KR100509738B1 - Method for enzyme immobilization using silicagel or composite silicagel carrier - Google Patents

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KR100509738B1 KR10-2002-0060491A KR20020060491A KR100509738B1 KR 100509738 B1 KR100509738 B1 KR 100509738B1 KR 20020060491 A KR20020060491 A KR 20020060491A KR 100509738 B1 KR100509738 B1 KR 100509738B1
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Abstract

본 발명은 실리카겔 또는 복합실리카겔 담체에 디아미노산옥시다아제 (DAOD) 또는 글루타릴-7-아미노세팔로스포란산아실라제 (Gl-7-ACA아실라제) 효소를 고정화하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 제조된 고정화효소는 초기활성 및 활성반감기가 매우 우수하다.The present invention relates to a method for immobilizing a diamino acid oxidase (DAOD) or glutaryl-7-aminocephalosporanic acid acylase (Gl-7-ACAacylase) enzyme on a silica gel or a composite silica gel carrier. The immobilized enzyme prepared by is excellent in initial activity and activity half-life.

Description

실리카겔 또는 복합실리카겔 담체를 이용한 효소의 고정화 방법{Method for enzyme immobilization using silicagel or composite silicagel carrier}Method for enzyme immobilization using silicagel or composite silicagel carrier

본 발명은 실리카겔 또는 복합실리카겔 담체에 디아미노산옥시다아제 (DAOD) 또는 글루타릴-7-아미노세팔로스포란산아실라제 (Gl-7-ACA아실라제) 효소를 고정화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for immobilizing a diamino acid oxidase (DAOD) or glutaryl-7-aminocephalosporanic acid acylase (Gl-7-ACAacylase) enzyme on a silica gel or a composite silica gel carrier.

효소는 생화학 반응에서 촉매작용을 하는 단백질을 일컫는데, 일반적으로 추출후에는 불안정하여 유기용매에서나 고온에서 사용될 수 없다. 그래서 흔히 효소반응은 상온에서 기질과 가용성효소를 섞어 배양하는 단순 회분공정을 통해 이루어져 왔다. 그러나, 활성효소를 재사용하기 위해서는 반응혼합물로부터 효소를 분리하여야 하는데, 이는 기술상 극히 어려운 문제였다. 일반적으로 pH 변화나 열처리를 통해 효소와 오염된 단백질을 반응혼합물로부터 분리하는 방법 (화학공업의 진보, 25(9), 596 (1985))이 사용되고 있는데, 이 방법은 반응 후 활성효소를 잃어버리므로 비경제적이다.Enzymes are proteins that catalyze biochemical reactions and are generally unstable after extraction and cannot be used in organic solvents or at high temperatures. Therefore, enzymatic reactions have often been carried out through a simple batch process of culturing a mixture of substrate and soluble enzyme at room temperature. However, in order to reuse the active enzyme, it is necessary to separate the enzyme from the reaction mixture, which is an extremely difficult technical problem. In general, a method of separating enzymes and contaminated proteins from the reaction mixture by changing pH or heat treatment (advances in the chemical industry, 25 (9) , 596 (1985)) is used. Therefore, it is uneconomical.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 효소를 공간의 일정한 곳에 물리적으로 구속하거나 국부화시켜 계속 반복적으로 촉매활성을 나타낼 수 있도록 하는 방법이 연구되고 있는데, 그 대표적인 예가 바로 고정화 효소 (Immobilized enzyme)이다. 예를들면, 한국특허출원 제1987-13473호에 담체 표면의 아미노 작용기와 효소분자중의 아미노 작용기 사이에서 다관능성 가교제에 의한 축합반응에 의하여 시프 염기를 형성시키는 방법이 개시되어 있다. 한편, 한국특허출원 제1991-123834호에는 글루타르알데히드로 아미노기를 갖는 수지 Doulite A7 및 Doulite A568에 Gl-7-ACA아실라제를 고정화하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기의 방법에 의하여 얻어진 담체는 표면적이 적어 고활성의 고정화 효소를 만들기 어렵다는 문제점이 있었다. 다른 한편으로, 한국특허출원 제1996-703112호에는 글루타르디알데히드로 아미노기가 도입된 유기실록산 중합체에 DAOD 및 Gl-7-ACA 아실라제를 고정화하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기의 방법에 의하여 제조된 고정화 효소를 반복사용하는 경우 담체인 유기실록산 중합체가 부서져서 담체로서의 역할을 할 수 없고, 여과성이 떨어지기 때문에 계속적으로 사용하는 데에는 문제가 있었다. In order to solve the above problems, a method of physically constraining or localizing an enzyme at a certain place in a space has been studied so that it can repeatedly exhibit catalytic activity, and a representative example thereof is an immobilized enzyme. For example, Korean Patent Application No. 1987-13473 discloses a method of forming a seed base by a condensation reaction by a multifunctional crosslinking agent between an amino functional group on the surface of a carrier and an amino functional group in an enzyme molecule. On the other hand, Korean Patent Application No. 199-123834 discloses a method of immobilizing Gl-7-ACA acylase in resins Doulite A7 and Doulite A568 having glutaraldehyde amino groups. However, the carrier obtained by the above method has a problem that it is difficult to make a high activity immobilized enzyme due to its small surface area. On the other hand, Korean Patent Application No. 1996-703112 describes a method for immobilizing DAOD and Gl-7-ACA acylase to an organosiloxane polymer having a glutaraldehyde hydro group introduced therein. However, when the immobilized enzyme prepared by the above method is repeatedly used, the organosiloxane polymer as a carrier is broken and cannot serve as a carrier, and there is a problem in using it continuously because of poor filterability.

