NO144633B - Fremgangsmaate for fremstilling av 6-aminopenicillansyre - Google Patents
Fremgangsmaate for fremstilling av 6-aminopenicillansyre Download PDFInfo
- Publication number
- NO144633B NO144633B NO744705A NO744705A NO144633B NO 144633 B NO144633 B NO 144633B NO 744705 A NO744705 A NO 744705A NO 744705 A NO744705 A NO 744705A NO 144633 B NO144633 B NO 144633B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- enzyme
- preparation
- activity
- acylase
- acid
- Prior art date
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 66
- NGHVIOIJCVXTGV-ALEPSDHESA-N 6-aminopenicillanic acid Chemical compound [O-]C(=O)[C@H]1C(C)(C)S[C@@H]2[C@H]([NH3+])C(=O)N21 NGHVIOIJCVXTGV-ALEPSDHESA-N 0.000 title claims description 23
- NGHVIOIJCVXTGV-UHFFFAOYSA-N 6beta-amino-penicillanic acid Natural products OC(=O)C1C(C)(C)SC2C(N)C(=O)N21 NGHVIOIJCVXTGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 92
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 92
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 40
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 claims description 20
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 229920003145 methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 claims description 14
- 108010073038 Penicillin Amidase Proteins 0.000 claims description 12
- 229940056360 penicillin g Drugs 0.000 claims description 10
- 235000019371 penicillin G benzathine Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 claims description 4
- 229930195708 Penicillin V Natural products 0.000 claims description 3
- 229940056367 penicillin v Drugs 0.000 claims description 3
- BPLBGHOLXOTWMN-MBNYWOFBSA-N phenoxymethylpenicillin Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)COC1=CC=CC=C1 BPLBGHOLXOTWMN-MBNYWOFBSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims 1
- 229920003176 water-insoluble polymer Polymers 0.000 claims 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 89
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 41
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 41
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 41
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 108700023418 Amidases Proteins 0.000 description 17
- 102000005922 amidase Human genes 0.000 description 17
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 15
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 11
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 11
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 10
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 10
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 10
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 8
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 8
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 8
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 6
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 4
- MZVQCMJNVPIDEA-UHFFFAOYSA-N [CH2]CN(CC)CC Chemical group [CH2]CN(CC)CC MZVQCMJNVPIDEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 amine compound Chemical class 0.000 description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- FZRCKLPSHGTOAU-UHFFFAOYSA-N 6-amino-1,4-dimethylcyclohexa-2,4-diene-1-carbaldehyde Chemical compound CC1=CC(N)C(C)(C=O)C=C1 FZRCKLPSHGTOAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- IYNDLOXRXUOGIU-LQDWTQKMSA-M benzylpenicillin potassium Chemical compound [K+].N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C([O-])=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 IYNDLOXRXUOGIU-LQDWTQKMSA-M 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- LCPDWSOZIOUXRV-UHFFFAOYSA-N phenoxyacetic acid Chemical compound OC(=O)COC1=CC=CC=C1 LCPDWSOZIOUXRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WLJVXDMOQOGPHL-UHFFFAOYSA-N phenylacetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC=C1 WLJVXDMOQOGPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000022 2-aminoethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])N([H])[H] 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000186361 Actinobacteria <class> Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 108010077805 Bacterial Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-WFVLMXAXSA-N DEAE-cellulose Chemical compound OC1C(O)C(O)C(CO)O[C@H]1O[C@@H]1C(CO)OC(O)C(O)C1O GUBGYTABKSRVRQ-WFVLMXAXSA-N 0.000 description 1
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 description 1
- 101100085603 Drosophila melanogaster nclb gene Proteins 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005654 Sephadex Polymers 0.000 description 1
- 239000012507 Sephadex™ Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000020176 deacylation Effects 0.000 description 1
- 238000005947 deacylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 125000004355 nitrogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 150000002960 penicillins Chemical class 0.000 description 1
- 229960003424 phenylacetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000003279 phenylacetic acid Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000012508 resin bead Substances 0.000 description 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical group [H]N([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-N sulfonic acid Chemical compound OS(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
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
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
- C12N11/082—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C12N11/087—Acrylic polymers
Landscapes
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Description
Søknad 792768 (avdelt fra foreliggende søknad) ved-rører et penicillin-acylasepreparat som er nyttig ved fremstilling av 6-aminopenicillansyre ut fra penicilliner, dvs. un-
der anvendelse av enzymet under slike pH-betingelser at deacy-lering (eller spalting av amidgruppen) av penicillinet finner sted under dannelse av den ønskede 6-aminopenicillansyre. Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av slike acylase-enzy-
mer ved fremstilling av 6-aminopenicillansyre (i det følgende kalt "6-APA").
Selv om slike penicillin-acylase- (eller deacylase-) enzymer enten i cellebundet eller cellefri tilstand er blitt anvendt for det angitte formål siden omkring 1961, opptrer det vanskeligheter under anvendelse av det cellefrie e<*>nzym, da det-
te ikke lett lar seg skille fra reaksjonsblandingen. Videre kan ikke det cellebundne enzym lett brukes om igjen. Videre produ-serer begge enzymtyper 6-APA som kontamineres med spormengder av bakterielt protein. Det er i britisk patentskrift 1 193 918 foreslått å overvinne disse vanskeligheter ved å binde enzymet til en polymerbærer og derved gjøre det vann-uløselig. Imidlertid har slike polymer/enzympreparater vist seg å ha dårlig mekanisk stabilitet når polymerene som anvendes som bærer, er slike som generelt er tilgjengelige i kommersiell målestokk for andre formål. Disse polymerer må konstrueres spesielt og fremstilles på en spesiell måte for dette formål, hvilket er svært kostbart. Videre, når 6-APA fremstilles ved innvirkning av acylase-enzymer, er det nødvendig å regulere reaksjonsblandin-
gens pH-verdi innen et snevert område under hele reaksjonen, og dette krever kontinuerlig tilsetning av et alkali for nøytrali-sering av karboksylsyren som resulterer fra den frigjorte peni-cillinsidekjede. Det har vist seg at man, når acylase-enzymet er direkte bundet ved en kovalent binding til en polymerbærer,
må være omhyggelig når man velger alkali som skal anvendes for en slik nøytralisering, og at vanligvis det alkali som velges, natriumhydroksyd, ikke kan anvendes uten at enzymet hurtig dena-tureres. Følgelig, hvis man må anvende en slik flyktig base som ammoniakk eller trietylamin, kan det være nødvendig med en kost-bar modifikasjon av anlegget som for tiden er i anvendelse for fremstilling av 6-APA ved hjelp av acylase-enzymet i sin cellebundne
form, på grunn av at det med enzymet i cellebundet form ikke er noen vanskelighet med hensyn til å anvende natriumhydroksyd for nøytralisering av den frigjorte sidekjedesyre.
