SU1730147A1 - Способ получени биокатализаторов на основе иммобилизованных ферментов - Google Patents

Abstract

Использование: биотехнологи , медицина , способы иммобилизации ферментов. Сущность изобретени : раствор восстановленного кератина и фермента- высаждают диспергированием .в смесь вода:эта- нол:сульфат аммони  6,0:1,5-2.0:1,0-1,1. Гранулы промывают водой и обрабатывают смесью вода:сульфат аммони :формальде- гид 30,0:5,0:1,0-3,0 в течение 3-4 ч при рН 7.0-7,5. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к химии высокомолекул рных соединений, а именно к получению гранулированных нерастворимых форм иммобилизованных ферментов (биокатализаторов ) на основе природного биополимера-кератина , которые могут найти широкое применение в биотехнологии, медицине и биологии.

Известен способ получени  биокатали- заторов на основе иммобилизованных ферментов их реакцией по SH-св з м с раствором восстановленного меркаптрэта- нолом кератина с последующим диспергированием с образованием хлопьевидного продукта..

Недостатком известного способа  вл етс  низка  механическа  прочность иммобилизованного продукта, что затрудн ет его практическое использование.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ получени  биокатализаторов на основе иммобилизованных ферментов высаждением

Ё

восстановленного по SH-св з м кератина и фермента из водного раствора путем сушки при комнатной температуре с последующей обработкой полученных пленок глубаровым альдегидом при комнатной температуре и рН 8-9 в течение 5-6 ч.

Недостатками данного способа  вл ютс  невозможность получени  продукта в виде гранул, что обуславливает плохие гидродинамические свойства и затрудн ет его применение в колоночныхсорбционных процессах, а также крайне низка  механическа  прочность Полученных пленок, которую невозможно определить известными методами.

Цель изобретени -улучшение гидродинамических свойств биокатализатора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что раствор восстановленного кератина и фермента высаждают при диспергировании в смесь, состо щую из воды, этанола и сульфата аммони , вз тчх в массовом соотношении 6.0:1,5-2,0:1,0-1,1 соответственно, и

Х| СО

О

Ј ы

дальнейшую обработку провод т альдегид- содержащим соединением при рН 7,0-7,5 в течение 3-4 ч, а в качестве альдегидсодер- жащего соединени  используют смесь во- да;сул ьфат аммони :формальдегид в массовом соотношении 30.0:5.0:1,0-3,0 соответственно .

Это позвол ет получать нерастворимые формы иммобилизованных ферментов с улучшенными гидродинамическими свойствами за счет получени  продукта в виде гранул правильной сферической формы с высокой механической прочностью (разрушающее напр жение 0,126-0,136 кг). Это дает возможность эффективно использовать биокатализаторы в колоночных сорб- ционных процессах.

Одновременно решаетс  задача утилизации крупнотоннажных отходов птицеперерабатывающей промышленности, так как исходным сырьем дл  получени  растворов восстаннов енного кератина по стандартному способу  вл ютс  сырье перопуховое (ОСТ 10-02-01-06-87), запасы которого  вл ютс  возобновл емыми и практически неог- раниченными, утилизаци  которых представл ет собой серьезную народнохоз йственную проблему.

Использование при высаждении диспергированием смеси вода:этанол:сульфат аммони , содержащей на 6,0 ч. воды менее 1,5 ч. этанола и менее 1.0 ч. сульфата аммони , а также более 2.0 ч. этанола и 1,1 ч. сульфата аммони , не позвол ет получить гранулы правильной сферической формы и ведет к образованию агрегатов денатурированного белка неправильной формы.

Использование дл  обработки смеси вода:сульфат аммони :формальдегид, содержащий менее 5,0 ч. сульфата аммони  и менее 1,0 ч, формальдегида, не позвол ет достичь высокой механической прочности гранул, а увеличение содержани  сульфата аммони  более 5,0 ч. и формальдегида более 3,0 ч. приводит к снижению активности иммобилизованного фермента.

Проведение реакции при рН ниже 7,0, а также выше 7,5 не позвол ет получить гранулы с высокой механической прочностью.

При обработке гранул реакционной смесью менее 3 ч не достигаетс  высока  механическа  прочность продукта. Врем  обработки более 4 ч. нецелесообразно, так как не приводит к существенному улучшению свойств конечного продукта.

Пример1.К25мл раствора восстановленного кератина добавл ют при перемешивании 3,69 мл 2 М раствора (NH4)2S04, содержащего 0,1 г лактатде- гидрогеназы с активностью 200 ФЕ/мг.

Провод т высаждение белка при диспергировании в 100 г высадительной смеси, содержащей воду, этанол и сульфат аммони  в массовом соотношении 6,0:1,5:1,0 соответственно . Образовавшиес  гранулы промывают водой и обрабатывают 100 г реакционной смеси, содержащей воду, сульфат аммони  и формальдегид при массовом соотношении компонентов

0 30,0:5,0:1,0 соответственно, при рН 7,0 в течение 3 ч, затем промывают водой. Диаметр гранул 2,0 мм; лактатдегидрогеназа со- хран ет 88,5% исходной активности. Характеристики процесса и полученного

5 продукта представлены в таблице.

П р и м е р 2. Смешение компонентов и высаждение белка при диспергировании . провод т аналогично примеру 1. Образовавшиес  гранулы обрабатывают 100 г реак0 ционной смеси, содержащей воду, сульфат аммони  и формальдегид при массовом соотношении компонентов 30,0:5,6:1,0 соответственно , при рН 7,0 в течение 4 ч, затем промывают водой. Диаметр гранул 1,8 мм.

