DE2407961C3

DE2407961C3 - Enzymatisch aktive Membran, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE2407961C3
Application number: DE2407961A
Authority: DE
Inventors: Wolf R. Belle Mead Vieth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2407961A1; DE2407961B2; JPS49133579A; DK139977B; ZA741200B; BE811512A; NL7401541A; FR2219171A1; CA1025381A; CH606068A5; DK139977C; GB1458873A; AU6521374A; IL44026A0; IL44026A; FR2219171B1; US3972776A; IT1002863B

Description

Die Erfindung betrifft eine enzymatisch aktive Membran, die eine polymere Membran und aktive Enzyme umfaßt, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und die Verwendung dieser Membran zur Durchführung enzymatischer Reaktionen.

Enzyme sind Proteinkatalysatoren, die für eine große Anzahl von Anwendungen in Industrie und Forschung benutzt werden, insbesondere in Arzneimitteln sowie bei der Papier- und Textilverarbeitung usw. Sie sind äußerst spezifisch in ihrer Aktivität und erzeugen im allgemeinen keine bedeutenden Mengen an unerwünschten Nebenprodukten. Die Enzymreaktionen sind industriell vorteilhaft, da sie keine großen Investitionen für Wärmeübertragungsapparaturen erfordern und leicht abgestuft werden können, wodurch die Probleme, die bei Zwischenstufen-Produkttrennungen auftreten, minimalisiert werden.

Ein Problem beschäftigte diejenigen, die sich mit industriellen Anwendungen von Enzymen befassen, jedoch lange, und zwar die Schwierigkeit, Enzymmaterialien zu trennen und wieder zu gewinnen. Bei den meisten kommerziellen Arbeitsverfahren wird die Enzymreaktion durch einfaches Vermischen des En-

fio zyms mit dem Substrat bewirkt, d. h. man läßt die Chemikalie auf das Enzym einwirken und inaktiviert das Enzyma danach und/oder stellt es wieder her, und zwar aus den Prod"kten oder dem nichtumgesetzten Substrat, welches sich aus der Reaktion ergibt. Dieser

<i> Vorgang führt jedoch häufig zu einem fehlerhaften Produkt und zu einem charakteristischen Verlust großer Enzymmengen, da üblicherweise kein Enzym wiederhergestellt wird odei-, wenn man es versucht, die

Ausbeute äußerst gering ist

Ein weiteres Problem von großer Bedeutung für jene, die sich mit dieser Technologie beschäftigen, ist darin zu sehen, daß die Enzyme normalerweise in wäßriger Dispersionsform vorliegen. In der Regel weisen die Enzyme in dieser Form jedoch nur eine begrenzte Haltbarkeit auf und unterliegen, insbesondere dann, wenn sie in flüssiger Form aufbewahrt werden, bei der Lagerung einem schnellen Aktivitätsverlust.

Um diese Probleme abzuschwächen, wurden verschiedene sogenannte »immobilisierte Enzyme« entwikkelt, in denen die Enzyme unbeweglich gemacht wurden oder an inerte oder unlösliche Träger gebunden wurden. Beim Abschluß der Enzymreaktion können die unlöslichen, enzynihaltigen Materialien durch Techniken, wie die Ultrafiltration oder dergleichen von dem nichtumgesetzten Substrat oder dem Produkt getrennt werden.

Wie bei K a y in »Process Biochemistry«, August 1963, wo eine Übersicht über die Geschichte der immobilisierten Enzyme zu finden ist, diskutiert wird, gibt es im wesentlichen drei bekannte Verfahren, um Enzyme zu immobilisieren:

1. Die kovalente Bindung an ein chemisch modifiziertes Substrat oder an ein Substrat, das kovalente Bindungen eingehen kann;

2. die Adsorption an Ton oder ein Gel oder das Einbetten in eine inerte Matrix (wobei keine Bindung eingegangen wird) oder

3. die Vernetzung des Enzyms mit sich selbst.

Alle diese bekannten Verfahren· haben sich für industrielle Anwendungen jedoch als nachteilig herausgestellt und zwar vor allem deshalb, da die Verfahren, die die Unbeweglichkeit der Enzyme bewirken, kompliziert sind und eine sehr genaue Kontrolle des pH-Wertes, der Temperatur, der Materialien usw. erfordern.

Wenn ein Enzym in Vorbereitung auf kovalente Bindungen chemisch modifiziert wird, werden einige der enzymatisch aktiven Plätze des Enzyms chemisch beständig angegriffen, wobei die Aktivität der Enzyme reduziert wird. Beispielsweise diskutieren S i 1 m a η et al in »Biopolymers«, Band 4, Seite 441 bis 448 (1966) die kovalente Bindung der Enzyme an Kollagen und p-Aminophenylalanin-leucinpolymere durch die Verwendung von Diazoniumsalzen. Dieses Verfahren liefert jedoch ein Produkt mit herabgesetzter enzymatischer Aktivität.

Die Adsorption der Enzyme an Ton oder ein Gel oder das Einbetten eines Enzyms in eine inerte Matrix, wie dies von Leuschner in der GB-PS 9 53 414 gezeigt wird, liefert wegen der Behinderung oder des Blockiereffekts der Matrix ebenfalls Produkte von herabgesetzter enzymatischer Aktivität.

In der NL-PS 70 17 848 ist ein ähnliches Verfahren zur Fixierung oder Komplexierung von Enzymen oder enzymhaltigen Produkten an einer Trägermembran beschrieben. Anhand mehrerer Beispiele verdeutlicht dieser Stand der Technik die Bindung gewisser Enzyme an polymere Substrate, wie Cellulosederivate, nämiich Celiophan, regenerierte Cellulose und Celluloseester, wie Celluloseacetat und teilweise nitrierte Baumwolle, wie Pyroxylin, einschließlich Celluloid und Collodium, Proteine, wie Kollagen, und Vinylpolymerisate, wie Vinylester und Polymethyimethacrylat. Es ist in diesem Stand der Technik jedoch als wesentlich angegeben, daß die polymeren Substrate indifferent sind und nicht mit dem Enzym reagieren, so daß die Enzyme nur durch physikalischen Einschluß in der Membran festgehalten

werden können. Es ist ferner angegeben, daß es zur Verbindung des Enzyms mit der Membran unerläßlich ist, daß die Porengröße der Membran geringer ist als die aktive Größe des Enzymmoleküls.

