CS251111B3 - Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid - Google Patents

Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid Download PDF

Info

Publication number
CS251111B3
CS251111B3 CS79085A CS79085A CS251111B3 CS 251111 B3 CS251111 B3 CS 251111B3 CS 79085 A CS79085 A CS 79085A CS 79085 A CS79085 A CS 79085A CS 251111 B3 CS251111 B3 CS 251111B3
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
particles
carboxybutanamido
acid
biocatalyst
cells
Prior art date
Application number
CS79085A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Kamila Plhackova
Tomas Guttmann
Miroslav Barta
Vladimir Vojtisek
Antonie Jakubova
Michal Bucko
Emil Miklas
Original Assignee
Kamila Plhackova
Tomas Guttmann
Miroslav Barta
Vladimir Vojtisek
Antonie Jakubova
Michal Bucko
Emil Miklas
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
Priority claimed from CS82277A external-priority patent/CS231458B1/en
Application filed by Kamila Plhackova, Tomas Guttmann, Miroslav Barta, Vladimir Vojtisek, Antonie Jakubova, Michal Bucko, Emil Miklas filed Critical Kamila Plhackova
Priority to CS79085A priority Critical patent/CS251111B3/en
Publication of CS251111B3 publication Critical patent/CS251111B3/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

Řešení se týká zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru pro enzymovou přeměnu 7- /9 - (4-karboxybutanamido) -cefalosporanové kyseliny na 7-aminocefalosporánovou kyselinu, připraveného podle čs. autorského osvědčení č. 231458, při kterém se vodné roztoky 7-/9-( 4-karboxybutanamido) -cefalosporánové kyseliny uvádí ve styk s částicemi biokatalyzátoru na bázi buněk mikroorganismů, obsahujících enzym hydrolázu 7-2-(4- -karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny např. Pseudomonas sp. CCM 3635. Způsob stabilizace částic spočívá v tom, že se do míchané směsi částic biokatalyzátoru s uvedenou enzymovou aktivitou přidá po úpravě pH na 6,5 až 8,5 vodný roztok glutaraldehyrfu a/nebo vodný roztok technické nebo čisté bílkoviny živočišného, rostlinného nebo mikrobiálního původu, načež se reakční směs popřípadě došití dalším přídavkem glutaraldehydu a nechá se zmrznout a/nebo se vzniklé částice oddělí a usuší. Po rozmělně­ ní a nabobtnání se promyté částice použijí pro přípravu 7-aminocefalosporánové kyseliny .The solution concerns the consolidation and stabilization of biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7-/9-(4-carboxybutanamido)-cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid, prepared according to Czechoslovak patent certificate No. 231458, in which aqueous solutions of 7-/9-(4-carboxybutanamido)-cephalosporanic acid are brought into contact with biocatalyst particles based on cells of microorganisms containing the enzyme 7-2-(4-carboxybutanamido)-cephalosporanic acid hydrolase, e.g. Pseudomonas sp. CCM 3635. The method of stabilizing the particles consists in adding, after adjusting the pH to 6.5 to 8.5, an aqueous solution of glutaraldehyde and/or an aqueous solution of technical or pure protein of animal, plant or microbial origin to the stirred mixture of biocatalyst particles with the specified enzyme activity, after which the reaction mixture is optionally finished with another addition of glutaraldehyde and allowed to freeze and/or the resulting particles are separated and dried. After grinding and swelling, the washed particles are used for the preparation of 7-aminocephalosporanic acid.

Description

Vynález se týká způsobu zpevňování částic biokatalyzátoru připraveného podle základního autorského osvědčení č. 231458 imobilizovanými bakteriálními buňkami a stabilizace enzymu hydrolázy 7-/?-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny v těchto částicích, které slouží k enzymové přeměně 7-aminocefem sloučenin, zejména 7-J-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, za vzniku 7-aminocefalosporánové kyseliny a jejích derivátů.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for consolidating biocatalyst particles prepared according to Basic Authentication No. 231458 by immobilized bacterial cells and stabilizing the enzyme 7-β- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid hydrolase in these particles. Of 7-N- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid, to form 7-aminocephalosporanoic acid and its derivatives.

Produkty enzymové přeměny vzniklé jednorázovým, mnohonásobným opakováným, nebo kontinuálním stykem těchto zpevněných a stabilizovaných částic s vodnými roztoky 7-aminocefem sloučenin, zejména s roztoky 7-J-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny za vzniku 7-amínocefalosporánové kyseliny (dále jen 7-ACK), mohou sloužit jako zdroje pro výrobu polosyntetických cefalosporinů,Enzyme conversion products formed by the single, multiple, repeated or continuous contact of these solidified and stabilized particles with aqueous solutions of 7-aminocephene compounds, in particular solutions of 7-β- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid to form 7-aminocephalosporic acid -ACK) can serve as sources for the production of semi-synthetic cephalosporins,

