DE2537671B2 - Verfahren zur regenerierung eines fuer die adsorption von glucoseisomerase geeigneten poroesen anorganischen traegermaterials - Google Patents
Verfahren zur regenerierung eines fuer die adsorption von glucoseisomerase geeigneten poroesen anorganischen traegermaterialsInfo
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Description
25
Aus den US-PS 38 50 751 und 38 68 304 sind als Träger für Glucoseisomerase stark poröse Aluminiumoxidpartikeln
der Größenordnung 4-200 mesh und mit durchschnittlichen Porenweiten unter 1000 A, vorzugsweise
10(1 - 500 A bekannt.
Die gleichlaufende Patentanmeldung P 25 37 670.9 schlägt darüber hinaus die Verwendung von Trägern
aus AI2O3 und MgO mit MgO-Anteilen von 0,84-12
Gew.-% vor. Diese Träger sind sehr beständig und gewährleisten lange Enzymhalbwertzeiten; sie sind
daher besonders für die kontinuierliche Herstellung z. B. von Fractose aus Glucose geeignet. Dennoch tritt im
Laufe der Zeit ein Verbrauch an Enzymaktivität ein, so daß sie durch neue Träger-Enzympräparate ersetzt
werden müssen. Eine Regenerierung wäre daher günstig, da sie nicht nur die erneute Verwendung der
Träger gestattet, sondern auch Probleme der Abfallbeseitigung der verbrauchten Träger vermeidet.
Durch Pyrolyse können organische Bestandteile auf den anorganischen Trägern weggebrannt werden. Es
wurde jedoch gefunden, daß diese Behandlung zur Trägerregenerierung nicht ausreicht.
Auch die pyrolisierten Träger enthalten noch eine Reihe von Verunreinigungen, z. B. Metallionen des
Substrats, welche die Enzymbeschickung und Halbwertzeit beeinträchtigen, so daß eine rationelle Wiederverwendung
ausfällt.
Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zur wirksamen Regenerierung anorganischer Träger für
Glucoseisomerase.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Regenerierung eines für die Adsorption
von Glucoseisomerase geeigneten, porösen, anorganischen Trägermaterials aus 0,84-12% MgO enthaltenden
MgO-Al2O3-Partikeln einer durchschnittlichen
Korngröße von 0,074—4,76 mm und mit durchschnittlichen Porendurchmessern von 100-1000 A dadurch
gelöst, daß das Trägermaterial bei 500-900° C bis zur Entfernung im wesentlichen aller Kohlenstoff enthaltenden
Stoffe pyrolisiert und anschließend mit einer wässerigen Citratlösung mit einem pH im Bereich von
6 -10 umgesetzt wird.
Überraschenderweise entfernt diese zweistufige Behandlung die nach einer Pyrolyse noch verbleibenden
Verunreinigungen, insbesondere Metallionen. Besonders günstig ist die Anwendung zum Regenerieren der
MßO-AbOa-Tfäger der vorstehend genannten gleichlaufenden Anmeldung, das Verfahren ist aber auch für
reine Aluminiumoxidträger geeignet
Die Notwendigkeit der beiden Benandlungsschritte,
Pyrolyse und Citratbehandlung erhellt aus einem Vergleich erfindungsgemäß regenerierter und »verbrauchten
Präparate. Ein Präparat ist »verbraucht«, wenn seine weitere Verwendung unrationell oder
unwirtschaftlich geworden ist. Wann dies der Fall ist, hängt von einer Reihe verschiedener Umstände ab. Die
verbleibende Enzymhalbwertzeit oder die Menge der aktiven Glucoseisomerase auf dem Träger kann auf ein
niedriges Niveau gesunken sein. Das Präparat kann auch mit Mikroben verunreinigt sein, die den weiteren
Gebrauch ausschließen.
Eine wichtige Ursache ist die Verunreinigung mit verschiedenen Metallionen nach längerem Koniakt mit
der glucosehaltigen Lösung. Diese wird z. B. nach der gleichlaufenden Anmeldung P 25 37 670.9 zur Einstellung
des für die Isomerisation optimalen pH-Wertes mit Pufferlösungen behandelt, deren Ionen nach und nach
das Präparat verunreinigen, und auch durch die das verbrauchte Enzym und andere Kohlenstoffe, z.B.
Zucker, Mikroben usw., entfernende Pyrolyse nicht beseitigt werden können. Sie müssen daher vom Träger
auf andere Weise entfernt werden, bevor auf diesem erneut ein Enzym adsorbiert wird.
Überraschenderweise ist dies durch die Behandlung mit Citrationen nach der Pyrolyse gelungen. Die
Trägeroberfläche wird hierdurch im wesentlichen wieder zu ihrem ursprünglichen Zustand regeneriert.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Behandlung in einer den pyrolisierten Träger enthaltenden
Durchlaufkolonne vor erneuter Enzymadsoprtion.
