SU1731815A1 - Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity - Google Patents

Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity Download PDF

Info

Publication number
SU1731815A1
SU1731815A1 SU904813977A SU4813977A SU1731815A1 SU 1731815 A1 SU1731815 A1 SU 1731815A1 SU 904813977 A SU904813977 A SU 904813977A SU 4813977 A SU4813977 A SU 4813977A SU 1731815 A1 SU1731815 A1 SU 1731815A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
preparation
activity
solution
granules
ammonia
Prior art date
Application number
SU904813977A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Ямсков
Елена Николаевна Ефременко
Марк Самуилович Мосичев
Original Assignee
Институт элементоорганических соединений им.А.Н.Несмеянова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт элементоорганических соединений им.А.Н.Несмеянова filed Critical Институт элементоорганических соединений им.А.Н.Несмеянова
Priority to SU904813977A priority Critical patent/SU1731815A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1731815A1 publication Critical patent/SU1731815A1/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

Изобрение относитс  к микробиологической промышленности, а именно к способам иммобилизации микробных клеток, обладающих глюкозоизомеразной активностью , и может быть использовано в пищевой промышленности при производстве глюко- зофруктозного сиропа. Цель изобретени  - повышение ферментативной активности и прочности гранул целевого продукта. Включение клеток Streptomyces albogriseolus 28- 3 в нерастворимый носитель осуществл ют путем смешивани  клеточной биомассы с раствором хитозана с рН 4,0-4,5 и затем с водным растворим трехвалентного ацетата кобальта при соотношении компонентов 1:(0,1-0,5):(0,15-1,5) соответственно. Далее провод т гранулирование иммобилизованного препарата путем введени  капель полученной смеси в 5-10%-ный водный раствор аммиака. Способ позвол ет повысить удельную активность иммобилизованного препарата по сравнению с известным на 15-20%. 2 з.п. ф-лы, 3 табл. соThe image relates to the microbiological industry, in particular, to methods of immobilizing microbial cells with glucose isomerase activity, and can be used in the food industry in the production of glucose fructose syrup. The purpose of the invention is to increase the enzymatic activity and strength of the granules of the target product. The incorporation of Streptomyces albogriseolus 28-3 cells into an insoluble carrier is carried out by mixing cell biomass with a chitosan solution with a pH of 4.0-4.5 and then with an aqueous soluble trivalent cobalt acetate at a ratio of 1: (0.1-0.5) : (0.15-1.5), respectively. Next, granulation of the immobilized preparation is carried out by introducing the drops of the resulting mixture into a 5-10% aqueous solution of ammonia. The method allows to increase the specific activity of the immobilized preparation in comparison with the known one by 15-20%. 2 hp f-ly, 3 tab. with

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно к способам иммобилизации микробных клеток, обладающих глюкозоизомеразной активностью , и может быть использовано в пищевой промышленности дл  получени  глюкозоф- руктозного сиропа.The invention relates to the microbiological industry, in particular, to methods for immobilizing microbial cells having glucose isomerase activity, and can be used in the food industry to produce a glucose syrup.

Известны способы получени  иммобилизованных препаратов глюкозоизомера- зы.Methods for the preparation of immobilized preparations of glucose is known.

Недостатками данных способов  вл ютс  использование в качестве носителей сырь , в основном, пищевого назначени , сложность получени  иммобилизованных препаратов, так как требуетс  проведение дополнительной обработки сшивающим агентом дл  обеспечени  механической и термической прочности и недостаточно высока  активность получаемых биокатализаторов .The disadvantages of these methods are the use of raw materials, mainly food grade, as carriers, the difficulty of obtaining immobilized preparations, since additional processing with a crosslinking agent is required to ensure mechanical and thermal strength and the activity of the biocatalysts is not high enough.

