve srovnání s použitím volných velmi reaktivních sítovacích činidel, zejména glutaraldehydu. Mechanismus tvorbv RRP je naznačen v popisu vynálezu ke. AO 231 458 k imobilizaci není třeba žádného ve vodě nerozpustného organického, anorganického či přírodního nosiče.The advantages of the process according to the invention are that immobilized water-insoluble enzymes with good specific activity and very good sedimentation properties and good immobilization yield, which of course fluctuates according to the type, are obtained by means of chemically reactive water-soluble polymers (hereinafter RRP). and in the case of highly sensitive enzyme activities compared to the use of free highly reactive crosslinking agents, in particular glutaraldehyde. The mechanism of RRP formation is outlined in the description of the invention. AO 231 458 does not require any water-insoluble organic, inorganic or natural carrier for immobilization.

Postup výroby podle předmětného vynálezu principiálně sestává ze dvou technologických operací. V prvé fázi se připraví chemicky reaktivní ve vodě rozpustný polymer /RRP/, s výhodou reakcí komerčně dostupných flokulantů používaných k Čištění odpadních vod obsahujících frakci polyethyleniminu, např. Sedipur KA nebo Sedipur CL-930 s bifunkčním sítovacím činidlem, např. glutaraldehydem, ve vodném prostředí s výhodou za míchání reakční směsí.The manufacturing process of the present invention consists essentially of two technological operations. In a first stage, a chemically reactive water-soluble polymer (RRP) is prepared, preferably by reacting commercially available flocculants used to purify wastewater containing a polyethyleneimine fraction, e.g. Sedipur KA or Sedipur CL-930, with a bifunctional crosslinking agent, e.g. glutaraldehyde, in aqueous preferably by stirring the reaction mixture.

' · *»'· * »

Rychlost polymerace lze například sledovat na základě změny absorbance přírůstků koncentrací barevných Schiffových bází ve viditelné oblasti spektra /např. pří 550 nm/, jejichž koncentrace je především závislá na poměru obou reakčních složek, tj. sítovadla: koreagující sloučenině, reakční době a teplotě. Reakci lzeFor example, the polymerization rate can be monitored by varying the absorbance of the color Schiff base increments in the visible spectrum (e.g. at 550 nm), the concentration of which is mainly dependent on the ratio of the two reactants, i.e. crosslinker: reacting compound, reaction time and temperature. The reaction can be

-7231 SM popsat kinetíkou prvého řádu. V druhé fází se do částečně nebo kvantitativně zreagovaného roztoku RRP /podle citlivosti ímobilízovaného enzymu k částečně nezreagovanému glutaraldehydu/, obvykle po 1 až 24 hodinách reakce, vmíchá vodnýt roztok, pož^adovaného enzymu v rozsahu aktuálních koncentrací bílkovin v reakční směsi 5,0 až 500,0 mg/ml, a v závislosti na použité technice ímobilizace, zejména míchání, stání, mrazení, působení filtračního tlaku, odstředivého pole, vytlačování vzniklých částic vhodným zařízením a následného parciálního sušení za sucha či vlhka lze regulovat velikost, tvar, charakter, porozitu a specifickou aktivitu částic imobi 1 izovaných enzymů.-7231 SM to describe first-order kinetic. In the second phase, an aqueous solution of the desired enzyme in the range of actual protein concentrations in the reaction mixture of 5.0 to 5.0 is mixed into the partially or quantitatively reacted RRP solution (depending on the sensitivity of the immobilized enzyme to the partially unreacted glutaraldehyde), usually after 1 to 24 hours of reaction. 500.0 mg / ml, and depending on the immobilization technique used, in particular mixing, standing, freezing, filtration pressure, centrifugal field, extrusion of the resulting particles by suitable equipment and subsequent partial dry or wet drying, the size, shape, character, porosity and specific activity of the particles of immobilized enzymes.

Způsob výrohy imobilizovaných enzymů podle vynálezu rovněž zahrnuje postupy následného ošetření imobilizovaných částic vedoucích k zvýšení jejich mechanické stability a pevnosti, zejména částečné dehydratace částic ošetřením acetonem či jinými organickými rozpouštědly, popřípadě a s výhodou roztoky takových komerčních lepidel v organických rozpouštědlech, které po parciálním zaschnutí vytvoří ochrannou mikrovr&tvu ve vodě nerozpustného filmu na povrchu částice, za individuální volby podmínek ošetření, za předpokladu z technologického hlediska nepříliš významné limitace enzymové reakční rychlosti difúzí.The process for obtaining the immobilized enzymes according to the invention also comprises processes for the subsequent treatment of the immobilized particles to increase their mechanical stability and strength, in particular partial dehydration of the particles by treatment with acetone or other organic solvents, optionally and preferably solutions of such commercial adhesives in organic solvents which form a protective coating. micro-layer of the water-insoluble film on the particle surface, under individual treatment conditions, provided that the enzymatic reaction rate of diffusion is not very significant from a technological point of view.

Pro výrobu imobilizovaných enzymů podle vynálezu lze principiálně použít různé mikrobiální, rostlinné a živočišné enzymy, zejména extracelulárni mikrobiální a rostlinné a živočišné proteázy, například různě čisté preparáty alkalické, neutrální a kyselé proteázy z různých mikrobiálních kmenů například rodu Bacillus, proteázy rostlinné například papain a živočišné například trypsin a chymotrypsin a další hydrolázy mikrobiálního původu izolované do různého stupně čistoty z kultivační kapaliny či z buněk mikroorganismů, jako například enzym penici.l inamidohydroláza a beta-galaktosidáza z buněk E.coli, invertáza z kvasinek, glukózoizomeráza ze Streptomycet a podobně. Výhodné je použití tak zvaných technických, nepříliš čistých preparátů enzymů, kdy obsah daného enzymu v preparátu činí 1,0 až 10,Q Z z* celkového množství bílkovin a kdy se předpokládá využití ve větších objemech výroby pro průmyslové biotransformace. Při přípravě takových imobilizovaných enzymů není na závadu jestliže roztoky technických enzymů obsahují před iuobilizací určitý suspensní podíl buněčného detritu z jednotlivých mikrobiálních buněk či rostlinných nebo živočišných tkání pramenících z procesu izolace, tedy.použijí-li se tak zva-8né surové enzymové preparáty. 231 858In principle, various microbial, plant and animal enzymes, in particular extracellular microbial and plant and animal proteases, for example differently pure preparations of alkaline, neutral and acidic proteases from different microbial strains, for example of the genus Bacillus, plant proteases for example papain and animal, can be used for the production of the immobilized enzymes. for example trypsin and chymotrypsin and other hydrobases of microbial origin isolated to varying degrees of purity from culture liquid or microorganism cells, such as penicillin.1 inamidohydrolase and beta-galactosidase from E. coli cells, yeast invertase, glucose isomerase from Streptomycetes and the like. The use of so-called technical, not very pure enzyme preparations is preferred, where the content of the enzyme in the preparation is 1.0-10.0% of the total amount of protein and is expected to be used in larger production volumes for industrial biotransformation. In the preparation of such immobilized enzymes, it does not matter if the solutions of the technical enzymes contain a certain proportion of cell detritus from the individual microbial cells or plant or animal tissues resulting from the isolation process prior to the immobilization, i.e. if the above crude enzyme preparations are used. 231 858

Velikost částic imobi 1 izovaných enzymů získaných postupem podle vynálezu byla posuzována mikroskopicky /optickým mikroskopem/ s použitím kalibrovaného měrného okuláru. Některé preparáty byly posuzovány rastrovacím elektronovým mikroskopem. K analýze velikostí částic bylo použito kovových sít pro sítovou analýzu a vázané enzymy byly děleny podle velikosti použitím tří sad těchto sít, přičemž síta měla otvory o velikosti od 0,1 až do 2,0 mm. Sedimentační vlastnosti byly hodnoceny tak, že 2,5 vlhké' hmoty preparátu bylo suspendováno v celkovém objemu 25 ml demineralizované vody v kalibrovaném odměrném válci a byl sledován čas potřebný ke kvantitativní sedimentaci částic.The particle size of the immobilized enzymes obtained by the process of the invention was assessed microscopically (optical microscope) using a calibrated eyepiece. Some preparations were scanned by scanning electron microscope. For screening of particle sizes, metal screens were used for screen analysis and bound enzymes were sized according to size using three sets of screens, the screens having openings ranging from 0.1 to 2.0 mm. The sedimentation properties were evaluated by suspending 2.5 wet masses of the preparation in a total volume of 25 ml of demineralized water in a calibrated graduated cylinder and monitoring the time required to quantitatively settle the particles.

