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Procédé pour influencer la vitesse ,de réactions enzymatiques..
Dans la réalisation de transformations chimiques au moyen d'enzymes,, on admet que la vitesse de réaction est déterminée à chaque instant par la concentration "enzyme-substratum" existant dans le système. On a maintenant observé qu'après qu'on a fait se congeler une solution d'enzyme, son efficacité. est considérablement augmentée par suite de l'agrandissement de la surface des colloïdes contenus, dans la solution, avec modification simultanée correspondante de sa sensibilité aux produits intermédiaires et finaux.
Si de semblables solutions, qui se comportent comme colloïdes, lyophiles., après ou sans congélation, ou bien les cellules contenant les enzymes, mêmes,, sont mises, en contact avec des composés, qui sont facilement absorbés, par elles;, on constate ce fait, qu'il était impossible de prévoir, que la capacité de réaction est conservée pendant plus longtemps ou que 1.'influence nuisible des produits intermédiaires et finaux de la réaction est entravée.
Ces substances provoquent, sans- prendre., en aucune façon, chimiquement part à la réaction, une. augmentation de la perméabilité de la membrane des cellules; elles forment une couche d'absorbtion sur la surface active, de sorte qu'elles provoquent, en premier lieu, une accélération de la réaction et mettent, en second lieu, les surfaces; à
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l'abri de l'action nuisible des produits intermédiaires et finaux.
On parvient de cette manière, par exemple' dans le cas. de masses de pâte, à favoriser, d'une part, la dissociation diastatique et, d'autre part, la formation de la croûte lors, de la cuisson. Les zymases de levure peuvent, après avoir été d,!abord difficilement attaquées par fermentation, par exemple, d.'acide pyroracémique, être employées directement pour la fermentation normale de composés carbonés, à six atomes: ou de: leurs mélanges, dans le cas'de la présence, d'un semblable "protecteur". Sur les cellules, des feuilles, de tabac, les. substances agissent principalement par augmentation de la perméabilité, ce qui se remarque par la décomposition accélérée d'eau oxygénée par la catalysa.présente.
La réalisation du procédé consiste à mettre en contact pendant peu de temps., à la température; locale, les systèmes, de cellules ou les suspensions d.'enzymes avec des composés, faci- lement absorbables qui exercent leurs effets; par cette propriété ou n'importe quelle autre-, par exemple, l'oxydule d'azote, l'acétylène, l'éthylène, le propylène, le butylène, l'amylène ou leurs mélanges;, et à opérer ensuite de la manière usuelle.
L'oxydule d'azote agit alors de la manière la plus faible et l'acétylène beaucoup plus fortement.
EXEMPLES :
1). 50 gr. de levure sèche provenant de levure de bière à fermentation basse sont agités, intimement avec 150 centimètres cubes, d'eau de distribution saturée d'acide carbonique et sont laissés: en macération à 25-26 de 6 à 7 heures.. La solution est ensuite turbinée deux fois pour l'élimination de tous les constituants- de cellules et sa tension superficielle ou sa viscosité est déterminée. A travers 20 centimètres, aubes. de cette solution de zymase, qui, lorsqu'elle est conservée à environ -la,03, garde son efficacité pendant des semaines:, on fait passer pendant un temps- de 5 à 15 minutes, un courant modéré d'éthylène usuel du commerce. On laisse ensuite la
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solution, enfermée, passer la nuit dans un endroit frais.
Elle est ensuite traitée par 1 gr. de glucose, et la quantité d'acide carbonique s.e développant à 30 centigrades, est mesurée par refoulement d'une solution saturée de sel de cuisina, saturée d'acide carbonique, dans des burettes. graduées- en dixièmes:. de degrés* Comme contrôle, on utilise une solution de zymase non traitée, mais identique pour le reste. La différence de la vitesse de réaction ressort immédiatement de la fig.1 des dessins annexés. (paire de courbes, a).
Après que la plus grande partie du sucre est consommée, les solutions sont traitées, de nouveau chacune par 1 gr. de glucose, et le mode d'action de la zymase prptégée apparaît encore plus fortement (paire de courbes, b). Pour pousser plus. loin la démonstration de 1,'effet de protection, on peut ajouter encore à la solution 0,5 gr. de glucose (paire de courbes, c).