5 Лактатдегидрогеназа. сохран ет 82,3% исходной активности.

П р и м е р 3. Получение продукта и его обработку реакционной смесью ведут аналогично примерам 1 и 2, но при .рН 7,5.

0 Диаметр гранул ,1,82 мм. Лактатдегидрогеназа сохран ет 84% исходной активности. П р и м е р 4. К 25 мл раствора восстановленного кератина добавл ют при перемешивании 0,01 г уреазы с активностью 724

5 ФЕ/мг. Провод т высаждение белка при диспергировании в 100 г высадительной смеси, содержащей воду, этанол и сульфат аммони  в массовом соотношении компонентов 6,0:1,5:1,0 соответственно. Гранулы

0 промывают водой и обрабатывают 100 г реакционной смеси, содержащей воду, сульфат аммони  и формальдегид при массовом соотношении компонентов 30,0:5,0:3,0 соответственно , при рН 7,2 в течение Зч, за5 тем промывают водой. Диаметр гранул 1,68 мм. Уреаза сохран ет 62,5% исходной активности .

П р и м е р 5. К 25 мл раствора восста-. новленного кератина добавл ют при пере0 мешивании 0,01 г уреазы с активностью 724 ФЕ/мг. Провод т высаждение белка при диспергировании в 100 г высадительной смеси, содержащей воду, этанол и сульфат аммони  при массовом соотношении ком5 понентов 6,0:2 ,0:1,1 соответственно. Гранулы промывают водой и обрабатывают 100 г реакционной смеси, содержащей воду, сульфат аммони  и формальдегид при массовом соотношении компонентов 30,0:0,2:2,0 соответственно, при рН 7,0 в

течение 3,5 ч, затем промывают водой. У ре- аза сохран ет 64,0% исходной активности. Диаметр гранул 1,70 мм.

П р и м е р 6. Получение гранул провод т аналогично примеру 5. Гранулы обрабаты- вают реакционной смесью, содержащей воду , сульфата аммони  и формальдегид при массовом сботношении компонентов 30,0:5,0:3,0 соответственно, при рН 7,5 в течение 4ч.

Диаметр гранул 1,60 мм. Уреаза сохран ет 60,2% исходной активности.

П р и м е р 7. К 25 мл раствора восстановленного кератина концентрацией 12,5% при перемешивании добавл ют 0,1 г фер- ментного препарата глюкозоизомеразы из Str. rubiginousus Cyomen Cokepn (Финл нди ), активностью 2820 ед/r. Провод т высаждение при диспергировании в 100 г высадительной смеси, содержащей воду, этанол и сульфат аммони  в массовом, соотношении 6,0:1,5:1,0 соответственно. Образовавшиес  гранулы промывают водой и обрабатывают 100 г реакционной смеси, содержащей воду, сульфат аммони  и фор- мальдегид при массовом соотношении компонентов 3.0,0:5,0:1,-0 соответственно, при рН 7,0 в течение 3,0 ч, затем промывают водой. Диаметр гранул 2,0 мм, глюкозоизо- мёраза сохран ет 72 % /активности, разру- шающее напр жение 0,126 кг.

Приме р 8. К 25 мл раствора восстановленного кератина, концентрацией 12,0% при перемешивании добавл ют 0,01 г глю- козооксидазы активностью 1.18,700 ед. Да- лее процесс идет по примеру 7.,

.Диаметр гранул 2,0 мм, глюкозооксида- за сохран ет 64% активности, разрушающее напр жение 0,126 кг.

Примеры 9-12 (сравнительные). Процессы провод т аналогично примеру 1, соотношение компонентов высадительной и реакционной смеси, технологический режим процесса и свойства продуктов представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ позвол ет получать биокатализаторы с улучшенными по сравнению с известными способами гидродинамическими свойствами за счет получени  конечного продукта в виде гранул правильной сферической формы с высокой механической прочностью (разрушающее напр жение 0,126-0,136 кг).

Биокатализаторы, полученные по предлагаемому способу, в колоночныхсорбцион- ных режимах позвол ют значительно повысить удельную нагрузку на препарат (более чем в 3 раза по сравнению с известными способами), что в свою очередь пр мо пропорционально продуктивности биокатализатора . Предлагаемый способ позвол ет сохран ть высокую активность иммобилизованного фермента. Способ  вл етс  технологичным , продукт может выпускатьс  на серийном оборудовании. Предлагаемый способ дает возможность технологически просто утилизировать отходы птицеперерабатывающей промышленности.

Claims (1)

1. Формула изо б р е т е н и   Способ получени  биокатализаторов на основе иммобилизованных ферментов путем высаждени  смеси восстановленного кератина и фермента из водного раствора с последующей обработкой альдегидсодер- жащим соединением при комнатной температуре , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  гидродинамических свойств биокатализаторов , высаждение осуществл ют диспергированием в смесь, состо щую из воды, этанола и сульфата аммони  при массовом, соотношении 6,0:1,5-2:1,0-1,1 соответственно, обработку а ьдегидсодер- жащим соединением провод т при рН 7,0- 7,5 в течение 3-4 ч. а в качестве альдегидсодержащего соединени  используют смесь вода:сульфат аммо- ни :формальдегид в массовом соотношении 30,0:5,0:1,0-3,0 соответственно.

   Технологический режим процессе и свойств продуктов

   В числителе указана величина после 5 ч испытаний, в знаменателе