Aktivity zmobilizovaných enzymu byly hodnoceny za. mí cháni a temperace definovaného množství částic v roztoku substrátu za podmínek měření v oblastí kínetiky nultého řádu enzymové reakce a enzymová aktivita resp. specifická aktivita vyjadřována jako množství vytvořených umolů produku resp. produktů/mg nebo gram vlhké hmoty částic, nebo jako procento konverse přeměněného substrátu na produkt, pokud není v příkladech uvedeno jinak.The activities of the mobilized enzymes were evaluated for. mixing and tempering a defined amount of particles in the substrate solution under measurement conditions in the zero order kinetics region of the enzyme reaction and enzyme activity respectively. specific activity expressed as the amount of product umoles produced, respectively. % product / mg or gram wet mass of the particles, or as a percentage of conversion of the converted substrate to product, unless otherwise indicated in the examples.

Po dekantaci a vakuové filtrací částic zmobilizovaných enzymů činila jejich průměrná vlhkost /obsah vody/ 90 Z.After decanting and vacuum filtration of the particles of mobilized enzymes their average moisture / water content / 90 Z.

V následujících příkladech provedení se jako látky obsahují cí alespoň dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny používá komerčních flokulantů typu Sedípur a to Sedipur KA nebo Sedípur CL-930, který obsahuje polyethylenimin o molekulové hmotnosti 200 000 až 300 000 v koncentraci přibližně 30 hmotnostních procent, nebo polylysin hydrochlorid o molekulové hmotnosti přibliž ně 40 000 až 50 000.In the following examples, commercial flocculants of the Sedipur type, namely Sedipur KA or Sedipur CL-930, containing polyethyleneimine having a molecular weight of 200,000 to 300,000 at a concentration of approximately 30 weight percent are used as substances containing at least two primary and / or secondary amino groups. or polylysine hydrochloride having a molecular weight of about 40,000 to 50,000.

V dalším je vynález blíže objasněn v příkladech provedení, aniž by se jimi omezoval.In the following, the invention is illustrated in more detail by the examples without limiting them.

-9Příklady provedení-9Examples

Příklad 1 231 6MExample 1 231 6M

Bylo připraveno 50 ml 2 Z /hmota/objem/ vodného roztoku Sedipuru CL-S30 /BASF, A.G./ v demineralizované vodě. Do tohoto roztoku, jehož pH bylo 6,1 byl přidán 25 Z vodný roztok glutar aldehydu /MERCK/ tak, aby jeho koncentrace v reakční směsi činila 1,0 Z /objem/objem/. Reakční směs byla umístěna na laboratorní třepací stroj a ve zvolených časových intervalech byla sledována rychlost polymerace spektrofotometricky při 550 nm /Unicam, SP-500, hranaté skleněné kyvety 10 x 10 mm/. Reakce probíhala za nepřetržitého míchání při teplotě místnosti. Hodnoty absorbancí z jednotlívých vzorků odebíraných v závislosti na čase z reakční směsi byly měřeny proti demineralizované vodě. Reakce probíhala 24 h.50 ml of a 2 Z (w / v) aqueous solution of Sedipur CL-S30 (BASF, A.G.) in demineralized water was prepared. To this solution, whose pH was 6.1, was added a 25 Z aqueous solution of glutar aldehyde (MERCK) so that its concentration in the reaction mixture was 1.0 Z (v / v). The reaction mixture was placed on a laboratory shaker and the polymerization rate was monitored spectrophotometrically at 550 nm (Unicam, SP-500, 10 x 10 mm square glass cells) at selected time intervals. The reaction was carried out with continuous stirring at room temperature. Absorbance values from individual samples taken over time from the reaction mixture were measured against demineralized water. The reaction was allowed to proceed for 24 h.

0,75 g lyofilizovaného technického preparátu beta-galaktosidázy izolované z buněk Escherichia coli o specifické aktivitě 30/Umol o-nitrofenolu/min/mg bílkovin /37 °C, pH 7,0, substrát o-nitrofenyl beta-D-galaktopyranosid/ bylo rozpuštěno v 0,05 M fosfátovém pufru pH 7,0 na celkový objem roztoku 25 ml; vznikl roztok technického enzymu o celkové koncentraci bílkovin 30 mg/ml0.75 g of freeze-dried technical preparation of beta-galactosidase isolated from Escherichia coli cells with specific activity 30 / µmol o-nitrophenol / min / mg protein / 37 ° C, pH 7.0, o-nitrophenyl beta-D-galactopyranoside substrate / was dissolved in 0.05 M phosphate buffer pH 7.0 to a total solution volume of 25 ml; a technical enzyme solution was produced with a total protein concentration of 30 mg / ml

K 25 ml popsaným způsobem připraveného roztoku technické beta-galaktosidázy bylo přidáno 25 ml popsaným způsobem připraveného RRP, reakční směs krátce promíchána a vzniklý precipitát obsahující 15 mg bílkovin/ml byl přelit na misku zhotovenou z hliníkové fólie o 0 20 cm a miska s reakční směsí uložena do mrazícího boxu při teplotě -20 °C po dobu 3 hodin. Po této době byla miska z hoxu vyjmuta, zmrzlý obsah na misce přelit přibližně 50 ml téhož pufru v jakém byl rozpuštěn enzym a obsah ponechán zvolna rozmrazit při teplotě místnosti po dobu 30 min.To 25 ml of the above-described technical beta-galactosidase solution was added 25 ml of the above-described RRP, the reaction mixture was stirred briefly, and the resulting precipitate containing 15 mg protein / ml was poured onto a 20 cm aluminum foil dish and reaction mixture dish. stored in a freezer at -20 ° C for 3 hours. After this time, the dish was removed from the hox, poured the frozen contents on the dish with approximately 50 ml of the same buffer in which the enzyme was dissolved and allowed to thaw slowly at room temperature for 30 min.

Po této době byly vytvořené voluminézní částice přelity do 200 ml téhož pufru a několikrát tímto pufrem dekantovány vždy po kvantitativní sedimentaci částic stáním. Poté byly částice vakuově dobře odsáty na fritě přes filtrační papír a odsáté zváženy /0,92 g/.After this time, the formed voluminous particles were poured into 200 ml of the same buffer and decanted several times with this buffer each time after quantitative sedimentation of the particles by standing. The particles were then sucked off well on a frit through a filter paper and weighed (0.92 g).

0,92 g vlhké hmoty částic zmobilizovaného enzymu, po předchozí mechanické homogenizaci voluminézní hmoty, bylo suspendováno ve 20 ml acetonu předem vychlazeného na -20 °C a po dobu 2 minut intenzivně pomoci vrtulového míchadla mícháno. Po této době byly částice ostře vakuově odsáty e na fritě několikrát0.92 g of wet mass of the particles of mobilized enzyme, after previous mechanical homogenization of the voluminous mass, were suspended in 20 ml of acetone previously cooled to -20 ° C and stirred vigorously for 2 minutes using a propeller stirrer. After this time, the particles were sharply sucked off on the frit several times

-10231 651 promyty tímtéž pufrem a dobře odsátý a promytý materiál zvážen /0,45 g/.-10231 651 washed with the same buffer and well aspirated and washed material weighed (0.45 g).

Specifická aktivita materiálu činila 8,6 ^umol o-nitrofenolu/min/mg vlhké hmoty imobi 1 izovaného enzymu. Materiál byl tvořen voluminézními vločkami béžové barvy o velikosti 0,5 až 2 mm, které sedimentovaly kvantitativně stáním během jedné minuty. Mikroskopický obraz a snímek z rastrovacího elektronového mikroskopu prokázal určitou porozitu částic, které připomínaly svým charakterem polyuretanovou pěnu; částice tvořily amorfní útvary s nepravidelnými okraji.The specific activity of the material was 8.6 µmol o-nitrophenol / min / mg wet mass of immobilized enzyme. The material consisted of beige-colored flakes of beige in size of 0.5 to 2 mm, which sedimented quantitatively on standing within one minute. A microscopic image and a scanning electron microscope image showed some porosity of particles resembling polyurethane foam by their nature; the particles formed amorphous formations with irregular edges.

Příklad 2Example 2

Bylo připraveno 50 ml 2 7, /hmota/objem/ vodného roztoku Sedipuru CL-930 v demineralizované vodě. Roztok flokulantu byl vakuově přefiltrován přes porcelánovou fritu S-4 tak, aby byla dokonale odstraněna nerozpustná frakce hydrofilníeh krupiček.50 ml 27 w / v / v aqueous solution of Sedipur CL-930 in demineralized water was prepared. The flocculant solution was vacuum filtered through a S-4 porcelain frit to completely remove the insoluble fraction of hydrophilic groats.

K 50 ml dokonale rozpustného Čirého filtrátu byl přidán 25 Z vodný roztok glutaraldehydu tak, aby jeho koncentrace v reakční směsi činila 1,0 X /objem/objem/ a dále bylo postupováno jak je uvedeno v příkladu 1 s tím rozdílem, že reakce probíhala 3 hodiny za jinak stejných reakčních podmínek a podmínek sledování rychlosti polymerace.To a 50 ml perfectly soluble clear filtrate was added a 25 Z aqueous solution of glutaraldehyde to a concentration of 1.0 X (v / v) in the reaction mixture, and proceeded as described in Example 1 except that the reaction proceeded 3. hours under otherwise identical reaction conditions and polymerization rate monitoring conditions.