Entretemps, la partie de la solution originale non utilisée pour l'essai ci-dessus a été conservée pendant 24 heures à environ -10 centigrades, et employée, après dégel, pour la fermentation de sucre (dans les proportions ci-dessus). Dans la période initiale de la réaction, on a pu mesurer maintenant 5,6 centimètres' cubes et plus; d'acide carbonique développé par minute, fait qui est en concordance' avec la viscosité .abaissée de 80,80 sec./:250 à 78,36 sec.:/25 , ou avec la tension superficielle augmentée de 41,45 dyn /:25 à 45,89 dyn :/25 .
2). Dans 20 centimètres, cubas! d'une suspension à 10% de levure de fermentation haute dans de l'eau de distribution saturée d'acide carbonique, on fait passer pendant 5 minutes. un courant modéré (de 60 à 70 bulles par minute) d'éthylène usuel du commerce et 1,'on exécute ensuite directement la fermentation par addition répétée ce)un gramme de glucose à la fois, voir fig.2.
3). Dans 20 centimètres cubes d'une suspension de levure; de fermentation haute (comme plus haut), on fait passer de
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l'éthylène (également comme ci-dessus.) et, après que la solution a passé la nuit, enfermée, dans un endroit frais,, on la traite par 0,2 gr. diacide pyroracémique fraîchement distillé. La paire de courbes, inférieure de la fig.5 représente la fermentation de 1.'acide avec et sans "protecteur". La réaction est achevée en environ 24 heures:. La levure est ensuite lavée plusieurs, fois. à l'eau, fortement turbinée et mise de nouveau en suspension dans de 1,'eau de distribution saturée d'acide carbonique.
Après l'adjonction de 1 gr. de glucose, on produit la fermentation, dont l'allure est représentée par la paire de courbes, supérieure-.
4). Dans une suspension de 5 gr. de morceaux découpés de tabac fraîchement récolté et de 60 centimètres, cubes d'eau, on fait passer de 1,'.éthylène et on dilue ensuite la suspension au moyen de 15 centimètres cubes, de solution d'eau oxygénée à 30 %, de telle manière que la concentration initiale en superoxyde d'hydrogène soit d'environ 6 L'allure du développement -!oxygène par la catalyse est représentée à la fig.4 par des paires, de courbes: qui proviennent de deux essais;.
Par suite de l'augmentation de vitesse' des. réactions; enzymatiques, qui est obtenue suivant le présent procédé, on peut produire;, moyennant 1.',emploi de mêmes quantités, d'enzyme, avec des enzymes de perméabilité accrue, des réactions: beaucoup plus rapides, qu'avec des enzymes de perméabilité non accrue, et, avec des quantités plus petites d'enzyme de perméablité accrue, on peut obtenir en un même temps les mêmes quantités, du produit de réaction.
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Method for influencing the rate of enzymatic reactions.
In carrying out chemical transformations by means of enzymes, it is assumed that the rate of reaction is determined at all times by the "enzyme-substratum" concentration existing in the system. It has now been observed that after freezing an enzyme solution, its effectiveness. is considerably increased as a result of the enlargement of the surface of the colloids contained in the solution, with corresponding simultaneous modification of its sensitivity to intermediate and final products.
If similar solutions, which behave as colloids, lyophilic., After or without freezing, or the cells containing the enzymes themselves, are brought into contact with compounds, which are easily absorbed by them ;, we find this fact, that it was impossible to predict, that the reaction capacity is retained for a longer time or that the deleterious influence of the intermediate and final products of the reaction is hampered.
These substances cause, without taking., In any way, chemically part in the reaction, a. increased permeability of the membrane of cells; they form an absorption layer on the active surface, so that they cause, in the first place, an acceleration of the reaction and, in the second place, put the surfaces; at
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safe from the harmful action of intermediate and final products.