7-/J-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánovou kyselinu eventuálně její deriváty, lze získat z cefalosporinů C nebo příslušných derivátů bud chemicky (japonské patentové spisy č. 77 77,078 a 78 114,891), nebo enzymově, působením oxidázy D-aminokyselin, nebo aktivovanými buňkami mikrobiálních producentů tohoto enzymu, jako je Trigonopsis variabilis a zástupci rodů Fusarium, Aspergillus, Candida a jiné (např. britský patentový spis č. 1 272 769, japonské patentové spisy č. 77 44,695, 76 88,694, 77 125,696 a 80 23,966).7- [4- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid or its derivatives, can be obtained from cephalosporins C or the corresponding derivatives either chemically (Japanese Patent Nos. 77 77,078 and 78 114,891), or enzymatically, by D-amino acid oxidase, or activated cells of microbial producers of this enzyme, such as Trigonopsis variabilis and representatives of the genera Fusarium, Aspergillus, Candida and others (eg, British Patent Specification No. 1,272,769, Japanese Patent Specifications Nos. 77,444,695, 76,888,694, 77,125,696, and 80 23,966) .

V patentové literatuře je popsána řada způsobů imobilizace buněk s penicilín amidázovou aktivitou, nebo penicilín amidázy izolované z produkčních buněk Tyto katalyzátory jsou použitelné k enzymové přeměně /ů-laktamových antibiotik, zejména k enzymové výrobě 6-aminopenicilánové kyseliny z benzylpenicilinu. Jedná se zejména o způsoby imobilizace popsané v Čs. autorských osvědčeních č. 197101, 200802, 201621, 203607,A number of methods for the immobilization of cells with penicillin amidase activity, or penicillin amidase isolated from producer cells are described in the patent literature. These catalysts are useful for the enzymatic conversion of β-lactam antibiotics, particularly for the enzymatic production of 6-aminopenicillanic acid from benzylpenicillin. These are in particular the methods of immobilization described in Cs. 197101, 200802, 201621, 203607,

208931 a 209265. Způsob zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru k enzymové přeměně (j-laktamových antibiotik je popsán v popise vynálezu k čs. autorskému osvědčení č. 241730. Způsoby využití těchto biokatalyzátorů jsou popsány v popisech vynálezů k čs. autorským osvědčením č. 209676, 211175 a 213099 pro výrobu 6-aminopenicilánové kyseliny z benzylpenicilinu a 7-aminodeacetoxycefalosporánové kyseliny z N-fenylacetamido deacetoxycefalosporinu (čs. autorské osvědčení č. 218023).208931 and 209265. A method for consolidating and stabilizing biocatalyst particles for enzymatic conversion ( β-lactam antibiotics is described in the description of the invention for the Czech author's certificate No. 241730. Methods for using these biocatalysts are described in the descriptions of the inventions for a Czech author's certificate no. 211175 and 213099 for the production of 6-aminopenicillanic acid from benzylpenicillin and 7-aminodeacetoxycephalosporanoic acid from N-phenylacetamido deacetoxycephalosporin (cf. No. 218023).

Je známo, že k přípravě 7-aminocefem sloučenin obecného vzorce IIt is known to prepare the 7-aminocephem of the compounds of formula I

HjN-,CH2X (I)'HjN-, CH 2 X (I) -

COOH ve kterém X značí atom vodíku, skupinu -OH, COOH nebo nukleogilní skupinu, z jejich 7-acylamínoderívátů obecného vzorce IICOOH in which X represents a hydrogen atom, -OH, COOH or a nucleogile group, from their 7-acylamino derivatives of the formula II

COOH ve kterém R značí např. skupinu -(CH2)^-COOll o X značí totéž co ve vzorci I lze použít hydrolázu izolovanou z kmene Comamonas a imobilizovanou na porézním kopolymeru nebo iontoměnné pryskyřici (japonské patentové spisy č. 78 59,095 a 81 85,298), nebo buňky Pseudomonas ovalíš ATCC 950 imobilizované v polyakrylnylonu (japonský patentový spis č. 78 940,93).COOH in which R denotes, for example, the group - (CH 2 ) 4 - COOll o X denotes the same as in formula I, hydrolase isolated from the Comamonas strain and immobilized on a porous copolymer or ion exchange resin can be used (Japanese Patent Nos. 78 59,095 and 81 85,298 ), or Pseudomonas cells ovalize ATCC 950 immobilized in polyacrylnylone (Japanese Patent Specification No. 78,940.93).

Pro přípravu 7-amínocefem sloučenin vzorce I, lze rovněž využít intaktní nebo desintegrované buňky kmene Pseudomonas sp. CCM 3635, který byl získán podle čs. autorského osvědčení Č. 239293. Nativní nebo desintegrované buňky obsahující tuto specifickou enzymovou aktivitu lze však použít pro příslušnou reakci pouze jednorázově.For the preparation of the 7-aminoceph of the compounds of formula I, intact or disintegrated cells of the Pseudomonas sp. CCM 3635, which was obtained according to U.S. Pat. However, native or disintegrated cells containing this specific enzyme activity can be used only once for the respective reaction.

