DD150628A1 - PROCESS FOR THE REACTIVATION OF ADSORPTIVED POLLUTED IMMOBILIZED ENZYMES - Google Patents
PROCESS FOR THE REACTIVATION OF ADSORPTIVED POLLUTED IMMOBILIZED ENZYMES Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten Enzymen. Ziel der Erfindung ist es, die Aktivitaet von immobilisierten Enzymen wieder herzustellen, nachdem diese durch laengeren Gebrauch einen Aktivitaetsverlust erlitten haben. Die immobilisierten Enzyme werden als heterogene Biokatalysatoren bei der Herstellung oder Umwandlung von organisch-chemischen Verbindungen, beispielsweise beim enzymatischen Staerkeabbau eingesetzt. Zur Reaktivierung von immobilisierten Enzymen wird der verunreinigte Enzym-Traeger-Komplex unter Zugabe geeigneter Loesungsmittel mit Ultraschall behandelt. Auf Grund der kavitativen Wirkung des Ultraschalls kommt es zu einer Reaktivierung des Enzym-Traeger-Komplexes.The invention relates to a process for the reactivation of adsorptively contaminated immobilized enzymes. The aim of the invention is to restore the activity of immobilized enzymes after they have suffered a loss of activity due to prolonged use. The immobilized enzymes are used as heterogeneous biocatalysts in the production or conversion of organochemical compounds, for example in enzymatic starch degradation. For the reactivation of immobilized enzymes, the contaminated enzyme-carrier complex is treated with the addition of suitable solvents with ultrasound. Due to the cavitative effect of the ultrasound, a reactivation of the enzyme-carrier complex occurs.
Description
2 2 10 9 0 - A- 2 2 10 9 0 - A-
der Erfindungthe invention
Verfahren zur,Reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten EnzymenProcess for reactivating adsorptively contaminated immobilized enzymes
b) Anwendungsgebiet^der Erfindung b) Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung von immobilisierten Enzymen, die als heterogene Biokatalysatoren in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, zur Herstellung von Pharmaka und Feinchemikalien, in der Analytik und in der Medizin eingesetzt v/erden.The invention relates to a process for the reactivation of immobilized enzymes which are used as heterogeneous biocatalysts in the food and beverage industry, for the production of pharmaceuticals and fine chemicals, in analytics and in medicine.
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen c) Char akteristik the known technical solutions
Es ist allgemein bekannt, dass bei der Verwendung immobilisierter Enzyme als heterogene Biokatalysatoren im Laufe der Zeit erhebliche Aktivitätsabnahmen erfolgen, die durch die Adsorption von Schwebstoffen, Lipidbestandteilen und andere Verunreinigungen der Substratlösung an der Trägermatrix hervorgerufen werden. Zur Beseitigung dieser VerunreinigungenIt is well known that the use of immobilized enzymes as heterogeneous biocatalysts over time results in significant decreases in activity caused by the adsorption of suspended matter, lipid components and other impurities of the substrate solution on the support matrix. To eliminate these impurities
13.MAI1B80*So931313.MAI1B80 * So9313
ist es erforderlich, die* Enzym-Träger-Partikel umfassenden Reinigungsopera.tionen zu unterziehen. Dabei besteht einerseits die Gefahr einer Schädigung der Enzymstrukturen, andererseits können sowohl die Verunreinigungen als auch das Enzym ausgewaschen werden. Sowohl die Porenstruktur der Träger als auch die Empfindlichkeit der funktioneilen Proteinstruktur haben aber in den meisten Fällen bewirkt, dass die Enzym-Träger-Partikel nach einmaliger Verwendung verworfen werden. Es ist bekannt, dass die Bindungsfähigkeit organischer Trägermaterialien für Enzyme durch Behandlung mit Ultraschall positiv beeinflusst werden kann. Am Beispiel von Polystyrol-Trägern liess sich zeigen, dass durch Ultraschallbehandlung die Bindungskapazität für Glucoamylase um 50 % erhöht wird (1JTP JtH SS* ) . It is necessary to subject the enzyme carrier particles to extensive cleaning operations. On the one hand there is a risk of damage to the enzyme structures, on the other hand, both the impurities and the enzyme can be washed out. However, both the pore structure of the carriers and the sensitivity of the functional protein structure have, in most cases, caused the enzyme carrier particles to be discarded after a single use. It is known that the binding ability of organic carrier materials for enzymes can be positively influenced by treatment with ultrasound. Using the example of polystyrene carriers, ultrasound treatment has shown that the binding capacity for glucoamylase is increased by 50 % ( 1 JTP JtH SS *).