2,5 g lyofilizovaného technického preparátu beta-galaktosidázy jako v příkladu 1 bylo rozpuštěno ve 25 ml fosfátového pufru rovněž jak je uvedeno v příkladu 1. Vznikl roztok technického enzymu o celkové koncentraci bílkovin 100 mg/ml.2.5 g of the lyophilized technical preparation of beta-galactosidase as in Example 1 was dissolved in 25 ml of phosphate buffer as described in Example 1. A technical enzyme solution with a total protein concentration of 100 mg / ml was formed.

K 25 ml roztoku technické beta-galaktosidázy bylo přidáno 25 ml popsaným způsobem připraveného RRP a roztoky promíchány. Reakční směs obsahující 50 mg/ml bílkovin byla umístěna na rotační třepací stroj o počtu otáček 160/min a jednu hodinu nepřetržitě míchána a poté ponechána stát .1 hodinu v klidu při teplotě místnosti. Vzniklé nerozpustné částice byly vakuově přes textilní materiál odsáty a na fritě důkladně promyty dvěma litry 0,05 M fosfátového pufru pH 7,0, znovu důkladně vakuově odsáty a zváženy; bylo získáno 3,75 g vlhké hmoty imobilizovaného enzymu.To 25 ml of the technical beta-galactosidase solution was added 25 ml of the RRP prepared as described and mixed. The reaction mixture containing 50 mg / ml protein was placed on a rotary shaker at 160 rpm and stirred continuously for one hour and then allowed to stand for 1 hour at room temperature. The resulting insoluble particles were suctioned off through the textile material and thoroughly washed on a frit with two liters of 0.05 M phosphate buffer pH 7.0, sucked again thoroughly under vacuum and weighed; 3.75 g of wet mass of immobilized enzyme were obtained.

Vlhké částice imobi 1 izované beta-galaktosidázy byly suspendovány v acetonu za podmínek a způsobem uvedeným v příkladu 1 a dobře odsátý a stejným způsobem promytý materiál zvážen /1,12 g/.The wet particles of the immobilized beta-galactosidase were suspended in acetone under the conditions and method described in Example 1 and the well aspirated and washed material weighed in the same way (1.12 g).

-11Specifická aktivita materiálu činila 15.1The specific activity of the material was 15.1

231 658 umol o-nitrofenolu/min/mg vlhké hmoty iraobi 1 izovaných částic. Materiál byl tvořen nepravidelnými destičkami béžové barvy s distribucí velikosti částic 0,3 oí 2,8 mm, kterg sedimentovaly kvantitativně stáním během několika desítek sekund.231 658 µmol o-nitrophenol / min / mg wet mass of irradiated particles. The material consisted of irregular beige plates with a particle size distribution of 0.3 mm and 2.8 mm, which sedimented quantitatively on standing for a few tens of seconds.

Jeden g vlhké hmoty částic imobi 1 izované beta-ga1aktosidázy byl suspendován ve 25 ml 5 Z /v/v/ roztoku laktózy rozpuštěné v 0,1 M fosfátovém pufru pH 7,0, nádobka umístěna do termostatu při teplotě 37 °C a v čase sledována rychlost enzymové hydrolýzy laktózy na glukózu a galakťózu v průběhu nepřetržitého míchání.One g wet mass of the immobilized beta-galactosidase particles was suspended in 25 ml of a 5 Z / v / v lactose solution dissolved in 0.1 M phosphate buffer pH 7.0, placed in a thermostat at 37 ° C and at a time the rate of enzymatic hydrolysis of lactose to glucose and galactose during continuous stirring was monitored.

Ke kvantitativní konverzi /100 Z/ laktózy na oba zmíněné monosacharidy došlo za uvedených reakčních podmínek za 3 hodiny. Enzymová hydrolýza s toutéž násadou katalyzátoru byla opakována celkem pětkrát vždy tak, že po skončení reakce byla reakční směs přes husté polyamidové sítko slita, zachycené částice promyty 100 ml zmíněného pufru a znovu suspendovány v čerstvé násadě roztoku laktózy za jinak stejných reakčních podmínek při stejné reakční době. Průměrný stupeň konverse/p^ět opakovaných cyklů použití téže násady imobi 1 izované ga1aktosidázy činil 98,2 Z.Quantitative conversion of (100 Z) lactose to the two monosaccharides occurred under the reaction conditions in 3 hours. The enzymatic hydrolysis with the same catalyst feed was repeated a total of five times so that after completion of the reaction, the reaction mixture was poured through a thick polyamide mesh, the collected particles were washed with 100 ml of said buffer and resuspended in fresh lactose feed under otherwise identical reaction conditions at the same reaction time. . The average degree of conversion / five repeated cycles of using the same batch of immobilized galactosidase was 98.2 Z.

Příklad 3Example 3

Bylo připraveno 50 ml RRP postupem uvedeným v příkladu 1 s tím rozdílem, že reakční doba polymerace* činila jednu hodinu. Dále bylo připraveno 50 ml roztoku technické pěnici 1inacy1ázy tak, že 6 g 1yofi 1 izovaného enzymu bylo rozpuštěno v 0,05 M fosfátovém pufru pH 7,6 a doplněno na uvedený objem. Vznikl roztok technického enzymu obsahující 120 mg bílkovin/ml o specifické aktivitě penici 1inacy1ázy 260 yumol 6-aminopenici lánové kyseliny/ /h/mg bílkovin /pH 7,6, teplota 42 °C, substrát K-sůl-benzylpenicilinu/. Enzym byl izolován z buněk vysokoprodukční mutanty E . coli.50 ml RRP was prepared as described in Example 1 except that the polymerization reaction time was one hour. Next, 50 ml of a technical acacia solution were prepared by dissolving 6 g of the lyophilized enzyme in 0.05 M phosphate buffer pH 7.6 and making up to the indicated volume. This resulted in a technical enzyme solution containing 120 mg of protein / ml with specific activity of penicinaselase 260 yumol of 6-aminopenic acid (/ h / mg of protein) pH 7.6, temperature 42 ° C, K-salt-benzylpenicillin substrate. The enzyme was isolated from high-production mutant E cells. coli.

Roztok enzymu byl kvantitativně přelit do 200 ml skleněné nádobky, do níž bylo zavedeno vertikální ocelové vrtulové míchadlo a spuštěno míchání o počtu otáček 120/min. Poté byl smíchán roztok RRP s roztokem enzymu v objemovém poměru 1 : 1 na celkový objem 100 ml; aktuální koncentrace bílkovin v reakční směsi činila 60 mg/ml. Reakční směs byla nepřetržitě míchána po dobu jedné hodiny při teplotě místnosti, poté míchadlo vypnuto a vytvořená suspenze ponechána v klidu 30 minut stát, načež byla přelita poThe enzyme solution was quantitatively poured into a 200 ml glass vial into which a vertical steel propeller stirrer was introduced and stirring was performed at 120 rpm. The RRP solution was then mixed with the enzyme solution in a 1: 1 volume ratio to a total volume of 100 ml; the actual protein concentration in the reaction mixture was 60 mg / ml. The reaction mixture was continuously stirred for one hour at room temperature, then the stirrer was switched off and the resulting suspension was allowed to stand for 30 minutes before being poured over

-12231 Ml mírném promíchání na ocelové síto o velikosti ok 0,1 mm a na sítu částice promyty plavením demineralizovanou vodou. Voluminézní částice byly suspendovány ve 100 ml 0,05 M fosfátového pufru pH-12231 Ml gently mixed onto a 0.1 mm steel sieve and the sieve washed by demineralized water float. The voluminous particles were suspended in 100 ml of 0.05 M phosphate buffer pH

7,6 a vakuově dobře odsáty a za míchání suspendovány v 50 ml acetonu předem vychlazeného na teplotu -20 °C. Materiál byl intenzivně míchán po dobu tří minut a poté ostře vakuově odsát, na fritě ještě přibližně 5 min odsáván a poté promyt jedním litrem zmíněného pufru, znovu odsát a zvážen /4,3 g/.7.6 and sucked off well under vacuum and suspended with stirring in 50 ml of acetone previously cooled to -20 ° C. The material was vigorously stirred for three minutes and then drained vigorously, sucked off on the frit for about 5 minutes and then washed with one liter of said buffer, aspirated and weighed (4.3 g).