Det er også blitt foreslått, i BRD-off.skrift
2 143 062, å fremstille et vann-uløselig penicillin-acylasepreparat ved å adsorbere acylasen på en bærer og deretter tverrbin-de den ved innvirkning av et vannløselig dialdehyd med og uten dannelse av bindinger mellom polymerbæreren og enzymet. Ved denne fremgangsmåte tverrbindes enzymet hovedsakelig rundt bæreren, snarere enn blir bundet til dette av kovalente bindinger.
I ovennevnte off.skrift er det beskrevet forskjellige bærere, f.eks. anionebytteharpikser, dvs. slike som inneholder basiske grupper, f.eks. primære, sekundære eller tertiære aminogrupper eller lignende nitrogene funksjonelle grupper; eller karboksy-metylcellulose; eller polymerer med nøytral reaksjon, f.eks. på grunn av at de funksjonelle grupper som er til stede, er ester-grupper.
Det er oppdaget at bærere som har negativt ladede funksjonelle grupper, er bærere som har positivt ladede funksjonelle grupper, overlegne. For eksempel ble det utført to for-søk for sammenligning av cellulose som har enten positivt eller negativt ladede grupper, nemlig dietylaminoetyl- (DEAE-) cellulose og karboksymetyl- (CM-)cellulose. Betingelsene for kobling av penicillin-acylase til hver bærer ble optimalisert, og den samme enzymløsning ble anvendt for kobling til hver bærer under anvendelse av disse optimale betingelser. Aktiviteten til det endelige, immobiliserte enzympreparat representerte 11 og 42 % av den opprinnelige totale aktivitet for enzymløsningen for henholdsvis DEAE- og CM-cellulosene. De lavere aktiviteter for DEAE-cellulosepreparatene skyldtes dårlig adsorpsjon av enzymet. Da forsøket ble gjentatt under anvendelse av en annen enzym-løsning, var resultatene 24 og 56 % for henholdsvis DEAE- og CM-cellulosene. Imidlertid har enzympreparatene som fremstilles av cellulose, dårlig mekanisk stabilitet, hvilket er rappor-tert av D.L. Regan, P. Dunnill og M.D. Lilly "Immobilized Enzyme Reaction Stability: Attrition of the Support Material" i. Biotechnology and Bioengineering, bind XVI, s.333-343 (1974).
Videre har de preparater som er fremstilt ved adsorpsjon/tverrbindingsteknikken hvor bæreren er en polymer med nøytral aktivitet, karakteristika med hensyn til reaktivitet og gjenanvendbarhet som også kan betraktes som utilfredsstillende. Eksemplevis var stabiliteten av penicillin-acylase som var adsorbert og tverrbundet på den nøytrale bærer "Amberlite" XAD-7, bestemt ved lagring av det immobiliserte enzympreparat ved en temperatur på 37°C, utilfredsstillende, da aktiviteten falt med 66 % etter 14 dagers lagring.
Det er funnet at hvis teknikken i henhold til ovennevnte off-;skrift anvendes med kopolymerer av metakrylsyre, dvs. polymerer som har en karboksylsyrefunksjon av den alifatiske type, er de resulterende enzympreparater overraskende overlegne med hensyn til å ha en enzymaktivitet som opprettholdes etter gjentatt bruk ved produksjon av 6-APA. Bærere som består av mak-roporøse eller geltype-polymerer av styren, akrylsyre eller fenol/ formaldehyd med enten sulfonsyre-, fosforsyre- eller karboksyl-syref unksjonelle grupper, har vist seg å være markert dårligere enn makroporøse kopolymerer av metakrylsyre. Den meget gode sta-, bilitet hos disse preparater kan også vises ved resultatene fra lagring ved 37°C. I ett slikt forsøk tapte aktiviteten til et immobilisert enzympreparat fremstilt ved adsorpsjon pg tverrbind-.. ing av acylase på en makroporøs polymer av metakrylsyre solgt under handelsbetegnelsen "Amberlite" IRC-50, bare 5 % av sin opprinnelige aktivitet etter 14 dagers lagring ved 37°C.
Slike enzymkomplekser er også i besittelse av øket mekanisk stabilitet. Dette trekk angående mekanisk stabilitet er viktig i enhver omrørt tankreaktor, da behovet for omrøring av reaksjonsmiljøet på kraftig måte i den hensikt å opprettholde
en jevn pH-verdi og å redusere alkalinedbrytningen av penicillin til et minimum, er viktig. Videre, i de forbedrede reaktorsystemer som nå er under utvikling, f.eks. hvor det uløselige enzympreparat tilbakeholdes inne i reaktoren ved hjelp av en sikt med egnet maskestørrelse og hvor reaksjonsmediet tappes fra ved full-førelsen av en reaksjon for produksjon av 6-APA, forblir det uløselige enzympreparat inne i reaktoren ferdig for fornyet bruk. På denne måte reduseres de fysiske tap av enzym som normalt er-fares når hele blandingen fjernes fra karet og det uløselige enzympreparat gjenvinnes ved filtrering eller sentrifugering pg returneres til reaksjonskaret. I tillegg unngås mikrobiell kon-taminering av enzympreparatet under håndteringen. Imidlertid må enzympreparatet ikke bli mekanisk nedbrutt slik at det fin-
ner sted beytdelige tap som et resultat av at det passerer
gjennom den tilbakeholdende sikt. Videre, som vist av Régan, Dunnill og Lilly (loe. eit.), har de små partikler som resulterer fra avslitning fra aminoetyl-cellulose som Ø-galaktosidase var festet til, høyere spesifikke aktiviteter enn de store partikler, og det er sannsynlig at tapet av slike partikler fra reaktoren vil resultere i et tap av total aktivitet som ikke er proporsjonalt med vekten av det tapte materiale.
I et annet reaktorsystem, som er beskrevet i belgisk patentskrift 782646, tilbakeholdes det uløselige enzympreparat i en kolonnereaktor gjennom hvilken substrat sirkuleres med stor strømningshastighet i den hensikt at de nødvendige pH-justeringer kan utføres i et kar separat fra det uløselige enzympreparat. Bæreren må derfor ha slike egenskaper at den ikke blir mekanisk nedbrutt ved de høye trykk som er nødvendige for å opprettholde den hurtigstrømmende reaksjonsblanding. Hvert av disse reaktorsystemer kan være modifisert til å funksjonere som kontinuerli-ge reaktorsystemer, og problemene med adekvat mekanisk stabilitet med enzymreaktivitet og gjenanvendelse er fremdeles tilstede.
En videre fordel ved å anvende kopolymerer av metakrylsyre er at disse harpikser selv har god mekanisk stabilitet.
I tillegg, når enzympreparater som er dannet av dem, har avtatt
med hensyn til aktivitet til en uakseptabel verdi etter gjentatt gjenanvendelse i en reaktor, kan harpiksen bli regenerert ved av-drivning av det gjenværende enzym ved behandling med varm alkali. Friskt enzym kan så knyttes til samme harpiks.