Bei der Vernetzung der Enzyme mit sich selbst, wie dies durch Kay oder S i 1 m a η et al. in den vorstehenden Veröffentlichungen offenbart ist, treten ähnliche Nachteile wie bei dem kovalenten Binden der Enzyme auf.

Ein weiterer Nachteil der immobilisierten Enzyme ist darin zu sehen, daß sie das Bestreben haben, einen großen Teil ihrer Aktivität zu verlieren, wenn sie über längere Zeiträume erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Manchmal sind die Enzyme derart temperaturempfindlich, daß ihre enzymatische Aktivität bei Temperaturen um 80°C innerhalb weniger Minuten schnell zerstört wird, während die Immobilität im aligemeinen einen stabilisierenden Effekt auf die Aktivität zu haben scheint. Nichtsdestoweniger weisen mit der Zeit sogar immobile Enzyme einen Trend in Richtung auf eine herabgesetzte Aktivität auf.

Es ist ferner bekannt, daß ganze Mikrobenzellen sogar ohne Trennung und Reinigung der Enzymkomponenten der Zelle ein erhebliches Maß an enzymatischer Aktivität aufweisen. Bisher bestand jedoch das einzige bekannte Verfahren zur Immobilisierung von ganzen Mikrobenzellen darin, sie in einer inerten Matrix einzufangen(vgl.Mosbachetal.,Biotech.and Bioeng. XII [1970] 19). Die Schwierigkeit dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß die Matrix hinsichtlich der eingefangenen Enzyme dazu neigt, sich ungünstig oder hindernd auf die enzymatische Aktivität der Zelle auszuwirken.

Andere Verfahren, die die Immobilität von Enzymen bewirken, wurden vor allem wegen der größeren Abmessung der ganzen Mikrobenzellen, die üblicherweise in der Größenordnung von Mikron liegt, nicht in Erwägung gezogen. Solche großen Partikeln können nicht ohne weiteres in die Zwischenräume einer immobilisierenden Membran eindringen, so daß angenommen wurde, daß eine erfolgreiche chemische Bindung nicht wahrscheinlich sei.

Die DE-AS 11 73 640 beschreibt Membranfilter bzw. Verfahren zu ihrer Herstellung, die gegebenenfalls Nährstoffe für Mikroorganismen oder andere chemische Substanzen enthalten können, die in den Mlembranfiltern besonderen Zwecken dienen. Dise vorbekannten Membranfilter können beispielsweise zur Bestimmung des Keimgehaltes der Luft eingesetzt werden, d. h. sie halten Keime zurück. Sie vermitteln dem Fachmann jedoch in keiner Weise die Möglichkeit, enzymatisch aktive ganze Mikrobenzellen an bestimmte Substrate zu binden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, immobilisierte ganze Mikrobenzellen in Membranform zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, um diese enzymatisch aktiven Membranen herzustellen.

Es wurde nunmehr gefunden, daß ganze Mikrobenzellen durch Protein oder Polypeptide in Membranform komplexiert werden können, beispielsweise durch eine Membran aus Kollagen oder Zein, und daß diese ganzen Mikrobenzellen über salzarrige Verknüpfungen, Wasserstoffbrückenbindungen und Van der Waals-Kräfte an die Membran gebunden werden können, so daß man enzymatisch aktive Membranen erhält, die nicht nur ein höheres Maß an enzymatischer Aktivität aufweisen, als bisher durch den Stand der Technik erreichbar war, sondern wegen der Schutzfunktion der Zellstruktur auch eine bedeutend höhere Temperaturstabilität

besitzen.

Diese Aufgabe wird nun durch die erfindungsgemäße enzymatisch aktive Membran, die eine polymere Membran und aktive Enzyme umfaßt, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß iie aus enzymatisch aktiven, ganzen Mikrobenzellen besteht, die direkt an eine Membran aus einem Protein, das aus der Gruppe Kollagen, Zein, Kasein, Ovalbumin, Weizengluten, Fibrinogen, Myosin und Mucoprotein ausgewählt ist, oder am einem Polypeptid, das aus der Gruppe Polyglutamst, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyro· sin und Copolymere aus Leucin und p-Aminophenylalanin ausgewählt ist, komplex gebunden sind, wobei die Mikrobenzellen in der Membran dispergiert sind und über Wasserstoffbrücken, salzartige Verknüpfungen und Van-der-Waals-Kräfte komplex gebunden und immobilisiert sind.

Geeignete Membranen umfassen sowohl synthetische Polypeptide als auch natürliches Protein. Die Immobilisierung der ganzen Mikrobenzelle wird durch die Bildung einer Proteindispersion bewirkt, durch Vermischen und Komplexieren dieser Dispersion mit einer Zellsuspension, durch Gießen einer Membran und deren Trocknung.

Gegenstand ..'er Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung der oben definierten enzymatisch aktiven Membran, das dadurt h gekennzeichnet ist, daß man eine Dispersion aus einem Protein, das aus der Gruppe Kollagen, Zein, Kasein, Ovalbumin, Weizengluten, Fibrinogen, Myosin und Mucoprotein ausgewählt ist, oder aus einem Polypeptid, das aus der Gruppe Polyglutamat, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyrosin und Copolymeren aus Leucin und p-Aminophenylalanin ausgewählt ist, und ganzen Mikrobenzellen unter solchen Bedingungen bereitet, daß die Dispersion des Proteins oder des Polypeptids einen dem Mikrobenzellentyp entsprechenden pH-Wert besitzt; die Dispersion zu einer Membran vergießt; und die Membran unter Ausbildung von komplexierenden Gruppen trocknet, die die ganzen Mikrobenzellen über Wasserstoffbrücken, salzartige Verknüpfungen und Van-der-Waals-Kräfte an das Protein oder das Polypeptid der Membran komplex binden und immobilisieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieses Verfahrens werden die ganzen Mikrobenzellen mit Proteinmakromolekülen durch elektrolytische Fällung in einem Bad komplexiert, um auf die^e Weise eine enzymatisch aktive Membran zu bilden.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der enzymatisch aktiven Membran, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Dispersion aus einem Protein, das aus der Gruppe Kollagen, Zein, Kaseir., Ovalbumin, Weizengluten, Fibrinogen, Myosin und Mucoprotein ausgewählt ist, oder aus einem Polypeptid, das aus der Gruppe Polyglutamat, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyrosin und Copolymeren aus Leucm und p-Aminophenylalanin ausgewählt ist, und ganzen Mikrobenzellen unter Ausbildung von komplexierenden Gruppen, die die ganzen Mikrobenzellen über Wasserstoffbrükken, salzartige Verknüpfungen und Van-der-Waals-Kräfte an das Protein oder das Polypeptid der Membran komplex binden und immobilisieren, elektrolytisch fällt und die gebildete, ganze Mikrobenzellen enthaltende Membran trocknet.