V čs. autorském osvědčení č. 231458 je popsán do značné míry univerzální způsob imobilizace celých nativních buněk, individuálně zesítěných, popřípadě permeabilizovaných buněk a desintegrovaných suspenzí, obsahujících různé enzymy, zejména hydrolázy, lyázy, oxidázy, racemázy, dekarboxylazy a jiné enzymy, nebo části či celé sekvence enzymově aktivních metabolických drah, a - · itk u buněk mikroorganismů (bakterií, aktinomycet kvasinek a jiných imper ťekt n í 'i. · Jd , tak u buněk vyšších organismů, zejména buněk vyšších hub a rostlinných buněk.In MS. No. 231458 discloses a largely universal method of immobilizing whole native cells, individually cross-linked or permeabilized cells, and disintegrated suspensions containing various enzymes, in particular hydrolase, lyase, oxidase, racemase, decarboxylase and other enzymes, or part or all of the sequence enzymatically active metabolic pathways, in cells of microorganisms (bacteria, yeast actinomycetes and other imperfect cells), as well as in cells of higher organisms, in particular higher fungal cells and plant cells.

Citovaným způsobem, kteiy spočívá na vzájemné chemické imobilizaci různých buněk nesoucích různé enzymy pomoci reaktivních ve vodě rozpustných polymerů (dále jen RRP) , lze vytvořit částice biokatalyzátorů, které mají vysokou specifickou enzymovou aktivitu a dobré sedimentační vlastnosti, jsou však měkké a musí se různým způsobem zpevňovat, bud použitím lepidel rozpuštěných v organických rozpouštědlech např. acetonu nebo postformac voluminézních částic do formy granulí nebo válečků a jejích následným sušením.By cited above, based on the mutual chemical immobilization of different cells carrying different enzymes by means of reactive water-soluble polymers (hereinafter RRP), biocatalyst particles can be formed which have high specific enzyme activity and good sedimentation properties but are soft and must be solidify, either by using adhesives dissolved in organic solvents such as acetone or postformation of the volumetric particles into granules or rollers and then drying them.

První způsob zpevňování má za následek vytvoření difúzní bariéry pro substrát a produkty do a z částice snížením jejich pórozity (parciálním zalepení pórů částic), druhý způsob vede k tvorbě velkých částic,* řádově 1 až 10 mm, čímž se odstraní počáteční výhoda vysoké specifické aktivity původně vzniklých menších částic (závislost velikosti částice na specifickém povrchu).The first method of solidification results in the formation of a diffusion barrier for the substrate and products into and from the particle by reducing their porosity (partial sealing of the pores of the particles), the second method leads to the formation of large particles, of the order of 1 to 10 mm. resulting smaller particles (particle size dependence on specific surface).

K enzymům, které nejsou extrémně citlivé k jinak poměrně agresivním účinkům bifunkčních sířovacích činidel, jako je např. glutaraldehyd, patří i enzym hydroláza 7-y-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny. Použití individuálně zesítěných buněk však vyžaduje vracení materiálu do reaktoru pomocí odstředivek, čímž dochází k značným manipulačním ztrátám katalyzátoru při jeho opakovaném použití a diktuje pouze využití vsádkového reaktoruEnzymes that are not extremely sensitive to the otherwise relatively aggressive effects of bifunctional crosslinking agents such as glutaraldehyde include the enzyme 7-γ- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid hydrolase. However, the use of individually cross-linked cells requires the return of material to the reactor by centrifuges, thereby leading to considerable handling losses of the catalyst upon reuse and dictating only the use of a batch reactor.

Nyní bylo zjištěno, že v závislosti na způsobu výroby imobilizovaných buněk popsaného v čs. autorském osvědčení č. 231458, lze chemickým v kombinaci s mechanickým způsobem zpevňovat a stabilizovat částice biokatalyzátoru s hydrolázou 7-·.·-(4-karboxybutanamido) -cefalosporánové kyseliny, přičemž získaný materiál je použitelný k enzymové přeměně 7-aminocefem sloučenin, zejmén a 7-ύ-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny na 7-aminocefalosporánovou kyselinu v průmyslovém měřítku. Technologie zpevňování a stabilizace částic podle předmětného vynálezu je jednoduchá, nevyžaduje zvláštních a drahých surovin, nevyžaduje žádných ve vodě nerozpustných nosičů a speciální technologické a strojní zařízení.It has now been found that, depending on the method of production of immobilized cells described in U.S. Pat. No. 231458, it is possible, in combination with a mechanical method, to solidify and stabilize biocatalyst particles with 7- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid hydrolase, the material obtained being useful for the enzymatic conversion of the 7-aminoceph of compounds, in particular 7-ύ- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid to 7-aminocephalosporanoic acid on an industrial scale. The solidification and stabilization technology of the particles of the present invention is simple, does not require special and expensive raw materials, does not require any water-insoluble carriers, and special technological and machinery equipment.

