DE2528617A1 - PROCESS FOR IMMOBILIZING ENZYMES, THE PRODUCTS RECEIVED THEREOF AND THEIR USE - Google Patents

PROCESS FOR IMMOBILIZING ENZYMES, THE PRODUCTS RECEIVED THEREOF AND THEIR USE

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DE2528617A1
DE2528617A1 DE19752528617 DE2528617A DE2528617A1 DE 2528617 A1 DE2528617 A1 DE 2528617A1 DE 19752528617 DE19752528617 DE 19752528617 DE 2528617 A DE2528617 A DE 2528617A DE 2528617 A1 DE2528617 A1 DE 2528617A1
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hydrodynamic volume
solution
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George Graham Allan
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/04Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0203Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds

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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKERPATENT ADVOCATES A. GRÜNECKER

-DIPL.-ING.-DIPL.-ING.

H. KINKELDEYH. KINKELDEY

DR.-INO.DR.-INO.

W. STOCKMAlRW. STOCKMAlR

DR.-ING. ■ AaE(CALTECH)DR.-ING. ■ AaE (CALTECH)

K. SCHUMANNK. SCHUMANN

DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.

P. H. JAKOBP. H. JAKOB

DIPL.-INQ.DIPL.-INQ.

G. BEZOLDG. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPU-CHEM.DR. RER. NAT. · DIPU-CHEM.

MÜNCHENMUNICH

E. K. WEILE. K. WEIL

DR. RER. OEC. INQ.DR. RER. OEC. INQ.

LINDAULINDAU

MÜNCHEN 22MUNICH 22

MAXIMILIANSTRASSE 43MAXIMILIANSTRASSE 43

25. Juni 1975
P 9330
June 25, 1975
P 9330

Research Corp.Research Corp.

Lexington AvenueLexington Avenue

Hew York, Ii.Y. 10017, USAHew York, Ii.Y. 10017, USA

Verfahren zum Immobilisieren von Enzymen, die dabei erhaltenen Produkte und ihre VerwendungProcess for immobilizing enzymes obtained thereby Products and their uses

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum physikalischen Immobilisieren (Unbeweglichmachen) oder Festhalten von Enzymen innerhalb der Poren von mikroporösen Trägern zur Isolierung der Enzyme öder Verwendung der immobilisierten Enzyme in kontinuierlichen katalytischen Prozessen, zur Steuerung der Substratumwandlung und dgl.The invention relates to a method for physically immobilizing (immobilizing) or holding Enzymes within the pores of microporous carriers to isolate the enzymes or use the immobilized ones Enzymes in continuous catalytic processes to control substrate conversion and the like.

Die Enzymtechnologie ist für die Zukunft sehr vielversprechend, die Isolierung der Enzyme war nach den bisher bekannten Verfahren jedoch schwierig und kostspielig. Die Verwendung von Enzymen als heterogene spezifische Katalysatoren in derThe enzyme technology is very promising for the future, the isolation of the enzymes was according to the previously known methods however difficult and costly. The use of enzymes as heterogeneous specific catalysts in the

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TELEFON (089)355962 TELEX O5-2933O TELEGRAMME MONAPATTELEPHONE (089) 355962 TELEX O5-2933O TELEGRAMS MONAP

Forschung und in der Industrie nimmt zu und wird zunehmend wichtiger. Es ist bekannt, daß Enzyme für ihre wirksame Verwendung nach verschiedenen Verfahren künstlich immobilisiert (unbeweglich) gemacht werden können:(1) durch Adsorption an inerten Trägern oder synthetischen ionenaustauscherharzen,Research and industry is increasing and becoming increasingly important. It is known that enzymes for their effective use can be artificially immobilized (immobile) by various methods: (1) by adsorption on inert carriers or synthetic ion exchange resins,

(2) durch Einschluß in Gelgitteui, deren Poren zu klein sind, um das Entweichen des eingeschlossenen Proteins zu ermöglichen,(2) by inclusion in Gelgitteui whose pores are too small, to allow the trapped protein to escape,

(3) durch kovalentes Binden des Enzyms an einen geeigneten wasserunlöslichen Träger über funktioneile Gruppen, die für die biologische Aktivität des Enzyms nicht wesentlich sind, (4)durch kovalentes Binden des Enzyms an ein geeignetes Substrat unter Verwendung eines geeigneten bifunktioneilen Reagens, (5) durch Adsorbieren des Enzyms an ein geeignetes Trägermaterial und anschließende intermolekulare Vernetzung des Enzyms. Diese Verfahren führen im allgemeinen zu einer starken Abnahme der Aktivität des Enzyms, in vielen Fällen um mehr als die Hälfte dei- Aktivität, die das Enzym in Lösung aufweist.(3) by covalently attaching the enzyme to a suitable water-insoluble carrier via functional groups that are responsible for the biological activity of the enzyme is not essential, (4) by covalently attaching the enzyme to an appropriate substrate using a suitable bifunctional reagent, (5) by adsorbing the enzyme on a suitable carrier material and then intermolecular crosslinking of the enzyme. These methods generally result in a large decrease in the activity of the enzyme, in many cases by more than half the activity that the enzyme has in solution.

In der US-Patentschrift 3 576 760 ist das Einschließen von Enzymen in wasserlöslichen Hydroxyalkylacrylat- oder Methacrylat-Polymerisaten beschrieben. In der US-Patentschrift 3 766 013 ist eine Polytetrafluoräthylenmatrix beschrieben, innerhalb der ein was serunlöslicher Träger mit einem an den Träger chemisch gebundenen, katalytisch aktiven Enzym dispergiert ist. In der britischen Patentschrift 953 414 ist angegeben, daß natürliche oder synthetische polymere Materialien oder Lipoide eingebettete Enzyme enthalten können, wobei diePoren des Polymerisats oder Lipoids für das eingebettete Enzym nicht durchlässig sind.US Pat. No. 3,576,760 describes the inclusion of enzymes in water-soluble hydroxyalkyl acrylate or methacrylate polymers. In US Pat. No. 3,766,013, a polytetrafluoroethylene matrix is described, within which a carrier insoluble in serum is dispersed with a catalytically active enzyme chemically bound to the carrier. British Patent 953,414 states that natural or synthetic polymeric materials or lipids may contain embedded enzymes, the pores of the polymer or lipoid being impermeable to the embedded enzyme.

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Sine Übersicht über die Herstellung von verschiedenen Typen von immobilisierten Enzymsystemen und ihre Verwendungen ist in "Biochemical Aspects of Reactions an Solid Supports", herausgegeben von George R. Stark, Academic Press, 1971 (Kapitel 1, "Water-Insoluble Enzyme Derivatives and Artificial Enzyme Membranes"), enthalten.Sine overview of the manufacture of different types of immobilized enzyme systems and their uses is in "Biochemical Aspects of Reactions an Solid Supports", edited by George R. Stark, Academic Press, 1971 (Chapter 1, "Water-Insoluble Enzyme Derivatives and Artificial Enzyme Membranes ").

