DD144558A1 - PROCESS FOR INCREASING THE ACTIVITY OF ENZYMES IMMOBILIZED ON ORGANIC MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivitätssteigerung von auf organischem Trägermaterial immobilisierten Enzymen. Ziel der Erfindung ist es, die Aktivität von immobilisierten Enzymen zu steigern, um die Wirksamkeit der 3iokatalysatoren zu erhöhen. Dabei sollen Stabilität und Partikelgröße der Träger-Enzym-Komplexe nicht verändert werden. Immobilisierte Enzyme werden als Heferogenkatalysatoren bei der Herstellung oder Unwandlung von organisch-chemischen Verbindungen eingesetzt. Zur Aktivitätssteigerung von immobilisierten Enzymen wird das Trägermaterial (z.B. ein Polystyrolanionenaustauscher) vor der Enzymbindung mit Ultraschall behandelt. Auf Grund der kavitativen Wirkung von Ultraschall wird die Oberflächenstruktur des Trägers verändert, ohne daß dabei Partikelgröße oder Stabilität des Materials signifikant beeinflußt werden. Nach Aktivierung mit 1,4-Benzochinon wird c-Amylase an den beschallten Polystyrolträger gebunden und die Aktivität des dargestellten immobilisierten Enzyms getestet.. Im Vergleich 'zum unbeschallten Träger-Enzym-Komplex wird eine Steigerung der Aktivität auf 150% erreicht.The invention relates to a method for increasing the activity of immobilized on organic carrier material enzymes. goal of Invention is to increase the activity of immobilized enzymes increase the effectiveness of the 3iokatalysatoren. there should not stability and particle size of the carrier-enzyme complexes to be changed. Immobilized enzymes are called heterogeneous catalysts in the production or transformation of organic chemical Connections used. To increase the activity of immobilized Enzyme becomes the carrier material (e.g., a polystyrene anion exchanger). sonicated before enzyme binding. On reason The cavitative effect of ultrasound is the surface structure changed without the particle size or stability of the material are significantly affected. After activation with 1,4-Benzoquinone will c-amylase on the sonicated Bound polystyrene carrier and the activity of the illustrated immobilized enzyme tested. In comparison 'to the normal Carrier-enzyme complex will increase activity to 150% reached.
Description
a) Titel der Erfindunga) Title of the invention
Verfahren zur Aktivitätssteigerung von auf organischem Trägermaterial immobilisierten EnzymenMethod for increasing the activity of enzymes immobilized on organic carrier material
b) Anwendungsgebiet der Erfindungb) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein "Verfahren zur Aktivitätssteigerung von auf organischem Trägermaterial immobilisierten ' Enzymen, die als heterogene Biökatalysatoren in der Lebensmittel«· und Getränkeindustrie, zur Herstellung von Pharmaka void Feinehemikallen, in der Analytik und der'Medizin eingesetzt werden.The invention relates to a "process for increasing the activity of immobilized on organic carrier 'enzymes, which are used as heterogeneous biocatalysts in the food and beverage industry, for the production of pharmaceutical void fine chemicals, in analytics and der'Medizin.
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungenc) Characteristic of the known technical solutions
Um im.aiobilisierte EnzyGrpräparate mit hoher Aktivität zu erhalten, werden zur Fixierung von Enzymen Träger verwendet , die ein großes Proteinbindungsvermögen besitzen, Neben der .Bnzymbeladung hängt die Aktivität eines immobilisierten Enzyms von der Partikelgröße und der Textur (Poren, Oberfläche) des Trägers ab*In order to obtain immobilized high activity enzyme-immobilized enzymes, carriers are used to fix enzymes that have a high protein binding capacity. In addition to .bin cell loading, the activity of an immobilized enzyme depends on the particle size and texture (pore, surface) of the carrier.
