DE2911557B2

DE2911557B2 - Verfahren zur Herstellung von Aggregaten von Bakterienzellen

Info

Publication number: DE2911557B2
Application number: DE2911557A
Authority: DE
Inventors: Gerald Baltzer Elkart Ind. Borglum (V.St.A.)
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Genencor International Indiana Inc
Priority date: 1978-03-27
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1980-04-03
Also published as: GB2033396B; JPS54129183A; NL7902083A; YU41859B; AU512660B2; NL188359C; SE7902150L; SU929014A3; IT7948478A0; DK122379A; IL56732A; JPS5715879B2; DK151637B; RO78777A; AU4537479A; YU73279A; ES478940A1; US4212943A; NL188359B; FR2421213A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bakterienzell-Aggregats mit einer größeren Härte der Teilchen, wobei eine Masse derartiger Bakterienzellen zusammengebracht wird mit dem Produkt der Vernetzungsreaktion zwischen 1. Glutaraldehyd, Cyanursäurehalogenid oder einer Kombination davon und 2. einem spe/ ischen kationischen Polymer, das erhalten worden ist durch Polymerisation eines Epihalogenhydrins und eines Alkylenpolyamins, und die entstehenden Aggregate gewonnen und getrocknet werden.

Glucose-isomerase ist ein Enzym das angewandt werden kann, um die Umwandlung von Glucose (Dextrose) in Fructose (Lävulose) zu katalysieren. Es ist bekannt, daß Glucoseisomerase gebildet werden kann Fermentation bzw. Züchtung bestimmter Organismen wie Streptomyces flavovirens, Streptomyces echinatur, Streptomyces achromogenus, Streptomyces albus, Streptomyces olivaceus, Bacillus coagulans und ähnlichen in geeigneten Nährmedien. Dk.- Glucose-isomerase wird innerhalb der Bakterienzellen gebildet, die während ihrer Bildung wachsen. Die Zellen können von der FermentEiionsbrühe abfiltriert und direkt als Quelle für Glucose-isomerase angewandt werden. Die direkte technische Anwendung derartiger enzymhaltiger Bakterienzellen verbietet sich jedoch aufgrund eines erheblichen Nachteils. Die Enzymaktivität geht während der Anwendung aus den Bakterienzellen verloren und dadurch ist die Lebensdauer der Zellen gering. Dieser Nachteil wurde überwunden durch Behandlung der Baklerienzelien mit Glutaraldehyd, wie in der US-PS 37 79 869 beschrieben. Weitere Techniken zur Immobilisierung der Enzymaktivität in Bakterienzellen sowie zur Herstellung von Aggregaten derartiger enzymhaltiger Bakterienzellen sind z. B. in der US-PS 38 21 086 und der Reissue-PS 29 130 und 29 136, sowie in der ZA-PS 73/5917 beschrieben. Die oben angegebenen US-PS betreffen die Anwendung bestimmter anionischer und kationischer polyelektrolvtischer Flok-