Es ist bekannt, daß Polyelektrolyte in Lösung ihr hydrodynamisches Volumen ändern, wenn beispielsweise eine Änderung der Umgebungsbedingungen, in denen der Polyelektrolyt vorliegt,auftritt, und daß diese Änderung des hydrodynamischen Volumens dazu ausgenutzt werden kann, um das PoIyelektrolytmolekül in den Mikroporen von mikroporösen Feststoffen physikalisch festzuhalten (einzuschließen), wie beispielsweise in dem Artikel von Allan et al, "Physical Entrapment of Polyelectrolytes within Microporous Solids: The Jack-in-the-Box-Effect", Nature, Band 225, Nr. 5228, Seiten 175 bis 176 (10. Jan. 1970), angegeben.It is known that polyelectrolytes have their hydrodynamic properties in solution Change volume when, for example, a change in the environmental conditions in which the polyelectrolyte occurs, and that this change of the hydrodynamic The volume can be used to remove the polyelectrolyte molecule to physically retain (entrap) in the micropores of microporous solids, such as for example in the article by Allan et al, "Physical Entrapment of Polyelectrolytes within Microporous Solids: The Jack-in-the-Box-Effect ", Nature, Volume 225, No. 5228, Pp. 175-176 (Jan. 10, 1970).

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum physikalischen Immobilisieren (Unbeweglichmachen) von Enzymen innerhalb der Poren eines vorgeformten mikroporösen Trägers anzugeben, bei dem die chemische Struktur des Enzyms nicht verändert wird und das Enzym keinen Aktivitätsverlust erleidet. Weitere Ziele bestehen darin, ein immobilis5-ertes Enzymsystem anzugeben, in dem das Enzym nur einen geringen oder keinen enzymatischen Aktivitätsverlust erleidet, sowie ein Verfahren zum Isolieren und Konzentrieren von bekannten und unbekannten Enzymen aus natürlichen Quellen rnzugebeno The main object of the present invention is to provide an improved method for physically immobilizing (immobilizing) enzymes within the pores of a preformed microporous carrier in which the chemical structure of the enzyme is not altered and the enzyme does not suffer any loss of activity. Other objectives are to provide a immobilis5-ertes enzyme system in which the enzyme undergoes little or no enzymatic activity loss, and a method for isolating and concentrating of known and unknown enzymes from natural sources rnzugeben o

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum physikalischen Immobilisieren (Unbeweglichmachen) eines katalytisch aktiven Enzyms innerhalb der Poren eines in Wasser unlöslichen, vorgeformten, mikroporösen Trägers, ohne daß dabei die chemische Struktur des Enzyms verändert wird und dieses nur einen geringen oder keinen Verlust an enzymatischer Aktivität erleidet, das dadurch gkennzeichnet ist, daß manThe invention relates to a method for the physical immobilization (immobilization) of a catalytically active Enzyme within the pores of a water-insoluble, pre-formed, microporous carrier without affecting the chemical structure of the enzyme is changed and this has little or no loss of enzymatic Activity, which is characterized by the fact that one

1) das hydrodynamische Volumen des Enzyms durch Einstellen seiner Umgebung verkleinert,1) decreases the hydrodynamic volume of the enzyme by adjusting its environment,

2) einen mikroporösen Träger mit Mikroporen, deren Volumen gleich oder größer ist als das verkleinerte hydrodynamische Volumen, des Enzyms,so in Kontakt bringt, daß das Enzym frei in die Poren des Trägers eintreten kann, und2) a microporous support with micropores, their volume is equal to or greater than the reduced hydrodynamic volume, of the enzyme, so that it brings the enzyme into contact can freely enter the pores of the carrier, and

3) die Umgebung des Enzyms, während es mit dem mikroporösen Träger in Kontakt steht, wieder so einstellt, daß sich sein hydrodynamisches Volumen vergrößert und das vergrößerte Enzym innerhalb der Poren des mikroporösen Trägers physikalisch festgehalten (eingeschlossen) wird.3) the environment of the enzyme, while in contact with the microporous support, readjusts to its hydrodynamic volume increased and the enzyme enlarged within the pores of the microporous The carrier is physically held (trapped).

DasVerfahrenfier Erfindung eignet sich zum Isolieren von bekannten und unbekannten Enzymen und zur Verwendung der Enzyme In kontinuierlichen katalytischen Verfahren, zum Kontrollieren der Substratumwandlung, zum Nachweis und zur Untersuchung von chemischen Verbindungen, als spezifische Adsorbentien und dgl.The method of the invention is useful for isolating known ones and unknown enzymes and for the use of the enzymes in continuous catalytic processes, for Controlling the substrate conversion, for the detection and investigation of chemical compounds, as specific Adsorbents and the like.

Gegenstand der Erfindung sind ferner künstlich immobilisierte (unbeweglich gemachte) Enzymsysteme, in denen das Enzym innerhalb der Mikroporen eines mikroporösen FeststoffesThe invention also relates to artificially immobilized (immobilized) enzyme systems in which the enzyme within the micropores of a microporous solid

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eingeschlossen (festgehalten) ist, ohne daß die chemische Struktur des Enzyms verändert wird^und wobei das Enzym nur einen geringen oder keinen enzymatisehen Aktivitätsverlust erleidet.is enclosed (held) without the chemical Structure of the enzyme is changed ^ and being the enzyme only suffers little or no loss of enzymatic activity.

Nachfolgend werden die hier verwendeten Ausdrücke definiert: Unter "Enzym" ist ein durch lebende Zellen erzeugter Katalysator zu verstehen, dabei handelt es sich im allgemeinen um Komplexe, verhältnismäßig große Proteinraoleküle mit sowohl positiven als auch negativen Reaktionszentren. Beispiele für Enzyme sind Arayl3.se, Katalyse, Erepsin, ß-Glucosidase, Lipase, Melibiase, Maltese, Papain. Pectolase, Pepsin, Phosphatase, Protease, 2enin,Invertase,Trypsin, Tyrosinase und Urease. Die Enzyme können in die folgenden allgemeinen Klassen eingeteilt v/erden: (1) hydrolytische Enzyme oder Hydrolasen, die komplizierte Verbindungen zu einfacheren Verbindungen hydrolysieren, (2) fermentierende Enzyme oder 2/ymasen,die im allgemeinen Monosaccharide in Milchsäure, Buttersäure oder Alkohol und dgl. umwandln, (3) oxydierende Fermente oder Oxydasen,(4) reduzierende Enzyme oder Reduktasen, (5) katalysierende Enzyme oder Kataüase^und (6) Antikatalasen, die der kata-ly tischen Wirkung entgegen—wirken.The terms used here are defined below: Under "enzyme" is a catalyst produced by living cells to understand, these are generally complexes, relatively large protein molecules with both positive as well as negative reaction centers. Examples of enzymes are Arayl3.se, catalysis, erepsin, ß-glucosidase, Lipase, Melibiase, Maltese, Papain. Pectolase, pepsin, Phosphatase, protease, 2enin, invertase, trypsin, tyrosinase and urease. The enzymes can be divided into the following general classes: (1) hydrolytic enzymes or Hydrolases, which hydrolyze complex compounds into simpler compounds, (2) fermenting enzymes or 2 / ymasen, which are generally monosaccharides in lactic acid, butyric acid or converting alcohol and the like, (3) oxidizing ferments or oxidases, (4) reducing enzymes or reductases, (5) catalyzing enzymes or Kataüase ^ and (6) Antikatalasen, which counteract the catalytic effect.

