RU2294369C2 - Method for preparing immobilized urease - Google Patents
Method for preparing immobilized urease Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294369C2 RU2294369C2 RU2004115002/13A RU2004115002A RU2294369C2 RU 2294369 C2 RU2294369 C2 RU 2294369C2 RU 2004115002/13 A RU2004115002/13 A RU 2004115002/13A RU 2004115002 A RU2004115002 A RU 2004115002A RU 2294369 C2 RU2294369 C2 RU 2294369C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- enzyme
- carrier
- urease
- immobilization
- activity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам получения иммобилизованной уреазы, и может найти применение в аналитической промышленности (создание ферментных электродов) при очистке сточных вод от мочевины.The invention relates to biotechnology, in particular to methods for producing immobilized urease, and may find application in the analytical industry (creation of enzyme electrodes) in the treatment of wastewater from urea.
Известен способ получения иммобилизованной уреазы (АС 1373730, опубл. 15.02.88), заключающийся в увеличении стабильности фермента при хранении после его связывания с окисленным углем в присутствии стероидных гликозидов. Недостатком способа является значительное увеличение активности исходной уреазы (более 100%), что может быть связано с влиянием самих гликозидов на ход ферментативной реакции.A known method of obtaining immobilized urease (AC 1373730, publ. 15.02.88), which consists in increasing the stability of the enzyme during storage after binding to oxidized carbon in the presence of steroid glycosides. The disadvantage of this method is a significant increase in the activity of the initial urease (more than 100%), which may be due to the influence of the glycosides themselves on the course of the enzymatic reaction.
Следующий способ получения иммобилизованной уреазы состоит в связывании фермента с окисленным активированным углем, модифицированным четыреххлористым титаном (АС 1090715, опубл. 07.05.84). Недостатками являются невысокий процент связывания фермента с носителем и небольшой срок сохранения активности ферментного препарата.The next way to obtain immobilized urease is to bind the enzyme with oxidized activated carbon, modified titanium tetrachloride (AC 1090715, publ. 07.05.84). The disadvantages are the low percentage of binding of the enzyme to the carrier and a short shelf life of the enzyme preparation.
Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения иммобилизованной уреазы, заключающийся в связывании фермента с неорганическим носителем, активированным γ-аминопропилтриэтоксисиланом и глутаровым альдегидом (АС 925183, опубл. 15.10.82). Недостатком является использование вредных веществ в качестве модификаторов поверхности неорганического носителя, длительность и многостадийность процесса иммобилизации, а также невысокая величина удельной активности иммобилизованной уреазы при низком диапазоне термостабильности.The closest to the expected technical essence and the achieved positive effect is a method of obtaining immobilized urease, which consists in binding the enzyme to an inorganic carrier activated by γ-aminopropyltriethoxysilane and glutaraldehyde (AC 925183, publ. 15.10.82). The disadvantage is the use of harmful substances as modifiers of the surface of the inorganic carrier, the duration and multi-stage process of immobilization, as well as the low specific activity of the immobilized urease with a low range of thermal stability.
Задачей изобретения является увеличение удельной активности и диапазона термостабильности иммобилизованной уреазы при оптимуме рН с высоким процентом связывания фермента с носителем и упрощении процесса иммобилизации фермента.The objective of the invention is to increase the specific activity and thermostability range of immobilized urease at optimum pH with a high percentage of binding of the enzyme to the carrier and simplification of the process of immobilization of the enzyme.
Поставленная задача решается способом, включающим иммобилизацию фермента уреазы на неорганическом носителе - аэросиле, поверхность которого модифицирована природным высокомолекулярным соединением - казеином.The problem is solved by a method involving the immobilization of the urease enzyme on an inorganic carrier - aerosil, the surface of which is modified by a natural high-molecular compound - casein.
