FR2570715A1 - PROCESS FOR CARRYING OUT AN ENZYMATIC OR MICROBIAL REACTION - Google Patents
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Abstract
SELON L'INVENTION ON EFFECTUE LA REACTION ENZYMATIQUE OU MICROBIENNE ENTRE AU MOINS DEUX SUBSTANCES DEVANT REAGIR EN PLACANT UNE ENZYME, UN MICROBE, UNE ENZYME IMMOBILISEE OU UN MICROBE IMMOBILISE DANS UN ESPACE INTERNE MENAGE ENTRE DEUX FEUILLES DE MATERIAUX POREUX QUI NE PERMETTENT PAS A L'ENZYME NI AU MICROBE DE PASSER, EN PLACANT LES SUBSTANCES DANS LES DEUX ESPACES EXTERNES MENAGES RESPECTIVEMENT A L'EXTERIEUR DES DEUX FEUILLES, EN PERMETTANT A CHACUNE DES SUBSTANCES DE PASSER AU TRAVERS D'UNE FEUILLE POUR EFFECTUER LA REACTION ENZYMATIQUE OU MICROBIENNE DANS L'ESPACE INTERNE, ET EN PERMETTANT A CHAQUE PRODUIT DE REACTION DE PASSER A L'EXTERIEUR A TRAVERS UNE FEUILLE.DEPENDING ON THE INVENTION, THE ENZYMATIC OR MICROBIAL REACTION BETWEEN AT LEAST TWO SUBSTANCES TO BE REACTED BY PLACING AN ENZYME, A MICROBE, AN IMMOBILIZED ENZYME OR A MICROBE IMMOBILIZED IN AN INTERNAL SPACE BETWEEN TWO SHEETS OF NON-POROUS MATERIALS 'ENZYME NOR MICROBE TO PASS, BY PLACING THE SUBSTANCES IN THE TWO EXTERNAL HOUSEHOLD SPACES RESPECTIVELY OUTSIDE THE TWO SHEETS, ALLOWING EACH OF THE SUBSTANCES TO PASS THROUGH A SHEET TO PERFORM THE ENZYMATIC REACTION OR THE MICROBITIC INTERNAL SPACE, AND ALLOWING EACH REACTION PRODUCT TO PASS TO THE EXTERIOR THROUGH A SHEET.
Description
-12- La présente invention concerne un nouveau procédé de mise en oeuvre-12- The present invention relates to a new method of implementation
d'une réaction enzymatique ou microbienne, et an enzymatic or microbial reaction, and
plus particulièrement un procédé de mise en oeuvre d'une réac- more particularly a process for implementing a reaction
tion enzymatique ou microbienne dans laquelle au moins deux substances entrent en jeu, qui comprend l'utilisation d'un bioréacteur qui est construit d'une manière telle que l'on place une enzyme ou un microbe dans un espace interne (un compartiment d'enzyme) défini par deux feuilles de matériaux Enzymatic or microbial action in which at least two substances come into play, which includes the use of a bioreactor which is constructed in such a way that an enzyme or a microbe is placed in an internal space (a compartment for enzyme) defined by two sheets of material
poreux, tels que des membranes, qui ne permettent pas à l'en- porous, such as membranes, which do not allow the en-
zyme ou au microbe de passer librement au travers de celles-ci, et les substances participant à la réaction sont placées dans des espaces externes en contact avec les deux matériaux poreux, si bien que ces substances sont libres de passer au travers des matériaux poreux dans l'espace interne pour être ainsi soumises à la réaction dans le compartiment et zyme or microbe to pass freely through them, and the substances participating in the reaction are placed in external spaces in contact with the two porous materials, so that these substances are free to pass through porous materials in the internal space to be thus subjected to the reaction in the compartment and
les produits de réaction peuvent passer au travers des maté- reaction products can pass through materials
riaux poreux dans les espaces à l'extérieur du compartiment, ce par quoi la réaction enzymatique ou microbienne ainsi porous membranes in the spaces outside the compartment, whereby the enzymatic or microbial reaction thus
que la séparation des produits de réaction peuvent être effec- that the separation of the reaction products can be effected
tuées efficacement.effectively killed.
Dans la plupart des réactions enzymatiques et micro- In most enzymatic and micro- reactions
biennes, au moins deux substrats et en plus un activateur autre que lesdits substrats sont habituellement nécessaires pour mettre en oeuvre la réaction et il est rare que seulement une substance unique intervienne dans la réaction. De même, au moins deux produits de réaction sont habituellement formés et il est inhabituel que seulement un produit de réaction soit formé. En conséquence, il est courant qu'au moins deux well, at least two substrates and in addition an activator other than said substrates are usually required to carry out the reaction and it is rare that only a single substance is involved in the reaction. Also, at least two reaction products are usually formed and it is unusual for only one reaction product to be formed. As a result, it is common for at least two
substrats pour la réaction et au moins deux produits de réac- substrates for the reaction and at least two reaction products
tion entrent en jeu dans la réaction enzymatique ou micro- tion come into play in the enzymatic or micro- reaction
bienne. Cependant, lorsque deux produits de réaction ou plus sont formés, il est nécessaire de séparer ces produits de réaction après la fin de la réaction pour obtenir les produits -2- recherchés. En outre, dans le cas d'une réaction faisant appel à deux substrats au moins, l'un d'eux peut parfois avoir un effet inhibiteur ou inactivant sur l'enzyme ou sur le microbe. Il est même parfois possible qu'un produit de réaction lui-même agisse en tant qu'inhibiteur. Ainsi, les réactions enzymatiques et microbiennes peuvent être effectuées plus efficacement si les quantités de ces inhibiteurs introduits dans le système réactionnel enzymatique ou microbien peuvent être contr8lées ou si de tels bienne. However, when two or more reaction products are formed, it is necessary to separate these reaction products after the end of the reaction to obtain the desired products. In addition, in the case of a reaction using at least two substrates, one of them can sometimes have an inhibiting or inactivating effect on the enzyme or on the microbe. It is even sometimes possible that a reaction product itself acts as an inhibitor. Thus, enzymatic and microbial reactions can be carried out more efficiently if the amounts of these inhibitors introduced into the enzymatic or microbial reaction system can be controlled or if such
inhibiteurs peuvent être rapidement évacués du système réac- inhibitors can be quickly evacuated from the reactive system
tionnel. En outre, il est possible de supprimer une étape de séparation des produits de réaction si l'on peut utiliser tional. In addition, it is possible to omit a step for separating the reaction products if it is possible to use
un réacteur qui serve aussi à séparer les produits de réaction. a reactor which also serves to separate the reaction products.
L'enzyme est généralement tellement coûteuse que sa réutili- The enzyme is usually so costly that its reuse
sation est indispensable pour réduire le coût de la production. sation is essential to reduce the cost of production.
Par conséquent, il est très important pour un bioréacteur qu'une enzyme ou un microbe puissent être facilement retirés Therefore, it is very important for a bioreactor that an enzyme or a microbe can be easily removed
du système réactionnel pour réutilisation. of the reaction system for reuse.