Der Komplexierungsmechanismus zwischen ganzen Mikrobenzellen und Proieinmembranen oder filmähnlichen Proteinträgern umfaßt die Bildung von vielfältigen Wasserstoffbrücken, salzartigen Verknüpfungen und Van-der-Waals-Wechselwirkungen. Die Komplexbildung wird bei einem pH-Wert zwischen den isoelektrischen Punkten der ganzen Mikrobenzelle und der > Proteinmembran erleichtert.

Jedes aus der großen Vielzahl der synthetischen Polypeptide und natürlichen Proteine kann zur Bildung des Membranbestaridteüs des Komplexes verwendet werden. So umfassen z. B. die geeigneten natürlichen ίο Proteine Kollagen, Zein, Kasein, Ovalbumin, Gluten des Weizens, Fibrinogen, Myosin, Mucoprotein und ähnliches. Geeignete syntherische Polypeptide sind Polyglutamat, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyrosin und Copolymere von Leuchin mit p-Aminophenyialanin und ι j ähnliches. Kollagen und Zein sind bevorzugte natürliche Hroteinausgangsstoffe.

Die Wahl eines bestimmten synthetischen Polypeptids oder natürlichen Proteins wird im wesentlichen durch die Eigenschaften des zu komplexierenden Enzyms, des zu behandelnden Substrates und der einzubeziehenden Reaktionsumgebung bestimmt.

Geeignete ganze Mikrobenzellen, welche gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen:

Bakterien, insbesondere Acetobacter, Lactobazillus,

2s Clostridium und Pseudomonas wie Suboxydans. Acetixylinum und ähnliches: Delbruecki, Suboxydans und ähnliches; Acetutylk:um und ähnliches; Hydrophila und ähnliches.

Auch Actinomyceten, insbesondere Streptomyces wie Phaechromogenes, Griseus und ähnliches.

Auch Schimmel und Pilze, insbesondere Aspergillus und Penicillium wie Niger, Oryzae und ähnliches: Notatum, Griseofulvum, Funiculosum, Bilacinum und ähnliches.

.^5 Ebenso Hefe, insbesondere Saccharomyces und Toruia wie Cerevisiae, Ellipsoideus und ähnliches, Torulopsis, Utilis und ähnliches.

Diese ganzen Mikrobenzellen können eine große Vielzahl verschiedener Enzyme enthalten, wobei dies membrangebundene Enzyme, intrazellulare oder Endoenzyme sind, und alle diese Enzyme wesentlich an der zellularen Umwandlung beteiligt sind. Diese Enzyme umfassen

Adenosintriphosphatasen,

Hydroxymethyl-Glutaryl-Coenzyrn A-Reduktase; die motochondrischen Enzyme wie pyruvische Oxidasekomplexe und Acyl-Coenzym A-Synthetase; oder membrangebundene Enzyme wie so Adenylcyclase und Phosphodiesterase; intrazellulare Enzyme des
glycolytischen Pfades wie
Alkoholdehydrogenase,
laktische Dehydrogenase, Aldolase, Glucose-6-phosphat-Isomerase und ähnliches; Enzyme des Pentosephosphatzweiges wie Glucose-6-phosphatdehydrogenase, Transketolase.Transaldolase und ähnliches; Enzyme des Fettsäure-Synthetase-Komplexes wie Malonyl CoA-Synthetase, D-Sorbitol-Dehydrogenase,
Gluconolactonase,
3-Keto-steriod Δ '-Dehydrogenase. 11 -a-Progesterone-Hydroxylase, fis 9-a-Fluorocortisol-Hydroxy läse,

Xylose-Isomerase, j3-Galactosidase, Penicillin-Amidase, Tryptophan-Py rrolase, Sucrose-6-Glucosy !-Transferase,

Glucoamylase, Glucose-Oxidase,
Galactose-Oxidase, Enzyme des
Nukleinsäurestoffwechsels wie Dihydroorotase,
glutaminische Synthetase, folische Reduktase,
dihydrofolische Reduktase, Penicillinase
und Äthanolamin-Oxidase.

Invertase oder /J-D-Fructofuranosidase wird in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie sowie für analytische Zwecke häufig verwendet. Invertase kann dazu verwendet werden, die Hydrolyse von Sucrose zu Glucose und Fructose oder Invertzucker zu katalysieren. Invertase ist bei der Hydrolyse von J3-D-Fructofuranosyl-Bindungen in Sucrose, Raffinose, Gentianose und Methyl- und jS-Fructofructose wirksam. Eine besonders bedeutende Anwendung für eine immobilisierte, invertaseenthaltende ganze Mikrobenzelle ist bei der kontinuierlichen Hydrolyse von Sucrose möglich.

Λ-Amylase wird als »verflüssigendes Enzym« eingestuft und ist bekannt dafür, Stärke, Glykogen und Dextrane zu hydrolysieren. B-Amylase kann Maltose aus Zucker, Glykogen und Dextran erzeugen. Andere geeignete Amylasen umfassen a-Glucosidase, Amyloglucosidase, Amylo-i.ö-a-Glucosidase (unverzweigtes Enzym), Oligo-1,6-Glucosidase (Grenze Dextrinase), Isomaltase und Isotriase. Wie hier verwendet bezieht sich der Begriff »Arnylase« im allgemeinen auf eine oder mehrere von diesen oder anderen Amylasen. Eine besonders wichtige Anwendung einer immobilisierten ganzen Zelle, welche Amylase enthält, ist die kontinuierliche Hydrolyse von Stärke.

