KR800000587B1 - Process for immobilizing microbial cells - Google Patents

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KR800000587B1
KR800000587B1 KR7500638A KR750000638A KR800000587B1 KR 800000587 B1 KR800000587 B1 KR 800000587B1 KR 7500638 A KR7500638 A KR 7500638A KR 750000638 A KR750000638 A KR 750000638A KR 800000587 B1 KR800000587 B1 KR 800000587B1
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피이터 넬슨 로저어
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후랭크 에이 덕크워어스
화이자 인코포레이팃드
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Whole microbial cells may be immobillixed on polymers and used for their enzymic properties. Thus, glycidyl methacrylate in H2O was miced with N, N'-methylenebiacrylamide, after stirring Me methacrylate was added and soln. was held a 5≰C for 15 min. then, dimethyaminopropionitrile and NH4 persulfate were added and the soln. was held at 10≰C until polymn. began. the mixt. was stirred for 2 hr, H2O wsa added, and the polmer was sepd. A suspension of wet, fresh Aspergillus niger cells was mixed with the polmer in H2O, and the solid material was removed and washed.

Description

미생물세포의 비이동화 방법Non-migrating method of microbial cells

본 발명은 중합성 효소 생성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 말하면, 본 발명은 비이동화된 미생물세포의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to polymerizable enzyme products. More specifically, the present invention relates to a method for producing non-migrated microbial cells.

효소는 그의 고도의 특이성으로 인해 많은 화학적 반응에 있어서 통상의 촉매보다 매우 우수하다. 그러나 최근까지 여러 가지 요인, 즉 높은 분리가격, 전체 세포의 환경으로부터 분리했을 때 불안정화되는 경향 및 가용성 형태로만 사용할 수 있다는 요인들로 인해 효소의 사용이 매우 제한되어 왔다.Enzymes are much better than conventional catalysts for many chemical reactions due to their high specificity. Until recently, however, the use of enzymes has been very limited due to a number of factors, such as high isolation prices, a tendency to destabilize when isolated from the environment of the whole cell, and availability only in soluble form.

효소를 고체 지지물에 부착시키거나 또는 그 속에 포함시켜 효소를 비이동화시키면 상기와 같은 난점을 극복하고 효소를 더 경제적으로 사용하는데 도움이 된다. 비이동화에 사용되는 여러 가지의 물리적 및 화학적 방법이 자보스키(O.R. Zaborsky)의 “비이동화 효소(Immobilized Enzymes)” [씨알씨 프레스(CRC Press)간행, 1973]와 같은 잡지에 기재되어 있다. 효소분리와 안정화 문제를 극복하는 전체 세포의 비이동화도 역시 사용되었다. 그러나 이제까지 그의 사용은 비이동화의 물리적 방법에 한정되어 있다. 전형적 예는 재구성된 수피(獸皮) 콜라겐[Biotech. & Bioengr., XV, 1973년 565페이지 참조]상의 활성 글루코오즈 이소메라제를 포함하는 스트렙토마이세스 페오클로모게네스의 세포흡수이며, 화합물 S를 코르티솔로 전환시키는 하이드록실라제 효소[Scientific American, 1971년 3월호, 30페이지 참조]를 포함하는 진균성 세포의 겔 흡수이다. 그러나 이러한 비이동화 방법은 지지매질로부터 세포가 분리되는 것을 방지한다. 결합력의 성질로 인해 반응조건은 이와같은 분리와 이에 부수되는 효소활성의 손실과 있을지도 모르는 공정스트림의 오염을 방지하거나 또는 초소화 하도록 매우 제한된다. 따라서 더 안정한 세포 비이동화 시스템이 본 발명의 목적이다.Non-migrating enzymes by attaching them to or incorporating them into a solid support helps overcome these difficulties and make more efficient use of the enzymes. Various physical and chemical methods used for demobilization are described in magazines such as O.R. Zaborsky's "Immobilized Enzymes" (CRC Press, 1973). Whole cell demigration was also used to overcome enzymatic isolation and stabilization issues. But so far, its use has been limited to the physical method of demigration. Typical examples are reconstituted bark collagen [Biotech. & Bioengr., XV, page 565, 1973], is a cell uptake of Streptomyces pheoclomogenes, including the active glucose isomerase, and a hydroxylase enzyme that converts Compound S to cortisol [Scientific American, Gel uptake of fungal cells, including the March 1971 issue, page 30. However, this non-migration method prevents the cells from separating from the support medium. Due to the nature of the binding force, the reaction conditions are very limited to prevent or minimize such separation and subsequent loss of enzymatic activity and possibly contamination of the process stream. Thus, a more stable cell demobilization system is an object of the present invention.

이제 세포를 비수용성 미립자 중합체 기질에 화학적으로 공유결합시킴으로써 미생물세포를 효과적으로 비이동화시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 화학적 결합은 미리 형성된 또는 중합하기 전의 반응성 단량체와 함께 형성될 수 있다. 또한 결합하기 전, 결합 중 또는 그 후에 세포를 다관능성 교차 결합체로 처리하면 세포로부터의 효소의 손실이 감소된다.It has now been discovered that microbial cells can be effectively demobilized by chemically covalently binding the cells to the water-insoluble particulate polymer matrix. Chemical bonds may be formed with reactive monomers that have been previously formed or prior to polymerization. In addition, treating the cells with a multifunctional crosslinker prior to, during or after binding reduces the loss of enzyme from the cells.

본 발명에 따르면, 비수용성 미립자 중합체 기질에 공유결합된 미생물세포를 포함하는 조성물이 제공된다.According to the present invention, there is provided a composition comprising microbial cells covalently bonded to a water-insoluble particulate polymer matrix.

또한 미생물 세포를 중합체의 결합균과 함께 반응시켜 비수용성 미립자 중합체 기질과 공유결합을 형성시킴으로써 미생물세포를 비이동화시키는 방법이 제공된다.Also provided is a method of immobilizing microbial cells by reacting the microbial cells with a binding bacterium of the polymer to form a covalent bond with the water-insoluble particulate polymer matrix.

본 발명의 실시예에서는, 미생물 세포가 중합체상의 반응성기를 통해 비수용성 미립자 중합체에 화학적으로 결합된다. 중합체에 대한 분리된 효소의 화학적 공유결합은 흔히 실시되는 것이지만, 효소의 공급원이며 효소보다 큰 크기인 전체 세포자체를 또한 화학적 공유결합에 의해 효과적으로 비이동화시킬 수 있다는 발견은 매우 놀랄만하다. 이와같은 결합은 세포아미노기를 반응성 중합체 치환기와 함께 반응시킴으로써 자주 발생하게 된다. 또한, 하이드록실 및 설포히드릴과 같은 다른 기도 역시 세포내에 이용될 수 있으며, 결합 매카니즘에서 한가지 역할을 할 수 있다. 이것은 사실인데, 왜냐하면 예컨데 에폭사이드, 할로카보닐 및 할로메틸카보닐기와 같은 아미노 반응성 중합체 치환기도 역시 세포내에 존재하는 것과 같은 하이드록실 및 설프히드릴기에 대해 반응적이기 때문이다.In an embodiment of the invention, the microbial cells are chemically bound to the water-insoluble particulate polymer through reactive groups on the polymer. Although chemical covalent bonding of isolated enzymes to polymers is often practiced, it is surprising that the whole cell itself, which is a source of enzymes and a size larger than the enzyme, can also be effectively demobilized by chemical covalent bonds. Such bonds are frequently generated by reacting cellular amino groups with reactive polymer substituents. In addition, other airways, such as hydroxyl and sulfohydryl, may also be used intracellularly and may play a role in the binding mechanism. This is true because, for example, amino reactive polymer substituents such as epoxide, halocarbonyl and halomethylcarbonyl groups are also reactive to hydroxyl and sulfhydryl groups such as those present in the cell.

결합화는 중합체 형성전이나 또는 후에 일어날 수 있다. 전자의 경우에는 세포를 반응성기를 포함하는 중합가능성 에텔렌계 불포화 단량체와 함께 접촉시킨 다음, 세포운반 단량체를 교차결합 단량체 및 개시제 시스템 존재하에 중합하거나 또는 공중합한다. 후자의 경우에는, 세포를 반응성기를 포함하는 미립자 중합체와 함께 직접 접촉시킨다.Bonding can occur before or after polymer formation. In the former case, the cell is contacted with a polymerizable ethylene unsaturated monomer containing a reactive group, and then the cell transport monomer is polymerized or copolymerized in the presence of a crosslinking monomer and an initiator system. In the latter case, the cells are brought into direct contact with the particulate polymer comprising the reactive group.