Ss ist bekannt, daß mit abnehmender Partikelgröße des^ Trägers die Aktivität des 'immobilisierten Enzyms steigt (B. Goldman, L> Goldstein, 3» Zatchalski in "Biochemical Aspects of Ee ac tion s on Solid ·: Supports", G4, E. Stark, ede, : .1 - 78j Academic Press, Ήβή ;Joa?ks 1971) „ So Wiid Z0' Bo die Aktivitä von Agarpse-Chyaot2Jyp's3^i"-durch Zerstörung der Partikel (Partikelgroßs C0,03 mm) im Vergleich zum Originalpräparat '. (Partik'elgröBe ca« 0,1 .mia) um etwa 60 % gesteigertIt is known that as the particle size of the support decreases, the activity of the immobilized enzyme increases (B.Goldman, LGoldstein, Zatchalski in Biochemical Aspects of Integration on Solid ·: Supports, G 4 , E Stark, ed e ,: 1 - 78j Academic Press, Ήβή ; Joa ?k s 1971) "So Wiid Z 0 'Bo the activity of Agarpse-Chyaot2Jyps3 ^ i" -by destroying the particles (particle size C 0, 03 mm) in comparison to the original preparation (Particle size ca «0.1 .mia) increased by about 60 %
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(J. Carlsson, E. Axen, 0?· Unge, 1975), Ευχ, JV Biochem. J>2j 567 - 572). Partikelverkleinerung als Verfahren zur Aktivitätssteigerung ist im Hinb3„ick auf eine Anwendung immobilisierter Enzyme im technischen Maßstab ungünstig, da für Eeaktoren, insbesondere gepackte Säulenreaktoren, mechanisch stabile Träger mit Partikeldurchmessern von ca. 0,5 msi benötigt werden« Partikel mit einem Durchmesser C 0,1 min erschweren Filtrationsvorgänge und limitieren die Flußgeschwindigkeit in gepackten Säulenreaktoren« . .(Carlsson, E. Axen, O. Unge, 1975), Ευχ, JV Biochem. J> 2j 567 - 572). Particle size reduction as a method for increasing activity is unfavorable on the technical scale in terms of the use of immobilized enzymes, since mechanically stable carriers with particle diameters of about 0.5 msi are required for reactors, in particular packed column reactors. 1 min complicate filtration processes and limit the flow rate in packed column reactors «. ,
Weiterhin ist bekannt, bei porösem Glas als Enzymträger durch Einwirkung von Ultraschall eine Aktivitätssteigerung zu erreichen (DI-OS 1 905 681 und US-PS 3 802 997). Poröses Glas wird mit Hilfe von Ultraschall gereinigt, wodurch eine Erhöhung der Anzahl der Bindungsstellen erzielt wird,It is also known to increase the activity of porous glass as the enzyme carrier by the action of ultrasound (DI-OS 1 905 681 and US Pat. No. 3,802,997). Porous glass is cleaned by ultrasound, resulting in an increase in the number of binding sites
d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die Aktivität von immobilisierten Enzymen zu vergrößern, um einen höheren Ausnutzungsgrad dieser Katalysatoren zu erzielen. Im Hinblick auf eine Anwendung im technischen Maßstab sollen Stabilität und Partikelgröße der immobilisierten Enzyme nicht signifikant verändert werden,The aim of the invention is to increase the activity of immobilized enzymes in order to achieve a higher degree of utilization of these catalysts. With regard to an application on an industrial scale, the stability and particle size of the immobilized enzymes should not be significantly changed,
e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) Presentation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, durch physikalische Behandlung des organischen Tragermaterials die Eazymbindungsfähigkeit zu erhöhen, ohne die Einsatzfähigkeit der immobilisierten Enzyme im großtechnischen Maßstab zu vermindern.It is the object of the invention to increase the ability to bind to the acid by physical treatment of the organic carrier material without reducing the usefulness of the immobilized enzymes on an industrial scale.
