DK159329B - Fremgangsmaade til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af alfa-hydroxycarboxylsyrer til de tilsvarende optisk aktive alfa-aminocarboxylsyrer - Google Patents

Fremgangsmaade til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af alfa-hydroxycarboxylsyrer til de tilsvarende optisk aktive alfa-aminocarboxylsyrer Download PDF

Info

Publication number
DK159329B
DK159329B DK102184A DK102184A DK159329B DK 159329 B DK159329 B DK 159329B DK 102184 A DK102184 A DK 102184A DK 102184 A DK102184 A DK 102184A DK 159329 B DK159329 B DK 159329B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
acid
dehydrogenase
membrane
hydroxycarboxylic acid
specific
Prior art date
Application number
DK102184A
Other languages
English (en)
Other versions
DK102184D0 (da
DK159329C (da
DK102184A (da
Inventor
Wolfgang Leuchtenberger
Christian Wandrey
Maria-Regina Kula
Original Assignee
Kernforschungsanlage Juelich
Biotechnolog Forschung Gmbh
Degussa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kernforschungsanlage Juelich, Biotechnolog Forschung Gmbh, Degussa filed Critical Kernforschungsanlage Juelich
Publication of DK102184D0 publication Critical patent/DK102184D0/da
Publication of DK102184A publication Critical patent/DK102184A/da
Publication of DK159329B publication Critical patent/DK159329B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK159329C publication Critical patent/DK159329C/da

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/06Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/12Methionine; Cysteine; Cystine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/813Continuous fermentation