Immobilisierte Komplexe, die auf diese Weise gebildet werden, liefern eine gute enzymatische Aktivität. Wird ein enzymatisch aktives Substrat mit solchen Komplexen in Kontakt gebracht, so ist die Stufe der enzyinatischen Aktivität bestrebt, konstant zu bleiben, und es gibt keine Notwendigkeit, ein getrenntes Trennungsverfahren wie bisher vorzusehen.

Um die Komplexe dieser Erfindung herzustellen, ist es notwendig, die Zellen zu »fixieren«. Dies bedeutet, daß die ganzen Zellen in einer stationären Phase verbleiben sollen, wie etwa der Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 60 bis 80⁰C über eine Minute bis zwei Stunden und/oder durch Zufügen von nirhtkoppelnden Substanzen wie2,4-Dinitrophenol,Pentachlorophenol, andere hochsubstituierte flüssige, lösliche Phenole, Gramicidin und Dikumarol. Wenn Sporen als ganze Zellen verwendet werden, erübrigt sich ein Fixieren, da Sporen bereits in einem beharrenden Zustand vorliegen.

Die ganzen, zu immobilisierenden Mikrobenzellen werden in einem geeigneten, inerten Medium, etwa Wasser, dispergiert. Man erhält gute Resultate, wenn der Feststoff anteil der Dispersion zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent liegt

Das Protein ist in der Dispersion in Mengen von ca. 0,1 bis ca. 5 Gewichtsprozent enthalten. Die Konzentration des Proteins wird natürlich von den Eigenschaften des verwendeten Proteins abhängen. Zum Beispiel neigt bei der Verwendung von Kollagen als Protein die Suspension bei Zugabe von mehr als 1 Gewichtsprozent dazu, zu zähflüssig zu werden. Vorzugsweise wird daher das Protein in Mengen von 0,1 — 1 Gewichtsprozent zugesetzt.

Die Temperatur bei der Vorbehandlung der Zellsuspension ist äußerst wichtig, da es notwendig ist, die eiweißspaltende Aktivität der Zellen zu zerstören. Wird die eiweißspaltende Aktivität nicht zerstört, neigen die Zellen dazu, sich selbst zu zersetzen und die strukturelle

Einheit der Proteinmembran zu zerstören. Es wurde nun gefunden, daß die wirksame Zerstörung der eiweißspaltenden Aktivität einsetzt, sobald die Zellsuspension über wenigstens 10 Minuten auf eine Temperatur von 80⁰C bis 82°C erhitzt wird. Längere Zeiträume und höhere Temperaturen sind ebenfalls wirkungsvoll, jedoch treten bei Steigerung der Temperatur auf über 90⁰C schädliche Effekte für die Eigenschaften der Zellen auf.

Der Proteinträger wird durch jedes beliebige konventionelle Verfahren dispergiert. Es wird sodann eine Suspension der ganzen Zellen damit zusammengemischt und komplexiert, wonach eine Komplexmembran gegossen und getrocknet wird. Gute Ergebnisse sind erreichbar, wenn die Dicke der Membranen zwischen 6 und 500Tausendste! Millimeter liegt.

Der pH-Wert der Dispersion sollte im Zeitpunkt des Kontaktes dem verwendeten ganzen Zellen typ entsprechen. Wenn die ganzen Zellen ein Alkalienzym enthalten, sollte der pH-Wert der Dispersion alkalisch sein, und wenn das Enzym sauer ist, sollte der pH-Wert der Dispersion sauer sein.

Nach Beendigung der Trocknungszeit werden die ganzen Mikrobenzellen an die Membran gebunden worden sein. Die Bindung wird vielfach sein und der Bindungsmechanismus wird mindestens Salzverknüpfungen, Van-der-Waals- Kräfte und Wasserstoffbindungen aufweisen. Ein wichtiger Gesichtspunkt dieser Erfindung ist die Erkenntnis, daß die Mikrobenzellen direkt an das Protein der Membran gebunden sind. Abweichend von der bekannten Bindung der Enzyme an Proteinmaterialien werden die ganzen Zellen und die Membran vorher nicht mit Diazo versetzt und das Proteinmaterial oder die ganzen Zellen chemisch nicht behandelt, um kovalente Bindungen herzustellen. Bei der Erfindung werden die ganzen Zellen mit den Proteinmakromolekülen in Berührung gebracht, und es wurde gefunden, daß die Bindung direkt eintritt. Die Reaktion ist in grober Analogie mit der Wiederherstellung eines einfachen Gewebes durch Kombination von faserigem Protein und ganzen Zellen, welche mit Hilfe von physikalisch-chemischen Bindungen miteinander verknüpft werden, zu vergleichen.

Das sich hieraus ergebende Produkt ist eine enzymatisch aktive Membran, welche durch eine gute strukturelle Einheit charakterisiert ist. Da ganze Mikrobenzellen darüber hinaus durch eine hohe Konzentration an Enzymen gekennzeichnet sind, ist die enzymatische Aktivität der immobilisierte ganze Mikrobenzellen enthaltenden Membran höher als diejenige, die früher durch Immobilisieren der Enzyme aul Proteinmembranen erreicht wurde. Darüber hinaus wurde gefunden, daß das verbleibende Zellskelett einen beachtlichen Temperaturstabilisierungseffekt auf die Enzyme ausübt, wie in dem nachfolgenden Beispiel belegt wird:

Zwei Reaktionsgefäße, von denen das eine mit immobilisierten ganzen Zellen (Streptomyces Phaechromogenes, welche aktive Glucose-Isomerase enthalten) und das andere mit immobilisierter Glucose-Isomerase (Enzym aus Streptomyces-Phaechromogen-Zellen gewonnen und gereinigt) gefüllt war, wurden bei 70⁰C über einen Zeitraum in der Größenordnung von Monaten kontinuierlich betrieben. Immobilisierte ganze Mikrobenzellkomplexe hatten eine Glucose-Isomerase-Aktivität von 290 Einheiten pro Gramm Produkt und immobilisierte Enzyme wurden mit 80 Einheiten pro Gramm Produkt festgestellt Unter Berücksichtigung des Temperaturstabilisierungseffekts wiesen immobili-

sierte ganze Zellen eine Halbwertszeit von 60 Tagen auf, wohingegen die immobilisierten Enzymderivate eine solche von 20 Tagen hatten. (Halbwertszeit ist definiert als derjenige Zeitraum, in dem das immobilisierte Präparat die Hälfte seiner ursprünglichen Aktivität erreicht.) Das besondere Verfahren und die besonderen Apparaturen, welche für die elektrolytische Fällung benötigt werden, sind dieselben, wie sie Gegenstand der Patentanmeldung 22 19ObJ sind.