Es wurde gefunden, daß eine Ultraschallbehandlung des Enzymbindung verwendeten organischen Trägers zum gewünschten Eesultat führt. Ais Trägermaterial dient beispielsweise ein schwach basischer Anionenaustauscher auf Polystyrolbasis (Korndurchmesser 0,3 - P55-am) , .an den c^-Amyläse kovalent gebunden wird. Yor.der Bindung des Enzyms an den Polystyrolti'äger wird das in Wasser suspendierte.-Trä-It has been found that ultrasonication of the enzyme carrier used in the enzyme binding results in the desired result. The carrier material used is, for example, a weakly basic anion exchanger based on polystyrene (particle diameter 0.3 - P 5 5-am), which is covalently bound to the C 1 -amine. The binding of the enzyme to the polystyrene support will cause the suspension suspended in water.
germaterial einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt. Die Beschallung erfolgt bei 20 bis 800 kHz, beispielsweise bei 22,kHz und bei einer Beschallungsdauer von 1 bis 30 Minuten. Der Vergleich mit einer unbehandelten Trägerprobe zeigtj daß Stabilität und Korngröße des beschallten Trägers nicht signifikant verändert werden.germaterial subjected to ultrasonic treatment. The sound is carried out at 20 to 800 kHz, for example at 22 kHz and at a sonication time of 1 to 30 minutes. The comparison with an untreated carrier sample shows that the stability and grain size of the sonicated carrier are not significantly changed.
Durch die kavitative Wirkung von Ultraschall wird eine höhere Oberflächenporosität am organischen Träger im.Vergleich zum unbehandelten Träger erzielt. Die Oberflächenveränderung kann durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen nachgewiesen werden.Due to the cavitative effect of ultrasound, a higher surface porosity is achieved on the organic support in comparison to the untreated support. The surface change can be detected by scanning electron micrographs.
Nach der Ultraschallbehandlung wird der Polystyrolanionenaustauseher zur Enzymbindung mit 1,4-Benzochinon aktiviert. Der aktivierte Träger wird 3 Stunden bei Baumtemperatur mit einer o£ -Amylaselösung (5 mg/ml) in 0,07 M Phosphatpuffer, pH 7»0j gerührt. Anschließend wird das Enzymharz mit 0,07 M Phosphatpuff er -1 M FaCl, pH 7 s0, gewaschen .und die Aktivität bei 37° C gegenüber einer 1 folgen Stärkelösung in 0,025 M Acetatpuffer, pH 5,5s getestet. Zu Vergleichszwecken wird eis imbeschalltes Präparat unter den gleichen Bedingungen synthetisiert und getestet. Die Resultate zeigen '., daß ..die mit Ultraschall behandelten Dn ζ ymhar ze bis zu 150 % Aktivität im Vergleich zum unbeschallten.Präparat aufweisen.After sonication, the polystyrene anion exchanger is activated for enzyme binding with 1,4-benzoquinone. The activated carrier is stirred for 3 hours at tree temperature with an o-amylase solution (5 mg / ml) in 0.07 M phosphate buffer, pH 7-0. Subsequently, the enzyme resin with 0.07 M Phosphatpuff he is -1 M FACL, pH 7 s, .and washed 0, the activity at 37 ° C over a 1 follow starch solution in 0.025 M acetate buffer, pH 5.5, s tested. For comparison purposes, ice-coated preparation is synthesized and tested under the same conditions. The results show that the ultrasonically treated Dn ζ ymhar ze have up to 150 % activity compared to the notound.Preparation.