Un bioréacteur capable de répondre à toutes ces exi- A bioreactor capable of responding to all of these
gences n'a pas encore été mis au point. Par exemple, bien qu'une enzyme ou un microbe puissent être séparés d'un système réactionnel par utilisation d'une enzyme ou d'un microbe immobilisés, ou que leur réutilisation soit possible, il est impossible de remplir les conditions requises pour la mise en oeuvre simultanée de la réaction et de la séparation et pour le contrôle de l'inhibiteur. Une tentative a été gences has not yet been developed. For example, although an enzyme or a microbe can be separated from a reaction system by the use of an immobilized enzyme or microbe, or their reuse is possible, it is impossible to fulfill the conditions required for the implementation simultaneous reaction and separation and for the control of the inhibitor. An attempt was
faite ces dernières années pour donner une fonction de sépara- made in recent years to give a separation function
tion de produits (pouvoir adsorbant) à un support immobilisé tel qu'une enzyme ou un microbe immobilisés. Cette méthode a toutefois divers inconvénients. Par exemple, lorsqu'une substance agissant en tant qu'inhibiteur ou inactivateur est requise pour la réaction, il est difficile par cette méthode de contrôler la quantité de la substance. Lorsque le pouvoir adsorbant du support doit être utilisé, une très grande quantité du support est nécessaire pour adsorber les -3- tion of products (adsorbing power) to an immobilized support such as an immobilized enzyme or microbe. However, this method has various drawbacks. For example, when a substance acting as an inhibitor or inactivator is required for the reaction, it is difficult by this method to control the amount of the substance. When the adsorption capacity of the support is to be used, a very large amount of the support is necessary to adsorb the -3-
produits et cela représente un obstacle à l'application indus- products and this represents an obstacle to the industrial application
trielle. Les auteurs de la présente invention ont étudié un trielle. The authors of the present invention have studied a
réacteur à utiliser dans une réaction enzymatique ou micro- reactor to be used in an enzymatic or micro reaction
bienne et ils ont mis au point un réacteur capable de répondre bienne and they developed a reactor capable of responding
aux exigences décrites ci-dessus.to the requirements described above.
La présente invention fournit donc un procédé pour la mise en oeuvre d'une réaction enzymatique ou microbienne The present invention therefore provides a method for carrying out an enzymatic or microbial reaction
faisant intervenir au moins deux substances, qui est caracté- involving at least two substances, which is characterized
risé par le fait que l'on utilise,par paires,deux feuilles de matériauxporeux qui ne permettent pas à une enzyme ou à un microbe de passer au travers de celles-ci, on place dans un espace interne ménagé entre ces matériaux poreux une enzyme, un microbe, une enzyme immobilisée ou un microbe immobilisé, on place dans chacun des deux espaces externes laughed at by the fact that two pairs of porous materials are used, in pairs, which do not allow an enzyme or a microbe to pass through them, an enzyme is placed in an internal space formed between these porous materials , a microbe, an immobilized enzyme or an immobilized microbe, we place in each of the two external spaces
ménagés à l'extérieur des matériaux poreux chacune des sub- formed outside of the porous materials each of the
stances participant à la réaction, et l'on permet à ces sub- stanzas involved in the reaction, and these sub-
stances de passer au travers des matériaux poreux dans l'espace stanzas of passing through porous materials in space
interne pour entrer en réaction dans cet espace. internal to enter a reaction in this space.
Le processus réactionnel selon la présente invention est caractérisé par le fait que l'on utilise par paires deux feuilles de matériaux poreux, tels que des membranes, qui ne permettent pas à une enzyme ni à un microbe de passer librement aux travers de celles-ci, on place une enzyme ou un microbe dans un espace interne défini par les matériaux poreux, on permet aux substances intervenant dans la réaction de passer au travers des matériaux poreux dans l'espace interne pour subir une réaction enzymatique ou microbienne, et l'on permet aux produits de réaction de passer, après la réaction, au travers des matériaux poreux pour être retires du système The reaction process according to the present invention is characterized in that two sheets of porous materials, such as membranes, are used in pairs which do not allow an enzyme or a microbe to pass freely through them , an enzyme or a microbe is placed in an internal space defined by the porous materials, the substances involved in the reaction are allowed to pass through the porous materials in the internal space to undergo an enzymatic or microbial reaction, and allows reaction products to pass, after reaction, through porous materials to be removed from the system
réactionnel enzymatique ou microbien. enzymatic or microbial reaction.
La figure 1 représente schématiquement une réalisation d'un dispositif utilisé dans la présente invention; sur cette figure, 1 et 2 représentent des matériaux poreux, 3 et 5 représentent les compartiments contenant les corps en réaction, -4- Figure 1 schematically shows an embodiment of a device used in the present invention; in this figure, 1 and 2 represent porous materials, 3 and 5 represent the compartments containing the bodies in reaction, -4-
4 représente un compartiment contenant une enzyme et 6 repré- 4 represents a compartment containing an enzyme and 6 represents
sente une enveloppe externe.feels an outer envelope.
La figure 2 représente schématiquement une réalisation d'un réacteur de type à membrane plane selon la présente invention. La figure 3 représente schématiquement une réalisation FIG. 2 schematically represents an embodiment of a plane membrane type reactor according to the present invention. FIG. 3 schematically represents an embodiment
d'un réacteur de type tubulaire.of a tubular type reactor.
La figure 4 représente schématiquement une réalisation FIG. 4 schematically represents an embodiment
d'un réacteur de type spiralé.of a spiral-type reactor.
On décrit la présente invention plus en détail en The present invention is described in more detail in
se référant aux dessins ci-annexés qui représentent des réali- referring to the attached drawings which represent realizations
sations préférées de la pr6sente invention. preferred locations of the present invention.