Unter dem "isoelektrischen Punkt" ist der Punkt der elektrische! Neutralität oder des ITullpotentials zu verstehen. Im Falle eines Enzyms ist der isoelektrische Punkt der pH-v7ert, bei dem das Enzym neutral ist. Unterhalb oder oberhalb dieses pH-Wertes wirkt das Enzym entweder als Base oder als Säure.Under the "isoelectric point" the point is the electrical one! Understanding neutrality or ITull potential. In the event of of an enzyme, the isoelectric point is the pH value at which the enzyme is neutral. Below or above this pH value, the enzyme acts either as a base or as an acid.

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Unter dem Ausdruck "mikroporöser Träger" ist ein in Wasser unlösliches Material zu verstehen, das Poren auf v/eist, deren Größe in der Größenordnung des Enzymmoleküls, beispielsweise von 20 bis 1000 A>. liegt. Die Größe der Mikroporen in dem Träger, der das Enzym einschließen kann, hängt von dem hydrodynamischen Volumen des jeweils verwendeten Enzyms ab. Zu mikroporösen Trägern, die verwendet werden können, gehören natürliche und synthetische polymere Materialien, Metalle mit proösen Oberflächen und anorganische Materialien mit mikroporösen Oberflächen, wie Keramikmaterialien. Spezifische Materialien, die verwendet werden können Λ sind z. B. Cellulosematerialien, Celluloseester, Polyolefine, Polyamide, Polyester, Polyfluorverbindungen, Polycarbonate und dgl. Der mikroporöse Träger ist vorzugsweise elektrisch neutral und gegenüber dem darin zu immobilisierenden Enzym(en) chemisch inert.The expression “microporous carrier” is to be understood as meaning a material which is insoluble in water and has pores whose size is in the order of magnitude of the enzyme molecule, for example from 20 to 1000 Å. lies. The size of the micropores in the carrier that can entrap the enzyme depends on the hydrodynamic volume of the particular enzyme used. Microporous supports that can be used include natural and synthetic polymeric materials, metals with proous surfaces, and inorganic materials with microporous surfaces such as ceramic materials. Specific materials that can be used Λ include: B. cellulose materials, cellulose esters, polyolefins, polyamides, polyesters, polyfluoro compounds, polycarbonates and the like. The microporous carrier is preferably electrically neutral and chemically inert to the enzyme (s) to be immobilized therein.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "hydrodynamisches Volumen" ist das von dem Enzymmolekül in Lösung besetzte Volumen zu verstehen. Enzyme ändern ihr hydrodynamisches Volumen, wenn die Umgebungsbedingungen, welche das Enzym umgeben, verändert werden, beispielsweise durch Änderung des pH-Wertes der Lösung, in v;e Icher das Enzym gelöst ist. An dem isoelektrischen Punkt besetzt das Enzym im allgemeinen sein kleinstes Volumen.As used herein, the term "hydrodynamic volume" means the volume occupied by the enzyme molecule in solution to understand. Enzymes change their hydrodynamic volume when the environmental conditions surrounding the enzyme are changed, for example by changing the pH the solution in which the enzyme is dissolved. On the isoelectric At this point, the enzyme generally occupies its smallest volume.

Enzyme können innerhalb der Poren von vorgeformten mikroporösen Trägern eingefangen (festgehalten) werden, ohne daß sich dabei ihre chemische Struktur ändert,wobei sie nur einen geringen oder keinen enzymatischen Aktivitätsverlust erleiden, indemEnzymes can be trapped (held in place) within the pores of preformed microporous supports without becoming changes their chemical structure with little or no loss of enzymatic activity by

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man das hydrodynamische Volumen dsr Enzyme bis zu dem Punkte verkleinert, an dem sie in die Mikroporen des mikroporösen Trägers eintreten können, und dann das hydrodynamische Volumen des Enzyms vergrößert, um sie innerhalb der Mikroporen physikalisch zu immobilisieren (unbeweglich zu machen). Das hydrodynamische Volumen des Enzjnns wird durch Einstellung der Umgebung des Enzyms, im allgemeinen des pH-Wertes der das Enzym enthaltenden Lösung, variiert. Das von dem Enzym besetzte Volumen ist an seinem isoelektrischen Punkt minimal und nimmt bis zu einem maximalen hydrodj/namischen Wert bei pH-Werten zu beiden Seiten des isoelektrischen Punktes zu. Der isoelektrische Punkt von vielen Enzymen ist bekannt und wurde bereits bestimmt.get the hydrodynamic volume dsr enzymes up to that Downsized points where they can enter the micropores of the microporous support, and then the hydrodynamic Enlarged volume of the enzyme in order to physically immobilize (immobile close). The hydrodynamic volume of the Enzjnns is due to Adjustment of the environment of the enzyme, generally the pH of the solution containing the enzyme, varies. The volume occupied by the enzyme is minimal at its isoelectric point and increases to a maximum hydrodynamic value at pH values on both sides of the isoelectric point. The isoelectric point of many enzymes is known and has already been determined.

Wenn das hydrodynamische Volumen des Enzyms seinen Minimalerer t hat oder in der Nähe liegt, wird der mikroporöse Träger für eine ausreichende Zeitspanne mit dem Enzym in physikalischen Kontakt gebracht, damit die Enzymmoleküle in die Mikroporen des Trägers eindringen können. Im allgemeinen ist zur Erzielung eines maximalen Enzymgehaltes innerhalb der Mikroporen des mikroporösen Trägers eine Kontaktzeit von nur ein paar Minuten erforderlich. Die Bewegung des Enzyms oder.der Enzyme in der Enzymlösung, die auch den vorgeformten Mikroporösen Träger enthält, ist willkürlich (statistisch), so daß eine normale statistische Verteilung der Enzymmoleküle innerhalb und außerhalb der Mikroporen des Trägers auftritt. Nach einer geeigneten Kontaktzeit wird der pH-Wertder das Enzym oder die Enzyme enthaltenden Lösung eingestellt,,um das hydrodynamische Volumen des Enzyms zu vergrößern.When the hydrodynamic volume of the enzyme is more minimal t has or is close to, the microporous support will be in with the enzyme for a sufficient period of time brought physical contact to allow the enzyme molecules can penetrate into the micropores of the carrier. In general, to achieve maximum enzyme content a contact time of only a few minutes is required within the micropores of the microporous support. the Movement of the enzyme or enzymes in the enzyme solution which also contains the preformed microporous carrier, is arbitrary (statistical), so that a normal statistical distribution of the enzyme molecules within and occurs outside the micropores of the carrier. After a suitable contact time, the pH becomes the Enzyme or the solution containing the enzymes adjusted to increase the hydrodynamic volume of the enzyme.