Det er også funnet at når enzympreparatene fremstilles ved adsorpsjon på de før nevnte metakrylsyre-kopolymerer fulgt av tverrbinding med visse tverrbindingsmidler kan det resulterende vann-uløselige enzympreparat anvendes ved fremstilling av 6-APA uten at det er nødvendig å ta særlige forsiktighetsreg-ler ved valget av alkali som er nødvendig for å nøytralisere den frigjorte sidekjedesyre. Det er således funnet at forskjellig fra slike systemer hvor enzymet er bundet direkte til en polymerbærer ved kovalente bindinger, natriumhydroksyd kan anvendes for dette formål, hvilket for tiden er vanlig ved anvendelse av cellebundne enzymer. Følgelig unngås modifisering av de ek-sisterende anlegg for å bli tilpasset flyktige alkalier, hvilket ville være nødvendig hvis ammoniakk eller trietylamin skulle anvendes for nøytralisasjon.
US-patentskrift 3 705 084 beskriver adsorpsjon av enzymer på polymere overflater og den påfølgende tverrbinding av dem. Polymerer og kopolymerer av metakrylsyre angis å være egnet for fremstilling av slike polymere overflater. Patentskrif- -Ly tet spesifiserer imidlertid at de polymere overflater må ha adsorpsjonspåskyndende grupper utvalgt blant nitril (=n),- syre-amido-(-CONH2)- og-ureido(-NHCONH2)-grupper, og før polymerer og kopolymerer av metakrylsyre kan anvendes i henhold til patentet, må derfor karboksylgrupper på polymeren og kopolymeren omvandles til en av disse spesifiserte adsorpsjonspåskyndende grupper. Følgelig kan polymerene og kopolymerene av metakrylsyre som anvendes i henhold til patentet, skjelnes fra dem som anvendes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, ved nærvær av disse spesifikke adsorpsjonspåskyndende grupper. Videre, ved å spesifisere nærværet av disse spesifikke adsorpsjonsgrupper, antyder patentet at modifi-serte polymerer og kopolymerer av metakrylsyre utgjør mer nytti-
ge enzymkomplekser enn de umodifiserte polymerer og kopolymerer.
Patentet lærer derfor bort fra foreliggende oppfinnelse at når det gjelder acylase-enzymer, er det de umodifiserte kopolymerer av metakrylsyre som foretrekkes.
For å vise overlegenheten ved kopolymerer av metakrylsyre i acylase-enzympreparater, ble acylase-preparater fremstilt av nylon og polyuretan, to polymerer som er representative for de fo-retrukne og eksemplifiserte polymerer i henhold til ovennevnte US-patent, under anvendelse av glutaraldehyd som tverrbindingsmid-. del, og deres aktivitet ble sammenlignet med et acylase-enzympreparat fremstilt av "Amberlite" IRC-50 på lignende måte. Når man tok i betraktning den avvikende partikkelstørrelse på enzympreparatene, fant man at "Amberlite" IRC-50-preparatet var to til tre ganger mer aktivt enn polyuretanpreparatet, og så meget som 11 ganger mer aktivt enn nylonpreparatet. Disse resultater er beskrevet i detalj i de spesifikke eksempler lengre ut i denne beskri-velse.
Idéen med å adsorbere et enzym på en bærer og tverrbin-de det in situ, er også beskrevet i britisk patentskrift nr.
1 257 263. Dette refererer imidlertid ikke til penicillin-acylase-enzymer. Heller ikke beskriver det anvendelse av metakrylsyre-kopolymerer som bærere. Det refererer heller ikke til de fordeler som oppnås ved å velge bærere med god mekanisk stabilitet. Ikke desto mindre strekker dets idé seg til tverrbinding av enzymet rundt bæreren ved å anbefale bruken av andre polyfunksjonelle reagenser enn vann-løselige dialdehyder, f.eks. bis-diazo-o-diåhisidihV ~ Likeledes'-kritas' det at idéen ved foreliggende opp-" firinelsé" kari' strekkes vt'il å "inkludere" glyoksal og formaldehyd som ?tvé'rrbiridirigsmidler', T tillegg "til glutaraldehyd.
" - - ) :-<'-' Følgelig benyttes"'ved oppf ihnéiseh et vann-uløselig enzympreparat s°m omfatter "ét périicillinacylase-erizym adsbrbert på eh'; vårin-uTøseTig 'polymerbærer - og tvérrbundét' med glutaraldehyd,'<:> glyoksal eller- formaldehyd", og" fremgangsmåten eir karakterisert ved :åf -'déf" anvendes* éf ehz^prepåråt' hvor polymerbæreren er éri; varin^uoppløselig "måkroporøs'kopoTymér av metakrylsyre og divi:hyibehzén><r>Idet<1> kopolymef en ;ér tiln stede i" form av "f indélte.. pa r tikler^-éilér småskuler' med paftikkélstørrelsé i" området 2,0-0",01!'mm^ j' ' 1 l:- '■'■■• <~ v' :;;v '-: •'• "•-'' ''v::
v" •'-"',:;"Frémstiriingen-av6'-amin6p"eriicillansyre omfatter å behandlé: •berizylperiicilliri éilér* f érioksymétylpéhicillin, eller et salt:derav, :i; vandig løsning ved en''pH-vérdi på 6,0-9,0 med det nevnte'vanir-uløsélige' énzymprepar'at'1' <....<>■.<> >"l ,"; Åcylåsé-érizymet for"anvendelse i forbindelse med oppfinnelsen1'^ oppnås - fortrinnsvis-' f ra slike Bakterier som stammer av Escherichia coli, når det anvendes for fremstilling"av 6-APÅ'fra benzylpériiclliin;"eliér for eksempel fra sopper og actinomyceter når fénoksymetyiperiiciiliri^ahvéndés som utgarigsmatériaie". - oi ~\, •0En2yrhakt i vit étén til' deacylase-éhzymet kan bestemmes i forhold'<:>tll<!->"<:>'déts åvné til^å produsere 6-ÅPA fira berizylpeiricillin. Såiédés'ef-aktiviteten f6r~vdeacyiase-éhzyméhe her registrert som mengden"--åv-^-^PA' '(gitt i" 'mikrbmol',' ymbl)"" produsert fra én løs-ning-"av'-benzylpenic'xllih' ved pH'" 7','8 og"' 37 C pir. minutt og pr. milligram -iproteininnhoid i ' ehzymét", idét^proteininnholdet er analysert ved<0>ståhdardmét6'déri'til LbwryV "Enzymaktiviteten til erizymprepaxatérié'kan likeledes'bé^témmés"på basis av mengden av 6-APA ' (i'-7um6r) -produsert: fra~benzyipéniciliiri ved"pH 7,8 og 37°C ::p^ :;-miriutt'/ men' på :basis av Jvéktén" av" ehzymkomplekset' i" gram.