kungsmittel. Die ZA-PS beschreibt verschiedene Kombinationen von Bindemitteln, Verstärkungsmitteln und Vernetzungsmitteln. Während bei dem oben angegebenen Verfahren Bakterien-Zell-aggregate entstehen die im allgemeinen ihre Enzymaktivität während ihrer Anwendung beibehalten, es ist jedoch nach wie vor wünschenswert, die Härte der Aggregate weiter zu erhöhen, so daß sie kommerziell bzw. technisch in Reaktorbetten zunehmender Tiefe angewandt werden können. In der US-PS 39 35 069 ist die Zugabe m bestimmter Metallverbindung zusammen mit polyelektrolytischen Flockungsmitteln angegeben um die Härte zu verbessern. Dieses Verfahren besitzt jedoch ebenfalls nur eine begrenzte Anwendbarkeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aggregats aus Bakterienzellen mit einer verbesserten Härte. Bei diesem Verfahren wird ein Vernetzungs-Reaktionsprodukt aus Glutaraldehyd und/oder Cyanursäurehalogenid und einem speziellen EpihaJogenhydrin-Polvarnin-Polymer angewandt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Aggregats von Bakterienzellen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Masse von Bakterienzellen mit einem Vernetzungs-Reaktionsprodukt zusammenbringt, aus 1. einer Substanz aus der Gruppe von Glutaraldehyd, CyanursäurehsJogenid und deren Kombinationen und 2. einem wasserlöslichen kationischen Polymer, das erhalten worden ist durch Polymerisation eines Epihalogenhydrins mit einem Alkylenpolyamin der Formel R1R2NRNH2 in der R eine ω niedere Alkylengr^ppe mit 2 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen und Ri und R2 jeweils eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei das Molverhäiinis ν η Epihalogenhydrin zu Polyamin ungefähr 0,60 :1 bis ungefähr 2,7 :1 beträgt und bei der Polymerisation das Alkylenpolyarnin mit ungefähr 50 bis ungefähr 90% der Menge an Epihalogenhydrin, die polymerisiert werden soll, umgesetzt wird, wobei die Reaktion ablaufen kann bis das Reaktionsmedium eine im wesentlichen gleichmäßige Viskosität erhält und der verbleibende Teil des Epihalogenhydrins in einzelnen Teilen umgesetzt wird, um das kationische Polymer zu erhalten, wobei die Polymerisationstemperatur ungefähr 60 bis ungefähr 120°C beträgt und man anschließend das entstehende Aggregat gewinnt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, wenn das entstehende Aggregat getrocknet und bei der späteren Verwendung wieder hydratisiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für verschiedene enzymhaltige Bakterienzellen >r> angewandt werden. Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben in Beziehung auf Bakterienzellen, die Glucose-isomerase-Aktivität enthalten.

Die Bakterienzellen, die Glucose-isomerase-Aktivität besitzen und für das erfindungsgemäße Verfahren v, geeignet sind, könnten nach bekannten Verfahren erhalten werden. Die bevorzugten enzymhaltigen Zellen werden gebildet durch Züchtung von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 oder dessen Mutanten unter submersen aeroben Bedingungen in einem Medium, das &o entsprechende Nährstoffe enthält. Diese Züchtung ist in der US-PS 36 25 828 beschrieben. Die entstehenden Bakterienzellen werden von der Fermentationsbrühe durch Abfiltrieren oder Zentrifugieren abgetrennt.

Die bei dem Verfahren angewandten Substanzen sind b^r> leicht zugänglich. Glutaraldehyd und Cyanursäurehalogenid wie Cyanursäuretrichlorid (Cyanurchlorid), Cyanursäurebromid, Cyanursäurejodid und ähnliche sind im Handel erhältlich oder können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Das spezielle Epihalogenhydrin-Polyamin-Polymer, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird, ist unter der Bezeichnung BETZ 1180 (Betz Laboratiries, Inc. Trevose, Pennsylvania) im Handel erhältlich. BETZ 1180 besitzt ein Molekulargewicht von weniger als 1 Million, enthält ungefähr 0,288mMol Aminogruppen pro Gramm der Lösung (bezogen auf die Ninhydrin-Bestimmung) und wird in Form einer Lösung, enthaltend 30 Gew.-% Feststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, in den Handel gebracht Diese Verbindung ist in der US-PS 39 15 904 beschrieben. Die Verbindung wird dort als wasserlösliches kanonisches Polymer beschrieben, das erhalten worden ist durch Polymerisation eines Epihalogenhydrins mit einem Alkylenpolyamin der Formel R1R2NRNH2 in der R eine niedere Alkylengruppe mit ungefähr i bis 6 Kohlenstoffatomen ist und Ri und R2 jeweils eine niedere Alkylgruppe mit ungefähr 1 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen bedeuten und das Moiverhäitnis von Epihalogenhydrin zu Polyamin ungefähr 0,60 :1 bis ungefähr 2,7 :1 beträgt Bei der Polymerisation werden mit dem Alkylenpolyamin ungefähr 50 bis ungefähr 90% der zu polymerisierenden Menge an Epihalogenhydrin umgesetzt, wobei man die Reaktion ablaufen läßt bis das Reaktionsmedium eine im wesentlichen gleichmäßige Viskosität besitzt und das restliche Epihalogenhydrin in einzelnen Teilen umsetzt (zugibt) um das kationische Polymer zu erhalte/!. Die Polymerisationstemperatur beträgt ungefähr 60 bis ungefähr 120⁰C. Dieses Produkt wird im folgenden als das »Polyamin-Polymer« bezeichnet.