Die Verwendung immobilisierender ganzer Zellen kann sich, wenn für ein gegebenes Verfahren eine bestimmte Anzahl an Enzymen erforderlich ist, als sehr fruchtbar erweisen. Ein besonderer Vorteil tritt auf, wenn ein Verfahren Zusatzfaktoren, wie NAD/ NADH +,H+, aufweist. In solchen Fällen werden die Zellen nicht nur als Enzym- oder Enzymequelle verwendet, sondern auch als Quelle der Zusatzfaktcren.

In einem Ausführungsbeispiel wurden Kollagen als Membranmaterial verwendet. Kollagen ist ein faseriges Hydroxyprolin aus einem Protein von Glycintyp, welches den hauptsächlichen organischen Bestandteil des tierischen Bindegewebes und der Knochen darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird Kollagen aus Rindersehne oder -haut in einer Mischeinrichtung in Dispersion gebracht. Der pH-Wert der Dispersion wurde je nachdem, welches Enzym verwendet wurde, an die sauren oder basischen Bedingungen angepaßt. Die Konzentration des Kollagens in der Dispersion liegt üblicherweise zwischen 0,5 und 5 Gew.-% pro Gewicht dieser Stufe. Der Dispersion in dem Mischer wird sodann eine Zellsuspension zugefügt und ebenfalls untergemischt. Das Verhältnis Zelle zu Kollagen (auf der Grundlage des Trockengewichts) liegt zwischen Vs und Vi und hängt vom Zellentyp ab; d. h. Kugel, Stab oder Faden usw. Die gutverteilte Mischung wird sodann auf ein Polyestersubstrat in einer Dicke von 100— 12 500 tausendstel Millimeter ausgegossen. Die gegossene Membran läßt man dann auf dem Polyestersubstrat bei Zimmertemperatur trocknen. Der getrocknete Film wird sodann durch Eintauchen in eine saure Chromsulfatlösung (11,67%, mindestens 1 Monat gealtert, saures Enzym), oder in eine alkalische Formaldehydlösung (10% HCHO, 1% NaHCO₃) oder eine Glutaraldehydlösung usw. (alkalisches Enzym) gegerbt. Die Gerbzeit liegt normalerweise zwischen '/2 Minute und '/2 Stunde und hängt von der Stabilität der in die Gerblösung gebrachten Enzyme ab. Die gegerbte Membran wird sodann sorgfältig mindestens eine V2 Stunde lang in fließendem Wasser ausgewaschen. Die Membran ist sodann gebrauchsfertig. Die Membran kann sowohl trocken als auch naß aufbewahrt werden. Die Dicke der getrockneten Membran liegt normalerweise zwischen 2 und 250 tausendstel Millimeter.

Das aus den Zellen und dem Kollagen komplexierte Medium sollte sorgfältig bei Raumtemperatur oder darunter getrocknet werden, um nicht die gebundenen Zellen zu beschädigen.

Die Membran mit den in ihr enthaltenen immobilisierten ganzen Zellen wird üblicherweise auf einem inerten Untergrund, wie etwa Kunstseide-Baumwoll-Mischgewebe, aufgetragen und zu einer zylinderförmigen Patrone aufgerollt Die Dicke des inerten Untergrundes liegt im allgemeinen zwischen 5 und 500 Tausendstel Millimeter.

Üblicherweise wird ein zentral angebrachter Stab dazu verwendet, um den Aufbau der Patrone zu bewirken, welche sodann eng in eine ummantelte Säule oder ein anderes Gehäuse e'ngepaßt wird, um auf diese Weise ein katalytisches Reaktionsgefäß zu bilden.

Während Kollagen ein bevorzugtes Beispiel für die vorstehend beschriebenen Anwendungen ist, können andere membranbildende Materialien wie Zein und andere dispergierbare natürliche oder synthetische Polymere ebenfalls als Trägermaterial für immobilisierbare ganze Zellen in Membranform verwendet werden. Als zweites Beispiel für die Verwendung natürlichen Proteins zum Komplexieren von Mikrobenzellen wird ein Film aus Zein und ganzen Zellen aus einer Lösung aus Zein und ganzen Zellen gemäß dem Stand der Technik gegossen. Dasselbe Verfahren wie beim Kollagen-Film wurde auch bei Präparieren der Komple-

is ^vp aus dem Protein und den Zellen angewendet.

Zein ist ein Prolamin (alkohollösliches Protein) aus Mais. Es ist das einzige kommerziell erhältliche Prolamin und eines der am wenigsten leicht erhältlichen Pflanzenproteine. Zein tritt überwiegend in der Endosperma des Maiskornes auf. Die Menge an alkohollöslichem Protein steht in direkter Beziehung zum gesamten Endosperma-Proteingehalt, wobei der Zeingehalt in verschiedenen Maisproben zwischen 2,2 und 10,4% der Trockensubstanz schwankt.

Zein wird im Vergleich zu den meisten Proteinen durch einen relativ hohen Fehlbetrag an hydrophilen Gruppen gekennzeichnet. In der Tat bewirk*, der hohe Anteil an unpolaren (Kohlenwasserstoffe) und sauren amidischen Seitenketten die Löslichkeit von Zein in organischen Lösungsmitteln und deren Klassifikation als ein Prolamin.

Lösungen von z. B. kommerziell erhältlichem Zein zum Gießen von Filmen können auf reiner Komponentenbasis hergestellt werden, wobei der Wassergehalt von rohem Zein und anderen Reagenzien in Betracht gezogen werden muß. Die gießfertigen Lösungen werden durch Lösen des Proteins in einem frei wählbaren organischen Lösungsmittel unter leichtem Rühren bei Zimmertemperatur während eines Zeitraums von 1 -2 Stunden, innerhalb dessen die Lösung vervollständigt wird, bereitet. Als geeignete Lösungsmittel werden vorzugsweise 81 Gew.-% Isopropylalkohol und 4%ige Methylcellosolve (Äthylenglycol-Monoäthyl-Äther) verwendet. Die klaren Lösungen enthielten 20 — 30 Gewichtsprozent trockenes Zein und waren von bernsteinfarbigem Aussehen. Polymerisationsmittel, wie Formaldehyd, und Weichmacher sollten kurz vor dem Ausgießen des Films beigefügt werden.