Specifická aktivita materiálu činila 12,6 ^umol 6-APK/h/mg vlhké hmoty imohilizovaných částic. Materiál tvořil světlehnědé částice přibližně sférického tvaru s p'růměrnou distribucí velikosti 0,45 - 2,0 mm a k jeho kvantitativní sedimentaci vedlo stání po dobu několika desítek sekund.The specific activity of the material was 12.6 µmol of 6-APK / h / mg wet mass of the imohilized particles. The material consisted of light brown particles of approximately spherical shape with an average size distribution of 0.45 - 2.0 mm, and its quantitative sedimentation was caused by standing for several tens of seconds.

g vlhké hmoty imobi1 izované pěnic i 1inacy1ázy bylo suspendováno v 50 ml 6 Z Ivlvl roztoku K-soli benzylpenici1 inu rozpuštěného v demineralizované vodě a v průběhu nepřetržitého míchání a temperace při 37 °C za kontinuální úpravy pH. na hodnotu 7,8 zředěnou čpavkovou vodou /15 Z v/v/ byla sledována reakční rychlost konverze benzylpěnici 1 inu na 6-APK. Ke kvantitativní konverzí suhstrátu na zmíněný produkt došlo za uvedených reakčních podmínek za 90 minut. Enzymová hydrolýza s toutéž násadou katalyzátoru byla opakována celkem desetkrát vždy tak, že po skončení reakce byla reakční směs přes husté polyamidové sítko slita, zachycené částice promyty 100 ml vody a znovu suspendovány v čerstvé násadě roztoku benzylpenící1 inu za jinak stejných reakčních podmínek při stejné reakční době a postupu enzymové biotransformace. Průměrný stupeň konverze/10 opakovaných.cyklů použití téže násady imobi 1 izované pěnicí 1inacylázy činil 97,3 Z, koncentrace zbytkového penicilinu byla nulová a průměrné množství degradačních produktů penicilinu a 6-APK činilo 2,5 Z.g of the wet mass of the immobilized warbler acylase was suspended in 50 ml of 6 ml of a solution of benzylpenicillin K-salt dissolved in demineralized water and continuously stirred and tempered at 37 ° C with continuous pH adjustment. to a value of 7.8 with dilute ammonia water (15 Z v / v), the reaction rate of converting the benzylic foam 1in to 6-APK was monitored. Quantitative conversion of the sulfate to said product occurred in the reaction conditions in 90 minutes. The enzymatic hydrolysis with the same catalyst feed was repeated a total of ten times so that after the reaction was complete, the reaction mixture was poured through a thick polyamide mesh, the collected particles were washed with 100 ml of water and resuspended in fresh feed of benzyl foaming solution under otherwise identical reaction conditions at the same reaction time. and the enzyme biotransformation process. The average degree of conversion / 10 repeated cycles of using the same batch of immobilized foamy acylase was 97.3 Z, the residual penicillin concentration was zero and the average amount of penicillin and 6-APK degradation products was 2.5 Z.

Příklad 4Example 4

Bylo připraveno 50 ml RRP pos,tupem uvedeným v příkladu 1 s tím rozdílem, že na místo Sedipuru CL-930 byl použit. Sedípur KA. Dále bylo připraveno 50 ml roztoku technické pěnici iinacylázy o specifické aktivitě a způsobem uvedeným v příkladu 3 s tím rozdílem, že roztok enzymu v pufru obsahoval 60 mg/ml bílkovin.50 ml RRP pos was prepared as described in Example 1 except that it was used in place of Sedipur CL-930. Sedípur KA. Further, 50 ml of a technical activity warbler iinacylase with specific activity was prepared as described in Example 3 except that the enzyme solution in the buffer contained 60 mg / ml protein.

ml roztoku RRP bylo smícháno s 50 ml roztoku enzymu; vznikla reakční směs o aktuální koncentraci bílkovin.30 mg/ml.ml of RRP solution was mixed with 50 ml of enzyme solution; a reaction mixture with a current protein concentration of 30 mg / ml was formed.

-13231 S5B-13231 S5B

Dále bylo pří imobílizací enzymu postupováno jako v příkladu 1 /mražení reakční směsi po dobu tří hodin/. Poté byly vytvořené částice přelity pufrem a několikrát dekantovány přibližně 100 ml 0,05 M fosfátového pufru pH 7,6 vždy po kvantitativní sedimentací částic stáním, dále vakuově dobře přes textilní materiál odsáty a odsáté zváženy /2,3 g/.Further, the enzyme immobilization was carried out as in Example 1 (freezing the reaction mixture for three hours). The formed particles were then overflowed with buffer and decanted several times with approximately 100 ml of 0.05 M phosphate buffer pH 7.6 after quantitative sedimentation of the particles by standing, then vacuum-sucked well through the textile material and weighed off (2.3 g).

Uvedené množství imohi1 izované penicilinacylázy bylo ošetřeno předchlazeným acetonem způsobem uvedeným v příkladu 1 a dobře odsáté a fosfátovým pufrem promyté částice zváženy /1,46 g/ a ostrým kopím homogenizovány na menší kousky. Imobi 1 izovný a ošetřený materiál byl pak ponechán botnat v 50 ml uvedeného pufru přes noc při teplotě +8 °C.Said amount of immobilized penicillin acylase was treated with precooled acetone as described in Example 1 and well aspirated and phosphate buffer washed particles weighed (1.46 g) and homogenized into smaller pieces with a sharp spear. The immobilized and treated material was then swelled in 50 ml of said buffer overnight at +8 ° C.

Specifická aktivita materiálu činila 4,5 yumol 6-APK/h/mg vlhké hmoty imobi 1 izovaných částic. Materiál po nabotnání tvořil béžové ohraničené pevné destičky nepravidelného tvaru s průměrnou distribucí velikosti 0,8 «^4,0 mm a sedimentoval kvantitativně stáním během několika sekund.The specific activity of the material was 4.5 µmol of 6-APK / h / mg wet mass of the immobilized particles. The swelling material consisted of beige bounded solid irregularly shaped plates with an average size distribution of 0.8 «4.0 mm and sedimented quantitatively by standing for a few seconds.

Jeden gram vlhké hmoty imob i 1 i zovaňíépěnic i 1 inacy 1 áz y bylo suspendováno v 50 ml 6 Z /w/v/ roztoku K-soli desacetoxycefalosporinu - G rozpuštěného v demineralizované. vodě a v průběhu nepřetržitého míchání a temperace pří 37 °C za kontinuální úprav pH · na hodnotu 7,6 zředěným roztokem NaOH /0,1 M/ byla sledována reakční rychlost konverse desacetoxycefalosporinu G na kyselinu 7-rdesace tox.ycef alosporánovou /7-ADCK/. Ke kvantitativní konverzi substrátu na zmíněný produkt došlo za uvedených podmínek zá 150 minut. Enzymová hydrolýza s toutéž násadou katalyzátoru byla opakována celkem třikrát způsobem popsaným v příkladu 3. Průměrný stupeň konverze/3 cykly opakovaného použití téže násady imobilizované penicilinacylázy činil 93,6 Z, koncentrace zbytkového desacetoxycef alosporinu činila 1 Z, průměrné množství degradačních produktů desacetoxycefalosporinu a 7-ÁDCK činilo 4,3 Z.One gram of the wet mass of the immobilized foamed cell was suspended in 50 ml of a 6 Z / w / v solution of desacetoxycephalosporin-G K salt dissolved in demineralized. The reaction rate of the conversion of desacetoxycephalosporin G to 7-degradation of tox.ycef alosporanic acid (7-) was monitored during continuous stirring and tempering at 37 ° C with continuous pH adjustment to 7.6 with dilute NaOH solution (0.1 M). ADCK /. The substrate was quantitatively converted to the product under 150 minutes. Enzyme hydrolysis with the same catalyst feed was repeated three times as described in Example 3. The average conversion rate / 3 cycles of the same immobilized penicillin acylase feed was 93.6 Z, the residual desacetoxyceph alosporin concentration was 1 Z, the average amount of desacetoxycephalosporin degradation products and 7- ÁDCK was 4.3 Z.

Příklad 5Example 5

Bylo připraveno 100 ml roztoku RRP postupem uvedeným v přikladu 1. Dále byl připraven roztok proteázy živočišného původu takto. 3,0 g suché hmoty lyofi 1 izovaného chymotrypsinu /n.p. Léčiva - SPOFA/ o specifické aktivitě 3,0 j/mg /substrát kasein, teplota 35 °C, pH 8,0/, bylo rozpuštěno ve 40 ml 0,05 M fosfátového pufru o pH 7,6 a za nepřetržitého míchání bylo pH roztoku enzymu100 ml RRP solution was prepared as described in Example 1. A protease solution of animal origin was prepared as follows. 3.0 g dry mass of lyophilized chymotrypsin / n.p. Drugs - SPOFA / with a specific activity of 3.0 U / mg / casein substrate, temperature 35 ° C, pH 8.0 /, was dissolved in 40 ml of 0.05 M phosphate buffer pH 7.6 and with continuous stirring the pH was enzyme solution

-14231 8M upraveno 10 Z roztokem NaOH na hodnotu 7,2 a doplněno zmíněným pufrem na celkový objem 50 ml. Vznikl roztok proteázy o pH 7,2 a koncentraci bílkovin 60 mg/ml. Roztok byl rozdělen na dvě stejné objemové části /á 25 ml/ a dále postupováno takto.-14231 8M adjusted to 7.2 with 10N NaOH solution and supplemented with said buffer to a total volume of 50 ml. A protease solution of pH 7.2 and a protein concentration of 60 mg / ml was formed. The solution was divided into two equal volumes (25 25 ml) and proceeded as follows.