<::>'v;<->Det°ef-'funnet at både effektivitétén av'adsbrpsjons-tverrbindings-réå^s johén' bg' den spesifikke'aktivitet* til det dan-nede vånh-uiøseiige enzympreparat" forbedres etter hvert som" renheten'til'enzymet som årivéhdes , Øker r 'imidlertid, utover eh viss renhet avtar dé' forbedringer som 'er oppnådd ' for'"eri gitt økning -i'renhet, markért, "og 'det "eir således' en økonomisk grénse "
for deri øriskeligé renhét^' Såiedes 'ligger' 'aktiviteten' fil
deacylase-enzymet i området 1,5-30 umol/min/mg protein.
Det kan således være ønskelig å forbedre renheten til enzymet før adsorpsjon og tverrbinding. Dette kan oppnås ved opp-varming av enzymløsningen ved ca. 50°C i et kort tidsrom, f.eks.
ca. 30 minutter og/eller ved ultrafiltrering. Andre konvensjonelle metoder for enzymrensning, f.eks. fraksjonell utfelling eller behandling med ionebyttecelluloser eller "Sephadex" kan også anvendes .
Bærer for den aktuelle bruk er makroporøse kopolymerer
av metakrylsyre. De inneholder derfor frie karboksylgrupper som gir polymeren syrefunksjon.
Metakrylsyrepolymerene må være vann-uløselige og er
derfor i form av tverrbundne kopolymerer av metakrylsyre med divinylbenzen. En fordel ved foreliggende oppfinnelse er at den tillater bruk av polymerbærere som allerede er kommersielle produkter for andre formål, spesielt som kationebytteharpikser av svakt sur natur. Spesielt egnet er den metakrylsyre/divinylbenzen-kopolymer som selges under handelsbetegnelsen "Amberlite" IRC-50 av Rohm and Haas Co.
Polymerbærerne for den aktuelle bruk har form av findelte partikler eller perler med en slik partikkelstørrelse at de vil passere en 10 A.S.T.M.-sikt, dvs. med partikkelstørrelse-diameter under 2,0 mm. Imidlertid må det resulterende enzymkompleks ikke være så findelt at det ikke kan separeres fra reaksjonsblandingen ved en filtreringsprosess eller anvendes i en kolonnereaktor. Således bør polymeren ha en partikkelstørrelse i overkant av 0,01 mm, dvs. at den i alt vesentlig bør tilbakeholdes på en 800 A.S.T.M.-sikt. Det spesifikke valg av.partikkelstør-reise innen dette område vil være avhengig av typen reaktorsystem som anvendes.
Acylase-enzymet som skal bringes i kontakt med polymeren, bør være en vandig løsning og være blitt dialysert inntil dets ione-^ledningsevne er blitt senket fra den vanlige verdi på
5-10 m.mhos til innen området 0,1-5 m.mhos, fortrinnsvis ca.
1 m.mhos. pH-verdien til enzymløsningen bør være mellom 4,5 og 7,0, og det kan være nødvendig å gjøre noen empiriske forsøk for å bestemme den optimale pH-verdi innen dette område hvis man skal kunne oppnå maksimal adsorpsjon og bevart enzymaktivitet. Imid-lertid er denne optimale verdi vanligvis mellom pH 5,2 og 6,5. Polymeren bør bringes i kontakt med enzymløsningen i et tilstrekkelig langt tidsrom til å sikre maksimal enzymadsorpsjon. Denne oppholdstid er vanligvis mellom 2 og ,16 timer.
Etter sin adsorpsjon på bæreren tverrbindes enzymet
in situ ved behandling med et tverrbindingsmiddel utvalgt blant glutaraldehyd, glyoksal og formaldehyd. Anvendelsen av glutaraldehyd eller qlyoksal foretrekkes, idet glutaraldehyd spesielt resulterer i enzympreparater med de mest fordelaktige egenskaper når de anvendes ved produksjon av 6-APA. Tverrbindingsmidlet anvendes normalt i vandig løsning ved en konsentrasjon mellom 0,1
og 15 vekt%, fortrinnsvis 0,5-5,0 vekt%.
Etter fullførelse av tverrbindingsreaksjonen er det
ønskelig å sikre at noe av tverrbindingsmidlet som ikke har reagert, fjernes eller gjøres uskadelig. Eksempelvis kan over-skuddet av midlet fjernes ved vasking med vann eller med en løs-
ning av en aminforbindelse, og urinstoff har vist seg å være meget effektivt for dette formål.
Før anvejidelse i produksjonen av 6-APA bør pH-verdien
til enzympreparatet justeres omhyggelig til den verdi som skal anvendes i produksjonsprosessen, vanligvis ved tilsetning av alkali ved slutten av tverrbindingsreaksjonen. En slik pH-verdi er i området 6,0-9,0, men er vanligvis mellom pH 7,0 og 8,5, og en pH— verdi på 7, 8 foretrekkes. For en slik anvendelse bringes enzympreparatet i henhold til oppfinnelsen i kontakt med en vandig
løsning av benzylpenicillin eller fenoksymetylpenicillin eller av et salt derav, idet en slik løsning har den ønskede pH-verdi. Reaksjonstemperaturen holdes vanligvis i området 30-50°C, fortrinnsvis 37°C. Under reaksjonen frigjøres fenyleddiksyre fra benzylpenicillin og fenoksyeddiksyre fra fenoksymetylpenicillin, og denne syren nøytraliseres kontinuerlig eller periodevis for regulering av reaksjonsblandingens pH-verdi innen det ønskede område. Som angitt ovenfor, viser valget av alkali for denne nøy-tralisering seg ikke å være kritisk. Derfor anvendes oftest natriumhydroksydløsning, selv om en flyktig aminbase, f.eks. ammoniakk eller trietylamin, kan brukqs om s£ ønskes.
De vann-uløselige enzympreparater sem anvendes i henhold til oppfinnelsen er ofte tilstrekkelig stabile, både mekanisk og biologisk, til at de kan anvendes for å mulig-gjøre minst 40 suksessive spaltninger av penicillin i en batch-reaktor.
Oppfinnelsen skal illustreres ved hjelp av eksempler,
i hvilke det ble anvendt et delvis renset preparat av acylase-enzym som var fremstilt ved frigjøring av enzymet fra cellene fra en acylaseproduserende stamme av Escherichia coli NClB 8734 ad mekanisk vei i en homogenisator.
Cellesedimenter ble deretter fjernet ved filtrering etter justering til pH 5,0, og enzymløsningen ble renset ytterligere etter behov for frembringelse av det ønskede område av spesifikk aktivitet (dvs. 1,5-30 /Umol/min/mg protein). Enzym-løsningen ble deretter dialysert til den hadde en ledningsevne på tilnærmet 1 m.mho.
