CS252560B1 - Heterogeneous biocatalysts for biotransformation and their preparation - Google Patents
Heterogeneous biocatalysts for biotransformation and their preparation Download PDFInfo
- Publication number
- CS252560B1 CS252560B1 CS852100A CS210085A CS252560B1 CS 252560 B1 CS252560 B1 CS 252560B1 CS 852100 A CS852100 A CS 852100A CS 210085 A CS210085 A CS 210085A CS 252560 B1 CS252560 B1 CS 252560B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- carrageenan
- enzyme
- biological material
- gel
- active biological
- Prior art date
Links
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Heterogenní biokatalyzátory pro biotransformace sestávají z enzymově aktivního biologického materiálu zabudovaného do gelu genu- -carrageenanu. Způsob jejich přípravy spočívá v tom, že se enzymově aktivní biologický materiál převede po suspendování v sólu 0,5 až 8 % hmotnostního genu-carrageenanu, s výhodou 1 až 3 % hmot. při teplotě 20 až 70 °C do chladného vytvrzovacího roztoku, ochlazeného na 4 až 15 °C, obsahujícího draselné, vápenaté, hlinité, amonné ionty nízkomolekulární látky obsahující aminoskupiny nebo jejich směs, nebo se sol genu-carrageenanu se suspendovaným enzymově aktivním biologickým materiálem převrství po ochlazení vytvrzovacím roztokem. Heterogenní biokatalyzátory jsou využitelné pro průmyslové biotransformace v potravinářském, farmaceutickém a chemickém průmyslu v kontinuálních a diskontinuálních biotechnologiích.Heterogeneous biocatalysts for biotransformations consist of an enzyme-active biological material embedded in a gen- -carrageenan gel. The method of their preparation consists in transferring the enzyme-active biological material, after suspension in a sol of 0.5 to 8% by weight of gen-carrageenan, preferably 1 to 3% by weight at a temperature of 20 to 70 °C, into a cold curing solution, cooled to 4 to 15 °C, containing potassium, calcium, aluminum, ammonium ions, low-molecular substances containing amino groups or a mixture thereof, or the gen-carrageenan sol with the suspended enzyme-active biological material is covered with a curing solution after cooling. Heterogeneous biocatalysts are useful for industrial biotransformations in the food, pharmaceutical and chemical industries in continuous and discontinuous biotechnologies.
Description
Vynález se týká heterogenních biokatalyzátorů na bázi zmobilizovaných enzymů a buněk s různou enzymovou aktivitou a způsobu jejich přípravy. Heterogenní biokatalyzátory podle vynálezu jsou využitelné pro průmyslové biotransformace v potravinářském, farmaceutickém a chemickém průmyslu v kontinuálních i diskontinuálních biotechnologiích.The invention relates to heterogeneous biocatalysts based on mobilized enzymes and cells with different enzymatic activity and a process for their preparation. The heterogeneous biocatalysts of the invention are useful for industrial biotransformations in the food, pharmaceutical and chemical industries in continuous and discontinuous biotechnologies.
Pro přípravu biokatalyzátorů na bázi imobilizovaných enzymů a buněk byla vypracována řada postupů, které je možno v zásadě rozdělit na imobilizace na různé druhy nosičů (sorpcí, chemisorpcí, kovalentní vazbou a jejich kombinacemi), na tvorbu agregátů pomocí bifunkčních činidel a na postupy spočívající v zabudování enzymů či buněk od různých gelů, přírodních i syntetických.A number of processes have been developed for the preparation of biocatalysts based on immobilized enzymes and cells, which can basically be divided into immobilizations into different types of carriers (sorption, chemisorption, covalent bonding and combinations thereof), aggregate formation using bifunctional reagents and embedding procedures enzymes or cells from various gels, both natural and synthetic.
Problematika imobilizace enzymů je podrobně popsána v mnoha monografiích a přehledných článcích, např. Wingard a spol.: Immobilized Enzyme Principles, Academie Press, New York (1976), Messing: Immobilized Enzymes for Industrial Reactors, Academie Press, New York 1975) , Chibata: Immobilized Enzymes, Research and Development, Kodansha, Tokyo (1978), Marek a Káš: Chem. průmysl 34, 149 a 377 (1984); imobilizovaným buňkám jsou věnovány např. přehledné články Vojtíšek a Jirků: Folia Microbiol. 28, 309 (1983), Marek a Káš: Chem. průmysl 34, 546 (1984), Vandamme: Chem. Ind. 24, 1072 (1976), Jack a Zajíc: Adv. Biochem. Eng. 5, 126 (1977).The issue of enzyme immobilization is described in detail in many monographs and review articles such as Wingard et al .: Immobilized Enzyme Principles, Academic Press, New York (1976), Messing: Immobilized Enzymes for Industrial Reactors, Academic Press, New York 1975), Chibata : Immobilized Enzymes, Research and Development, Kodansha, Tokyo (1978), Marek and Kas: Chem. industry 34, 149 and 377 (1984); Immobilized cells are devoted to eg review articles by Vojtíšek and Jirků: Folia Microbiol. 28, 309 (1983), Marek and Kas: Chem. Industry 34, 546 (1984), Vandamme: Chem. Indian. 24, 1072 (1976), Jack and Hare: Adv. Biochem. Eng. 5, 126 (1977).