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

DK 159329 B
Opfindelsen angår en særlig fremgangsmåde til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af a-hydroxycarbox-ylsyrer til de tilsvarende optisk aktive cc-aminocarbox-ylsyrer i en enzymreaktor, under tilstedeværelse af 5 nicotinamid-adenin-dinucleotid (NAD+/NADH), der har fået forøget molekylvægten ved binding til et højmolekylært, vandopløseligt stof samt en dehydrogenase, der er specifik for den anvendte α-hydroxycarboxylsyre, en dehydrogenase, der er specifik for den a-aminocarboxyl-10 syre, der skal dannes, og af ammoniumioner.
Der kendes allerede fremgangsmåder til kontinuerlig fremstilling af alanin ud fra pyruvat i en enzymreaktor under tilstedeværelse af nicotinamid-adenin-dinucleotid (NAD+/NADH), som har fået forøget molekylvæg-15 ten ved binding til en vandopløselig dextran, af lac-tatdehydrogenase, af alanin-dehydrogenase og af ammoniumioner (K. Mosbach og P.-O. Larsson i Enzyme Engineering B III, side 291 til 298). Egne forsøg har dog vist, at disse kendte fremgangsmåder ikke kan gennemfø-20 res kontinuierligt over et længere tidsrum, idet omsætningen til analin allerede efter relativ kort tid reduceres stærkt, for til sidst at gå fuldstændig i stå, hvorefter der overhovedet ikke bliver dannet mere alanin.
25 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendomme lig ved, at man kontinuerligt tilfører en vandig opløsning af den α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, i en koncentration svarende til 25 til 100% af den maksimalt opløselige mængde, den til a-hydroxycarboxylsyren 30 svarende a-ketocarboxylsyre i en koncentration på mellem 1 og 10 km, med hensyn til den anvendte aminocar-boxylsyre-dehydrogenase, og en mængde ammoniumioner, der mindst er ækvimolær med den anvendte mængde a-hy-droxycarboxylsyre, til en med en ultrafiltreringsmem-35 bran med en nominel afskæringsgrænse på 2.000 til 50.000 udrustet membranreaktor, der indeholder en van-
DK 159329 B
2 dig opløsning af 0,1 til 10 mmol/1 NAD+/NADH, bundet til en polyethylenglycol med en gennemsnitlig molekylvægt på mellem 500 og 50.000, den dehydrogenase, der er specifik for den anvendte α-hydroxycarboxylsyre, og den 5 dehydrogenase, der er specifik for den a-aminocarbox-ylsyre, der skal dannes, idet der over membranen opretholdes et differenstryk på mellem 0,1 og 15 bar, og man bag membranen kontinuerligt bortleder en filtratstrøm indeholdende den dannede a-aminocarboxylsyre.
10 Først fremgangsmåden ifølge opfindelsen tillader kontinuerlig omdannelse af α-hydroxycarboxylsyren til den tilsvarende optiske aktive a-aminocarboxylsyre over et længere tidsrum. Den hertil væsentlige foranstaltning består i, at membranreaktoren kontinuerligt ikke 15 kun tilføres α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, men også en i sammenligning med denne væsentlig ringere mængde af den tilsvarende a-ketocarboxylsyre. Ved hjælp af denne foranstaltning er det muligt at omdanne den anvendte α-hydroxycarboxylsyre kontinuerligt til den 20 tilsvarende optisk aktive α-aminocarboxylsyre med et højt volumen-tid-udbytte og således fremstille denne a-aminocarboxylsyre billigt.
En membranreaktor udstyret med en ultrafiltreringsmembran anvendes som reaktionsbeholder. Membranen 25 tjener til at holde det anvendte enzym og det til omsætningen nødvendige coenzym tilbage i reaktoren, medens det lavmolekylære produkt og ikke omsat substrat lades trænge gennem membranen. Membranreaktoren kan være udformet som en såkaldt flademembranreaktor. Ved 30 denne reaktortype kan det f.eks. dreje sig om en flad, cylindrisk beholder, som er forsynet med et dæksel, der er pakket ved hjælp af en O-ring. Den relativt udstrakte flade membran er spændt fast med O-ringen. Substratstrømmen tilføres ved hjælp af en doseringspumpe til 35 den del af reaktionsbeholderen, der ligger under membranen, og som hensigtsmæssigt kan være forsynet med en
DK 159329B
3 omrøreranordning, f.eks. en magnetomrører. Filtratstrømmen, der indeholder produktet, forlader reaktionsbeholderen g gennem membranen og gennem en plade, som er placeret over membranen for at undgå at stille meka-5 niske krav til denne, og som er forsynet med 'borehuller, hvorefter den føres ud gennem dækslet. En såkaldt hulfiber-membranreaktor, hvori et bundt hulfibre af ultrafiltreringsmembraner, et såkaldt hulfibermodul, træder i stedet for flademembranen, er mere fordelagtig, 10 når der på grund af den geometriske indretning kan opnås højere Reynold1s-tal for strømningen parallelt med membranen og dermed ringere belægninger af enzymproteiner på membranen. Ved denne reaktortype drejer det sig f. eks. om en tilbage-føringsreaktor (Schlaufenreak-15 tor), der består af en reaktionsbeholder, en cirkulationspumpe og af hulfibermo-dulet. Substratstrømmen føres ved hjælp af en doseringspumpe til reaktionsbeholderen. I denne pumpes reaktionsblandingen rundt, således at den cirkulerende strøm i forhold til sub-20 stratstrømmen udgør mindst ca. 100:1, for at få så ringe belægning af enzymproteiner på hulfibermembranen som muligt. Filtratstrømmen indeholdende produktet trænger gennem hulfibermembranen, samles herefter sammen og føres bort. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anven-25 des membraner, som har nominelle afskæringsgrænser på 2.000 til 50.000. Egnede materialer til membraner er f.eks. acetylcellulose, polyamid, polysulfon eller modificerede polyvinylalkoholer.
Membranreaktoren indeholder en vandig opløsning 30 af 0,1 til 10 mmol/1 NAD+/NADH, der foreligger bundet til en polyethylenglycol med en gennemsnitlig molekylvægt på mellem 500 og 50.000, fortrinsvis mellem 1.500 og 20.000, en dehydrogenase, der er specifik for den anvendte α-hydroxycarboxylsyre og en dehydrogenase, der 35 er specifik for den α-aminocarboxylsyre, der skal dannes .
DK 159329 B
4
Det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen som co-enzym krævede NAD+//NADH, med forøget molekylvægt ved binding til en polyethylenglycol, skal ganske vist endnu være vandopløselig for at muliggøre en homogen kata-5 lyse, men på den anden side skal det sammen med det anvendte enzym med sikkerhed holdes tilbage af membranen. Fremstillingen af NAD+/NADH med forøget molekylvægt er udførligt beskrevet f.eks. i DE-PS 28 41 414.
Til dette formål omsættes eksempelvis coenzymet 10 i oxyderet form først med ethylenimin til N(l)-amino-ethylderivatet, som så igen ved carbodiimidmetoden [jvf. Cuatrecanas, J. Biol. Chem., 245, 3059 (1970)] kobles til en carboxyleret polyethylenglycol, hvis polyoxyethylenkæde har en gennemsnitlig molekylvægt på 15 mellem 500 og 50.000, fortrinsvis mellem 1.500 og 20.000. Det fremstillede koblingsprodukt reduceres derefter til det tilsvarende NADH-derivat, omdannes til N(6)-derivatet ved en Dimroth-omlejring og oxideres eventuelt igen til det tilsvarende NAD+-derivat. Coen-20 zymet med forøget molekylvægt anvendes i en sådan mængde, at koncentrationen af NAD+/NADH udgør 0,1 til 10 mmol/1, fortrinsvis l til 7 mmol/1.
En vandig opløsning af den a-hydroxycarboxyl-syre, der skal omsættes, føres kontinuerligt til mem-25 branreaktoren i en koncentration svarende til 25 til 100% af den maksimalt opløselige mængde. Principielt er det naturligvis muligt at anvende en ren enantiomer af α-hydroxycarboxylsyren, altså enten L- eller D-for-men, og at lade den specifikke dehydrogenase for den 30 anvendte enantiomer være tilstede i membranreaktoren.
Det er dog mere fordelagtigt at anvende a-hy-droxycarboxylsyren som racemat. Herved består tre muligheder for hvilken dehydrogenase, der skal anvendes.
Man kan anvende en dehydrogenase, der kun er specifik 35 for den ene enantiomer. I dette tilfælde forbliver den anden enantiomer hver gang uforandret og forlader mem-
DK 159329 B
5 branreaktoren med filtratstrømmen, fra hvilken den kan genvindes. Man kan anvende en blanding af en for L-enantiomeren og af en for D-enantiomeren specifik dehydrogenase. I dette tilfælde omdannes således begge en-5 antiomere til sidst til den ønskede a-aminocarboxylsy-re. Man opnår det samme, når man kun anvender en for L-enantiomeren eller for D-enantiomeren specifik dehydrogenase, og der i membranreaktoren yderligere er en for den anvendte α-hydroxycarboxylsyre specifik racema-10 se til stede.
Membranreaktoren tilføres endvidere a-ketocarb-oxylsyren svarende til den α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, i en sådan mængde, at dens koncentration i reaktoren ligger mellem 1 og 10 km, med hensyn til 15 den anvendte aminocarboxylsyre-dehydrogenase. km betyder her den reciprokke værdi af adsorptionsligevægtskonstanten for a-ketocarboxylsyren med hensyn til den anvendte dehydrogenase, der er specifik for den a-ami-nocarboxylsyre, der skal dannes.
20 a-Ketocarboxylsyren kan enten tilsættes til den vandige opløsning af α-hydroxycarboxylsyren, der skal omsættes, eller doseres i form af en separat, vandig opløsning, hvilket under visse omstændigheder kan være fordelagtigt, idet doseringen således lader sig regule-25 re uafhængigt.
Membranreaktoren tilføres endvidere kontinuerligt ammoniumioner i en mængde, der mindst er ækvimolær med den mængde α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsæt tes. Ammoniumioner i et overskud på indtil tre gange 30 den molære mængde forstyrrer imidlertid ikke omsætningen. Tilførslen af ammoniumioner udføres hensigtsmæssigt ved, at et egnet ammoniumsalt, f.eks. ammoniumfor-miat, i den ønskede mængde, sættes til den vandige opløsning af den α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsæt-35 tes.