Eksempel 1 (sammenligning)
Alikvoter (20, 25 eller 50 g) av kommersielt tilgjengelige kationiske og anioniske ionebytteharpikser, som angitt nedenunder, ble suspendert i destillert vann (ca. 100-500 ml) og justert til pH-verdier mellom 4,4 og 6,3 for de kationiske harpiksers vedkommende og til pH-verdier mellom 6,5 og 9,0 for de anioniske harpiksers vedkommende, ved tilsetning av natriumhydroksyd eller saltsyre under kraftig omrøring. Harpiksene ble gjenvunnet ved filtrering, godt vasket med destillert vann og ble igjen suspendert i en løsning av delvis renset penicillin-acylase (60-100, 250 eller 500 ml; spesifikk aktivitet: 3,85-6,75 /umol/ min/mg protein; ledningsevne: <1 mrmho) ...justert til den rette pH-verdi. Mengden av enzym som behandles med harpiksen, ble variert mellom 71 og 308 /umol/min/g harpiks. Enzymet ble tillatt å adsorbere under forsiktig omrøring i ca. 16 timer. Harpiksene ble gjenvunnet ved filtrering, resuspendert i en løsning av glutaraldehyd i vann (100 ml, 0,825-3,3 vekt/volum%) og ble tillatt å reagere i ca. 16 timer. De resulterende enzym-har-pikspreparater ble gjenvunnet, vasket 3 ganger med destillert vann, resuspendert i vann eller 0,2m fosfat-puffer pH 7,8 og justert til pH 7,8, behandlet i 1 time med en vandig løsning av urinstoff (100 ml, 0,lm, pH 7,8) og endelig vasket 3 ganger med destillert vann.
Hvert enzympreparat som var fremstilt på denne måte, ble anvendt for fremstilling av 6-APA ut fra benzylpenicillin under standardbetingelser ved pH 7,8 og 37°C. Aktivitetene til enzympreparatene er gjengitt i tabell I. Aktivitetene refererer til preparater som er fremstilt ved den optimale pH-verdi for enzymadsorpsjon og tilbakeholdt enzym-aktivitet.
"Bio-Rex" og "Chelex"-harpiksene er kommersielle produkter fra Bio-Rad Laboratories, California, U.S.A., "Lewatit"-harpiksene er kommersielle produkter fra Bayer A.G., BRD, "Zeokarb"- og "Zerolit"-harpiksene er kommersielle produkter fra The Permutit Co. Ltd. og "Amberlite"-harpiksene er kommersielle produkter fra Rohm & Haas, Philadelphia, U.S.A. Fordelene ved oppfinnelsen hvor bæreren er en kopolymer av metakrylsyre (for-søk o) fremgår av den følgende tabell.
TABELL I
Fotnoter:
/ X_'\ Resultatene var meget variable, og de angitte verdier
er gjennomsnitt av flere målinger.
Polymerstrukturen er ikke kjent.
/ 3\ Harpiksen er ikke kommersielt tilgjengelig.
/ k\ Maskestørrelse 100-200, kfr. 14,50 for andre harpikser.
Harpiksene a - c er sterkt anioniske.
Harpiksene d - f er svakt anioniske.
Harpiksene g - 1 er sterkt kationiske.
Eksempler 2- 5
Disse eksempler illustrerer effekten av å variere renheten til acylase-enzymet under adsorpsjonstrinnet. Den anvendte fremgangsmåte var som beskrevet i eksempel 1. Enzymet ble adsorbert ved pH 5,7, og enzym- harpikspreparatet ble behandlet med 3,3 vekt/volum% glutaraldehyd. Den anvendte harpiks var "Amberlite" IRC-50, som var vasket med alkali oq deretter med syre. De spesifikke aktiviteter for enzympreparatenel som var oppnådd på denne måte, er som angitt i tabell II nedenunder. Resultatene i tabell II indikerer at økning av renheten til utgangs-enzvmet innen cie>+ te område øker den spesifikke aktivitet for enzympreparatet.
Eksempler 6- 15
Betydningen av pH-verdien ved hvilken enzymet ble adsorbert på harpiksen, ble vist i disse eksempler, hvor: (a) Fem alikvoter av "Amberlite" IRC-50-harpiks (50 g) ble justert til henholdsvis pH 4,9, 5,1, 5,3, 5,5 og 5,7, tørket og deretter ble hver av dem tilsatt til en løs-ning av delvis renset penicillin-acylase (95 ml; aktivitet: 60,9 ^mol/min/ml, 16,8 mg protein/ml; ledningsevne: 0,55 m.mhos; laget istand til et slutt-volum .på 200 ml). Etter adsorpsjon Å 16 timer ved den aktuelle pH-verdi ble enzympreparatet behandlet på den måte som er beskrevet i eksempel 1; eller (b) fem ytterligere alikvoter av den samme harpiks ble behandlet på samme måte med unntagelse av at adsorpsjons-prosessen ble utført i pH-området 5,7-6,5. Enzymet som ble anvendt for disse harpikser, hadde følgende karakteristika: (105 ml; aktivitet: 54,7 /umol/min/ml;
9,03 mg protein/ml; ledningsevne: 0,75 m.mhos).
Resultatene fra disse forsøk er gjengitt i tabell III nedenunder. Disse resultater viser at den optimale pH-verdi for adsorpsjonstrinnet er fra 5,2 til 5,8.
Eksempler 16 og 17
Disse eksempler viser effekten av å anvende den samme harpiks, men med forskjellig partikkelstørrelse. Således ble det anvendt en kromatografikvalitet av harpiksen "Amberlite" IRC-50,
dvs. "Amberlite" CG-50 Type I med en partikkelstørrelse som pas-
serte en 100 A.S.T.M.-sikt, men ble holdt tilbake på en 200 A.S.T.M.-sikt (dvs. en partikkelstørrelse på 0,074-0,149 mm).
En alikvot (15 g) av harpiks ble tillatt å adsorbere
enzym (200 ml, 23,7 umol/min/ml;, 3,86 /.(mol/min/mg protein) ved pH 6,3 i 3 timer. Enzymp<rep>aratet ble gjenvunnet, behandlet med glutaraldehyd (200 ml, 0,825 vekt/volum%) i 16 timer og gjenvun-
net og vasket som beskrevet i eksempel 1. Produktet (21 g) hadde en aktivitet på 114,5 /j.mol/min/g fuktig vekt, og denne verdi må sammenlignes med den som er angitt i eksempel 2, hvor "Amberlite" IRC-50 ble anvendt med en partikkelstørrelse som passerte en 14 A.S.T.M.-sikt, men ble holdt tilbake på en 50 A.S.T.M.-sikt (dvs. med en partikkelstørrelsesdiameter på 0,297-1,41 mm).
Dette viser at det oppnås forbedrede resultater når harpiksen har
den minste størrelse.