Das folgende Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern0 The following exemplary embodiment is intended to explain the method according to the invention in more detail 0
AusführungsbeispIeIAusführungsbeispIeI
100 mg Polystyx'olanionenaust&iischer werden in 10 ml destilliertem Wasser suspendiert uird -bei 22 kHz und 10° C beschallt. Das Gerät hat eine akustische Leistung von 170 W. Der Schall wird über eine Sos 0 tu ode 1 ι %Q in das Medium eingeleitete Die Beschallungszeit beträgt 1 ~ 20 Minuten«, .Anschließend wi^d das Träger mates IaI mit Wasser gev^aschea und mit 80 rag 1s4-Benzochiaon 122 3 ml lthanol 1 Stunde bei100 mg of polystyrene oil anion are suspended in 10 ml of distilled water, sonicated at 22 kHz and 10 ° C. The device has an acoustic power of 170 W. The sound is introduced into the medium via a suction orifice of 1 % Q. The sonication time is 1 ~ 20 minutes. Then the support mates IaI is immersed in water and with 80 mg of 1 s of 4-benzo-chiaone 122 ml of 3 ml of ethanol for 1 hour
Raumtemperatur gerührt. Nach, dem Waschen mit Äthanol und Wasser wird der aktivierte Träger mit 15 mg Pils»i>C-Amy~ lase in 3 ml 0,0? M Phosphatpuffer, pH 7,0, 3 Stunden bei Baumtemperatur gerührt und danach mit 0,07 M Phosphatpuf-* fer-1 M NaCl, pH 7,0, so lange gewaschen, bis keine Enzymaktivität im Waschwasser nachweisbar ist· Zum Ikrtivitätstest werden 15 mg Snaymharz unter Bühren mit 20 ml 1 %iger Stärkelösung in 0,025 M Acetatpuffer, pH 595, bei. 37° C 15 Minuten inkubiert. Die Zunahme der reduzierenden Gruppen wird mit 3j5-"Dinitrosalicylsäure (Pe Bernfeld, 1955, Methods in Ensymol.'Λ, 149 - 158) bestimmt.Room temperature stirred. After washing with ethanol and water, the activated carrier is mixed with 15 mg Pils »i> C amylase in 3 ml of 0.0? M phosphate buffer, pH 7.0, stirred for 3 hours at tree temperature and then with 0.07 M phosphate buffer-1 M NaCl, pH 7.0, washed until no enzyme activity is detectable in the wash water · For Ikrtivitätstest 15 mg of Snaym resin under charge with 20 ml of 1% starch solution in 0.025 M acetate buffer, pH 5 9 5. Incubated at 37 ° C for 15 minutes. The increase in reducing groups is determined with 3α- "dinitrosalicylic acid (P e Bernfeld, 1955, Methods in Ensymol. ", 149-158).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD21350179A DD144558A1 (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | PROCESS FOR INCREASING THE ACTIVITY OF ENZYMES IMMOBILIZED ON ORGANIC MATERIAL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD21350179A DD144558A1 (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | PROCESS FOR INCREASING THE ACTIVITY OF ENZYMES IMMOBILIZED ON ORGANIC MATERIAL |
Publications (1)
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|---|---|
| DD144558A1 true DD144558A1 (en) | 1980-10-22 |
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ID=5518603
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD21350179A DD144558A1 (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | PROCESS FOR INCREASING THE ACTIVITY OF ENZYMES IMMOBILIZED ON ORGANIC MATERIAL |
Country Status (1)
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|---|---|
| DD (1) | DD144558A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575485A (en) * | 1983-08-29 | 1986-03-11 | Syntex (U.S.A.) Inc. | Ultrasonic enhanced immuno-reactions |
| DE4301693A1 (en) * | 1993-01-22 | 1994-07-28 | Cytech Biomedical Inc | Amplification methods and methods for the detection of solid phase polynucleotide sequences |
-
1979
- 1979-06-08 DD DD21350179A patent/DD144558A1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575485A (en) * | 1983-08-29 | 1986-03-11 | Syntex (U.S.A.) Inc. | Ultrasonic enhanced immuno-reactions |
| DE4301693A1 (en) * | 1993-01-22 | 1994-07-28 | Cytech Biomedical Inc | Amplification methods and methods for the detection of solid phase polynucleotide sequences |
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