Известен способ иммобилизации клеток Streptomyces albogriseolus 28-3, обладающих глюкозоизомеразной активностью, в гель гидроокиси кобальта (II), дл  чего их суспендируют в водном растворе ацетата кобальта при массовом соотношении сухих клеток и соли кобальта 1 :(0,1-10,0). Далее по капл м приливали концентрированный раствор аммиака до рН 6,5-10,0. Полученный осадок отфильтровывали, промывали водой и фосфатным буфером (рН 7,0). высушивали и измельчали. Готовый иммобилизованный препарат имел активность 133 ед/г влажного препарата.A method is known for immobilizing Streptomyces albogriseolus 28-3 cells with glucose isomerase activity into a cobalt (II) hydroxide gel, for which they are suspended in an aqueous solution of cobalt acetate with a dry / cobalt salt weight ratio of 1: (0.1-10.0) . Then a concentrated ammonia solution was added dropwise to a pH of 6.5-10.0. The resulting precipitate was filtered, washed with water and phosphate buffer (pH 7.0). dried and crushed. The finished immobilized preparation had an activity of 133 units / g of a wet preparation.

Недостатком этого способа  вл етс  то. что конечный продукт имеет вид порошка, аThe disadvantage of this method is that. that the final product has the form of a powder, and

ч|h |

°°°°

|00| 00

елate

применение биокатализатора в таком виде в промышленных услови х невозможно.The use of a biocatalyst in this form under industrial conditions is impossible.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ получени  биокатализатора на основе Streptomyces albogriseolus 28-3. согласно которому биомассу предварительно суспендируют в растворе ацетата магни , Суспензию смешивают с хитозаном, растворенным в водном растворе ацетата кобальта (II), провод т гранулирование гел  введением полученной смеси в 8%-ный водный раствор аммиака, при этом конечные концентрации компонентов в препарате составл ют, масс.%: биомасса клеток (по сухой массе) 3,0-10,0; ацетат кобальта (II) 7,0-15,0; хитозан 1.0-4,0.Closest to the proposed technical essence is a method for producing a biocatalyst based on Streptomyces albogriseolus 28-3. whereby the biomass is pre-suspended in a solution of magnesium acetate, the suspension is mixed with chitosan dissolved in an aqueous solution of cobalt (II) acetate, the gel is granulated by introducing the mixture into an 8% aqueous solution of ammonia, with the final concentrations of the components in the preparation being , wt.%: the biomass of cells (by dry mass) of 3.0-10.0; cobalt (II) acetate 7.0-15.0; chitosan 1.0-4.0.

Недостаток этого способа иммобилизации заключаетс  в том. что при использовании полученного препарата в колонном реакторе дл  процесса изомеризации глю- козного сиропа, который протекает при температуре 60°С, наблюдаетс  интенсивное вымывание ионов Со + из биокатализатора. Вследствие этого происходит загр знение конечного продукта - глюкозофруктозного сиропа ионами кобальта, его окрашивание в розовый цвет, что по требованию к пищевым продуктам совершенно недопустимо. Проведение дополнительной очисткиглю- козофруктозного сиропа до содержани  допустимых концентраций кобальта сопр жено с усложнением процесса.The disadvantage of this method of immobilization is. when using the obtained preparation in the column reactor for the process of isomerization of glucose syrup, which proceeds at a temperature of 60 ° C, an intense leaching of Co + ions from the biocatalyst is observed. As a result, cobalt ions contaminate the final product - glucose-fructose syrup; it is stained in pink color, which is absolutely unacceptable on demand for food products. Additional purification of glucose fructose syrup up to the content of permissible cobalt concentrations is associated with the complication of the process.

Целью изобретени   вл етс  повышение ферментативной активности и прочно- сти гранул целевого продукта.The aim of the invention is to increase the enzymatic activity and strength of the granules of the target product.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  иммобилизованных клеток, обладающих глюкозоизоме- разной активностью, провод т включение клеточной биомассы в нерастворимый носи- тель. Дл  этого клетки Streptomyces albogriseolus 28-3 смешивают с раствором хитозана (рН 4,0-4,5), добавл ют в эту смесь водный раствор соли кобальта (III) и прово- д т гранулирование препарата путем закапывани  в 5-10%-ный водный раствор аммиака. При этом исходное соотношение компонентов , вз тых дл  получени  препарата (в расчете на сухие вещества) должно быть следующим: клеточна  биомасса:хитозан:ацетат кобальта (III) как 1:(0,1-0,5):(0.15-1,5).This goal is achieved by the fact that according to the method of obtaining immobilized cells with glucose isomerisa different activity, cell biomass is incorporated into an insoluble carrier. For this, Streptomyces albogriseolus 28-3 cells are mixed with chitosan solution (pH 4.0-4.5), an aqueous solution of a cobalt (III) salt is added to this mixture and granulation of the preparation is carried out by dropping in 5-10% - aqueous ammonia solution. In this case, the initial ratio of components taken to obtain the drug (calculated on dry substances) should be as follows: cell biomass: chitosan: cobalt (III) acetate as 1: (0.1-0.5) :( 0.15-1, five).