상기 살펴본 바와 같이, 담체로서 유기재료를 사용하는 경우 미세구조의 제어가 용이하고, 미생물의 고정화 특성이 우수하다는 장점이 있으나, 장시간 사용시 담체자체가 팽윤하거나 약화되어 담체의 고유특성이 변질되는 단점이 있다. 이에 비하여 담체로서 무기재료를 사용하는 경우 내열성, 내구성, 내화학성이 우수하며, 결합이 용이한 실란올기가 담체의 표면에 다량 존재하기 때문에 미생물의 고정화 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서 본 발명자등은 담체로서 무기재료인 실리카겔 또는 복합실리카겔을 사용하여 DAOD 및 Gl-7-ACA 아실라제를 고정화하는 방법을 개발하기에 이르렀다. As described above, when the organic material is used as a carrier, there is an advantage that the microstructure is easy to control and the immobilization characteristics of the microorganism are excellent, but the inherent characteristics of the carrier are deteriorated due to swelling or weakening of the carrier itself when used for a long time. have. On the other hand, when an inorganic material is used as a carrier, it is known to have excellent heat resistance, durability, and chemical resistance, and to have excellent immobilization characteristics of microorganisms because silanol groups, which are easily bonded, are present on the surface of the carrier. Therefore, the present inventors have developed a method for immobilizing DAOD and Gl-7-ACA acylase using silica gel or composite silica gel as an inorganic material as a carrier.

본 발명의 목적은 실리카겔 또는 복합실리카겔 담체에 효소를 고정화함으로써, 장시간 사용하는 경우에도 계속 반복적으로 효소활성을 나타낼 수 있는 고정화효소의 제조방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 얻어진, 담체에 고정화된 효소를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for preparing an immobilized enzyme capable of repeatedly displaying enzyme activity even when used for a long time by immobilizing an enzyme on a silica gel or a composite silica gel carrier. Another object of the present invention is to provide an enzyme immobilized on a carrier obtained by the above production method.

본 발명은 실리카겔 또는 복합실리카겔 담체에 디아미노산옥시다아제 (DAOD) 또는 글루타릴-7-아미노세팔로스포란산아실라제 (Gl-7-ACA아실라제) 효소를 고정화하는 방법에 관한 것이다. DAOD는 트리고놉시스 발리아빌리스 (Trigonopsis variabilis)의 돌연변이 균주의 발효산물이며, Gl-7-ACA아실라제는 대장균 (E.coli.) 재조합체의 발효산물이다.The present invention relates to a method for immobilizing a diamino acid oxidase (DAOD) or glutaryl-7-aminocephalosporanic acid acylase (Gl-7-ACAacylase) enzyme on a silica gel or a composite silica gel carrier. DAOD is a fermentation product of a mutant strain of Trigonopsis variabilis , and Gl-7-ACAacylase is a fermentation product of E. coli .