K 25 ml tohoto roztoku bylo přidáno 25 ml RRP, krátce a rychle promícháno a precípitát přelít na misku zhotovenou z hliníkové fólie a dán zmrazit při teplotě -20 °C do mrazícího boxu po dobu tří hodin; aktuální koncentrace bílkovin v reakční směsi činila 30 mg/ml. Po této době byla miska vyjmuta, obsah přelit stejným fosfátovým pufrem a ponechán rozmrazit při teplotě místnosti, poté materiál několikrát dekantován tímtéž pufrem za mírného míchání tyčinkou, poté kapalina slita a částice zfiltrovány přes kalolisovou plachetku za vakua. Vlhký, dobře odsátý materiál po filtraci ostrým kopím homogenizován na přibližně stejně velké částice a rozdělen na dva stejné hmotnostní podíly.To 25 ml of this solution was added 25 ml of RRP, mixed briefly and rapidly, and the precipitate was poured onto an aluminum foil dish and allowed to freeze at -20 ° C in a freezer for three hours; the actual protein concentration in the reaction mixture was 30 mg / ml. After this time, the dish was removed, poured over with the same phosphate buffer and allowed to thaw at room temperature, then decanted several times with the same buffer with gentle stirring with a stick, then pour the liquid and filter through a filter press in vacuum. The wet, well aspirated material, after filtration with a sharp spear, was homogenized into approximately equal particles and divided into two equal parts by weight.

Jedna část materiálu přelita 50 ml téhož fosfátového pufru a ponechána botnat při +8 °C do druhého dne /vzorek označen a^/. Druhá část byla ošetřena 25 ml acetonu vychlazeného předem na -20 °C za míchání po dobu 2 minut, poté materiál ihned ostře vakuově odsát a odsátý několikrát dekantován tímtéž fosfátovým pufrem, znovu odsát, homogenizován os trým kopím, přelit cca 50 ml téhož pufru a ponechán botnat pří +8 °C do druhého dne /vzorek označen a^l.One portion of the material was overflowed with 50 mL of the same phosphate buffer and allowed to swell at +8 ° C until the next day (sample labeled α). The second part was treated with 25 ml of acetone pre-cooled to -20 ° C with stirring for 2 minutes, then the material was immediately sucked sharply under vacuum and decanted several times with the same phosphate buffer, sucked again, homogenized with a eighth spear, overflowed with about 50 ml of the same buffer. allowed to swell at +8 ° C the next day / sample labeled and? 1.

K 25 ml roztoku téhož enzymu /druhá objemová část/ bylo při dáno 25 ml téhož roztoku RRP, čímž vznikl roztok o aktuální koncentraci bílkovin v reakční směsí 30 mg/ml a 30 minut byla reakční směs míchána na laboratorní třepačce pří teplotě místnos ti a poté precipítát ponechán při této teplotě stát po dobu dvou hodin. Po této dohě byla reakční směs odstředěna 5 minut pří 5000 g, čirý supernatant slit a sediment rozmíchán ve 100 ml téhož pufru, několikrát tímtéž pufrem dekantován, po dekantaci čás tice přes textilní materiál vakuově odsáty, promyty pufrem a dobře odsáté popsaným způsobem homogenizovány.To 25 ml of the same enzyme solution (second volume) was added 25 ml of the same RRP solution to give a solution of the actual protein concentration in the reaction mixture of 30 mg / ml and stirred for 30 minutes on a laboratory shaker at room temperature. The precipitate was allowed to stand at this temperature for two hours. After this time, the reaction mixture was centrifuged at 5000 g for 5 minutes, the clear supernatant was decanted and the sediment was stirred in 100 ml of the same buffer, decanted several times with the same buffer, vacuumed after decanting the particle through the textile material, washed with buffer and homogenized well as described.

Dále byl imobi 1 izovaný materiál ošetřen acetonem, promyt, homogenizován a ponechán botnat způsobem popsaným u vzorku aj v tomto příkladu. Vzorek byl označen b^.Next, the immobilized material was treated with acetone, washed, homogenized and swelled as described for the sample and this example. The sample was labeled b ^.

Enzymové aktivity vázaného chymotrypsinu uvedenými způsoby imobilizace jsou shrnuty v následující tabulce.The enzymatic activities of the bound chymotrypsin by these immobilization methods are summarized in the following table.

-15231 3M-15231 3M

Označení vzorku Sample identification ai and i a2 and 2 b1 b 1 získána vlhké hmoty materiálu /g/ obtained wet mass of material / g / 2,3 2.3 1.6 1.6 1.5 1.5 spécifická aktivita specific activity /j/mg vlhké hmoty/ / j / mg wet mass / 7,3.10-3 7,3.10 -3 4,4.10-3 4,4.10 -3 0,015 0.015 výtěžek imobilizace*^ /2/ immobilization yield / 2 / 0,75 0.75 0,3 0.3 1.0 1.0

+ / vztaženo na výchozí rozpustný chymotrypsin.+ / based on the starting soluble chymotrypsin.

Všechny získané -imobi 1 izované vzorky chymotrypsinu sedímentovaly kvantitativně během několika desítek sekund, částice proteázy imobi.lizované mražením vykazovaly na snímcích z rastrovacího elektronového mikroskopu nižší porozitu částic ve srovnání se snímky vzorků získaných technikou mícháni/stání s odstředěním , což je v souhlase se zjištěnou specifickou aktivitou imobilízovaných materiálů.All obtained immobilized chymotrypsin samples sedented quantitatively in a few tens of seconds, the freeze-dried immobilized protease particles showed lower particle porosity in the scanning electron microscope images compared to the samples obtained by the agitation / standing centrifugation technique, in accordance with the observed specific activity of immobilized materials.

Přiklad 6Example 6

Bylo připraveno 50 ml RRP postupem uvedeným v příkladu 1 s tím rozdílem, že reakční doba polymerace činila 16 hodin. Dále byl připraven roztok proteázy rostlinného původu takto. 6,0 g suché hmoty papainu /Fluka, A.G., Švýcarsko/ o specifické aktivitě 1,0 j/mg bylo rozpuštěno v 50 ml 0,05 M fosfátovém pufru o pH 7,6. Vznikl roztok papainu o koncentraci bílkovin 120 mg/ml.50 ml RRP was prepared as described in Example 1 except that the polymerization reaction time was 16 hours. A protease solution of plant origin was prepared as follows. 6.0 g of Papain dry matter (Fluka, A.G., Switzerland) with a specific activity of 1.0 J / mg was dissolved in 50 ml of 0.05 M phosphate buffer pH 7.6. A papain solution having a protein concentration of 120 mg / ml was formed.

K 50 ml roztoku tohoto enzymu bylo přidáno 50 ml RRP a reakční směs nepřetržitě míchána pomocí vertikálně umístěného ocelového míchadla s intenzitou 60 ot/min při teplotě místnoti po dobu 30 min a poté ponechána 30 minut v klidu. Vzniklá suspenze byla vakuově pře kalolisovou plachetku filtrována, promyta jedním litrem téhož pufru a znovu vakuově odsáta a nerozpustný«materiál zvážen /10,2 g/. Imobi1 izovaný materiál byl po homogenizaci rozdělen na dvě stejné hmotnostní částí /přibližně á 5 g/, přičemž první část byla suspendována v 50 ml předchlazeného acetonu způsobem, který je uveden v příkladu 5 včetně promytí a botnánž, druhá část byla vpravena do injekční stříkačky a vytlačena do formy válcovitých útvarů stříkačkou bez jehly na hliníkovou fólii. Po vytlače-16231 BM ní byl materiál sušen tři hodiny na vzduchu p.ři teplotě místnosti. Po částečném vysušení byl materiál homogenizován nožem na přibližně stejné válečky, tyto přelity 50 ml téhož pufru a ponechány botnat přes noc při +8 °C.To a 50 ml solution of this enzyme was added 50 ml RRP and the reaction mixture was continuously stirred using a vertically placed 60 rpm steel stirrer at room temperature for 30 min and then allowed to stand for 30 minutes. The resulting suspension was vacuum filtered through a filter press, washed with one liter of the same buffer and vacuum vacuumed again, and the insoluble material weighed (10.2 g). After homogenization, the immobilized material was divided into two equal parts by weight (approximately g5 g), the first part being suspended in 50 ml of precooled acetone as described in Example 5, including washing and swelling, the second part being introduced into a syringe and extruded into cylindrical formations by a syringe without needle on aluminum foil. After extrusion, the material was air dried at room temperature for three hours. After partial drying, the material was homogenized with a knife into approximately the same rolls, poured over with 50 ml of the same buffer and allowed to swell overnight at +8 ° C.

