167359. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrát vagy aminosav tartalmú anyagok enzimatikus átalakítására

167359 3 zimeket termelő mikroorganizmusok esetén, mely enzimek szubsztrátspecifikus transzformációra alkalmasak. Mint már említettük, a mikroorganizmus-sejtek koagulálására az utóbbi időkben nagy súlyt fektettek, elsősorban a biológiai szennyvízkezelések és fermentlé-tisztítások területén. Ugy találtuk, hogy megfelelő koagulálószerekkel aggregátumokba tömörített mikroorganizmus-sejtek vagy sejtmentes enzimkészítmények a legkülönbözőbb enzimes folyamatokban alkalmazhatók. Váratlan módon úgy találtuk, hogy ezen aggregátumok liofilizálása vagy dehidratáló körülmények között történő tartása a koagulált sejteknek bizonyos fokú keménységet vagy szerkezeti integritást biztosít anélkül, hogy az enzimaktivitás csökkenne és ily módon olyan anyag keletkezik, mely előnyösen alkalmazható folyamatos vagy szakaszos enzimes eljárásokban. Például a találmány szerinti eljárással készített koagulált mikroorganizmus-sejtekből készített ágy hosszú ideig ellenáll az ágyon át vezetett szubsztrát-oldat áramnak is, miközben a megfelelő áramlási sebesség hosszú ideig állandó értéken tartható, és az enzimaktivitás is állandó marad. A sejtek koagulálására különböző koagulálószerek alkalmazhatók. Ilyenek az anionos polielektrolitek, például a karboxilcsoporttal szubsztituált poliakrilamidok, polisztirol-szulfonátok és polikarbonsavak, a kationos polielektrolitok például poliaminok, polietiléniminek és kationos poliakrilamidok, a polisavak, például polilizinek, és az ásványi hidrokolloidok, például aktivált szilikátok vagy kolloidális agyag. Továbbá kationos polielektrolitokat ismertet M. F. Hoover [J. Macromol. Sei. -Chem. A4(6), 1327-1417 (1970)]. A kívánt koaguláló hatás elérésére két vagy több koagulálószer kombinációja is használható. A megfelelő koagulálószer adott esetben könnyen kiválasztható, az enzimet tartalmazó oldat vagy szuszpenzió kis mintáihoz különböző szereket adagolva, és a keletkezett sejt-aggregátumok állagát és formáját összehasonlítva. A koagulálószer mellett bizonyos esetekben szűrősegédanyagok vagy polimer adszorbensek használata előnyös lehet. Például „Amberlite"-típusú polimer adszorbensek, például akrilsav-észterek és szűrősegédanyagok, például diatomaföld és azbeszt az oldathoz vagy szuszpenzióhoz adagolva befolyásolja a koaguláció idejét. A találmány oltalmi köre természetesen nem korlátozódik az előzőekben felsorolt szerekre, mivel hasonló anyagok adott esetben ugyanolyan hasznos eredményeket adhatnak. A koagulálószer adagolása az enzimet tartalmazó elegyhez legegyszerűbben oldatként vagy szuszpenzióként történik. Ugyancsak szükséges lehet a koagulálószer oldata és/vagy az enzimet tartalmazó közeg pH-értékének az összekeverés előtt meghatározott értékre történő beállítása. Ez függ az alkalmazott mikroorganizmustól, a kérdéses enzim stabilitásától és a pH-tartománytól, melyen belül a koagulálószer a leghatásosabb. Akoagulálást előnyösen szobahőmérsékleten végezzük, és a szükséges koagulálószer mennyisége általában a nedves sejtek vagy enzimkészítmény súlyának 1-50%-a. A koaguláló közeg keverésének olyan mértékűnek kell lennie, hogy biztosítsa az enzimet tartalmazó anyag és a koagulálószer teljes érintkezését. Túl erős keverés nem ajánlatos, mivel 5 ennek hatására a már kialakult aggregátumok mérete csökken, és így a koagulálószer hatását lerontjuk. A keverés óvatos szabályozásával stabil aggregátumokat kapunk, melyek gyakorlatilag a teljes enzim-tartalmú anyagot tartalmazzák, és 10 melyeket hagyományos módszerekkel, például dekantálással, szűréssel vagy centrifugálással választunk el. Az elválasztott aggregátumok az enzimes eljárásban minden további kezelés nélkül felhasznál-15 hatók, azonban az ilyen anyagot folyamatos, oszlopot alkalmazó eljárásban alkalmazva annak élettartama jelentősen csökken, az anyag betöltése és ülepedése miatt, mely az átfolyási sebességet fordítottan befolyásolja. Ezért előnyös az elválasz-20 tott aggregátumokat fagyáspont alá hűteni vagy szárítani alkalmazás előtt. Ezek a módszerek nemcsak a szubsztrát-oldat átfolyási sebességének növelésére szolgálnak, de a koagulált anyag tárolási és kezelési tulajdonságait is javítják. A fagyasztás! 25 hőmérséklet nem kritikus, 0 C° és valamivel alacsonyabb hőmérséklet már elegendő. A fagyasztás ideje természetesen függ az alkalmazott hőmérséklettől, és az aggregátumok tömegének alakjától. 30 A szeparált koagulált anyagnak olyan a konzisztenciája, hogy különböző, enzimes eljárásokban alkalmazható alakokra sajtolható. A sajtolt aggregátumok különböző inert hordozóanyagokkal együtt folyamatos működésű töltött oszlopok töl-35 tésére alkalmazhatók, vagy a sajtolt forma használat előtt fagyasztható vagy szárítható. A koagulált anyag szárítása különösen előnyös, mivel a szárított anyag őrölhető, és az őrölt sejtek 40 szitálással, részecskeméret szerint elválaszthatók. A részecskeméret beállítása azután egységes ágy készítését teszi lehetővé, amikor az anyagot folyamatos működésű oszlopba töltjük és azon folyamatosan szubsztrát-oldatot vezetünk keresztül. 45 A koagulált anyag szárítása lehetővé teszi a szárított anyagnak szobahőmérsékleten huzamos ideig történő tárolását is. A szárítás bármely hagyományos módszerrel elvégezhető, például mesterséges huzatú szekrényben, vákuumban, dobszárítóban 50 stb., azzal a feltétellel, hogy a szárítás hőmérséklete és ideje nem lehet olyan, hogy az a kívánt enzim denaturációját okozza. A szárítási idők változhatnak, előnyösen azonban a szárítást addig végezni, míg az anyag elég rideg az őrléshez. 55 A koagulált anyag számtalan enzim-katalizált transzformációhoz, például izomerizációhoz, oxidációhoz, dehidrogénezéshez, hidrolízishez és redukcióhoz használható. Az anyag használható mind 60 szakaszos, mind folyamatos eljárásokban, bár a gáz felszabadulásával együtt járó transzformációkat sokkal kevésbé célszerű folyamatos, oszlopos eljárásokban végezni. Az enzimet tartalmazó anyagnak egy adott eljáráshoz szükséges mennyisége számos 65 faktortól függ, így az anyag specifikus enzim-7