Natürlich kann auch jedes beliebige andere bekannte Verfahren zum Ansetzen geeigneter gießfertiger Zeinlösungen verwendet werden und in der vorstehenden Beschreibung wurde nur ein geeignetes bekanntes Verfahren beispielhaft ausgewählt.

Ein weiteres Verfahren zum Herstellen von Membranen durch Komplexieren von enzymatisch aktivem Protein und ganzen Mikrobenzellen besteht in dei elektrolytischen Fällung einer makromolekularen Proteindispersion, welche mit ganzen Mikrobenzellen vor enzymatischer Aktivität zusammengemischt und komplexiert wurde. Die Mikrobenzellwände sind zum Teil aus Polypeptiden zusammengesetzt, so daß die Zellen eine elektrische Ladung aufweisen, welche vom pH-Wert der Zellsuspension abhängt.

Beim Mischen einer Dispersion aus geeignetem Proteinträgermaterial und einer wäßrigen Lösung aus ganzen Mikrobenzellen werden stabile Makromolekularkomplexe zwischen den Zellen und dem Protein gebildet Diese aus Zellen und Protein bestehenden

Makromolekularkomplexe weisen bei einem auf jeder Seite ihres isoelektrischen Punktes gelegenem pH-Wert eine elektrische Nettoladung auf und würden sich daher unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes bewegen. Beim Trocknen der Komplexe, welches erst nach dem Vorliegen ausreichender Dicke der elektrolytisch gefällten, makromolekularen Komplexe einsetzt, ergibt sich dann die enzymatisch aktive Membran, welche ganze immobilisierte Mikrobenzellen enthält. Sowohl die Zellen als auch das Trägermaterial brauchen nicht in geladener Form vorzuliegen, da sie in der Dispersion Komplexe bilden und daher entweder die Zelle oder der Träger eine elektrische Nettoladung für den Komplex beisteuert.

Nachdem nun die Erfindung allgemein beschrieben wurde, wird ein mehr ins Einzelne gehendes Verständnis der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte spezifische Beispiele erreicht, welche in diese Beschreibung aufgenommen wurden, um die Erfindung besser zu erläutern, und nicht dazu dienen sollen, als Begrenzung der Erfindung betrachtet zu werden, wenn dies nicht ausdrücklich betont wird.

Beispiel 1

20 g gefrorene Zellen von Streptomyces Phaeochromogenes (Chargen-Nr. 6-7-72) wurden mit destilliertem Wasser so aufgefüllt, daß das Volumen der Suspension bei 100 ml lag. Die Suspension wurde 10 Minuten lang gerührt, um die Zellen zu dispergieren. Die Zellsuspension wurde 15 Minuten lang unter Schütteln (130 Umdrehungen pro Minute) in einem Rotationswasserbadschüttler auf 80°C erhitzt und die Suspension sodann langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt.

HOg Hautkollagen wurde 100 ml Wasser zugegeben und in einem Mischer vermischt. Der pH-Wert des innig vermischten Gemenges wurde durch Zugabe von 1 n-NaOH-Lösung auf 11,2 eingestellt. Die sich hieraus ergebende Zellsuspension wurde sodann langsam in die Kollagendispersion eingegeben. Die Mischung wurde in Abständen abgekühlt, um ein Ansteigen der Temperatur auf über 20⁰C zu verhindern. Die gemischte Dispersion wurde auf ein Polyesterblatt vergossen und sodann bei Zimmertemperatur getrocknet. Das totale Trockengewicht des Komplexes betrug 12,5 g. Der getrocknete Komplex wurde eine Minute lang in Formaldehydlösung (10%ig und 1% Natriumbicarbonat enthaltend, pH-Wert 8,35) gegerbt. Er wurde danach sofort eine halbe Stunde lang unter kaltem fließendem Wasser gewaschen. 1,23 g der gegerbten Komplexmembran wurden in klei.ie Stücke geschnitten und auf ihre Glucose-Isomerase-Aktivität hin uniercucht. Die ca. 6x6 mm messenden Stückchen wurden dazu verwendet, um die Isomerisation von 5 ml 18%iger Glucose (bestehend aus 0,01 molarem Mg⁺+ und 0,2molarem Phosphatpuffer mit pH 7) bei 70° C zu katalysieren. Die Reaktion wurde in einem auf einem Schüttler angebrachten Testrohr eingeleitet und bei 70° C durchgeführt Das Schütteln wurde mit einer Geschwindigkeit von 150 Umläufen pro Minute durchgeführt Die Reaktion wurde durch Feststellen der sich bildenden Menge an Fructose, wobei die Thiobarbitursäuremethode (2) verwendet wurde, verfolgt Das Probeverfahren wurde modifiziert und für die Verwendung in einem automatischen Analyseapparat automatisiert Der prozentuale in Fructose umgewandelte Glucoseanteil wurde während verschiedener Reaktionszeiten entnommen. Tabelle 1 faßt die Ergebnisse zusammen. Aus den anfänglichen Umwandlungsdaten wurde berechnet, daß pro Gramm des Komplexes insgesamt Streptomyces Phaeochromogenes-Zellen, welche 131 Einheiten von Glucose-Isomerase-Aktivität entsprechen, immobilisiert wurden. Eine Einheit wurde definiert als diejenige Menge an Enzym, welche 1 mg Fructose bei 70°C pro Stunde erzeugt.

Tabelle 1

Zeit	Umwandlung
(Stunden)	in Prozenten
0,5	9,0
1,0	16,6
1,5	23,5
2,0	30,1
4,0	42,1
5,5	45,0
	Beispiel 2 '

Dieses Beispiel weist den Einfluß des Gerbens von Membranen aus Komplexen von Kollagen und Zellen in einer Formaldehyd-Lösung als Funktion der Zeit nach. Das Vernetzen der Membran führt zu stabilen Komplexen, welche bei hohen Temperaturen (bis zu 7O⁰C) verwendet werden können.