Výše uváděné nevýhody byly odstraněny vypracováním způsobu zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru pro enzymovou přeměnu 7-/j-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny na 7-aminocefalosporánovou kyselinu, připravéného podle čs. autorského osvědčení č. 231458, při kterém se vodné roztoky 7-aminocefem sloučenin, zejména 7-j-(4-karboxybutanamido) -cefalosporánové kyselina, uvádí ve styk s částicemi biokatalyzátoru, jehož podstata spočívá v tom, že do nepřetržitě míchané směsi částic biokatalyzátoru na bázi intaktních nebo zesítěných buněk mikroorganismů, obsahujících enzym hydrolázu 7-j-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, výhodně Pseudomonas sp. CCM 3635, se po úpravě pH v rozmezí hodnot 6,5 až 8,5 přidá vodný roztok glutaraldehydu anebo vodný roztok technické nebo čisté bílkoviny živočišného, rostlinného anebo mikrobiálního původu, jako je technická vaječná bílkovina nebo desintegrovaná suspenze buněk mikroorganismů, výhodně buněk obsahujících enzym hydrolázu 7-,j-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, načež se nepřetržitě míchaná směs ještě popřípadě došiti dalším přídavkem glutaraldehydu a reakční směs se nechá zmrznout, anebo se vzniklé částice od reakční kapaliny oddělí filtrací, popřípadě suspendují za intenzivního míchání v podchlazených organických rozpouštědlech, s výhodou v ledovém etanolu, filtrací znovu oddělí a popřípadě suší po homogenizaci volně na vzduchu při teplotě místnosti 1 až 24 hodin, poté se částice suspendují ve studené vodě nebo pufru, několikrát dekantují vodou nebo pufrem a ponechají bobtnat při teplotách v rozmezí 5 až 20 °C.The above drawbacks have been overcome by the development of a method of consolidating and stabilizing the biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7- [4- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid to 7-aminocephalosporanoic acid, prepared according to U.S. Pat. No. 231458, in which aqueous solutions of 7-aminocephene compounds, in particular 7-β- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid, are contacted with biocatalyst particles, which consists in introducing into a continuously stirred mixture of biocatalyst particles based on intact or cross-linked cells of microorganisms containing the enzyme 7-β- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid hydrolase, preferably Pseudomonas sp. CCM 3635, an aqueous solution of glutaraldehyde or an aqueous solution of a technical or pure protein of animal, vegetable or microbial origin, such as a technical egg protein or a disintegrated suspension of cells of microorganisms, preferably cells containing the enzyme, is added after pH adjustment in the range of 6.5 to 8.5. 7-, 4- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid hydrolase, after which the continuously stirred mixture is optionally added with additional glutaraldehyde and the reaction mixture is allowed to freeze, or the resulting particles are separated from the reaction liquid by filtration organic solvents, preferably in ice-cold ethanol, by filtration again and optionally dried after homogenization in the open air at room temperature for 1 to 24 hours, after which the particles are suspended in cold water or buffer, decanted several times with water or buffer and allowed to swell t at temperatures ranging from 5 to 20 ° C.

Uvedeným způsobem získané a stabilizované částice biokatalyzátoru se uvedou ve styk s vodnými roztoky 7-aminocefem sloučenin, zejména 7-/J-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánovou kyselinu a v průběhu nepřetržité úpravy pH reakční směsi v rozmezí hodnot 7,0 až 8,0 přítokem alkálie se provádí diskontinuální opakovaná nebo enzymová hydrolýza při teplotách 10 až 45 °C, s výhodou 35 °C, načež se po proběhlé konverzi z přefiltrované a vychlazené kapaliny oddělené od částic katalyzátoru izoluje 7-aminocefalosporánová kyselina. Kromě čistých forem substrátu lze použít i reakční směs získanou óeaminací cefalosporinu C v přítomnosti azidu sodného či jiných inhibitorů katalázy a buněk nebo bezbuněčných extraktů či buněčných katalyzátorů kmene Trigonopsis variabilis s aktivitou axidázy D-amino kyselin.The thus obtained and stabilized biocatalyst particles are contacted with aqueous solutions of 7-aminocephene compounds, in particular 7- [4- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid, and during the continuous pH adjustment of the reaction mixture in the range of 7.0 to 8, The alkali is fed in batchwise repeated or enzymatic hydrolysis at temperatures of 10 to 45 ° C, preferably 35 ° C, after which 7-aminocephalosporanoic acid is isolated from the filtered and cooled liquid separated from the catalyst particles. In addition to the pure forms of the substrate, a reaction mixture obtained by the amination of cephalosporin C in the presence of sodium azide or other catalase inhibitors and cells or cell-free extracts or cellular catalysts of the Trigonopsis variabilis strain with D-amino acid axidase activity may be used.

Částice biokatalyzátoru získané podle předmětného vynálezu jsou pevné, velmi rychle sedimentují útvary nepravidelné velikosti a tvaru s vysokou stabilitou hydrolázy 7-,J-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, což je doloženo v následujících příkladech provedení. Jejich pevnost a dobré sedimentační vlastnosti umožňují jejich diskontinuální opakované nebo kontinuální využití v běžných typech reaktorů.The biocatalyst particles obtained according to the present invention are solid, very rapidly sedimenting irregular size and shape formations with high stability of 7-, N- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid hydrolase as exemplified in the following examples. Their strength and good sedimentation properties allow their discontinuous repeated or continuous use in conventional reactor types.

Jako výchozí enzymově aktivní buněčný materiál byl použit é-laktamáza negativní kmen Pseudomonas sp. CCM 3635, který byl získán podle čs. autorského osvědčení č. 239293. Způsob zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru podle předmětného vynálezu však nevylučuje použití jiných kmenů získaných např. mutagenními zásahy, selekcí a nahromačlováním či genovou manipulací pro průmyslové použití ve formě imobilizovaných biokatalyzátorů. Částice biokatalyzátoru lze uchovávat při teplotě 5 °C ve vodné suspenzi nebo v odsáté formě ve vlhkém stavu se zabráněním vyschnutí.The lactamase-negative strain of Pseudomonas sp. CCM 3635, which was obtained according to U.S. Pat. However, the method of consolidating and stabilizing the biocatalyst particles of the present invention does not exclude the use of other strains obtained, e.g., by mutagenic intervention, selection and aggregation, or gene manipulation for industrial use in the form of immobilized biocatalysts. The biocatalyst particles can be stored at 5 ° C in an aqueous suspension or in a suctioned form in a wet state to prevent drying.

Pro přípravu nativních buněk byla použita živná půda a podmínky kultivace, jak je uvedeno v čs. autorském osvědčení č. 239293. Buňky byly z fermentační tekutiny shromážděny odstředěním (5 000 otáček za minutu, 30 minut), promyty 0,1 M fosfátovým pufrem o pH 7,0 a získaná buněčná pasta byla použita pro přípravu biokatalyzátoru.Nutrient broth and culture conditions were used to prepare native cells, as described in U.S. Pat. The cells were collected from the fermentation broth by centrifugation (5000 rpm, 30 minutes), washed with 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 and the cell paste obtained was used to prepare a biocatalyst.

Enzymová aktivita získaných částic byla hodnocena spektrofotometricky za použití p-dimetylaminobenzaldehydu, který reaguje s 7-ACK stejně jako 6-APK za vzniku barevné Schiffovy báze, podle čs, patentového spisu č. 116959 v modifikaci podle Balasinghama a sp. (Biochim. Biophys. Acta, 276 , 250 , 1972), .měřením rychlosti 7-J-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny (dále jen glutaryl-7-ACK) v 0,1 M fosfátovém pufru o pH 7,0 a teplotě 37 °C za míchání v oblasti enzymové kinetiky nultého řádu.The enzymatic activity of the obtained particles was evaluated spectrophotometrically using p-dimethylaminobenzaldehyde, which reacts with 7-ACK as well as 6-APK to form a colored Schiff base, according to U.S. Pat. No. 116959 modified by Balasingham et al. (Biochim. Biophys. Acta, 276, 250 (1972)) by measuring the rate of 7-β- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid (glutaryl-7-ACK) in 0.1 M phosphate buffer pH 7.0 and a temperature of 37 ° C with stirring in the region of zero-order enzyme kinetics.

Jednotka enzymové aktivity je takové množství enzymu, které katalyzuje vznik jednoho mikromolu 7-ACK v jednom mililitru za minutu při teplotě 37 °C a pH 7,0. Jako kritérium účinností biokatalyzátoru byla považována konverze 1% roztoku glutaryl-7-ACK, která byla rovněž stanovena chromatograficky na tenké vrstvě celulózy (Polygram Cel 300) za použití systému n-propanol - voda (7 : 3) s ninhydrinovou detekcí (Rf 0,5).The unit of enzyme activity is the amount of enzyme that catalyses the formation of one micromole of 7-ACK per milliliter per minute at 37 ° C and pH 7.0. The conversion of a 1% glutaryl-7-ACK solution, which was also determined by thin-layer cellulose chromatography (Polygram Cel 300) using n-propanol-water (7: 3) with ninhydrin detection (R f 0), was considered as a biocatalyst efficiency criterion. , 5).

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.

Příklad 1Example 1

216 g vlhké buněčné hmoty (pasty) Pseudomonas sp. CCM 3 635 s uvedenou hydrolázovou aktivitou, získané centrifugací kultury po kultivaci (5 000 otáček za minutu, 30 minut) o specifické aktivitě 3.10 j/mg suché hmoty buněk·, bylo suspendováno v 0,05 M fosfátovém pufru o pH 7,0 a doplněno tímto pufrem na objem 720 ml. K suspenzi za míchání při teplotě místnosti bylo postupně přidáno 30 ml 25% glutaraldehydu a nepřetržitě mícháno 3 hodiny. Poté byla uspenze odstředěna za podmínek uvedených výše a buňky dvakrát promyty trojnásobným objemem destilované vody.216 g wet cell paste Pseudomonas sp. CCM 3,635 with said hydrolase activity, obtained by centrifuging the culture after cultivation (5,000 rpm, 30 minutes) with a specific activity of 3.10 u / mg dry cell mass, was suspended in 0.05 M phosphate buffer pH 7.0 and make up to 720 ml with this buffer. To the suspension under stirring at room temperature, 30 ml of 25% glutaraldehyde was added successively and stirred continuously for 3 hours. Then, the suspension was centrifuged under the conditions above and the cells were washed twice with three times the volume of distilled water.

g získané zesítěné a promyté buněčné pasty bylo suspendováno ve 40 ml destilované vody a za intenzivního míchání přidáno 40 ml reaktivního ve vodě rozpustného polymeru (dále jen RRP) postupem podle čs. autorského osvědčení č. 231458. RRP byl získán předchozí jednohodinovou polymerací 8 % (hmota/objem) flokulantu (Sedipur CL-930, BASF-NSR) a 2 % glutaraldehydu za míchání při teplotě 25 °C. Směs po homogenizaci byla dále mražena v tenké vrstvě při -20 °C pět hodin. Vzniklé částice byly promyty vodou, odsáty přes textilní materiál a rozmělněny. Částice vykazovaly aktivitu 1,8.10 j/mg suché hmoty (obsah suché hmoty 23 %).g of the crosslinked and washed cell paste obtained was suspended in 40 ml of distilled water and 40 ml of reactive water-soluble polymer (hereinafter RRP) was added under vigorous stirring according to the procedure of Art. RRP was obtained by previous one hour polymerization of 8% (w / v) flocculant (Sedipur CL-930, BASF-NSR) and 2% glutaraldehyde with stirring at 25 ° C. After homogenization, the mixture was further frozen in a thin layer at -20 ° C for five hours. The resulting particles were washed with water, aspirated through a textile material and ground. The particles showed an activity of 1.8.10 U / mg dry matter (dry matter content 23%).

1,2 g glutaryl-7-ACK (85 % čisté látky) bylo rozpuštěno za úpravy pH 1 N NaOH na hodnotu 7,0 v 90 ml destilované vody a přidáno 10 g vlhké hmoty agregátů a směs byla míchána při teplotě 35 °C za kontinuální úpravy pH 1 N NaOH na hodnotu 7,0 dvě hodiny. Dosažený stupeň konverze činil 80 % teorie. Tento postup byl opakován pětkrát s průměrným stupněm konverze 79,6 % teorie.1.2 g glutaryl-7-ACK (85% pure) was dissolved by adjusting pH 1 N NaOH to 7.0 in 90 ml distilled water and 10 g wet aggregate was added and the mixture was stirred at 35 ° C for continuous adjustment of pH 1 N NaOH to 7.0 for two hours. The degree of conversion achieved was 80% of theory. This procedure was repeated five times with an average conversion rate of 79.6% of theory.

Příklad 2Example 2

0,5 litru suspenze nativních buněk Pseudomonas sp. CCM 36 35, obsahující přibližně0.5 liter of native cell suspension of Pseudomonas sp. CCM 36 35, containing approximately

500 mg vlhké hmoty buněk v mililitru 0,05 M fosfátového pufru o pH 7,0 bylo desintegro_2 váno čtyřnásobným průchodem při maximálním tlaku 6.10 Pa. Po každém cyklu byla suspenze ochlazena na 10 až 15 °C. Stupeň desintegrace byl hodnocen mikroskopicky. Do 25 ml desintegrované suspenze bylo vmícháno 2 g technické vaječné bílkoviny.500 mg of wet cell mass per milliliter of 0.05 M phosphate buffer pH 7.0 was disintegrated by passing four times at a maximum pressure of 6.10 Pa. After each cycle, the suspension was cooled to 10-15 ° C. The degree of disintegration was evaluated microscopically. 2 g of technical egg protein was mixed into 25 ml of the disintegrated suspension.

g zesítěných buněk, připravených způsobem popsaným v příkladu 1, bylo suspendováno v 70 ml RRP, získaného předchozí polymerací 4 % flokulantu (Sedipur CL-930) a 2 % glutaraldehydu postupem podle čs. autorského osvědčení č. 231458, za intenzivního míchání a pH směsi bylo upraveno 4% NaOH na 7,5. Viskózní suspenze byla míchána po dobu jedné hodiny a poté bylo přidáno do směsi 25 ml desintegrovaných buněk s bílkovinou, jejichž příprava je uvedena výše. Suspenze byla 30 minut míchána a poté bylo přidáno 5 ml 25% glutaraldehydu a mícháno nepřetržitě jednu hodinu. Poté byl materiál vakuově odsát přes textilní materiál, promyt vodou a ponechán schnout 24 hodin při teplotě místnosti.g of cross-linked cells, prepared as described in Example 1, were suspended in 70 ml RRP, obtained by previous polymerization of 4% flocculant (Sedipur CL-930) and 2% glutaraldehyde according to the procedure of Art. No. 231458, the pH was adjusted to 7.5 with 4% NaOH under vigorous stirring. The viscous suspension was stirred for one hour and then 25 ml of the disintegrated cells and protein prepared above were added to the mixture. The suspension was stirred for 30 minutes and then 5 ml of 25% glutaraldehyde was added and stirred continuously for one hour. The material was then vacuum aspirated through the textile material, washed with water and allowed to dry at room temperature for 24 hours.

Poté byl suspendován ve vodě několikrát dekantován a ponechán bobtnat 24 hodin, _2 poté byl odsát a promyt. Specifická aktivita získaných částic byla 0,8.10 j/mg suché hmoty (obsah 22 % suché hmoty).It was then suspended in water decanted several times and allowed to swell for 24 hours, then was aspirated and washed. The specific activity of the obtained particles was 0.8.10 U / mg dry matter (22% dry matter content).

1,2 g glutaryl-7-ACK bylo rozpuštěno do objemu 80 ml v destilované vodě za úpravy pH 1 N NaOH na 7,0. Poté bylo přidáno 20 g vlhké hmoty částic a mícháno za teploty 35 °C a kontinuální úpravy pH na 7,0 přídavkem alkálií po dobu 2 hodiny. Stupeň konverze na 7-ACK byl 70 %. Postup byl opakován celkem třikrát s průměrným výtěžkem 69,3 % teorie.1.2 g of glutaryl-7-ACK was dissolved to a volume of 80 ml in distilled water, adjusting the pH of 1 N NaOH to 7.0. Then 20 g of wet particulate matter was added and stirred at 35 ° C and continuous pH adjustment to 7.0 by addition of alkali for 2 hours. The degree of conversion to 7-ACK was 70%. The procedure was repeated a total of three times with an average yield of 69.3% of theory.

Příklad 3 g zesítěných buněk, připravených způsobem v příkladu 1 bylo suspendováno v 50 ml RRP připraveného stejným způsobem jako v příkladu 2? pH homogenní suspenze, která byla intenzívně míchána, bylo upraveno 4% NaOH na 7,5 a iiskózní suspenze byla míchána po dobu jedné hodiny postupem podle čs. autorského osvědčení.č. 231458.Example 3 g of cross-linked cells prepared as in Example 1 were suspended in 50 ml RRP prepared in the same manner as in Example 2. The pH of the homogeneous suspension, which was vigorously stirred, was adjusted to 7.5 with 4% NaOH, and the viscous suspension was stirred for one hour according to the procedure of US. author's certificate no. 231458.

Do reakční směsi bylo za míchání přidáno 50 ml desintegrované suspenze buněk, připravené způsobem popsaným v příkladu 2 bez přidání vaječné bílkoviny. Další postup v přípravě biokatalyzátoru byl shodný jako v příkladu 2· Specifická aktivita částic byla 1,2.10 j/mg suché hmoty (22 % suché hmoty).50 ml of a disintegrated cell suspension prepared as described in Example 2 without addition of egg protein was added to the reaction mixture with stirring. The next procedure in the preparation of the biocatalyst was the same as in Example 2.

Roztok glutaryl-7-ACK byl připraven způsobem popsaným v příkladu 2. K 80 ml roztoku bylo přidáno 20 g vlhké hmoty agregátů a směs byla míchána za podmínek jako v příkladu 2 po době jedné hodiny. Stupeň konverze na 7-ACK byl 72 %. Tento postup se stejnou násadou částic byl proveden celkem pětkrát s průměrným stupněm konverze 73,2 % teorie/pět cyklů opakovaného použití.A glutaryl-7-ACK solution was prepared as described in Example 2. To 80 ml of the solution, 20 g of wet aggregate was added and the mixture was stirred under the conditions of Example 2 for one hour. The degree of conversion to 7-ACK was 72%. This same batch feed procedure was performed a total of five times with an average conversion rate of 73.2% of theory / five cycles of reuse.

Claims (1)

Způsob zpevňování a stabilizace částic biokatalyzátoru pro enzymovou přeměnu 7-3-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny na 7-aminocefalosporánovou kyselinu, připraveného podle autorského osvědčení č. 231458, při kterém se vodné roztoky 7-amí.nocefem sloučenin, zejména 7-/?-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, uvádí ve styk s částicemi biokatalyzátoru, vyznačený tím, že se do nepřetržitě míchané směsi částic biokatalyzátoru na bází intaktních nebo zesítěných buněk mikroorganismů, obsahujících enzym hydrolázu 7-j-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, výhodně Pseudomonas sp. CCM 3635, po úpravě pH v rozmezí hodnot 6,5 až 8,5 přidá vodný roztok glutaraldehydu a nebo vodný roztok technické nebo čisté bílkoviny živočišného, rostlinného nebo mikrobiálního původu, jako je technická vaječná bílkovina, nebo desintegrovaná suspenze mikroorganismů, výhodně buněk obsahujících enzym hydrolázu 7-3-(4-karboxybutanamido)-cefalosporánové kyseliny, načež se nepřetržitě míchaná směs ještě popřípadě došiti dalším přídavkem glutaraldehydu a reakční směs se nechá zmrznout, a/nebo se vzniklé částice od reakční kapaliny oddělí filtrací, popřípadě suspendují za intenzivního míchání v podchlazených organických rozpouštědlech, s výhodou v ledovém acetonu nebo etanolu, filtrací znovu oddělí a popřípadě suší po homogenizaci volně na vzduchu při teplotě místnosti 1 až 24 hodin a poté se částice suspendují ve studené vodě nebo pufru, několikrát dekantují vodou nebo pufrem a ponechají bobtnat při teplotě v rozmezí 5 až 20 °C.Process for strengthening and stabilizing particles of a biocatalyst for the enzymatic conversion of 7-3- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid to 7-aminocephalosporic acid, prepared according to the author's certificate No. 231458, in which aqueous solutions of 7-aminocephene compounds, in particular 7- R - (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid is contacted with the biocatalyst particles, characterized in that to a continuously stirred mixture of biocatalyst particles on the basis of intact or cross-linked cells of microorganisms containing the enzyme 7-7- (4-carboxybutanamido) hydrolase - cephalosporic acid, preferably Pseudomonas sp. CCM 3635, after adjusting the pH between 6.5 and 8.5, adds an aqueous solution of glutaraldehyde and / or an aqueous solution of technical or pure protein of animal, vegetable or microbial origin, such as technical egg protein, or a disintegrated suspension of microorganisms, preferably enzyme-containing cells. 7-3- (4-carboxybutanamido) -cephalosporanoic acid hydrolase, whereupon the continuously stirred mixture is optionally added with additional glutaraldehyde and the reaction mixture is allowed to freeze, and / or the resulting particles are separated from the reaction liquid by filtration or suspended under vigorous stirring subcooled organic solvents, preferably in ice-cold acetone or ethanol, are separated by filtration again and optionally dried after homogenization in the open air at room temperature for 1 to 24 hours, and then the particles are suspended in cold water or buffer, decanted several times with water or buffer and at temperatures between 5 and 20 ° C.
CS79085A 1982-01-14 1985-02-05 Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid CS251111B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS79085A CS251111B3 (en) 1982-01-14 1985-02-05 Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS82277A CS231458B1 (en) 1982-01-14 1982-01-14 Cellular catalysts for biotransformation and method to produce them
CS79085A CS251111B3 (en) 1982-01-14 1985-02-05 Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS251111B3 true CS251111B3 (en) 1987-06-11

Family

ID=25745263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS79085A CS251111B3 (en) 1982-01-14 1985-02-05 Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS251111B3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wilson et al. Encapsulation of crosslinked penicillin G acylase aggregates in lentikats: evaluation of a novel biocatalyst in organic media
Kohsaka et al. Conversion of penicillin N to cephalosporin (s) by cell-free extracts of Cephalosporium acremonium
CA1050454A (en) Shaped product containing glucose isomerase and method of producing said product
WO1989000195A1 (en) Process for immobilization of biological material by cross-linking with polyazetidine
CA1210717A (en) Immobilization of biocatalysts
CA1173766A (en) Inulinase
US4384044A (en) Production of microbial polysaccharides
FI70596B (en) FOERFARANDE FOER ENZYMATISK HYDROLYSERING AV RAFFINOS
JPH022396A (en) Conversion of cephalosporine c and analogue to 7-aminocephalosporanic acid and its analogue by one stage enzymatic reaction
JP2683524B2 (en) Immobilization carrier
US3880713A (en) Cephalosporin compounds
Bahulekar et al. Immobilization of penicillin G acylase on functionalized macroporous polymer beads
Hirano et al. Aminoacylase pellets
US3960662A (en) Process for the production of 7-amino-cephem compounds
AU646285B2 (en) A process for the continuous conversion of cephalosporin derivatives into gluytaryl-7-aminocephalosporanic acid derivatives
CS251111B3 (en) Method of strengthening and stabilizing biocatalyst particles for the enzymatic conversion of 7 - [(4-carboxybutanamido) -cephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid
Lowe et al. Enzymatic hydrolysis of penicillin V to 6-aminopenicillanic acid by Fusarium oxysporum
EP0032987B1 (en) Thermophilic aspartase, processes for producing, culture used, and l-aspartic acid preparation process using the same
Bianchi et al. Immobilization of glutaryl-7-ACA acylase on aminoalkylated polyacrylic supports
Erarslan The hydrolysis of cephalosporin G by free and immobilized penicillin G acylsse from a mutant of Escherichia coli ATCC 11105
CA2003767A1 (en) Biocatalysts and processes for the manufacture thereof
Nam et al. Biochemical properties of penicillin amidohydrolase from Micrococcus luteus
Lee et al. Effect of cell concentration on the kinetics of whole‐cell enzyme entrapped within calcium alginate
GB2146336A (en) Penicillinamidase
JPH05211889A (en) Method for enzymatic production of 7-amino- cephalosporan acid