Den for den α-hydroxycarboxylsyre, der skal om-
DK 159329 B
6 sættes, specifikke dehydrogenase anvendes hensigtsmæssigt i en sådan mængde, at der ved ligevægtstilstand opnås mindst 50% af den opnåelige ligevægtsomsætning med hensyn til den som mellemprodukt forekommende, til-5 svarende α-ketocarboxylsyre. Den nødvendige enzymkoncentration afhænger af opholdstiden og af udgangskoncentrationen af a-hydroxy-carboxylsyre. Ved en opholdstid på 1 time og en substratkoncentration på 100 mmol/1 er en α-hydroxycarboxylsyre-dehydrogenaseaktivitet på 10 10 U/ml i almindelighed tilstrækkelig.
En eventuelt yderligere tilsat racemase, der er specifik for den α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, anvendes hensigtsmæssigt i en sådan mængde, at ra-cemiseringsreaktionen forløber med en tilstrækkelig ha-15 stighed til ikke at blive det hastighedsbestemmende trin i den samlede reaktion. I almindelighed er en racemaseaktivitet på 10 U/ml tilstrækkelig til dette, når man igen går ud fra en opholdstid på l time og en substratkoncentration på 100 mmol/1.
20 Den dehydrogenase, der er specifik for den a- aminocarboxylsyre, der skal dannes, anvendes hensigtsmæssigt i en sådan mængde, at det ved ligevægt indstillede forhold mellem NAD+ og NADH mindst udgør 5:1. Hertil anvendes indtil 100 U/ml af aminocarboxylsyre-dehy-25 drogenasen for ved en opholdstid på en time og en substrat-koncentration på 100 mmol/1 at opnå en omsætning på 90% af den ligevægtsomsætning, der med det koblede reak-tions-system er thermodynamisk mulig.
Under omsætningen skal der over membranen opret-30 holdes et differenstryk på mellem 0,1 og 15 bar, fortrinsvis på mellem 0,2 og 3 bar, hvilket opnås ved anvendelse af en passende dimensioneret doseringspumpe for den tilførte substratopløsning og eventuelt ved hjælp af en drøvleventil i filtratstrømmen efter mem-35 branen. Differenstrykket bevirker, at filtratstrømmen trænger gennem membranen med den ønskede hastighed. Det
DK 159329 B
7 absolutte tryk på membranens trykside skal hensigtsmæssigt indstilles således, at trykket, selv ved kraftig omrøring eller ved cirkulation i reaktorrummet foran membranen til opnåelse af kraftig turbulens langs mem-5 branen for at undgå en belægning af enzymer eller coen-zymer med forøget molekylvægt på membranen, på intet sted sænkes så meget, at der fjernes luft fra reaktionsblandingen på tryksiden.
Membranreaktoren holdes på en for enzymatiske 10 omsætninger sædvanlig temperatur mellem 25 og 50°C. Reaktionsblandingens pH-værdi holdes under omsætningen hensigtsmæssigt i området mellem 8 og 9,5.
Kun L-a-aminocarboxylsyrer kan i praksis for øjeblikket fremstilles ved fremgangsmåden ifølge opfin-15 delsen, idet D-aminosyre-dehydrogenaser endnu ikke står til rådighed. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er imidlertid iøvrigt anvendelig på mange måder. Eksempelvis kan mælkesyre omdannes til L-alanin med enzymsystemerne L-eller D- eller L- og D-lactat-dehydrogenase + 20 L-alanin-dehydrogenase eller L-eller D-lactat-dehydro genase + lactat-racemase (E.C.5.1.2.1. ). + L-alanindehy-drogenase. 2-Hydroxy-4-methylmercaptosmørsyre kan omdannes til L-methionin, 2-hydroxy-3-methylsmørsyre til L-valin, 2-hydroxy-4-methylpentansyre til L-leucin el-25 ler 2-hydroxy-3-methylpentansyre til L-isoleucin ved hjælp af enzymsystemet L- eller D- eller L- og D-2-hy-droxy-4-methylpentansyre-dehydrogenase + L-leucin-dehydrogenase. Phenylmælkesyre kan omdannes til L-phe-nylalanin med enzymsystemet L- eller D- eller L- og D-30 lactat-dehydro-genase + L-phenylalanin-dehydrogenase.
Indolylmælkesyre kan omdannes til L-tryptophan ved enzymsystemet L- eller D- eller L- og D-indolyllactat-dehydrogenase + L-phenyl-alanin-dehydrogenase.
Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærme-35 re ved hjælp af de følgende eksempler.
DK 159329 B
8
Eksempel 1
En flademembranreaktor, der havde en temperatur på 25°C og et volumen på 11,3 ml, og som var udrustet 5 med en magnetomrører og en ultrafiltreringsmembran med en diameter på 62 mm og en nominel afskæringsgrænse på 5.000 (Leveret fra firmaet: Amicon, Witten; Typ YM5), blev, for at opnå sterilisering, gennemskyllet i ca. 5 timer med vandig 70%'s ethanolopløsning med en tilfø-10 ringshastighed, der ved hjælp af en doseringspumpe var indstillet på 11,3 ml pr. time. Dernæst blev den vandige alkoholopløsning i løbet af endnu ca. 5 timer fortrængt af destilleret vand. Derefter blev der med en hastighed på ca. 9,3 ml pr. time i ca. 5 timer tilført 15 en substratopløsning, som var filtreret gennem et sterilt filter (0,2 ym), indeholdt 243 mmol/1 DL-mælkesyre i form af