Imobilizace celých buněk má své opodstatnění zvláště v těch případech, kdy aplikovaný enzym je intracelulární, nestabilní v izolované formě, případně i ve formě imobilizovaného preparátu a kdy substrát i produkt katalyzované reakce jsou nízkomolekulární látky. Imobilizace buněk je dále zvláště výhodná pro mnohastupňové transformace zahrnující následné působení mnoha různých enzymů, případně i vhodnou regeneraci potřebných kofaktorů. Využití imobilizovaných buněk má oproti imobilizovaným enzymům též výhody ekonomického charakteru, poněvadž odpadá mnohdy nákladná izolace enzymu, v důsledku čehož je cena připraveného biokatalyzátoru nižší (Demnerová a spol.: Chem. listy 78, 199 (1984).Immobilization of whole cells has its merit especially in those cases where the applied enzyme is intracellular, unstable in isolated form, possibly even in the form of immobilized preparation and where the substrate and the product of the catalyzed reaction are low molecular weight substances. Furthermore, cell immobilization is particularly advantageous for multi-step transformations involving the sequential treatment of many different enzymes, possibly with appropriate regeneration of the necessary cofactors. The use of immobilized cells also has economic advantages over immobilized enzymes, since the costly isolation of the enzyme is often omitted, which results in a lower cost of the prepared biocatalyst (Demnerová et al., Chem. Sheets 78, 199 (1984)).
Zatímco je u imobilizovaných enzymů nejčastěji používána jejich vazba na vhodný nosič, pro imobilizované buňky je nejběžnější jejich zabudování do matrice různých gelů at již syntetického nebo přírodního původu.While immobilized enzymes are most commonly used for binding to a suitable carrier, it is most common for immobilized cells to be incorporated into a matrix of different gels, whether of synthetic or natural origin.
Z hlediska technologických aplikací byl nejčastěji realizován způsob imobilizace buněk do polyakrylamidu (Chibata a spol.: Appl. Microbiol. 27, 878 (1974). Biokatalyzátory připravené zabudováním různých mikroorganismů do syntetického gelu vytvořeného radikálovou polymerací akrylamidu s N,N' -metylen-bis-akrylamidem (USA pat. spis č. 3 791 926) byly použity pro mnohé biokonverze (výroba L-asparagové kyseliny, L-citrulinu, L-mléčné kyseliny atd.). Operační poločas připravených biokatalyzátorů činí až 120 dnů.From the point of view of technological applications, the method of cell immobilization into polyacrylamide was most often implemented (Chibata et al .: Appl. Microbiol. 27, 878 (1974). Biocatalysts prepared by incorporating various microorganisms into a synthetic gel formed by radical polymerization of acrylamide with N, N'-methylene-bis -acrylamide (U.S. Pat. No. 3,791,926) have been used for many bioconversions (L-aspartic acid, L-citrulline, L-lactic acid, etc.) The half-life of the prepared biocatalysts is up to 120 days.
Uvedený postup přípravy biokatalyzátorů však má 1 řadu nevýhod. Dosud není znám způsob provedení polymerace, podle kterého by bylo možno připravit částice gelu sférického tvaru a alespoň přibližně shodné velikosti, které by zaručovaly optimální hydrodynamické vlastnosti biokatalyzátoru.However, this process for preparing biocatalysts has a number of disadvantages. It is not known to carry out a polymerization process according to which gel particles of a spherical shape and at least approximately of the same size can be prepared which guarantee optimal hydrodynamic properties of the biocatalyst.
Největším nedostatkem uvedeného postupu je však skutečnost, že byt i krátkodobým stykem buněčného materiálu s monomery akrylamidem a N,N' -metylen-bis-akrylamidem dochází často ke sníženi příslušné enzymové aktivity. Ke ztrátám enzymové aktivity buněčného materiálu dochází též pod vlivem tepla, které se uvolňuje během polymerace. K nevýhodám imobilizace buněk do polyakrylamidu patří i nebezpečí, že látky vyrobené použitím takto připraveného biokatalyzátoru mohou obsahovat toxické zbytky nezpolymerovaných monomerů, což je u řady výrobků z hyfienického a zdravotnického hlediska nepřípustné.The greatest drawback of this process, however, is that the short-term contact of the cell material with acrylamide monomers and N, N ' -methylene-bis-acrylamide often results in a decrease in the respective enzyme activity. Loss of enzyme activity of cellular material also occurs under the influence of heat released during polymerization. Disadvantages of the immobilization of cells into polyacrylamide include the danger that substances produced using the biocatalyst prepared in this way may contain toxic residues of unpolymerized monomers, which is unacceptable for many products from a hyphenic and medical standpoint.