Способ осуществляют следующим образом. К 5 г аэросила добавляют 50 мл дистиллированной воды и перемешивают его с казеином, взятым в количестве 3-15 мас.% и растворенным в 10 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Полученную суспензию оставляют созревать при комнатной температуре в течение 24 часов. Формирование жесткого остова носителя проводят при тщательном перемешивании в течение 1 часа при температуре 110-130°С. Полученный носитель просеивают через сито с размером ячеек 230 мкм и пятикратно отмывают дистиллированной водой по 100 мл до рН промывных вод 7,0. Для иммобилизации используют фермент уреазу, выделенную из бобов сои, с удельной активностью 3460 Е/г. К 1 г влажного носителя добавляют 2,0 мл раствора фермента в фосфатно-солевом буфере рН 7,0 с концентрацией уреазы 4,0 мг/мл. Объем раствора фермента был выбран с учетом полной смачиваемости носителя. Концентрация фермента обусловлена возможностью более полного проведения процесса иммобилизации. Раствор фермента с концентрацией менее 4,0 мг/мл использовать нецелесообразно, т.к. будет иметь место неполная нагрузка фермента на носитель. Увеличение концентрации фермента выше 4,0 мг/мл недопустимо в связи с конкуренцией молекул уреазы за право обладать центрами связывания, находящимися на поверхности носителя. Иммобилизацию проводят в течение 24 часов при температуре 4°С. Время иммобилизации обусловлено процессом полного связывания фермента с носителем. Температура иммобилизации выбрана с учетом максимального сохранения активности нативного фермента. По завершению процесса иммобилизации носитель с иммобилизованным ферментом отмывают трехкратно бидистиллированной водой объемом по 50 мл до полного удаления несвязавшегося фермента, что фиксируют на спектрофотометре СФ-26 при длине волны 280 нм против бидистиллированной воды. Активность нативного и иммобилизованного фермента оценивают фотоколориметрическим методом. В качестве субстрата используют раствор мочевины в фосфатном буфере. Для установления оптимума рН-активности иммобилизованной уреазы ферментативную реакцию проводят в фосфатном буфере при рН 5,4-7,0. Предел термостабильности иммобилизованной уреазы устанавливают по значениям наибольшей активности фермента при проведении ферментативной реакции в интервале температур от 10 до 60°С, так как ниже 10°С ферментативная реакция не протекает, а выше 70°С фермент теряет активность в результате процесса денатурации. За единицу уреазной активности принимается такое количество фермента, в результате реакции которого с субстратом выделяется 1 мкмоль аммиака за 1 минуту при 20°С.The method is as follows. To 5 g of Aerosil add 50 ml of distilled water and mix it with casein, taken in an amount of 3-15 wt.% And dissolved in 10 ml of a 10% sodium hydroxide solution. The resulting suspension was allowed to mature at room temperature for 24 hours. The formation of a rigid skeleton of the carrier is carried out with thorough stirring for 1 hour at a temperature of 110-130 ° C. The resulting carrier is sieved through a sieve with a mesh size of 230 μm and washed five times with 100 ml distilled water to a pH of wash water of 7.0. For immobilization, the urease enzyme isolated from soybeans with a specific activity of 3460 U / g is used. 2.0 ml of the enzyme solution in phosphate-buffered saline pH 7.0 with a urease concentration of 4.0 mg / ml is added to 1 g of a wet carrier. The volume of the enzyme solution was chosen taking into account the complete wettability of the carrier. The concentration of the enzyme is due to the possibility of a more complete process of immobilization. An enzyme solution with a concentration of less than 4.0 mg / ml is not practical to use, because there will be an incomplete load of the enzyme on the carrier. An increase in the concentration of the enzyme above 4.0 mg / ml is unacceptable due to the competition of urease molecules for the right to possess binding sites located on the surface of the carrier. Immobilization is carried out for 24 hours at a temperature of 4 ° C. The immobilization time is due to the process of complete binding of the enzyme to the carrier. The immobilization temperature is selected taking into account the maximum preservation of the activity of the native enzyme. Upon completion of the immobilization process, the carrier with the immobilized enzyme is washed three times with bidistilled water with a volume of 50 ml until the unbound enzyme is completely removed, which is recorded on an SF-26 spectrophotometer at a wavelength of 280 nm against bidistilled water. The activity of the native and immobilized enzyme is evaluated by the photocolorimetric method. As a substrate, a solution of urea in phosphate buffer is used. To establish the optimum pH-activity of immobilized urease, the enzymatic reaction is carried out in phosphate buffer at a pH of 5.4-7.0. The limit of thermal stability of immobilized urease is set according to the values of the highest enzyme activity during the enzymatic reaction in the temperature range from 10 to 60 ° C, since the enzymatic reaction does not proceed below 10 ° C, and above 70 ° C the enzyme loses activity as a result of the denaturation process. The unit of urease activity is the amount of enzyme that results in the reaction of which 1 μmol of ammonia is released with the substrate in 1 minute at 20 ° C.
Способ иллюстрируется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.
