DD202319A1

DD202319A1 - Verfahren zur herstellung von stabilen hochkonzentrierten enzymfluessigpraeparaten

Info

Publication number: DD202319A1
Application number: DD22659280A
Authority: DD
Inventors: Friedhelm Balfanz; Silvia Hirsch; Waldemar Grau
Original assignee: Inst Enzymologie & Tech
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1983-09-07
Also published as: DD202319B3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilen hochkonzentrierten Enzymfluessigpraeparaten fuer den Einsatz in der Lebensmittel- und Getraenkeindustrie, aber auch fuer technische und wissenschaftliche Zwecke. Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung eines hohen Energieaufwandes u. ohne Zusaetze stabile hochkonzentrierte Enzymfluessigpraeparate durch eine geeignete Kombination von Membran- und thermischen Prozessen bei der Aufarbeitung von enzymhaltigen Loesungen herzustellen. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, indem enzymhaltige Loesungen zunaechst durch Dia- u./o. Ultrafiltration auf Konzentrierungsgrade zwischen 1:1 u. 50:1 u. durch nachfolgende thermische Behandlung auf Konzentrierungsgrade bis 100:1 gebracht werden. Die so hergestellten hochkonzentrierten Enzymfluessigpraeparate sind optisch rein und bei Zimmertemperatur ueber mehrere Monate stabil.

Description

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a) Eitel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von stabilen hochkonzentrierten Enzymflüssigpräparaten

b) Anwendungsgebiet des Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilen hochkonzentrierten Enzymflüssigpräparaten für den Binsat25 in dei Lebensmittel- -und Getsänkeindustiie, abes auch für technische und -wissenschaftliche Zwecke.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Stabilisierung von Enzymen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Den meisten Enzympräparat en werden zu diesem Zweck Stoffe zugesetzt, die die Stabilisierung, d. h·, die Garantie einer hohen Lagerbeständigkeit bei hoher Enzymaktivität ohne wesentliche Aktivitätsverluste, Vermeidung des Anstiegs der Keimzahl im Präparat, Aufrechterhaltung des für das· Enzym typischen Geruches und die Vermeidung einer Beeinträchtigung der optischen Eeinheit des Enzymkonzentrates, bewirken sollen. Als Zusätze kommen Konservierungsmittel in ?orm von Antibiotika, Antioxidantien und antimikrobielle Mittel zum Einsatz. Sie werden meist in Konzentrationen von weniger als 1,0 Gewichtsprozent zugesetzt (DS-OS 2 104 810). Zur Stabilisierung von Enzymen lassen sich ebenfalls Schutzproteine verwenden, wobei sie sowohl als Zusatz (DE-OS

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2 711 754) als auch für des en Immobilisierung in Frage kommen.

Sine verbesserte Stabilität konnte auch nach Zusatz bestimmter Kationen, z. B. von ITa-Ionen (NajjSO^, Fa^PGn, SaCl) nachgewiesen werden (DE-OS 2 015 504).

Beschrieben wird ebenfalls die Verhinderung einer Inaktivierung durch chelatbildende Komplexe (TPP, EDTiA, TSTÜ) (US-PS 4 022 666).

Die genannten Verfahren haben den gemeinsamen Uachteil, daß die Enzympräparate mit Stoffen zur Stabilisierung versetzt werden, die ggf. ihre Anwendungsbreilie einschränken und die Umwelt belasten.

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung eines hohen Energieaufwandes und ohne Zusätze stabile hochkonzentrierte Enzymflüssigpräparate herzustellen.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe- zugrunde, Membran- τχαά thermische Prozesse bei der Aufarbeitung von enzymhaltigen Lösungen so zu kombinieren, daß Enzymflüssigpräparate mit den gewünschten Eigenschaften hergestellt werden können.

Erf djDdungsgemäB wird" das dadurch erreicht, daß enzymhaltige Lösungen zunächst einer Dia- und/oder Ultrafiltration zur Seinigung und Konzentrierung unterworfen werden und die Ultrafiltrationskonzentrate dann thermisch eingeengt werden. Es ist vorteilhaft, mit Hilfe der Dia- und/oder Ultrafiltration Konzentrierungsgrade zwischen 1 : 1 und 50 ϊ 1 und durch nachfolgende thermische Behandlung Konzentrierungsgrade bis 100: 1 herzustellen. Bevorzugte Konzentrierungsgrads bei der Membranfiltration

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sind 1G bis 15 : 1 tmd bei des thermischen Konzentrierung 4 bis 6 : 1.

