174891. lajstromszámú szabadalom • Eljárás enzimatikus átalakítások végrehajtására vizes közegből apoláros folyadékokkal elválasztható enzimkészítményekkel
7 174891 8 szubsztrátot tartalmazó vizes közegben egy vízzel-nem-elegyedő folyadékkal diszpergáljuk keveréssel. Az enzimreakció során a készítmény a vízzel-nem-elegyedő oldószer cseppjeivel kerül érintkezésbe, amely emulzióként van jelen a vizes közegben, és a keverés következtében a diszperzió megmarad a reakció folyamán. Amikor az enzimkészítményt el kell választani, a keverést megszüntetjük és a fázisok szétválnak. Eljárhatunk úgy is, hogy a reakcióelegyet és a vízzel nem-elegyedő folyadékot a reakció után hozzuk érintkezésbe, akkor, amikor már szükség van az enzim elválasztására. Az enzim-készítmény vízzel-nemelegyedő folyadékokkal kialakult kapcsolatának természete különböző lehet az enzimhez kapcsolódó polimer és/vagy apoláros csoport tulajdonságától függően. Például azok az enzim/polimer készítmények, melyek keresztkötést tartalmaznak, szilárd aggregátumokká formálódnak és ezek tapadnak a vízzel-nem-elegyedő folyadék cseppjeihez. Ugyanakkor viszont a keresztkötést nem tartalmazó készítmények esetében, amilyen például az ismertetett „GANTREZ” hordozó-anyag, (valamint a nem polimert tartalmazó készítmények esetében) a szilárd részecskék csekély mértékben kötődnek a cseppekhez és az enzimkészítmény monomolekuláris rétege alakul ki a cseppeken. Ez különösen akkor előnyös, ha az enzimreakciót azt követően végezzük, amikor az enzimkészítménynek a vízzel-nem-elegyedő folyadékkal már kialakult a kapcsolata. Bármilyen is a kapcsolat természete, az enzim-készítmény és a rendszerint cseppformában jelenlevő vízzel nem-elegyedő folyadék közötti kontaktus lehetővé teszi az enzimkészítménynek a vizes közegből való elválasztását. Az enzimkészítménnyel bevont cseppecskék sűrűsége közelítőleg a vízzel-nem-elegyedő folyadék sűrűségével megegyező. Ezután hagyjuk, hogy a cseppecskék a vizes közeg felszínén helyezkedjenek el (amikor a folyadék fajsúlya kisebb a víznél) vagy a vizes közeg aljára ülepedjenek (amikor a folyadék sűrűbb a víznél). Ilyen módon egy elvált réteg jön létre, amely az enzim-készítményhez kapcsolódó vízzel-nem-elegyedő oldószert tartalmazza, így lehetővé válik az enzim visszanyerése a vizes közegből. Azon típusú folyadékok esetében, amikor a vizes közeg felszínén vagy alján kellő gyorsasággal nem jön létre a külön réteg, különböző elválasztási módszereket, például centrifugálást kell alkalmazni. Használhatjuk azt a módszert is, amikor a keveréket egy olyan szűrőn áramoltatjuk keresztül, amelyen a vizes fázis áthalad, ugyanakkor a vízzel-nem-elegyedő folyadék (az * enzimkészítménnyel együtt) fennmarad, és így elválasztható. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítása a 6-amino-penicillánsav előállítása penicillinből penicillin-aciláz-enzim-készítmény segítségével. Ebben az esetben az aciláz-enzimet előnyösen mikroorganizmus segítségével állítjuk elő, nevezetesen Escherichia coli törzseket használunk a benzfl-penicillin bontáskor, vagy Actinomycetes-gombákat a fenoxi-metil-penicillin lebontása esetén. Az ilyen enzimek általában jól ismertek. A 6-amino-penicillánsav (továbbiakban: 6-APS) előállításakor az enzimeket pH = 6—9, előnyösen pH = 7,0 és pH = 8,5 közötti értéket használjuk. A penicillin dezacilezése a penicillin-láncból felszabaduló szabad sav létrejöttét eredményezi. így fontos, hogy a 6-APS előállítása során a folyamat fentemlített pH-értékét állandóan fenntartsuk, ha kívánatos megfelelő alkáliák, így nátrium-, ammónium-hidroxid vagy trietilamin-adagolásával. A találmány szerinti eljárás különös előnye, hogy az enzimreakciót a 3. ábrán vázolt készülékben folyamatos rendszerben végezzük el. Mint a 3. ábrán láthatjuk a reaktor (1) egy keverővei (2), továbbá a szubsztrát, a lúg és az enzimfázis adagolására szolgáló bevezetéssel (3, 4, 5), valamint egy kivezetéssel (6) van felszerelve. A reaktor-tartály (1) egy pH-érzékelőt (7) tartalmaz, amely a szelepet (8) vezérli, így a lúgbevezetést (4) szabályozza. A tartálykivezetésből (6) egy szivattyún (9) át egy elválasztó edénybe (10) kerül a bevezetésen (11) keresztül az elegy. Az elválasztó edény egy felső kivezetéssel (12) rendelkezik, amely a reaktor bevezetésével (5) van kapcsolatban, az alsó kivezetés (13) a reakcióterméket távolítja el egy szivattyún (14) keresztül, és egy zsugorított üvegszűrő (15) helyezkedik el az alsó kivezető (13) felett. A szubsztrát bevezetőt (3) a szivattyú (16) táplálja, így a (14) és (16) szivattyúval ugyanolyan áramlás-sebességet kell biztosítani. Uzembehelyezéskor a reaktor tartályába (1) a bevezetésen (3) keresztül adagoljuk vizes közegben a szubsztrátot, a találmány szerinti enzimkészítménnyel és a vízzel-nem-elegyedő folyadékkal együtt. Az elegyet a keverő (2) segítségével emulzióvá alakítjuk. A reaktor-tartályt (1) állandó hőmérsékleten tarthatjuk például egy vízfürdő segítségével. A tartályban kialakult emulzióhoz a bevezetésen (4) keresztül lúgot adagolunk és az adagolás mértékét az érzékelő (7) által szabályozott szelep (8) irányítja úgy, hogy areakcióelegy pH-értéke a megkívánt optimumon maradjoh. A reakció során a szivattyú (9) működésbe lép és az elegyet a kivezetésen (6) keresztül a bevezetésen (11) át az elválasztó edénybe (10) nyomja. Az elválasztó edényben (10) a vízzel-nem-elegyedő folyadék (mely esetünkben könnyebb a víznél) egy elválasztható felső réteget (17) alkot, miközben magával viszi az enzim-preparátumot. Az alsó, vizes fázis (18) tartalmazza a reakcióterméket, mely az üvegszűrőn (15) keresztüljutva a szivattyú (14) segítségével a leeresztő nyíláson (13) távozik. A felső fázist (17) — amely a vízzel-nem-elegyedő oldószerrel együtt az enzim-preparátumot tartalmazza — a kiömlő nyíláson (12) keresztül hagyjuk a bevezetésen (5) keresztül a reaktortartályba (1) kerülni. Miután a tennék a leeresztő nyíláson (13) távozik, a szivattyú (16) segítségével a bevezető nyíláson (3) keresztül újabb szubsztrátoldatot adagolunk a reaktor-tartályba (1). A (14) és (16) szivattyúkat úgy állítjuk be, hogy a beáramló szubsztrát-oldat sebessége egyenlő legyen a kiáramló tennék sebességével. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