dettes natriumsalt og 486 mmol/1 ammoniumfor-miat, og som var indstillet til en pH-værdi på 9 med natriumhydroxidopløsning. Samtidig blev en pyrovatop-20 løsning, der indeholdt 11,3 mmol/1 af pyrodruesyrens natriumsalt, og som var indstillet til pH 9 med natriumhydroxidopløsning, ved hjælp af en anden doseringspumpe tilført over det samme sterilfilter med en hastighed på 2 ml pr. time i ca. 5 timer. Derved opnåe-25 des, så længe reaktionen i reaktoren endnu ikke var startet, en udgangskoncentration i reaktoren på 200 mmol/1 DL-lactat, 400 mmol/1 ammoniumformiat og 2 mmol/1 pytovat. Derefter blev en enzym-/coenzymblan-ding sprøjtet ind i substratopløsningen via en septum 30 før sterilfilteret, således at der i reaktoren blev opnået en koncentration på 1,32 mmol/1 NAD+/NADH, bundet til en polyethylenglycol med en middelmolekylvægt på 20.000, samt en L-lactat-dehydrogenaseaktivitet på 60,5 U/ml (målt med 0,2 mol/1 DL-lactat, 2 mmol/1 NAD+, 35 25°C, pH 9), samt en L-alanin-dehydrogenaseaktivitet på 178,6 U/ml (målt med 2 mmol/1 pyrovat, 2mmol/l NADH,
DK 159329 B
9 400 mmol/1 ammoniumformiat, 25°C, pH 9).
Reaktoren blev drevet i 6 dage ved 25°C og pH 9 med en opholdstid på 60 minutter. Under hele driftstiden udgjorde differenstrykket over membranen ca. 1,7 5 bar. Den maksimale begyndelsesomsætning udgjorde 80% og faldt i løbet af 6 dage til 60% (omsætning med hensyn til L-enantiomeren i substratet). Det maksimale volumen-tid-udbytte udgjorde 1,92 mol/(l x d) eller 171 g (1 x d). Indenfor en driftstid på 6 dage blev 10,1 g 10 eller 113 mmol L-alanin fremstillet. Koncentrationen af enzymatisk aktivt coenzym faldt i løbet af 6 dage fra 1,32 mmol/1 til 0,49 mmol/1.
Pr. mol coenzym (brugt) blev 12.000 mol produkt dannet. Dette svarer til et behov på 615 mg NAD+ (na-15 tiv)/kg produkt.
Eksempel 2
En flademembranreaktor, der havde en temperatur 20 på 25°C og et volumen på 10,0 ml, og som var udrustet med en magnetomrører og en ultrafiltreringsmembran med en diameter på 62 mm og en nominel affjedringsgrænse på 5.000 (leveret fra firmaet: Amicon, Witten; type YM5), blev for at opnå sterilisering gennemskyllet i ca. 2 25 timer med en 0,05%'s vandig pereddikesyreopløsning med en tilføringshastighed, der ved hjælp af en doseringspumpe var indstillet til 20 ml/time. Dernæst blev sterilisationsopløsningen i løbet af endnu ca. 10 timer fortrængt af destilleret vand. Derefter blev der i 4 30 timer gennem et sterilt filter (0,2 pm) med en tilføringshastighed på 10 ml/time tilført en substratopløsning, der indeholdt 400 mmol/1 DL-2-hydroxy-4-methyl-mercapto-smørsyre ("DL-hydroxymethionin"), 800 mmol/1 ammoniumformiat og 1 mmol/1 2-keto-4-methylmercapto-35 smørsyre, og som var indstillet til pH 8 med natriumhydroxid.
DK 159329 B
10 I en separat reaktor (bægerglas) lod man 25 ml af en enskoncentreret substratopløsning, der indeholdt enzymerne Lleucin-dehydrogenase og L-2-hydroxy-4-meth-yl-pentansyredehydrogenase samt coenzymet NADH bundet 5 til en polyethylenglycol-20.000 reagere i 24 timer.
Derved blev der anvendt sådanne enzym- og co-enzymkon-centratio-ner, at man i løbet af 24 timer mindst opnåede en omsæt-ning, som den der senere skal tilstræbes i det kontinuerlige forsøg.
10 Denne opløsning blev doseret til flademembranre- aktoren med en tilføringshastighed på 2,7 ml/time. Dernæst blev den ovenfor angivne substratopløsning igen tilført med den samme hastighed.
Da enzymerne og coenzymet ganske vist selv kan 15 passere sterilfilteret foran reaktoren, men ikke reaktorens ultrafilter, blev der i reaktoren opnået en koncentration på 1,42 mmol/1 coenzym, en L-2-hydroxy-4-me-thylpentansyre-dehydrogenaseaktivitet på 4,0 U/ml (målt med 0,4 mol/1 DL-2-hydroxy-4-methylmercaptosmørsyre, 20 0,1 mol/1 trispuffer, 1 mmol/1 NAD+, 25°C, pH 8) og en L-leucin-dehydrogenase-aktivitet på 86,3 U/ml (målt med 2 mmol/1 2-keto-4-methylmercaptosmørsyre, 1 mmol/1 NADH, 800 mmol/1 ammoniumformiat, 25°C, pH 8).
Reaktoren blev drevet kontinuerligt ved 25°C og 25 pH 8 under de nævnte betingelser i ca. 4,5 dage ved en opholdstid på 3,7 timer. Under driften udgjorde det maksimale differenstryk over membranen ca. 3 bar. I forsøgstidsrummet blev der opnået en maksimal omsætning på 38,4%, der i løbet af 2,6 dage nedsattes til 36,4% 30 (Omsætning beregnet på basis af L-enantiomeren i substratet). Det maksimale volumen-tid-udbytte udgjorde 0,5 mol/(l x d) eller 74,3 g/1 x d). Indenfor en driftstid på 4,34 dage blev 3 g eller 20 mmol L-methionin fremstillet. Koncentrationen af enzymatisk 35 aktivt coenzym faldt i løbet af 4,34 dage fra 1,42 mmol/1 til 1,25 mmol/1.
DK 159329 B
11
Pr. mol coenzym (brugt) blev 11.800 mol produkt dannet. Dette svarer til et behov på 378 mg NAD+ (na-tiv)/kg. produkt.