Das Vernetzungs-Reaktionsprodukt, das erfindungsgemäß zur Herstellung der Bakterien-zell-aggregate angewandt wird, kann das Umsetzungsprodukt von Polyamin-Polymer mit entweder Glutaraldehyd oder Cyanursäurehalogenid oder Glutaraldehyd und Cyanursäurehalogenid sein.

Das Glutaraldehyd und/oder Cyanursäurehalogenid das im folgenden allgemein als Komponente 1 bezeichnet wird, wird mit dem Polyamin-Polymer, das als Komponente 2 bezeichnet wird bei einem pH-Wert von ungefähr 6 bis 10 und einer Temperatur von ungefähr 0 bis 30⁰C ungefähr 0,5 bis 2,5 h lang umgesetzt. Das gesamte Reaktionsprodukt der Vernetzungsreaktion enthält ungefähr 12 bis ungefähr 77 Gew.-% Komponente 1 und ungefähr 23 bis ungefähr 88 Gew.-% Komponente 2, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Bestandteile in den Komponenten 1 und 2. Der Glutaraldehyd-Gehalt des Reaktionsprodukts beträgt ungefähr 0 bis ungefähr 77 Gew.-% und der Cyanursäurehalogenid-Gehalt ungefähr 0 bis ungefähr 2 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Bestandteile in den Komponenten 1 und 2.

Die Reaktion zwischen Glutaraldehyd und dem Polyamin-Polymer wird vorzugsweise bei einem pH-Wert von 8 bis 9 und einer Temperatur von ungefähr 18 bis 25°C innerhalb von ungefähr 0,5 g durchgeführt. Der Glutaraldehyd sollte in einem Molverhältnis von mindestens 1 Mol pro Mol Aminogruppen in dem Polyamin-Polymer vorhanden sein, um unerwünschte Vernetzungen des Polyamin-Polymers mit Glutaraldehyd zu vermeiden.

Die Reaktion zwischen Cyanursäurehalogenid allein und dem Polyamin-Polymer wird vorzugsweise bei einem pH-Wert von 8 bis 9 und einer Temperatur von 0

bis 10° C innerhalb von ungefähr 1 bis 2 h durchgeführt. Das Cyanursäurehalogenid sollte in einem Mol-Verhältnis von mindestens ! Mol pro Mol Aminogruppen in den Polyamin-Polymer angewandt werden, um eine unerwünschte Vernetzung des Polyamin-Polymers mit Cyanursäurehalogenid zu vermeiden. Cyanursäurehalogenid wie Cyanursäuretrichlorid besitzt drei reaktionsfähige Halogenatome. Eines dieser Atome reagiert bei 0°C oder darüber. Nach Reaktion des ersten Halogenatoms bzw. der ersten reaktionsfähigen Stelle reagiert das zweite Halogenatom bei 30 bis 50° C und das letzte bei 90 bis 100° C. Es ist günstig, zunächst nur die ersten Halogenatome in dem Cyanurhalogenid mit dem Polyamin-Polymev zur Reaktion zu bringen. Wenn das entstehende Vernetzungsprodukt anschließend mit den Bakterienzellen umgesetzt und beim Trocknen auf höhere Temperaturen erhitzt wird, reagieren die verbliebenen reaktionsfähiogen Halogenatome des Cyanursäurehalogenids mit dem Polyamin-Polymer und liefern weitere Venetzungen für das Bakterienzell-Aggregat.

Die Reaktion zwischen dem Polyarrün-Polymer und der Kombination von Glutaraldehyd und Cyanursäurehalogenid wird in einzelnen Stufen durchgeführt. Zunächst wird das Cyanursäurehalogenid mit dem Polyamin-Polymer bei einem pH-Wert von 8 bis 9 und einer Temperatur von 0 bis 10°C ungefähr 1 bis 2 h umgesetzt. Vorzugsweise liegen die Reaktionsteilnehmer in diesem Stadium in einem Mol-Verhältnis von 1 Mol Cyanursäurehalogenid zu 2 Mol Aminogruppen in jo dem Polyamin-Polymer vor. Ein Überschuß von Glutaraldehyd wird dann zugegeben und die ReaKtion bei dem gleichen pH-Wert und der gleichen Temperatur ungefähr 0,5 h fortgesetzt.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ange- i> wendete Reaktionsprodukt der Vernetzungsreaktion ist kein kationischer Polyelektrolyt, da die Aminogruppen eines Polyamin-Polymer die dem Polymer zu Anfang den kationischen verliehen haben, mit dem Glutaraldehyd u,.d/oder Cyanursäurehalogenid reagiert haben und nicht weiter frei verfügbar sind.