본 발명에 사용되는 담체로서는 실리카겔 또는 복합실리카겔이 바람직하다. 상기 복합실리카겔은 TiO2복합 실리카겔, Al2O3복합 실리카겔, ZrO2 복합 실리카겔을 포함한다. 상기 담체는 기공의 크기가 100 내지 1000Å인 것이 바람직하다. 기공의 크기가 1000Å 이상인 경우에는 담체의 표면적이 적어 체적당 효소활성이 작고, 기공의 크기가 100Å이하인 경우에는 기공의 크기가 효소의 크기보다 작아 효소가 기공속에 충분히 고정화되지 못한다. 한편, 상기 담체의 입자크기는 40 내지 80 메쉬인 것이 바람직하다.As the carrier used in the present invention, silica gel or composite silica gel is preferable. The composite silica gel includes TiO 2 composite silica gel, Al 2 O 3 composite silica gel, and ZrO 2 composite silica gel. The carrier preferably has a pore size of 100 to 1000 mm 3. If the pore size is more than 1000 mm 3, the surface area of the carrier is small, so the enzyme activity per volume is small. If the pore size is less than 100 mm 3, the pore size is smaller than the size of the enzyme, so that the enzyme is not sufficiently immobilized in the pore. On the other hand, the particle size of the carrier is preferably 40 to 80 mesh.

상기 담체에 효소를 고정화하기 위해서는 먼저 담체의 표면에 아미노기를 도입하여 담체를 활성화하는 과정이 필요하다. 하기 반응식 1은 담체를 활성화하는 과정을 나타낸 것이다. 즉, 하기 화학식 1의 담체에 하기 화학식 2의 아미노알킬실란 유도체를 반응시키면 담체의 표면에 존재하는 실란올기와 아미노알킬실란 유도체간의 실란커플링 반응에 의해 하기 화학식 3의 아미노기가 도입된 활성화 담체를 얻을 수 있다.In order to immobilize the enzyme on the carrier, a process of activating the carrier by first introducing an amino group onto the surface of the carrier is required. Scheme 1 below shows a process of activating a carrier. That is, when the aminoalkylsilane derivative of the following formula (2) is reacted with the carrier of the formula (1), an activating carrier into which the amino group of the following formula (3) is introduced by a silane coupling reaction between the silanol group present on the surface of the carrier and the aminoalkylsilane derivative You can get it.

상기 식중, R은 메틸기 또는 에틸기이며; m, n 및 o는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며; 담체는 실리카겔 또는 복합실리카겔을 나타낸다.Wherein R is a methyl group or an ethyl group; m, n and o are each independently an integer from 0 to 3; Carriers represent silica gel or composite silica gel.

상기 화학식 2의 아미노알킬실란 유도체로서는 β-아미노에틸-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 (β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyldimethoxy silane), 아미노프로필메틸디에톡시실란 (aminopropylmethyldiethoxy silane), γ-아미노프로필트리메톡시실란 (γ-aminopropyltrimethoxy silane), γ-아미노프로필트리에톡시실란 (γ-aminopropyltriethoxy silane) 등의 시약을 사용할 수 있다.The aminoalkyl silane derivative of Formula 2 is β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, aminopropylmethyldiethoxy silane, γ-aminopropyltrimeth Reagents, such as oxy-aminopropyltrimethoxy silane and γ-aminopropyltriethoxy silane, can be used.

담체의 활성화과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 즉, 상기 화학식 1의 실리카겔 또는 복합실리카겔을 유기용매 속에 넣고, 상기 화학식 2의 아미노알킬실란 유도체를 넣은 후, 바람직하게는 100 내지 110℃에서 환류시켜 실란 커플링반응에 의하여 상기 화학식 3의 아미노기가 도입된 수불용성 담체를 만든다. 상기 아미노알킬실란 유도체의 양은 담체대비 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 내지 15 중량%인 것이 바람직하다. Referring to the activation process of the carrier in more detail as follows. That is, the silica gel or the composite silica gel of the formula (1) in the organic solvent, the aminoalkyl silane derivative of the formula (2), and then reflux at 100 to 110 ℃ preferably the amino group of the formula (3) by the silane coupling reaction To make the introduced water insoluble carrier. The amount of the aminoalkylsilane derivative is preferably 1 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight based on the carrier.