Пример 1. К 5 г аэросила добавляют 50 мл дистиллированной воды и перемешивают его с казеином, взятым в количестве 3 мас.% и растворенным в 10 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия. Полученную суспензию оставляют созревать при комнатной температуре в течение 24 часов. Формирование жесткого остова носителя проводят при тщательном перемешивании в течение 1 часа при температуре 110-130°С. Полученный носитель просеивают через сито с размером ячеек 230 мкм и пятикратно промывают дистиллированной воды по 100 мл до рН промывных вод 7,0. Для иммобилизации используют фермент уреазу, выделенную из бобов сои, с удельной активностью 3460 Е/г. К 1 г влажного носителя добавляют 2,0 мл раствора фермента в фосфатно-солевом буфере рН 7,0 с концентрацией уреазы 4,0 мг/мл. Иммобилизацию проводят в течение 24 часов при температуре 4°С. По завершению процесса иммобилизации носитель с иммобилизованным ферментом отмывают трехкратно бидистиллированной водой объемом по 50 мл до полного удаления несвязавшегося фермента. Активность иммобилизованного фермента оценивают фотоколориметрическим методом. В качестве субстрата используют раствор мочевины в фосфатном буфере при рН 7,0. Ферментативную реакцию проводят при температуре 20-60°С. Получают препарат иммобилизованной уреазы с удельной активностью 3391 Е/г носителя, что составляет 98% сохранения исходной активности при 70%-ном связывании фермента.Example 1. To 5 g of Aerosil add 50 ml of distilled water and mix it with casein, taken in an amount of 3 wt.% And dissolved in 10 ml of a 10% sodium hydroxide solution. The resulting suspension was allowed to mature at room temperature for 24 hours. The formation of a rigid skeleton of the carrier is carried out with thorough stirring for 1 hour at a temperature of 110-130 ° C. The resulting carrier is sieved through a sieve with a mesh size of 230 μm and washed five times with 100 ml of distilled water to a pH of wash water of 7.0. For immobilization, the urease enzyme isolated from soybeans with a specific activity of 3460 U / g is used. 2.0 ml of the enzyme solution in phosphate-buffered saline pH 7.0 with a urease concentration of 4.0 mg / ml is added to 1 g of a wet carrier. Immobilization is carried out for 24 hours at a temperature of 4 ° C. Upon completion of the immobilization process, the carrier with the immobilized enzyme is washed three times with bidistilled water with a volume of 50 ml until the unbound enzyme is completely removed. The activity of the immobilized enzyme is evaluated by the photocolorimetric method. A urea solution in phosphate buffer at pH 7.0 is used as a substrate. The enzymatic reaction is carried out at a temperature of 20-60 ° C. An immobilized urease preparation with a specific activity of 3391 U / g of the carrier is obtained, which is 98% of the preservation of the initial activity at 70% binding of the enzyme.
Пример 2. Выполняют аналогично примеру 1, за исключением того, что для модификации поверхности носителя используют казеин в количестве 5 мас.%, а в качестве субстрата используют раствор мочевины в фосфатном буфере рН 5,4. Ферментативную реакцию проводят при температуре 10-30°С, получают препарат с удельной активностью 3460 Е/г носителя, что составляет 100% сохранения исходной активности при 63%-ном связывании фермента.Example 2. Perform analogously to example 1, except that to modify the surface of the media use casein in an amount of 5 wt.%, And as a substrate use a solution of urea in phosphate buffer pH 5.4. The enzymatic reaction is carried out at a temperature of 10-30 ° C, and a preparation with a specific activity of 3460 U / g of carrier is obtained, which is 100% of the preservation of the initial activity with 63% binding of the enzyme.
Пример 3. Выполняют аналогично примеру 1, за исключением того, что для модификации поверхности носителя используют казеин в количестве 15 мас.%, а в качестве субстрата используют раствор мочевины в фосфатном буфере рН 5,4. Ферментативную реакцию проводят при 10-20°С, получают препарат с удельной активностью 3460 Е/г носителя, что составляет 100% сохранения исходной активности при 83%-ном связывании фермента.Example 3. Perform analogously to example 1, except that to modify the surface of the carrier use casein in an amount of 15 wt.%, And as a substrate use a solution of urea in phosphate buffer pH 5.4. The enzymatic reaction is carried out at 10-20 ° C, a preparation is obtained with a specific activity of 3460 U / g of the carrier, which is 100% of the preservation of the initial activity with 83% binding of the enzyme.
В таблице представлены сравнительные характеристики иммобилизованной уреазы в сопоставлении с прототипом.The table shows the comparative characteristics of immobilized urease in comparison with the prototype.