결합전 또는 결합 후 방법에 의해 본 발명을 실시하기에 적당한 중합가능성 에틸렌계 불포화 단량체 및 이로부터 유도된 중합체에는 다음과 같은 구조식(Ⅰ)의 것이 있다.Suitable polymerizable ethylenically unsaturated monomers and polymers derived therefrom for carrying out the present invention by pre- or post-bonding methods are those of formula (I):

Figure kpo00001
Figure kpo00001

위식에서In the common sense

R1은 수소, 메틸 또는 클로로이고,R 1 is hydrogen, methyl or chloro,

Figure kpo00002
Figure kpo00002

또는

Figure kpo00003
이며,or
Figure kpo00003
Is,

R2는 할로, 아지도, 2,3-에폭시프로폭시,R 2 is halo, azido, 2,3-epoxypropoxy,

2,3-에피티오프로폭시, N-(2,3-에폭시프로필)아미노, N-[(P-디아조늄 클로라이드)페닐]아미노, 아크릴로옥시, 저급 알콕시 또는 벤젠설포닐옥시이고,2,3-epithiopropoxy, N- (2,3-epoxypropyl) amino, N-[(P-diazonium chloride) phenyl] amino, acrylooxy, lower alkoxy or benzenesulfonyloxy,

X는 산소 또는 NR3(R3는 수소, 또는 C1-C6의 알킬임)이고,X is oxygen or NR 3 (R 3 is hydrogen or alkyl of C 1 -C 6 ),

Y는 C2-C3의 알킬렌이고,Y is alkylene of C 2 -C 3 ,

n은 1-2의 정수이고,n is an integer of 1-2,

Z는 할로아세틸, 2-(4,6-디클로로)-S-트리아지닐, P-톨루엔설포닐, P-(할로메틸)벤조일 또는 시아노이고,Z is haloacetyl, 2- (4,6-dichloro) -S-triazinyl, P-toluenesulfonyl, P- (halomethyl) benzoyl or cyano,

X′는 X와 같으나, 다만 Z가 P-톨루엔설포닐일 때는 X′는 산소이다.X 'is the same as X except X' is oxygen when Z is P-toluenesulfonyl.

에폭사이드, 할로카보닐 및 할로메틸카보닐기를 포함하는 단량체 및 중합체가 결합형성에 바람직하다. 특히 바람직한 것은 반응성 단량체인 2,3-에폭시프로필 메타크릴레이트(글리시딜 메타크릴레이트), 2,3-에피티오프로필 메타크릴레이트, 메타크릴로일 클로라이드 및 브로모아세틸 하이드록시에틸 메타크릴레이트를 포함하는 중합체이다.Monomers and polymers comprising epoxide, halocarbonyl and halomethylcarbonyl groups are preferred for bond formation. Particularly preferred are 2,3-epoxypropyl methacrylate (glycidyl methacrylate), 2,3-epithiopropyl methacrylate, methacryloyl chloride and bromoacetyl hydroxyethyl methacrylate which are reactive monomers It is a polymer containing.

상기 구조식(Ⅰ)의 단량체에서 R2가 하이드록시이거나 또는 Z가 수소일 때와 같이, 비반응성 관능기를 포함하는 단량체 및 중합체의 경우에는 관능기를 공지된 방법에 의해 반응성 치환기로 전환할 수 있다. 이 경우에는 때로 다관능성의 저분자량 시약을 사용하는 것이 요구된다. 따라서, 구조식(Ⅰ)에서 R2가 하이드록시일 때는 단량체 또는 중합체의 카복실기는 다음과 같은 적당한 카복실기-활성화 시약과 반응시킴으로써 활성화시킬 수 있다. 디시클로헥실카보디이미드 또는 에틸모르폴리노카보디이드와 같은 카보디이미드; N-에틸-5-페닐이소옥사졸리움-3′-설포네이트(Woodward′s Reagent K); 펜타메틸렌케텐 시클로헥실이민과 같은 케텐이민; 에톡시 아세틸렌과 같은 아세틸산 에텔; 헥사할로시클로트리포스파트리아진;N-하이드록시프탈이미드 또는 N-하이드록시 석신이미드 및 펩타이드 결합을 형성하는데 사용되는 다른 시약들, 구조식(Ⅰ)에서 Z가 수소일 때는 단량체 또는 중합체의 하이드록실기를 마찬가지로 표준방법에 의해 할로-Z, 특히 브로모 아세틸 브로마이드, 시아노겐 브로마이드 및 2-아미노-4,6-디클로로-1,3,5-트리아진과 함께 반응시켜 활성화시킬 수 있다.In the case of monomers and polymers containing non-reactive functional groups, such as when R 2 is hydroxy or Z is hydrogen in the monomer of formula (I), the functional groups can be converted into reactive substituents by known methods. In this case it is sometimes necessary to use multifunctional low molecular weight reagents. Thus, when R 2 in the formula (I) is hydroxy, the carboxyl group of the monomer or polymer can be activated by reacting with a suitable carboxyl-activating reagent as follows. Carbodiimides such as dicyclohexylcarbodiimide or ethyl morpholinocarbodiide; N-ethyl-5-phenylisoxazolium-3'-sulfonate (Woodward's Reagent K); Keteneimines such as pentamethylene ketene cyclohexylimine; Acetyl acid ethers such as ethoxy acetylene; Hexahalocyclotriphosphatriazine; N-hydroxyphthalimide or N-hydroxy succinimide and other reagents used to form peptide bonds, monomers or polymers when Z in the formula (I) is hydrogen The hydroxyl group of can likewise be activated by reaction with halo-Z, in particular bromo acetyl bromide, cyanogen bromide and 2-amino-4,6-dichloro-1,3,5-triazine, by standard methods.

비이동화 공정은 세균, 효모, 방선균(放線菌) 및 진균과 같은 미생물세포에 적용할 수 있다. 바람직한 세포는 주효소 시스템이 특히 가용성 조인자가 요구되지 않는 글루코오스 옥시다제와 같은 옥시도리덕타제; α,β-아밀라제 및 펩타다제와 특히 페니실린 아실라제와 같은 하이드롤라제; 리아제, 바람직하게는 탄소-산소 결합의 분해에 관계된 것과 특히 탄소-질소 결합의 분해에 관계된 페닐알라닌 암모니아 리아제 및 아스파테이트 암모니아 리아제와 같은 리아제; 및 라세마제, 에피머라제, 시스-트란스 이소머라제 및 특히 글루코오스 이소머라제와 같은 이소머라제인 것이다. 바람직한 세균속으로는 슈우도모나스, 키산토모나스, 아세토박터, 알카리게네스, 후라보박테리움, 에스케리키아, 에어로박터, 에르위니아, 세라티아 프로테우스, 마이크로코쿠스, 사르시나, 락토바실루스, 바실루스, 노카디아, 스트렙토마이세스 및 코리네 박테리움이 있다. 바람직한 진균 및 효모속으로는 로도토룰라, 로도스포리디움, 스포로볼로마이세스, 뮤코르, 후자리움, 페니실리움, 아스페르질러스, 글로메렐라, 라조푸스, 사카로마이세스, 코니디오볼루스, 비소클라미스, 칸디다, 케토미움, 트리코데르마, 셉토리아, 코프리누스, 뉴로스포라, 후무콜라 및 트리코스포론 등이 있다. 바람직한 방선균속은 마이클로플리스포라이다. 특히 바람직한 종은 에스케리카콜리, 박테리움 카다베리스, 프로테우스 레트게리, 로도토룰라 그라실리스, 페니실리움 크리소게늄 및 아스페르질러스 나이저이다.Non-migrating processes can be applied to microbial cells such as bacteria, yeast, actinomycetes and fungi. Preferred cells include oxidoreductases, such as glucose oxidase, in which the main enzyme system does not particularly require soluble cofactors; hydrolases, such as α, β-amylase and peptidase and especially penicillin acylase; Lyases, preferably lyases such as those involved in the degradation of carbon-oxygen bonds and in particular those involved in the degradation of carbon-nitrogen bonds and aspartate ammonia lyase; And isomerases such as racemas, epimerases, cis-trans isomerases and especially glucose isomerases. Preferred bacteria include Pseudomonas, Chisantonamonas, Acetobacter, Alcaligenes, Furabobacterium, Escherichia, Aerobacter, Erwinia, Serratia proteus, Micrococcus, Sarcina, Lactobacillus, Bacillus , Nocadia, streptomyces and corynebacterium. Preferred fungi and yeast genera include Rhodotorula, Rhodosporidium, Sporobolomyces, Mucor, Fussium, Penicillium, Aspergillus, Glomerella, Lazopus, Saccharomyces, Considiobol Ruth, Visoklamis, Candida, Ketoumium, Trichoderma, Septoria, Coprinus, Neurospora, Humucola and Tricosphoron. Preferred actinomycetes are Michaelloplispora. Particularly preferred species are Escherichia coli, Bacterium cardaberis, Proteus letgeri, Rhodochola glacilis, Penicillium chrysogenium and Aspergillus niger.

세포를 반응성 중합체에 공유결합시키거나 또는 세포를 반응성 단량체에 결합시킨 다음, 단량체를 중합 또는 공중합시키는 반응은 수성매질내에서 수행한다. 중합체 또는 단량체에 결합시키거나, 또는 단량체에 결합시킨 후 중합할 때의 온도는 광범위하게 변할 수 있지만 바람직한 범위는 5-50℃, 특히 10-30℃이다. 결합에 요구되는 시간은 시스템과 결합온도에 따라 변하지만 보통 0.5-35시간이며, 중합체에 결합하는데 바람직한 시간은 15-30시간이고, 단량체에 결합하는데 바람직한 시간은 1-5시간이다. 중합화는 보통 1-6시간내에 완결된다. 세포(건조한 것)에 대한 중합체의 중량비는 광범위하게 변할 수 있으며, 바람직한 비율은 0.1-25, 특히 0.5-4이다.The reaction of covalently binding the cell to the reactive polymer or the cell to the reactive monomer and then polymerizing or copolymerizing the monomer is carried out in an aqueous medium. The temperature upon polymerization to the polymer or monomer or after polymerization to the monomer can vary widely but the preferred range is 5-50 ° C., in particular 10-30 ° C. The time required for bonding varies depending on the system and bonding temperature but is usually 0.5-35 hours, the preferred time for binding to the polymer is 15-30 hours and the preferred time for binding to the monomer is 1-5 hours. Polymerization usually completes in 1-6 hours. The weight ratio of polymer to cell (dry) can vary widely, with a preferred ratio being 0.1-25, in particular 0.5-4.

세포를 반응성 단량체에 결합시킬 때는, 다음의 수성부가 중합화를 2관농성 교차결합 단량체와 개시제 시스템 존재하에 하나 또는 그 이상의 공단량체와 함께 또는 이것 없이 수행한다. 따라서 이러한 형태의 중합화에 통상적으로 사용되며 세포의 효소활성을 파괴하지 않는 공단량체, 교차결합 단량체 및 개시제 시스템을 쉽게 사용할 수 있다.When the cell is bound to the reactive monomer, the next aqueous addition polymerization is carried out with or without one or more comonomers in the presence of the bitubular crosslinking monomer and the initiator system. Thus, comonomers, crosslinking monomers and initiator systems commonly used in this type of polymerization and which do not disrupt the enzymatic activity of the cells can be readily used.

적당한 공단량체의 예로는 아크릴산, α-클로로 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 글리시딜, 저급알킬에시텔, N,N-(디치환)아미노알킬에스텔, 아미드, 저급알킬치환 아미드, 메틸롤 치환아미드, N-모노치환 아미노알킬아미드 및 N,N-디치환 아미노알킬아미드, 스티렌, 부타디엔 및 이소프렌이 있다. 바람직한 공단량체로는 스티렌, 아크릴산, [2-하이드록시-3-(1-[4-메틸피페라지닐)-프로필]메타크릴레이트 및 특히 메틸메타크릴레이트가 있다.Examples of suitable comonomers include acrylic acid, α-chloro acrylic acid, methacrylic acid and their glycidyl, lower alkylethyl, N, N- (disubstituted) aminoalkylesters, amides, lower alkylsubstituted amides, methylol Substituted amides, N-monosubstituted aminoalkylamides and N, N-disubstituted aminoalkylamides, styrene, butadiene and isoprene. Preferred comonomers are styrene, acrylic acid, [2-hydroxy-3- (1- [4-methylpiperazinyl) -propyl] methacrylate, and especially methylmethacrylate.

최종 중합체에 입체적 특성 및 수용성을 부여하는 여러 가지의 교차결합 단량체를 사용할 수 있는데, 예를들면 아크릴 단량체 또는 올레핀화합물 및 기타 공지된 것이 있다. 이와같은 단량체의 대표적 예로는 1,3-부틸렌디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌디메타크릴레이트, 1,6-헥사메틸렌 디아크릴레이트, 에틸렌디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, N,N′-메틸렌비스 아크릴아미드, 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트, 1,1,1-트리메틸롤 에탄 트리메타크릴레이트 및 디비닐벤젠이 있다. 바람직한 교차결합 단량체는 N,N′-메틸렌비스아크릴아미드이다.Various crosslinking monomers may be used that impart steric properties and water solubility to the final polymer, such as acrylic monomers or olefin compounds and other known ones. Representative examples of such monomers include 1,3-butylene diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene dimethacrylate, 1,6-hexamethylene diacrylate, ethylenediacrylate, diethylene Glycol dimethacrylate, N, N'-methylenebis acrylamide, neopentyl glycol dimethacrylate, 1,1,1-trimethylol ethane trimethacrylate and divinylbenzene. Preferred crosslinking monomers are N, N'-methylenebisacrylamide.

중합 및 공중합 반응은 유리반응기에 의해 개시된다. 적당한 유리반응기 개시제 시스템은 세포 효소수분의 열민 감성에 의해 요구되는 온화한 조건하에서 중합 또는 공중합하기에 적당한 속도로 유리반응기를 발생하는 것이다. 이러한 이유로 인해 래독스 개시제 시스템이 바람직하다. 이와같은 시스템의 대표적 예는 암모늄, 소디움 또는 포타슘퍼셀페이트, 벤조일퍼옥사이드 및 디(2급 부틸)-퍼옥시 디카보네이트와 함께 소디움 티오설페이트, 소디움 메타비설파이트, 페러스 암모늄 설페이트 헥사하이드레이트, 디메틸 아미노프로피오니트릴 또는 라이보플라빈과 같은 환원제가 조합된 것이다. 바람직한 개시제 시스템은 디메틸아미노 프로피오니트릴-암모늄 퍼설페이트이다.Polymerization and copolymerization reactions are initiated by glass reactors. Suitable free reactor initiator systems are those which generate the free reactor at a rate suitable for polymerization or copolymerization under the mild conditions required by the heat sensitivity of the cellular enzyme moisture. For this reason, redox initiator systems are preferred. Representative examples of such systems are sodium thiosulfate, sodium metabisulfite, perus ammonium sulfate hexahydrate, dimethyl amino in combination with ammonium, sodium or potassium percellate, benzoylperoxide and di (secondary butyl) -peroxy dicarbonate. A reducing agent such as propionitrile or riboflavin is combined. Preferred initiator systems are dimethylamino propionitrile-ammonium persulfate.

중합체 조성은 광범위하게 변할 수 있는데, 바람직한 조성은 전체 단량체의 몰%에 관해 15-90%의 세포반응성 단량체, 0-60%의 공단량체 및 10-40%의 교차결합 단량체이다. 이러한 비율은 세포가 단량체에 결합하든지 또는 미리 형성된 중합체에 결합하든지간에 바람직하다.The polymer composition can vary widely, with preferred compositions being 15-90% cytoreactive monomer, 0-60% comonomer and 10-40% crosslinking monomer relative to the mole percent of total monomers. This ratio is desirable whether the cells bind to monomers or to preformed polymers.

이떤 경우에는, 세포로부터 효소 손실을 감지시키기 위해 세포를 다관능성 교차결합 시약으로 처리한다. 이에 대한 정확한 메카니즘은 완전히 이해되지는 않지만, 한군의 다관능성 시약이 세포막의 아미노기와 반응하여 교차결합함으로써 막의 기공을 효과적으로 감소시키고, 다른 군이 막에 존재하는 카복실기를 활성화시켜 아미드 결합형성을 통해 막의 아미노기와 반응케 함으로써 상기와 같은 결과를 이루게 하는 것이라고 믿어진다. 제1군의 전형적 예로는 피루빅알데히드, 글리옥살, 하이드록시 아디프알데히드, 시아누릭 클로라이드, 테트라아자타이즈드 0-디아니시딘, 비스-디아자타이즈드 벤지딘, 1,3-디플루오로-4,6-디니트로벤젠, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 및 특히 글루타르알데히드와 같은 시약이 있으며, 제2군으로는 에틸클로로 포르메이트 및 수용성 카보디이드, 예를들면 1-에틸-3-(3′-디메틸아미노프로필)카보디이미드 하이드로클로라이드와 같은 시약이 있다.In some cases, the cells are treated with a multifunctional crosslinking reagent to detect enzyme loss from the cells. The exact mechanism for this is not fully understood, but one group of multifunctional reagents reacts with and cross-links the amino groups of the cell membrane to effectively reduce the pores of the membrane, while the other group activates the carboxyl groups present on the membrane to form amide bonds. It is believed that the above reaction is achieved by reacting with an amino group. Typical examples of the first group include pyruvicaldehyde, glyoxal, hydroxy adialdehyde, cyanuric chloride, tetraazatiated 0-diazinidine, bis-diazatized benzidine, 1,3-difluoro- Reagents such as 4,6-dinitrobenzene, toluene-2,4-diisocyanate, and in particular glutaraldehyde, the second group being ethylchloro formate and water-soluble carbodiides such as 1-ethyl- Reagents such as 3- (3′-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride.

세포는 반응성 단량체 또는 중합체에 부착시키기 전, 그동안 또는 그후에 처리할 수 있다. 세포결합과 같이 이 처리도 수성매질 내에서 수행한다. 세포는 광범위한 온도에 걸쳐 효과적으로 처리할 수 있으며, 바람직한 범위는 5-50℃, 특히 10-30℃이다. 사용된 온도와 시약에 따라 처리공정은 보통 0.5-10시간, 바람직하게는 2-4시간을 요한다. 요구되는 시약의 양은 광범위하게 변할 수 있으며, 세포(건조한 것)의 보통 1-50중량%, 바람직하게는 5-25중량%이다.The cells can be treated before, during or after attachment to the reactive monomer or polymer. Like cell binding, this treatment is carried out in an aqueous medium. Cells can be effectively treated over a wide range of temperatures, with a preferred range of 5-50 ° C., particularly 10-30 ° C. Depending on the temperature and the reagents used, the process usually requires 0.5-10 hours, preferably 2-4 hours. The amount of reagent required can vary widely and is usually 1-50% by weight, preferably 5-25% by weight of the cells (dry).

상술한 바와 같이 화학적 공유결합을 통해 세포를 비수용성 중합체에 비이동화시키고 세포로부터 효소의 누출을 최소화시키기 위해 임의로 처리하면, 요구되는 효소를 분리할 필요없이 안정한 비이동화된 효소시스템이 얻어진다.As described above, if the cells are immobilized to a non-aqueous polymer through chemical covalent bonds and optionally treated to minimize the leakage of enzymes from the cells, a stable, unmigrated enzyme system is obtained without the need to separate the required enzymes.

그의 안정성과 용이하게 여과될 수 있는 미립자형태로 인해, 생성물은 재순환 희분식 또는 연속적 공정이 요구되는 수성접촉 화학방법에서 효과적으로 사용될 수 있다.Due to their stability and easily particulate form, the product can be effectively used in aqueous contact chemistry methods that require recycle dilution or continuous processing.

[실시예 1]Example 1

글리시딜 메타크릴레이트 80g과 물 1.0ℓ에 교반하면서 N,N′-메틸렌비스 아크릴아미드 30g을 가했다. 혼합물을 실온에서 15분간 교반한 후 메틸 메타크릴레이트 10g을 가하고, 혼합물을 약 5℃까지 냉각시킨 다음 질소기체를 차거운 혼합물에 15분간 통과시켰다. 다음에 디메틸아미노 프로피온니트릴 20ml와 암모늄 퍼설페이트 2g을 가했다. 중합화가 시작될 때까지 혼합물을 질소하에 10℃에서 교반한 다음 다시 실온에서 1시간 동안 더 교반하고 최종적으로 2시간 동안 더 방치시켰다. 물 약 750ml를 생성된 고체에 가한 다음 중합체가 파괴되도록 혼합물을 세게 교반했다. 고체를 여과하여 물로 세착한 다음 공기건조시킨 결과 120g의 백색 미립자 중합체가 얻어졌다.30 g of N, N'-methylenebis acrylamide was added to 80 g of glycidyl methacrylate and 1.0 L of water while stirring. After the mixture was stirred at room temperature for 15 minutes, 10 g of methyl methacrylate was added, the mixture was cooled to about 5 ° C., and nitrogen gas was passed through a cold mixture for 15 minutes. Next, 20 ml of dimethylamino propionitrile and 2 g of ammonium persulfate were added. The mixture was stirred at 10 ° C. under nitrogen until polymerization started and then further stirred at room temperature for 1 hour and finally left for another 2 hours. About 750 ml of water was added to the resulting solid and the mixture was vigorously stirred to destroy the polymer. The solid was filtered off, washed with water and air dried to yield 120 g of a white particulate polymer.

글루코오즈 기질상에서 33℃와 pH 5.8-7.0에서 공기 침하 조건하에 배양된 아스페르질러스 나이저(NRRL-3; Pfizer Culture FD2454) 발효액을 여과한 후 세포를 물로 세척하여 반건조 페이스트로 표시했다. 세포(250g, 건조물 55g)를 물 1,000ml 내에 25중량% 수성 글루타르 알데히드 22g을 포함하는 용액에 넣었다. 현탁액을 pH 6.2로 조절하고 실온에서 1∼3/4시간 동안 교반했다. 고체를 여과하여 물로 세척한 결과, 원래 글루코오즈 옥시다제 활성의 76%를 갖는 습윤 처리된 세포 104g이 얻어졌다.The Aspergillus Niger (NRRL-3; Pfizer Culture FD2454) fermentation broth cultured on air glucose conditions at 33 ° C. and pH 5.8-7.0 under air soaking conditions was filtered and the cells washed with water to give a semi-dry paste. Cells (250 g, 55 g of dry matter) were placed in a solution containing 22 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde in 1,000 ml of water. The suspension was adjusted to pH 6.2 and stirred at room temperature for 1-3 / 4 hours. The solid was filtered off and washed with water to give 104 g of wet treated cells with 76% of the original glucose oxidase activity.

물 240ml 내의 습윤처리된 세포 32g과 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 16g의 현탁액을 실온에서 30분간 교반한 다음 여과했다. 고체를 물로 세척한 결과, 원래 미처리된 세포의 글루코오즈 옥시다제 활성의 58%를 갖는 습윤성의 비이동화된 세포 126g이 얻어졌다.A suspension of 32 g of wet cells and 16 g of glycidyl methacrylate polymer in 240 ml of water was stirred at room temperature for 30 minutes and then filtered. Washing the solids with water yielded 126 g of wet non-migrated cells with 58% of the glucose oxidase activity of the original untreated cells.

[실시예 2]Example 2

아세토니트릴 20ml 내에 실시예 1에서 제조된 습윤 처리된 아스페르질러스 나이저 세포 600mg을 슬러리화시킨 것에 메타크릴로일 클로라이드 600mg과 트리에틸아민 400mg을 동시에 가했다. 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반한 다음, 물 200ml 내에 넣었다(최종 pH: 6.03), 질소하에서 수성혼합물에 N,N′-메틸렌비스아크릴아미드 1.3g, 메틸메타크릴레이트 750mg 및 아크릴산 300mg을 가했다. 혼합물을 pH 6.7로 조절한 다음, 디메틸아미노프로피온니트릴 0.5ml와 암모늄 퍼설페이트 250mg으로 처리했다. 2시간 후 반응물을 암모늄 퍼설페이트 150mg으로 더 처리한 다음 1시간 동안 더 교반했다. 동일한 부피의 물을 반응물에 가한 다음 혼합물을 원심분리했다. 잔류물을 여과하여 물로 세척한 결과, 원래 미처리된 세포의 글루코오즈 옥시다제 활성의 78% 함유하는 습윤성 비이동화된 세포 35.25g이 얻어졌다.600 mg of methacryloyl chloride and 400 mg of triethylamine were simultaneously added to a slurry of 600 mg of the wet-treated Aspergillus Niger cells prepared in Example 1 in 20 ml of acetonitrile. The mixture was stirred at room temperature for 2 hours and then placed in 200 ml of water (final pH: 6.03), 1.3 g of N, N'-methylenebisacrylamide, 750 mg of methyl methacrylate and 300 mg of acrylic acid were added to the aqueous mixture under nitrogen. The mixture was adjusted to pH 6.7 and then treated with 0.5 ml of dimethylaminopropionnitrile and 250 mg of ammonium persulfate. After 2 hours the reaction was further treated with 150 mg ammonium persulfate and then further stirred for 1 hour. An equal volume of water was added to the reaction and the mixture was centrifuged. The residue was filtered and washed with water to give 35.25 g of wet non-migrated cells containing 78% of the glucose oxidase activity of the original untreated cells.

[실시예 3]Example 3

실시예 1의 습윤성 비이동화된 세포(47.3g)를 글루코오즈 10g을 함유하는 수용액 100ml에 넣고 혼합물을 실온에서 21시간 동안 통기하면서 교반했다. 글루콘산과 델타글루코놀 아세톤의 혼합물로 99% 전환되었으며, 원래 효소활성의 75%가 회복되었다.The wet non-migrated cells of Example 1 (47.3 g) were placed in 100 ml of an aqueous solution containing 10 g of glucose, and the mixture was stirred with aeration at room temperature for 21 hours. The conversion was 99% with a mixture of gluconic acid and deltagluconol acetone, and 75% of the original enzyme activity was recovered.

글루코오즈 2g을 함유하는 수용액 20ml 내에 실시예 2의 습윤성 비이동화된 세포 30g을 분산시킨 것을 사용하여 이러한 산화물 반복할 수 있으며, 비교적인 전환 및 효소 활성회수가 얻어졌다.This oxide can be repeated using a dispersion of 30 g of the wet non-migrated cells of Example 2 in 20 ml of an aqueous solution containing 2 g of glucose, resulting in comparative conversion and recovery of enzyme activity.

[실시예 4]Example 4

락틱 카제인 기질상에서 28℃와 pH 6.8-7.0에서 공기 침하 조건하에 배양된 프로테우스 레토게리(ATCC 9250; Pfizer Culture FD 18470-76-60) 발효액을 원심분리한 후, 세포를 물속에 재펄프화시키고 반건조 페이스트로 표시했다. 물 100ml 내의 습윤성 세포(건조중량 7.5g)의 슬러리에 25중량% 수성 글루타르 알데히드 4g을 가했다. 혼합물을 pH 7.0에서 3시간 동안 교반한 다음 원심분리했다. 처리된 세포를 물 100ml에 재현탁시키고, 실시예 1의 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 7.5을 교반하면서 가했다. 혼합물을 pH 7.0과 실온에서 30분간 교반했다. 고체를 여과하여 물로 세척한 다음 사용할 때까지 습윤성 케이크로서 저장했다. 비이동화된 세포는 페니실린 G의 6-아미노 페니실란산으로의 전환율에 의해 측정했을 때 원래 비처리된 세포의 활성의 65%를 함유했다.After centrifugation of the proteus retogeri (ATCC 9250; Pfizer Culture FD 18470-76-60) fermentation broth cultured under air-sedimentation conditions at 28 ° C. and pH 6.8-7.0 on a lactic casein substrate, the cells are repulped in water and half Marked as dry paste. 4 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde was added to a slurry of wettable cells (dry weight 7.5 g) in 100 ml of water. The mixture was stirred at pH 7.0 for 3 hours and then centrifuged. The treated cells were resuspended in 100 ml of water, and the glycidyl methacrylate polymer 7.5 of Example 1 was added with stirring. The mixture was stirred for 30 minutes at pH 7.0 and room temperature. The solid was filtered off, washed with water and stored as a wet cake until use. Unmigrated cells contained 65% of the activity of the original untreated cells as measured by the conversion rate of penicillin G to 6-amino peniclanic acid.

[실시예 5]Example 5

물 500ml 내의 실시예 4의 비이동화된 프로테우스 레트게리 세포 20g(건조중량 5.0g)의 슬러리에 pH 8.0과 37℃에서 포타슘 페니실린 G 5g을 가했다. 1N 수산화나트륨을 가해 슬러리의 pH를 8.0으로 유지했으며, 3시간 후 가수분해가 완결되었다. 비이동화된 세포를 여과하여 물로 세척한 다음 사용할 때까지 습윤성 케이크로서 저장했다. 여과액에 2N 염산을 가해 pH 2로 조절한 다음 에틸아세테이트로 추출했다. 생성된 수성층에 2N 수산화나트륨을 가해 pH 4.3으로 조절하고 농축시킨 다음 냉각시킨 결과 흰색 결정성 고체가 얻어졌다. 결정을 여과하여 물로 세척하고 공기건조시킨 결과 순수한 6-아미노 페니실란산 2.17g(75% 수율)이 얻어졌다. 비이동화된 세포는 20번위 가수분해 싸이클 후 실시예 4의 원래의 비이동화된 세포의 페니실린 아실라제 활성의 약 50%를 보유했다.5 g of potassium penicillin G was added to a slurry of 20 g (dry weight 5.0 g) of the non-migrated Proteus letgeri cells of Example 4 in 500 ml of water at pH 8.0 and 37 ° C. 1N sodium hydroxide was added to maintain the pH of the slurry at 8.0, and hydrolysis was complete after 3 hours. Unmigrated cells were filtered, washed with water and stored as a wet cake until use. 2N hydrochloric acid was added to the filtrate to adjust the pH to 2, and then extracted with ethyl acetate. 2N sodium hydroxide was added to the resulting aqueous layer, adjusted to pH 4.3, concentrated and cooled to give a white crystalline solid. The crystals were filtered off, washed with water and air dried to yield 2.17 g (75% yield) of pure 6-amino penicsilane acid. The unmigrated cells retained about 50% of the penicillin acylase activity of the original non-migrated cells of Example 4 after the 20th position hydrolysis cycle.

[실시예 6]Example 6

물 15ml내의 브로모아세틸하이드록시에틸 메타크릴레이트 3.6g을 질소하에서 교반한 혼합물에 N,N′-메틸렌비스아크릴아미드 375mg을 가했다. 혼합물을 5℃까지 냉각시킨 다음 디메틸아미노프로피오니트릴 0.25ml와 암모늄 퍼설페이트 38mg으로 처리했다. 중합화가 시작될 때까지 혼합물을 실온에서 서서히 교반했다. 교반을 중단한 다음 반응혼합물을 실온에서 2시간 동안 방치시켰다. 생성된 슬러리를 물 25ml로 희석한 다음 여과했다. 케이크를 물로 세척하고 공기 건조시킨 결과 미립자 중합체 3.7g이 얻어졌다.375 mg of N, N'-methylenebisacrylamide was added to the mixture which stirred 3.6 g of bromoacetyl hydroxyethyl methacrylate in 15 ml of water under nitrogen. The mixture was cooled to 5 ° C. and then treated with 0.25 ml of dimethylaminopropionitrile and 38 mg of ammonium persulfate. The mixture was stirred slowly at room temperature until polymerization started. After stirring was stopped, the reaction mixture was left at room temperature for 2 hours. The resulting slurry was diluted with 25 ml of water and then filtered. The cake was washed with water and air dried to yield 3.7 g of particulate polymer.

실시예 4에서와 같이 배양 및 분리된 습윤성 프로테우스 레트게리 세포를, 물 50mlso에 25중량% 수성 클루타르 알데히드 0.8g을 포함하는 용액에 넣었다. 현탁액을 pH 7.0으로 조절하고 실온에서 3시간 동안 교반한 다음 원심분리했다. 처리된 세포를 물 50ml내에 재펄프화시키고 반건조페이스트로 표시했다.Wetted proteus Letgeri cells cultured and isolated as in Example 4 were placed in a solution containing 0.8 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde in 50 mlso of water. The suspension was adjusted to pH 7.0, stirred at room temperature for 3 hours and then centrifuged. Treated cells were repulped in 50 ml of water and marked as semi-dry paste.

물 120ml 내의 처리세포 10g과 브로모아세틸하이드록시에틸 메타크릴레이트 중합체 20g의 현탁액을 실온과 pH 7.0에서 30시간 동안 교반했다. 혼합물을 여과하고 케이크를 물로 세척한 결과, 원래의 미처리 세포의 페니실린 아실라제 활성의 75%를 갖는 습윤성 비이동화 세포 36.8g이 얻어졌다.A suspension of 10 g of treated cells and 120 g of bromoacetylhydroxyethyl methacrylate polymer in 120 ml of water was stirred at room temperature and pH 7.0 for 30 hours. The mixture was filtered and the cake washed with water to give 36.8 g of wet non-migrating cells with 75% of the penicillin acylase activity of the original untreated cells.

[실시예 7]Example 7

물 500ml 내의 실시예 6의 습윤성 비이동화 세포 46g의 슬러리에 pH 8.0과 37℃에서 포타슘 페니실린 G 5g을 가했다. 1N 수산화나트륨을 가해 슬러리의 pH를 8.0으로 유지했으며, 3시간 후 가수분해가 완결되었다. 비이동화 세포를 여과하여 물로 세척한 다음, 사용할 때까지 습윤성 케이크로서 저장했다. 2N 염산을 가해 여과액을 pH 2로 조절한 다음 에틸아세테이트로 추출했다. 생성된 수성층에 2N 수산화나트륨을 가해 pH 4.3으로 조절하고 농축시킨 다음 냉각시킨 결과, 결정성 6-아미노페니실란산이 얻어졌다.To a slurry of 46 g of wet non-migrating cells of Example 6 in 500 ml of water was added 5 g of potassium penicillin G at pH 8.0 and 37 ° C. 1N sodium hydroxide was added to maintain the pH of the slurry at 8.0, and hydrolysis was complete after 3 hours. Non-migrating cells were filtered off, washed with water and then stored as a wet cake until use. 2N hydrochloric acid was added, the filtrate was adjusted to pH 2 and extracted with ethyl acetate. 2N sodium hydroxide was added to the resulting aqueous layer, adjusted to pH 4.3, concentrated, and cooled to obtain crystalline 6-aminophenicylanic acid.

[실시예 8]Example 8

물 60ml 내의 실시예 1의 습윤처리된 아스페르질러스 나이저 세포 25g과 글리시딜 메타크릴레이트 2g의 현탁액을 7℃에서 17시간 동안 교반했다. 다음에 현탁액을 pH 6.8에서 물 40ml 내의 N,N′-메틸렌비스아크릴아미드 2.2g, 스티렌 2ml, 메틸 메타크릴레이트 450ml, 디메틸아미노프로피오니트릴 0.5ml 및 [2-하이드록시-3-(1-[4-메틸피페라지닐])프로필] 메타크릴레이트 1.5의 혼합물에 가했다. 혼합물을 질소하에서 암모늄 퍼설페이트 200mg으로 처리한 다음 실온에서 3시간 동안 교반했다. 반응고체를 여과하여 물로 세척한 결과, 원래 미처리세포의 글루코오즈 옥시다제 활성의 75%를 갖는 비이동화 세포 43.6g이 얻어졌다.A suspension of 25 g of the wet treated Aspergillus Niger cells of Example 1 and 2 g of glycidyl methacrylate in 60 ml of water was stirred at 7 ° C. for 17 hours. The suspension was then stirred at pH 6.8 at 2.2 g of N, N'-methylenebisacrylamide, 40 ml of styrene, 2 ml of styrene, 450 ml of methyl methacrylate, 0.5 ml of dimethylaminopropionitrile and [2-hydroxy-3- (1- [4-methylpiperazinyl]) propyl] methacrylate was added to a mixture of 1.5. The mixture was treated with 200 mg of ammonium persulfate under nitrogen and then stirred at room temperature for 3 hours. The reaction solid was filtered and washed with water to give 43.6 g of non-migrating cells with 75% of the glucose oxidase activity of the original untreated cells.

[실시예 9]Example 9

실시예 8의 습윤성 비이동화 세포(28.3g)를 글루코오즈 20g을 포함하는 수용액 200ml 내에 넣고, 혼합물을 실온에서 통기시키면서 21시간 동안 교반했다. 글루콘산과 델라클루코놀아세톤의 혼합물이 80% 수율로 얻어졌다. 반응슬러리를 여과하여 고체를 물로 세척한 결과 원래 효소활성의 82%를 갖는 습윤성 비이동화 세포 28g이 얻어졌다.The wet non-migrating cells (28.3 g) of Example 8 were placed in 200 ml of an aqueous solution containing 20 g of glucose, and the mixture was stirred for 21 hours while being aerated at room temperature. A mixture of gluconic acid and delacloconol acetone was obtained in 80% yield. The reaction slurry was filtered and the solid was washed with water to give 28 g of wet non-migrating cells having 82% of the original enzyme activity.

[실시예 10]Example 10

물 65ml 내의 실시예 4에서와 같이 배양 및 분리된 습윤성 프로테우스 레트게리 세포 5g과 실시예 1의 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 10g의 현탁액을 실온에서 24시간 동안 교반했다. 혼합물을 여과하여 여과 케이크를 물로 세척한 결과 최초 페니실린 아실라제 활성의 62%를 갖는 습윤성 비이동화 세포 26.9g이 얻어졌다.A suspension of 5 g of wetted Proteus letgeri cells and 10 g of glycidyl methacrylate polymer of Example 1 was cultured and separated as in Example 4 in 65 ml of water at room temperature for 24 hours. The mixture was filtered to wash the filter cake with water to give 26.9 g of wet non-migrating cells with 62% of the original penicillin acylase activity.

비이동화 세포(25g, 건조세포중량 1g)를, 물 50ml 내에 25중량% 수성 글루타르알데히드 0.4g을 포함하는 용액에 넣었다. 현탁액을 pH 7.0으로 조절하고 실온에서 3시간 동안 교반했다. 슬러리를 여과하여 여과 케이크를 물로 세척한 결과, 미처리 비이동화 세포의 페니실린 아실라제 활성의 79%를 갖는 습윤성 처리 비이동화 세포 23.2g이 얻어졌다.Non-migrating cells (25 g, dry cell weight 1 g) were placed in a solution containing 0.4 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde in 50 ml of water. The suspension was adjusted to pH 7.0 and stirred at rt for 3 h. The slurry was filtered to wash the filter cake with water to give 23.2 g of wettable non-immobilized cells with 79% of the penicillin acylase activity of untreated non-immobilized cells.

[실시예 11]Example 11

물 100ml 내의 실시예 10의 습윤성 처리 비이동화 세포 12g의 슬러리에 pH 8.0과 37℃에서 포타슘 페니실린 G 1g을 가했다. 1N 수산화나트륨을 가해 반응의 pH를 8.0으로 유지했으며, 반응이 3시간 후 완결되었다. 비이동화 세포를 여과하여 물로 세척한 다음 사용할 때까지 습윤성 케이크로서 저장했다. 2N 염산을 가해 여과액을 pH 2로 조절한 다음 에틸아세테이트로 추출했다. 생성된 수성층에 2N 수산화나트륨을 가해 pH 4.3으로 조절하고 농축시킨 다음 냉각시킨 결과 결정성 6-APA가 얻어졌다.1 g of potassium penicillin G was added to a slurry of 12 g of the wettable non-immobilized cells of Example 10 in 100 ml of water at pH 8.0 and 37 ° C. 1N sodium hydroxide was added to maintain the pH of the reaction at 8.0 and the reaction was complete after 3 hours. Non-migrating cells were filtered off, washed with water and stored as a wet cake until use. 2N hydrochloric acid was added, the filtrate was adjusted to pH 2 and extracted with ethyl acetate. 2N sodium hydroxide was added to the resulting aqueous layer, adjusted to pH 4.3, concentrated and cooled to obtain crystalline 6-APA.

[실시예 12]Example 12

물 100ml 내의 실시예 1에서와 같이 배양 및 분리된 아스페르질러스 나이저 세포(20g, 건조중량 4g)와 글리시딜 메타크릴레이트 8g의 현탁액을 pH 7.5로 조절한 다음 실온에서 18시간 동안 진탕시켰다. N,N-메틸렌비스 아크릴아미드(1.5g)을 가하고 생성된 슬러리를 질소하에서 15시간 교반한 다음, 5℃까지 냉각시키고 암모늄 퍼설페이트 150mg과 디메틸아미노프로피오니트릴 1ml로 처리한 후 환경온도에서 3시간 동안 교반했다. 반응고체를 여과하여 물로 세척한 결과, 원래 글루코오즈 옥시다제 활성의 62%를 갖는 습윤성 비이동화 세포 71g이 얻어졌다.A suspension of aspergillus niger cells (20 g, dry weight 4 g) and 8 g glycidyl methacrylate as in Example 1 in 100 ml of water was adjusted to pH 7.5 and shaken for 18 hours at room temperature. . N, N-methylenebis acrylamide (1.5 g) was added and the resulting slurry was stirred under nitrogen for 15 hours, cooled to 5 ° C, treated with 150 mg of ammonium persulfate and 1 ml of dimethylaminopropionitrile, Stirred for hours. The reaction solid was filtered and washed with water to give 71 g of wet non-migrating cells with 62% of the original glucose oxidase activity.

비이동화 세포(18g, 건조세포중량 1g)를, 물 100ml 내에 25중량% 수성글루타르알데히드 0.4g을 포함하는 용액에 넣었다. 현탁액을 pH 7.0으로 조절한 다음 실온에서 3시간 동안 교반했다. 고체를 여과하여 물로 세척한 결과, 글루타르알데히드 처리 전에 비이동화 세포내에 존재하는 글루코오즈 옥시다제 활성의 75%를 갖는 습윤처리 비이동화 세포 17.3이 얻어졌다.Non-migrating cells (18 g, dry cell weight 1 g) were placed in a solution containing 0.4 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde in 100 ml of water. The suspension was adjusted to pH 7.0 and stirred at room temperature for 3 hours. The solids were filtered and washed with water to give 17.3 wet treated non-migrating cells with 75% of the glucose oxidase activity present in the non-migrating cells prior to glutaraldehyde treatment.

[실시예 13]Example 13

실시예 12의 습윤처리 비이동화 세포(14g)를 글루코오즈 1.5g을 포함하는 수용액 15ml에 넣고, 혼합물을 통기시키면서 실온에서 21시간 동안 교반했다. 글루콘산의 전환율과 효소활성의 회수율은 실시예 3에서와 유사하다.The wet non-immobilized cells of Example 12 (14 g) were placed in 15 ml of an aqueous solution containing 1.5 g of glucose, and the mixture was stirred at room temperature for 21 hours while the mixture was aerated. The conversion of gluconic acid and the recovery of enzymatic activity are similar to those in Example 3.

[실시예 14]Example 14

글루코오즈 기질상에서 공기침하 조건하에 28℃와 pH 6.8∼7.0에서 배양된 발효액으로부터 원심분리에 의해 로도토룰라 그라실리스 세포(NRRL Y 1091; Pfizer culture FD 6521)를 분리했다. 물 250ml 내의 세척된 세포 50g을 실시예 1의 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 5g으로 처리했다. 혼합물을 실온에서 20시간 동안 교반했다. 현탁액을 여과하여 여과 케이크를 물로 세척한 결과, 원래 페닐알라닌 암모니아-리아제 활성의 49%를 갖는 습윤성 비이동화 세포 63g이 얻어졌다.Rhotorola lugralis cells (NRRL Y 1091; Pfizer culture FD 6521) were isolated by centrifugation from fermentation broth cultured at 28 ° C. and pH 6.8 to 7.0 under air soaking conditions on glucose substrate. 50 g of washed cells in 250 ml of water were treated with 5 g of the glycidyl methacrylate polymer of Example 1. The mixture was stirred at rt for 20 h. The suspension was filtered to wash the filter cake with water, resulting in 63 g of wet non-migrating cells with 49% of the original phenylalanine ammonia-lyase activity.

[실시예 15]Example 15

트란스-신남산 2.25g, 염화암모늄 652mg 및 진한 수산화암모늄 3,3ml를 함유하는 물 30ml내의 실시예 14의 습윤성 비이동화 세포 14.7g의 현탁액을 pH 9.5로 조절했다. 혼합물을 37℃에서 18시간 동안 진탕시킨 결과, 회수된 신남산을 기준으로 약 90% 수율의 L-페닐알라닌이 얻어졌다. 반응고체를 여과하여 물로 세척했더니 원래 페닐알라닌 암모니아-리아제 활성의 77%를 포함화는 습윤성 비이동화 세포 14g이 얻어졌다. L-레닐알라닌은 표준방법을 사용하여 여과액으로부터 분리했다.A suspension of 14.7 g of wet non-migrating cells of Example 14 in 30 ml of water containing 2.25 g of trans-cinnamic acid, 652 mg of ammonium chloride and 3,3 ml of concentrated ammonium hydroxide was adjusted to pH 9.5. The mixture was shaken at 37 ° C. for 18 hours, yielding about 90% yield of L-phenylalanine based on the recovered cinnamic acid. The reaction solid was filtered and washed with water to give 14 g of wet non-migrating cells that contained 77% of the original phenylalanine ammonia-lyase activity. L-renylalanine was isolated from the filtrate using standard methods.

[실시예 16]Example 16

물 80ml 내의 실시예 14에서와 같이 배양 및 분리된 로도토룰라그라실리스 40g과 글리시딜 메타크릴레이트 8g의 현탁액을 pH 7.2로 조절하고 실온에서 1.5시간 동안 교반했다. N,N′-메틸렌 아크릴아미드(1.5g)를 가하고 생성된 슬러리를 질소하에서 10분간 교반한 다음, 5℃까지 냉각시키고 암모늄 퍼설페이트 150mg과 디메틸아미노프로피오니트릴 1ml로 처리한 다음 실온에서 3시간 동안 교반했다.A suspension of 40 g of Rodotorulagracillis and 8 g of glycidyl methacrylate incubated and isolated as in Example 14 in 80 ml of water was adjusted to pH 7.2 and stirred at room temperature for 1.5 hours. N, N'-methylene acrylamide (1.5 g) was added, the resulting slurry was stirred for 10 minutes under nitrogen, cooled to 5 ° C, treated with 150 mg of ammonium persulfate and 1 ml of dimethylaminopropionitrile, and then 3 hours at room temperature. Was stirred.

최종 반응슬러리를 물로 희석한 후 여과했다. 중합체 케이크를 물로 세척한 결과, 원래 페닐알라닌 암모니아 리아제 활성의 44%를 갖는 습윤성 비이동화 세포 62.3g이 얻어졌다.The final reaction slurry was diluted with water and filtered. Washing the polymer cake with water yielded 62.3 g of wet non-migrating cells with 44% of the original phenylalanine ammonia lyase activity.

[실시예 17]Example 17

트란스-신남산 1.12g, 염화암모늄 320mg 및 진한 수산화암모늄 1.6ml를 포함하는 물 30ml 내의 실시예 16의 습윤성 비이동화 세포 15g의 현탁액을 pH 9.5로 조절했다. 혼합물을 37℃에서 18시간 동안 진탕시킨 결과, L-페닐 알라닌이 실시예 15에서와 같이 형성되었다.The suspension of 15 g of wet non-migrating cells of Example 16 in 30 ml of water containing 1.12 g of trans-cinnamic acid, 320 mg of ammonium chloride and 1.6 ml of concentrated ammonium hydroxide was adjusted to pH 9.5. The mixture was shaken at 37 ° C. for 18 hours, resulting in L-phenyl alanine as in Example 15.

[실시예 18]Example 18

물 100ml 내의 실시예 4에서와 같이 배양 및 분리된 습윤성 프로테우스 레트게리 15g과 실시예 1의 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 30g을 현탁시킨 것을 실온과 pH 7에서 18시간 동안 교반했다. 현탁액을 원심분리한 다음 고체를 물로 세척한 결과, 원래 페니실린 아실레제 활성의 100%를 포함하는 습윤정 비이동화 세포 100g이 얻어졌다.Suspension of 15 g of the wetted Proteus Letgeri and 30 g of the glycidyl methacrylate polymer of Example 1 in culture and separated as in Example 4 in 100 ml of water was stirred at room temperature and pH 7 for 18 hours. Centrifugation of the suspension followed by washing of the solid with water yielded 100 g of wet-cell immobilized cells containing 100% of the original penicillin acylase activity.

물 70ml 내의 습윤성 비이동화 세포 25g의 슬러리에 pH 8.0과 37℃에서 포타슘 페니실린 G의 1g을 가했다. 1N 수산화나트륨을 가해 pH 8.0으로 유지하면서 수행한 가수분해는 3시간 만에 완결되었다. 슬러리를 여과하여 비이동화 세포를 물로 세척한 다음 사용할 때까지 습윤성 케이크로서 저장했다. 6-아미노 페니실란산을 제조하는 이 세포의 효과는 실시예 4의 비이동화 세포만큼 크지 않는데, 왜냐하면 이 세포는 단지 2번의 가수분해싸이클 후 원래 세포의 페니실린 아실라제 활성의 단지 15%만을 보유하기 때문이다.To a slurry of 25 g of wet non-migrating cells in 70 ml of water was added 1 g of potassium penicillin G at pH 8.0 and 37 ° C. The hydrolysis carried out with the addition of 1N sodium hydroxide and maintained at pH 8.0 was completed in 3 hours. The slurry was filtered to wash non-immobilized cells with water and then stored as a wet cake until use. The effect of this cell to prepare 6-amino penicilanic acid is not as great as the non-migrating cells of Example 4, because it retains only 15% of the penicillin acylase activity of the original cell after only two hydrolysis cycles. Because.

[실시예 19]Example 19

물 100ml 내의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 25g에 물 100ml에 용해된 시아노겐 브로마이드 12.5g을 가했다. 혼합물에 5N 수산화나트륨을 가해 pH 11로 즉시 조절했더니 반응온도가 46℃로 상승했으며, 이후 더 이상의 염기가 요구되지 않을 때까지 상기 pH로 유지했다. 다음에 혼합물을 실온까지 냉각시키고 pH 6.5로 조절한 다음, 물 500ml 내에 건조시키기 전에 실시예 4에서와 같이 배양 및 분리된 동결건조된 프로테우스 레트게리 50g을 슬러리화 시킨 것으로 처리했다.To 25 g of 2-hydroxyethyl methacrylate in 100 ml of water, 12.5 g of cyanogen bromide dissolved in 100 ml of water was added. 5N sodium hydroxide was added to the mixture immediately to pH 11, and the reaction temperature rose to 46 ° C, after which the pH was maintained until no more base was required. The mixture was then cooled to room temperature, adjusted to pH 6.5, and then treated with slurry of 50 g of lyophilized proteus letgeri isolated and cultured as in Example 4 before drying in 500 ml of water.

생성된 현탁액을 45분간 교반했다. 다음에 아크릴아미드 25g과 N,N′-메틸렌비스아크릴아미드 2.5g을 가하고 현탁액을 15분간 교반한 다음, 4℃로 냉각시키고 디메틸아미노 프로피오니트릴 4ml와 암모늄 퍼설페이트 425mg으로 처리했다. 중합화 혼합물을 실온까지 가온시킨 다음 1시간 동안 방치시켰다. 다음에 혼합물을 웨어링(Waring) 혼합기를 사용하여 혼합한 후 원심분리했다. 겔상의 원심분리 고체를 물에 재현탁시키고 다시 원심분리한 다음 물로 세척하고 동결 건조시킨 결과, 원래 페니실린 아실라제 활성의 19%를 포함하는 건조 비이동화 세포 112g이 얻어졌다.The resulting suspension was stirred for 45 minutes. Next, 25 g of acrylamide and 2.5 g of N, N'-methylenebisacrylamide were added, the suspension was stirred for 15 minutes, cooled to 4 ° C, and treated with 4 ml of dimethylamino propionitrile and 425 mg of ammonium persulfate. The polymerization mixture was allowed to warm to room temperature and then left for 1 hour. The mixture was then mixed using a Waring mixer and centrifuged. The gelled centrifuged solid was resuspended in water, centrifuged again, washed with water and lyophilized to give 112 g of dry, non-immobilized cells containing 19% of the original penicillin acylase activity.

[실시예 20]Example 20

물 80ml 내에 실시예 4에서와 같이 배양 및 분리된 습윤성 프로테우스 레트게리 20g의 현탁액에 25중량% 수성 글루타르알데히드 1g과 글리시릴 메타크릴레이트 10g을 가했다. 현탁액을 pH 6.8로 조절한 다음 실온에서 2시간 동안 교반했다. 혼합물을 질소하에서 N,N′-메틸렌비스아크릴아미드 1.9g과 디메틸아미노프로피오니트릴 2ml로 처리한 다음, pH 7로 조절하고 암모늄 퍼설페이트 200mg으로 처리했다. 생성된 현탁액을 1/2시간 동안 교반한 다음 실온에서 1½시간 동안 방치시켰다. 고체를 여과하여 물로 세척한 결과, 미처리세포의 원래 페니실린 아실라제 활성의 54%를 포함하는 습윤성 비이동화 세포 81.3g이 얻어졌다.To 80 g of water, a suspension of 20 g of wetted Proteus Letgeri cultured and isolated as in Example 4 was added 1 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde and 10 g of glycyryl methacrylate. The suspension was adjusted to pH 6.8 and then stirred at room temperature for 2 hours. The mixture was treated with 1.9 g of N, N'-methylenebisacrylamide and 2 ml of dimethylaminopropionitrile under nitrogen, then adjusted to pH 7 and treated with 200 mg of ammonium persulfate. The resulting suspension was stirred for 1/2 hour and then left at room temperature for 1½ hour. The solid was filtered and washed with water to give 81.3 g of wet non-migrating cells containing 54% of the original penicillin acylase activity of untreated cells.

습윤성 비이동화 세포는 실시예 7에서와 같이 포타슘 페니실린 G를 6-아미노페니실란산으로 전환시키는데 유용하며 실시예 7과 유사한 결과가 얻어진다.Wet non-migrating cells are useful for converting potassium penicillin G to 6-aminophenicylanic acid as in Example 7, with similar results as in Example 7.

[실시예 21]Example 21

단백질 수해물 기질상에서 28℃와 pH 6-8에서 공기침하 조건하에 배양된 박테리움 카다베리스(ATCC 9760; Pfizer Culture FD 24016) 발효액을 원심분리한 후, 세포를 물에 재펄프화 시키고 반건조 페이스트로 표시했다. 물 100ml 내의 습윤성 세포(건조중량 7.5g)의 슬러리에 25중량% 수성 글루타르알데히드 4g을 가했다. 혼합물을 pH 7에서 약 2시간 동안 교반한 다음 원심분리 했다. 처리된 세포를 물 100ml에 재현탁시킨 후, 실시예 1의 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 7.5g을 교반하면서 가했다. 혼합물을 약 pH 7.0과 실온에서 30시간 동안 교반했다. 고체를 여과하여 물로 세척한 후 사용할 때까지 습윤성 케이크로서 저장했다.After centrifugation of Bacterium Cadabers (ATCC 9760; Pfizer Culture FD 24016) fermentation broth incubated at 28 ° C. and pH 6-8 on protein lysate substrates, the cells were repulped in water and semi-dried. Marked with paste. 4 g of 25% by weight aqueous glutaraldehyde was added to a slurry of wettable cells (dry weight 7.5 g) in 100 ml of water. The mixture was stirred at pH 7 for about 2 hours and then centrifuged. After the treated cells were resuspended in 100 ml of water, 7.5 g of the glycidyl methacrylate polymer of Example 1 was added with stirring. The mixture was stirred at about pH 7.0 and at room temperature for 30 hours. The solid was filtered off, washed with water and stored as a wet cake until use.

[실시예 22]Example 22

푸마르산(120g)을 진한 수산화나트륨 140ml에 가했다. 수산화암모늄을 가해 혼합물을 pH 8.5로 조절한 다음 물을 가해 반응물의 부피를 600ml로 조절했다. 아스팔테이트 암모니아-리아제 활성 7,000μ을 포함하는 실시예 21의 비이동화 세포를 가한 다음, 혼합물을 37℃에서 4시간 동안 교반했다. 반응슬러리를 여과한 후, 황산을 가해 여과액을 pH 2.8로 조절하여 아스파르산을 침전시켰다.Fumaric acid (120 g) was added to 140 ml of concentrated sodium hydroxide. Ammonium hydroxide was added to adjust the mixture to pH 8.5, followed by water to adjust the volume of the reaction to 600 ml. The non-migrated cells of Example 21, containing 7,000μ asphaltate ammonia-lyase activity, were added and then the mixture was stirred at 37 ° C. for 4 hours. After the reaction slurry was filtered, sulfuric acid was added to adjust the filtrate to pH 2.8 to precipitate aspartic acid.

Claims (1)

박테리아, 진균, 효모의 세포를 메타크릴레이트 단량체 또는 중합체와 반응시켜 상기 미생물 세포와 메타크릴레이트 물질간의 공유 결합을 형성시키며, 단량체가 사용된 경우에는 다음에 단량체를 중합시켜서 상기 미생물 세포가 비수용성 미립자 중합체 기질과 공유 결합된 생성물로 되도록 한 것을 특징으로 하는 미생물 세포의 비이동화 방법.Bacterial, fungal and yeast cells are reacted with methacrylate monomers or polymers to form covalent bonds between the microbial cells and methacrylate material, and if monomers are used, the monomers are then polymerized to make the microbial cells insoluble A method for non-migrating microbial cells, characterized in that the product is covalently bound to the particulate polymer matrix.
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