Bylo získáno 3,2 g imobi1izovaného papainu o specifické aktivitě 0,017 j/mg vlhké hmoty v případě prvém /materiál ošetřený acetonem/ a 3,6 g téhož imobilizovaného enzymu o specifické aktivitě 0,0095 j/mg vlhké hmoty v případě druhém /postformovaný, parciálně sušený materiál/. Oba materiály sedimentovaly kvantitativně během několika desítek sekund, průměrná distribuce velikosti částic prvého /ošetřeného/ materiálu činila 0,45 «df * 1,75 mm, u druhého vzorku /postformovaný materiál/ tvořily částice válcovité útvhry přibližně 1,0 1,5 mm silné a 1,5 *43.2 g of immobilized papain having a specific activity of 0.017 j / mg wet matter for the first (acetone treated material) and 3.6 g of the same immobilized enzyme having a specific activity of 0.0095 j / mg wet matter in the second case were obtained (postformed). partially dried material. Both materials sedimented quantitatively within a few tens of seconds, the average particle size distribution of the first (treated) material was 0.45 d df * 1.75 mm, in the second sample (postformed material), the particles formed a cylindrical formation of approximately 1.0 1.5 mm thick and 1.5 * 4

4,0 mm dlouhé.4,0 mm long.

Příklad 7Example 7

Bylo připraveno 25 ml 0,1 Z /hmota/objem/ vodného roztoku pólylyzinu.HCL o molekulové hmotnosti 40 000 až 50 000 v destilované vodě. Do tohoto roztoku byl přidán 25 Z vodný roztok glutaraldehydu.tak, aby jeho koncentrace v reakční směsi činila 0,15 procent /objem/objem/. Reakční směs byla umístěna na laboratorní třepačku a ve zvolených časových intervalech byla sledována rychlost polymerace spektrofotometrický při 415 nm.25 ml of a 0.1 Z (w / v) aqueous solution of polylysine.HCL having a molecular weight of 40,000 to 50,000 were prepared in distilled water. To this solution was added a 25 Z aqueous glutaraldehyde solution so that its concentration in the reaction mixture was 0.15 percent (v / v). The reaction mixture was placed on a laboratory shaker and the polymerization rate was monitored spectrophotometrically at 415 nm at selected time intervals.

Reakce probíhala za nepřetržitého míchání při teplotě místností po dobu 4 hodin.The reaction was carried out with continuous stirring at room temperature for 4 hours.

ml surového preparátu invertázy získané rozbitím buněk a částečným odstředěním buněčné detritu odpadních pivovarských kvasinek Saccharomyces car1 sběrgensis o koncentrací bílkovinml of crude preparation of invertase obtained by cell breakdown and partial centrifugation of cellular detritus of brewing waste yeast Saccharomyces car1 collectgensis at protein concentration

11,6 mg/ml a specifické aktivitě 2,8 j/mg /substrát sacharóza, pH 4,9, teplota 30 °C/ bylo smícháno s 25 ml RRP, jehož způsob přípravy byl uveden v předchozím odstavci. Reakční směs byla intenzivně promíchána a přelita na misku zhotovenou z hliníkové fólie a uložena na dobu 4 hodin do 'mrazícího boxu při teplotě -25 °C. Po této době byla miska z mrazícího prostoru vyjmuta a její obsah přelit 0,05 M acetátovým pufrem o pH 4,9 a ponechán samovolně rozmrazit při teplotě místnosti. Vzniklý houbovitý precipitát byl vakuově zfiltróván a vpraven do injekční stříkačky a vytlačen do formy válcovitých útvarů stříkačnou bez jehly . na hliníkovou fólii. Po vytlačení byl materiál sušen 5 hodin na11.6 mg / ml and a specific activity of 2.8 U / mg (sucrose substrate, pH 4.9, temperature 30 ° C) were mixed with 25 ml RRP, the preparation of which was mentioned in the previous paragraph. The reaction mixture was vigorously stirred and poured onto an aluminum foil dish and stored in a freezer at -25 ° C for 4 hours. After this time, the dish was removed from the freezer and poured over 0.05 M acetate buffer pH 4.9 and allowed to thaw spontaneously at room temperature. The resulting sponge precipitate was vacuum filtered and introduced into a syringe and extruded into cylindrical form by syringe without needle. on aluminum foil. After extrusion, the material was dried for 5 hours

-1 7231 BSB vzduchu při teplotě místností. Po ěástečhém vysušení byl materiál homogenizován nožem na přibližně stejné válečky, tyto přelity í . . · ml téhož acetátového pufru a ponechány botnat přes noc při.-1 7231 BSB air at room temperature. After partial drying, the material was homogenized with a knife into approximately the same rollers, which were poured over. . Ml of the same acetate buffer and swelled overnight at.

+ 8 °C.0 ° C.

Bylo získáno 1,04 g postformovaných částic imobi1 izované invertázy ve tvaru válečků..Uvedené množství imobi1 izovaného enzymu bylo suspendováno v 50 ml 10 Z roztoku sacharózy rozpuštěné ve zmíněném acetátovém pufru pH 4,9 a v průběhu nepřetržitého míchání při teplotě 30 °C byla provedena enzymová inverze sacharózy na směs glukózy a fruktózy. Enzymová biotransformace byla kvantitativní za uvedených podmínek reakce za 6 hodin. Tento Λ postup byl opakován třikrát s touže násadou katalyzátoru, přičemž po každém ze skončených cyklů enzymové inverze byl katalyzátor « oddělen přes polyamidové sítko^, promyt zmíněným pufrem a znovu použit. Průměrný stupeň enzymové inverze/3 cykly opakovaného použití téže násady katalyzátoru činil 86,2 Z.1.04 g of cylindrical immobilized invertase postformed particles were obtained. The indicated amount of immobilized enzyme was suspended in 50 ml of 10% sucrose solution dissolved in said acetate buffer pH 4.9 and was stirred at 30 ° C with continuous stirring. an enzyme inversion of sucrose to a mixture of glucose and fructose was performed. Enzyme biotransformation was quantitative under the indicated reaction conditions at 6 hours. Λ This procedure was repeated three times with the same catalyst bed, wherein each of the cycles, enzymatic inversion of terminated, the catalyst was "separated via polyamide-strainer, washed with said buffer and reused. The average degree of enzyme inversion / 3 cycles of reuse of the same catalyst feed was 86.2 Z.

Příklad 8 litrů zahuštěné vodné suspenze buněk Streptomyces phaeochromogenes /40 objemových Z hiomasy/ obssahujících enzym glukózoizomerázu bylo ochlazeno na +5 °C. Poté byla suspenze desintegro vána dvojnásobným průchodem štěrbinovým mechanickým desintegrátorem při tlaku 250 atm. Suspenze mezi jednotlivými desintegracemi byla průběžně chlazena tak, aby maximální teplota desintegrované směsi nepřesáhla 45 °C. Poté byla suspenze odstředěna /Janetzki S-70, 5 000 g, 30 minut/ a zakalený, silně opalescentní supernatant slit. Bylo získáno 2,8 litru surového enzymového preparátu o koncentraci 105,6 mg/ml bílkovin a specifické aktivitě glukózoizomerázy 0,8 yumol fruktózy/min/mg bílkovin /teplota 60 °C, pH 9,3, substrát glukóza/.EXAMPLE 8 liters of a concentrated aqueous suspension of Streptomyces phaeochromogenes cells (40 vol.% Hiomase) containing glucose isomerase enzyme were cooled to + 5 ° C. Then, the suspension was disintegrated by passing twice through a slotted mechanical disintegrator at a pressure of 250 atm. The suspension between the individual disintegrations was continuously cooled so that the maximum temperature of the disintegrated mixture did not exceed 45 ° C. Then the suspension was centrifuged (Janetzki S-70, 5,000 g, 30 minutes) and the cloudy, strongly opalescent supernatant was decanted. 2.8 liters of crude enzyme preparation with a concentration of 105.6 mg / ml protein and a specific glucose isomerase activity of 0.8 yumol fructose / min / mg protein (temperature 60 ° C, pH 9.3, substrate glucose) were obtained.