Uvedené nevýhody biokatalyzátorů na bázi polyakrylamidu vedly k vypracování nového způsobu imobilizace buněk do matrice polysacharidů, z nichž výraznější uplatnění dosáhly alginan vápenatý (Kierstan a Bucke: Biotechnol. Bioeng. 19, 387 (1977)) a kappa-carrageenan. Vzhledem k tomu, že v řadě technologii není možná přítomnost vápenatých iontů (nerozpustnost substrátů či produktů biotransformace ap.) nalezlo širší technologické uplatnění použití kappa-carrageenanu. Kappa-carrageenan je polysacharid, který se získává extrakcí mořských řas Chondrus crispus horkou vodou a následnou separací od lambda-carrageenanu pomocí frakční precipitace draselnými ionty (Rees: J. Chem. Soc., part II, 1963, 1821).These disadvantages of polyacrylamide-based biocatalysts have led to the development of a novel method of cell immobilization into a polysaccharide matrix, of which calcium alginate has been more prominent (Kierstan and Bucke: Biotechnol. Bioeng. 19, 387 (1977)) and kappa-carrageenan. Since the presence of calcium ions (insolubility of substrates or products of biotransformation etc.) is not possible in many technologies, the use of kappa-carrageenan has found wider technological application. Kappa-carrageenan is a polysaccharide that is obtained by extracting seaweed Chondrus crispus with hot water and then separating it from lambda-carrageenan by fractional precipitation with potassium ions (Rees: J. Chem. Soc., Part II, 1963, 1821).
Kappa-carrageenan obsahuje D-galaktosu a 3,6-anhydro-D-galaktosu v molárním poměru 1,1 až 1,5 : I při obsahu jedné SO^H skupiny na 2 až 2,5 monosacharidových jednotek. Lambda-carrageenan je složen hlavně z 1,3-D-galaktoso-2-sulfátu a 1, 4-D-galaktoso-2,6-disulfátu. Pomocí draselných, amonných a jiných iontů či látek (Tosa a spol.: Biotechnol. Bioeng. 21, 1697 (1979)) je možno z kappa-carrageenanu vytvořit rigidní vytvrzené částice různých fyzikálních vlastností i tvarů, zatímco lambda-carrageenan v přítomnosti uvedených látek tyto struktury nevytvoří.Kappa-carrageenan contains D-galactose and 3,6-anhydro-D-galactose in a molar ratio of 1.1 to 1.5: 1 with a content of one SO 4 H group per 2 to 2.5 monosaccharide units. Lambda-carrageenan is mainly composed of 1,3-D-galactose-2-sulfate and 1,4-D-galactose-2,6-disulfate. Potassium, ammonium and other ions or substances (Tosa et al., Biotechnol. Bioeng. 21, 1697 (1979)) can be used to form rigid cured particles of different physical properties and shapes from kappa-carrageenan, while lambda-carrageenan in the presence of these substances. they do not create these structures.
Zabudováním buněk či jiného enzymově aktivního materiálu do gelu kappa-carrageenanu je pak připraven biokatalyzátor, který má vedle vysokého podílu zachované enzymové aktivity a velmi dobrých fyzikálních a hydrodynamických vlastností i značně vysokou stabilitu. V literatuře (Nishoda a spol.: Enzyme Microb. Technol. 6, 85 1984)) je pro biokatalyzátory připravené zabudováním mikrobiálních buněk do kappa-carrageenanu uváděn operační poločas až 680 dnů.By incorporating cells or other enzyme-active material into the kappa-carrageenan gel, a biocatalyst is prepared which, in addition to a high proportion of retained enzyme activity and very good physical and hydrodynamic properties, also has a very high stability. In the literature (Nishoda et al., Enzyme Microb. Technol. 6, 85 1984), an operating half-life of up to 680 days is reported for biocatalysts prepared by incorporating microbial cells into kappa-carrageenan.
Zmíněné výborné vlastnosti těchto biokatalyzátorů vedly k postupné náhradě dříve realizovaných biotechnologií založených na bázi imobilizovaných buněk v polyakrylamidu postupy spojenými s biokatalýzou pomocí buněk imobilizovaných v kappa-carrageenanu. Nevýhodou těchto biokatalyzátorů je pouze relativně náročná izolace kappa-carrageenanu a s tím spojená poněkud vysoká cena tohoto materiálu.Said excellent properties of these biocatalysts led to the gradual replacement of previously realized immobilized cell-based biotechnologies in polyacrylamide by procedures associated with biocatalysis using cells immobilized in kappa-carrageenan. The disadvantage of these biocatalysts is only the relatively demanding isolation of kappa-carrageenan and the associated rather high cost of this material.