Une réaction de lipolyse utilisant une lipase est prise comme exemple de la réaction enzymatique qui peut être représentée par la formule: A + B -C + D (dans laquelle A et B sont les substances intervenant dans la r6action et A lipolysis reaction using a lipase is taken as an example of the enzymatic reaction which can be represented by the formula: A + B -C + D (in which A and B are the substances involved in the reaction and
C et D sont les produits; par exemple, dans la réaction utili- C and D are the products; for example, in the reaction used
sant une lipase, A est une huile, B est l'eau, C est un acide gras et D est le glycérol). En se référant à la figure 1, une enzyme est placée dans un espace interne 4 (compartiment d'enzyme) défini par les matériaux poreux 1 et 2, un substrat A est placé dans un espace externe 3 (compartiment de corps en r6action) et un substrat B est placé dans un autre espace sant a lipase, A is an oil, B is water, C is a fatty acid and D is glycerol). Referring to FIG. 1, an enzyme is placed in an internal space 4 (enzyme compartment) defined by the porous materials 1 and 2, a substrate A is placed in an external space 3 (body in reaction) and a substrate B is placed in another space
externe 5 (compartiment de corps en réaction). Les maté- external 5 (body in reaction). The materials
riaux poreux 1 et 2 sont faits de telle manière que des enzymes ne peuvent pas passer au travers de ceux-ci, le substrat A est libre de traverser le matériau poreux 1 et le substrat B est libre de traverser le matériau poreux 2. Dans le réacteur porous rials 1 and 2 are made in such a way that enzymes cannot pass through them, substrate A is free to pass through porous material 1 and substrate B is free to pass through porous material 2. In the reactor
de la figure 1, les substrats A et B placés dans les comparti- in Figure 1, the substrates A and B placed in the compartments
ments de corps en réaction respectifs 3 et 5 peuvent passer respective reacting body elements 3 and 5 can pass
au travers des matériaux poreux respectifs dans le comparti- through the respective porous materials in the compartment
ment d'enzyme 4 o ils subissent une réaction enzymatique en présence de l'enzyme pour former les produits C et D. Un matériau poreux 1 préféré qui peut être utilisé est un matériau qui permet au substrat A de passer au travers de -5- enzyme 4 where they undergo an enzymatic reaction in the presence of the enzyme to form the products C and D. A preferred porous material 1 which can be used is a material which allows the substrate A to pass through -5-
celui-ci mais qui ne permet pas au substrat B de passer au- this one but which does not allow the substrate B to pass to-
travers de celui-ci et qui ne permet qu'à un des produits de réactions C et D (par exemple le produit C) de passer au travers de celui-ci. Par contre, un matériau poreux 2 préféré est un matériau qui permet au substrat B de passer au travers de celui-ci mais qui ne permet pas au substrat A de passer au travers de celui-ci et qui permet seulement through it and which allows only one of the reaction products C and D (for example the product C) to pass through it. On the other hand, a preferred porous material 2 is a material which allows the substrate B to pass through it but which does not allow the substrate A to pass through it and which only allows
au produit de réaction D de passer au travers de celui-ci. the reaction product D to pass through it.
Des matériaux poreux ayant de telles propriétés peuvent être obtenus en choisissant de façon adéquate la qualité et la taille des pores du matériau poreux. Dans la réaction utilisant une lipase, un matériau hydrophobe tel que du polypropylène ou du polyéthylène peut être utilisé en tant que matériau poreux qui permet seulement à l'huile en tant que substrat et à l'acide gras en tant que produit de réaction de passer au travers de celui-ci, et un matériau hydrophile tel qu'un matériau de cellulose (acétate de cellulose par exemple) ou un polymère d'acrylonitrile peut être utilisé en tant Porous materials having such properties can be obtained by adequately choosing the quality and size of the pores of the porous material. In the reaction using a lipase, a hydrophobic material such as polypropylene or polyethylene can be used as a porous material which allows only the oil as a substrate and the fatty acid as the reaction product to pass through it, and a hydrophilic material such as a cellulose material (cellulose acetate for example) or an acrylonitrile polymer can be used as
que matériau poreux qui permet seulement à l'eau et au gly- that porous material that only allows water and gly-
cérol de passer au travers de celui-ci. La taille des pores des matériaux poreux peut être telle qu'elle ne permette cerol to get through it. The pore size of porous materials can be such that it does not allow
pas à l'enzyme ni au microbe de passer au travers de ceux-ci. not the enzyme or the microbe to pass through them.
Comme la taille de l'enzyme est considérée comme étant de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de A(=10- 4 Pm) les matériaux poreux doivent avoir une taille de pores de cet ordre. Toutefois, dans certains cas, une taille de pores As the size of the enzyme is considered to be of the order of a few tens to a few hundred A (= 10-4 μm) the porous materials must have a pore size of this order. However, in some cases, a pore size
aussi petite n'est pas nécessaire, suivant les systèmes réac- as small is not necessary, depending on the reaction systems
tionnels. Par exemple, dans le cas de la lipolyse avec une lipase dans l'espace 4 défini par les matériaux poreux, une émulsion huile/eau se forme et l'enzyme s'attache à la surface des particules de l'émulsion. Par conséquent, les matériaux poreux peuvent avoir une taille de pores telle que l'émulsion ne puisse pas passer au travers de ceux-ci, et une taille de pores allant de 0,1 à quelques pm suffit à empêcher le passage de l'enzyme à travers les matériaux poreux. Lorsque l'on utilise -6- une enzyme ou un microbe immobilisés, il n'est pas nécessaire tional. For example, in the case of lipolysis with a lipase in the space 4 defined by the porous materials, an oil / water emulsion is formed and the enzyme attaches to the surface of the particles of the emulsion. Consequently, the porous materials can have a pore size such that the emulsion cannot pass through them, and a pore size ranging from 0.1 to a few μm is sufficient to prevent the passage of the enzyme. through porous materials. When using an immobilized enzyme or microbe, it is not necessary
d'avoir des pores de petite taille.to have small pores.
En conséquence, on peut choisir les matériaux poreux Consequently, one can choose porous materials
en fonction de l'objectif et de l'utilisation, sans restric- depending on the purpose and use, without restrictions
tion particulière en ce qui concerne la qualité ou la taille des pores, dans la mesure o ceux-ci peuvent satisfaire aux particular pation regarding the quality or size of the pores, insofar as these can satisfy the
exigences ci-dessus.above requirements.
Une enzyme ou un microbe qui doivent être placés dans l'espace 4 défini par les matériaux poreux peuvent se trouver An enzyme or a microbe which must be placed in the space 4 defined by the porous materials can be found
sous la forme d'une poudre ou d'une solution ou d'une suspen- in the form of a powder or solution or suspension
sion dans un solvant qui n'inactive ni l'enzyme ni le microbe. ion in a solvent which does not inactivate either the enzyme or the microbe.
Dans la mise en pratique de la présente invention, on préfère qu'une pièce d'écartement soit disposée à l'intérieur de l'espace 4 et que l'enzyme ou le microbe soit étalé ou déposé In the practice of the present invention, it is preferred that a spacer is placed inside the space 4 and that the enzyme or the microbe is spread or deposited
sur la pièce d'écartement pour permettre la répartition homo- on the spacer to allow even distribution
gène de l'enzyme ou du microbe. Ou encore, on peut faire circuler dans l'espace 4 (le compartiment d'enzyme 4) une solution contenant l'enzyme ou le microbeau moyen d'une pompe comme on le décrit plus en détail ciaprès. La pièce d'écartement qui doit être placée à l'intérieur de l'espace 4 peut être utilisée sans restriction particulière concernant le matériau, la forme, etc. Par exemple, lorsqu'on utilise en tant que pièce d'écartement un matériau capable d'adsorber une enzyme, tel qu'une fibre échangeuse d'ion, l'enzyme peut être immobilisée sur celui-ci. En outre, on peut donner à enzyme or microbe gene. Alternatively, it is possible to circulate in space 4 (the enzyme compartment 4) a solution containing the enzyme or the microbial of a pump as described in more detail below. The spacer which must be placed inside the space 4 can be used without any particular restriction concerning the material, the shape, etc. For example, when a material capable of adsorbing an enzyme, such as an ion exchange fiber, is used as the spacer, the enzyme can be immobilized thereon. In addition, we can give
la pièce d'écartement une fonction supplémentaire. the spacer an additional function.