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af α-hydroxycarboxylsyrer til de tilsvarende optisk aktive a-aminocarboxylsyrer i en enzymreaktor 5 under tilstedeværelse af nicotinamid-adenin-dinucleotid (NAD+/NADH), der har fået forøget molekylvægten ved binding til et vandopløseligt, højmolekylært stof, en dehydrogenase for den anvendte a-hydroxycarboxylsyre, en dehydrogenase, der er specifik for den a-aminocarbo-10 xylsyre, der skal dannes, og af ammoniumioner, kendetegnet ved, at man kontinuerligt tilfører en vandig opløsning af den α-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, i en koncentration svarende til 25 til 100% af den maksimalt opløselige mængde, den til a-hydroxy-15 carboxylsyren svarende a-ketocarboxylsyre i en koncentration på mellem 1 og 10 km med hensyn til den anvendte amino-carboxylsyre-dehydrogenase, og ammoniumioner i en mæng-de, der mindst er ækvimolær med den mængde a-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, til en membran-20 reaktor, der er udrustet med en ultrafiltreringsmembran med en nominel afskæringsværdi på 2.000 til 50.000, og som indeholder en vandig opløsning af 0,1 til 10 mmol/1 NAD+/NADH, der foreligger bundet til en polyethylengly-col med en gennemsnitlig molekylvægt på mellem 500 og 25 50.000, den dehydrogenase, der er specifik for den an vendte α-hydro-xycarboxylsyre, og den dehydrogenase, der er specifik for den a-aminocarboxylsyre, der skal dannes, idet der opretholdes et differenstryk på mellem 0,1 og 15 bar over membranen, og man kontinuerligt bag 30 membranen bortleder en filtratstrøm, der indeholder den dannede a-aminocarboxylsyre.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man anvender den a-hydroxycarboxylsyre, der skal omsættes, som racemat, og ved at man 35 anvender en blanding af to dehydrogenaser, der er specifikke for henholdsvis L-enantiomeren og for D-enanti- 13 DK 159329 B omeren.
3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man anvender den a-hydroxycarb-oxylsyre, der skal omsættes, som racemat, og ved at man 5 kun anvender en for L-enantiomeren eller D-enantiomeren specifik dehydrogenase, men udfører omsætningen under samtidig tilstedeværelse af en for a-hydroxycarboxylsy-ren specifik racemase. 10 15 20 25 30 35
DK102184A 1983-03-01 1984-02-24 Fremgangsmaade til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af alfa-hydroxycarboxylsyrer til de tilsvarende optisk aktive alfa-aminocarboxylsyrer DK159329C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833307094 DE3307094A1 (de) 1983-03-01 1983-03-01 Verfahren zur kontinuierlichen enzymatischen umwandlung von (alpha)-hydroxycarbonsaeuren in entsprechende optisch aktive (alpha)-aminocarbonsaeuren
DE3307094 1983-03-01