Ke 100 ml popsaným způsobem získané surové glukózoizomeráze bylo přidáno 100 ml RRP, jehož způsob přípravy byl uveden v pří« kladu 1 s tím rozdílem, že reakční doba* polymerace či nila jednu hodinu a s tím rozdílem, že koncentrace flókulantu Činila 4 Z * a koncentrace glutaraldehydu 2 Z. Aktuální koncentrace bílkovin v reakční směsi činila 52,8 mg/ml. Reakční směs byla jédnu hodinu nepřetržitě míchána pomocí vrtulového ocelového míchádla o počtu otáček 60/min při teplotě místnosti. Po této době byl vzniklý houbovitý precípitát odstředěn /5 000 g/15 min/, super- 1 8231 an natant slit a vzniklá hmota vpravena ve formě vlhkého koláče do sáčku z kalolisové tkaniny, otvor sáčku přehnut a zajištěn kovovými svorkami, sáček vložen mezi dvě kovové desky ve vodorovné poloze a vystaven krátkodobě hydraulickému tlaku 1,25.10 kPa pomocí hydraulického lisu při teplotě místnosti po dobu 10 minut.To 100 ml of the crude glucose isomerase obtained above was added 100 ml RRP, the preparation of which was given in Example 1, except that the reaction time * of polymerization was 1 hour and the concentration of the flocculant was 4 Z * and the concentration The actual protein concentration in the reaction mixture was 52.8 mg / ml. The reaction mixture was continuously stirred for one hour using a propeller steel stirrer at 60 rpm at room temperature. After this time, the resulting spongy precipitate was centrifuged (5,000 g / 15 min), super-1,831 an natant slit and the resulting mass was introduced in the form of a wet cake into a filter press bag, the bag opening was folded and secured with metal clamps. metal plates in a horizontal position and briefly subjected to a hydraulic pressure of 1.25.10 kPa using a hydraulic press at room temperature for 10 minutes.

Po této době byla hmota ve formě desky mechanicky rozrušena rozlámáním na menší kousky a vpravena do masového strojku se speciální ocelovou vložkou o velikosti pórů 1 mm a přes tuto vložku vytlačena do formy amorfních granulí. Materiál byl suspendován ve 100 ml 2 Z roztoku lepidla /Kanagomu/ v acetonu předem vychlazeného na teplotu -20 °C a po dobu 2 minut promícháván, poté ostře vakuově odsát přes kalolisovou plachetku a na nuči ještě odsáván po dobu 15 minut. Poté byl materiál přenesen do 100 ml Britton-Robinsonova pufru o pH 8,0 a ponechán botnat při +8 °C přes noc v lednici.After this time, the mass in the form of a plate was mechanically disrupted by breaking into smaller pieces and introduced into a meat grinder with a special steel insert having a pore size of 1 mm and extruded through this insert into amorphous granules. The material was suspended in 100 ml 2 of a solution of glue (Kanagom) in acetone previously cooled to -20 ° C and stirred for 2 minutes, then sucked vigorously through a filter press and sucked off for 15 minutes on the suction. The material was then transferred to 100 ml Britton-Robinson buffer pH 8.0 and allowed to swell at +8 ° C overnight in the refrigerator.

Celkem bylo získáno 8,4 g vlhké hmoty granulovaného pevného > materiálu imobilizované glukózoizomerázy o specifické aktivitěA total of 8.4 g of wet mass of granulated solid immobilized glucose isomerase material with specific activity was obtained

0,12 yumol fruktózy/mín/mg vlhké hmoty. Materiál sedímentoval kvantitativně během několika sekund. 5 g tohoto materiálu bylo suspendováno v 50 ml 1 M roztoku D-glukózy o pH 9,0. Roztok glukózy byl předem vytemperován na 60 °C. Reakční směs byla nepřetržitě míchána. Po 4 hodinách reakce za uvedených podmínek došlo k izomeraci glukózy na směs fruktózy + glukózy v poměru koncentrací uvedených monosacharidů v uvedeném pořadí 40 : 60 X. Postup byl opakován se stejnou násadou katalyzátoru ještě pětkrát za stejných reakčních podmínek se stejným výsledkem. Katalyzátor byl po opakovaném použití cddělen z reakční směsi a promyt vodou již popsaným způsobem.0.12 yumol fructose / min / mg wet mass. The material settled quantitatively within seconds. 5 g of this material was suspended in 50 ml of 1 M D-glucose solution, pH 9.0. The glucose solution was pre-warmed to 60 ° C. The reaction mixture was stirred continuously. After 4 hours of reaction under the above conditions, glucose isomerized to a mixture of fructose + glucose in the ratio of the monosaccharides in the order of 40:60%. The procedure was repeated with the same catalyst feed five more times under the same reaction conditions with the same result. After repeated use, the catalyst was separated from the reaction mixture and washed with water as described above.

Příklad 9Example 9

2,5 kg buněčné pasty Alcalígenes metalcaligenes obsahující enzym aspartát amoniak lyázu bylo suspendováno v deminera1 izované vodě na celkový objem 10 litrů. Bďněčná suspenze byla ochlazena na +5 °C a poté dezintegrována při tlaku 250 atm trojnásobným průchodem štěrbinovým mechanickým dezintegrátorem. Suspenze mezi jednotlivými desintegracemi byla průběžně chlazena tak, aby maximální teplota dezintegrované směsi nepřesáhla 35 °C. Poté byla dezintegrovaná suspenze po částech odstředěna způsobem popsaným v příkladu 8. Bylo získáno 5,8 litrů surového roztoku enzymu o kon-19centraci 110 mg/ml bílkovin o specifické aktivitě 165 /umol kys. L-asparagové/min/mg bílkovin /substrát fumaran amonný, teplo ta 37 °C, pH 8,5/.2.5 kg of Alcalígenes metalcaligenes cell paste containing the enzyme aspartate ammonia lyase were suspended in demineralized water to a total volume of 10 liters. The cellular suspension was cooled to + 5 ° C and then disintegrated at 250 atm three times by passing through a slotted mechanical disintegrator. The suspension between the individual disintegrations was continuously cooled so that the maximum temperature of the disintegrated mixture did not exceed 35 ° C. Thereafter, the disintegrated suspension was centrifuged in portions as described in Example 8. 5.8 liters of crude enzyme solution having a concentration of 110 mg / ml of proteins having a specific activity of 165 / µmol L-aspartic acid / min / mg protein / fumaran substrate was obtained. ammonium, heat 37 ° C, pH 8.5).

291 859291 859

Ke 100 ml RRP, jehož způsob přípravy byl uveden v příkladu 1, bylo přidáno 100 ml surového preparátu aspartát amoniak lyázy získané způsobem popsaným v předchozím odstavci. Koncentrace bílkovin v reakční směsi činila 55 mg/ml. reakční směs byla jednu hodinu nepřetržitě míchána, poté odstředěna za podmínek a způsobem manipulace uvedeným v příkladu 8. Dále bylo při zpracování materiálu /působení filtračního tlaku, mletí/ postupováno rovněž způsobem uvedeným v příkladu 8 s tím rozdílem že postformovaný nepromytý granulovaný materiál nebyl ošetřen ani acetonem ani roztokem lepidla v acetonu, nýbrž sušen 5 hodin volně na vzduchu. Po této době byl materiál přenesen do 1,35 M roztoku fumaranu amonného o pH 8,5 a ponechán botnat přes noc při +8 °C.To 100 ml of RRP, the preparation method of which was given in Example 1, was added 100 ml of crude aspartate ammonia lyase prepared as described in the previous paragraph. The protein concentration in the reaction mixture was 55 mg / ml. the reaction mixture was continuously stirred for one hour, then centrifuged under the conditions and handling method of Example 8. Further, the material treatment / filter pressure treatment, grinding / procedure was also carried out as described in Example 8, except that the postformed unwashed granular material was not treated. with acetone or glue in acetone, but air dried for 5 hours. After this time, the material was transferred to a 1.35 M ammonium fumarate solution at pH 8.5 and allowed to swell overnight at +8 ° C.

Celkem bylo získáno 7,5 g granulovaného pevného materiálu imobilizované aspartát amoniak lyázy o specifické aktivitě 750 yusol kys. L-asparagové/min/g vlhké hmoty; imobi1 izovaný materiál sedimentoval kvantitativně během několika desítek sekund. 5 g tohoto materiálu bylo suspendováno v 50 ml 1,35 M roztoku fumaranu amonného o pH 8,5. Roztok substrátu byl předem vytemperován na 37 °C. Reakční sjněs byla nepřetržitě míchána. 'BA. 2,5 h reakce za uvedených podmínek došlo ke kvantitativní konversi zmíněného substrátu na produkt, kyselinu L-aparagovou. Postup byl opakován se stejnou násadou katalyzátoru celkem pětkrát za stejných reakčních podmínek. Katalyzátor byl po opakovaném použití oddělen z reakční směsí pomocí polyamidového sítka, na sítku promyt vodou a znovu použít. Průměrný stupeň konverze/5 cyklů opakovaného použití činil 99,6 7».A total of 7.5 g of granulated solid material immobilized with aspartate ammonia lyase having a specific activity of 750 yusol L-aspartic acid / min / g wet mass was obtained; The immobilized material sedimented quantitatively within a few tens of seconds. 5 g of this material was suspended in 50 ml of a 1.35 M ammonium fumarate solution at pH 8.5. The substrate solution was pre-equilibrated to 37 ° C. The reaction snow was continuously stirred. 'BA. After 2.5 hours of reaction under the above conditions, the substrate was quantitatively converted to the product, L-aparonic acid. The process was repeated with the same catalyst feed a total of five times under the same reaction conditions. After repeated use, the catalyst was separated from the reaction mixture using a polyamide mesh, washed with water on the mesh and reused. The average conversion rate / 5 cycles of reuse was 99.6%.