Выбор 5-10%-ных растворов аммиака в качестве осадител  обусловлен тем, что именно в растворе аммиака (а не какого-то другого щелочного раствора) такой концентрации (5-10%) происходит формирование гранул биокатализатора с необходимой механической прочностью. При проведении стадии гранулировани  в растворе аммиакаThe choice of 5-10% ammonia solutions as a precipitator is due to the fact that it is in a solution of ammonia (and not some other alkaline solution) of this concentration (5-10%) that the biocatalyst granules are formed with the necessary mechanical strength. When conducting a granulation step in ammonia solution

происходит процесс включени  клеток в двойной гель: в гель хитозана, который измен ет свою растворимость при щелочном рН, и в гель гидроокиси кобальта (III). Снижение концентрации аммиака ведет к снижению механической прочности образующихс  гранул и удлинению процесса их формировани . Увеличение концентрации аммиака выше указанных значений также приводит к снижению механической прочности из-за чрезмерно быстрого формировани  гел .the process of incorporation of cells into a double gel occurs: into chitosan gel, which changes its solubility at alkaline pH, and into a cobalt (III) hydroxide gel. A decrease in the concentration of ammonia leads to a decrease in the mechanical strength of the resulting granules and lengthening the process of their formation. An increase in the ammonia concentration above the indicated values also leads to a decrease in the mechanical strength due to an excessively rapid formation of the gel.

Приготовление ацетата кобальта (III) проводилось на основе водных растворов ацетата кобальта (II) при окислении их с помощью 3%-ного раствора перекиси водорода . Использование более концентрированных растворов перекиси водорода приводит к частичной инактивации фермента .The preparation of cobalt (III) acetate was carried out on the basis of aqueous solutions of cobalt (II) acetate during their oxidation using a 3% aqueous solution of hydrogen peroxide. The use of more concentrated solutions of hydrogen peroxide leads to a partial inactivation of the enzyme.

Пример. 12 г влажных клеток (влажность 90%) актиномицетов Streptomyces albogriseolus 28-3, полученных после центрифугировани  культураль- ной жидкости и обладающих активностью 48 ед./г, смешивают с 4 мл 3%-ного раствора хитозана (рН 4,3 доводитс  5%-ным раствором уксусной кислоты), добавл етс  4 мл предварительно приготовленного 15%-ного раствора ацетата кобальта (III). Соотношение компонентов, вз тых дл  получени  препарата (в расчете на сухие вещества) следующее: клеточна  биомасса:хито- зан:ацетат кобальта (III)- 1:0,1:0,5. Полученную смесь закапывают в 8%-ный водный раствор аммиака с целью получени  прочного гранулированного катализатора. Активность влажного иммобилизованного препарата 190,4 ед./г.Example. 12 g of wet cells (90% moisture) of Streptomyces albogriseolus 28-3 actinomycetes obtained after centrifuging the culture fluid and having an activity of 48 units / g are mixed with 4 ml of 3% chitosan solution (pH 4.3 to 5% solution of acetic acid), add 4 ml of a previously prepared 15% solution of cobalt (III) acetate. The ratio of components taken to obtain the drug (on a dry matter basis) is as follows: Cell biomass: hitan: cobalt (III) acetate — 1: 0.1: 0.5. The resulting mixture is instilled into an 8% aqueous ammonia solution in order to produce a durable granular catalyst. The activity of the wet immobilized drug is 190.4 units / g.

За единицу активности глюкозоизоме- разы принимали количество фермента, катализирующее изомеризацию одного микромол  глюкозы во фруктозу при рН 7,0 и температуре 60°С за 1 мин. В качестве субстрата использовали 2 М раствор глюкозы с добавлением М ионов Мд2+.The amount of enzyme catalyzing the isomerization of one micromole of glucose to fructose at pH 7.0 and a temperature of 60 ° C for 1 min was taken as a unit of activity of glucose isomerase. A 2 M glucose solution with the addition of M MD2 + ions was used as a substrate.