Forsøket ble gjentatt under anvendelse av en farma-
søytisk kvalitet av "Amberlite", nemlig "Amberlite" IRP-64 med en partikkelstørrelse som passerte en 100 A.S.T.M.-sikt, men ble holdt tilbake på en 500 A.S.T.M.-sikt, dvs. en partikkelstørrelse på <0,037-0,149 mm i diameter. Harpiksen ble tillatt å adsorbere enzym (3920 ^mol/min/g harpiks; spesifikk aktivitet: 17,4 /umol/
min/mg protein) ved pH 6,3. Enzympreparatet ble så omsatt med glutaraldehyd (3,3 vekt/volum%) og behandlet som beskrevet i eksempel 1. Det resulterende enzym-harpikspreparat hadde en spesifikk aktivitet på 478,4 /.imol/min/g fuktig vekt.
Eksempel 18
pH-verdien til "Amberlite" IRC-50-harpiks ble justert
til 5,5 enten ved vasking med 0,2m fosfatpuffer med den angitte pH-verdi eller ved oppslemming i destillert vann og tilsetning av natriumhydroksydløsning. Harpiksen ble så ytterligere vasket med destillert vann til det ikke var noen forandring i ledningsevnen til vannet.
Den fuktige harpiks (100 g) ble tilsatt til penicillin-acylasen med aktivitet 5,25 M^ol/min/mg protein i 500 ml 0,02m fosfatpuffer med pH 5,5 og omrørt i 20 timer ved romtemperatur.
Det faste stoff ble gjenvunnet ved filtrering, resuspendert i
500 ml 0,25 vekt/volum% glutaraldehyd oppløst i fosfatløsningen og omrørt i ytterligere 20 timer ved romtemperatur. Det resulterende enzympreparat ble så gjenvunnet ved filtrering og vasket med 0,2m fosfatpufferløsning med pH 7,8 inntil harpiksen ble brakt i likevekt ved denne pH-verdi.
Det således fremstilte enzympreparat (15 g) ble så anvendt for spaltning av 200 ml av en 6,25 vekt/volum% vandig løs-ning av benzylpenicillin, 0,02m fosfatpuffer ved pH 7,8 i 2 timer ved 37°C. Det viste seg at enzympreparatet lett kunne gjenvinnes for anvendelse på ny og at dets mejcaniske og biologiske stabilitet ble bevart slik at preparatet- kunne brukes om igjen minst 25 ganger.
Eksempel 19
Dette eksempel viser anvendelsen av et enzympreparat i henhold til oppfinnelsen i en produksjon av 6-APA i stor skala, samt den enestående gjenanvendbarhet av preparatet under disse betingelser.
Det ble fremstilt et enzympreparat under anvendelse av "Amberlite" IRC-50. Det hadde en aktivitet på 26,3 pmol/min/g og ble anvendt for spaltning av 40 liter benzylpenicillinløsning med konsentrasjon 6,5 vekt/volum% tillaget i 0,02m fosfatpuffer. Enzympreparatet ble holdt i karet ved hjelp av en trådduk. Således ble løsningen, av 6-APA produkt filtrert fra da reaksjonen var ferdig, preparatet ble vasket med vann og en reaksjon til ble satt i gang. Den gjennomsnittlige effektivitet for omdannelsen til 6-APA av 50 suksessive, fornyede anvendelser, hver av 6 timers varighet, var 95%.
Eksempel 20 (sammenlikning)
Dette eksempel viser den mekaniske stabilitet til et enzympreparat som anvendes i henhold til oppfinnelsen, fremstilt og beskrevet i eksempel 1, ut fra harpiksen "Amberlite" IRC-50, sammenlignet med et som ble fremstilt på lignende måte, men ut fra et polymer-substrat med nøytral aktivitet, nemlig harpiksen "XAD-7" som er en tverrbundet akrylatester som er kommersielt tilgjengelig fra Rohm & Haas Corp. U.S.A.
Prøver av hvert enzym<p>reparat ( ±te kg) ble suspendert i 8 liter 0,2m fosfatpuffer ved pH 7,8 og 37°C, og hver blanding ble omrørt i 72 timer ved 200 o.p.m. i en "New Brunswick Magnaferm" fermentator med ledeplater. Det ble tatt prøver med
4 timers intervaller, og disse ble visuelt undersøkt med hensyn på nedbrytning av harpiksperler. Nedbrytning av "XAD-7"-perlene var avgjort større enn for "IRC-50"-perlene, slik at en prøve av sistnevnte etter 64 timer lignet en prøve av "XAD-7"-harpiksen tatt etter 8 timer. Disse resultater viste tydelig "IRC-50"-harpiksens større mekaniske styrke.
Eksempel 21
Enzympreparat med "Amberlite" IRC-50 som bærer (235 g,39,4 l%ol/min/g)/ fremstilt som beskrevet i eksempel 1, ble anvendt for spaltning av 6,25 vekt/volum% kalium-benzylpenicillin G i en serie på 10 på hver-
andre følgende forsøk. Hvert forsøk ble utført med 1 liter kalium-benzylpenicillin G i 2,5 timer ved 37°C og pH 7,8.
"Amberlite" IRC-50-harpiksen ble fjernet ved filtrering etter hvert forsøk og vasket med destillert vann. Filtratet og vaske-vannene ble konsentrert ved roterende vakuum-inndampning, konsen-tratet ble blandet med like volumdeler metylisobutylketon, av-
kjølt til 4-l0°C og endelig surgjort for utfelling av 6-aminopenicillansyre. 6-aminopenicillansyren ble vasket med litt destillert vann, skyllet med aceton og ovnstørket. Det gjennomsnittlige vektutbytte av 6-aminopenicillansyre fra de 10 forsøk
var 91,3%.
Eksempel 22 (sammenlikning)
Adsorpsjon av acylase- enzym på uretanbelagt polyetylen
LD-polyetylenpartikler (<C400/um) ble belagt med en uretanpolymer ("Urithane" 641W. Cray Valley Products Limited) og fikk tørke i 10 dager. Materialet ble deretter vasket i 1 time med . 20 volum% vandig aceton, skyllet ekstra godt med destil-
lert vann, og alikvoter på 5 g ble tillatt å adsorbere enzym (125 ml, 54,0 /jmol/min/ml, 3,80 /_<mol/min/mg protein) i 5 timer i området pH 4,8-9,0. De uretanbelagte partikler ble fjernet ved filtrering, behandlet med glutaraldehyd (75 ml, 3,3 vekt/volum%)
i 3 timer og deretter brakt i likevekt til pH 7,8 som beskrevet i eksempel 1.
Til tross for at de uretanbelagte partikler i gjennom-
snitt har mindre størrelse enn "IRC-50", var de oppnådde spesi-
fikke aktiviteter 2-3 ganger mindre enn dem som ble oppnådd under anvendelse av "IRC-50".
