DD150628A1 - Verfahren zur reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten enzymen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten Enzymen. Ziel der Erfindung ist es, die Aktivitaet von immobilisierten Enzymen wieder herzustellen, nachdem diese durch laengeren Gebrauch einen Aktivitaetsverlust erlitten haben. Die immobilisierten Enzyme werden als heterogene Biokatalysatoren bei der Herstellung oder Umwandlung von organisch-chemischen Verbindungen, beispielsweise beim enzymatischen Staerkeabbau eingesetzt. Zur Reaktivierung von immobilisierten Enzymen wird der verunreinigte Enzym-Traeger-Komplex unter Zugabe geeigneter Loesungsmittel mit Ultraschall behandelt. Auf Grund der kavitativen Wirkung des Ultraschalls kommt es zu einer Reaktivierung des Enzym-Traeger-Komplexes.
Description
2 2 10 9 0 - A-
der Erfindung
Verfahren zur,Reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten Enzymen
b) Anwendungsgebiet^der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung von immobilisierten Enzymen, die als heterogene Biokatalysatoren in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, zur Herstellung von Pharmaka und Feinchemikalien, in der Analytik und in der Medizin eingesetzt v/erden.
c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es ist allgemein bekannt, dass bei der Verwendung immobilisierter Enzyme als heterogene Biokatalysatoren im Laufe der Zeit erhebliche Aktivitätsabnahmen erfolgen, die durch die Adsorption von Schwebstoffen, Lipidbestandteilen und andere Verunreinigungen der Substratlösung an der Trägermatrix hervorgerufen werden. Zur Beseitigung dieser Verunreinigungen
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ist es erforderlich, die* Enzym-Träger-Partikel umfassenden Reinigungsopera.tionen zu unterziehen. Dabei besteht einerseits die Gefahr einer Schädigung der Enzymstrukturen, andererseits können sowohl die Verunreinigungen als auch das Enzym ausgewaschen werden. Sowohl die Porenstruktur der Träger als auch die Empfindlichkeit der funktioneilen Proteinstruktur haben aber in den meisten Fällen bewirkt, dass die Enzym-Träger-Partikel nach einmaliger Verwendung verworfen werden. Es ist bekannt, dass die Bindungsfähigkeit organischer Trägermaterialien für Enzyme durch Behandlung mit Ultraschall positiv beeinflusst werden kann. Am Beispiel von Polystyrol-Trägern liess sich zeigen, dass durch Ultraschallbehandlung die Bindungskapazität für Glucoamylase um 50 % erhöht wird (1JTP JtH SS* ) .
d) Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die ursprüngliche Aktivität von Enzym-Träger-Komplexen, welche infolge eines längeren praktischen Einsatzes durch adsorbierte Verunreinigungen an katalytischer Aktivität eingebüsst haben, weitgehend oder vollständig zu regenerieren, um damit die Wirtschaftlichkeit von Enzymreaktoren zu erhöhen.
e) Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, durch physikalische Behandlung eines adsorptiv geschädigten Enzym-Träger-Komplexes eine weitgehende Reaktivierung zu erreichen, ohne dabei das Enzym
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zu zerstören oder aus dem Träger auszuwaschen.