Bakterien-Zell-aggregate werden hergestellt, indem man eine Masse von Bakterienzellen mit dem Vernetzungsreaktionsprodukt, das wie oben hergestellt worden ist, bei einem pH-Wert von ungefähr 8 bis 9 und αϊ bei '„'iner Temperatur von ungefähr 0 bis 3O⁰C, ungefähr 0,5 bis 1,5 h zusammenbringt. Das Vernetzungsreaktionsprodukt wird in einer solchen Menge und Konzentration angewandt, daß die Bakterienzellen mit ungefähr 4,5 bis i.ngefähr 60 Gew.-% der wirksamen Bestandteile des Vcrnetzungsreaktionsproduktes, bezogen auf das Trockengewicht der Zellen, zusammengebracht werden.

Nachdem die oben angegebene Reaktion stattgefunden hat, wird das Bakterien-zell-Aggregat vorzugsweise extrudiert oder auf andere Weise in die gewünschte Form gebracht und bei ungefähr 65°C einige Stunden getrocknet. Die entstehenden getrockneten Aggregate können aufbewahrt werden, bis sie später für ein enzymatrisches Verfahren angewandt werden. Bei der bo Anwendung werden die getrockneten Aggregate rehydratisiert und für die Anwendung vorbereitet. Ein beispielhaftes Vorbereitungsverfahren ist in der US-PS 39 74 036 beschrieben.

Ein prinzipieller Vorteil des erfindungsgemäßen μ Verfahrens liegt in der Erhöhung der Härte der Bakterien-Zell-agyegate nach der Rehydratisierung, verglichen mit bekannten Bakterien-zell-Aggregaten.

Die Härte wird ausgedrückt als Beständigkeit der Bakterien-zell-Aggregatteilchen gegenüber Druck, Zur Bestimmung dieser Härte wurde ein Instron Tensile Tester mit einer Compression Load Cell Nr. (Druck-Last-Zelle) CCT (Instron Corporation, Canton, Massachusetts) angewandt, wie in der US-PS 39 35 069 beschrieben ist.

Die Rehydratisierungshärte wurde folgendermaßen bestimmt:

Es wurde eine Rehydratisierungslösung hergestellt durch vermischen von 9,68 g C0CI2 x 6 H2O, 28,0 g Mg (OH)₂ und 56,0 g wasserfreier Zitronensäure in 600 ml destilliertem Wasser bei 45° C. Das Gemisch wurde unter Rühren auf 60° C erhitzt, um alle Salze zu lösen. Es wurde dann auf 25° C gekühlt und mit NaOH auf einen pH-Wert von 8,5 eingestellt. Anschließend wurde es filtriert und mit destilliertem Wasser auf 1,0 I aufgefüllt. 2,5 ml dieser Lösung wurden mit 130 ml Wasser, 70,3 g Dextrose, 24,228 Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan vermischt und bei 25⁰C mit N'iOH auf einen pH-Wert von 8,55 gebracht. Das Gemiser· wurde dann mit Wasser aus 200 ml aufgefüllt.