Les substrats présents dans les compartiments de corps en réaction 3 et 5 diffusent dans le compartiment d'enzyme 4 par diffusion due à la concentration, et les produits de réaction diffusent à partir du compartiment d'enzyme 4 dans le compartiment des corps en réaction 3 ou 5 également par diffusion de concentration. Toutefois, lorsque la vitesse de diffusion due seulement à la diffusion de concentration est trop faible et qu'on ne peut pas obtenir une vitesse de réaction suffisante, on peut accélérer la diffusion en -7- appliquant dans chaque compartiment une force accélérant la diffusion, pression ou température par exemple. Ou encore, il est possible d'appliquer une force accélérant la diffusion en utilisant une différence de pression osmotique provoquée par l'addition dans chaque compartiment d'une troisième sub- stance qui n'interfère ni avec la réaction enzymatique ni avec la réaction microbienne et qui ne traverse pas non plus The substrates present in the reaction body compartments 3 and 5 diffuse into the enzyme compartment 4 by diffusion due to concentration, and the reaction products diffuse from the enzyme compartment 4 into the reaction body compartment 3 or 5 also by concentration diffusion. However, when the diffusion speed due only to the concentration diffusion is too low and that a sufficient reaction speed cannot be obtained, the diffusion can be accelerated by applying a force accelerating the diffusion in each compartment, pressure or temperature for example. Alternatively, it is possible to apply a force accelerating the diffusion by using a difference in osmotic pressure caused by the addition in each compartment of a third substance which does not interfere with either the enzymatic reaction or with the microbial reaction. and which does not cross either
le matériau poreux.porous material.
Le bioréacteur utilisé dans la présente invention The bioreactor used in the present invention
peut être appliqué à diverses réactions enzymatiques et micro- can be applied to various enzymatic and micro reactions
biennes. Des exemples de telles réactions enzymatiques dans lesquelles au moins deux substances entrent en jeu comprennent l'hydrolyse avec une lipase déjà mentionnée, la synthèse de triglécrides avec une lipase, une réaction d'échange d'esters biennes. Examples of such enzymatic reactions in which at least two substances are involved include hydrolysis with a lipase already mentioned, synthesis of triglecrides with a lipase, an ester exchange reaction
de triglycérides en présence de lipase, l'hydrolyse de phospo- triglycerides in the presence of lipase, the hydrolysis of phospo-
lipides avec une phospholipase, une série de réactions avec une transférase telle que représentée par la phosphorolyse de polysaccharide en présence de phosphorylase, la synthèse de l'acide malique en utilisant de la fumarase, une série de réactions en présence d'une hydrolase, telle que phosphatase ou nucléotidase, et une série de réactions en présence d'une lipids with a phospholipase, a series of reactions with a transferase as represented by the phosphorolysis of polysaccharide in the presence of phosphorylase, the synthesis of malic acid using fumarase, a series of reactions in the presence of a hydrolase, such as phosphatase or nucleotidase, and a series of reactions in the presence of a
oxydoréductase telle qu'alcool-déshydrogénase ou amino-acide- oxidoreductase such as alcohol dehydrogenase or amino acid-
oxydoréductase. En outre, le réacteur de la présente invention peut être appliqué à la plupart des réactions microbiennes, puisque de nombreuses substances en plus des substrats sont requises pour la croissance de microbes. Par exemple, l'acide glutamique peut être produit à partir d'un substrat constitué de glucose dans le procédé de fermentation d'acide glutamique utilisant une souche du micro-organisme Corynebacterium oxidoreductase. In addition, the reactor of the present invention can be applied to most microbial reactions, since many substances in addition to the substrates are required for the growth of microbes. For example, glutamic acid can be produced from a substrate consisting of glucose in the fermentation process of glutamic acid using a strain of the microorganism Corynebacterium
qlutamicum. Cependant, la biotine est requise pour la crois- qlutamicum. However, biotin is required for growth
sance de la souche et le rendement en acide glutamique varie strain and the glutamic acid yield varies
en fonction de la quantité de biotine. Les r6actions micro- depending on the amount of biotin. Micro- reactions
biennes requièrent fréquemment des vitamines telles que la biotine, des sels minéraux, des acides aminés, etc., en plus du substrat comme dans la réaction microbienne précitée, -8- et le réacteur de la présente invention peut être appliqué biennes frequently require vitamins such as biotin, mineral salts, amino acids, etc., in addition to the substrate as in the above microbial reaction, and the reactor of the present invention can be applied
à la plupart des réactions microbiennes. to most microbial reactions.
Les enzymes et les microbes utilisés dans la présente invention ne sont pas toujours de type hautement purifié et ils peuvent se trouver sous la forme d'un extrait, d'un The enzymes and microbes used in the present invention are not always of the highly purified type and may be in the form of an extract, a
produit partiellement purifié ou d'une liqueur de fermenta- partially purified product or fermented liquor
tion. Afin de mettre en oeuvre de façon efficace la réaction avec le bioréacteur de la présente invention, le bioréacteur est construit, comme il est indiqué sur la figure 2, de telle manière que sont ménagés plusieurs compartiments réactionnels dans lesquels chaque compartiment est formé par interposition d'un compartiment d'enzyme 7 entre les matériaux poreux 9 et 10, de telle manière que les matériaux poreux de même type se font face, un compartiment de corps en réaction 5 tion. In order to effectively carry out the reaction with the bioreactor of the present invention, the bioreactor is constructed, as indicated in FIG. 2, in such a way that several reaction compartments are formed in which each compartment is formed by interposition of 'an enzyme compartment 7 between porous materials 9 and 10, so that porous materials of the same type face each other, a reaction body compartment 5
est formé entre les deux matériaux poreux 9 et 9, et un compar- is formed between the two porous materials 9 and 9, and a compar-
timent de corps en réaction 6 est formé entre les deux autres matériaux poreux 10 et 10. Chacun des corps en réaction est introduit dans chacun des compartiments de corps en réaction 5 et 6, chacun au moyen des pompes 3a et 3b. Dans le réacteur de la figure 2, on peut aussi introduire une enzyme ou un timent of reacting bodies 6 is formed between the two other porous materials 10 and 10. Each of the reacting bodies is introduced into each of the reacting body compartments 5 and 6, each by means of pumps 3a and 3b. In the reactor of FIG. 2, it is also possible to introduce an enzyme or a
microbe dans le compartiment d'enzyme 7 au moyen d'une pompe 3. microbe in the enzyme compartment 7 by means of a pump 3.
Sur la figure 2, les numéros 1 et 2 représentent chacun un réservoir de corps en réaction, 4 représente un réservoir In FIG. 2, the numbers 1 and 2 each represent a reservoir of reacting bodies, 4 represents a reservoir
d'enzyme ou de microbe, et 8 représente une enveloppe externe. enzyme or microbe, and 8 represents an outer shell.