This is achieved, for example 'in the case. of dough masses, to promote, on the one hand, the diastatic dissociation and, on the other hand, the formation of the crust during cooking. Yeast zymases can, after having been at first difficultly attacked by fermentation, for example, of pyroracemic acid, be employed directly for the normal fermentation of carbon compounds, with six atoms: or of: their mixtures, in the case of the presence, of a similar "protector". On the cells, leaves, tobacco, the. substances act mainly by increasing the permeability, which is noticed by the accelerated decomposition of hydrogen peroxide by the catalysa.
Carrying out the process consists in bringing into contact for a short time., At temperature; local, systems, cells or suspensions of enzymes with compounds, easily absorbable which exert their effects; by this property or any other -, for example, nitrogen oxide, acetylene, ethylene, propylene, butylene, amylene or their mixtures ;, and then to operate as usual.
The nitrogen oxide then acts in the weakest way and the acetylene much more strongly.
EXAMPLES:
1). 50 gr. of dry yeast from bottom-fermented brewer's yeast are stirred intimately with 150 cubic centimeters of tap water saturated with carbonic acid and are left: macerated at 25-26 for 6 to 7 hours. The solution is then turbined twice for removal of all cell constituents and its surface tension or viscosity is determined. Through 20 centimeters, vanes. of this zymase solution, which, when stored at about -la. 03, retains its effectiveness for weeks :, a moderate stream of ethylene customary on the market is passed for a time of 5 to 15 minutes . We then leave the
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solution, locked up, stay overnight in a cool place.
It is then treated with 1 gr. glucose, and the quantity of carbonic acid s.e developing at 30 centigrade, is measured by discharging a saturated solution of cooking salt, saturated with carbonic acid, into burettes. graduated - in tenths :. of degrees * As a control, an untreated zymase solution is used, but identical for the rest. The difference in reaction rate is immediately apparent from Fig.1 of the accompanying drawings. (pair of curves, a).
After most of the sugar is consumed, the solutions are processed, again each by 1 gr. glucose, and the mode of action of the prptégé zymase appears even more strongly (pair of curves, b). To push more. far from the demonstration of 1, the protective effect, one can still add to the solution 0.5 gr. glucose (pair of curves, c).
Meanwhile, the part of the original solution not used for the above test was stored for 24 hours at about -10 centigrade, and used, after thawing, for the fermentation of sugar (in the above proportions). In the initial period of the reaction, it has now been possible to measure 5.6 cubic centimeters and more; of carbonic acid developed per minute, a fact which is consistent with the viscosity lowered from 80.80 sec./:250 to 78.36 sec.:/25, or with the surface tension increased by 41.45 dyn / : 25 to 45.89 dyn: / 25.
2). In 20 centimeters, cubas! of a 10% suspension of top fermentation yeast in tap water saturated with carbonic acid, the mixture is passed for 5 minutes. a moderate flow (60 to 70 bubbles per minute) of commercially available ethylene and 1, the fermentation is then carried out directly by repeated addition of this) one gram of glucose at a time, see fig. 2.
3). In 20 cubic centimeters of a yeast suspension; fermentation (as above), we pass from
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ethylene (also as above.) and, after the solution has passed the night, locked up, in a cool place, it is treated with 0.2 gr. Freshly distilled pyroracemic diacid. The lower pair of curves in fig.5 represents the fermentation of acid with and without a "protector". The reaction is completed in about 24 hours. The yeast is then washed several times. with water, strongly turbinated and suspended again in mains water saturated with carbonic acid.
After the addition of 1 gr. of glucose, fermentation is produced, the shape of which is represented by the pair of curves, upper-.
4). In a suspension of 5 gr. of cut pieces of freshly harvested tobacco and 60 centimeters, cubic of water, pass 1, '. ethylene and then dilute the suspension with 15 cubic centimeters, 30% hydrogen peroxide solution, such that the initial concentration of hydrogen superoxide is about 6 The rate of development -! oxygen by catalysis is represented in fig. 4 by pairs of curves: which come from two tests ;.
As a result of the increase in speed of. reactions; enzymatic, which is obtained according to the present process, one can produce ;, by means of 1. ', use of the same quantities, of enzyme, with enzymes of increased permeability, reactions: much faster, than with enzymes of permeability not increased, and with smaller amounts of enzyme of increased permeability, the same amounts of the reaction product can be obtained at the same time.