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Wenn das hydrodynamische Volumen zunimmt, vergrößert sich das Molekül des Enzyms, wodurch das Molekül in seinem vergrößerten Zustand innerhalb jener Mikroporen physikalisch eingeschlossen (festgehalten) wird, deren Volumen kleiner ist als das Volumen des vergrößerten Enzymmoleküls.When the hydrodynamic volume increases, it increases the molecule of the enzyme, making the molecule physically in its enlarged state within those micropores is included (held), the volume of which is smaller than the volume of the enlarged enzyme molecule.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß auf die vorstehend beschriebene Weise in mikroporösen Trägern eingeschlossene (festgehaltene) Enzyme nur wenig oder nicht ihre enzymatische Aktivität verlieren. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Systemen zum Immobilisieren von Enzymen, wie sie bisher angewendet worden sind, die im allgemeinen zu einem starken Verlust an enzymatischer Aktivität führten.It has now surprisingly been found that entrapped in microporous carriers in the manner described above (Trapped) enzymes lose little or no enzymatic activity. This is a major benefit compared to systems for immobilizing enzymes, as they have been used hitherto, which generally lead to a severe loss of enzymatic activity.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Isolieren bekannter oder unbekannter Enzyme aus Naturstoffen, z. B. einem zellulären Material, welche die Enzyme enthalten. Die konventionellen Verfahren zum Isolieren von Enzymen aus einem zellulären Material machen die Behandlung von großen Volumina des Materials und die anschließende Filtrierung, Abseihung, Extraktion, Fxltrierung und dgl. erforderlich. Das Endergebnis ist eine sehr geringe Menge an aktivem Enzym. Die Verfahren sind zeitraubend, unwirksam und' schwierig durchzuführen. Das"erfindungsgemäße Verfahren kann zur einfachen und billigen Abtrennung und Isolierung von Enzymen aus Quellen angewendet werden, in denen sie natürlich vorkommen. Das das Enzym enthaltende Material wird zerkleinert und in einer wässrigen Lösung aufgeschlämmt, das Enzym wird nach konventionellen ExtraktionsverfahrenAnother aspect of the present invention is the use of the method described above for Isolating known or unknown enzymes from natural substances, e.g. B. a cellular material containing the enzymes contain. The conventional methods of isolating enzymes from a cellular material make the treatment of large volumes of the material and the subsequent filtration, sieving, extraction, filtration and the like. necessary. The end result is a very small amount of active enzyme. The procedures are time consuming, ineffective and 'difficult to do. The "method according to the invention can be used for the simple and cheap separation and isolation of enzymes from sources in which they are used occur naturally. The material containing the enzyme is crushed and slurried in an aqueous solution, the enzyme is produced using conventional extraction methods

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aus dem zerkleinerten Hainrial extrahiert und abgetrennt. Der pH-Wert der Extraktions lösung wird dann auf den isoelektrischen Punkt des in der Lösung enthaltenen Enzyms oder auf einen Wert in der Nähe des isoelektrischen Punktes eingestellt. Ein mikroporöser Träger, dessen Porengröße ausreicht, um das Enzym in die Poren eintreten zu lassen, während sein hydrodynamisches Volumen verkleineit ist, und innerhalb der Poren beim Vergrößern des hydrodynamischen Volumens des Enz^nns dieses physikalisch einschließan (festhalten) kann, wird dann in die Lösung gebracht. Nach einer Kontaktzeit von einigen Minuten wird der pH-Wert der Lösung eingestellt, um das hydrodynamische Volumen des Enzyms zu vergrößern und dieses innerhalb der Poren des mikroporösen Trägers physikalisch einzuschließen (festzuhalten). Der das eingschlossene Enzym enthaltende vorgeformte mikroporöse Träger kann dann von der übrigen Lösung durch Filtrieren, Dekantieren oder nach irgend—einem anderen geeigneten Verfahren abgetrennt vierden.extracted from the crushed hainrial and separated. The pH of the extraction solution is then set to the isoelectric Point of the enzyme contained in the solution or to a value near the isoelectric point set. A microporous carrier, the pore size of which is sufficient to allow the enzyme to enter the pores, while its hydrodynamic volume is reduced, and within the pores while increasing the hydrodynamic Volume of the enzine this physically includes (hold on) is then brought into the solution. After a contact time of a few minutes, the pH will be the solution adjusted to increase the hydrodynamic volume of the enzyme and this within the pores to physically enclose (hold) the microporous support. The one containing the entrapped enzyme Preformed microporous supports can then be removed from the remaining solution by filtration, decanting, or any other by other suitable methods.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auch zum Isolieren von Enzymen angewendet werden, deren chemische Struktur und isoelektrischer Punkt nicht bekannt sind. Um dies zu erzielen, wird eine Anzahl von Fraktionen (beispielsxieise 10 oder 20) einer das gelöste unbekannte Enzym enthaltenden v?ässrigen Lösung jeweils auf einen anderen pH-Wert eingestelltThe method described above can also be used to isolate enzymes, their chemical structure and isoelectric point are not known. To achieve this, a number of fractions (e.g. 10 or 20) an aqueous solution containing the dissolved unknown enzyme is each adjusted to a different pH value

dabei
nach der Theorie, daiy eine der Lösungen auf einen pH-Wert des isoelektrischen Punktes des unbekannten Enzyms oder in der Nähe desselben eingestellt wird. Alle Lösungen v/erden ein paar Minuten lang mit einem inikroporösen Träger in Kontakt gebracht und die pH-Werte jeder der Lösungen werden dann auf einen anderen Wert eingestellt, so daß die Lösung ,
included
according to the theory that one of the solutions is adjusted to a pH of or near the isoelectric point of the unknown enzyme. All solutions are brought into contact with a microporous carrier for a few minutes and the pH values of each of the solutions are then adjusted to a different value so that the solution,

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-lO-deren pH-Wert dem isoelelctrischen Punkt des unbekannten Enzyms am nächsten kommt, genügend ste.rk geändert .wird, um das unbekannte Enzym innerhalb der Mikroporen der mikroporösen Träger physikalisch einzuschließen (festzuhalten). Jeder Träger wird dann von seiner restlichen wässrigen Lösung abgetrennt und zurückgewonnen und die ensyrnatische Aktivität jedes Trägers wird dann nach bekannten Verfahren bestimmt und errechnet. Die mikroporöse Trägerfraktion mit der größten enzymatisehen Aktivität ist diejenige, welche die größte Menge des unbekannten Enzyms immobilisiert (unbeweglich macht).-lO-whose pH-value corresponds to the iso-electrical point of the unknown Closest to the enzyme, enough ste.rk is changed, around the unknown enzyme within the micropores of the microporous To physically enclose the carrier (to be held in place). Each carrier is then aqueous from its remaining Solution separated and recovered and the ensynthetic activity of each carrier is then determined by known methods determined and calculated. The microporous carrier fraction with the greatest enzymatic activity is that which immobilizes (immobilizes) most of the unknown enzyme.

Der mikroporöse Träger, der das immobilisierte Enzym oder die immobilisierten Enzyme enthält, kann in Form von Teilchen, in Form einer Suspension, in Form von Membranen oder in Form von gefüllten Säulen in kontinuierlichen katalytischem Verfahren, zur Kontrolle der Substratunawandlung, zum Kachweis und zur Untersuchung von chemischen Verbindungen, als spezifisches Adsorbens und dgl. verwendet werden.The microporous support that holds the immobilized enzyme or which contains immobilized enzymes can be in the form of particles, in the form of a suspension, in the form of membranes or in the form of filled columns in a continuous catalytic process to control the substrate conversion, Used for detection and investigation of chemical compounds, as a specific adsorbent and the like will.

DieErfindungwird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch"darauf beschränkt zu sein.The invention will be further elucidated by the following examples is explained without, however, "being limited thereto.