Ou encore, on peut placer l'enzyme ou le microbe sur une Alternatively, the enzyme or microbe can be placed on a
pièce d'écartement en disposant la pièce d'écartement à-l'inté- spacer by placing the spacer inside
rieur du compartement enzymatique 7 et en étalant ou en dépo- laughing at enzyme compartment 7 and spreading or depositing
sant l'enzyme ou le microbe sur celle-ci, comme on l'a décrit sant the enzyme or the microbe on it, as described
plus haut.upper.
Le réacteur utilisé dans la présente invention n'est pas limité à un type à membrane plane tel qu'indiqué sur les figures 1 et 2, mais il peut avoir une forme quelconque, par exemple celle d'un tube comme il est indiqué sur la figure 3, The reactor used in the present invention is not limited to a flat membrane type as indicated in FIGS. 1 and 2, but it can have any shape, for example that of a tube as indicated on the figure 3,
ou bien d'une spirale comme il est identiqué sur la figure 4. or of a spiral as it is identified on figure 4.
-9- Dans le réacteur rubulaire de la figure 3, un compartiment d'enzyme 4 est formé entre les matériaux poreux 1 et 2, un -9- In the round reactor of FIG. 3, an enzyme compartment 4 is formed between the porous materials 1 and 2, a
compartiment de corps en réaction 3 est ménagé entre la mem- Reaction body compartment 3 is provided between the mem-
brane tubulaire 1 constituée par le matériau poreux, un compar- tubular brane 1 consisting of the porous material, a comparison
timent de corps en réaction 5 est ménagé à l'extérieur de la membrane tubulaire 2 constituée par le matériau poreux, et 6 représente une enveloppe externe. Dans le réacteur spirale de la figure 4, une feuille intercalaire 2 sur laquelle est placée une enzyme est insérée dans l'espace formé entre les membranes 1 et 3 composées d'un matériau poreux pour former un compartiment d'enzyme. Les membranes 1 et 3 sont placées entre deux feuilles d'enveloppe externe 4 et 4 et elles sont enroulées en une forme spiralée. Un compartiment de corps timent of reacting body 5 is formed outside the tubular membrane 2 formed by the porous material, and 6 represents an external envelope. In the spiral reactor of FIG. 4, an intermediate sheet 2 on which an enzyme is placed is inserted into the space formed between the membranes 1 and 3 composed of a porous material to form an enzyme compartment. The membranes 1 and 3 are placed between two sheets of outer casing 4 and 4 and they are wound in a spiral shape. A body compartment
en réaction est formé entre une enveloppe externe et la mem- in reaction is formed between an external envelope and the mem-
brane 1, et un autre compartiment de corps en réaction est brane 1, and another reacting body compartment is
formé entre l'autre enveloppe externe et la membrane 3. formed between the other outer shell and the membrane 3.
Une des caractéristiques de la présente invention One of the features of the present invention
est qu'une enzyme ou un microbe peuvent être facilement reti- is that an enzyme or a microbe can be easily removed
rés du système réactionnel, comme dans le cas d'une enzyme reaction system res, as in the case of an enzyme
immobilisée, et que l'enzyme ou le microbe ne sont pas immo- immobilized, and the enzyme or microbe is not immo-
bilisés sur les matériaux poreux, si bien qu'il est possible d'échanger seulement l'enzyme ou le microbe lorsqu'ils ont bilised on porous materials, so that it is possible to exchange only the enzyme or the microbe when they have
perdu leur activité, sans avoir à changer les matériaux poreux. lost their activity, without having to change porous materials.
Les matériaux poreux qui sont coûteux peuvent ainsi être conservés. En outre, lorsque des inhibiteurs interviennent dans la réaction enzymatique ou microbienne, on peut contrôler Porous materials which are expensive can thus be preserved. In addition, when inhibitors are involved in the enzymatic or microbial reaction, it is possible to control
les quantités de ces inhibiteurs à ajouter au système réac- the amounts of these inhibitors to be added to the reaction system
tionnel en choisissant les matériaux constituant les membranes ou en choisissant la taille de leurs pores. Lorsqu'un produit de réaction agit en tant qu'inhibiteur, le produit de réaction peut être rapidement retiré du système réactionnel. Il en résulte que l'on peut empêcher l'inactivation de l'enzyme ou du microbe qui peuvent être réutilisés. Par exemple, dans le cas de la lipolyse avec une lipase, l'eau en tant que substrat tional by choosing the materials constituting the membranes or by choosing the size of their pores. When a reaction product acts as an inhibitor, the reaction product can be quickly removed from the reaction system. As a result, the inactivation of the enzyme or microbe that can be reused can be prevented. For example, in the case of lipolysis with a lipase, water as a substrate
agit en tant que facteur d'inactivation de la lipase. acts as a lipase inactivation factor.
-10- Par conséquent, lorsque la quantité d'eau augmente de façon excessive, l'enzyme est considérablement inactivée. Lorsque l'on peut contr8ler la quantité d'eau passant au travers du matériau poreux, on peut n'introduire dans le système réactionnel que la quantité d'eau requise et on peut éviter Therefore, when the amount of water increases excessively, the enzyme is considerably inactivated. When it is possible to control the quantity of water passing through the porous material, it is possible to introduce into the reaction system only the quantity of water required and it is possible to avoid
l'inactivation de la lipase.inactivation of lipase.
Comme on l'a décrit plus haut, les quantités de substrats As described above, the amounts of substrates
et de produits de réaction dans un système de réactions enzy- and reaction products in an enzy- reaction system
matiques de la présente invention sont fréquemment plus élevées materials of the present invention are frequently higher
que celles présentes dans des réactions enzymatiques classiques. than those present in conventional enzymatic reactions.
En outre, la concentration d'enzyme dans le système réactionnel In addition, the concentration of enzyme in the reaction system
est généralement plus élevée que dans les systèmes classiques. is generally higher than in conventional systems.
Ainsi, l'environnement de l'enzyme dans le système réactionnel selon la présente invention est différent de ceux existant dans des systèmes classiques, ce qui peut être source de Thus, the environment of the enzyme in the reaction system according to the present invention is different from those existing in conventional systems, which can be a source of
divers avantages. Par exemple, la réaction lipolytique utili- various advantages. For example, the lipolytic reaction used
sant une lipase citée précédemment a eu comme résultat une augmentation de la stabilité thermique de l'enzyme. C'est-à-dire que l'utilisation du réacteur de la présente invention permet d'effectuer la réaction lipolytique avec une lipase instable Health of a previously cited lipase has resulted in an increase in the thermal stability of the enzyme. That is to say, the use of the reactor of the present invention makes it possible to carry out the lipolytic reaction with an unstable lipase.