5 Teilchen der getrockneten Bakterien-zell-Aggregate wurden in einer Petrischale mit 2,5 ir.l der oben angegebenen Rehydratisierungslösung bedeckt und 1 h im Wasserbad bei 60°C erhitzt und dann bis zum Abkühlen bei Raumtemperatur stehengelassen. Die Teilchen wurden aus der Lösung entfernt, überschüssige Flüssigkeit von der Oberfläche entfernt und dann in dem Instrom-Gerät untersucht. Das Gerät wird mindestens 30 Minuten vor Durchführung der Messungen aufgewärmt, wobei die Kraftmeßzelle (load cell) daran befestigt ist. Die Geschwindigkeit des Preßstempels (crosshead) wird auf 5,1 mm/min eingestellt und die Papiergeschv/indigkeit des Aufzeichnungsgerätes auf 51 mm/min. Der »Rücklauf« wird auf 0,965 mm in bezug auf die Oberfläche der Kraftmeßzelle eingestellt. Die »Meßlänge« wird so eingestellt, daß der Rand des Probenbehälters ausreichend Abstand hat. Die Aufzeichnungsvorrichtung wird auf den vollen Bereich eingestellt. Das sind üblicherweise 4,54 kg. Die Aufzeichnungsvorrichtung wird so geeicht, daß sie 0 kg anzeigt, wenn sich der Probenbehälter auf der Kraftmeßzelle befindet und 0,454 kg wenn sich der Probenbehälter und 0,454 kg Standardgewicht auf der Kraftmeßzelle befinden. Ein einzelnes rehydratisiertes Teilchen auf dem Probenbehälter wird mit dem Prüfstempel zentriert. Der Preßstempel wird von Hand auf die Oberfläche des Teilchens geführt und der »Ein« Knopf gedruckt. Auf dem Aufzeichnungsgerät wird die Kraft in kg in einem Abstand von 0,762 mm von dem Punkt an abgelesen, an dem der Preßstempel das Teilchen berührt. Die Härte wird so ausgedrückt als Kraft (kg) die erforderlich ist, um das Teilchen um 0,762 mm zusammenzupressen. Der Versuch wird an mehreren Teilchen wiederholt und die Ergebnisse ermittelt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

Ein Reaktionsprodukt einer Vetnetzungsreaktion wurde erhalten durch Zugabe von 2,25 g BETZ !180 Lösung, enthaltend 0,675 g aktive Substanz und 0,648 mMol A/ninognippen, zu 100 ml einer l,25%igen (Gewicht/Vol) Glutaraldehydlösung, enthaltend 13,24 mMol aktive Substanz, bei einem pH-Wert von 9. Das Gemisch wurde ungefähr 30 Min. gerührt, wobei

eine dunkelgelbe Lösung entstand. Das gewünschte Produkt wurde erhalten aus einem Reaktionsgemisch, enthaltend 64,9 Gew.-°/o Glutaraldehyd und 35,1 Gew.-% Polyamin-Polymer, bezogen auf das Gesamtgewicht von Glutaraldehyd (Komponente I) und Polyamin-Polymer (Komponente 2).

Eine Kultur einer Mutante von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wurde in einem bewegten, belüfteten Fermentor, enthaltend ein geeignetes Nährrfiedium. wie in der US-PS 36 25 828 beschrieben, gezüchtet. Die entstehende Fermentationsbrühe, die eine Masse von Bakterienzellen enthielt, wurde durch Zugabe entsprechender Puffersubstanzen auf einen pH-Wert von 8,2 eingestellt. Ein Teil der wie oben hergestellten Lösung wurde zu einem Teil der Fermentationsbrühe in einer solchen Menge gegeben, daß man 14 Gew.-% Glutaraldehyd (21,6 Gew.% gesamtes Reaktionsprodukt) bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen erhielt. Nach 30minütiger Reaktionszeit bei 25^CC und einem pH-Wert von 8.2 wurde die behandelte Fermentationsbrühe filtriert. Der Filterkuchen wurde dann durch eine Spritzenöffnung von 2.2 mm gepreßt. Die entstehenden Stränge wurden in einzelne Stücke mit einer Länge von 30 mm geschnitten und über Nacht bei 65⁰C in einem Ofen in einem Luftstrom getrocknet. Ein ähnlicher Anteil Fermentationsbrühe wurde mit Glutaraldehyd in einer Konzentration von 14 Gew.-⁰Zo. bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen, behandelt. Die behandelten Zellen wurden auf die gleiche Weise filtriert, extrudiert und getrocknet um Vergleichsteilchen zu erhalten. Die Vergleichsteilchen und die mit dem Vernetzungsreaktionsprodukt behandelten Teilchen wurden auf ihre Härte untersuch!. Die Vergleichsprobe besaß eine Härte von 0.364 kg. während das erfindungsgemäß hergestellte Produkt eine Härte von 1.27 kg besaß.

Beispiel 2

Anteile einer Fermentationsbrühe von Streptomyces olivac-us. entsprechend Beispiel 1. wurden nur mit Glutaraldehyd (Vergleich) und mit verschiedenen Kombinationen des Vernetzungsreaktionsproduktes bei einem pH-Wert von 9 und 29'C behandelt. Die verschiedenenen Vernetzungsprodukte wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei verschiedene Mengen Glutaraldehyd und Polyamin-Polymer angewandt wurden. Die behandelten Bakterienzellen wurden abfiltriert, extrudiert. getrocknet und auf ihre Härte untersucht. Die Ergebnisse si'.d in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.