Сравнительные характеристики иммобилизованной уреазыTable
Comparative characteristics of immobilized urease
В отличие от прототипа предлагаемый способ иммобилизации уреазы позволяет увеличить удельную активность фермента и его диапазон термостабильности при оптимуме рН с высоким процентом связывания фермента с носителем, что достигается путем его иммобилизации на кремнеземе - аэросиле, поверхность которого модифицирована казеином. Кроме того, предложенный способ исключает использование вредных компонентов в качестве модификаторов поверхности носителя и делает процесс иммобилизации фермента более простым, так как исключает проведение ряда стадий, которые могут существенно понижать активность иммобилизованного фермента.In contrast to the prototype, the proposed method of urease immobilization allows to increase the specific activity of the enzyme and its thermal stability range at optimum pH with a high percentage of binding of the enzyme to the carrier, which is achieved by immobilization on silica - aerosil, the surface of which is modified with casein. In addition, the proposed method eliminates the use of harmful components as modifiers of the surface of the carrier and makes the process of immobilization of the enzyme simpler, since it eliminates a number of stages that can significantly reduce the activity of the immobilized enzyme.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115002/13A RU2294369C2 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Method for preparing immobilized urease |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115002/13A RU2294369C2 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Method for preparing immobilized urease |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004115002A RU2004115002A (en) | 2005-11-10 |
RU2294369C2 true RU2294369C2 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=35864796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004115002/13A RU2294369C2 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Method for preparing immobilized urease |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2294369C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665165C1 (en) * | 2017-09-21 | 2018-08-28 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Иммунотэкс" | Method for producing an immunosorbent |
RU2812044C1 (en) * | 2023-02-16 | 2024-01-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Method for immobilizing enzyme on porous ceramic support based on silicon dioxide |
-
2004
- 2004-05-17 RU RU2004115002/13A patent/RU2294369C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕРЕЗИН И.В., КЛЯЧКО Н.Л. и др. Иммобилизованные ферменты, М.: Высшая школа, 1978, с.46. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2665165C1 (en) * | 2017-09-21 | 2018-08-28 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Иммунотэкс" | Method for producing an immunosorbent |
RU2812044C1 (en) * | 2023-02-16 | 2024-01-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Method for immobilizing enzyme on porous ceramic support based on silicon dioxide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004115002A (en) | 2005-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107927528B (en) | Bionic membrane for removing aflatoxin and preparation method and treatment method thereof | |
RU2064429C1 (en) | Carbon sorbent and method for its production | |
CN102329008B (en) | Method for removing phenol pollutants in water body by using immobilized laccase based on magnetic mesoporous carbon | |
CN107893065A (en) | A kind of preparation method of immobilised enzymes | |
FI85284B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ETT IMMOBILISERAT ENZYMPREPARAT MED HJAELP AV ETT TVAERBINDNINGSMEDEL. | |
DE1905681B2 (en) | STABILIZED ENZYME PREPARATION AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING | |
JPS6221513B2 (en) | ||
CN109987721A (en) | A kind of microorganism/photocatalysis composite degradation system and preparation method thereof | |
US5998183A (en) | Enzyme immobilization on a siliceous support with a polyaldehyde cross-linking agent | |
RU2294369C2 (en) | Method for preparing immobilized urease | |
CN101492666B (en) | Method for fixing polyphenol oxidase with ion exchange resin support | |
US7312056B2 (en) | Enhancement of enzyme activity through purification and immobilization | |
CN106591274B (en) | A kind of immobilized nucleic acids enzyme P1 and preparation method thereof is applied with it | |
CN107338238B (en) | Immobilized laccase and preparation method thereof | |
Li et al. | Immobilization of bovine trypsin onto controlled pore glass | |
SU1090715A1 (en) | Process for preparing immobilized urease | |
JPH0586100A (en) | Modified solid substrate for immobilizing protein by covalent bond and its manufacture | |
CN110548476A (en) | Preparation method and application of modified volcanic cinders filter material | |
RU2257951C1 (en) | Sorbent manufacturing method | |
RU2608029C1 (en) | Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
RU2784073C1 (en) | Method for obtaining modified sorbent from pine cone waste | |
CN109231340A (en) | A kind of preparation method of lightweight diatomite material for water treatment | |
CN113862252B (en) | Method for immobilizing laccase by titanate nanotube composite material | |
RO122364B1 (en) | Process for the immobilization of trypsin on biopolymer carrier | |
CN114540332B (en) | Preparation method and application of uricase immobilized resin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070518 |