한편, 상기 얻어진 활성화 담체에 가교제를 반응시켜 효소를 고정화할 수 있다. 하기 반응식 2는 효소의 고정화과정을 나타낸 것이다. 즉, 하기 화학식 3의 아미노기가 도입된 담체에 하기 화학식 4의 알데히드기를 가지는 가교제를 반응시켜 하기 화학식 5의 화합물을 얻은 후, 하기 화학식 6의 아미노기를 가지는 효소와 반응시켜 담체에 효소를 고정화할 수 있다.On the other hand, the enzyme can be immobilized by reacting the crosslinking agent with the obtained activation carrier. Scheme 2 below shows the immobilization of the enzyme. That is, a crosslinking agent having an aldehyde group represented by the following Formula 4 may be reacted with a carrier having an amino group represented by Formula 3 below to obtain a compound represented by Formula 5, and then reacted with an enzyme having an amino group represented by Formula 6 to immobilize the enzyme on the carrier. have.

상기 식중, m, n 및 o는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며; 담체는 실리카겔 또는 복합실리카겔을 나타내며; 효소는 DAOD 또는 Gl-7-ACA아실라제를 나타낸다.Wherein m, n and o are each independently an integer of 0 to 3; Carrier refers to silica gel or composite silica gel; The enzyme represents DAOD or Gl-7-ACAacylase.

상기 화학식 4의 가교제로서는 글루타르알데히드, 디알데히드전분 (dialdehyde starch), 숙신산알데히드 등의 폴리알데히드류를 사용할 수 있고, 이 중 글루타르알데히드를 사용하는 것이 바람직하다. As the crosslinking agent of Chemical Formula 4, polyaldehydes such as glutaraldehyde, dialdehyde starch, succinate aldehyde and the like may be used, and among them, glutaraldehyde is preferably used.

효소의 고정화과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 화학식 3의 아미노기가 도입된 담체에 상기 화학식 4의 가교제를 반응시켜 상기 화학식 5의 화합물을 얻는다. 상기 가교제의 양은 담체대비 20 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 상기 반응은 0 내지 30℃의 온도에서 0.5 내지 4시간 정도 교반함으로써 이루어진다. 그 후, 상기 화학식 5의 화합물에 상기 화학식 6의 효소를 반응시켜 담체에 효소를 고정화할 수 있다. 상기 효소는 30 내지 70U/mL의 농도인 수용액상태의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반응은 10 내지 30℃의 온도에서 0.5 내지 15시간, 바람직하게는 1 내지 7시간 정도 교반함으로써 이루어진다. 반응액의 pH 및 온도는 효소의 활성이 저하되지 않는 범위에서 이루어져야 한다. The immobilization process of the enzyme is described in more detail as follows. First, the compound of Formula 5 is obtained by reacting the cross-linking agent of Formula 4 with a carrier into which the amino group of Formula 3 is introduced. The amount of the crosslinking agent is preferably 20 to 50% by weight based on the carrier. The reaction is carried out by stirring at a temperature of 0 to 30 ° C. for about 0.5 to 4 hours. Thereafter, the enzyme of Formula 6 may be reacted with the compound of Formula 5 to fix the enzyme on the carrier. It is preferable to use the enzyme in the form of an aqueous solution having a concentration of 30 to 70 U / mL. The reaction is carried out by stirring at a temperature of 10 to 30 ° C. for 0.5 to 15 hours, preferably 1 to 7 hours. PH and temperature of the reaction solution should be made in a range that does not lower the activity of the enzyme.

고정화된 효소의 양은 담체 1 g당 50 내지 200U인 것이 바람직하다. 가교반응후에는 적당한 완충액으로 효소가 고정화된 담체를 충분하게 세정하여, 불충분한 결합을 하고 있는 이탈하기 쉬운 효소 및 잉여의 가교제를 제거하는 것이 바람직하다.The amount of immobilized enzyme is preferably 50 to 200 U per gram of carrier. After the crosslinking reaction, it is preferable to sufficiently wash the carrier to which the enzyme is immobilized with a suitable buffer to remove the easily detachable enzyme and excess crosslinking agent having insufficient binding.

또한, 본 발명은 하기 화학식 7로 표시되는, 담체에 고정화된 효소를 제공하는 것이다. The present invention also provides an enzyme immobilized on a carrier, represented by the following formula (7).