Daraus geht hervor, daß die Anwendung des Vernetzungsreaktionsproduktes eine gleichmäßige Erhöhung der Härte ermöglicht, verglichen mit der bekannten Anwendung von Glutaraldehyd.

Beispiel 3

Ein Vernetzungsreaktionsprodukt wurde erhalten durch Lösen von 0.188 g Cyanursiiurc-trichlorid (0.64 mMol) in 10 ml Aceton, und Zugabe dieser Lösung unter Rühren zu 70 ml eiskaltem Wasser, wobei ein feinteiliger Niederschlag entstand. 2,25 g BETZ 1180-Lösting (enthaltend 0.675 g aktive Substanz und 0.648 mMol Aminogruppen) wurden mit 20 ml Wasser verdünnt und zu der Cyanursäurctrichlorid-Suspcnsion gegeben. Das entstehende Gemisch wurde unter Rühren 1 bis 2 h auf einem pH-Wert von 9 und einer Temperatur von 0 bis 5⁰C gehalten und dann auf 100 ml verdünnt. Das Cyanursäure-Trichlorid löste sich und zeigte damit eine Reaktion mit dem Polyamin an. Dieses Reaktionsprodukl entstand durch Umsetzung eines Gemische·, enthaltend 21,8 Gew.-% Cyanursäuretrichlorid als Komponente I und 78,2 Gew.-% Polyamin-Polymer als Komponente 2. Ein Anteil einer Streptomyces olivaceus Fermentationsbrühe, entsprechend Beispiel 1, w.ü-de mit einem Anteil des oben angegebenen Reaktionsproduktes vermischt, so daß eine Konzentration von 32,0 Gew.-% Reaktionsprodukt bezogen auf das Trockengewich! der Bakterienzellen, entstand. 0.2%ige (Gew./Vol.) wäßrige Natriumbicarbonatlösung wurde zugegeben, um den pH-Wert auf 9 zu halten. Nach 1,5 h bei einem pH-Wert von 9 und 25'C wurde die behandelte Fermentationsbrühe filtriert, extrudiert und getrocknet, wie in Beispiel 1 beschrieben. Ein anderer Anteil der Fermentationsbrühe wurde wie oben 0,5 h behandelt. Es wurde zunächst kein Natriumbicarbonat zugegeben, aber die abfilirierten Zellen mit einer l°/oigen Natriumbicarbonatlösung bei einem pH-Wert von 9 vor dem Extrudieren und Trocknen gewaschen. Zum Vergleich wurde zu einem getrennten Anteil der Fermentationsbrühe Glutaraldehyd in einer Konzentration von 14 Gew.-%. bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen, zugegeben. Die Zellen wurden 30 min mit Glutaraldehyd bei einem pH-Wert von 8.2 und einer Temperatur von 25°C vor dem Filtrieren. Extrudieren und Trocknen behandelt. Die Vergleichsprobe ergab eine Härte von 1 kg, während das Produkt, das 0.5 h reagiert hatte eine Härte von 1,73 kg ergab und das Produkt, das 1.5 h reaeiert hatte, eine Härte von 1.82 kg.

Tabelle

Reaktionsgemisch	zur Herstellung	Polyamin-	Zugesetzte	Härte
des Vernetzungsproduktes	Polymer	Menge
(Ge» .-'''I		(Gew.-'c)	(kg)
Glutaraldehyd	23.3
	60.0
100 (Vereleich)	55.6	13.9	0.82
76.7	34.9	13.	1.23
40.0	34.7	1.23
44.4	18.7	1,5
65.1	29.8	1.64

Beispiel 4

Ein Vernetzungsprodukt wurde erhalten durch Zugabe von 4,5 g BETZ 1180-Lösung (enthaltend U5 g wirksame Substanzen und 1,296 mMol Aminogruppen) zu 0,118 g (0,64 mMol) feinteiligen Cyanursäure-trichlorid in eiskaltem Wasser. Der pH-Wert wurde auf 9 eingestellt und 2 h im Eisbad (0° C) auf einem Wert von 9 gehalten. Dann wurden 1,25 g (13,24 mMol) Glutaraldehyd bei pH9 zugegeben und die niedrige Temperatur ungefähr 04 h aufrechterhalten. Es bildete sich eine dunkelgelbe Färbung. Das Reaktionsprodukt entstand aus einem Reaktionsgemisch, enthaltend 43 Gew.-% Cyanursäure-trichlorid, 46,0 Gew.-% Glutaraldehyd