Claims (7)

1. Enzymové katalyzátory pro biotransformace^ sestávají«4 2 enzymů mikrobiálního, rostlinného či živočišného původu, zmobilizovaných chemicky reaktivním polymerem rozpustným ve vodě, vzniklým reakcí ve vodě rozpustné látky, obsahující nejméně dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny, jako je například polyethylenimin, hexatnethylendiamin, lyein, a polylysin, s bifunkčními aldehydy dikarboxylových kyselin, jako je například glutaraldehyd, popřípadě dále mechanicky zpevněných.1. Enzyme catalysts for biotransformation consist of 4 4 enzymes of microbial, plant or animal origin, mobilized by a chemically reactive water-soluble polymer, formed by the reaction of a water-soluble substance containing at least two primary and / or secondary amino groups such as polyethyleneimine, hexatnethylenediamine , lysine, and polylysine, with bifunctional dicarboxylic acid aldehydes such as glutaraldehyde, optionally further mechanically strengthened. 2. Enzymové katalyzátory podle hodu 1^vyznačené tím, že uveděný enzymový materiál obsahuje enzymy o různé čistotě, s výhodou technické nebe surové enzymové preparáty, nesoucí výhodně hydrolázovou, izomerázovou, lyázovou nebo racemázovou aktivitu.2. Enzyme catalysts according to claim 1, characterized in that said enzyme material contains enzymes of different purity, preferably technical or crude enzyme preparations, preferably carrying hydrolase, isomerase, lyase or racemase activity. oO 3. Enzymové katalyzátory podle bodu 1 a 2^ vyznačené tím, že uvedený enzymový materiál je imobilizován chemicky reaktivním polymerem rozpustným ve vodě, vzniklým reakcí polyethy1eniminu s distribucí jeho molekulové hmotnosti 100 000 až 800 000 s glutaraldehydem.3. The enzyme catalyst of claim 1 wherein said enzyme material is immobilized with a chemically reactive water-soluble polymer formed by reaction of polyethylenimine having a molecular weight distribution of 100,000 to 800,000 with glutaraldehyde. 4. Způsob výroby enzymových katalyzátorů pro biotransformace podle bodu 1, vyznačený tím, že se vodné roztoky mikrobiálních, rostlinných či živočišných enzymů o koncentraci bílkovin 5,0 až 500,0 mg/ml imobilizují uvedením ve styk s ve vodě rozpustným, chemicky reaktivním polymerem, vzniklým reakcí ve vodě rozpustné látky obsahující nejméně dvě primární a/nebo sekundární aminoskupiny, s výhodou polyethyleniminem, s bifunkčními aldehydy dikarboxylových kyselin, s výhodou S glutara1dehydem, při teplotě v rozmezí 0 až 60 °C ve vodném prostředí, pří pH v rozmezí 4,0 až 12,0, přičemž reakce uvedeného enzymového materiálu uvedeným polymerem se provádí při teplotě v rozmezí -30 až +50 °C ve vodném prostředí a při pU v rozmezí 5,0 až 9,0, vzniklé nerozpustné částice se po oddělení z reakční směsi promyjí vodou nebo pufrem, načež se popřípadě mechanicky zpevňují.4. A process according to claim 1, wherein the aqueous solutions of microbial, vegetable or animal enzymes having a protein concentration of 5.0-500.0 mg / ml are immobilized by contacting a water-soluble, chemically reactive polymer. , formed by the reaction of a water-soluble substance containing at least two primary and / or secondary amino groups, preferably polyethyleneimine, with bifunctional dicarboxylic acid aldehydes, preferably glutaraldehyde, at a temperature in the range of 0 to 60 ° C in aqueous medium at pH 4 0 to 12.0, wherein the reaction of said enzyme material with said polymer is carried out at a temperature in the range of -30 to +50 ° C in an aqueous medium and at a pU in the range of 5.0 to 9.0, the resulting insoluble particles are separated The reaction mixtures are washed with water or buffer and then mechanically solidified. -i. I .231 SM-and. I .231 SM 5. Způsob podle bodu. 4, vyznačený tím, že se ve vodě rozpustný polymer připraví z vodného roztoku polyethyleniminu z distribucí molekulové hmotnosti 100 000 až 800 000 a/nebo z vodného roztoku polylyzinu s distribucí molekulové hmotností 5 000 až 50 000.5. The method of item. 4, characterized in that the water-soluble polymer is prepared from an aqueous solution of polyethyleneimine having a molecular weight distribution of 100,000 to 800,000 and / or an aqueous solution of polylysine having a molecular weight distribution of 5,000 to 50,000. oO 6. Způsob podle bodu 4 a 5^vyznačující se tím, že se reakce uvede ných enzymových materiálů s uvedenými reaktivními polymery provádí při teplotě 0 až 45 °C, při relativní odstředivé síle6. The process of claim 4 wherein the reaction of said enzyme materials with said reactive polymers is carried out at a temperature of from 0 ° C to 45 ° C at a relative centrifugal force. 1 až 50 000 g, při filtračním tlaku od 0 do 50 000 KPa, při stání či míchání nebo pří přerušovaném míchání a stání reakční směsi.1 to 50,000 g, at a filtration pressure of from 0 to 50,000 KPa, with standing or stirring, or with intermittent stirring and standing of the reaction mixture. 7. Způsob podle bodu 4 a 5, vyznačující se tím, že částice imobilizovaných ve vodě nerozpustných enzymů se popřípadě dále mechanicky zpevňují částečnou dehydratací působením organických rozpouštědel, ,s výhodou acetonem, popřípadě roztoky lepidel v organických rozpouštědlech nebo jejich směsí s vodou, při teplotách +30 až -25 °C, popřípadě se vzniklé částice před a/nebo po mechanickém zpevnění vhodným způsobem posformují a parciálně vysuší.7. Process according to claim 4, characterized in that the particles immobilized in water-insoluble enzymes are optionally further mechanically consolidated by partial dehydration by the action of organic solvents, preferably acetone or adhesive solutions in organic solvents or mixtures thereof with water, at temperatures +30 to -25 ° C, optionally the formed particles are suitably deformed and partially dried before and / or after mechanical consolidation.
CS333982A 1982-05-10 1982-05-10 Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production CS231656B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS333982A CS231656B1 (en) 1982-05-10 1982-05-10 Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production
CS874911A CS262238B1 (en) 1982-05-10 1987-06-30 Mixed immobilized cell and enzyme biocatalyst for the conversion of d-glucose to d-gluconate and saccharose to d-gluconate and d-fructose and process for preparing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS333982A CS231656B1 (en) 1982-05-10 1982-05-10 Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS231656B1 true CS231656B1 (en) 1984-12-14

Family

ID=5373147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS333982A CS231656B1 (en) 1982-05-10 1982-05-10 Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS231656B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU712026A3 (en) Method of preparing immobilized enzyme glucoisomerase preparate
US5620706A (en) Polyionic insoluble hydrogels comprising xanthan and chitosan
AU724492B2 (en) Polymer-protein composites and methods for their preparation and use
US4950596A (en) Stabilization of intracellular enzymes
US4337313A (en) Immobilization of biocatalysts
SU608479A3 (en) Method of immobilizing microbic cells
NOUROUZIAN Enzyme immobilization: the state of art in biotechnology
KR920009499B1 (en) Process for preparation of porous matters containing an enzyme immobilized by means of pva-gel
EP0297912A2 (en) Process for immobilization
Itoyama et al. Lipoprotein lipase immobilization onto porous chitosan beads
KR910002854B1 (en) Enzyme Fixation Method
EP0104571A2 (en) Immobilization of biocatalysts on granular carbon
US4276381A (en) Preparation of immobilized enzymes of microorganisms
Bahulekar et al. Immobilization of penicillin G acylase on functionalized macroporous polymer beads
CS231656B1 (en) Enzyme catalysts for biotransformation and process for their production
CS231458B1 (en) Cellular catalysts for biotransformation and method to produce them
JPS596885A (en) Production of insoluble living body catalyst
CA1267618A (en) Stabilization of intracellular enzymes
CA1277267C (en) Immobilization of enzymes
Klein et al. Polymers for the immobilization of whole cells and their application in biotechnology
US4013511A (en) Immobilized enzymes
GB2041941A (en) Microporous Bodies having Occluded Agents
CS203607B1 (en) Process for preparing bonded cells with activity of penicilinacylase
US4757008A (en) Enzyme immobilization in a macroporous non-ionic resin
Alekseiva et al. Enhancement of acid proteinase production by the fungus Humicola lutea 120-5 immobilized in crosslinked poly (vinyl alcohol) mixed with poly (ethylene glycol)