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Beispiel 1example 1

Isolierung des Enzyms Urease nach üblichen Verfahren iia Vergleich zur Isolierung des Enzyms Urease nach dem erfindungs^emäßen Verfahren ' Isolation of the enzyme urease by customary methods iia Comparison to the isolation of the enzyme urease according to the invention Procedure '

1 kg zerhacktes Sojabohnenmehl in einer 30 /»igen wäßrigen Acetonlösung, die mit einem Citratpuffer (2000 ml) "bei einem pH-Wert von 6 gehalten wurde, wurde 2 Stunden lang "bei 5 G-gerührt und dann zentrifugiert und filtriert unter Bildung eines das Enzym Urease enthaltenden Extrakts.1 kg of chopped soybean meal in a 30% aqueous solution Acetone solution mixed with a citrate buffer (2000 ml) "at a pH was maintained at 6 was "stirred at 5 G" for 2 hours and then centrifuged and filtered to give an extract containing the enzyme urease.

Das Enzym Urease vrurde auf übliche 7/eise isoliert, indem man einen 500 ml—Anteil des das Enzym enthaltenden Extrakts über ITacht auf -10 C abkühlte, ura das Enzym Urease auszufällen, und das Enzym durch Filtrieren und Gefriertrocknen sammelte. Das erhaltene rohe Enzym (38 mg) wies eine Urease-Aktivität von 40 Einheiten/ißg Protein, bestimmt unter Verwendung von Harnstoff, auf. Dies entsprach einer Gesamtenzymaktivität von 304 Einheiten/100 ml des ursprünglichen Extrakts. Das rohe Enzym (30 mg) wurde gereinigt durch Auflösen des rohen Enzyms in doppelt destilliertem Wasser (10 ml) und Ausfällen des gelösten Enzyms mit 10 ml Aceton und Abkühlen. Nach dreimaligem Wiederholen dieses Verfahrens wurde eine stärker gereinigte Urease (18 mg) erhalten, die eine Aktivität von 95 Einheiten/-mg Protein aufwies, entsprechend einer Gesamtenzymaktivität von 433 Einheiten/100 ml des ursprünglichen Extrakts.The enzyme urease was isolated in the usual way by a 500 ml portion of the extract containing the enzyme It cooled down to -10 C at night to precipitate the urease enzyme, and collected the enzyme by filtering and freeze drying. The obtained crude enzyme (38 mg) showed urease activity of 40 units / µg protein as determined using Urea. This corresponded to a total enzyme activity of 304 units / 100 ml of the original extract. The raw one Enzyme (30 mg) was purified by dissolving the crude enzyme in double distilled water (10 ml) and precipitating the dissolved one Enzyme with 10 ml of acetone and cool. After repeating this procedure three times, a more highly purified one became Urease (18 mg) obtained, which has an activity of 95 units / -mg Protein, corresponding to total enzyme activity of 433 units / 100 ml of the original extract.

Ein Teil des gleichen, das Enzym enthaltenden Extraktes (I5OO ml) wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren isoliert, indem man I5OO ml des das Enzym enthaltenden Extrakts mit 100 g einer oc-Cellulosepulpe in Kontakt brachte, die vorher nacheinander mit 100 ml 50 %igem wäßrigem Aceton und 2000 ml destilliertem Wasser gewaschen worden war. Die das Enzym enthaltende Extrakt/ a-Cellulosepulpen-Mischung wurde ü^oer ITacht bei —10 G stehenA part of the same extract containing the enzyme (I5OO ml) was isolated by the method according to the invention by bringing I5OO ml of the extract containing the enzyme into contact with 100 g of an oc-cellulose pulp which had previously been successively mixed with 100 ml of 50% aqueous Acetone and 2000 ml of distilled water. The enzyme-containing extract / a-cellulose pulps mixture was left ü ^ oer ITacht at -10 G

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gelassen. Die Fasern wurden dann gesammelt und nacheinander mit 3000 ml einer tris-FufferlÖsung (pH 8), 1000 ml 30 tigern wäßrigem Aceton und 2000 ml doppelt destilliertem Wasser (pH 7) gewaschen. Nach dem !Filtrieren wurde die Pulpe, die 0,5 mg Protein pro Gramm laser enthielt, "bei -10 C aufbewahrt. Die Pulpe wurde dann zum Auftauen bei Baumtemperatur stehen gelassen zur Bestimmung ihrer Aktivität. Die das immobilisierte (unbeweglich gemachte) Enzym Urease enthaltenden Fasern wurden dann au einer Lösung von 20 g Harnstoff und 1000 ml 0,02 M Natriuiokaliumphosphat (pH 7) zugegeben und unter gelegentlichem Rühren genau 5 Minuten lang bei 22°C gehalten. Nach der Entfernung der Fasern durch Filtrieren wurde der Ammoniakgehalt des Filtrats durch Titrieren bestimmt unter Verwendung einer standardisierten Chlorwasserstoffsäurelösung. Die Ureaseaktivität der Fasern betrug 5 700 Einheiten/100 g Fasern, entsprechend einer Gesamtenzymaktivität von 380 Einheiten/100 ml des ursprünglichen Extrakts.calmly. The fibers were then collected and sequentially with 3000 ml of a tris buffer solution (pH 8), 1000 ml of 30 tiger aqueous acetone and 2000 ml of double-distilled water (pH 7). After! Filtration, the pulp that 0.5 mg protein per gram laser contained, "stored at -10 ° C. The pulp was then left to thaw at tree temperature to determine its activity. The immobilized Fibers containing enzyme urease (immobilized) were then prepared from a solution of 20 g of urea and 1000 ml of 0.02 M Sodium potassium phosphate (pH 7) was added and occasionally Stirring held at 22 ° C for exactly 5 minutes. After removal of the fibers by filtration, the ammonia content of the filtrate was determined by titration using a standardized hydrochloric acid solution. The urease activity the fiber was 5,700 units / 100 g fiber, accordingly a total enzyme activity of 380 units / 100 ml of the original extract.

Beispiel 2Example 2

Ein 100 ml—Anteil des das Enzym Urease enthaltenden Extrakts des Beispiels 1, der mit einem Gitratpuffer bei pH 6 gehalten wurde, - " , wurde auf eine 15 cm χ 15 cm große Folie aus einem porösen Polytetrafluoräthylenpolymerisat (Geigard) gegossen, die 2 Stunden lang bei 5°C gehalten und über Nacht bei -100C aufbewahrt wurde.· Die Polymerisatfolie wurde abgezogen und mit 1000 ml einer tris-Pufferlösung (pH 8), 100 ml 30 %igem wäßrigem Aceton und 100 ml"doppelt destilliertem Wasser gewaschen. Die Ureaseaktivität der Membran betrug 102 Einheiten/ 100 g Fasern.A 100 ml portion of the extract of Example 1 containing the enzyme urease, which was kept at pH 6 with a citrate buffer, was poured onto a 15 cm χ 15 cm sheet made of a porous polytetrafluoroethylene polymer (Geigard), which lasted 2 hours was kept at 5 ° C and stored overnight at -10 0 C. · The polymeric film was drawn off and 1000 ml of a tris-buffer solution (pH 8), 100 ml of 30% aqueous acetone and 100 ml of "double-distilled water . The urease activity of the membrane was 102 units / 100 g fibers.