Es wurde gefunden, dass eine Ultraschallbehandlung der verunreinigten Enzym-Träger-Komplexe zum gewünschten Resultat führt. Als Trägermaterial diente beispielsweise ein für die Enzymbindung·hergestellter, schwach basischer Anionenaustauscher auf Polystyrolbasis (Wofatit Y 58, Korndurchmesser
0,5 - 0,7 mm, innere Oberfläche 40 m , mittlerer Porenradius 700 & ),an den Glucoamylase aus Asp. niger (ITovo) !covalent gebunden wurde. Dieser Glucoamylase-Polystyrol-Komplex ermöglicht die enzymatische Hydrolyse von Stärkelösungen technischer Reinheitsgrade. Nachdem die ursprüngliche Aktivität de beladenen Trägermaterials ( 240 U/g Träger) auf zirka 30 % der Ausgangsaktivität abgesunden ist, wird der Enzym-Träger-Komplex einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt. Die Beschallung erfolgt bei Frequenzen zwischen 10 und 800 kHz, und einer Beschallungsdauer bis zu einer Stunde. Die Einwirkung des Ultraschalls bewirkt die Loslösung der vorwiegend adsorptiv gebundenen Verunreinigungen ohne dabei das gebundene Enzym merkbar zu schädigen. Im vorliegenden Pail bestanden die zur Blockierung der Matrix führenden Verunreinigungen vorwiegend aus Proteinpartikeln, Lipiden und weiteren, schwer filtrierbaren Schwebestoffen. Zur Lösung der Lipide erwies es sich als vorteilhaft, dem Beschallungsmedium Chloroform in geeigneten Konzentrationen zuzusetzen. An anderen beladenen Trägermaterialien auf Glasbzw. Silikatbasis werden ähnliche Ergebnisse erzielt
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f) Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll durch das nachstehend aufgeführte Ausführung sbeispiel näher erläutert werden:
1. Herstellung des Enzym-Träger-Komplexes
Der verwendete anionengruppenhaltige Polystyrolträger Wofatit Y 58 wurde durch Zugabe von überschüssigen 1,4-Benzochinon aktiviert und nach gründlichem Waschen mit Glucoamylase (Asp. niger, Novo) beladen.
2. Aktivitätsmessung
Zur Aktivitätsmessung wurden 50 mg Enzymharz unter Rühren mit 20 ml 1 %iger Stärkelösung in 0,025 M Acetatpuffer, pH 5,5, bei 370C 20 Minuten inkubiert. Die Zunahme der reduzierenden Gruppen wurde mit 3,5-Dinitrosalicylsäure bestimmt. (P. Bernfeld, Methods of Enzymology 2» 149 - 158, 1955 ).
3. Regenerierung der verunreinigten Enzym-Trägerpartikel mittels Ultraschall
Die Aktivität eines Glucoamylase-Trägerkomplexes der Ausgangsaktivität von 240 U/g war nach 6v/öchigem Betrieb durch adsorbierte Verunreinigungen auf etwa 75 U/g gesunken. Zur Regenerierung wurden 400 ml Trägervolumen in 1,5 1 V/asser suspendiert. Wach Zugabe von 50 ml Chloroform erfolgte die Beschallung unter ständigen Rühren bei 200C und 46 kHz über einen Zeitraum von 45 Minuten. Die verwendete Schallintensität lag bei et-
2 2 10 9 0
\va 5-10 W/cm . Nach der Beschallung wurde das Trägermaterial erneut auf seine enzymatisch^ Aktivität hin getestet.
Die Aktivität des regenerierten Trägers lag bei 135 U/g. Gegenüber dem verunreinigten Träger bedeutet das einen Aktivitätsanstieg auf 180 %.
Weitere Ergebnisse von Ausführungsbeispielen sind in Tabelle 1 enthalten:
Beschallungszeit Trägeraktivität
ohne Chloroform mit Chloroform
10 min. '20 min. 45 min. 60 min.
| 86 | U/g | 113 | U/g |
| 86 | 120 | ||
| 98 | 135 | ||
| 102 |
Claims (3)
- 2 103Erfi ηdungs an spriiche1. Verfahren zur Reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten Enzymen gekennzeichnet dadurch, dass der verunreinigte Enzym-Träger-Komplex· mit Ultraschall behandelt wird.
- 2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Beschallung des verunreinigten Enzym-Träger-Komplexes bei 10 bis 800 kHz 1 bis 60 Minuten lang erfolgt.
- 3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, dass die Beschallung des verunreinigten Enzym-Träger-Komplexes unter Zugabe eines Lösungsmittels bzw, einer die Verunreinigungen bindenden Substanz erfolgt.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD22109080A DD150628A1 (de) | 1980-05-13 | 1980-05-13 | Verfahren zur reaktivierung von adsorptiv verunreinigten immobilisierten enzymen |
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| DD150628A1 true DD150628A1 (de) | 1981-09-09 |
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575485A (en) * | 1983-08-29 | 1986-03-11 | Syntex (U.S.A.) Inc. | Ultrasonic enhanced immuno-reactions |
-
1980
- 1980-05-13 DD DD22109080A patent/DD150628A1/de not_active IP Right Cessation
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