d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die ursprüngliche Aktivität von Enzym-Träger-Komplexen, welche infolge eines längeren praktischen Einsatzes durch adsorbierte Verunreinigungen an katalytischer Aktivität eingebüsst haben, weitgehend oder vollständig zu regenerieren, um damit die Wirtschaftlichkeit von Enzymreaktoren zu erhöhen.The aim of the invention is to substantially or completely regenerate the original activity of enzyme-carrier complexes, which have lost their catalytic activity as a result of prolonged practical use by adsorbed impurities, in order to increase the efficiency of enzyme reactors.
e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) loan of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, durch physikalische Behandlung eines adsorptiv geschädigten Enzym-Träger-Komplexes eine weitgehende Reaktivierung zu erreichen, ohne dabei das EnzymThe object of the invention is to achieve a substantial reactivation by physical treatment of an adsorptively damaged enzyme-carrier complex, without the enzyme
- 3 - 2 2 10 9 0- 3 - 2 2 10 9 0
zu zerstören oder aus dem Träger auszuwaschen.to destroy or wash out of the carrier.
Es wurde gefunden, dass eine Ultraschallbehandlung der verunreinigten Enzym-Träger-Komplexe zum gewünschten Resultat führt. Als Trägermaterial diente beispielsweise ein für die Enzymbindung·hergestellter, schwach basischer Anionenaustauscher auf Polystyrolbasis (Wofatit Y 58, KorndurchmesserIt has been found that ultrasonication of the contaminated enzyme-carrier complexes leads to the desired result. The carrier material used was, for example, a polystyrene-based weakly basic anion exchanger prepared for enzyme binding (Wofatit Y 58, grain diameter
0,5 - 0,7 mm, innere Oberfläche 40 m , mittlerer Porenradius 700 & ),an den Glucoamylase aus Asp. niger (ITovo) !covalent gebunden wurde. Dieser Glucoamylase-Polystyrol-Komplex ermöglicht die enzymatische Hydrolyse von Stärkelösungen technischer Reinheitsgrade. Nachdem die ursprüngliche Aktivität de beladenen Trägermaterials ( 240 U/g Träger) auf zirka 30 % der Ausgangsaktivität abgesunden ist, wird der Enzym-Träger-Komplex einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt. Die Beschallung erfolgt bei Frequenzen zwischen 10 und 800 kHz, und einer Beschallungsdauer bis zu einer Stunde. Die Einwirkung des Ultraschalls bewirkt die Loslösung der vorwiegend adsorptiv gebundenen Verunreinigungen ohne dabei das gebundene Enzym merkbar zu schädigen. Im vorliegenden Pail bestanden die zur Blockierung der Matrix führenden Verunreinigungen vorwiegend aus Proteinpartikeln, Lipiden und weiteren, schwer filtrierbaren Schwebestoffen. Zur Lösung der Lipide erwies es sich als vorteilhaft, dem Beschallungsmedium Chloroform in geeigneten Konzentrationen zuzusetzen. An anderen beladenen Trägermaterialien auf Glasbzw. Silikatbasis werden ähnliche Ergebnisse erzielt0.5 - 0.7 mm, inner surface 40 m, mean pore radius 700 &), to which glucoamylase from Asp. Niger (ITovo)! Was covalently bound. This glucoamylase-polystyrene complex allows the enzymatic hydrolysis of starch solutions of technical purity. After the original activity of the loaded carrier material (240 U / g carrier) has been reduced to approximately 30 % of the initial activity, the enzyme-carrier complex is subjected to an ultrasound treatment. The sound is applied at frequencies between 10 and 800 kHz, and a sound exposure up to one hour. The action of the ultrasound causes the separation of the predominantly adsorptively bound impurities without appreciably damaging the bound enzyme. In the present Pail, the impurities blocking the matrix consisted predominantly of protein particles, lipids, and other, difficult-to-filter, suspended solids. To dissolve the lipids, it proved to be advantageous to add chloroform in appropriate concentrations to the sonication medium. On other loaded substrates on Glasbzw. Silicate base, similar results are achieved
.4 _ 2 2 10 9 0, 4 _ 2 2 10 9 0
f) Ausführungsbeispiel f) Example
Die Erfindung soll durch das nachstehend aufgeführte Ausführung sbeispiel näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail by the embodiment set forth below:
1. Herstellung des Enzym-Träger-Komplexes1. Preparation of the enzyme-carrier complex
Der verwendete anionengruppenhaltige Polystyrolträger Wofatit Y 58 wurde durch Zugabe von überschüssigen 1,4-Benzochinon aktiviert und nach gründlichem Waschen mit Glucoamylase (Asp. niger, Novo) beladen.The anionic-containing polystyrene carrier Wofatit Y 58 used was activated by addition of excess 1,4-benzoquinone and, after thorough washing, loaded with glucoamylase (Asp. Niger, Novo).