상기 식중, 담체는 실리카겔 또는 복합실리카겔을 나타내며; 효소는 DAOD 또는 Gl-7-ACA아실라제를 나타낸다.Wherein the carrier represents silica gel or composite silica gel; The enzyme represents DAOD or Gl-7-ACAacylase.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 기술하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하는 것으로서, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples illustrate the present invention in detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1 : 실리카겔의 활성화Example 1 Activation of Silica Gel

톨루엔 1000mL에 실리카겔 100g을 넣고 30분간 교반하였다. β-아미노에틸-γ-아미노프로필메틸-디메톡시실란 10g을 넣고, 110℃에서 환류하며 3시간동안 교반시킨 후, 여과하여 활성화된 실리카겔을 얻었다.100 g of silica gel was added to 1000 mL of toluene and stirred for 30 minutes. 10 g of β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyl-dimethoxysilane was added thereto, refluxed at 110 ° C. for 3 hours, and filtered to obtain an activated silica gel.

실시예 2 : DAOD의 고정화Example 2 Immobilization of DAOD

1M 인산염 완충액(pH7.5) 200mL에 상기 실시예 1의 방법으로 활성화된 40 내지 80 메쉬인 실리카겔 50g을 넣고, 글루타르알데히드 20g을 천천히 주입하였다. 상기 반응물을 20℃에서 2시간동안 교반한 후, 여과하였다. 여기에 50U/mL 농도의 DAOD 함유 수용액 150mL를 가한 후, 10℃에서 3시간동안 교반한 후, 여과하여 고정화된 DAOD를 얻을 수 있었다.50 g of silica gel, 40 to 80 mesh, activated by the method of Example 1 was added to 200 mL of 1 M phosphate buffer (pH 7.5), and 20 g of glutaraldehyde was slowly injected. The reaction was stirred at 20 ° C. for 2 hours and then filtered. 150 mL of an aqueous DAOD-containing aqueous solution having a concentration of 50 U / mL was added thereto, stirred at 10 ° C. for 3 hours, and then filtered to obtain a fixed DAOD.

실시예 3 : Gl-7-ACA아실라제의 고정화Example 3 Immobilization of Gl-7-ACA Acylase

1M 인산염 완충액(pH8.0) 500mL에 실시예 1의 방법으로 활성화된 40 내지 80 메쉬인 실리카겔 30g을 넣고, 글루타르알데히드 10g을 천천히 주입하였다. 상기 반응물을 20℃에서 2시간 동안 교반한 후, 여과하였다. 여기에 40U/mL 농도의 Gl-7-ACA 아실라제 함유 수용액 100mL를 가한 후, 10℃에서 3시간동안 교반한 후 여과하여 고정화된 Gl-7-ACA 아실라제를 얻을 수 있었다.30 g of silica gel, 40-80 mesh activated by the method of Example 1, was added to 500 mL of 1 M phosphate buffer (pH 8.0), and 10 g of glutaraldehyde was slowly injected. The reaction was stirred at 20 ° C. for 2 hours and then filtered. 100 mL of an aqueous solution containing Gl-7-ACA acylase at a concentration of 40 U / mL was added thereto, followed by stirring at 10 ° C. for 3 hours, followed by filtration to obtain immobilized Gl-7-ACA acylase.

실험예 1 : 기공크기에 따른 DAOD의 활성 및 반감기 측정Experimental Example 1: Measurement of the activity and half-life of DAOD according to pore size

- DAOD 역가측정 DAOD titer measurement

100mL 엘렌마이어 플라스크에 기질 100mL[100mM KPO4 완충액에 용해된 20mM 세팔로스포린C용액(pH8.0)]을 넣고, 산소를 주입하여 포화시킨 후, DAOD 300mg을 넣고 교반하였다. 이때, DAOD에 의한 산소소모량을 측정하여 DAOD의 활성도를 구하였고, 상기 산소소모량은 25℃의 조건에서 D.O meter를 이용하여 측정하였다. DAOD의 활성도 단위(U)는 분당 1μmole의 Gl-7-ACA를 생산하는 효소의 양을 나타낸다.In a 100 mL Elenmeyer flask, 100 mL of a substrate [20 mM cephalosporin C solution dissolved in 100 mM KPO 4 buffer (pH8.0)] was added, saturated with oxygen, and DAOD 300 mg was added thereto and stirred. At this time, the amount of oxygen consumption by DAOD was measured to obtain the activity of DAOD, and the amount of oxygen consumption was measured by using a DO meter at 25 ° C. The activity unit (U) of DAOD represents the amount of enzyme that produces 1 μmole of Gl-7-ACA per minute.