(insgesamt 50,3 Gew.-°/o Komponente I) und 49,7 Gew.-% Polyamin-Polymer als Komponente 2. Ein Anteil einer Streptomyces olivaceus Fermentationsbrühe, entsprechend Beispiel I, wurde mit einem Anteil des oben angegebenen Reaktionsproduktes vermischt, um eine Konzentration von 30,4 Gew.-% Reaktionsprodukt, bezogen auf das Trockengewicht der Bakterien-/ellen zu erreichen. Nach 0,5stündiger Reaktion bei 25°C und einem pH-Wert von 9 wurde die behandelte Fermentationsbrühe filtriert, mit einer 5°/oigen (Gewicht) wäßrigen Natriumbicarbonatlösung bei pH 9 gewaschen, extrudiert und getrocknet. Fine Vergleichsprobe wurde wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt. Die Vergleichsprobe ergab eine Härte von 0.364 kg, während das vernetzte Reaktionsprodukt eine Härte von 1.7 3 kg ergab.

10

Beispiel 5

Anteile von Streptomyces olivaceus Fermentationsbrühe, entsprechend Beispiel I, wurden mit Glutaraldehyd allein (Vergleich) und mit verschiedenen Kombinationen von Reaktionsprodukten bei 25 und 5"C und einem pH-Wert von 9 behandelt. Ein Vernetzungsreaktionsprodukte enthielten jeweils I Mol Cyanursäure- trichlorid auf 2 Mol Aminogruppen in den Polyamin-Polymer Die Gesamtmengen des Glui.iraldehyds und Polyamin-Polymers wurden so eingestellt, um die in Tabelle 2 angegebenen Kombinationen zu erhalten. Die behandelten Bakterienzellen wurden filtriert, extrudiert, getrocknet und auf ihre Härte untersucht. Die F.rgebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben:

liihcllc 1

Zusammensetzung des	Reaktionsgemisches	für das	Zugegebene Menge	Harte
Vernct/ungsprcidiikt
(Gew.-%)			(Gew.-"'»)	(kg)
Glutaraldehvd	Cviinursäure-	l'olvamin-l'olvmer
	Iriclilorid
25 ( 11)0 (Vergl.l			7	0.55
30.6	5.1	64.3	6.5	1.05
18.2	6.0	75.8	38.4	0.96
47,4	3.8	48,8	^1l).5	1.41
-	12.8	87.2	55.0	1.50
5 (
100 (V'ergl.)		-	7	0.55
52.0	3.5	44..^	13.5	2,0
18.8	5 ^l)	75.3	15.9	2.6

Fs ist zu bemerken, daß bei dem oben angegebenen Beispielen die mit dem Vernetzungsreaktionsprodukt behandelten Bakterienzellen alle deutlich erhöhte Härtewerte besaßen, verglichen mit den nur mit (ilutaraldehyd behandelten Bakterienzellen.

Wenn ein Vernetzungsreaktionsprodukt, das erhalten worden ist aus Glutaraldehyd und Polyamin-Polymer angewandt wird, wird das bevorzugte Mittel erhalten aus einem Gemisch von 57.1 Gew.-% Glutaraldehyd als Komponente 1 und 42,9 Gew.-°/o Polyamin-Polymer als Komponente 2, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Substanzen in den Komponenten 1 und 2. Dieses Mittel wird vorzugsweise in Mengen von 17,5 Gew.-°/o. bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen angewandt.

Wenn ein Vernetzungsreaktionsprodukt aus Glutar

aldehyd, Cyanursäure-trichlorid und Polyamin-Polymer angewandt wird, wird das bevorzugte Mittel hergestellt aus einem Gemisch von 54,9 Gew.-% Glutaraldehyd und 3,6 Gew.-% Cyanursäure-trichlorid als Komponente 1 und 41.5 Gew.-% Polyamin-Polymer als Komponente 2, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Substanzen in den Komponenten 1 und 2. Dieses Mittel wird vorzugsweise in einer Menge von 18,2 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen angewandt.