à la chaleur, à une température de 40 à 60 C, avec peu d'inac- with heat, at a temperature of 40 to 60 C, with little inactivity
tivation, bien que cette lipase soit considérée comme étant inadéquate pour l'hydrolyse d'huile ayant un point de fusion élevé comme le suif de boeuf, car elle est normalement instable tivation, although this lipase is considered to be inadequate for the hydrolysis of oil with a high melting point like beef tallow, since it is normally unstable
à la chaleur et devrait être utilisée à une température infé- heat and should be used at a lower temperature
rieure à 40 C. En conséquence, le procédé de la présente less than 40 C. Consequently, the process of the present
invention modifie parfois les propriétés de l'enzyme elle- invention sometimes changes the properties of the enzyme itself
même telles que stabilité thermique ou valeur optimale du even such as thermal stability or optimal value of
pH, en fonction des conditions du système réactionnel. pH, depending on the conditions of the reaction system.
Une autre caractéristique de la présente invention consiste dans le fait que la réaction et la séparation de Another feature of the present invention is that the reaction and separation of
produits de réaction peuvent être effectuées simultanément. reaction products can be performed simultaneously.
Par exemple, la réaction et la séparation d'acides gras et de glycérol formés en tant que produits de réaction peuvent être effectuées simultanément dans le cas de la lipolyse avec -11 - For example, the reaction and separation of fatty acids and glycerol formed as reaction products can be carried out simultaneously in the case of lipolysis with -11 -
une lipase.lipase.
La vitesse de réaction dans le bioréacteur de l'inven- The reaction speed in the inventor's bioreactor
tion dépend largement de la vitesse de transfert d'un corps en:: réaction à travers la membrane poreuse du réacteur et de la superficie de la membrane. Il est par conséquent impor- tant de choisir un matériau poreux permettant aux substrats This largely depends on the rate of transfer of a reacting body through the porous membrane of the reactor and the area of the membrane. It is therefore important to choose a porous material allowing substrates
de passer à travers celui-ci à une vitesse élevée afin d'aug- to pass through it at a high speed in order to increase
menter la vitesse de réaction. En outre, comme la vitesse de réaction dépend largement de la superficie des membranes, le temps de réaction peut être considérablement diminué en lie about the reaction rate. In addition, since the reaction rate depends largely on the surface area of the membranes, the reaction time can be considerably reduced by
augmentant la superficie.increasing the area.
Comme on l'a décrit plus haut, le bioréacteur de la As described above, the bioreactor of the
présente invention fournit un procédé d'immobilisation macro- present invention provides a macro- immobilization method
scopique d'une enzyme ou d'un microbe entre les matériaux scopic of an enzyme or microbe between materials
poreux, dans lequel l'enzyme ou le microbe peuvent être faci- porous, in which the enzyme or microbe can be facilitated
lement retirés du système réactionnel. En outre, il rend Lately removed from the reaction system. In addition, it makes
possible la réutilisation de l'enzyme ou du microbe et l'inhi- possible reuse of the enzyme or microbe and inhibit
bition de l'inactivation de ceux-ci, ainsi que la réaction et la séparation simultanées des produits de réactions. Le bioréacteur de la présente invention fournit donc un procédé de réaction tout-à-fait nouveau présentant divers avantages que n'offrent pas les procédés classiques qui utilisent une enzyme immobilisée. En conséquence, le procédé de la présente bition of the inactivation of these, as well as the simultaneous reaction and separation of the reaction products. The bioreactor of the present invention therefore provides an entirely new reaction process with various advantages not offered by conventional processes which use an immobilized enzyme. Consequently, the method of the present
invention est très utile du point de vue industriel. invention is very useful from the industrial point of view.
La présente invention est illustrée par les exemples The present invention is illustrated by the examples
descriptifs et non limitatifs ci-après. descriptive and non-limiting below.
Exemple 1Example 1
On a préparé 10 feuilles de membranes poreuses (ultra- 10 sheets of porous membranes (ultra-
filtre ayant un poids moléculaire de fractionnement de 20 000) composées de polyacrylonitrile ayant une surface de 0,02 m2, et 10 feuilles de membranes poreuses (taille des pores: 0,1 pm) composées de Téflony (désignation commerciale d'une résine fluorée). On a mis en suspension dans une petite quantité d'huile de soja 2 g d'une enzyme lipolytique, une lipase filter having a fractional molecular weight of 20,000) composed of polyacrylonitrile having a surface area of 0.02 m2, and 10 sheets of porous membranes (pore size: 0.1 μm) composed of Teflony (commercial designation of a fluorinated resin ). 2 g of a lipolytic enzyme, a lipase, was suspended in a small amount of soybean oil
dont l'activité était de 320 000 U/g. Sur une feuille inter- whose activity was 320,000 U / g. On an inter-
-12- calaire à placer entre les deux membranes a été déposé environ 1/10 de la suspension par feuille intercalaire, et la feuille -12- sheet to be placed between the two membranes was deposited about 1/10 of the suspension by interlayer sheet, and the sheet
intercalaire a été placée entre les deux membranes, fournis- interlayer has been placed between the two membranes, provided
sant ainsi un réacteur de type membrane plane tel que repré- thus being a plane membrane type reactor as shown
senté sur la figure 2. Dans le procédé de cet exemple- l'enzyme est placée sur la feuille intercalaire en déposant la solution d'enzyme sur celle-ci, tandis que la solution d'enzyme circule felt in FIG. 2. In the process of this example - the enzyme is placed on the interleaf by depositing the enzyme solution thereon, while the enzyme solution circulates
au moyen d'une pompe dans le procédé représenté sur la figure 2. by means of a pump in the process shown in Figure 2.
On a fait circuler 400 g d'huile de soja et 400 g d'eau de telle manière que l'huile de soja a été mise en contact avec la membrane de Teflon et l'eau a été mise en contact avec la membrane de polyacrylonitrile. La température a été maintenue à 30 C dans une bain à température constante 400 g of soybean oil and 400 g of water were circulated so that the soybean oil was contacted with the Teflon membrane and the water was contacted with the polyacrylonitrile membrane . The temperature was maintained at 30 ° C. in a constant temperature bath
pour hydrolyser l'huile de soja en présence de la lipase. to hydrolyze soybean oil in the presence of lipase.
Au bout de 24 heures, le taux d'hydrolyse de l'huile de soja était de 70%, et la concentration du glycérol dans l'eau était de 7%. La teneur en glycérol de l'huile et la After 24 hours, the rate of hydrolysis of soybean oil was 70%, and the concentration of glycerol in water was 7%. The glycerol content of the oil and the
teneur en acide gras de l'eau étaientchacune de 0,1% ou moins. fatty acid content of the water was each 0.1% or less.
D'après les résultats ci-dessus, il est évident que l'huile de soja et l'eau peuvent passer à travers les membranes poreuses dans le compartiment central contenant l'enzyme o elles entrent en réaction, et qu'après la réaction les acides gras peuvent traverser la membrane poreuse et diffuser dans le compartiment contenant l'huile, tandis que le glycérol peut passer au travers de la membrane poreuse et diffuser dans le compartiment contenant l'eau. De cette façon, la réaction et la séparation des produits de réaction peuvent From the above results, it is evident that soybean oil and water can pass through the porous membranes in the central compartment containing the enzyme where they react, and after the reaction the fatty acids can pass through the porous membrane and diffuse into the compartment containing the oil, while glycerol can pass through the porous membrane and diffuse into the compartment containing the water. In this way the reaction and the separation of the reaction products can
être effectuées simultanément.be performed simultaneously.