Publications (4)

Publication Number Publication Date
DK102184D0 DK102184D0 (da) 1984-02-24
DK102184A DK102184A (da) 1984-09-02
DK159329B true DK159329B (da) 1990-10-01
DK159329C DK159329C (da) 1991-03-04

Family

ID=6192135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK102184A DK159329C (da) 1983-03-01 1984-02-24 Fremgangsmaade til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af alfa-hydroxycarboxylsyrer til de tilsvarende optisk aktive alfa-aminocarboxylsyrer

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4782020A (da)
EP (1) EP0121074B1 (da)
JP (1) JPS6041495A (da)
CA (1) CA1210354A (da)
DE (2) DE3307094A1 (da)
DK (1) DK159329C (da)
ES (1) ES530155A0 (da)
HU (1) HU199560B (da)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3446304A1 (de) * 1984-12-19 1986-07-10 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur gewinnung von phenylalanin-dehydrogenase enthaltenden mikroorganismen, mikroorganismen, die in ihnen enthaltene phenylalanin-dehydrogenase und deren verwendung zur herstellung von l-(alpha)-aminosaeuren
JPS63174740U (da) * 1987-02-28 1988-11-14
NO174588C (no) * 1992-01-22 1994-06-01 Norske Meierier Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av ulike biotekniske produktgrupper ved anvendelse av kontinuerlig membranreaktor
DE19926770A1 (de) 1999-06-11 2000-12-14 Basf Ag Nukleinsäurefragment und Vektor, enthaltend eine Halogenase, sowie ein Verfahren zur Halogenierung chemischer Verbindungen
US10364448B2 (en) 2014-07-11 2019-07-30 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing L-α-amino acid compound
SG11201700101WA (en) 2014-07-11 2017-02-27 Sumitomo Chemical Co Oxidase, polynucleotide that codes for same, and use thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3183170A (en) * 1961-10-03 1965-05-11 Sanraku Ocean Kabushiki Kaisha Method of l-amino acid manufacture
IT987278B (it) * 1973-05-11 1975-02-20 Snam Progetti Procedimento per la preparazione di l carbamil ammino acidi e dei corrispondenti l amminoacidi
JPS51151391A (en) * 1975-06-19 1976-12-25 Ajinomoto Co Inc Process for preparing l-sulfur- containing amino acids
DE2930087A1 (de) * 1979-07-25 1981-02-26 Biotechnolog Forschung Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen enzymatischen umwandlung von wasserloeslichen alpha -ketocarbonsaeuren in die entsprechenden alpha -hydroxycarbonsaeuren
DE2930070A1 (de) * 1979-07-25 1981-02-19 Biotechnolog Forschung Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen enzymatischen umwandlung von wasserloeslichen alpha -ketocarbonsaeuren in die entsprechenden aminosaeuren