2. Aktivitätsmessung2. Activity measurement
Zur Aktivitätsmessung wurden 50 mg Enzymharz unter Rühren mit 20 ml 1 %iger Stärkelösung in 0,025 M Acetatpuffer, pH 5,5, bei 370C 20 Minuten inkubiert. Die Zunahme der reduzierenden Gruppen wurde mit 3,5-Dinitrosalicylsäure bestimmt. (P. Bernfeld, Methods of Enzymology 2» 149 - 158, 1955 ).For activity measurement, 50 mg of enzyme resin dissolved by stirring with 20 ml of 1% starch solution in 0.025 M acetate buffer, pH 5.5, incubated at 37 0 C for 20 minutes. The increase in reducing groups was determined with 3,5-dinitrosalicylic acid. (P. Bernfeld, Methods of Enzymology 2 »149-158, 1955).
3. Regenerierung der verunreinigten Enzym-Trägerpartikel mittels Ultraschall3. Regeneration of the contaminated enzyme carrier particles by means of ultrasound
Die Aktivität eines Glucoamylase-Trägerkomplexes der Ausgangsaktivität von 240 U/g war nach 6v/öchigem Betrieb durch adsorbierte Verunreinigungen auf etwa 75 U/g gesunken. Zur Regenerierung wurden 400 ml Trägervolumen in 1,5 1 V/asser suspendiert. Wach Zugabe von 50 ml Chloroform erfolgte die Beschallung unter ständigen Rühren bei 200C und 46 kHz über einen Zeitraum von 45 Minuten. Die verwendete Schallintensität lag bei et-The activity of a glucoamylase carrier complex of the starting activity of 240 U / g had fallen to about 75 U / g after 6 v / öchigem operation by adsorbed impurities. For regeneration, 400 ml of carrier volume were suspended in 1.5 1 v / ass. With the addition of 50 ml of chloroform, the sonication was carried out with constant stirring at 20 ° C. and 46 kHz over a period of 45 minutes. The sound intensity used was at
2 2 10 9 02 2 10 9 0
\va 5-10 W/cm . Nach der Beschallung wurde das Trägermaterial erneut auf seine enzymatisch^ Aktivität hin getestet.\ va 5-10 W / cm. After sonication, the support material was again tested for enzymatic activity.
Die Aktivität des regenerierten Trägers lag bei 135 U/g. Gegenüber dem verunreinigten Träger bedeutet das einen Aktivitätsanstieg auf 180 %. The activity of the regenerated carrier was 135 U / g. Compared to the contaminated carrier, this means an increase in activity to 180 %.
Weitere Ergebnisse von Ausführungsbeispielen sind in Tabelle 1 enthalten:Further results of embodiments are included in Table 1:
Beschallungszeit TrägeraktivitätSonication time carrier activity
ohne Chloroform mit Chloroformwithout chloroform with chloroform
10 min. '20 min. 45 min. 60 min.10 min. '20 min. 45 min. 60 min.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22109080A DD150628A1 (en) | 1980-05-13 | 1980-05-13 | PROCESS FOR THE REACTIVATION OF ADSORPTIVED POLLUTED IMMOBILIZED ENZYMES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22109080A DD150628A1 (en) | 1980-05-13 | 1980-05-13 | PROCESS FOR THE REACTIVATION OF ADSORPTIVED POLLUTED IMMOBILIZED ENZYMES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD150628A1 true DD150628A1 (en) | 1981-09-09 |
Family
ID=5524170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD22109080A DD150628A1 (en) | 1980-05-13 | 1980-05-13 | PROCESS FOR THE REACTIVATION OF ADSORPTIVED POLLUTED IMMOBILIZED ENZYMES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD150628A1 (en) |
Cited By (1)
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 |
-
1980
- 1980-05-13 DD DD22109080A patent/DD150628A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4575485A (en) * | 1983-08-29 | 1986-03-11 | Syntex (U.S.A.) Inc. | Ultrasonic enhanced immuno-reactions |
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