Destilliertes Wasser wurde zu 33 g gefrorener Streptomyces Phaeochromogen-Zellen (Chargen-Nr. 6-29-72) gegeben, bis das Volumen der Suspension 200 ml betrug. Die Suspension wurde magnetisch 15 Minuten lang gerührt, um die Zellen gut zu dispergieren. Die Zellsuspension wurde 1,5 Stunden lang in einem Rotationswasserbadschüttler (bei 130 UpM) über 8O⁰C erhitzt.

Der Suspension wurden 150 g Hautkollagen zugegeben und der Kollagen-Zell-Komplex magnetisch gerührt. Der pH-Wert der Mischung wurde unter fortgesetztem Rühren langsam auf einen Wert von 11,35 geändert, indem tropfenweise 1 n-NaOH zugegeben wurde. (Langsame Zugabe von verdünntem Natriumhydroxyd verhindert bei schnellem magnetischem Rühren ein lokales Ansteigen des pH-Wertes der Mischung über den erwünschten Wert.) Während der zweistündigen Rührperiode wurde ein Ansteigen der Mischungstemperatur auf über 20⁰C vermieden. Die Dispersion wurde auf ein Blatt aus Mylar gegossen und bei Zimmertemperatur trocknen gelassen.

Ein kleiner Teil der getrockneten Komplexmembran wurde zerschnitten und in sieben Stücke geteilt. Jedes Stück wurde gewogen und unterschiedlich lange in flüssigem Formaldehyd (10%ig mit 1% Natriumbikarbonat, pH 8) gegerbt. Unmittelbar danach wurde jedes Stück unter fließendem kaltem Wasser eine halbe Stunde lang gewaschen. Auch die nicht gegerbten Stücke wurden eine halbe Stunde lang gewaschen. Jedes Stück wurde sodann bei 7O⁰C auf Glucose-Isomerase-Aktivität untersucht, wobei 10 ml 18%iger Glucose (welche 0,01 molares Mg⁺⁺ und 0,1% Methylparaben enthielt) als Substrat verwendet wurden. Die Reaktion wurde in Teströhren unter Schütteln (130 Zyklen p. M.) durchgeführt. Durch Messung der in einer halben Stunde gebildeten Fructose wurden die Enzymeinheiten bei jedem Stück berechnet Tabelle 2 faßt die Resultate zusammen:

Komplex-	Gerbzeit	Gesamte
gewichl		Einheiten der
		Glucose-
(g)	(min)	Isomerase
0,42	0	54,0
0,29	0,5	80,4
0,35	1,0	71,4
0,26	2,0	64,2
0,45	5,0	93,6
0,47	10,0	25,6
0,38	30,0	4,8
	Beispiel 3

Einheilen des Komplexes

(g)

128,5
268,4
201.0
249,0
207,6

54,6

12,7

66 g gefrorener Streptomyces Phaeochromogen-Zellen (Chargen-Nr. 6-29-72) wurden in 200 ml Wasser und 210 g Hautkollagen suspendiert und die Membranen aus Kollagen-Zell-Komplexen wurden nach dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Membrane wurde sodann in einer Formaldehydlösung gegerbt und danach eine halbe Stunde unter fließendem kaltem Wasser gewaschen.

25 g der Kompiexmembranen wurden auf ein ca. 128 mm breites Filtergewebe, das als Abstandselement diente, geschichtet. Ein 127 mm langer und 3 mm dicker Glasstab wurde als Zentralelement verwendet. Der Kollagen-Zellmembran-Komplex wurde auf dem Filtergewebe (0,15 mm dick) zu zwei Patronen aufgewickelt. Jede Patrone war 127 mm lang und hatte einen Außendurchmesser von 25,4 mm.

Die zwei Patronen wurden Rücken an Rücken in eine ummantelte Glassäule gepackt. Die Säulenabmessungen sind 292 mm Mantellänge und 25,4 mm Innendurchmesser. Die Säulen hatten am Boden Ausschnitte, auf denen die Patronen abgestützt wurden. Die Säule war auch mit einem Vorerwärmungsteil ausgerüstet, um die Substratlösung vor der Kontaktnahme mit dem Katalysatorbett auf die richtige Temperatur zu bringen. Die Temperatur wurde in diesem System durch Wasser, welches mit einer hohen Flußraie durch den Säulenmantel zirkulierte, kontrolliert, wobei ein Thermostat verwendet wurde. In dieser Weise konnte die Temperatur des Reaktionsgefäßes auf ±0,2° C konstant gehalten werden. Die Säule wurde dazu verwendet, um kontinuierlich Glucose zu isomerisieren, welche durch eine peristaltische Pumpe am Boden der Säule eingeleitet wurde. Die Flüssigkeit floß durch die Säule nach oben, und das Produkt wurde im Kopf der Säule gesammelt. In dieser Durchflußvorrichtungsanordnung wurde das gleichförmige laminare Fließverhalten den Membranoberflächen durch die Kapillarwirkung der Filtertuchabstände und den geringen Druck, der von der peristaltischen Pumpe bewirkt wird, erleichtert Der Transport der Reagenzien und der Produkte in den Membrankomplex hinein bzw. heraus wurde durch Diffusion bewirkt Die komplexierte Zellmembran wurde auf diese Weise wirksam in Kontakt gebracht

Die Säule arbeitet bei 70⁰C. Das verwendete Substrat war 18%ige Glucose, welche 0,01-molares Mg⁺⁺ und 0,1% Methylparaben enthielt Im Substrat wurde kein Puffer verwendet und der pH-Wert des Substrates wurde durch die Verwendung von 1 η-Natronlauge auf 7,1 gebracht Das leere Volumen der Säule betrug ungefähr 20 ml und die Durchflußrate variierte zwischen 11 und 12 ml/Stunde. Diese Zahlen entsprechen einer Verweilzeit von 1,7 bis 1,8 Stunden in der Säule. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt:

Tabelle 3

Dauer der Probe

Umwandlung
in Prozent

4 Stunden
5,5 Stunden
31 Stunden
53 Stunden
79 Stunden

4 Tage

5 Tage

6 Tage

7 Tage

8 Tage
10 Tage
11,12 Tage

12 Tage

13 Tage

14 Tage

15 Tage

41,0
42,5
40,0
40,0
41,8
40,6
40,6
41,0
39,7
38,4
35A
35,0
35,0
38,4
38,5
40,0

Die Kolonne setzte die Glucose-Isomerisierung sogar noch einige Wochen nach Beendigung der täglichen Messungen kontinuierlich fort.