Beispiel 3
Konvent^nell-e^IsojLierung von
Example 3
Convention ^ nell-e ^ IsojLation of

1 kg frische Kalbsleber wurde zerhackt und mit 2000 ml einer1 kg of fresh veal liver was chopped up and with 2000 ml one

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0,01 M Mangansulfatesung, die unter Verwendung von Maleinsäure auf pH 4 eingestellt worden war, extrahiert. Ein 500 ml-Anteil des zentrifugieren Extrakts \vurde über Nacht bei -100C gehalten und dann durch Gefriertrocknen auf ein Volumen von 100 ml gebracht. Das Konzentrat wurde mit 30"ml Pyridin behandelt, 3 Minuten lang auf 55 bis 59°C erwärmt, abgekühlt, durch Filtrieren entfärbt und über !lacht bei 00C aufbewahrt.0.01 M manganese sulfate solution adjusted to pH 4 using maleic acid, extracted. A 500 ml portion of the centrifuge extract \ vurde overnight at -10 0 C and kept then brought ml by freeze-drying to a volume of 100th The concentrate was treated with 30 'ml of pyridine, 3 minutes, heated at 55 to 59 ° C, cooled, decolored by filtration and! Laughing at 0 0 C stored.

Der niederschlag wurde dann in 100 ml V/asser gelöst, in einem nahtlosea Cellophanrohr 15 Stunden lang bei 5°C gegen destillier- ' tes Wasser dialysiert, mit 200 ml Methanol verdünnt und 2 Stunden lang bei -10 C stehen gelassen. Das Material, das sich abgeschieden hatte, wurde durch Dekantieren und Zentrifugieren gesammelt. Each dem Gefriertrocknen erhielt man 9 mg Arginase ^berechnet 10 ^ \etunäen 10'4/|" *>» die eine ^tivität von 260 Arginine inhe it en/mg Protein, entsprechend 468 Einheiten/100 nl des ursprünglichen Extrakts, aufwies.The precipitate was then dissolved in 100 ml v / ater, dialyzed against distilled water for 15 hours at 5 ° C. in a seamless cellophane tube, diluted with 200 ml of methanol and left to stand at -10 ° C. for 2 hours. The material that deposited was collected by decantation and centrifugation. Each freeze-drying 9 gave mg arginase ^ 10 ^ calculated \ etunäen 10 '4 / | "*>" Which had an activity of 260 arginine units / mg protein, corresponding to 468 units / 100 nl of the original extract.

Beispiel 4Example 4

Zu einem I5OO ml-Anteil des oben beschriebenen zentrifugierten Arginaseextrakts des Beispiels 3, der bei 5°C gehalten wurde, wurden 100 g a-Cellulosepulpe, die vorher .nacheinander mit 100 ml 50 %igem wäßrigem Aceton und 200 ml destilliertem Wasser gewaschen worden war, zugegeben. Each 1 Stunde bei der gleichen Temperatur wurde die Mischung über !lacht bei -100C aufbewahrt, bei Raumtemperatur aufgetaut und filtriert. Die feuchten Fasern wurden dann nacheinander mit 3OOO ml destilliertem Wasser (pH 7), 2000 ml 10 % Pyridin enthaltendem Wasser und erneut mit 2000 ml destilliertem V/asser (pH 7) gewaschen· Danach wurden die Fasern, die 0,002 % N enthielten, 4 Stunden lang in 1000 ml eines O,o5 M Manganmaleatpuffers (pH 7) "bei Raumtemperatur suspendiert, filtriert und mit 2000 ml doppelt destilliertem Wasser (pH 7)100 g of α-cellulose pulp, which had previously been washed successively with 100 ml of 50% aqueous acetone and 200 ml of distilled water, were added to a 1500 ml portion of the centrifuged arginase extract of Example 3 described above, which was kept at 5 ° C , admitted. Each 1 hour at the same temperature, the mixture was! Laughing at -10 0 C stored, thawed at room temperature and filtered. The moist fibers were then washed successively with 300 ml of distilled water (pH 7), 2000 ml of water containing 10% pyridine and again with 2000 ml of distilled water (pH 7) Suspended for hours in 1000 ml of a 0.05 M manganese maleate buffer (pH 7) "at room temperature, filtered and mixed with 2000 ml of double-distilled water (pH 7)

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gewaschen. Die Fasern wurden dann bei -10 C aufbewahrt und bei Raumtemperatur aufgetaut zur Bestimmung der Arginaseaktivität. Diese wurde durchgeführt durch Zugabe von 100 g der Pasern zu 1000 ml einer Lösung von 10 g Arginin in Wasser, die mit einer Mischung aus tris(Hydro~£ynethyl)aminomethan und Schwefelsäure' auf pH 8 abgepuffert war. Nach genau 30 Minuten bei 22° C unter gelegentlichem Rühren wurde die Mischung filtriert und zu dem Filtrat wurden 2 mg Urease zugegeben. ITach dem Stehenlassen bei Saumtemperatur über Nacht wurde das freigesetzte Ammoniak abdestilliert, in 100 ml einer 1 ^igen Borsäurelösung absorbiert und gegen eine standardisierte Chlorwasserstoffsäure titriert. Das freigesetzte Ammoniak entsprach einer Arginaseenzymaktivität von 92 Einheiten/g Fasern, 4-60 Einheiten/mg Protein in den Fasern oder 680 Einheiten/100 al des ursprünglichen Kalbsleberextrakts. Dies entsprach einer Erhöhung der Aktivität des gesammelten Enzyms um.24 %. Eine Wiederholung der vorstehend beschriebenen Bestimmung der Wirksamkeit des Enzyms nach 3 Tagen zeigte, daß kein Aktivitätsverlust aufgetreten war.washed. The fibers were then stored at -10 C and thawed at room temperature to determine the arginase activity. This was carried out by adding 100 g of the fibers to 1000 ml of a solution of 10 g of arginine in water, those with a mixture of tris (hydro ~ ethyl) aminomethane and sulfuric acid 'was buffered to pH 8. After exactly 30 For minutes at 22 ° C. with occasional stirring, the mixture was filtered and 2 mg of urease was added to the filtrate. After standing at hem temperature overnight, this became released ammonia is distilled off, in 100 ml of a 1 ^ igen Boric acid solution absorbed and titrated against a standardized hydrochloric acid. The released ammonia corresponded to an arginase enzyme activity of 92 units / g Fibers, 4-60 units / mg protein in the fibers or 680 units / 100 al of the original veal liver extract. This corresponded to an increase in the activity of the collected enzyme by 24%. A repetition of the determination described above the effectiveness of the enzyme after 3 days showed that no loss of activity had occurred.