Eksempel 23 (sammenlikning)
Adsorpsjon av acylase- enzym på nylon
"Orgolacq" (pulverisert nylon 6, diameter <30^m, Ato
Chimie (U.K.) Limited) ble vasket i 1 time med 65 vekt/volum%
maursyre og deretter skyllet ekstra godt med destillert vann. Alikvoter (10 g) ble tillatt å adsorbere enzym (100 ml, 50,9 IU mol /min/ml, 4,7 umol/min/mg protein) i 16 timer i pH-området 4,8-9,0. Det pulveriserte nylon ble fjernet ved filtrering, behandlet med glutaraldehyd (100 ml, 3,3 vekt/volum%) i 3 timer og gjenvunnet og vasket som beskrevet i eksempel 1. Den høyeste aktivitet som ble oppnådd (pH 4,8) var 41,7 /.mpl/min/g fuktig vekt som var sammenlignbar med.et typisk preparat av _"IRC-50".
Når det imidlertid tas hensyn, til forskjellen i partikkelstør-
relse for nylonet og "IRC-50", viste "IRC-50" seg å være langt overlegen. Således kunne "IRP 64" (farmasøytisk kvalitet "IRC-50", partikkelstørrelse 0,037-0,149 mm) kobles med acylase og gi preparater med spesifikk aktivitet 478 p.mol/min/g fuktig vekt, mer enn 11 ganger større enn nylonpreparatene.
Eksempel 24 (Sammenlikning)
( a). Kobling
Et enzympreparat ble fremstilt i overensstemmelse med eksempel 4 i henhold til BRD-off.skrift nr. 2 215 687 på følgende måte:
100 g polymer fremstilt.i overensstemmelse med eksem-
pel 4a i off.skriftet ble tilsatt til penicillinacylase-enzym-
løsning (5 1,total aktivitet 4 ,992 x 10 enheter), og blandingen ble omrørt i 2o timer. pH-verdien ble holdt på 6,3 ved tilsetning av natriumhydroksyd. Enzym/polymerpreparatet ble utvunnet ved filtrering og vasket med 0,05M fosfatpuffer pH 7,5 inneholdende IM natriumklorid (51) og til slutt med 0,05M fosfatpuffer pH 7,5
(51). Den spesifikke aktivitet for det endelige produkt var
2 91 000 enheter/g.
Et annet enzym/polymerpreparat ble fremstilt i henhold
til foreliggende oppfinnelse på følgende måte: 200 g "Amberlite" IRC-50 ble tilsatt til en løsning av penicillinacylase-enzym (3 lj total aktivitet 2,995 x IO*' enheter)
og blandingen ble omrørt i 18 timer ved pH 5,7 som ble opprett-
holdt ved tilsetning av 1,0M natriumhydroksyd. Enzym/polymer-preparatet ble utvunnet ved filtrering og tilsatt til en 1,25 vekt/vol.% løsning av glutaraldehyd og omrørt i 3 timer. Det tverrbundne enzym/polymerpreparat ble utvunnet ved filtrering og vasket med destillert vann (3x2 1) og resuspendert i 0,25M fosfatpuffer pH 7,8, og suspensjonen ble justert tilbake til pH 7,8
ved tilsetning av IM natriumhydroksydløsning. Det tverrbundne enzym/polymerpreparat ble igjen utvunnet ved filtrering og vasket med destillert vann. Den spesifikke aktivitet for produktet var
307 000 enheter/g.
( b) 6- APA- fremstilling
Til en løsning av 6,25 vekt/vol.% benzylpenicillin
(1 liter) ved 37°C og pufret til pH 7,8 i et glasskår utstyrt med en varme/kjølekappe og en padlerører av rustfritt stål ble tilsatt en mengde av enzym/polymerpreparat som hadde en aktivitet på 50 x 10^ enheter. Blandingen fikk reagere i 2,5 timer.
Under reaksjonsperioden ble væskens pH-verdi holdt på 7,8 ved tilsetning av 10 % natriumhydroksydløsning, og preparatet ble deretter fjernet ved filtrering og filtratet vasket med vann. Aktiviteten til enzym/polymerpreparatet ble så vurdert under anvendelse av paradimetylaminobenzaldehyd-metoden (PDAB), og preparatet ble tilsatt til en ytterligere mengde av penicillin G-løsning for gjentagelse av prosessen.
Claims (1)
- Fremgangsmåte for fremstilling av 6-aminopenicillansyre, som omfatter å behandle i vandig løsning som holdes ved en pH-verdi på 6,0-9,0, benzylpenicillin eller fenoksymetylpenicillin, eller et salt derav, med et vann-uløselig enzympreparat, idet dette enzympreparat omfatter et penicillin-acylase-enzym som er adsorbert på en vann-uløselig polymerbærer og tverrbundet med glutaraldehyd, glyoksal eller formaldehyd, karakterisert ved at det anvendes et enzympreparat hvor polymerbæreren er en vann-uoppløselig makroporøs kopolymer av metakrylsyre og divinylbenzen, idet kopolymeren er til stede i form av findelte partikler eller små kuler med partikkelstørrelse i området 2,0-0,01 mm.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB59978/73A GB1492937A (en) | 1973-12-28 | 1973-12-28 | Enzyme complexes and their use |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO744705L NO744705L (no) | 1975-07-28 |
NO144633B true NO144633B (no) | 1981-06-29 |
NO144633C NO144633C (no) | 1981-10-07 |
Family
ID=10484785
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO744705A NO144633C (no) | 1973-12-28 | 1974-12-27 | Fremgangsmaate for fremstilling av 6-aminopenicillansyre |
NO792768A NO144637C (no) | 1973-12-28 | 1979-08-27 | Vann-uopploeselig penicillinacylasepreparat for anvendelse ved fremstilling av 6-aminopenicillansyre |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO792768A NO144637C (no) | 1973-12-28 | 1979-08-27 | Vann-uopploeselig penicillinacylasepreparat for anvendelse ved fremstilling av 6-aminopenicillansyre |
Country Status (25)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US4001264A (no) |
JP (2) | JPS5729154B2 (no) |
AT (1) | AT340586B (no) |
BE (1) | BE823782A (no) |
CA (1) | CA1034523A (no) |
CH (1) | CH603678A5 (no) |
CS (1) | CS200176B2 (no) |
DD (1) | DD115682A5 (no) |
DE (1) | DE2459350C2 (no) |
DK (1) | DK153502C (no) |
ES (1) | ES433375A1 (no) |
FI (1) | FI53973C (no) |
FR (1) | FR2303021A1 (no) |
GB (1) | GB1492937A (no) |
HU (1) | HU169831B (no) |
IE (1) | IE41467B1 (no) |
IL (1) | IL46327A (no) |
IN (1) | IN138389B (no) |
NL (1) | NL186396C (no) |
NO (2) | NO144633C (no) |
PL (1) | PL94970B1 (no) |
SE (1) | SE420622B (no) |
SU (1) | SU654170A3 (no) |
YU (1) | YU39657B (no) |
ZA (1) | ZA748253B (no) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2607766C3 (de) * | 1976-02-26 | 1978-12-07 | Behringwerke Ag, 3550 Marburg | Verfahren zur Herstellung von trägergebundenen biologisch aktiven Substanzen |