Beispiel 4

Dieses Beispiel weist die Herstellung von Komplexmembranen aus enzymatisch aktiven Protein und ganzen Mikrobenzellen durch elektrolytische Fällung nach.

0,75 g Natriumalginat wurden in 75 ml destilliertem Wasser gelöst und zu 100 ml l%iger Kollagendispersion zugegeben. Dazu wurde tropfenweise und unter ständigem magnetischen Rühren TRIS-Lösung zugegeben bis ein pH-Wert von 8,5 erreicht und die Mischung gut dispergiert war. Ein Gramm getrocknete Streptomyces Phaechromogen-Zellen wurde mit hoher magnetischer Rührgeschwindigkeit unter die Dispersion gemischt.

Die Dispersion wurde in ein Edelstahlgefäß, welches als Kathode diente, getan. Ein flexibler Edelstahlschirrn wurde in der Mitte des elektrolytischen Fällungsgefäßes angeordnet und wie eine Anode mit der Stromquelle verbunden. Beim Anlegen eines Gleichstroms von 0,5 — 0,6 Ampere bei einer Spannung von 50 V begann sich der Komplex aus den ganzen Zellen und dem Kollagen auf der flexiblen Edelstahlanode niederzuschlagen. Nach 15minütiger Ablagerung wurde die Stromquelle abgeschaltet und die Anode aus dem Gefäß

so herausgenommen. Die Membran wurde auf der Elektrode getrocknet Durch Wiederholung dieses Vorganges wurden insgesamt 3,6 g (Tockengewicht) Membranmaierial aus ganzen Zell-Kollagen-Komplexen auf 9 Edelstahlschirmen niedergeschlagen.

Diese Schirme wurden zusammen mit den aufgetragenen Membranen in ein mit Ein- und Auslaß versehenes Glasgehäuse gebracht Diese Vorrichtung wurde dazu verwendet um die Umwandlung von Glucose in Fructose durch Hindurchtretenlassen der Substratlösung durch die aktive, immobilisierte, ganze Mikrobenzelle enthaltende Membran zu katalysieren. Diese Vorrichtung wurde nach dem Zirkulaticnsverfahren, mit Auswaschen nach jedem Durchlauf, bei 60⁰C dreimal betrieben. Jedesmal wurde festgestellt daß die immobilisierte ganze Mikrobenzellen enthaltende Glucose-Isomerase aktiv war, wie dies durch eine beachtliche (13%ige) Umwandlung von Glucose in Fructose bewiesen wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Enzymatisch aktive Membran, umfassend eine polymere Membran und aktive Enzyme, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus enzymatisch aktiven, ganzen Mikrobenzellen besteht, die direkt an eine Membran aus einem Protein, das aus der Gruppe Kollagen, Zein, Kasein, Ovalbumin, Weizengluten. Fibrinogen, Myosin und Mucoprotein ausgewählt ist, oder aus einem Polypeptid, das aus der Gruppe Polyglutamat, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyrosin und Copolymere aus Leucin und p-Aminophenylalanin ausgewählt ist, komplex gebunden sind, wobei die Mikrobenzellen in der Membran dispergiert sind und über Wasserstoffbrücken, salzartige Verknüpfungen und Van-der-Waals-Kräfte komplex gebunden und immobilisiert sind.

2. Enzymatisch aktive Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus Kollagen oder Zein besteht.

3. Enzymatisch aktive Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auf eine selbsttragende Basis aufgeschichtet ist.

4. Enzymatisch aktive Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Membran in trockenem Zustand zwischen 0,005 und 0,1 mm liegt.

5. Enzymatisch aktive Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus Kollagen besteht und gegerbt ist.

6. Verfahren zur Herstellung der enzymatisch aktiven Membranen gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion aus einem Protein, das aus der Gruppe Kollagen, Zein, Kasein, Ovalbumin, Weizengluten, Fibrinogen, Myosin und Mucoprotein ausgewählt ist, oder aus einem Polypeptid, das aus der Gruppe Polygiutamat, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyrosin und Copolymeren aus Leucin und p-Aminophenylalanin ausgewählt ist, und ganzen Mikrobenzellen unter solchen Bedingungen bereitet, daß die Dispersion des Proteins oder des Polypeptids einen dem Mikrobenzellentyp entsprechenden pH-Wert besitzt; die Dispersion zu einer Membran vergießt; und die Membran unter Ausbildung von komplexierenden Gruppen trocknet, die die ganzen Mikrobenzellen über Wasserstoffbrücken, salzartige Verknüpfungen und Van-der-Waals-Kräfte an das Protein oder das Polypeptid der Membran komplex binden und immobilisieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Protein Kollagen verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Membran gerbt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion bei einem pH-Wert von 2 bis 12 bildet.

10. Verfahren zur Herstellung der enzymatisch aktiven Membranen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion aus einem Protein, das aus der Gruppe Kollagen, Zein, Kasein, Ovalbumin, Weizengluten, Fibrinogen, Myosin und Mucoprotein ausgewählt ist, oder aus einem Polypeptid, das aus der Gruppe Polyglutamat, Polyaspartat, Polyphenylalanin, Polytyrosin und

Copolymeren aus Leucin und p-Aminophenylalanin ausgewählt ist, und ganzen Mikrobenzellen unter Ausbildung von komplexierenden Gruppen, die die ganzen Mikrobenzellen über Wasserstoffbrücken, salzartige Verknüpfungen und Van-der-Waals-Kräfte an das Protein oder das Polypeptid der Membran komplex binden und immobilisieren, elektrolytisch fällt und die gebildete, ganze Mikrobenzellen enthaltende Membran trocknet

11. Verwendung der Membran gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, zur Durchführung enzymatischer Reaktionen in enzymatisch reaktiven Substraten, wobei die besagten Substrate mit der enzymatisch aktiven Membran in Berührung kommen.

12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als reaktwes Substrat eine Stärkelösung einsetzt, die in Berührung mit der enzymatisch aktiven Membran hydrolysiert wird.

13. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als reaktives Substrat eine Sucrose-Lösung einsetzt, die in Berührung mit der enzymatisch aktiven Membran hydrolysiert wird.

14. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als reaktives Substrat D-Glucose einsetzt, die in Berührung mit der enzymatisch aktiven Membran isomerisiert wird.