- 반감기 측정Half-life measurement

세파로스포린C 용액 1,000mL (순도 78% 세팔로스포린C 20g을 pH 7.2인 0.1M 인산염 완충액으로 용해)에 DAOD 1.2kU을 넣고 교반하였다. 온도를 25℃로 유지하고, 5% NH4OH를 주입하여 pH를 7.5로 유지하였다. 이때, 산소를 0.1vvm(용적/용액용적/분) 주입하고, 내압을 1kgf/cm2이 되게 하였다. HPLC를 이용하여 세팔로스포린 C가 Gl-7-ACA로 95%이상 전환되면 반응을 종료시키고, DAOD의 역가를 측정하여 반감기를 구하였다.DAOD 1.2 kU was added and stirred to 1,000 mL of cephalosporin C solution (20 g of purity 78% cephalosporin C dissolved in 0.1 M phosphate buffer at pH 7.2). The temperature was maintained at 25 ° C. and the pH was maintained at 7.5 by injecting 5% NH 4 OH. At this time, oxygen was injected at 0.1 vvm (volume / solution volume / min), and the internal pressure was 1 kgf / cm 2 . When cephalosporin C was converted to Gl-7-ACA by 95% or more by HPLC, the reaction was terminated and the half-life was determined by measuring the titer of DAOD.

실리카겔의 기공의 크기에 따른 DAOD의 초기활성 및 반감기를 측정한 결과를 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the results of measuring the initial activity and half-life of DAOD according to the pore size of silica gel.

기공크기 (Å)Pore size (Å) 초기활성 (U/g)Initial activity (U / g) 활성반감기 (반응횟수)Active half-life (reactions) 10-10010-100 5050 8282 100-300100-300 7070 9999 300-500300-500 6666 105105 500-700500-700 6565 9898 700-1000700-1000 6464 9999 1000-15001000-1500 4242 7171 1500-20001500-2000 2121 4242

상기 표 1에서 보듯이, 고정화된 DAOD 효소의 초기활성 및 반감기는 실리카겔 담체의 기공크기에 의해 크게 영향을 받으며, 적합한 기공크기는 100 내지 1000Å임을 알 수 있었다.As shown in Table 1, the initial activity and half-life of the immobilized DAOD enzyme was greatly affected by the pore size of the silica gel carrier, it was found that the suitable pore size is 100 to 1000Å.

실험예 2 : 기공크기에 따른 Gl-7-ACA아실라제의 활성 및 반감기 측정Experimental Example 2 Measurement of Activity and Half-Life of Gl-7-ACAacylase According to Pore Size

- Gl-7-ACA 아실라제 역가측정-Gl-7-ACA acylase titer

100mL 반응조에 기질 50mL [5mM KPO4 완충액에 용해된 52 mM Gl-7-ACA용액(pH 8.0)]와 Gl-7-ACA 아실라제 150mg을 넣고 교반하면서, 0.1M NaOH로 pH를 8.0 내지 10에서 15분간 유지시켰다. 이때, 소모된 NaOH의 양을 측정하여 Gl-7-ACA 아실라제의 활성도를 구하였고, 측정시 온도는 37℃이었다. Gl-7-ACA 아실라제의 활성도 단위(U)는 분당 1μmole의 7-ACA를 생산하는 효소의 양을 나타낸다.50 mL of substrate [52 mM Gl-7-ACA solution dissolved in 5 mM KPO 4 buffer (pH 8.0)] and 150 mg of Gl-7-ACA acylase were added to a 100 mL reactor and stirred, and the pH was adjusted to 8.0-10 with 0.1 M NaOH. Hold for 15 minutes. At this time, the amount of NaOH consumed was measured to determine the activity of Gl-7-ACA acylase, the temperature was 37 ℃. The activity unit (U) of Gl-7-ACA acylase represents the amount of enzyme that produces 1 μmole of 7-ACA per minute.