Uvedený nedostatek je možno odstranit využitím heterogenních biokatalyzátorů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z enzymově aktivního biologického materiálu zabudovaného do gelu genu-carrageenanu. Jako enzymově aktivní biologický materiál mohou tyto heterogenní biokatalyzátory obsahovat prokaryontní nebo eukaryontní buňky organismů, zejména grampozitivních, gramnegativních a gramlabilních bakterií, acidorezistentních bakterií, kvasinek, aktinomycet a dalších mikroskopických hub, popřípadě jejich fragmenty a podbuněčné částice, nesoucí enzymové aktivity, zejména hydrolásy, isomerasy, lyasy, oxidoreduktasy a jiné aktivity a/nebo částice celé sekvence enzymů logického sledu biochemické dráhy, zejména degradativního metabolismu, glykolysy, enzymů katalyzujících biotransformace hormonů a produkci antibiotik a alkaloidů, nebo směsi celých nativních buněk s jejich fragmenty, podbuněčnými částicemi a celým uvolněným obsahem buněk nebo z konjugátů celých buněk či jejich fragmentů a přidaných enzymů nebo samotných enzymů, enzymových konjugátů nebo syntetických glykoproteinů.This deficiency can be overcome by the use of the heterogeneous biocatalysts of the invention, which consists of an enzyme-active biological material incorporated into the gene of carrageenan. As enzymatically active biological material, these heterogeneous biocatalysts may comprise prokaryotic or eukaryotic cells of organisms, in particular gram-positive, gram-negative and gram-labile bacteria, acid-resistant bacteria, yeast, actinomycetes and other microscopic fungi, or fragments thereof and cellular particles carrying enzymatic activities, , lyases, oxidoreductases and other activities and / or particles of the entire sequence of enzymes of the logical sequence of the biochemical pathway, in particular degradative metabolism, glycolysis, enzymes catalyzing hormone biotransformation and the production of antibiotics and alkaloids, or mixtures of whole native cells with fragments, cellular particles and cells or whole cell conjugates or fragments thereof and added enzymes or enzymes alone, enzyme conjugates or synthetic glycoproteins.
Předmětem vynálezu je dále způsob přípravy uvedených heterogenních biokatalyzátorů spočívající v tom, že se zmíněný enzymově aktivní biologický materiál suspenduje v sólu genu-carrageenanu, suspenze se převede do gelovité formy vykazující dostatečnou pevnost biokatalyzátoru při zachování vysokého podílu enzymové aktivity pomocí draselných, amonných a jiných iontů gelovité částice různých tvarů, které mají vedle dostatečné pevnosti výborné hydrodynamické vlastnosti. Zabudováním enzymově aktivního biologického materiálu do gelu-carrageenanu je podle vynálezu připraven heterogenní biokatalyzátor, který má vedle vysoké enzymové aktivity i značnou stabilitu.The invention further provides a process for the preparation of said heterogeneous biocatalysts by suspending said enzyme-active biological material in a gene of carrageenan, transforming the suspension into a gel-like form exhibiting sufficient strength of the biocatalyst while maintaining a high proportion of enzyme activity using potassium, ammonium and other ions gel-like particles of various shapes, which have, besides sufficient strength, excellent hydrodynamic properties. By incorporating the enzyme-active biological material into the gel-carrageenan, according to the invention, a heterogeneous biocatalyst is prepared which has, in addition to high enzyme activity, also considerable stability.
Způsobem podle vynálezu se enzymově aktivní biologický materiál suspendovaný v sólu 0,5 až 8% genu-carrageenanu při teplotě 20 až 70 °C převede do vytvrzovacího roztoku ochlazeného na 4 až 15 °C nebo se nejdříve v tenké vrstvě ochladí a poté se převrství chladným vytvrzovacím roztokem a vytvrzený gel se poté převede na vhodnou velikost částic rozřezáním, případně rozmixováním. K vytvrzení gelu genu-carrageenanu se může s výhodou použít roztok obsahující draselné, amonné, vápenaté, hlinité či jiné nízkomolekulární látky, obsahující aminoskupiny jako příklad 1,6-diaminohexan, ethylendiamin, histamin, hydrazid nebo D,L-histidin.According to the process of the invention, the enzyme-active biological material suspended in a sol of 0.5 to 8% gene-carrageenan at 20 to 70 ° C is transferred to a curing solution cooled to 4 to 15 ° C or cooled first in a thin layer and then overlayed with cold. with a curing solution and the cured gel is then converted to a suitable particle size by cutting or mixing. A solution containing potassium, ammonium, calcium, aluminum or other low molecular weight amine-containing substances such as 1,6-diaminohexane, ethylenediamine, histamine, hydrazide or D, L-histidine may advantageously be used to cure the gel of carrageenan.
Způsobem podle vynálezu se výhodně připravují heterogenní biokatalyzátory se sférickými částicemi gelu vytvořené kapáním teplého sólu genu-carrageenanu se suspendovaným enzymově aktivním biologickým materiálem přes vrstvu kapaliny s nižší specifickou hmotností než vytvrzovací roztok do tohoto vychlazeného roztoku, například přes vrstvu parafinového oleje do roztoku chloridu draselného.The process according to the invention advantageously produces heterogeneous biocatalysts with spherical gel particles formed by dripping warm soles of gene-carrageenan with suspended enzyme-active biological material through a layer of liquid of lower specific gravity than the curing solution into this cooled solution, for example through a layer of paraffin oil into potassium chloride solution.