US4205128A (en) * | 1976-03-31 | 1980-05-27 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for producing immobilized enzyme compositions |
SU1022988A1 (ru) * | 1979-09-28 | 1983-06-15 | Всесоюзный кардиологический научный центр АМН СССР | Стабилизированна урокиназа,обладающа тромболитической активностью,и способ ее получени |
JPS58116238U (ja) * | 1982-02-02 | 1983-08-08 | 株式会社ユ−シン | トランジスタの放熱板装置 |
JPS5977232U (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-25 | 松下電器産業株式会社 | 部品固定装置 |
JPS6030683A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-16 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | 酵素固定樹脂組成物並びにその製造法及び再生法 |
JPS62161252U (no) * | 1986-04-04 | 1987-10-14 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH538003A (fr) * | 1968-03-29 | 1973-01-31 | Anvar | Procédé pour l'obtention d'articles textiles porteurs d'enzymes |
ES365631A1 (es) * | 1968-04-05 | 1971-03-16 | Beecham Group Ltd | Un procedimiento para la preparacion de acido 6-aminopeni- cilanico. |
US3705084A (en) * | 1970-03-18 | 1972-12-05 | Monsanto Co | Macroporous enzyme reactor |
GB1357317A (en) * | 1970-08-27 | 1974-06-19 | Beecham Group Ltd | Enzymes |
IL39158A (en) * | 1971-04-28 | 1977-08-31 | Snam Progetti | Enzymatic scission and synthesis of penicillins and cephalosporins |
US3860490A (en) * | 1972-02-11 | 1975-01-14 | Nat Patent Dev Corp | Process of subjecting a microorganism susceptible material to a microorganism |
DE2215687C3 (de) * | 1972-03-30 | 1980-12-11 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Neue wasserunlösliche Proteinpräparate |
DE2215539C2 (de) * | 1972-03-30 | 1984-08-02 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Neue wasserunlösliche Enzym-, insbesondere Penicillinacylase-oder Enzyminhibitor-Präparate |
US3983001A (en) * | 1972-05-10 | 1976-09-28 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Isolation of biologically active compounds by affinity chromatography |
GB1400468A (en) * | 1972-07-22 | 1975-07-16 | Beecham Group Ltd | Enzyme preparation and use thereof |
-
1973
- 1973-12-28 GB GB59978/73A patent/GB1492937A/en not_active Expired
-
1974
- 1974-12-06 IE IE2527/74A patent/IE41467B1/en unknown
- 1974-12-12 US US05/532,051 patent/US4001264A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-12-16 DE DE2459350A patent/DE2459350C2/de not_active Expired
- 1974-12-17 SE SE7415863A patent/SE420622B/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-12-19 AT AT1013374A patent/AT340586B/de active
- 1974-12-20 CA CA216,589A patent/CA1034523A/en not_active Expired
- 1974-12-20 NL NLAANVRAGE7416746,A patent/NL186396C/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-12-20 IN IN2819/CAL/1974A patent/IN138389B/en unknown
- 1974-12-23 BE BE151877A patent/BE823782A/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-12-23 CS CS748978A patent/CS200176B2/cs unknown
- 1974-12-24 CH CH1733574A patent/CH603678A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-12-24 IL IL46327A patent/IL46327A/xx unknown
- 1974-12-24 DD DD183411A patent/DD115682A5/xx unknown
- 1974-12-26 FR FR7442845A patent/FR2303021A1/fr active Granted
- 1974-12-26 YU YU3471/74A patent/YU39657B/xx unknown
- 1974-12-27 PL PL1974176893A patent/PL94970B1/pl unknown
- 1974-12-27 DK DK683574A patent/DK153502C/da not_active IP Right Cessation
- 1974-12-27 FI FI3770/74A patent/FI53973C/fi active
- 1974-12-27 SU SU742096409A patent/SU654170A3/ru active
- 1974-12-27 ES ES433375A patent/ES433375A1/es not_active Expired
- 1974-12-27 HU HUBE1216A patent/HU169831B/hu not_active IP Right Cessation
- 1974-12-27 NO NO744705A patent/NO144633C/no unknown
- 1974-12-28 JP JP754216A patent/JPS5729154B2/ja not_active Expired
- 1974-12-30 ZA ZA00748253A patent/ZA748253B/xx unknown
-
1978
- 1978-10-27 US US05/955,224 patent/US4230804A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-08-27 NO NO792768A patent/NO144637C/no unknown
-
1981
- 1981-10-16 JP JP56165547A patent/JPS5838152B2/ja not_active Expired
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tischer et al. | Immobilized enzymes: methods and applications | |
US4288552A (en) | Immobilized intracellular enzymes | |
US4839419A (en) | Method for immobilizing dissolved proteins | |
Gemeiner et al. | Biochemical engineering of biocatalysts immobilized on cellulosic materials | |
JPS638749B2 (no) | ||
NO144633B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av 6-aminopenicillansyre | |
EP0034933B1 (en) | Immobilized enzymes, a process for their preparation, and their use in converting substrates to products | |
WO1997044478A1 (en) | Process and carrier for the production of isomaltulose by immobilized micro-organisms | |
JPS6219835B2 (no) | ||
US4578354A (en) | Immobilization of catalytically active microorganisms in agar gel fibers | |
US4206259A (en) | Support matrices for immobilized enzymes | |
Smiley et al. | Immobilized enzymes | |
CA1267618A (en) | Stabilization of intracellular enzymes | |
JPH022587B2 (no) | ||
Pitcher | Introduction to immobilized enzymes | |
JP2000513570A (ja) | 固定化された微生物によるイソマルツロースの製造方法およびそのための担体 | |
CA1248896A (en) | On-column loading | |
Leuba et al. | Immobilization of the β-galactosidase from Aspergillus niger on chitosan | |
STANLEY et al. | Symposium: Immobilized enzymes in food systems: The chemistry of immobilizing enzymes | |
Smiley | Immobilized Enzymes KL Smiley And GW Strandberg Northern Regional Research Laboratory, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois I. Introduction | |
Braun et al. | Whole Cells and Enzymes Immobilized on Chitosan | |
CHITOSAN et al. | RAA MUZZARELLI | |
Heras et al. | Inlfuence of the Solvent and the Solid Support on the Microenvironment of Immobilized α-Chymotrypsin | |
JPH0320230B2 (no) | ||
JPS59109173A (ja) | 固定化生体触媒の製法 |