Sollen Konzentrierungsgrade über 60 : 1 erreicht werden, so ist vorzugsweise eine Diafiltration zur weiteren Absenkung des Trockensubstanzgehaltes der Lösung vorzusehen.

Die so erhaltenen Enz^mflüssigpräparate haben eine ungewöhnlich hohe Enzymaktivität und sind selbst bei Zimmertemperatur über Monate stabil. Die zusätzliche Anwendung von Stabilisierungsmitteln ist nicht ausgeschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Kombination der an sich bekannten Anwendung der Dia- und/oder Ultrafiltration bei der Eeinigung und Konzentrierung von enzymhaltigen Lösungen, bei der eine Abtrennung der Enzyme und der in der Lösung vorhandenen anderen makromolekularen Stoffe von den niedermolekularen Bestandteilen und dem größten 2eil des Lösungsmittels erzielt wird, mit der thermischen Einengung, die zur Aufkonzentrierung enzymhaltiger Lösungen seit langem bekannt ist. Der durch die Kombination der Yerfahrensschritte entstehende Effekt ist insofern überraschend, daß neben einem optisch reinen Enzymflüssigpräparat Enzymaktivitäten erreicht werden, die bei Flüssigpräparaten bisher noch nicht erzielt wurden und daß dieses Präparat ohne Zusätze stabilisierend wirkender Substanzen selbst bei Zimmertemperatur über mehrere Monate stabil ist. Es zeigt sich kein Anstieg der Keimzahl, kein Abfall der Enzymaktivität sowie keine Beeinträchtigung des Geruches und der optischen Beinheit. Feben diesen Vorteilen muß auch die wesentliche Verringerung des Energieverbrauches des vorgeschlagenen Verfahrens gegenüber der ausschließlich thermischen Konzentrierung hervorgehoben werden.

f) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines Beispiels näher erläutert werden.

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Beispiel

Die von suspendierten Bestandteilen befreite Alpha-Amylas© von Bac, subtilis wurde der Ultrafiltration unterworfen. Die Ultrafiltration wurde bis zu einem Konzentrier ungsgr ad von 10 ; 1 geführt, d. h», es wurden 90 % des Lösungsmittels Wasser und ein annähernd so großer Teil-an niedermolekularen Bestandteilen, bezogen auf die Ausgangslosung, entfernt. Die im Beispiel durchgeführte Ultrafiltration wurde auf einem Plattenmodul von 2,8 m Membranfläche durchgeführt. Die mittlere Filtratstromdichte bis zu Eonzentrierungsgraden dieser Große lag bei 25 - 30 l/h m . Das erhaltene Ultrafiltrationskonzentrat mit einer Aktivitätsausbeute von 90 - 95 % wurde nachfolgend in einem Vakuumrotationsverdampfer (RDSV) mit einer Ausbeute von über 90 % auf einen Endkonzentrierungsgrad von 40 : 1 eingeengt.

Claims

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Erf indungsan spräche

1. Verfahren zur Herstellung von stabilen hochkonzentrierten Snzymflüssigpräparaten, dadurch gekennzeichnet, daß enzymhaltige Lösungen zunächst einer Dia- und/oder Ultrafiltration unterworfen werden und die Ultrafiltratioas-Konzentrate anschließend thermisch eingeengt warden.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß mit Hilfe der Dia- und/oder Ultrafiltration Konzectniemiigsgrade zwischen 1 : 1 und 50 : 1 und durch die nachfolgende thermische Behandlung Eonzentrierungsgrade bis 100 ; 1 hergestellt werden. Bevorzugte Konzentrierungsgsade bei der Membranfiltration sind 10 bis 15: 1 und bei der thermischen Konzentrierung 4 bis 6:1.
3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Konzentrierungsgraden über 60 : 1 vorzugsweise eine Diafiltration neben der Ultrafiltration vorzunehmen ist.