Exemple 2Example 2
L'enzyme utilisée dans l'exemple 1 a été laissée telle quelle dans le réacteur et la solution d'acides gras et une solution aqueuse de glycérol ont été évacuées après la réaction de l'exemple 1. 400 g de nouvelle huile de soja et 400 g de nouvelle eau ont été introduits dans le réacteur d'une façon semblable à celle décrite dans l'exemple 1. Au bout de 24 heures, -13- le taux d'hydrolyse de l'huile de soja était de 70%, le même The enzyme used in Example 1 was left as it was in the reactor and the fatty acid solution and an aqueous glycerol solution were removed after the reaction of Example 1. 400 g of new soybean oil and 400 g of new water were introduced into the reactor in a manner similar to that described in Example 1. After 24 hours, the hydrolysis rate of the soybean oil was 70%, the same
que dans l'exemple 1.as in example 1.
Après quoi, l'enzyme a été laissée telle quelle dans le réacteur et 400 g de nouvelle huile de soja et 400 g de nouvelle eau ont été introduits dans le réacteur. Au bout de 24 heures, la troisième expérience a montré que le taux After which, the enzyme was left as it was in the reactor and 400 g of new soybean oil and 400 g of new water were introduced into the reactor. After 24 hours, the third experiment showed that the rate
d'hydrolyse de l'huile de soja était de 70%. soybean oil hydrolysis was 70%.
En conséquence, aucune inactivation de l'enzyme ne Consequently, no inactivation of the enzyme
s'est manifestée dans le bioréacteur de la présente invention. manifested in the bioreactor of the present invention.
La réaction a été effectuée de façon efficace en lais- The reaction was carried out effectively leaving
sant l'enzyme telle quelle dans le réacteur, en évacuant seulement les solutions après la réaction et en introduisant sant the enzyme as it is in the reactor, by evacuating only the solutions after the reaction and by introducing
de l'huile et de l'eau nouvelles.new oil and water.
Il est clair qu'une étapedeséparation de l'enzyme It is clear that a step in the separation of the enzyme
hors du système est inutile.out of the system is useless.
Exemple 3Example 3
On a effectué cette expérience dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1, mis à part que l'on a utilisé en tant que membranes poreuses à mettre en contact avec l'huile 10 feuilles de chlorure de polyvinyle (superficie: 0,02 m2, taille des pores: 2,5 pm). Les membranes poreuses qui devaient This experiment was carried out under the same conditions as those of Example 1, except that it was used as porous membranes to be brought into contact with the oil 10 sheets of polyvinyl chloride (area: 0, 02 m2, pore size: 2.5 pm). The porous membranes that were to
entrer en contact avec l'eau étaient des membranes de poly- come into contact with water were poly membranes
acrylonitrile comme dans l'exemple 1. Dans des conditions semblables à celles de l'exemple 1, 400 g d'huile de soja acrylonitrile as in Example 1. Under conditions similar to those of Example 1, 400 g of soybean oil
et 400 g d'eau ont été introduits dans le réacteur par circu- and 400 g of water were introduced into the reactor by circulating
lation pour effectuer la lipolyse. Lorsque les membranes de chlorure de polyvinyle ont été utilisées, on a constaté la diffusion d'eau dans le compartiment de l'huile et on a par conséquent soumis le côté des compartiments d'huile lation to perform lipolysis. When polyvinyl chloride membranes were used, water diffusion was found in the oil compartment and the side of the oil compartments was therefore submitted
à une différence de pression d'environ 0,03 kg/cm2 pour empê- at a pressure difference of approximately 0.03 kg / cm2 to prevent
cher l'eau de diffuser dans le compartiment de l'huile. expensive water to diffuse into the oil compartment.
Au bout de 24 heures, le taux d'hydrolyse de l'huile de soja était de 80% et la concentration du glycérol dans l'eau était de 8,1%. Après 48 heures, le taux de l'hydrolyse de l'huile de soja était de 90% et la concentration du glycérol -14- After 24 hours, the soybean oil hydrolysis rate was 80% and the concentration of glycerol in water was 8.1%. After 48 hours, the rate of hydrolysis of soybean oil was 90% and the concentration of glycerol -14-
dans l'eau étaitde9%.in water was 9%.
On a constaté que la vitesse de la réaction variait en fonction du matériau constituant la membrane et de la taille de ses pores, en comparant les résultats avec ceux de l'exemple 1. It was found that the speed of the reaction varied as a function of the material constituting the membrane and of the size of its pores, by comparing the results with those of Example 1.
Exemple 4Example 4
On a utilisé les mêmes membranes poreuses que celles de l'exemple 1, mis à part que le nombre des membranes était égal à 5. On a introduit dans leréacteur 400 g d'huile de soja et 400 g d'eau. Au bout de 24 heures, le taux d'hydrolyse The same porous membranes were used as those of Example 1, except that the number of membranes was equal to 5. 400 g of soybean oil and 400 g of water were introduced into the reactor. After 24 hours, the rate of hydrolysis
de l'huile de soja était de 44%.soybean oil was 44%.
On a donc constaté que la vitesse de réaction dépendait It was therefore found that the reaction speed depended
dans une large mesure de la superficie de la membrane. to a large extent of the area of the membrane.
Exemple 5Example 5
On a préparé 5 feuilles de membranes d'acétate de 5 sheets of acetate membranes were prepared.
cellulose (membranes d'osmose inverse ayant un taux d'élimina- cellulose (reverse osmosis membranes with an elimination rate
tion de sel ordinaire de 10%) ayant une surface de 0,02 m2, 10% ordinary salt) with an area of 0.02 m2,
et 5 feuilles de membranes poreuses (taille des pores: 0,1 pm). and 5 sheets of porous membranes (pore size: 0.1 µm).
Ces membranes ont été placées de la manière indiquée sur la figure 2 pour former ainsi une structure poreuse. A l'aide d'une pompe, on a fait circuler entre les membranes d'acétate These membranes were placed as shown in Figure 2 to thereby form a porous structure. Using a pump, it was circulated between the acetate membranes
de cellulose et de polyéthylène une suspension d'enzyme compre- cellulose and polyethylene a suspension of compressed enzyme
nant 2,4 g de lipase et 300 g d'huile de soja, tout en faisant circuler à l'aide d'une pompe 300 g d'huile de soja et 300 g d'eau d'une manière telle que l'huile et l'eau ont été mises en contact respectivement avec la membrane de polyéthylène 2.4 g of lipase and 300 g of soybean oil, while circulating using a pump 300 g of soybean oil and 300 g of water in such a way as oil and water were brought into contact with the polyethylene membrane respectively
et avec la membrane d'acétate de cellulose. Le système réac- and with the cellulose acetate membrane. The reaction system
tionnel a été maintenu à 500C dans un récipient à température was kept at 500C in a temperature container
constante pour hydrolyser l'huile de soja avec la lipase. constant to hydrolyze soybean oil with lipase.