Die Beispiele vergleichen die Enzymaktivität der Präparate auf neuen (ungebrauchten) und auf regenerierten
Trägern und zeigen, daß eine mindestens sechsmalige Regenerierung ohne Beeinträchtigung der
praktischen Verwertbarkeit als Träger für Glucoseisomerase möglich ist.
In den folgenden Beispielen bestand der Träger aus porösem MgO-Al2O3 mit etwa 2-2,4 Gew.-% MgO, in
Form von
30 - 45 mesh = 0,35 - 0,59 mm
großen Partikeln einer durchschnittlichen Poienweite
von etwa 200 A (Mindestdurchmesser 150 A, Höchstdurchmesser 250 A) und einer Gesamtoberfläche von
etwa lOOqm/g. Sie können durch Mischen einer Aufschlämmung aus 300 ±200 A großen Al2O3-Partikeln
mit einer wässerigen MgCb-Lösung, Trocknen und Brennen unterhalb der Sintertemperatur und Klassieren
nach Korngröße hergestellt werden, vgl. auch die Verfahrensweise nach der vorgenannten gleichlaufenden
Anmeldung.
Die Glucoseisomerase wurde in Form einer wässerigen Lösung mit ener Aktivität von 2700 internationalen
Einheiten pro ml verwendet. Eine Einheit ist die zur Erzeugung von 1 μιτιΜοΙ Fructose pro Minute aus 3 M
Glucoselösung bei 60°C, pH 6,85 benötigte enzymatische Energie. Das Enzym war das Produkt eines
Organismus der Art Streptomyces sp.
Zur Herstellung der Präparate wurden 10 ml der Enzymlösung mit 10 g des Trägers in folgender Weise
umgesetzt. Der Träger wurde in einer Fluidkolonne mit
^td in ein Schüttelbad gesetzt. Die Lösung
dann abgegossen, die Enzymlösung zugesetzt h zur Förderung der Enzymadsorpuon
"^Bestimmung der Enzymaktivität wurden je 1 Og
ο ^n der Enzympräparate in eine 1,5 cm im
Ϊ!" hmesser betragende Kolonne gegeben und durch
?Ur kontSierl ch eine 50%ige Glucoselösung kat.odiese
Kontinuierrn.il ν °, ·,,„, nie Sne se ösuns?
Dte Aktivität wurde berechnet nach
IO Beispiele Iund2
Regenerierung vonporösenTrägernausMgO-,
Regenerierung vonporösenTrägernausMgO-,
E = 37,9 (■£
= Durchsatz in ml/Std., Träger
Beispiel 1 neuer Träger
Pyrolysis und Citrai
Pyrolysis ohne Citrat
Pyrolysis ohne Citrat
Beispiel 2 neuer Träger
Pyrolysis und Litrai
Pyrolysis ohne Citrat
Pyrolysis ohne Citrat
Durchschnittliche Anfangsaktivität Einheiten/g
854 895 781
688 736 616
erhim. Die
»1Μ Beispiel 3
0,1 M 35 30 Tage gemessen.
0,1 M 35 30 Tage gemessen.
Neuer Träger
1. Regeneration
2. Regeneration
3. Regeneration
4. Regeneration
5. Regeneration
6. Regeneration
Anfangsaktivität des adsorbierten Enzyms
LlGIE/g)
860
874
933
872
1010
1008
993
874
933
872
1010
1008
993
Halbzeit (Tage) 95%
untere Zuver- obere !ässigkeitsgrenze Zuver-
keitsgrenze
Durchschnittswert
29,5
32,3
24,3
26,9
28,0
42,0
32,0
28,4
30,4
22,8
25,2
26,0
35,6
29,5
30,7
34,4
26,0
28,8
30,2
51,2
34,9
Claims (3)
1. Verfahren zur Regenerierung eines für die Adsorption von Glucoseisomerase geeigneten porösen
anorganischen Trägermaterials aus 0,84-12% MgO enthaltendem MgO-AI2O3-Partikeln einer
durchschnittlichen Korngröße von 0,074-4,76 mm und mit durchschnittlichen Porendurchmessern von
100-lOOOA, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial bei 500-900° bis zur Entfernung im wesentlichen aller Kohlenstoff
enthaltender Stoffe pyrolisiert und anschließend mit einer wässerigen Citratlösung mit einem pH im
Bereich von 6 —10 umgesetzt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Citratlösung eine 0,1 molare
Natriumcitratlösung mit dem pH-Wert 7 ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 3 ml Citratlösung pro g Trägermaterial
verwendet werden.
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