Also Published As

Publication number Publication date
EP0121074A2 (de) 1984-10-10
DK102184D0 (da) 1984-02-24
DK159329C (da) 1991-03-04
US4782020A (en) 1988-11-01
ES8500886A1 (es) 1984-11-01
JPS6041495A (ja) 1985-03-05
EP0121074A3 (en) 1987-04-29
DK102184A (da) 1984-09-02
CA1210354A (en) 1986-08-26
ES530155A0 (es) 1984-11-01
DE3478614D1 (en) 1989-07-13
HU199560B (en) 1990-02-28
DE3307094A1 (de) 1984-09-06
EP0121074B1 (de) 1989-06-07
HUT34051A (en) 1985-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4518692A (en) Production of L-amino acids by transamination
JPH022595B2 (da)
CA1139696A (en) PROCESS FOR THE CONTINUOUS ENZYMATIC CONVERSION OF WATER-SOLUBLE .alpha.-KETOCARBOXYLIC ACIDS INTO THE CORRESPONDING .alpha.-HYDROXY CARBOXYLIC ACIDS
EP0135846B1 (en) Production of l-amino acids by transamination
US20240182939A1 (en) Production method of enzymatic reaction using adenosine instead of atp
US4562151A (en) Stabilization of L-phenylalanine ammonia-lyase enzyme
US5591613A (en) Method for the preparation of D-arginine and L-ornithine
DK159329B (da) Fremgangsmaade til kontinuerlig enzymatisk omdannelse af alfa-hydroxycarboxylsyrer til de tilsvarende optisk aktive alfa-aminocarboxylsyrer
Gu et al. Production of essential L‐branched‐chain amino acids in bioreactors containing artificial cells immobilized multienzyme systems and dextran–NAD+
WO1999046398A1 (en) Improvements in the enzymatic synthesis of chiral amines
US4525454A (en) Production of L-4-phenyl-2-aminobutanoic acid by transamination
US4880738A (en) Production of amino acids using coupled enzyme systems
JPS5820267B2 (ja) アルコ−ルオキシダ−ゼおよびその製造方法
Wandrey et al. Continuous cofactor regeneration Utilization of polymer bound NAD (H) for the production of optically active acids
EP1257659B1 (en) Method and catalyst system for stereoselectively inverting a chiral center of a chemical compound
Winkler et al. Principles and results of stable isotope labelling of L-α-Aminoacids by combined chemical and enzymatic methods
US6653112B2 (en) Method for producing L-carnitine from crotonobetaine using a two stage continuous cell-recycle reactor
JPS5991890A (ja) L−フエニルアラニンの製造方法
GB2108128A (en) Production of aspartase
CA1194825A (en) Process for producing physiologically active substance by multienzyme process
JP2674078B2 (ja) D−α−アミノ酸の製造法
Wandrey Synthesis of L-amino acids by isolated enzymes and microorganisms
KR950013858B1 (ko) L-트립토판의 제조방법
CA1311705C (en) Process of producing l-tryptophan
FR2770214A1 (fr) Procede de preparation d'un benzamide halogene

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed