NL9300976A - Method for altering the kinetics of a reaction involving at least one macromolecule, the macromolecule being treated with electromagnetic energy, use of said method for optimizing processes involving the macromolecule, and a macromolecule whose reactivity has been altered - Google Patents
Method for altering the kinetics of a reaction involving at least one macromolecule, the macromolecule being treated with electromagnetic energy, use of said method for optimizing processes involving the macromolecule, and a macromolecule whose reactivity has been altered Download PDFInfo
- Publication number
- NL9300976A NL9300976A NL9300976A NL9300976A NL9300976A NL 9300976 A NL9300976 A NL 9300976A NL 9300976 A NL9300976 A NL 9300976A NL 9300976 A NL9300976 A NL 9300976A NL 9300976 A NL9300976 A NL 9300976A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- macromolecule
- electromagnetic energy
- frequency
- reaction
- kinetics
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N13/00—Treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
- A23L3/005—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating using irradiation or electric treatment
- A23L3/01—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating using irradiation or electric treatment using microwaves or dielectric heating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
- A23L3/26—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L5/00—Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
- A23L5/30—Physical treatment, e.g. electrical or magnetic means, wave energy or irradiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/129—Radiofrequency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
Werkwijze voor het wijzigen van de kinetiek van esn reactie waarbij ten minste een macromolecuul is betrokken waarbij men het macromolecuul behandelt met elektromagnetische energie, toepassing van deze werkwijze voor het optimaliseren van processen waar het macromolecuul bij is betrokken en een macromolecuul met gewijzigde reactiviteit.A method for modifying the kinetics of an reaction involving at least one macromolecule involving the treatment of the macromolecule with electromagnetic energy, the use of this method for optimizing processes involving the macromolecule and a macromolecule with altered reactivity.
Gebied van de uitvindingField of the invention
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het onder invloed van elektromagnetische energie wijzigen van de kinetiek van een reactie waarbij ten minste een macromolecuul is betrokken. De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op toepassing van deze werkwijze voor het optimaliseren van processen waarbij het macromolecuul is betrokken. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een macromolecuul met gewijzigde reactiviteit, welke gewijzigde reactiviteit is teweeggebracht onder invloed van elektromagnetische energie. Ook heeft de uitvinding betrekking op toepassing van een dergelijk molecuul in chemische en/of biologische processen.The present invention relates to a method for altering the kinetics of a reaction under the influence of electromagnetic energy involving at least one macromolecule. The present invention also relates to the use of this method for optimizing processes involving the macromolecule. The invention also relates to a macromolecule with altered reactivity, which altered reactivity has been brought about under the influence of electromagnetic energy. The invention also relates to the use of such a molecule in chemical and / or biological processes.
Achtergrond informatieBackground information
De effecten van elektromagnetische golven in het micro-golffrequen-tiegebied en van elektromagnetische golven in het radiofrequentiegebied op materialen en in het bijzonder biologische materialen zijn gedurende de afgelopen halve eeuw veelvuldig onderzocht. Tevens is gekeken naar thermische en eventuele niet thermische effecten van behandeling van biologisch materiaal met elektromagnetische energie.The effects of electromagnetic waves in the micro wave frequency region and of electromagnetic waves in the radio frequency region on materials and in particular biological materials have been extensively investigated during the past half century. Thermal and possible non-thermal effects of treating biological material with electromagnetic energy were also examined.
Er is onderzoek verricht naar activiteitsverandering van microorga-nismen en activiteitsverandering van afzonderlijke eiwitten onder invloed van behandeling met elektromagnetische energie. De eiwitten werden onderzocht omdat zij met name voor vele processen bij levende wezens essentieel zijn.Research has been carried out into changes in activity of microorganisms and changes in activity of individual proteins under the influence of treatment with electromagnetic energy. The proteins were tested because they are essential for many processes in living things.
Inactivatie van eiwittenInactivation of proteins
Thermische inactivatie van eiwitten met behulp van microgolvenThermal inactivation of proteins using microwaves
Gevonden werd dat, wanneer inactivatie van eiwitten plaatsvond na behandeling met elektromagnetische energie, deze inactivatie te wijten was aan thermisch geïnduceerde inactivatie, d.w.z. inactivatie door verhitting. Er was geen sprake van directe effecten van de gebruikte microgolven. Met directe effecten worden specifieke effecten van elektromagnetische energie bedoeld, die niet enkel aan temperatuurstijging te wijten zijn (Belkhode et al., 197*1; Henderson et al., 1975; Ward et al., 1975; Yeargers et al., 1975; Allis en Fromme, 1979 en Galvin et al., 1981).It was found that when inactivation of proteins occurred after treatment with electromagnetic energy, this inactivation was due to thermally induced inactivation, i.e., inactivation by heating. There was no direct effect of the microwaves used. Direct effects refer to specific effects of electromagnetic energy, which are not only due to temperature rise (Belkhode et al., 197 * 1; Henderson et al., 1975; Ward et al., 1975; Yeargers et al., 1975; Allis and Fromme, 1979 and Galvin et al., 1981).
Zo vonden Henderson et al. aanzienlijke inactivatie van mieriks-wortelperoxidase na behandeling met elektromagnetische golven met een frequentie van 2450 MHz bij 25 eC, echter onder omstandigheden waarbij het optreden van temperatuurgradiënten in de monster niet kon worden uitgesloten.For example, Henderson et al. Found significant inactivation of horseradish peroxidase after treatment with electromagnetic waves at a frequency of 2450 MHz at 25 eC, however under conditions where the occurrence of temperature gradients in the sample could not be excluded.
Borchers et al., 1972; Pour-El et al., 1981 en Nelson et al., 1981 vonden dat de trypsineremmer in sojabonen kon worden geïnactiveerd na verhitting met behulp van microgolven onder toepassing van de vocht die van nature in sojabonen aanwezig is om hetzelfde resultaat te leveren als bij het gebruikelijke verhittingsproces met vocht. Wederom betreft deze werkwijze een inactivatie die te wijten is aan het thermische effect van de bestraling met elektromagnetische energie. Hetzelfde werd geconstateerd voor het eiwit lipoxygenase. Peroxidase bleek zelfs in het geheel tegen genoemde behandeling bestand en kon niet worden geïnactiveerd.Borchers et al., 1972; Pour-El et al., 1981 and Nelson et al., 1981 found that the trypsin inhibitor in soybeans could be inactivated after microwave heating using the moisture naturally present in soybeans to give the same result as when usual heating process with moisture. Again, this method involves inactivation due to the thermal effect of the electromagnetic energy irradiation. The same was found for the lipoxygenase protein. Peroxidase even proved completely resistant to said treatment and could not be inactivated.
In de Nederlandse octrooiaanvrage 8702338 wordt een werkwijze voor het laten verlopen van (bio)chemische of (micro)biologische reacties onder toepassing van microgolven beschreven, waarbij men de temperatuurstijging beperkt, zodat fysiologische grenzen niet worden overschreden, d.w.z. de temperatuur niet hoger wordt dan 40-80 °C, zodat het preparaat niet te veel beschadiging oploopt. Het betreft hier in het bijzonder reacties in bloed en speeksel. Wederom is het thermische aspect van de behandeling met elektromagnetische straling nodig voor het beoogde effect.Dutch patent application 8702338 describes a method for conducting (bio) chemical or (micro) biological reactions using microwaves, in which the temperature rise is limited, so that physiological limits are not exceeded, ie the temperature does not exceed 40 -80 ° C, so that the preparation does not suffer too much damage. This particularly concerns reactions in blood and saliva. Again, the thermal aspect of electromagnetic radiation treatment is necessary for the intended effect.
IFT, 19895 Dietrich et al, 1970; Huxsoll et al., 1970 en Decareau, 1985. laten zien dat blancheren van groente en fruit onder toepassing van elektromagnetische energie geen aanwijsbare niet-thermische effecten leek te geven in vergelijking met het normale blancheerproces met stoom. Wederom betreft het hier de thermische gevolgen van elektromagnetische straling.IFT, 19895 Dietrich et al, 1970; Huxsoll et al., 1970 and Decareau, 1985. show that blanching fruit and vegetables using electromagnetic energy did not appear to produce any demonstrable non-thermal effects compared to the normal steam blanching process. Again this concerns the thermal consequences of electromagnetic radiation.
Thermische inactivatie van eiwitten met behulp van radiogolvenThermal inactivation of proteins using radio waves
Senter et al., 1984 vonden dat behandeling van pecanen met elektromagnetische straling van 43 MHz in combinatie met stoombehandeling gedurende respectievelijk 1 è 2 minuten en 4 minuten effectief was bij het stabiliseren van de smaak gedurende opslag.Senter et al., 1984 found that treatment of pecans with 43 MHz electromagnetic radiation in combination with steam treatment for 1 and 2 minutes and 4 minutes, respectively, was effective in stabilizing flavor during storage.
Niet thermische inactivatie van eiwittenNon-thermal inactivation of proteins
Er is ook gekeken naar de effecten van behandeling van eiwitten met elektromagnetische energie onder niet-thermische omstandigheden. Hoewel athermische effecten van microgolven in de literatuur zijn gesuggereerd, lijken de enige resultaten van interacties met voedingsmiddelen het gevolg te zijn van verhitting (Mertens en Knorr, 1992; IFT, 1989)· Tot heden is het niet gelukt activiteitsverandering van een eiwit te constateren na bestraling met elektromagnetische energie onder omstandigheden die aangeven dat de verandering specifiek aan de elektromagnetische energie te wijten is en niet bijvoorbeeld het gevolg is van thermische effecten van de bestraling.The effects of treating proteins with electromagnetic energy under non-thermal conditions have also been studied. Although athermic effects of microwaves have been suggested in the literature, the only results of interactions with foods appear to be due to heating (Mertens and Knorr, 1992; IFT, 1989). To date, no change in activity of a protein has been observed after irradiation with electromagnetic energy under conditions that indicate that the change is specifically due to the electromagnetic energy and is not, for example, the result of thermal effects of the irradiation.
Niet thermische inactivatie van eiwitten met behulp van radiogolvenNon-thermal inactivation of proteins using radio waves
Weliswaar hebben Bach, Luzzio en Brownell na bestraling met elektromagnetische energie met een frequentie van 13 MHz gamma-globuline met andere elektroforetische mobiliteit dan natieve gamma-globuline gevonden en hebben zij een verlaagde activiteit van alfa-amylase waargenomen na behandeling met elektromagnetische energie, maar geven zij zelf aan dat deze effecten waarschijnlijk niet alleen aan elektromagnetische energie te wijten zijn aangezien de energie te laag is om chemische bindingen aan te tasten.Although Bach, Luzzio and Brownell, after irradiation with electromagnetic energy at a frequency of 13 MHz, have found gamma globulin with electrophoretic mobility other than native gamma globulin and have observed a reduced activity of alpha-amylase after treatment with electromagnetic energy, they themselves suggest that these effects are probably not due solely to electromagnetic energy as the energy is too low to affect chemical bonds.
Takashima, 1966, heeft de gevolgen van behandeling van alcohol-dehydrogenase en DNA met elektromagnetische energie met een frequentie van 60 MHz onderzocht. Hij constateerde dat zelfs langdurige behandeling met frequenties tussen 1-60 MHz niet tot activiteitsverandering leidde wanneer de gevolgen van verhitting werden voorkomen. Indien de maatregelen ter voorkoming van verhitting niet werden getroffen constateerde hij daarentegen wel een verlaagde activiteit. Takashima concludeerde derhalve slechts een thermisch effect voor elektromagnetische straling met radiofrequenties.Takashima, 1966, investigated the consequences of treating alcohol dehydrogenase and DNA with electromagnetic energy at a frequency of 60 MHz. He found that even long-term treatment with frequencies between 1-60 MHz did not lead to activity change when the effects of heating were prevented. On the other hand, if measures to prevent heating were not taken, he found a reduced activity. Takashima therefore concluded only a thermal effect for electromagnetic radiation with radio frequencies.
Beschrijving van de uitvindingDescription of the invention
Gevonden is nu dat er een werkwijze bestaat waarbij de kinetiek van een reactie, waarbij een macromolecuul is betrokken, wel degelijk wordt gewijzigd onder toepassing van elektromagnetische energie met een frequentie in het gebied van 0,1-350 MHz onder zodanige omstandigheden dat de matrixtemperatuur nagenoeg constant blijft.It has now been found that there is a method in which the kinetics of a reaction involving a macromolecule are indeed changed using electromagnetic energy with a frequency in the range of 0.1-350 MHz under conditions such that the matrix temperature is substantially remains constant.
Onder "nagenoeg constant blijft" wordt verstaan: ten hoogste met 1°C varieert."Remaining virtually constant" means: varies by no more than 1 ° C.
Onder "matrixtemperatuur" wordt verstaan: de macroscopisch waarneembare temperatuur, in dit geval de temperatuur van het reactiemengsel.By "matrix temperature" is meant: the macroscopically observable temperature, in this case the temperature of the reaction mixture.
Onder "macromolecuul" wordt verstaan: een molecuul van biochemische of petrochemische oorsprong met een molecuulgewicht boven 2000 Dalton, zoals DNA, polypeptiden, proteïnen, glycoproteïnen, eiwitten, enzymen.By "macromolecule" is meant a molecule of biochemical or petrochemical origin with a molecular weight above 2000 Daltons, such as DNA, polypeptides, proteins, glycoproteins, proteins, enzymes.
In het bijzonder is de werkwijze geschikt voor het beïnvloeden van macromoleculen die betrokken zijn bij biologische of biochemische processen. In het bijzonder vormen macromoleculen zoals DNA, RNA, eiwitten, enzymen en polypeptiden voorbeelden van te beïnvloeden macromoleculen waarop de werkwijze kan worden toegepast.In particular, the method is suitable for influencing macromolecules involved in biological or biochemical processes. In particular, macromolecules such as DNA, RNA, proteins, enzymes and polypeptides are examples of influenceable macromolecules to which the method can be applied.
Hen kan bewerkstelligen dat de matrixtemperatuur tijdens de behandeling met elektromagnetische energie ongewijzigd blijft door simultaan aan toediening van elektromagnetische energie, het reactiemengsel door circulatie van een koelvloeistof door of rondom het reactiemengsel te koelen, op een dusdanige wijze dat de koelcapaciteit voldoende is (d.w.z. gelijk is aan de opwarmsnelheid) en het koelmedium de elektromagnetische energie niet of nauwelijks absorbeert.They can cause the matrix temperature to remain unchanged during the treatment with electromagnetic energy by simultaneously applying electromagnetic energy, cooling the reaction mixture by circulation of a cooling liquid through or around the reaction mixture, in such a way that the cooling capacity is sufficient (ie equal at the heating rate) and the cooling medium hardly absorbs the electromagnetic energy.
In het bijzonder is gevonden dat verandering van de kinetiek van een reactie, waarbij een macromolecuul is betrokken, reversibel wordt gewijzigd tijdens toepassing van elektromagnetische energie met een frequentie in het gebied van 0,1-350 MHz onder zodanige omstandigheden dat de matrixtemperatuur nagenoeg constant blijft. Na beëindiging van de behandeling met elektromagnetische energie wordt dezelfde activiteit van het macromolecuul geconstateerd als voor de behandeling met elektromagnetische energie.In particular, it has been found that alteration of the kinetics of a reaction involving a macromolecule is reversibly altered during application of electromagnetic energy with a frequency in the range of 0.1-350 MHz under such conditions that the matrix temperature remains substantially constant . After the treatment with electromagnetic energy has ended, the same activity of the macromolecule is observed as for the treatment with electromagnetic energy.
Het was bekend dat de interactie van een wisselend elektromagnetisch veld met een medium van bijvoorbeeld eiwitten in een waterige oplossing sterk afhangt van de diëlektrische eigenschappen van het medium. Een diëlektrische dispersiecurve, die karakteristiek is voor een biologische oplossing wordt weergegeven in figuur 1. Een dergelijke curve kan worden onderverdeeld in drie afzonderlijke dispersiezones. Een zone geeft de B-dispersie frequentie weer, welke B-dispersie wordt veroorzaakt door de rotatie van het molecuul als geheel en tussen enkele kHz en 100 MHz optreedt (Grant et al., 1978). Deze B-dispersie wordt ook de relaxatie van het molecuul genoemd en kan worden benaderd met de Debye-theorie, die hieronder nader wordt uiteengezet.It was known that the interaction of an alternating electromagnetic field with a medium of, for example, proteins in an aqueous solution strongly depends on the dielectric properties of the medium. A dielectric dispersion curve characteristic of a biological solution is shown in Figure 1. Such a curve can be divided into three separate dispersion zones. A zone represents the B dispersion frequency, which B dispersion is caused by the rotation of the molecule as a whole and occurs between a few kHz and 100 MHz (Grant et al., 1978). This B dispersion is also called the relaxation of the molecule and can be approximated with the Debye theory, which is further explained below.
De tweede dispersiezone (figuur 1) wordt weergegeven bij de frequenties waarbij relaxatie van gebonden water en andere zijgroepen van het molecuul optreden en wordt de δ-dispersie genoemd.The second dispersion zone (Figure 1) is shown at the frequencies at which relaxation of bound water and other side groups of the molecule occur and is called the δ dispersion.
De derde dispersiezone, de τ-dispersie, treedt op bij de frequentie van het vrije water, te weten bij een frequentie van 17 GHz.The third dispersion zone, the τ dispersion, occurs at the frequency of the free water, namely at a frequency of 17 GHz.
Het was eveneens bekend dat de rotatie-relaxatietijd van een molecuul als geheel kan worden uitgerekend. Hierbij wordt van de volgende veronderstellingen uitgegaan. Elk molecuul beschikt volgens de theorie van permanente dipoolrotatie over een permanente dipool die in een elektrisch veld een oriënterende kracht van dat veld ondervindt. In een wisselend elektrisch veld, waarvan de frequentie boven de fluctuatiesnel-heid van de Brown-beweging van de moleculen komt, zal polarisatie plaatsvinden omdat de moleculen onvoldoende tijd hebben om zich te heroriënteren, waardoor een val in permitiviteit optreedt (Grant, 1978)· Met behulp van de theorie van Debye uit 1929 kan een benadering van de rotatie-relaxatietijd voor een bolvormig molecuul en voor een ellipsvormig molecuul worden gegeven. Uit de rotatie-relaxatietijd kan op simpele wijze de relaxatiefrequentie worden uitgerekend (Grant et al., 1978; Pethig, 1979)· Hieronder worden de benodigde formules voor deze berekening gegeven.It was also known that the rotational relaxation time of a molecule as a whole can be calculated. This is based on the following assumptions. According to the theory of permanent dipole rotation, each molecule has a permanent dipole that experiences an orientating force from that field in an electric field. In an alternating electric field, the frequency of which exceeds the fluctuation rate of the Brown motion of the molecules, polarization will occur because the molecules do not have enough time to reorient, causing a drop in permittivity (Grant, 1978) Using Debye's 1929 theory, an approximation of the rotational relaxation time for a spherical molecule and for an elliptical molecule can be given. The relaxation frequency can be easily calculated from the rotational relaxation time (Grant et al., 1978; Pethig, 1979). The formulas required for this calculation are given below.
Wanneer het molecuul wordt beschouwd als een bol met een straal a en de oplossing een viscositeit η heeft, dan kan de relaxatietijd worden beschreven met:When the molecule is considered to be a sphere of radius a and the solution has a viscosity η, the relaxation time can be described with:
of voor een meer ellips-vormig molecuul:or for a more elliptical molecule:
t = relaxatietijd [S] a = straal (m3); (b idem) η = viscositeit (Pa.s) u = const, van Boltzmann (J/k) T = temperatuur (°K)t = relaxation time [S] a = radius (m3); (b idem) η = viscosity (Pa.s) u = const, from Boltzmann (J / k) T = temperature (° K)
Met behulp van deze gegevens is het mogelijk de werkwijze volgens de uitvinding met voordeel uit te voeren. Na berekening van de Debye-frequentie van het met de werkwijze volgens de uitvinding te beïnvloeden macromolecuul op de wijze die hierboven is uiteengezet, kan men een geschikt frequentiegebied voorspellen, waarbinnen interactie met het te beïnvloeden molecuul zal plaatsvinden onder invloed van elektromagnetische energie die de berekende molecuulspecifieke relaxatiefrequentie omvat. Bij de berekening van dit specifieke frequentiegebied kan men de te beïnvloeden molecuulsoort benaderen als een bol of ellips. Men kan voor beide vormen de frequentie uitrekenen en elektromagnetische energie toepassen die ten minste de twee berekende waarden en daartussen gelegen waarden van frequenties omvat. Door bestraling binnen dit specifieke frequentiegebied zal het molecuul als geheel of zullen delen van het molecuul specifieke interactie vertonen met het aangebrachte elektromagnetische veld en zal het molecuul specifiek energie absorberen. Het gaat hier om een relaxatiemechanisme, hetgeen in tegenstelling tot resonantie-verschijnselen een breedbandig verschijnsel is.With the aid of these data it is possible to carry out the method according to the invention advantageously. After calculating the Debye frequency of the macromolecule to be influenced by the method according to the invention in the manner set out above, one can predict a suitable frequency range within which interaction with the molecule to be influenced will take place under the influence of electromagnetic energy which the calculated molecule-specific relaxation frequency. When calculating this specific frequency range, the type of molecule to be influenced can be approximated as a sphere or ellipse. For both forms, one can calculate the frequency and apply electromagnetic energy that includes at least the two calculated values and values of frequencies situated between them. By irradiation within this specific frequency range, the molecule as a whole or parts of the molecule will interact specifically with the applied electromagnetic field and the molecule will specifically absorb energy. This is a relaxation mechanism, which, in contrast to resonance phenomena, is a broadband phenomenon.
Met de werkwijze volgens de uitvinding kan men een reversibele of een irreversibele verandering in de kinetiek van een reactie aanbrengen, waarbij het te beïnvloeden of het beïnvloede macromolecuul betrokken is. Het resultaat van de behandeling van het macromolecuul met de elektromagnetische energie hangt af van de hittestabiliteit en grootte van het te beïnvloeden macromolecuul.The method according to the invention may make a reversible or irreversible change in the kinetics of a reaction involving whether the affected macromolecule is to be affected. The result of the treatment of the macromolecule with the electromagnetic energy depends on the heat stability and size of the macromolecule to be influenced.
Een irreversibele verandering kan worden aangebracht indien onder invloed van rotatie ten gevolge van de aangebrachte elektromagnetische bestraling denaturatie plaatsvindt. Tot heden was men ervan uitgegaan dat denaturatie enkel mogelijk was ten gevolge van de thermische effecten die optraden.An irreversible change can be made if denaturation takes place under the influence of rotation as a result of the applied electromagnetic radiation. Until now, it was believed that denaturation was only possible due to the thermal effects that occurred.
Conformatieverandering van een eiwit (denaturatie bijv.) is niet alleen afhankelijk van de externe krachten die op het molecuul worden uitgeoefend, maar ook van de interne structuur van het eiwit (veel zwavelbruggen, en starre structuur). Grote eiwitten die vaak relaxatie-frequenties rond 1 GHz bezitten, hebben vaak een wat lossere structuur en zullen gemakkelijker te denatureren zijn. Dit blijkt vaak ook al uit het feit dat dergelijke grote moleculen minder hittestabiel zijn dan de kleinere compacte moleculen.A protein's conformational change (denaturation, for example) depends not only on the external forces exerted on the molecule, but also on the internal structure of the protein (many sulfur bridges, and rigid structure). Large proteins that often have relaxation frequencies around 1 GHz often have a looser structure and will be easier to denature. This is often also evident from the fact that such large molecules are less heat stable than the smaller compact molecules.
De kinetiek van een reactie waarbij een hittestabiel molecuul is betrokken, zal onder toepassing van de onderhavige werkwijze eerder reversibel worden gewijzigd dan irreversibel. De kinetiek van reacties waarbij grote moleculen betrokken zijn, zal onder toepassing van de onderhavige werkwijze eerder irreversibel dan reversibel beïnvloed worden, waarbij men elektromagnetische energie die de bijbehorende Debye-frequentie omvat, toepast. De werkwijze volgens de uitvinding zal bij kleine compacte moleculen die bij hogere frequenties relaxeren, reversibele verandering van de kinetiek geven wanneer elektromagnetische energie met de bijbehorende Debye-frequentie wordt toegepast, in het bijzonder bij toepassing van een frequentiegebied tussen 0,2-80 MHz.The kinetics of a reaction involving a heat stable molecule will be reversibly altered rather than irreversible using the present method. The kinetics of reactions involving large molecules will be irreversibly rather than reversibly affected using the present method, using electromagnetic energy comprising the associated Debye frequency. The method of the invention will, in the case of small compact molecules that relax at higher frequencies, produce reversible kinetics when electromagnetic energy with the associated Debye frequency is applied, especially when using a frequency range between 0.2-80 MHz.
Een eiwit met een molecuulgewicht boven 120.000 Dalton zal eerder irreversibel dan reversibel kunnen worden gewijzigd onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding.A protein with a molecular weight above 120,000 Daltons may be irreversibly rather than reversibly modified using the method of the invention.
De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast in processen waarbij selectief de kinetiek van een reactie met een reactant of component van biologische of petrochemische oorsprong als participant moet worden gewijzigd. De wijziging kan een activering maar ook een inactivering van het desbetreffende bestanddeel omvatten.The method according to the invention can be applied in processes in which the kinetics of a reaction with a reactant or component of biological or petrochemical origin as a participant must be changed selectively. The change can include an activation but also an inactivation of the respective component.
Men kan met de werkwijze volgens de uitvinding selectief ongewenste eiwitten, eiwitremmers of microorganismen inactiveren. Dit kan in het bijzonder bij de verwerking van produkten van natuurlijke oorsprong zoals bij de voedingsmiddelenindustrie. Uiteraard is een dergelijke toepassing ook bij processen waarbij geen voedingsmiddelen zijn betrokken eveneens mogelijk.The method according to the invention can selectively inactivate unwanted proteins, protein inhibitors or microorganisms. This is particularly possible in the processing of products of natural origin, such as in the food industry. Such an application is of course also possible in processes in which no foodstuffs are involved.
In principe kan de werkwijze volgens de uitvinding in elk proces waarbij een macromolecuul is betrokken, met voorkeur een proces waarbij thermische effecten nadelig zijn en vermeden dienen te worden, worden toegepast. Met name de werkwijze waarbij irreversibel een wijziging in de kinetiek kan worden aangebracht zonder de tot heden noodzakelijke bijkomende thermische effecten, is voordelig.In principle, the method according to the invention can be used in any process involving a macromolecule, preferably a process in which thermal effects are disadvantageous and should be avoided. In particular, the method in which an irreversible change in the kinetics can be made without the additional thermal effects required so far is advantageous.
Eveneens kan men bepaalde eiwitten selectief activeren om gewenste reacties te laten verlopen onder omstandigheden, waarbij tot dusver dergelijke reacties niet verliepen. Men kan reacties sneller en/of effectiever laten verlopen. Men kan bijvoorbeeld voorkomen dat bepaalde ongewenste nevenreacties optreden.Likewise, certain proteins can be selectively activated to allow desired reactions to proceed under conditions so far such reactions have not proceeded. Reactions can be made faster and / or more effective. For example, one can prevent certain unwanted side reactions from occurring.
Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt het tevens mogelijk tijdelijk een bepaalde component specifiek te activeren of inactiveren. De aard en duur van een dergelijke reversibele inactivatie of activatie kan nauwkeurig worden gereguleerd door de behandeling met elektromagnetische energie op het juiste moment aan te vangen en zolang de activatie of inactivatie gewenst is uit te voeren en door de keuze van de frequentie waarmee de behandeling wordt uitgevoerd af te stemmen op het te beïnvloeden macromolecuul of macromoleculen.With the method according to the invention it also becomes possible to temporarily activate or inactivate a specific component. The nature and duration of such a reversible inactivation or activation can be accurately controlled by initiating electromagnetic energy treatment at the appropriate time and for as long as the activation or inactivation is desired and by the choice of the frequency with which the treatment is administered. performed to match the macromolecule or macromolecules to be influenced.
Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt een krachtig middel aangereikt om niet alleen biochemische reacties maar ook anorganische en organische reacties te optimaliseren. De werkwijze dient derhalve niet alleen te worden beschouwd als zijnde beperkt tot het aanbrengen van wijzigingen van biologische processen.The method according to the invention provides a powerful means to optimize not only biochemical reactions but also inorganic and organic reactions. The method should therefore not only be regarded as being limited to making changes to biological processes.
De werkwijze volgens de uitvinding kan overigens ook worden toegepast in combinatie met gebruikelijke stappen die thermische effecten teweeg brengen. Men kan bijvoorbeeld bewerkstelligen dat de produktkwali-teit verbetert doordat overbehandeling van het geheel overbodig wordt indien men specifiek de kinetiek van reactie van bepaalde componenten met de werkwijze volgens de uitvinding activeert of inactiveert die gebruikelijk onder meer langdurige of intensieve thermische behandeling, bijvoorbeeld een zeer hoge temperatuur slechts konden worden bereikt, welke hoge temperatuur leidde tot nadelige effecten. De activatie van pectine-esterase, waardoor gewenste versteviging van plantaardig weefsel wordt verkregen zonder het verlies van kleur, geur, smaak en nutriënten, die bij behandeling door middel van temperatuurverhoging optreedt, is hier een voorbeeld van.Moreover, the method according to the invention can also be used in combination with conventional steps which produce thermal effects. For example, it can be effected that the product quality improves by obviating the need for overtreatment of the whole if one specifically activates or inactivates the reaction kinetics of certain components with the process according to the invention, which is usually, inter alia, long-term or intensive thermal treatment, for example a very high temperature could only be reached, which high temperature led to adverse effects. An example of this is the activation of pectin esterase, whereby desired strengthening of plant tissue is obtained without the loss of color, smell, taste and nutrients, which occurs during treatment by means of temperature increase.
In het algemeen kan de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast om de efficiëntie van reacties te verhogen en daarmee samenhangende reactietijden te verkorten, hetgeen resulteert in besparing van tijd en energie. Het wordt ook mogelijk een zuiverder eindprodukt te krijgen omdat nevenprodukten niet worden gevormd. Het is ook mogelijk een hogere opbrengst te realiseren.In general, the method of the invention can be used to increase the efficiency of reactions and shorten associated reaction times, resulting in time and energy savings. It also becomes possible to obtain a purer end product because by-products are not formed. It is also possible to achieve a higher yield.
In de onderstaande tabel wordt een indicatie gegeven van eiwitten die met behulp van de onderhavige werkwijze een wijziging van de kinetiek kunnen ondergaan. Tevens is aangegeven bij welke processen deze eiwitten i gewoonlijk zijn betrokken en wat de berekende relaxatiefrequentie is.The table below gives an indication of proteins that can undergo a change in kinetics using the present method. It is also indicated which processes these proteins are usually involved in and what the calculated relaxation frequency is.
Onderstaande eiwitten zijn een selectie uit een enorm aantal eiwitten die geschikt zijn voor toepassing in de onderhavige werkwijze. Deze selectie dient niet als een beperking te worden beschouwd van de macromoleculen waarmee de werkwijze kan worden uitgevoerd, i Verder is in de tabel aangegeven op welke wijze de activiteit geme ten kan worden. Dit is met name belangrijk indien men de mate van wijziging in de kinetiek wil volgen en/of wil bepalen.The proteins below are a selection from a huge number of proteins suitable for use in the present method. This selection should not be regarded as a limitation of the macromolecules with which the method can be carried out. Furthermore, the table indicates how the activity can be measured. This is particularly important if one wants to monitor and / or determine the degree of change in kinetics.
TABEL 1TABLE 1
De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast voor het beïnvloeden van oxidatieve bruinverkleuring in plantaardige produkten tijdens en na verwerking. De werkwijze kan eveneens worden toegepast voor het beïnvloeden van textuurveranderingen tijdens of na verwerking van plantaardige produkten. Ook kan de werkwijze een geschikte toepassing vinden voor het beïnvloeden van het ontstaan van ranzigheid en andere smaak- en geurafwijkingen door vetsplitsing of vetoxidatie in plantaardige produkten tijdens en na verwerking.The method according to the invention can be used to influence oxidative browning in vegetable products during and after processing. The method can also be used to influence texture changes during or after processing of vegetable products. The method can also find a suitable application for influencing the development of rancidity and other taste and odor deviations by fat splitting or fat oxidation in vegetable products during and after processing.
De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een macromolecuul met gewijzigde reactiviteit, dat ontstaat na behandeling met elektromagnetische energie met een frequentie tussen 0,1-350 MHz. In het bijzonder op een macromolecuul met gewijzigde reactiviteit, dat ontstaat na behandeling met elektromagnetische energie met een dergelijk frequen-tiegebied dat ten minste de relaxatiefrequentie omvat.The present invention also relates to a macromolecule with modified reactivity, which arises after treatment with electromagnetic energy with a frequency between 0.1-350 MHz. In particular on a macromolecule with altered reactivity, which arises after treatment with electromagnetic energy with such a frequency range that includes at least the relaxation frequency.
De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op toepassing van het macromolecuul met gewijzigde reactiviteit in biologische en/of chemische processen. Door toevoeging van het macromolecuul kan het verloop van dergelijke processen gewijzigd worden. In het bijzonder wordt gedacht aan de toepassing in voedselverwerkingsprocessen. Dezelfde soort processen die eerder zijn beschreven waarbij de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast zijn geschikt voor wijziging door toevoeging van het macromolecuul met gewijzigde kinetische eigenschappen voor ten minste één reactie volgens de uitvinding.The present invention also relates to the use of the macromolecule with altered reactivity in biological and / or chemical processes. The course of such processes can be modified by adding the macromolecule. In particular, the application in food processing processes is envisaged. The same kinds of processes described previously in which the method of the invention can be used are suitable for modification by adding the macromolecule with altered kinetic properties for at least one reaction according to the invention.
In het onderhavige voorbeeld is uiteengezet hoe men de wijziging in de kinetiek onder toepassing van de onderhavige werkwijze teweeg kan brengen. Tevens is uiteengezet hoe men kan vaststellen dat er sprake is van een niet-thermische specifieke interactie van de elektromagnetische energie. In het onderhavige voorbeeld is een eiwit toegepast waarvan de kinetiek reversibel gewijzigd wordt met de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.The present example sets out how to effect the change in kinetics using the present method. It has also been explained how one can determine that there is a non-thermal specific interaction of the electromagnetic energy. In the present example, a protein is used whose kinetics are reversibly altered by the method of the present invention.
FieruurbeschrilvingFierure description
Figuur 1 geeft het diëlektrisch spectrum weer van een eiwit in waterige oplossing (Grant 1978). e' is de diëlektrische constante e" is de verliesfactor.Figure 1 shows the dielectric spectrum of a protein in aqueous solution (Grant 1978). e 'is the dielectric constant e "is the loss factor.
Figuren 2a en 2b illustreren de inactivatiecurves die zijn verkregen voor trypsineremming (2a) en chymotrypsineremming (2b) door verwarming op conventionele wijze () en door middel van behandeling met elektromagnetische energie met radiofrequentie (4).Figures 2a and 2b illustrate the inactivation curves obtained for trypsin inhibition (2a) and chymotrypsin inhibition (2b) by heating in a conventional manner () and by treatment with radio frequency electromagnetic energy (4).
Figuur 3 geeft de experimentele opzet weer voor toevoer van energie met radiofrequentie bij constante temperatuur (25°C).Figure 3 shows the experimental setup for supplying radio frequency energy at constant temperature (25 ° C).
1) RF-generator (27 MHz) 2) elektrodeplaten 3) optische vezels voor temperatuurregistratie 4) koeleenheid 5) luchtstroom 6) inrichting voor het nemen van monsters.1) RF generator (27 MHz) 2) electrode plates 3) optical fibers for temperature recording 4) cooling unit 5) air flow 6) device for taking samples.
Figuur 4a geeft de reactie weer van trypsine met ΒΑΡΑ bij aanwezigheid van BBI; het effect van behandeling met elektromagnetische energie.Figure 4a shows the reaction of trypsin with ΒΑΡΑ in the presence of BBI; the effect of treatment with electromagnetic energy.
onder conventionele omstandigheden (waterbad 25eC); 4 onder invloed van energie met radiofrequentie (25#C).under conventional conditions (water bath 25eC); 4 under the influence of energy with radio frequency (25 # C).
Figuur 4b geeft de reactie weer van chymotrypsine met BTPA bij aanwezigheid van BBI; het effect van behandeling met elektromagnetische energie.Figure 4b shows the reaction of chymotrypsin with BTPA in the presence of BBI; the effect of treatment with electromagnetic energy.
onder conventionele omstandigheden (waterbad 25°C); 4 onder invloed van energie met radiofrequentie (25°C).under conventional conditions (water bath 25 ° C); 4 under the influence of energy with radio frequency (25 ° C).
Figuur 4c geeft de reactie weer van trypsine met ΒΑΡΑ bij afwezigheid van BBI; het effect van behandeling met elektromagnetische energie.Figure 4c shows the reaction of trypsin with ΒΑΡΑ in the absence of BBI; the effect of treatment with electromagnetic energy.
onder conventionele omstandigheden (waterbad 25eC); 4 onder invloed van energie met radiofrequentie (25eC).under conventional conditions (water bath 25eC); 4 under the influence of energy with radio frequency (25eC).
Figuur 5 geeft aan hoe op diverse tijdstippen de activiteit voor de chymotrypsine/BTPA/BBI-reactie afneemt nadat het monster uit het elektromagnetische veld is genomen.Figure 5 shows how activity for the chymotrypsin / BTPA / BBI response decreases at various times after the sample is taken from the electromagnetic field.
reactie onder invloed van energie met radiofrequentie (25eC); Δ, ·, D, 4, 0 en ▼ reactie na verwijdering van het monster uit het veld en na plaatsing van het monster in een spectrofotometer bij 25eC.reaction under the influence of energy with radio frequency (25eC); Δ, ·, D, 4, 0 and ▼ reaction after removing the sample from the field and after placing the sample in a spectrophotometer at 25eC.
Figuren 6a en 6b geven aan hoe bij diverse frequenties BBI werd behandeld bij constante temperatuur (25eC) voor trypsineremming (6a) en chymotrypsineremming (6b) en geven ook een vergelijking met behandeling op conventionele wijze.Figures 6a and 6b indicate how BBI was treated at constant temperatures (25eC) for trypsin inhibition (6a) and chymotrypsin inhibition (6b) at various frequencies and also compares treatment with conventional methods.
in elektromagnetisch veld met radiofrequentie ° op conventionele wijze.in electromagnetic field with radio frequency ° in a conventional manner.
VOORBEELD IEXAMPLE I
1.1. INTERACTIE VAN ELEKTROMAGNETISCHE ENERGIE MET BOWMAN-BIRK PROTEASE-REMMER1.1. ELECTROMAGNETIC ENERGY INTERACTION WITH BOWMAN-BIRK PROTEASE INHIBITOR
In dit voorbeeld is de werkwijze uitgevoerd met een enzym-remmend eiwit, de Bowman-Birk remmer. Er is in situ gekeken naar het effect van elektromagnetische energie met radiofrequentie op het eiwit door het verloop van een enzym-substraat reactie te registreren. BBI werd als voorbeeld gekozen omdat het een klein, compact molecuul is, waarvan de activiteit gedurende de behandeling met elektromagnetische energie met radiofrequentie te volgen is. BBI remt zowel trypsine als chymotrypsine op kinetisch onafhankelijke bindingsplaatsen (Birk Y, 1985)· BBI heeft een molecuulgewicht van 8000 Dalton en bevat 7 disulfidebindingen.In this example, the method was performed with an enzyme inhibitory protein, the Bowman-Birk inhibitor. In situ, the effect of electromagnetic energy with radio frequency on the protein was investigated by recording the course of an enzyme-substrate reaction. BBI was chosen as an example because it is a small, compact molecule, the activity of which can be monitored during treatment with electromagnetic energy with radio frequency. BBI inhibits both trypsin and chymotrypsin at kinetically independent binding sites (Birk Y, 1985). BBI has a molecular weight of 8000 Daltons and contains 7 disulfide bonds.
Met behulp van de berekeningswijze die in de beschrijving reeds is uiteengezet, is de relaxatiefrequentie van het molecuul berekend. Uitgaande van de vuistregel dat de straal van een molecuul overeenkomt met de 3 ƒ (0.3 x molecuulgewicht) werd voor BBI een straal van 13.3 A berekend. Vervolgens werd bepaald dat de relaxatiefrequentie voor een ellipsvormig molecuul waarbij a=10 en b=l4, 26 MHz bedraagt en voor een bolvormig molecuul met a=12 30 MHz bedraagt. In dit model is uitgegaan van de veronderstelling dat de dipolaire moleculen in oplossing beschouwd kunnen worden als bollen waarvan de rotatie wordt tegengegaan door de viscositeit van het omringende oplosmiddel.The relaxation frequency of the molecule has been calculated using the calculation method already set forth in the description. Starting from the rule of thumb that the radius of a molecule corresponds to the 3 ƒ (0.3 x molecular weight), a radius of 13.3 A was calculated for BBI. It was then determined that the relaxation frequency for an elliptical molecule where a = 10 and b = 14 is 26 MHz and for a spherical molecule with a = 12 is 30 MHz. This model assumes that the dipolar molecules in solution can be regarded as spheres whose rotation is counteracted by the viscosity of the surrounding solvent.
Voor BBI werd dus bepaald dat de rotatierelaxatiefrequentie ligt rond 2Ο-3Ο MHz. Vervolgens is een proef uitgevoerd waarbij werd vastgesteld dat energie met radiofrequentie geen directe niet-thermische irreversibele werking heeft op inactivatie van de Bowman-Birk remmer. De mate van inactivatie werd vergeleken met de conventionele inactivatie door verwarming.Thus, for BBI, it was determined that the rotation relaxation frequency is around 2Ο-3Ο MHz. A test was then conducted to determine that radio frequency energy has no direct non-thermal irreversible effect on inactivation of the Bowman-Birk inhibitor. The degree of inactivation was compared to the conventional inactivation by heating.
In fig. 2a en 2b worden de inactivatiecurves geïllustreerd die zijn verkregen voor trypsineremming (2a) en chymotrypsineremming (2b) door zowel verwarming op conventionele wijze als door middel van behandeling met elektromagnetische energie met radiofrequentie.Figures 2a and 2b illustrate the inactivation curves obtained for trypsin inhibition (2a) and chymotrypsin inhibition (2b) by both heating in a conventional manner and by electromagnetic energy treatment with radio frequency.
De mate van inactivatie van BBI vertoont geen significante verschillen tussen de toegepaste wijze van verwarming. De remmende activiteit van chymotrypsine schijnt meer gevoelig te zijn voor verwarming dan trypsineremming aangezien de totale mate van inactivatie hoger ligt. Er is geen significant additioneel effect van energie met radiofrequentie op inactivatie van BBI waar te nemen. BBI is een voorbeeld van een zeer hittestabiel eiwit, in het bijzonder in waterige oplossing (DiPietro en Liener, 1989)The degree of inactivation of BBI shows no significant differences between the heating method used. The inhibitory activity of chymotrypsin appears to be more sensitive to heating than trypsin inhibition since the total degree of inactivation is higher. No significant additional effect of radio frequency energy on inactivation of BBI can be observed. BBI is an example of a very heat stable protein, especially in aqueous solution (DiPietro and Liener, 1989)
Bij deze proef werd een oplossing van 45 mg uit de sojaboon afkomstige Bowman-Birk remmer (Sigma) opgelost in 450 ml demi water (125pm) en gedurende 9 uur bij 90°C verwarmd. Bij de verwarming door middel van elektromagnetische energie met radiofrequentie werd de mate van verwarming geregeld door regeling van het vermogen (op 168 mW/cm3). De houder waarin zich het preparaat bevond, was rechthoekig van vorm met bijpassende elektroden, die zodanig waren gevormd dat de verdeling van het elektrisch veld in het preparaat homogeen kan worden geacht. Het preparaat werd continu geroerd door lucht door de houder te voeren. Temperatuur-registratie werd op vier verschillende plaatsen in het preparaat uitgevoerd onder toepassing van vier optische vezels (Luxtron), De mate van verwarming bleek bij de vier plaatsen identiek te zijn. Parallel-experi-menten met een conventionele verwarmingsbron werden uitgevoerd door identieke tijd-temperatuurbehandelingen van de BBI-oplossing onder toepassing van een elektrische kookplaat uit te voeren. Verdamping werd zowel bij de verwarmingsexperimenten op conventionele wijze als met energie met radiofrequentie geregeld door condensatie door een buis. In beide gevallen werden elk uur monsters van 1 ml verwijderd en onmiddellijk in vloeibaar stikstof ingevroren. De remmende werking van deze monsters werd onder toepassing van een aangepaste test volgens Kakade et al. (1974) onderzocht.In this experiment, a solution of 45 mg of the soybean Bowman-Birk inhibitor (Sigma) was dissolved in 450 ml of demi water (125 µm) and heated at 90 ° C for 9 hours. For heating by means of electromagnetic energy with radio frequency, the degree of heating was controlled by controlling the power (at 168 mW / cm3). The container in which the specimen was contained was rectangular in shape with matching electrodes shaped to allow the distribution of the electric field in the specimen to be considered homogeneous. The preparation was stirred continuously by passing air through the container. Temperature recording was performed at four different locations in the preparation using four optical fibers (Luxtron). The degree of heating was found to be identical at the four locations. Parallel experiments with a conventional heating source were performed by performing identical time-temperature treatments of the BBI solution using an electric hotplate. Evaporation was controlled both in the heating experiments in a conventional manner and with radio frequency energy by condensation through a tube. In both cases, 1 ml samples were removed every hour and immediately frozen in liquid nitrogen. The inhibitory activity of these samples was tested using an appropriate test according to Kakade et al. (1974).
1.2. REVERSIBELE EFFECTEN VAN ENERGIE MET RADIOFREQUENTIE VAN 27 MHz OP BBI.1.2. REVERSIBLE EFFECTS OF ENERGY WITH 27 MHz RADIO FREQUENCY ON BBI.
Om de effecten op de functionele eigenschappen van BBI te volgen, werd de remmende werking in situ geregistreerd. Hiertoe werd het effect van energie met radiofrequentie op de remming van respectievelijk de reactie tussen trypsine en chymotrypsine met hun substraten ΒΑΡΑ en BTPA vergeleken. De mate van remming door BBI werd bepaald door de hoeveelheid produktvorming, in casu p-nitroaniline, te volgen, welke produktvorming gevolgd kan worden door meting van absorptietoename bij 386 nm.To monitor the effects on the functional properties of BBI, the inhibitory activity was recorded in situ. To this end, the effect of radio frequency energy on the inhibition of the reaction between trypsin and chymotrypsin with their substrates ΒΑΡΑ and BTPA, respectively, was compared. The degree of inhibition by BBI was determined by monitoring the amount of product formation, in this case p-nitroaniline, which product formation can be monitored by measuring absorbance increase at 386 nm.
Het totale volume van het reactiemengsel bedroeg 450 ml. Enzym-, substraat- en remmeroplossingen werden aan een waterige bufferoplossing toegevoegd (0,05 M TRIS, 0,02 M CaCl2, pH 8,2). De uiteindelijke concentratie van BBI was 4,75 10"8 M bij trypsineremming en 2,0 ΙΟ-7 M bij chymotrypsineremming. Dit komt overeen met een remming van ongeveer 50%. De enzymconcentraties bedroegen 8,45 10'8 M voor trypsine en 3·0 10"7 M voor chymotrypsine. Voor de trypsinetest werd ΒΑΡΑ met uiteindelijke concentratie 5»7δ 10'4 M toegepast. Voor reactie met chymotrypsine werd 8,15 10'3 M BTPA toegepast (substraatdepletie).The total volume of the reaction mixture was 450 ml. Enzyme, substrate and inhibitor solutions were added to an aqueous buffer solution (0.05 M TRIS, 0.02 M CaCl2, pH 8.2). The final concentration of BBI was 4.75 x 10 8 M on trypsin inhibition and 2.0 x 7 M on chymotrypsin inhibition. This corresponds to an inhibition of about 50%. Enzyme concentrations were 8.45 x 10 8 M for trypsin and 3.0 10 "7 M for chymotrypsin. For the trypsin test ΒΑΡΑ with final concentration 5 »7δ 10'4 M was used. 8.15 10-3 M BTPA (substrate depletion) was used for reaction with chymotrypsin.
De toegepaste chemicaliën TRIS (hydroxymethyl)-aminomethaan, CaCl2, trypsine afkomstig van runderpancreas, chymotrypsine afkomstig van run-derpancreas, ΒΑΡΑ (benzoyl-DL-arginine-p-nitroaniline-waterstofchloride) werden verkregen van Merck; Bowman-Birk-remmer afkomstig uit de sojaboon werd van Sigma verkregen en BTPA (benzoyl-L-tyrosyl-p-nitroaniline) werd van Boehringer verkregen.The chemicals used TRIS (hydroxymethyl) aminomethane, CaCl 2, trypsin from bovine pancreas, chymotrypsin from bovine pancreas, ΒΑΡΑ (benzoyl-DL-arginine-p-nitroaniline hydrochloride) were obtained from Merck; Soybean Bowman-Birk inhibitor was obtained from Sigma and BTPA (benzoyl-L-tyrosyl-p-nitroaniline) was obtained from Boehringer.
Voor de uitvoering van de experimenten met behulp van elektromagnetische radiofrequentie werd het reactiemengsel tussen twee elektrode-platen gebracht van een radiofrequentie-eenheid (27 MHz).To conduct the experiments using electromagnetic radio frequency, the reaction mixture was placed between two electrode plates of a radio frequency unit (27 MHz).
In figuur 3 wordt de experimentele opzet uiteengezet. Een volume van 450 ml werd bestraald, terwijl continu werd gekoeld door demiwater van ongeveer leC door een teflonspiraal te circuleren. Demiwater werd toegepast om koppeling van de energie met radiofrequentie aan het koe-lingsmedium in plaats van met het preparaat te voorkomen. De temperatuur werd met vier optische vezels op verschillende plaatsen in de oplossing gevolgd. Het vermogen werd calorimetrisch berekend op 270 mW/g. Het preparaat werd geroerd door middel van een luchtstroom. Het effect van de energie met radiofrequentie op BBI-remming van trypsine en chymotrypsine werd in parallelexperimenten onderzocht. Omdat eerder onderzoek van van Liu en Markakis, 1989 en Meijer, 1991 hadden aangetoond dat er een effect van de mengvolgorde van reactanten kan plaatsvinden bij enzymremmeracti- viteit zijn in dit experiment twee verschillende voorschriften voor het mengen van reactanten toegepast: S-laatst en E-laatst.Figure 3 sets out the experimental design. A volume of 450 ml was irradiated while continuously cooling by circulating demi water of about 1 ° C through a Teflon coil. Demineralized water was used to prevent coupling of the radio frequency energy to the cooling medium rather than the formulation. The temperature was monitored at four locations in the solution with four optical fibers. The power was calculated calorimetrically at 270 mW / g. The preparation was stirred by air flow. The effect of radio frequency energy on BBI inhibition of trypsin and chymotrypsin was investigated in parallel experiments. Because previous research by van Liu and Markakis, 1989 and Meijer, 1991 had shown that an effect of the mixing order of reactants can take place in enzyme inhibitor activity, two different rules for mixing reactants were used in this experiment: S-last and E -last.
In het geval van de S-laatst-experimenten worden enzym en remmer vantevoren geïncubeerd en wordt substraat als laatste toegevoegd; in het geval van E-laatst worden substraat en remmer van tevoren geïncubeerd en wordt enzym als laatste toegevoegd.In the case of the S-last experiments, enzyme and inhibitor are incubated in advance and substrate is added last; in the case of E-last, substrate and inhibitor are incubated beforehand and enzyme is added last.
De reactie werd als volgt uitgevoerd: 1 ml BBI in demiwater werd aan 354 nil TRIS-buffer toegevoegd. In het geval van de S-laatst experimenten werd 4,5 ml (chymo)trypsine-oplossing in demiwater toegevoegd en werd het monster in het elektromagnetische veld geplaatst. In het geval van de E-laatst-experimenten werden 4,5 ml ΒΑΡΑ of BTPA in DMSO aan de TRIS-buffer toegevoegd voordat de oplossing in het elektromagnetische veld werd geplaatst. Mate van verwarming en mate van af koelen werden in evenwicht gebracht en de temperatuur werd bij 25eC + 0,5eC gehouden. Na een incubatieperiode van 5 minuten werd de laatste reactant hetzij BAPA/BTPA in het geval van S-laatst of (chymo)trypsine (E-laatst) toegevoegd door een buis in het monster dat in het elektromagnetische veld was geplaatst. De reactie werd spectrofotometrisch gevolgd door de absorptie bij 386 nm te meten van monsters die elke twee minuten uit de oplossing werden genomen. De reactie werd na exact 20 minuten beëindigd door toediening van 25 ml azijnzuur. De absorptie van het totale reactiemengsel werd eveneens bij 386 nm gemeten.The reaction was performed as follows: 1 ml BBI in demineralised water was added to 354 nil TRIS buffer. In the case of the S-last experiments, 4.5 ml (chymo) trypsin solution in demineralized water was added and the sample was placed in the electromagnetic field. In the case of the E-last experiments, 4.5 ml ΒΑΡΑ of BTPA in DMSO was added to the TRIS buffer before the solution was placed in the electromagnetic field. Degree of heating and degree of cooling were equilibrated and the temperature was kept at 25 ° C + 0.5 ° C. After a 5 minute incubation period, the last reactant was added either BAPA / BTPA in the case of S-last or (chymo) trypsin (E-last) through a tube in the sample placed in the electromagnetic field. The reaction was monitored spectrophotometrically by measuring the absorbance at 386 nm of samples taken from solution every two minutes. The reaction was stopped after exactly 20 minutes by adding 25 ml of acetic acid. The absorbance of the total reaction mixture was also measured at 386 nm.
Bij de experimenten onder conventionele omstandigheden werden dezelfde reactieomstandigheden als bij de test met elektromagnetische energie van radiofrequentie toegepast. De monsters werden in de rechthoekig gevormde houders bewaard in een waterbad van 25eC. Temperatuurregeling en roeren werden op identieke wijze uitgevoerd.The experiments under conventional conditions used the same reaction conditions as the electromagnetic energy test of radio frequency. The samples were stored in the rectangular shaped containers in a water bath at 25 ° C. Temperature control and stirring were performed identically.
Zowel de test met elektromagnetische energie als op conventionele wijze werd uitgevoerd bij afwezigheid van de Bowman-Birk-remmer als controle. Alle experimenten werden uitgevoerd met zes experimentele eenheden: 1. elektromagnetische energie met radiofrequentie - substraat als laatste toegevoegd (RF - S-laatst) 2. conventioneel - substraat als laatste toegevoegd (C - S-laatst) 3. elektromagnetische energie met radiofrequentie - enzym als laatste toegevoegd (RF - S-laatst) 4. conventioneel - enzym als laatste toegevoegd (C - E-laatst) 5. elektromagnetische energie met radiofrequentie - geen toegevoegde remmer (RF - blanco) 6. conventioneel - geen toegevoegde remmer (C - blanco)Both the electromagnetic energy and conventional tests were conducted in the absence of the Bowman-Birk inhibitor as a control. All experiments were performed with six experimental units: 1. electromagnetic energy with radio frequency - substrate added last (RF - S last) 2. conventional - substrate added last (C - S last) 3. electromagnetic energy with radio frequency - enzyme added last (RF - S-last) 4. conventional - enzyme added last (C - E-last) 5. electromagnetic energy with radio frequency - no added inhibitor (RF - blank) 6. conventional - no added inhibitor (C - blank)
De zes experimenten werden op dezelfde dag in willekeurige volgorde uitgevoerd. Elke experimentele eenheid werd viermaal uitgevoerd.The six experiments were carried out in random order on the same day. Each experimental unit was run four times.
De enzymactiviteiten (d abs/min) waren in alle gevallen lineair. Analyse van de variatie werd uitgevoerd om de gegevens van de reactiesnelheden te vergelijken (a=0,05).The enzyme activities (d abs / min) were linear in all cases. Variation analysis was performed to compare reaction rate data (a = 0.05).
In figuur 4a (trypsineremming), 4b (chymotrypsineremming) en 4c (blanco toestand voor trypsine-activiteit; geen BBI aanwezig) worden kenmerkende grafieken van reactiesnelheden onder omstandigheden van verwarming door middel van elektromagnetische energie met radiofrequentie en onder gebruikelijke omstandigheden getoond. Activiteit wordt uitgedrukt als de toename in absorptie bij 306 nm gedurende 20 minuten reactietijd. De lineaire aard van de reactie met de tijd van de testen wordt getoond (R2 is 0,99 - 1.0).In Figure 4a (trypsin inhibition), 4b (chymotrypsin inhibition) and 4c (blank state for trypsin activity; no BBI present) typical graphs of reaction rates under heating conditions by radio frequency electromagnetic energy and under usual conditions are shown. Activity is expressed as the increase in absorbance at 306 nm over a 20 minute reaction time. The linear nature of the reaction with the time of the tests is shown (R2 is 0.99 - 1.0).
In tabel 2 wordt een samenvatting gegeven van reactiesnelheden van de trypsine- en chymotrypsinetesten die berekend zijn uit de grafieken. De effecten van de volgorde van toediening van substraat en enzym (S-laatst en E-laatst) en radiofrequentie/conventionele energie worden getoond .Table 2 summarizes reaction rates of the trypsin and chymotrypsin assays calculated from the graphs. The effects of substrate and enzyme delivery order (S-last and E-last) and radio frequency / conventional energy are shown.
In het geval van trypsineremming wordt een verbeterde vorming van het reactieprodukt gevonden onder toepassing van elektromagnetische energie van radiofrequentie wanneer het enzym als laatste wordt toegevoegd; (RF - E-laatst).In the case of trypsin inhibition, improved formation of the reaction product is found using radio frequency electromagnetic energy when the enzyme is added last; (RF - E-last).
De reactiesnelheid is ongeveer 1,3-1,5 maal hoger dan bij de controle. Verbeterde vorming van het reactieprodukt p-nitroaniline wijst op verlaagde remmende activiteit van BBI.The reaction rate is about 1.3-1.5 times faster than with the control. Improved formation of the reaction product p-nitroaniline indicates decreased inhibitory activity of BBI.
Het fenomeen dat geen hogere absorptie wordt gevonden onder toepassing van elektrische energie met radiofrequentie, wanneer het substraat als laatste wordt toegevoegd (RF - S-laatst), wordt verklaard door het feit, dat in dit geval een zeer snelle en stabiele complexvorming tussen enzym en remmer optreedt. Dit complex kan niet worden ontbonden onder invloed van het wisselend elektromagnetisch veld. Wanneer BBI vrij aanwezig is in de oplossing, zal het eiwit proberen de richting van het wisselende veld te volgen. Het molecuulgewicht van BBI is voldoende laag om de wisselingsfrequentie te volgen. De verlaagde remming kan worden verklaard door het feit dat BBI onder invloed van het veld beweegt en hierdoor koppeling van het enzym dat volgens een nauwkeurig slot-sleutelmechanisme verloopt, verhindert. Chymotrypsineremming wordt in beide gevallen beïnvloed door het veld met radiofrequentie, zowel wanneer het substraat als laatste wordt toegevoegd (RF - S-laatst) als wanneer het enzym als laatste wordt toegevoegd (RF - E-laatst). De reactiesnelheid neemt ongeveer 1,5-1.6-voudig toe. In het geval van chymotryp-sineremming werd geen invloed van mengvolgorde van reactanten gevonden, evenals Meijer in 1991 had bepaald. De complexvorming van chymotrypsine en BBI is waarschijnlijk gedeeltelijk reversibel. Er wordt geen aanzienlijke verandering in de reactiesnelheid van het enzym waargenomen onder invloed van elektromagnetische energie met radiofrequentie in de controle-experimenten waarbij BBI ontbreekt (RF - blanco en C - blanco). Dit wijst op directe koppeling van energie met radiofrequentie met BBI-eiwit.The phenomenon that no higher absorption is found using radio frequency electrical energy when the substrate is added last (RF - S last) is explained by the fact that in this case a very fast and stable complex formation between enzyme and inhibitor occurs. This complex cannot be dissolved under the influence of the alternating electromagnetic field. When BBI is freely present in the solution, the protein will attempt to follow the direction of the alternating field. The molecular weight of BBI is low enough to follow the crossover frequency. The lowered inhibition can be explained by the fact that BBI moves under the influence of the field and thereby prevents coupling of the enzyme that proceeds according to an accurate lock key mechanism. In both cases, chymotrypsin inhibition is affected by the radio frequency field, both when the substrate is added last (RF - S last) and when the enzyme is added last (RF - E last). The reaction rate increases about 1.5-1.6 fold. In the case of chymotrypine inhibition, no influence of reactant mixing order was found, as Meijer had determined in 1991. Chymotrypsin and BBI complex formation is likely to be partially reversible. No significant change in the reaction rate of the enzyme is observed under the influence of radio frequency electromagnetic energy in the control experiments where BBI is missing (RF - blank and C - blank). This indicates direct coupling of radio frequency energy with BBI protein.
TABEL 2TABLE 2
A. TRYPSINE-REMMINGA. TRYPSINE INHIBITION
B. CHYMOTRYPSINE-REMMINGB. CHYMOTRYPSIN INHIBITION
1.3. HERSTEL VAN ACTIVITEIT NA TOEDIENING VAN ENERGIE MET RADIOFREQUENTIE Om aan te tonen dat de hierboven aangegeven koppeling een reversibel effect had op de remmende werking is het herstel van activiteit na behandeling met energie met radiofrequentie gemeten.1.3. RECOVERY OF ACTIVITY AFTER ADDITION OF ENERGY WITH RADIO FREQUENCY To demonstrate that the coupling indicated above had a reversible effect on the inhibitory activity, the recovery of activity after treatment with radio frequency energy was measured.
Figuur 5 toont hoe op diverse tijdstippen de activiteit voor de chymotrypsine/BTPA/BBI-reactie afneemt nadat het monster uit het elektromagnetische veld is genomen. Dit toont duidelijk aan dat de interactie van energie met radiofrequentie en het eiwit een reversibel effect geeft.Figure 5 shows how activity for the chymotrypsin / BTPA / BBI response decreases at various times after the sample is taken from the electromagnetic field. This clearly shows that the interaction of energy with radio frequency and the protein has a reversible effect.
Om te demonstreren dat koppeling van energie met radiofrequentie resulteert in reversibele effecten op BBI-activiteit werd herstel van BBI-activiteit gemeten. Hetzelfde reactiemengsel als reeds is beschreven onder 1.2 werd toegepast. BBI-activiteit op chymotrypsinereactie met BTPA werd gevolgd. Energie met radiofrequentie werd aan het reactiemengsel toegediend dat evenals bij proef II bij 25*0 +/- 0,5*C werd gehouden. Monsters werden elke 2 minuten uit het reactiemengsel genomen en onmiddellijk bij 386 nm spectrofotometrisch onderzocht. Daarna werd op elk tijdstip hetzelfde monster in een andere spectrofotometer bij 25 *C geplaatst en werden de reactiesnelheden gedurende 20 minuten continu gemeten.To demonstrate that coupling of energy to radio frequency results in reversible effects on BBI activity, recovery of BBI activity was measured. The same reaction mixture as already described under 1.2 was used. BBI activity on chymotrypsin reaction with BTPA was monitored. Radio frequency energy was added to the reaction mixture, which was kept at 25 * 0 +/- 0.5 * C as in Test II. Samples were taken from the reaction mixture every 2 minutes and examined immediately spectrophotometrically at 386 nm. The same sample was then placed in another spectrophotometer at 25 ° C at each time and the reaction rates were continuously measured for 20 minutes.
1.4. REVERSIBELE EFFECTEN VAN ENERGIE MET RADIOFREQUENTIES TUSSEN 0,1-2450 MHz1.4. REVERSIBLE EFFECTS OF ENERGY WITH RADIO FREQUENCIES BETWEEN 0.1-2450 MHz
Analoog aan hetgeen in Voorbeeld 1.2 is beschreven, werd BBI behandeld met verschillende frequenties gelegen tussen 0,1-2450 MHz. De toegepaste versie is E-laatst uit voorbeeld 1.2. Teneinde de invloed van radiogolven van verschillende frequenties op de activiteit van de Bowman-Birk-remmer te onderzoeken, is energie met frequenties tussen 0,2 en 300 MHz toegevoerd aan het reactiemengsel dat onderwijl werd gekoeld en geroerd (Voorbeeld 1.2). Het reactievolume bedroeg hier echter 20 ml in plaats van 450 ml. De verhouding van de verschillende reactanten is hierbij echter gelijk gebleven aan die van Voorbeeld 1.2. Op dezelfde wijze zijn eveneens proeven uitgevoerd waarbij behandeld is met 2450 MHz (in een huishoudmicrogolfoven). De reactiesnelheid is gemeten en de resultaten op trypsineremming staan in fig. 6a en die op chymotrypsineremming staan in fig. 6b. Hieruit kan worden geconcludeerd dat de toename van reactiesnelheid onder invloed van toediening van energie met radiofrequentie over een vrij breed frequentiegebied optreedt. Een maximum effect kan worden waargenomen tussen 0,2 en 80 MHz. Bij hogere frequenties neemt de reactiesnelheid een niveau aan dat vergelijkbaar is met die van het referentiemonster waar geen energie met radiofrequentie is toegediend .Analogous to what is described in Example 1.2, BBI was treated with different frequencies between 0.1-2450 MHz. The applied version is E-latest from example 1.2. In order to investigate the influence of radio waves of different frequencies on the activity of the Bowman-Birk inhibitor, energy with frequencies between 0.2 and 300 MHz has been fed to the reaction mixture which was meanwhile cooled and stirred (Example 1.2). However, the reaction volume here was 20 ml instead of 450 ml. However, the ratio of the different reactants has remained the same as that of Example 1.2. In the same way, tests were also carried out which were treated with 2450 MHz (in a household microwave oven). The reaction rate has been measured and the results on trypsin inhibition are in Figure 6a and those on chymotrypsin inhibition are in Figure 6b. It can be concluded from this that the increase in reaction speed under the influence of application of radio frequency energy occurs over a fairly wide frequency range. A maximum effect can be observed between 0.2 and 80 MHz. At higher frequencies, the reaction rate assumes a level comparable to that of the reference sample where no radio frequency energy has been delivered.
I. 5. EFFECT VAN VERMOGEN VAN TOEGEDIENDE ENERGIE OP ACTIVITEITVERANDERINGI. 5. EFFECT OF POWER OF DELIVERED ENERGY ON CHANGE OF ACTIVITY
De invloed die de hoeveelheid toegevoerd vermogen heeft op BBI is met dezelfde variabele-frequentie-opstelling en op dezelfde wijze als in Voorbeeld IΛ is beschreven, bepaald. Er is gewerkt met een frequentie van 27 MHz en de hoeveelheid ingevoerd vermogen is op drie niveaus onderzocht. Uit figuur 7& voor trypsineremming en 7b voor chymotrypsineremming is af te leiden, dat een toename in toegediend vermogen leidt tot een verhoogde reactiesnelheid. De temperatuur werd constant gehouden, zodat de waargenomen resultaten duiden op een toenemende mate van interactie van de energie met radiofrequentie met het enzym BBI.The influence that the amount of power supplied has on BBI was determined with the same variable frequency arrangement and in the same manner as described in Example IΛ. A frequency of 27 MHz was used and the amount of power input was examined at three levels. From Figure 7 & for trypsin inhibition and 7b for chymotrypsin inhibition it can be deduced that an increase in administered power leads to an increased reaction rate. The temperature was kept constant, so that the observed results indicate an increasing interaction of the radio frequency energy with the enzyme BBI.
VOORBEELD II.EXAMPLE II.
II. 1. INTERACTIE VAN ELEKTROMAGNETISCHE ENERGIE MET KUNITZ-TRYPSINE-REMMER (KTR).II. 1. INTERACTION OF ELECTROMAGNETIC ENERGY WITH KUNITZ-TRYPSINE INHIBITOR (KTR).
Analoog aan de werkwijze van Voorbeeld I is de werkwijze volgens de uitvinding toegepast op KTR, waarbij de toegepaste frequentie 1 MHz bedroeg. In dit experiment is enkel gekeken naar reversibele effecten bij 1 MHz. De reactiesnelheid van trypsine en ΒΑΡΑ is gemeten zowel bij aanwezigheid als afwezigheid van de Kunitz-proteaseremmer volgens de werkwijze van Voorbeeld I. Hierbij werd eveneens veranderde reactiesnelheid waargenomen. De waarnemingen staan vermeld in Tabel 3· Reactiesnelheden van trypsine, ΒΑΡΑ en Kunitz-remmer, 20 minuten bij 25*C (dA 386 /min).Analogous to the method of Example I, the method according to the invention has been applied to KTR, the frequency used being 1 MHz. This experiment only looked at reversible effects at 1 MHz. The reaction rate of trypsin and ΒΑΡΑ was measured both in the presence and absence of the Kunitz protease inhibitor according to the method of Example I. Altered reaction rate was also observed. The observations are reported in Table 3 · Reaction rates of trypsin, ΒΑΡΑ and Kunitz inhibitor, 20 minutes at 25 * C (dA 386 / min).
TABEL 3TABLE 3
Uit de resultaten valt af te leiden dat toediening van energie met radiofrequentie een verhoging van de reactiesnelheid tot gevolg heeft. Het feit dat de reactie zonder Kunitz-remmer niet wordt beïnvloed, duidt op een directe interactie met de proteaseremmer.It can be deduced from the results that administration of energy with radio frequency results in an increase in the reaction speed. The fact that the reaction without Kunitz inhibitor is unaffected indicates a direct interaction with the protease inhibitor.
ReferentielijstReference list
Allis en Fromme, 1979· Activity of membrane-bound enzymes exposed to sinusoidally modulated 2450 MHz microwave radiation Radio Science 14 (6), 85-91-Allis and Fromme, 1979 · Activity of membrane-bound enzymes exposed to sinusoidally modulated 2450 MHz microwave radiation Radio Science 14 (6), 85-91-
Bach, S.A., A.J. Luzzio and A.S, Brownell, I960. Effects of radio frequency energy on human gamma globulin. In: "Biological effects of microwave radiation". M.F. Peyton (ed.), New York: Plenum, p. 117-133·Bach, S.A., A.J. Luzzio and A.S, Brownell, I960. Effects of radio frequency energy on human gamma globulin. In: "Biological effects of microwave radiation". M.F. Peyton (ed.), New York: Plenum, p. 117-133
Belkhode et al., 1974. Thermal and athermal effects of 2.8 GHz microwaves on three human serum enzymes, J. of Microwave Power 9(1): 23-29.Belkhode et al., 1974. Thermal and athermal effects of 2.8 GHz microwaves on three human serum enzymes, J. of Microwave Power 9 (1): 23-29.
Birk Y, 1985. The Bowman-Birk inhibitor trypsin and chymotripsin inhibitor from soy beans. Int. J. Peptide Protein Res. 25: II3-131.Birk Y, 1985. The Bowman-Birk inhibitor trypsin and chymotripsin inhibitor from soy beans. Int. J. Peptide Protein Res. 25: II3-131.
Boon, M.E. en Kok, L.P., 1989. Microwave Cookbook of Pathology, the art of microscopic visualisation, Coulomb Press Leijden, Leiden, 280 p.Boon, M.E. and Kok, L.P., 1989. Microwave Cookbook of Pathology, the art of microscopic visualization, Coulomb Press Leijden, Leiden, 280 p.
Borchers et al., 1972. Rapid improvement in nutritional quality of soybeans by dielectric heating. J. Food Sci. 37(2): 333“334.Borchers et al., 1972. Rapid improvement in nutritional quality of soybeans by dielectric heating. J. Food Sci. 37 (2): 333 “334.
Dietrich et al., 1970. Comparison of microwave with steam or water blanching of corn-on-the-cob. II. Peroxidase inactivation and flavor retention. Food Technol. 24: 293-296.Dietrich et al., 1970. Comparison of microwave with steam or water blanching of corn-on-the-cob. II. Peroxidase inactivation and flavor retention. Food Technol. 24: 293-296.
DiPietro en Liener, 1989· Heat inactivation of the Kunitz and Bowman Birk soybean protease inhibitors. J. of Agric. Food Chem. 37: 3944.DiPietro and Liener, 1989 · Heat inactivation of the Kunitz and Bowman Birk soybean protease inhibitors. J. of Agric. Food Chem. 37: 3944.
Galvin et al., 1981. Influence of 2.45 GHz microwave radiation on enzyme activity. Radiat. Environ. Biophvs. 19: 149*156.Galvin et al., 1981. Influence of 2.45 GHz microwave radiation on enzyme activity. Radiat. Environ. Biophvs. 19: 149 * 156.
Grant et al., 1978. Dielectric behaviour of biological molecules in solution. Clarendon Press, Oxford, 237 P·Grant et al., 1978. Dielectric behavior of biological molecules in solution. Clarendon Press, Oxford, 237 P
Grant, E.H. en Gabriel, C., 1991» Biological effects of radiowaves and microwaves. In: Microwave and High Frequency, Nice 8-10 oktober 1991· Comité Franqais d'Electricité, Vol. I, Cours 873 Ρ·Grant, E.H. and Gabriel, C., 1991 »Biological effects of radiowaves and microwaves. In: Microwave and High Frequency, Nice October 8-10, 1991 Committee Franqais d'Electricité, Vol. I, Cours 873 Ρ
Henderson et al., 1975· Effect of 2*150 MHz microwave radiation on horse radish peroxidase. J. of Microwave Power 10 (1): 27-35·Henderson et al., 1975 Effect of 2 * 150 MHz microwave radiation on horse radish peroxidase. J. of Microwave Power 10 (1): 27-35
Huxsoll et al., 1970. Comparison of microwave with steam or water blanching of corn-on-the-cob. I. Characteristics of equipment and heat penetration. Food Technol. 24(3): 290-292.Huxsoll et al., 1970. Comparison of microwave with steam or water blanching of corn-on-the-cob. I. Characteristics of equipment and heat penetration. Food Technol. 24 (3): 290-292.
IFT, 1989· Microwave food processing. A scientific Status Summary by the IFT Expert Panel on Food Safety and Nutrition. Food Technol. 43(1): 117" 126.IFT, 1989 · Microwave food processing. A scientific Status Summary by the IFT Expert Panel on Food Safety and Nutrition. Food Technol. 43 (1): 117 "126.
Kakade et al., 1974. Determination of trypsin inhibitor activity of soy products: a collaborative analysis of an improved method. CerealKakade et al., 1974. Determination of trypsin inhibitor activity of soy products: a collaborative analysis of an improved method. Cereal
Chemistry 51: 376-382).Chemistry 51: 376-382).
Liu en Markakis, 1989· Trypsin inhibition assay as related to limited hydrolysis of inhibitors. Analytical Biochemistry 178: 159“l65·Liu and Markakis, 1989 · Trypsin inhibition assay as related to limited hydrolysis of inhibitors. Analytical Biochemistry 178: 159 "l65 ·
Meijer, M.M.T., 1991· Data not published.Meijer, M.M.T., 1991Data not published.
Nederlandse octrooiaanvrage 8702338.Dutch patent application 8702338.
Nelson et al., 1981. Effects of 42- and 2450 MHz dielectric heating on nutrition-related properties of soybeans. J. Microwave Power 16(3 and 4): 313-318.Nelson et al., 1981. Effects of 42- and 2450 MHz dielectric heating on nutrition-related properties of soybeans. J. Microwave Power 16 (3 and 4): 313-318.
Pethig, R., 1979· Dielectric and electronic properties of biological materials. Wiley & Sons, Chichester ect., 376 p.Pethig, R., 1979 · Dielectric and electronic properties of biological materials. Wiley & Sons, Chichester ect., 376 p.
1 Pour-El et al., 1981. Biological properties of VHF- and microwave-heated soybeans. J. Food Sci. 46(3): 880-885.1 Pour-El et al., 1981. Biological properties of VHF and microwave heated soybeans. J. Food Sci. 46 (3): 880-885.
Senter et al., 1984. Effects of dielectric and steam heating treatments on the storage stability of pecan kernels. J. Food Sci. 49(3): 893-895·Senter et al., 1984. Effects of dielectric and steam heating treatments on the storage stability of pecan kernels. J. Food Sci. 49 (3): 893-895
Takashima, 1966. Studies on the Effect of Radio-Frequency Waves on Biological Macromolecules, IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering BME-13 (1): 28-31.Takashima, 1966. Studies on the Effect of Radio-Frequency Waves on Biological Macromolecules, IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering BME-13 (1): 28-31.
Ward et al., 1975· Measure of enzymatic activity coincident with 2450 MHz microwave exposure. J. of Microwave Power 10(3): 315~320.Ward et al., 1975 · Measure of enzymatic activity coincident with 2450 MHz microwave exposure. J. of Microwave Power 10 (3): 315 ~ 320.
Yeargers et al., 1975· Effects of microwave radiation on enzymes. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2^7: 301-304.Yeargers et al., 1975 · Effects of microwave radiation on enzymes. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2 ^ 7: 301-304.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9300976A NL9300976A (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for altering the kinetics of a reaction involving at least one macromolecule, the macromolecule being treated with electromagnetic energy, use of said method for optimizing processes involving the macromolecule, and a macromolecule whose reactivity has been altered |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9300976A NL9300976A (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for altering the kinetics of a reaction involving at least one macromolecule, the macromolecule being treated with electromagnetic energy, use of said method for optimizing processes involving the macromolecule, and a macromolecule whose reactivity has been altered |
| NL9300976 | 1993-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9300976A true NL9300976A (en) | 1995-01-02 |
Family
ID=19862496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9300976A NL9300976A (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for altering the kinetics of a reaction involving at least one macromolecule, the macromolecule being treated with electromagnetic energy, use of said method for optimizing processes involving the macromolecule, and a macromolecule whose reactivity has been altered |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL9300976A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1005028C2 (en) * | 1997-01-17 | 1998-07-20 | Franciscus Matheus Everaerts | Controlling enzyme reactions in polar solvent |
| WO2016195487A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | Agrifirm North West Europe Holding B.V. | A method for increasing the nutritional value of vegetable materials and a vegetable material obtained therewith |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3941890A (en) * | 1974-10-23 | 1976-03-02 | Drachenberg Frederick G | Method of making soy milk |
| JPS61100152A (en) * | 1984-10-23 | 1986-05-19 | Anan Koryo Sangyo Kk | Production of food from banana fruit pulp |
| DE3708630A1 (en) * | 1987-03-17 | 1988-10-06 | Intospace Gmbh | Liquid-free chemistry under weightless conditions |
| WO1989003038A1 (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-06 | Mathilde Elisabeth Boon | A method for diagnosis using one or more cells, and apparatus intended therefor |
| JPH01199567A (en) * | 1988-02-03 | 1989-08-10 | Kirin Brewery Co Ltd | Preparation of fruit juice |
| US5196069A (en) * | 1991-07-05 | 1993-03-23 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Apparatus and method for cellulose processing using microwave pretreatment |
| WO1993021344A1 (en) * | 1992-04-16 | 1993-10-28 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Microwave modification of biological macromolecules |
-
1993
- 1993-06-07 NL NL9300976A patent/NL9300976A/en active Search and Examination
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3941890A (en) * | 1974-10-23 | 1976-03-02 | Drachenberg Frederick G | Method of making soy milk |
| JPS61100152A (en) * | 1984-10-23 | 1986-05-19 | Anan Koryo Sangyo Kk | Production of food from banana fruit pulp |
| DE3708630A1 (en) * | 1987-03-17 | 1988-10-06 | Intospace Gmbh | Liquid-free chemistry under weightless conditions |
| WO1989003038A1 (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-06 | Mathilde Elisabeth Boon | A method for diagnosis using one or more cells, and apparatus intended therefor |
| JPH01199567A (en) * | 1988-02-03 | 1989-08-10 | Kirin Brewery Co Ltd | Preparation of fruit juice |
| US5196069A (en) * | 1991-07-05 | 1993-03-23 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Apparatus and method for cellulose processing using microwave pretreatment |
| WO1993021344A1 (en) * | 1992-04-16 | 1993-10-28 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Microwave modification of biological macromolecules |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Section Ch Week 8626, Derwent World Patents Index; Class D03, AN 86-166525 * |
| DATABASE WPI Section Ch Week 8938, Derwent World Patents Index; Class D03, AN 89-274414 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1005028C2 (en) * | 1997-01-17 | 1998-07-20 | Franciscus Matheus Everaerts | Controlling enzyme reactions in polar solvent |
| WO2016195487A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | Agrifirm North West Europe Holding B.V. | A method for increasing the nutritional value of vegetable materials and a vegetable material obtained therewith |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ling et al. | Effect of radio frequency treatment on functional, structural and thermal behaviors of protein isolates in rice bran | |
| Dong et al. | Physicochemical and structural properties of myofibrillar proteins isolated from pale, soft, exudative (PSE)-like chicken breast meat: Effects of pulsed electric field (PEF) | |
| Van der Plancken et al. | Combined effect of high pressure and temperature on selected properties of egg white proteins | |
| Zhang et al. | Combined effects of high-pressure and enzymatic treatments on the hydrolysis of chickpea protein isolates and antioxidant activity of the hydrolysates | |
| Cheng et al. | Impacts of high pressure assisted freezing on the denaturation of polyphenol oxidase | |
| Xu et al. | Thermal versus microwave inactivation kinetics of lipase and lipoxygenase from wheat germ | |
| Tao et al. | Microwave heating for rice bran stabilization | |
| US9743684B2 (en) | Liquid oat base | |
| Zhong et al. | Inactivation and conformational change of horseradish peroxidase induced by pulsed electric field | |
| Choi et al. | Extraction yield of soluble protein and microstructure of soybean affected by microwave heating | |
| KR100595873B1 (en) | Method for reducing acrylamide formation in thermally processed foods | |
| Wallace et al. | Studies on the processing and properties of soymilk: II.—Effect of processing conditions on the trypsin inhibitor activity and the digestibility in vitro of proteins in various soymilk preparations | |
| Saxena et al. | E ffect of ohmic heating on Polyphenol Oxidase (PPO) inactivation and color change in sugarcane juice | |
| Nagano et al. | Dynamic viscoelastic study on the gelation properties of β-conglycinin-rich and glycinin-rich soybean protein isolates | |
| JPS60501937A (en) | soy milk process | |
| Kermasha et al. | Comparison of microwave, conventional and combination heat treatments on wheat germ lipase activity | |
| Yao et al. | The effect of radio frequency heating on the inactivation and structure of horseradish peroxidase | |
| Omoruyi et al. | Anti‐nutritional factors, zinc, iron and calcium in some Caribbean tuber crops and the effect of boiling or roasting | |
| Janositz et al. | Impact of PEF treatment on quality parameters of white asparagus (Asparagus officinalis L.) | |
| Xiang et al. | Pulsed electric field induced structural modification of soy protein isolate as studied by fluorescence spectroscopy | |
| Pour‐El et al. | Biological properties of VHF‐and microwave‐heated soybeans | |
| Kermasha et al. | Thermal and microwave inactivation of soybean lipoxygenase | |
| Tolouie et al. | Argon and nitrogen cold plasma effects on wheat germ lipolytic enzymes: Comparison to thermal treatment | |
| Fan et al. | Effects of thermal treatment on the physicochemical properties and osteogenic activity of lactoferrin | |
| Xu et al. | Effects of flat sweep frequency and pulsed ultrasound on the activity, conformation and microstructure of mushroom polyphenol oxidase |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BN | A decision not to publish the application has become irrevocable |