- 반감기 측정-Half-life measurement

Gl-7-ACA용액 1,000mL(순도 95% Gl-7-ACA 25g을 pH 8.0인 0.1M 인산염 완충액에 용해)에 Gl-7-ACA아실라제 4.8kU을 넣고 교반하였다. 대기압하에서 온도는 25℃를 유지하며, 5% NH4OH를 주입하여 pH를 8.0으로 유지하였다. HPLC를 이용하여 Gl-7-ACA가 7-ACA로 95%이상 전환되면 반응을 종료시키고, Gl-7-ACA아실라제의 역가를 측정하여 반감기를 구하였다.4.8 kU of Gl-7-ACAacylase was added to 1,000 mL of Gl-7-ACA solution (25 g of purity 95% Gl-7-ACA dissolved in 0.1 M phosphate buffer at pH 8.0) and stirred. The temperature was maintained at 25 ° C. under atmospheric pressure, and the pH was maintained at 8.0 by injecting 5% NH 4 OH. When Gl-7-ACA was converted to 7-ACA by 95% or more by HPLC, the reaction was terminated, and half-life was determined by measuring the titer of Gl-7-ACAacylase.

실리카겔의 기공의 크기에 따른 Gl-7-ACA아실라제의 초기활성 및 반감기를 측정한 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of measuring the initial activity and half-life of Gl-7-ACAacylase according to the pore size of silica gel.

기공크기 (Å)Pore size (Å) 초기활성 (U/g)Initial activity (U / g) 활성반감기 (반응횟수)Active half-life (reactions) 10-10010-100 8585 119119 100-300100-300 118118 153153 300-500300-500 113113 145145 500-700500-700 110110 144144 700-1000700-1000 108108 139139 1000-15001000-1500 7575 8989 1500-20001500-2000 5050 6767

상기 표 2에서 보듯이, 고정화된 Gl-7-ACA아실라제 효소의 초기활성 및 반감기는 실리카겔 담체의 기공크기에 의해 크게 영향을 받으며, 적합한 기공크기는 100 내지 1000Å임을 알 수 있었다.As shown in Table 2, the initial activity and half-life of the immobilized Gl-7-ACAacylase enzyme were greatly influenced by the pore size of the silica gel carrier, and the suitable pore size was found to be 100 to 1000 mm 3.

실험예 3 : 실리카겔 종류에 따른 Gl-7-ACA아실라제의 활성 및 반감기 측정Experimental Example 3 Measurement of Activity and Half-Life of Gl-7-ACAacylase According to Silica Gel Type

담체의 기공크기가 100 내지 300Å인 복합실리카겔에 실시예 3과 동일한 방법으로 Gl-7-ACA를 고정화하였으며, 실험예 2와 동일한 방법으로 고정화된 Gl-7-ACA아실라제의 초기활성 및 반감기를 측정하였다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.Gl-7-ACA was immobilized to the composite silica gel having a pore size of 100 to 300 mm 3 in the same manner as in Example 3, and the initial activity and half-life of Gl-7-ACA acylase immobilized in the same manner as in Experiment 2 Measured. The results are shown in Table 3.

초기활성 (U/g)Initial activity (U / g) 활성반감기 (반응횟수)Active half-life (reactions) 실리카겔Silica gel 118118 153153 TiO2복합 실리카겔TiO 2 Composite Silica Gel 115115 154154 Al2O3복합 실리카겔Al 2 O 3 Composite Silica Gel 117117 156156 ZrO2복합 실리카겔ZrO 2 Composite Silica Gel 120120 150150

상기 표 3에서 살펴본 바와 같이, 복합실리카겔을 사용한 경우에도 실리카겔을 사용한 경우와 마찬가지로 초기활성 및 활성반감기가 우수함을 알 수 있었다.As shown in Table 3, it was found that even in the case of using the composite silica gel, the initial activity and the activity half-life are excellent as in the case of using the silica gel.

본 발명에 따라 담체에 고정화된 효소의 활성은 DAOD의 경우 64 내지 70U/g , Gl-7-ACA아실라제의 경우 108 내지 118U/g 정도로 선행기술(한국특허출원 제1991-23834 24쪽의 표1, 표2)에 비해 높았으며, 반감기 또한 DAOD의 경우 98회 이상, Gl-7-ACA아실라제의 경우 139회 이상으로 매우 안정적이었다.The activity of the enzyme immobilized on the carrier according to the present invention is 64 to 70 U / g for DAOD and 108 to 118 U / g for Gl-7-ACA acylase (see Table 1 on page 24 of Korean Patent Application No. 199-23834). 1, Table 2), the half-life was also very stable at least 98 times for DAOD, 139 times for Gl-7-ACA acylase.