Глюкозоизомеразна  активность препарата , полученного по прототипу, составл ет 175 ед./г влажного препарата и прин та за 100%.The glucose isomeric activity of the preparation prepared according to the prototype is 175 units / g of the wet preparation and taken over 100%.

Остальные примеры иммобилизации клеток, характеризующие данный способ, провод т аналогично примеру 1, измен   лишь соотношение исходных компонентов; концентрацию осаждающего раствора аммиака и рН раствора хитозана. Их результаты представлены в табл. 1.The remaining examples of immobilization of cells characterizing this method are carried out analogously to example 1, changing only the ratio of the starting components; the concentration of the precipitating solution of ammonia and the pH of the chitosan solution. Their results are presented in Table. one.

Результаты иммобилизации клеток даны в табл. 2.The results of cell immobilization are given in table. 2

Результаты термомеханических исследований иммобилизованных препаратов даны в табл. 3.The results of thermomechanical studies of immobilized preparations are given in Table. 3

Гранулы биокатализатора, полученные по известному и предлагаемому способам, были подвергнуты термомеханическим исследовани м. С этой целью было проведено изучение зависимости величины относительной деформации гранул биокатализатора от температуры с помощью термомеханического метода (при использовании нагрузки 100 г).The biocatalyst granules obtained by the known and proposed methods were subjected to thermomechanical studies. To this end, the temperature dependence of the relative deformation of granules of the biocatalyst was studied using a thermomechanical method (using a load of 100 g).

На прочность были испытаны образцы катализаторов, полученные сразу после иммобилизации по двум сравниваемым способам , а затем те же самые образцы, но уже после их термостатировани  при 60°С в 0,01 М Na-малеатном буфере (рН 6,8) - традиционные услови  исследовани  стабильности препаратов с глюкозоизомеразной активностью - на прот жении 15 сут. (табл. 3).Samples of catalysts obtained immediately after immobilization in two compared methods were tested for strength, and then the same samples, but after thermostating at 60 ° C in 0.01 M Na-maleate buffer (pH 6.8) - traditional conditions stability studies of drugs with glucose isomerase activity for 15 days. (tab. 3).

При температуре 60°С (оптимальные услови  проведени  процесса изомеризации ) исходно лучшими прочностными характеристиками обладает препарат на основе хитозана и гидроокиси кобальта (III) (предлагаемый вариант). Остаточна  деформаци  такого образца на 16% меньше (при 60°С) той, которую имеет препарат, полученный по известному способу. Более того, механические свойства катализатора, полученные по известному способу, претерпевают изменени  в сторону ухудшени  в результате его испытани  в водной среде при 60°С вследствие сильной набухаемости гелевых гранул. Одновременно с этим из носител  происходит частичное вымывание ионов Со +. Подобное  вление отсутствует в препарате, полученном согласно предлагаемому способу, В результате прочностные характеристики биокатализатора (относи0At a temperature of 60 ° C (optimal conditions for the isomerization process), the preparation based on chitosan and cobalt (III) hydroxide has the best strength characteristics (proposed version). The residual strain of such a sample is 16% less (at 60 ° C) than that which the preparation obtained by a known method has. Moreover, the mechanical properties of the catalyst, obtained by a known method, undergo changes in the direction of deterioration as a result of its testing in aqueous medium at 60 ° C due to the strong swelling of the gel granules. At the same time, Co + ions partially wash out of the carrier. Such a phenomenon is absent in the preparation obtained according to the proposed method. As a result, the strength characteristics of the biocatalyst (relative

5five

00

5five

00

5five

00

тельна  деформаци  образца 28%) в 2 раза превосход т те же параметры дл  известного препарата (относительна  деформаци  53%).The effective deformation of the sample is 28%) 2 times the same parameters for a known preparation (relative deformation of 53%).

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позвол ет повысить удельную активность иммобилизованного препарата на 15-20%, а также получить целевой продукт с улучшенными механическими свойствами. Реактивы, используемые в иммобилизации, дешевы и доступны. Дл  реализации способа не требуетс  использовани  сложного или нестандартного оборудовани .Thus, the proposed method in comparison with the known allows to increase the specific activity of the immobilized drug by 15-20%, as well as to obtain the target product with improved mechanical properties. The reagents used in immobilization are cheap and available. To implement the method, it is not necessary to use complex or non-standard equipment.