Beispiel 5Example 5

Wirksamkeit- der nach dem erfindungsgemäüen Verfahren immobili- _sierten i.ii2bewegili£h_gjemacht_en)_ Enzyme__b_ei_wiederh£lt_er VerwendungWirksamkeit- the lt_er after erfindungsgemäüen method immobilized _sierten i.ii2beweg i li £ h_gjemacht_en) _ £ use Enzyme__b_ei_wiederh

10 g einer a-Cellulosepulpe wurden in 250 ml destilliertem Wasser, das 10 mg Meerrettich-Peroxidase enthielt, suspendiert, mit 50 ml Wasser verdünnt, auf pH 7»2 eingestellt, 4- Stunden lang bei Raumtemperatur stehen gelassen und filtriert und mit 1000 ml saurem Wasser (pH 5,8), das 1 ml 0,1 %iges wäßriges Wasserstoffperoxid enthielt, gewaschen. Die das Enzym enthaltenden Fasern wurden mit einer Lösung aus 20 mg Isoeugenol in 25O ml n-Butanol/Hethanol/Wasser (l/l/l) 5 Minuten lang gemischt und dann mit 1 ml 0,3 %igem wäßrigem Wasserstoffperoxid behandelt. Nach 4- Stunden und nach 16 Stunden wurde die10 g of an α-cellulose pulp were distilled in 250 ml Water containing 10 mg horseradish peroxidase, suspended, diluted with 50 ml water, adjusted to pH 7 »2, 4 hours left to stand for a long time at room temperature and filtered and with 1000 ml of acidic water (pH 5.8), the 1 ml of 0.1% aqueous Containing hydrogen peroxide, washed. Those containing the enzyme Fibers were treated with a solution of 20 mg isoeugenol in 250 ml n-butanol / ethanol / water (l / l / l) for 5 minutes mixed and then treated with 1 ml of 0.3% aqueous hydrogen peroxide. After 4 hours and after 16 hours the

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Zugabe von VTasserstoffpero.xid wiederholt und die Mischung wurde 3 Tage lang "bei Raumtemperatur stehen gelaasen.Repeated addition of hydrogen peroxide and the mixture was left to stand at room temperature for 3 days.

Die erhaltenen Oxydstionseffekte wurden durch quantitative Dünnschichtchromatographie auf Silicagel unter Entwicklung mit Benzol verfolgt. Die Fläche der Isoeugenol enthaltenden Platte wurde abgekratzt, in 25 ml Methanol suspendiert und filtriert. Der Isoeugeno!gehalt des Filtrats wurde spektrophotometrisch "bestimmt. Der Bestandteil des zweiten Hauptfleckes, möglicherweise Dehydroisoeugenol, vrarde auf die gleiche 7/eise bestimmt. Ein Diagramm der in Produkte umgewandelten Anteile an Isoeugenol gegen die verschiedenen Oxydationszeitspancren zeigte, daß die Reaktion einer Kinetik erster Ordnung folgte mit einer Geschwindigkeitskonstanten von 1,67 x 10 -^ Minute Die Wiederverwendbarkeit des innerhalb der Pasern immobilisierten (unbeweglich gemachten) Enzyms Peroxidase wurde durch die Beibehaltung der Enzymaktivität über einer Reihe von in einem Abstand von 3 Tagen wiederholten Reaktionen gezeigt. Die oxydativen Umwandlungen von Isoeugenol unter diesen Bedingungen betrugen 100 %, 98 %, 96 % bzw. 96 %. Darüber hinaus wurde, wie die folgende Tabelle im Vergleich mit einem nicht-gebundenen Enzym zeigt, die/Wirksamkeit des erfindungsgemäß immobilisierten (unbeweglich gemachten) Enzymsystems nicht verringert. Die in der folgenden Tabelle zusammengefaßten Ergebnisse zeigen, daß das nicht-gebundene Enzym zu Beginn zwar eine höhere Oxydationsgeschwindigkeit aufwies, daß jedoch die in dem Enzymsystem schließlich ersielte Umwandlung praktisch die gleiche war.The oxidation effects obtained were followed by quantitative thin layer chromatography on silica gel with evolution with benzene. The surface of the plate containing isoeugenol was scraped, suspended in 25 ml of methanol and filtered. The isoeugenol content of the filtrate was determined spectrophotometrically. The constituent of the second main spot, possibly dehydroisoeugenol, was determined in the same way Order followed with a rate constant of 1.67 x 10 -4 minutes The reusability of the enzyme peroxidase immobilized (immobilized) within the pasers was demonstrated by the retention of enzyme activity over a series of reactions repeated 3 days apart of isoeugenol under these conditions were 100%, 98%, 96% and 96%. in addition, as the following table in comparison with a non-bound enzyme was, shows that / effectiveness of the present invention immobilized (immobilized) enzyme system is not reduced The ones in the following table The results summarized show that although the unbound enzyme initially showed a higher rate of oxidation, the conversion eventually achieved in the enzyme system was practically the same.

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- 16 Tabelle - 16 table

Vergleich der Wirksamkeit des nicht-gebundenen Enzyms mitComparison of the effectiveness of the unbound enzyme with

Umwandlung von Isoeugenol nach. 2-.SM. 18 Std. Conversion of isoeugenol after. 2-.SM. 18 hours

In Cellulose immobilisierteImmobilized in cellulose

Peroxidase 21 % . 90 & Peroxidase 21 % . 90 &

Peroxidase 29 % 88 %Peroxidase 29 % 88%

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.The invention has been described above with reference to preferred embodiments explained in more detail, but it is obvious to a person skilled in the art that they are by no means thereon is limited, but that these can be changed and modified in many ways without affecting the Is left within the scope of the present invention.

Patentansprüche:Patent claims:

609884/1132609884/1132

Claims (12)