Claims (14)

담체의 기공의 크기가 100 내지 1000Å이고, 담체의 입자크기가 40 내지 80 메쉬인 실리카겔 또는 복합실리카겔 담체에, In a silica gel or a composite silica gel carrier having a pore size of 100 to 1000 mm 3 and a particle size of the carrier of 40 to 80 mesh, 하기 화학식 2의 아미노알킬실란 유도체를 반응시켜 하기 화학식 3의 활성화 담체를 제조한 후, After reacting the aminoalkylsilane derivative of Formula 2 to prepare an activating carrier of Formula 3, 하기 화학식 3의 담체에 하기 화학식 4의 가교제를 반응시켜 하기 화학식 5의 화합물을 얻은 후, 하기 화학식 6의 효소와 반응시켜 디아미노산옥시다아제 또는 글루타릴-7-아미노세팔로스포란산아실라제 효소를 고정화하는 방법:A crosslinking agent of the following formula (4) is reacted with a carrier of the following formula (3) to obtain a compound of the following formula (5), followed by reaction with an enzyme of the following formula (6) to diamino acid oxidase or glutaryl-7-aminocephalosporanic acid acylase enzyme To freeze: 상기 식중, R은 메틸기 또는 에틸기이며; m, n 및 o는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고; 담체는 실리카겔 또는 복합실리카겔을 나타내며, 효소는 DAOD 또는 Gl-7-ACA아실라제를 나타낸다.Wherein R is a methyl group or an ethyl group; m, n and o are each independently an integer from 0 to 3; Carriers represent silica gel or composite silica gel, and enzymes represent DAOD or Gl-7-ACA acylase. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 아미노알킬실란 유도체가 β-아미노에틸-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, 아미노프로필메틸디에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란 및 γ-아미노프로필트리에톡시실란 중에서 선택된 하나 이상의 성분임을 특징으로 하는 방법.The aminoalkylsilane derivative according to claim 1, wherein the aminoalkylsilane derivative is β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane Method characterized in that the at least one component selected from. 제1항에 있어서, 상기 아미노알킬실란 유도체의 양이 담체대비 1 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the amount of the aminoalkylsilane derivative is 1 to 20% by weight based on the carrier. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 가교제가 글루타르알데히드, 디알데히드전분, 숙신산알데히드등의 폴리알데히드류인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the crosslinking agent is polyaldehydes such as glutaraldehyde, dialdehyde starch, succinate aldehyde and the like. 제1항에 있어서, 상기 가교제의 양이 담체대비 20 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the amount of the crosslinking agent is 20 to 50% by weight based on the carrier. 제1항에 있어서, 상기 효소가 30 내지 70U/mL 농도인 수용액 상태인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the enzyme is in an aqueous solution at a concentration of 30 to 70 U / mL. 제1항에 있어서, 상기 활성화 담체와 가교제의 반응이 0 내지 30℃의 온도에서 2 내지 4시간 정도 교반함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the reaction between the activating carrier and the crosslinking agent is carried out by stirring at a temperature of 0 to 30 ° C for about 2 to 4 hours. 제1항에 있어서, 상기 효소와의 반응이 10 내지 30℃의 온도에서 0.5 내지 15시간 정도 교반함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the reaction with the enzyme is carried out by stirring at a temperature of 10 to 30 ° C for about 0.5 to 15 hours. 제1항에 있어서 고정화된 효소의 양이 담체 1 g당 50 내지 200U인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the amount of immobilized enzyme is between 50 and 200 U per gram of carrier. 하기 화학식 7에 의해 표시되는, 담체에 고정화된 효소:An enzyme immobilized on a carrier represented by the following Chemical Formula 7: 상기 식중, 담체는 실리카겔 또는 복합실리카겔을 나타내며; 효소는 DAOD 또는 Gl-7-ACA아실라제를 나타낸다.Wherein the carrier represents silica gel or composite silica gel; The enzyme represents DAOD or Gl-7-ACAacylase.
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