Ф о рмула изобретени F o rmula of the invention

Claims (3)

1.Способ получени  иммобилизованных клеток, обладающих глюкозоизомеразной активностью, включающий приготовление смеси биомассы Streptomyces albogriseolus 28-3 с растворами хитозана и ацетата кобальта при рН 4,0- 4,5, формирование гранул гел  введением полученной смеси по капл м в водный раствор аммиака, отличающийс  тем, что, с целью повышени  ферментативной активности и прочности гранул целевого продукта , приготовление смеси осуществл ют путем введени  биомассы в раствор хитозана , а затем добавл ют раствор трехвалентного ацетата кобальта.1. A method of obtaining immobilized cells with glucose isomerase activity, including preparing a mixture of biomass of Streptomyces albogriseolus 28-3 with chitosan and cobalt acetate solutions at pH 4.0-4.5, forming granules of the gel by introducing the resulting mixture dropwise into an aqueous solution of ammonia, characterized in that, in order to increase the enzymatic activity and strength of the granules of the target product, the mixture is prepared by introducing biomass into the chitosan solution, and then adding a solution of trivalent cobalt acetate. 2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что компоненты, необходимые дл  приготовлени  преперата, берут в следующем соотношении по сухим веществам: клеточна  биомасса:хитозан:ацетат кобальта (III), - 1:(0,1-0,5):(0.15-1,5).2. A method according to claim 1, characterized in that the components necessary for the preparation of the preparation are taken in the following ratio for dry substances: cellular biomass: chitosan: cobalt (III) acetate, - 1: (0.1-0.5) : (0.15-1.5). 3.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что дл  формировани  гранул гел  используют 5-10%-ный водный раствор аммиака .3. A method according to claim 1, characterized in that a 5-10% aqueous solution of ammonia is used to form gel granules. Таблица 1Table 1 Продолжение табл.1Continuation of table 1 Таблица 2table 2 Таблица 3Table 3
SU904813977A 1990-04-12 1990-04-12 Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity SU1731815A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904813977A SU1731815A1 (en) 1990-04-12 1990-04-12 Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904813977A SU1731815A1 (en) 1990-04-12 1990-04-12 Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1731815A1 true SU1731815A1 (en) 1992-05-07

Family

ID=21508147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904813977A SU1731815A1 (en) 1990-04-12 1990-04-12 Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1731815A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1634715, кл. С 12 N 11/04, 1988. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2599789B2 (en) Water-insoluble glucose isomerase crystal and method for producing the same
SU712026A3 (en) Method of preparing immobilized enzyme glucoisomerase preparate
US4683203A (en) Immobilized enzymes, processes for preparing same, and use thereof
US3806420A (en) Process for the preparation of creatinine amidohydrolase
US4950596A (en) Stabilization of intracellular enzymes
JPS5840474B2 (en) A method of using enzymes to convert an organic substance into at least one other organic substance by an enzymatic reaction
JPH0416156B2 (en)
JPS6023838B2 (en) Method for immobilizing sucrose mutase in whole cells of microorganisms
SU1731815A1 (en) Method for preparation of immobilized cells, showing glucoisomerase activity
US3919048A (en) Insoluble carrier-bound enzymes
SU921470A3 (en) Method of producing immobilized sugar-producing enzime preparation
US3992329A (en) Support of alumina-magnesia for the adsorption of glucose isomerase enzymes
DE2413694B2 (en) Water-insoluble, enzymatically active, immobilized enzyme material
SU586182A1 (en) Method of preparing immobilized a-amylase
SU1634715A1 (en) Method for producing immobilized cells exhibiting glucosoisomerase activity
EP0498889A1 (en) Stabilized immobilized enzyme
JP2717227B2 (en) Immobilized urease and method for producing liquor using the same
EP0119768A1 (en) Immobilisation of enzymes
JPH01313530A (en) Preparation of silk fibroin powder
DD294729A5 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF IMMOBILISATES WITH BIOLOGICALLY ACTIVE, MACROMOLECULAR COMPOUNDS
CN110791497B (en) Enzyme composition and preparation method thereof
DE2439923B2 (en) METHOD OF FIXING ENZYMES ON A CARRIER MATERIAL
SU883175A1 (en) Method of producing immobilized glucosoisomerase
SU1393847A1 (en) Method of producing immobilized cells displaying glucosoisomerase activity
US4106987A (en) Method of isomerizing glucose to fructose