Au bout de 48 heures, le taux de l'hydrolyse de l'huile de soja était de 92%. On a ensuite évacué la solution d'acides gras et la solution aqueuse de glycérol tout en laissant l'enzyme telle quelle et on a introduit dans le réacteur, de la façon décrite plus haut, 300 g de nouvelle huile de soja et autant d'eau. Après 48 heures, le taux de l'hydrolyse -15- de l'huile de soja était de 92%. On a ensuite introduit dans le réacteur 300 g de nouvelle huile de soja et autant d'eau After 48 hours, the rate of hydrolysis of soybean oil was 92%. The fatty acid solution and the aqueous glycerol solution were then removed while leaving the enzyme as it was and 300 g of new soybean oil and as much of the following were introduced into the reactor, as described above. water. After 48 hours, the rate of hydrolysis of soybean oil was 92%. 300 g of new soybean oil and as much water were then introduced into the reactor.
supplémentaires tout en laissant l'enzyme telle quelle. while leaving the enzyme as is.
Comme résultat de la troisième réaction, on a obtenu le même taux d'hydrolyse de l'huile de soja après 48 heures (à savoir As a result of the third reaction, the same rate of soybean oil hydrolysis was obtained after 48 hours (i.e.
92%). Le réacteur de la présente invention a donc rendu pos- 92%). The reactor of the present invention has therefore made it possible to
sible la récupération du produit et la réutilisation de l'en- the recovery of the product and the reuse of the
zyme tout en maintenant l'activité enzymatique à haute température (à savoir 50 C) sans alteration:- des propriétés de l'enzyme elle-même ni traitement préalable de celle-ci, tel qu'immobilisation. Exemple comparatif On a suivi le mode opératoire de l'exemple 5, mis à part que le substrat (à savoir l'huile de soja), l'eau et la lipase ont été mélangés sous agitation sans utiliser le réacteur à membrane pour réutiliser ainsi l'enzyme. 300 g d'huile de soja, 300 g d'eau et 2,4 g de l'enzyme ont été mélangés sous agitation à 50 C comme dans l'exemple 5. Le taux de l'hydrolyse de l'huile de soja était de 92% après 48 heures. Au bout de 48 heures, on a centrifugé le mélange zyme while maintaining the enzymatic activity at high temperature (namely 50 C) without alteration: - of the properties of the enzyme itself or prior treatment thereof, such as immobilization. Comparative Example The procedure of Example 5 was followed, except that the substrate (namely the soybean oil), the water and the lipase were mixed with stirring without using the membrane reactor to reuse thus. the enzyme. 300 g of soybean oil, 300 g of water and 2.4 g of the enzyme were mixed with stirring at 50 ° C. as in Example 5. The rate of hydrolysis of the soybean oil was 92% after 48 hours. After 48 hours, the mixture was centrifuged
réactionnel à 8 000 tours/minute pendant 5 minutes à 50 C. reaction at 8,000 rpm for 5 minutes at 50 C.
Le mélange réactionnel a été ainsi séparé en trois couches, c'est-à-dire une couche d'huile (supérieure), une couche The reaction mixture was thus separated into three layers, i.e. an oil layer (upper), a layer
d'émulsion (intermédiaire) et une couche aqueuse (inférieure). emulsion (intermediate) and an aqueous layer (lower).
Environ 90% de l'enzyme était répartie dans la couche d'émul- About 90% of the enzyme was distributed in the emulsion layer.
sion alors que les 10% restants de celle-ci se trouvaient sion while the remaining 10% of it was
dans la phase aqueuse. On a ensuite introduit la couche d'émul- in the aqueous phase. We then introduced the emulsion layer.
sion dans la réaction enzymatique subséquente tout en soumettant la phase aqueuse à une ultrafiltration pour récupérer par ce moyen l'enzyme contenue dans celle-ci. A savoir, la phase aqueuse a été soumise à une ultrafiltration à travers une sion in the subsequent enzymatic reaction while subjecting the aqueous phase to ultrafiltration to recover by this means the enzyme contained therein. Namely, the aqueous phase was subjected to ultrafiltration through a
membrane de polyacrylonitrile ayant un pouvoir de fraction- polyacrylonitrile membrane with fractional power-
nement de 20 000 en poids moléculaire, à 9,81 x 104 Pa (1 kg/cm2). 20,000 molecular weight, 9.81 x 104 Pa (1 kg / cm2).
L'enzyme restant dans la memb rane a été ensuite recueillie The enzyme remaining in the membrane was then collected
et réutilisée dans la réaction enzymatique subséquente. and reused in the subsequent enzymatic reaction.
-1 6- La solution concentrée d'enzyme ainsi récupérée à partir de la couche d'émulsion et de- la membrane a été ensuite ajoutée à 300 g d'huile de soja et autant d'eau et mise sous agitation -1 6- The concentrated enzyme solution thus recovered from the emulsion layer and from the membrane was then added to 300 g of soybean oil and as much water and stirred
pendant 48 heures à 50 C comme pour la première réaction. for 48 hours at 50 C as for the first reaction.
Dans la seconde réaction, le taux de l'hydrolyse de l'huile de soja était de 45%. On a récupéré l'enzyme par la même technique de séparation et on l'a soumise à la troisième réaction. Dans la troisième réaction, le taux de l'hydrolyse In the second reaction, the rate of hydrolysis of soybean oil was 45%. The enzyme was recovered by the same separation technique and subjected to the third reaction. In the third reaction, the rate of hydrolysis
de l'huile de soja était de 6%.soybean oil was 6%.
L'activité de l'enzyme a donc considérablement diminué dans le procédé dans lequel la lipase a été mélangée avec une huile et de l'eau sous agitation sans aucun réacteur à membrane, à une température élevée (50 C), à mesure que le nombre des réactions augmentait, si bien qu'il a été The activity of the enzyme therefore considerably decreased in the process in which the lipase was mixed with oil and water with stirring without any membrane reactor, at a high temperature (50 ° C.), as the number of reactions increased, so it was
impossible de réutiliser l'enzyme.cannot reuse the enzyme.
Exemple 6Example 6
On a suivi le mode opératoire de l'exemple 5, mis à part que l'on a remplacé l'huile de soja par du suif de boeuf qui était solide à la température ambiante. Après avoir effectué la réaction à 50 C pendant 48 heures, le taux de l'hydrolyse du suif de boeuf était de 90%. La seconde et la troisième réaction. ont donné également, après 48 heures, The procedure of Example 5 was followed, except that the soybean oil was replaced by beef tallow which was solid at room temperature. After carrying out the reaction at 50 ° C. for 48 hours, the rate of hydrolysis of beef tallow was 90%. The second and the third reaction. also gave, after 48 hours,
un taux d'hydrolyse de 90% chacune.a hydrolysis rate of 90% each.
Les graisses solides telles que du suif de boeuf peuvent donc être hydrolysées avec peu d'inactivation en utilisant Solid fats such as beef tallow can therefore be hydrolyzed with little inactivation using
le réacteur de la présente invention. the reactor of the present invention.
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