Pro některé biotransformace je výhodné, zvláště v těch případech, kdy dochází během reakce k uvolňování plynu, aby byla dále zvýšena rigidita vytvořených částic gelu. Způsobem podle vynálezu se zvýši pevnost částic vytvořeného gelu zesítěním jeho povrchové části přídavkem 1,6-diaminohexanu nebo polyetyleniminu či jiných látek obsahujících aminoskupiny a následným prokřížením glutaraldehydem. Pevnost částic gelu je možno zvýšit též zapolymerováním akrylamidu zesítěného N,N'-metylen-bis-akrylamidem v povrchové nebo i podpovrchové části vytvořeného gelu.For some biotransformations, it is advantageous, especially in those cases where gas evolution occurs during the reaction, to further increase the rigidity of the gel particles formed. By the method of the invention, the strength of the gel-formed particles is increased by crosslinking its surface portion by addition of 1,6-diaminohexane or polyethyleneimine or other amino-containing substances and subsequent cross-linking with glutaraldehyde. The gel particle strength can also be increased by polymerizing N, N'-methylene-bis-acrylamide cross-linked acrylamide in the surface or even subsurface portion of the gel formed.
Pořizovací náklady heterogenního biokatalyzátoru podle vynálezu jsou přitom ve srovnání s imobilizací do kappa-carrageenanu výrazně nižší, poněvadž cena genu-carrageenanu je s ohledem na jednodušší izolaci oproti kappa-carrageenanu přibližně 40krát menší. Další velkou výhodou je ve srovnání s jinými způsoby imobilizace možnost přípravy biokatalyzátoru bez použiti jakýchkoliv toxických, potenciálně koncerogenních apod. látek, které by mohly produkt biotransformace kontaminovat.The cost of the heterogeneous biocatalyst according to the invention is considerably lower than that of immobilization to kappa-carrageenan, since the cost of the gene-carrageenan is approximately 40 times lower with respect to simpler isolation compared to kappa-carrageenan. Another great advantage over other methods of immobilization is the possibility of preparing a biocatalyst without the use of any toxic, potentially concerogenic or the like substances that could contaminate the biotransformation product.
Pro přípravu katalyzátorů se zaměřením na využití v potravinářském či farmaceutickém průmyslu je tato možnost zvláště významná. (Genu-carrageenan se běžně vyrábí pro potřeby potravinářského průmyslu.)This possibility is particularly important for the preparation of catalysts with a focus on use in the food or pharmaceutical industry. (Genu-carrageenan is commonly produced for the food industry.)
Způsobem podle vynálezu je možno i u biokatalyzátorů určených pro tyto oblasti aplikace zesitit gel vytvořených částic v celém jeho objemu přídavkem netoxických látek s vysokým obsahem hydroxylových skupin, například taninu. Tímto způsobem dochází k dalšímu zvýšení stability vytvořených biokatalyzátorů.The biocatalysts intended for these areas of application can also crosslink the gel of the formed particles in its entire volume by the addition of non-toxic substances having a high hydroxyl group content, for example tannin. In this way, the stability of the formed biocatalysts is further increased.
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
Vlhká buněčná pasta produkčního kmene Escherichia alcalescens Asp 24 s aspartatamoniak lyasovou aktivitou 28,1 ukat/g vlhkých buněk byla rozmíchána ve fyziologickém roztoku tak, aby vznikla suspenze o obsahu 20 % hmot. vlhkých buněk. K suspenzi zahřáté na 50 °C bylo přidáno shodné množství (objem/objem) 5% roztoku genu-carrageenanu 55 °C teplého. Po důkladném promíchání byla směs ochlazena a převrstvena 0,5M roztokem chloridu amonného, vychlazeného na 10 °C. Po 24 hodinách byl vytvrzený gel rozmixován v mixéru a odfiltrován. U získaného biokatalyzátoru byla zjištěna aspartasová aktivita 2,17 ^ukat/g vlhkého vytvrzeného gelu.The wet cell paste of the production strain Escherichia alcalescens Asp 24 with aspartatammonium lyase activity of 28.1 ukat / g wet cells was mixed in physiological saline to form a 20 wt% suspension. of wet cells. An equal amount (v / v) of a 5% solution of gene-carrageenan 55 ° C warm was added to the suspension heated to 50 ° C. After thorough mixing, the mixture was cooled and overlaid with a 0.5 M ammonium chloride solution cooled to 10 ° C. After 24 hours, the cured gel was mixed in a mixer and filtered. The obtained biocatalyst was found to have an aspartase activity of 2.17 µm / g wet cured gel.
Přiklad 2Example 2
K suspenzi vlhkých buněk o obsahu 40 % hmot. buněk shodného kmene jako v příkladu 1, ohřáté na 45 °C, bylo přidáno třínásobné množství (objem/objem) 4% roztoku genu-carrageenanu 50 °C teplého. Směs byla důkladně promíchána a za tepla nakapána do chladného (10 °C) roztoku 0,3M chloridu draselného přes vrstvu parafinového oleje. Vzniklé kuličky gelu s imobilizovanými buňkami byly ponechány 24 h v 0,3M roztoku chloridu draselného (10 °C).To a wet cell suspension of 40 wt. cells of the same strain as in Example 1, heated to 45 ° C, were added three times the volume (v / v) of a 4% 50% C-carrageenan gene solution warm. The mixture was thoroughly mixed and dripped warm to a cold (10 ° C) 0.3M potassium chloride solution through a paraffin oil layer. The resulting gel beads with immobilized cells were left in 0.3 M potassium chloride solution (10 ° C) for 24 h.
Ke kuličkám o průměru 2,5 mm byl po vychlazeni na 5 °C a odfiltrování přidán v poměru 1:1 (objem/váha) vychlazený (5 °C) roztok obsahující 0,5M fosfátový pufr pH 7,0, 0,3M chlorid draselný a 0,085M 1,6-diaminohexan. Po pěti minutách míchání byl ke směsi přidán v poměru 0,5:1 (objem/váha kuliček) roztok obsahující 0,5M fosfátový pufr pH 7,0, 0,3M chlorid draselný a 0,085M glutaraldehyd. Po dalších 30 minutách míchání při 5 °C byly získané kuličky promyty vychlazeným roztokem 0,3 M chloridu draselného. U takto připraveného heterogenního biokatalyzátoru byla zjištěna aspartasová aktivita 1,7 ukat/g vlhkého biokatalyzátoru.After cooling to 5 ° C and filtering, a 1: 1 (v / v) cooled (5 ° C) solution containing 0.5 M phosphate buffer pH 7.0, 0.3 M chloride was added to the 2.5 mm diameter beads. potassium and 0.085M 1,6-diaminohexane. After stirring for five minutes, a solution containing 0.5 M phosphate buffer pH 7.0, 0.3 M potassium chloride and 0.085 M glutaraldehyde was added to the mixture in a ratio of 0.5: 1 (v / v beads). After an additional 30 minutes of stirring at 5 ° C, the obtained beads were washed with a cold 0.3 M potassium chloride solution. The thus prepared heterogeneous biocatalyst was found to have an aspartase activity of 1.7 ukat / g wet biocatalyst.
Příklad 3Example 3
Vlhká pasta buněk Streptomyces nigrificans s glukosaisomerasovou aktivitou 160 ynkat/g vlhkých buněk byla rozmíchána ve fyziologickém roztoku tak, aby vznikla suspenze o obsahu 30 % hmot. vlhkých buněk. K suspenzi ohřáté na 45 °C bylo přidáno dvojnásobné množství (objem/objem) 5% roztoku genu-carrageenanu 55 °C teplého. Po důkladném promíchání byla směs za tepla vylita na misku tak, aby vrstva gelu byla vysoká 5 až 6 mm. Ztuhlý gel byl převrstven roztokem 0,3M chloridu draselného a 0,085M ethylendiaminu. Po 18 h stání byl vytvrzený gel rozřezán na částice cca 5x5x5 mm, převrstven roztokem 0,3M chloridu draselného a 0,08514 glutaraldehydu a po 30 min. míchání byl odsát a promyt 0,3M KC1. U získaného biokatalyzátoru byla zjištěna glukosaisomerasová aktivita 10 yukat/g vlhkého biokatalyzátoru.The wet paste of Streptomyces nigrificans cells with a glucose-isomerase activity of 160 ynkat / g wet cells was mixed in physiological saline to form a 30 wt% suspension. of wet cells. To the suspension heated to 45 ° C was added twice the volume (v / v) of a 5% solution of gene-carrageenan 55 ° C warm. After thorough mixing, the mixture was poured hot onto a dish so that the gel layer was 5-6 mm high. The solidified gel was overlaid with a solution of 0.3M potassium chloride and 0.085M ethylenediamine. After standing for 18 h, the cured gel was cut into approximately 5x5x5 mm particles, overlaid with a solution of 0.3 M potassium chloride and 0.08514 glutaraldehyde and after 30 min. the stirring was aspirated and washed with 0.3M KCl. The obtained biocatalyst was found to have a glucosaisomerase activity of 10 yukat / g wet biocatalyst.
Příklad 4Example 4
Z vlhké hmoty buněk Aspergillus niger vykazujících glukosaoxidasovou aktivitu 120 ^(ikat/g vlhkých buněk byla připravena podle příkladu 3 vrstva gelu, která byla převrstvena roztokem 0,2M chloridu draselného, 0,2M chloridu amonného a 0,0514 histaminu. Po 24 h stání byl gel rozřezán na částice 5x5x5 mm. K tomuto gelu byl přidán roztok obsahující 4 % hmot. akrylamidu, 0,8 % hmot. methylen-bis-akrylamidu a 0,5 % hmot. 3-dimethylaminopropionitrilu (stejný podíl objemu roztoku a váhy gelu). Po 15 min. byly částice gelu převedeny do 0,5% roztoku persíranu draselného. Po 30 minutách míchání byly částice gelu odfiltrovány a řádně promyty vodou. U získaného heterogenního biokatalyzátoru byla zjištěna glukosaoxidasová aktivita 5 yUkat/g vlhkého materiálu.A gel layer was prepared from the wet mass of Aspergillus niger cells exhibiting a glucoseoxidase activity of 120 µm (ikat / g wet cells) according to Example 3, which was overlaid with a solution of 0.2M potassium chloride, 0.2M ammonium chloride and 0.0514 histamine. The gel was cut into 5x5x5 mm particles, to which was added a solution containing 4% by weight of acrylamide, 0.8% by weight of methylene-bis-acrylamide and 0.5% by weight of 3-dimethylaminopropionitrile (equal proportions of solution volume and gel weight) After 15 minutes, the gel particles were transferred to a 0.5% potassium persulfate solution, and after 30 minutes of stirring, the gel particles were filtered and washed thoroughly with water, and the obtained heterogeneous biocatalyst was found to have a glucose oxidase activity of 5 yUkat / g wet material.
Příklad 5Example 5
K suspenzi vlhkých buněčných stěn kvasinky Saccharomyces cerevisiae obsahující 60 % hmot. sušiny o invertasové aktivitě 850-yakat/g vlhkého materiálu, ohřáté na 55 °C, bylo přidáno shodné množství (objem/objem) 5% genu—carrageenanu 60 °C teplého. Po promíchání byl ke směsi přidán roztok taninu o hmotnostní koncentraci 1 % ve fyziologickém roztoku tak, aby výsledná koncentrace taninu v gelu byla 0,1 %. Směs byla opět promíchána a poté za tepla nakapána přes vrstvu parafinového oleje do chladného (10 °C) roztoku 0,314 chloridu draselného. Vytvořené kuličky průměru 2 mm byly ponechány 24 h v 0,3M chloridu draselném. Po vyjmutí z tohoto roztoku byl získán biokatalyzátor s invertasovou aktivitou 225 yukat/g vlhké hmoty.To the wet cell wall suspension of yeast Saccharomyces cerevisiae containing 60 wt. dry matter having an invertase activity of 850-yakat / g wet material heated to 55 ° C, an equal amount (volume / volume) of 5% carrageenan 60 ° C warm gene was added. After mixing, a solution of 1% by weight of tannin in saline was added to the mixture so that the final concentration of tannin in the gel was 0.1%. The mixture was again mixed and then hot dropped through a layer of paraffin oil into a cold (10 ° C) solution of 0.314 potassium chloride. The formed 2 mm diameter beads were left in 0.3 M potassium chloride for 24 h. Upon removal from this solution, a biocatalyst having an invertase activity of 225 yukat / g wet mass was obtained.
Příklad 6Example 6
K 10 dílům roztoku s obsahem 4 % hmot. genu-carrageenanu ohřátém na 50 °C obsahujícího 0,1 % hmot. taninu byl přidán 1 díl (objem/objem) 3-galaktosidasy o aktivitě 2 mkat/ml. Postupem podle příkladu 5 byl připraven heterogenní biokatalyzátor sférických Částic průměru 2 mm s 3-galaktosidasovou aktivitou 97 ^ukat/g vlhkého biokatalyzátoru.To 10 parts of a solution containing 4 wt. % of carrageenan gene heated to 50 ° C containing 0.1 wt. 1 part (v / v) of 3-galactosidase of 2 mkat / ml activity was added to tannin. A heterogeneous biocatalyst of 2 mm diameter spherical particles with a 3-galactosidase activity of 97 µm / g wet biocatalyst was prepared according to the procedure of Example 5.
Příklad 7Example 7
Κ 1 dílu vlhkých buněčných stěn kvasinky Saccharomyces uvarum bylo přidáno 10 dílů (objem/váha buněčných stěn) 0,05M fosfátového pufru pH 6 a 3 díly 0,0514 jodistanu sodného.Dílu 1 part wet cell walls of yeast Saccharomyces uvarum was added 10 parts (volume / weight of cell walls) of 0.05 M phosphate buffer pH 6 and 3 parts of 0.0514 sodium periodate.
Po 6 h třepání při 4 °C za nepřístupu světla byly oxidované buněčné stěny odstředěny a promyty 0,05M fosfátovým pufrem pH 7,5. Κ 1 dílu oxidovaných buněčných stěn bylo přidáno 10 dílů (objem/váha) roztoku glukosoxidasy v 0,05M fosfátovém pufru pH 7,5 obsahující 2,4 mg bílkoviny v 1 ml. Po 16 h třepání při 4 °C byly buněčné stěny s navázaným enzymem odstředěny a resuspendovány ve 3 dílech (objem/váha) fyziologického roztoku. Po vytemperování na 40 °C byla suspenze přidána ke shodnému objemu gelu s obsahem 4 % hmot. genu-carrageenanu vyhřátému na 50 °C. Po promíchání byla směs ochlazena a převrstvena 0,314 roztokem chloridu draselného, vychlazeného na 10 °C. Po 24 h byl vytvrzený gel rozmixován v mixéru a odfiltrován. U získaného heterogenního biokatalyzátoru byla zjištěna invertasová aktivita 128 /ikat/g na 1 g vlhkého materiálu a glukosaoxidasová aktivita 36 ^ukat na 1 g vlhkého biokatalyzátoru.After shaking for 6 h at 4 ° C in the absence of light, the oxidized cell walls were centrifuged and washed with 0.05 M phosphate buffer pH 7.5. Κ 1 part oxidized cell walls were added 10 parts (v / v) of a solution of glucosoxidase in 0.05 M phosphate buffer pH 7.5 containing 2.4 mg protein per ml. After shaking for 16 h at 4 ° C, the enzyme-bound cell walls were centrifuged and resuspended in 3 parts (v / v) saline. After warming to 40 ° C, the suspension was added to an equal volume of gel containing 4 wt. 50 ° C heated gen-carrageenan. After stirring, the mixture was cooled and overlaid with 0.314 potassium chloride solution cooled to 10 ° C. After 24 h, the cured gel was mixed in a mixer and filtered. The obtained heterogeneous biocatalyst was found to have an invertase activity of 128 µg / g per g wet material and a glucoseoxidase activity of 36 µg / g wet biocatalyst.
'252560'252560
Příklad 8Example 8
K suspenzi s obsahem 50 i hmot. vlhkých buněk Saccharomyces cervisiae ohřáté na 45 °C bylo přidáno třínásobné množství (objem/objem) roztoku s obsahem 4 % hmot. genu-carrageenanu 50 °C teplého. Po důkladném promíchání byla směs za tepla nakapána do chladného roztoku (10 °C) 0,25M chloridu vápenatého. Vytvořené částice gelu s zmobilizovanými kvasinkami byly ponechány 24 h v 0,25M roztoku chloridu vápenatého. U vytvořeného biokatalyzátoru byla zjištěna produkce 10 mg ethanolu za 1 na 1 g vlhkého gelu.To a slurry containing 50 wt. 3 times (v / v) of a 4% w / w solution of Saccharomyces cervisiae wet cells heated to 45 ° C were added. Gene-Carrageenan 50 ° C warm. After thorough mixing, the mixture was dropped warm in a cold (10 ° C) solution of 0.25M calcium chloride. The formed yeast-mobilized gel particles were left in a 0.25 M calcium chloride solution for 24 h. The produced biocatalyst produced 10 mg of ethanol per 1 g of wet gel.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS852100A CS252560B1 (en) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | Heterogeneous biocatalysts for biotransformation and their preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS852100A CS252560B1 (en) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | Heterogeneous biocatalysts for biotransformation and their preparation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS210085A1 CS210085A1 (en) | 1987-02-12 |
| CS252560B1 true CS252560B1 (en) | 1987-09-17 |
Family
ID=5357129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS852100A CS252560B1 (en) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | Heterogeneous biocatalysts for biotransformation and their preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS252560B1 (en) |
-
1985
- 1985-03-23 CS CS852100A patent/CS252560B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS210085A1 (en) | 1987-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Górecka et al. | Immobilization techniques and biopolymer carriers | |
| US4797358A (en) | Microorganism or enzyme immobilization with a mixture of alginate and silica sol | |
| PT83746A (en) | Process for the preparation of novel immobilized biocatalysts and for the production of ethanol by fermentation | |
| Yahşi et al. | Binary immobilization of tyrosinase by using alginate gel beads and poly (acrylamide-co-acrylic acid) hydrogels | |
| EP0034609B1 (en) | Immobilized enzyme(s) and microorganism(s) and their production | |
| JPH0797989B2 (en) | Biologically active system | |
| Vojtíšek et al. | Immobilized cells | |
| WO1986003781A1 (en) | Process for producing alginates having improved physical properties, and the use of said alginates | |
| Toogood et al. | Immobilisation of the thermostable L-aminoacylase from Thermococcus litoralis to generate a reusable industrial biocatalyst | |
| EP0885954A1 (en) | Chitinolytic enzymes production by Penicillium janthinellum | |
| CS252560B1 (en) | Heterogeneous biocatalysts for biotransformation and their preparation | |
| Hashem et al. | Immobilization of Leuconostoc-paramesenteroides dextransucrase enzyme and characterization of its enzyme properties | |
| US4675292A (en) | Stabilization of glucose isomerase | |
| Ray et al. | Immobilization of β‐amylase from Bacillus megaterium B6 into gelatin film by cross‐linking | |
| Bryjak et al. | Immobilization of penicillin acylase on acrylic carriers | |
| JPS6331538A (en) | Immobilizing carrier | |
| Banerjee et al. | Characteristics of yeast β-galactosidase immobilized on calcium alginate gels | |
| Ahmedi et al. | Preparation and studies on immobilized alpha-glucosidase from baker's yeast Saccharomyces cerevisiae | |
| Dias et al. | Immobilization of yeasts on titanium activated inorganic supports | |
| Synowiecki et al. | Immobilisation of amylases on krill chitin | |
| Lee et al. | Studies of l‐phenylalanine production by immobilised aminoacylase in stabilized calcium alginate beads | |
| Ramesh et al. | Immobilization of Bacillus subtilis α-amylase on zirconia-coated alkylamine glass with glutaraldehyde | |
| JPH0325159B2 (en) | ||
| EP0180404A2 (en) | Composition and method for immobilizing cells and enzymes in a carrier matrix | |
| CS203607B1 (en) | Process for preparing bonded cells with activity of penicilinacylase |