Pat ent a η s υ r ü ch ePat ent a η s υ rü ch e r\J Verfahren zum physikalischen Immobilisieren (Unbeweglichmachen) eines katalytisch aktiven Enzyms innerhalb der Poren eines in Wasser unlöslichen, vorgeformten, mikroporösen Trägers, ohne die chemische Struktur des Enzyms zu verändern und unter einem verhältnismäßig geringen Verlust an Enzymaktivität, dadurch gekennzeichnet, daß man r \ J A method for the physical immobilization (immobilization) of a catalytically active enzyme within the pores of a water-insoluble, preformed, microporous support without changing the chemical structure of the enzyme and with a relatively small loss of enzyme activity, characterized in that one das hydrodynamische Volumen des Enzyms durch Einstellung seiner Umgebung verkleinert,reduces the hydrodynamic volume of the enzyme by adjusting its environment, einen mikroporösen Träger mit Kil:roporen, deren Volumen gleich oder größer ist als das verkleinerte hydrodynamische Volumen des Enzyms damit so in Kontakt bringt, daß das Enzym frei in die Por>en des Trägers eintreten kann, und die Umgebung des Enzyms, während es mit dem mikroporösen Träger in Kontakt ist, so einstellt, daß sich sein hydrodynamisches Volumen vergrößert und das vergrößerte Enzym innerhalb der Poren des mikroporösen Trägers physikalisch festgehalten wLvd. a microporous support with Kil: roporen whose volume is equal to or greater so as brings than the reduced hydrodynamic volume of the enzyme into contact, that the enzyme en freely into the Po r> is the carrier occur and the environment of the enzyme, while is in contact with the microporous support, so that its hydrodynamic volume increases and the enlarged enzyme is physically retained within the pores of the microporous support . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß man das Enzym in einem gegenüber dem Enzym verhältnismäßig inerten Lösungsmittel löst.2. The method according to claim 1, characterized. That the enzyme in a relative to the enzyme inert solvent dissolves. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Wasser verwendet.3. The method according to claim 2, characterized in that the solvent used is water. 4-, Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als mikroporösen Träger ein elektrisch neutrales, natürliches oder synthetisches polymeres Material in Paser- oder Filmform mit Mikroporen verwendet, die eine Große innerhalb des Bereiches von 20 "bis 1000 £ oder mehr aufweisen. 4-, The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the microporous carrier used is an electrically neutral, natural or synthetic polymeric material in paser or film form with micropores having a size within the range of 20 "to 1000 £ or more. 509884/1132509884/1132 5. Verfahren nach, mindestens einem der Ansprüche 1 bis '4, dadurch gekennzeichnet, daß man das hydrodynamische Volumen des Enzyms durch Einstellen des pH-T/ertes der Lösung auf den isoelektrischen Punkt des Enzyms verkleinert.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the hydrodynamic volume of the enzyme by adjusting the pH-T / ertes of the solution to isoelectric point of the enzyme decreased. 6. Verfahren zum physikalischen Immobilisieren (Unbeweglichmachen) eines katalytisch aktiven Enzyms innerhalb der Poren eines in Wasser unlöslichen, vorgeformten, elektrisch neutralen, mikroporösen Trägers, ohne die chemische Struktur des ^nzyms zu verändern und bei einem geringen oder keinem Verlust an Enzymaktivität, dadurch gekennzeichnet, daß man6.Method of physical immobilization (immobilization) a catalytically active enzyme within the pores of a preformed, electrically neutral, insoluble in water, microporous carrier without the chemical structure of the enzyme to change and with little or no loss of enzyme activity, characterized in that one wäßrigen den pH-Wert einer das gelöste Enzym enthaltenden/Lösung auf den isoelektrischen Punkt des Enzyms einstellt, um das hydrodynamische Volumen des Enzyms auf ein Minimum zu verkleinern, di,e Lösung mit einem vorgeformten, elektrisch neutralen, in Wasser unlöslichen, mikroporösen Träger mit Mikroporen, deren Volumen gleich oder großer ist als das verkleinerte hydrodynamische Volumen des Enzymssso in Kontakt bringt, daß das Enzym frei in die.Poren des Trägers eintreten kann und den pH-Wert der das Enzym enthaltenden Lösung auf einen Wert außerhalb des isoelektrischen Punktes desselben wieder einstellt, um das hydrodynamische Volumen des Enzyms zu vergrößern und das Enzym innerhalb der Poren des mikroporösen Trägers physikalisch festzuhalten» - .aqueous adjusts the pH of a dissolved enzyme containing / solution to the isoelectric point of the enzyme in order to reduce the hydrodynamic volume of the enzyme to a minimum, ie, e solution with a preformed, electrically neutral, water-insoluble, microporous carrier with Micropores, the volume of which is equal to or greater than the reduced hydrodynamic volume of the enzyme s brought into contact so that the enzyme can freely enter the pores of the carrier and the pH of the solution containing the enzyme to a value outside the isoelectric point adjusts the same to increase the hydrodynamic volume of the enzyme and to hold the enzyme physically within the pores of the microporous support »-. 7. Heterogene Enzym-Katalysatorzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus einem immobilisierten (unbeweglich gemachten), katalytisch aktiven Enzym, das innerhalb der Poren eines mikroporösen Trägers mit Mikroporen mit einem Porenvolumen, das gleich oder größer ist als das hydrodynamische Volumen des Enzyms an seinem isoelektrischen Punkt oder in der Nähe desselben und das geringer ist als das hydrodynamische Volumen des Enz7/ms außerhalb seines isoelektrischen Punktes, 7. Heterogeneous enzyme-catalyst composition, characterized in that it consists of an immobilized (immobilized), catalytically active enzyme which is present within the pores of a microporous support having micropores with a pore volume equal to or greater than the hydrodynamic volume of the enzyme its isoelectric point or near it and which is less than the hydrodynamic volume of the Enz7 / ms outside its isoelectric point, 509884/1132509884/1132 physikalisch festgehalten wird, ohne daß dadurch seine Enzymaktivität einen wesentlichen Verlust erleidet und ohne daß dadurch seine chemische Struktur verändert wird.is held physically without thereby his Enzyme activity suffers a substantial loss and without changing its chemical structure. 8. Katalysatorzusammensetzung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem mikroporösen·.Träger um eine elektrisch neutrale, in Wasser unlösliche Substanz aus der Gruppe der natürlichen und synthetischen Polymerisate in Faser- und/oder Filmform handelt.8. Catalyst composition according to claim 7 »characterized characterized in that the microporous support is an electrically neutral, water-insoluble substance from the group of natural and synthetic polymers acts in fiber and / or film form. 9· Katalysatorzusammensetzung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Porenvolumen des mikroporösen Trägere innerhalb des Bereiches von etwa 20 bis etwa 1000 n_ liegt.9 · Catalyst composition according to claim 7 and / or 8, characterized in that the pore volume of the microporous support is within the range from about 20 to about 1000 n_ . 10. Verfahren zum Isolieren eines wasserlöslichen, katalytisch aktiven Enzyms aus einem Material, in dem es in der Hatur vorkommt, dadurch gekennzeichnet, daß man10. A method for isolating a water-soluble, catalytically active enzyme from a material in which it occurs in the nature, characterized in that one das Enzym aus dem Material extrahiert unter Bildung einer das Enzym enthaltenden Extraktionsmittellösung, die Umgebung der das Enzym enthaltenden Extraktionsmittellösung so einstellt, daß das hydrodynamische Volumen des Enzyms verkleinert v/ird, - ·extracts the enzyme from the material to form an extractant solution containing the enzyme, adjusts the environment of the extractant solution containing the enzyme so that the hydrodynamic volume of the enzyme reduced v / ird, - · die Extraktionsmittellösung mit einem mikroporösen Träger in Eontakt bringt, so daß das Enzym mit dem verkleinerten hydrodynamischen Volumen in die Poren des mikroporösen Trägers eindringen kann,brings the extractant solution into contact with a microporous carrier, so that the enzyme with the reduced hydrodynamic Volume can penetrate into the pores of the microporous carrier, die Umgebung des Enzyms, während es mit dem mikroporösen Träger in Kontakt steht, erneut einstellt, um sein hydrodynamisches Volumen zu vergrößern, so daß das ausgedehnte Enzym innerhalb der Mikroporen des mikroporösen Trägers physikalisch festgehalten v/ird, undreadjusts the environment of the enzyme while in contact with the microporous support to be hydrodynamic Increase volume so that the enzyme is expanded physically within the micropores of the microporous support recorded v / ird, and den das eingeschlossene Enzym enthaltenden mikroporösen Träger von dem Rest der Lösung abtrennt.separating the microporous carrier containing the entrapped enzyme from the remainder of the solution. 509884/1132509884/1132 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer wäßrigen Lösung durchgeführt v;ird.11. The method according to claim 10, characterized in that it is carried out in an aqueous solution. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-?/ert der das Enzym enthaltenden Lösung auf den isoelektrischen Punkt des Enzyms eingestellt wird, um sein hydrodynamisches Volumen zu verkleinern, und daß dann der pH-Wert der Lösung auf einen von dem isoelektrischen Punkt des Enzyms verschiedenen Wert wieder eingestellt wird, un sein hydrodynamisches Volumen zu vergrößern.12. The method according to claim 11, characterized in that that the pH of the solution containing the enzyme is adjusted to the isoelectric point of the enzyme to decrease hydrodynamic volume, and that then the pH of the solution to one of the isoelectric point of the Enzyme different value is set again to be un increase hydrodynamic volume. 509884/1132509884/1132
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