Die auf die oben angegebene Weise erhaltenen Aggregate von Bakterienzellen waren alle imstande. Glucose in Fructose umzuwandeln. Die Glucose-isome- rase-Aktivität wurde durch die Anwendung des neuen Verfahrens nicht verschlechtert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aggregaten von Bakterienzellen, dadurch gekennzeichnet, s daß man BakterienzpJIen zusammenbringt mit einem Vemetzungsreaktionsprodukt aus 1. einer Substanz aus der Gruppe von Glutaraldehyd, Cyanursäurehalogenid und deren Kombinationen und 2. einem wasserlöslichen kationischen Polymer, das erhalten worden ist durch Polymerisation eines Epihalogenhydrine mit einem Alkylenpolyamin der Formel R1R2NRNH2 in der R eine, niedere Alkylengruppe mit 2 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen und R₁ und R₂ jeweils eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatomen bedeuten und das Molverhältnis von Epihalogenhydrin zu Polyamin ungefähr 0,60 :1 bis ungefähr 2,7 :1 beträgt und die Polymerisation durchgeführt wird durch Umsetzung von ungefähr 50 bis ungefähr 90% der zu polymerisierenden Menge an Epihalogenhydrin mit dem Alkylenpolyamin, Durchführung der Reaktion bis das Reaktionsmedium eine im wesentlichen gleichmäßige Viskosität erreicht hat und Umsetzung des restlichen Anteils an Epihalogenhydrin in einzelnen Anteilen, um das kationische Polymer zu erhalten, wobei die Polymerisationstemperatur ungefähr 60 bis ungefähr 120⁰C beträgt, und die entstehenden Aggregate gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo zeichnet, daß man die Bakterienzellen mit dem Vemetzungsreaktionsprodukt bei einem pH-Wert von ungefähr 8 bis 9 und einer Temperatur von ungefähr 0 bis 30⁰C ungefähr 0,5 bis 13 h zusammenbringt. J5

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bakterienzellen mit ungefähr 4,5 bis ungefähr 60 Gew.-% Vernetzungsreaktionsprodukte, bezogen auf das Trockengewicht der Zellen, zusammenbringt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Vernetzungsreaktionsprodukt verwendet, das aus der Umsetzung von ungefähr 12 bis ungefähr 77 Gew.-% Komponente 1 und ungefähr 23 bis ungefähr 83 Gew.-% Komponente, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Bestandteile in den Komponenten 1 und 2, erhalten worden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente 1 des Vernetzungsreaktionsproduktes ungefähr 0 bis ungefähr 77 Gew.-% Glutaraldehyd und ungefähr 0 bis ungefähr 22 Gew.-% Cyanursäurehalogenid enthält und die Gesamtmenge an Glutaraldehyd und/oder Cyanursäurehalogenid ungefähr 12 bis ungefähr 77 y, Gew.-°/o beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Substanzen in den Komponenten 1 und 2.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man von Bakterienzellen von μ Streptomyces olivaceus ausgeht.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Cyanursäurehalogenid Cyanursäure-trichlorid verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Vernetzungsprodukt verwendet, das erhalten worden ist durch Umsetzung von 57,1 Gew.-% Glutaraldehyd als Komponente 1 und 42,9 Gew.-% Komponente 2, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Substanzen in Komponenten 1 und 2, und dieses Reaktionsprodukt in einer Menge von 17,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen verwendet

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Vernetzungsreaktionsprodukt verwendet, das erhalten worden ist durch Umsetzung von 54,9 Gew.-% Glutaraldehyd und 3,6 Gew.-% Cyanursäure-trichlorid als Komponente 1 und 41^ Gew.-% Komponente 2, bezogen auf das Gesamtgewicht der wirksamen Bestandteile in den Komponenten 1 und 2 und dieses Reaktionsprodukt in einer Menge von 18,2 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Bakterienzellen verwendet

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß man ein Vernetzurgsreaktionsprodukt verwendet das erhalten worden ist durch Umsetzung der Komponenten 1 und 2 und einem pH-Wert von ungefähr 6 bis 10 und einer Temperatur von ungefähr 0 bis 30⁰C innerhalb von ungefähr 0,5 bis 23 h.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis !0, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aggregat anschließend trocknet.