196841. lajstromszámú szabadalom • Eljárás xilóz-izomeráz előállítására, immobilizálására és glükóznak fruktózzá történő izomerizálására
1. 2 A találmány tárgya eljárás a xilóz-izomeráz előállítására és immobilizálásáta, valamint a glükóznak fruktózzá történő átalakítására. A glükózt fruktózzá izomerizální képes enzimeket, azaz a glükóz-izomerázokat számos különféle mikroorganizmusokból kinyerhetjük. A kinyerés hozadéka és az adott enzim tulajdonságai fajról fajra, de gyakran még törzsről törzsre is változnak. Valamennyi természetben található, xilóz-izomerázt termelő törzs esetében a maximális enzimtermeléshez az szükséges, hogy a táptalaj xilózt tartalmazzon. Valamennyi, leírt glükóz-izomeráz lényegében xilóz-izomeráz. így tehát az enzimek nevezéktana szerint az EC 5.3—1.5 csoportba sorolandók, és a hivatalos enzim nevezéktan szerint egyikük sem glükóz-izomeráz. Az egyértelműség kedvéért a továbbiakban tehát a xilóz-izomeráz elnevezést használjuk, még akkor is, ha legfontosabb felhasználási területük a glükóznak fruktózzá történő átalakitása. A xilóz-izomeráz termelés gazdaságossága főleg az anyagköltségen és az enzimtermelés kinyerésén múlik. Az izomerizációs folyamat gazdaságossága szempontjából legfontosabb enzimtulajdonságok a tisztítás jó kinyerési százaléka és a kellő fizikai és enzimkémiai tulajdonságokkal rendelkező immobilizált állapotba való átalakíthatóság. Igen igényelt tulajdonság például a magas hőmérsékleten való stabilitás, a nyomásállóság és a megfelelő felezési idő. Nincs olyan ismert xilóz-izomeráz, beleértve a kereskedelmi forgalomban levő glükóz-izomeráz készítményeket ir, melyek a legjobb lehetséges értékekkel rendelkeznek a kívánt tulajdonságokat illetően, Gyakran szükséges kompromisszumos megoldásokat alkalmazni. Igen kiterjedt kutatás történt azzal a céllal, hogy a különböző mikrobiológiai forrásokból nyert, a glükózt fruktózzá izomerizální képes xilóz-izomerázok kinyerhetőségét összehasonlítsák egymással. Ez a munka visszatükröződik a szabadalmi irodalomban, ami számos olyan szabadalmat tartalmaz, melyek a xilóz-izomeráz különféle mikrobiológiai forrásaival foglalkoznak. A szabadalmi irodalomban xilóz-izomerázt termelő- mikroorganizmusokat találunk a baktériumok pl. Streptomyces, Actinoplanes, Bacillus és Flavóbacterium nemzetséghez tartozók — és a gombák - például a Basidiomycetes osztályhoz tartozók — között egyaránt. Az alábbiakban a Streptomyces nemzetséghez tartozó fajok közül csak példaképpen sorolunk fel többek közül néhányat, melyek a szabadalmi irodalomban xilóz-izomeráz termelőként szerepelnek. S. flavovirens S. achromogenus S. echinatus S. wedmorensis S. albus (US 3,616,221), S. ollvochromogenes S. v^nezuelae (US 3,622,463) S. griseoflavus (US 4,351,903) S. glaucescens (US 4,137.126) S. olivaceus (US 3,625,828) S. galbus S. gracilis S. matensis S. niveus S. platensis (magyar szabadalom 12,415) S. violaceoniger (német szabadalom 2,417,642) S. acidodurans (US 4,399.222), S. phaeochromogenes S. fradiae S. roseochromogenes S. olivaceus S. califomicus S. vinaceus S. Virginiáé (japán szabadalom 69,28.473) Glükóz és fruktóz keverékét tartalmazó szirupot széles körben alkalmazzák az iparban édes íze és alacsony kristályosodási készsége miatt. Ezt előnyösen olyan glükóz szirupból készítik, melyben a glükózt xilóz-izomeráz segítségével fruktózzá izomerizálják. A folyamat gazdaságossági szempontjából fontos, hogy az enzim ára alacsony, és a melléktermék-képződés elhanyagolható legyen, különben a felhasználás előtt a melléktermékeket el kell távolítani a szirupból. A találmány célja tehát olyan xilóz-izomerázt nyújtani, mely kellő fermentációs és tisztítási kitermeléssel előállítható, megfelelő fizikai és enzimkémiai tulajdonságú immobílizált xilóz-izomeráz termékké alakítható. További célja, megfelelő immobílizált xilóz- izomerázt és a glükóznak fruktózzá történő izomerizálására megfelelő módszert szolgáltatni. Felismertük, hogy meglepően a Streptomyces murinus csoportba tartozó baktériumok nagy fermentációs hozadékkal termelik a xilóz-izomerázt, ez a xilóz-izomeráz jó tisztítási kinyeréssel előállítható, és a glükóz ipari izomerizálási folyamata szempontjából megfelelő fizikai és enzimkémiai tulajdonságokkal rendelkező immobílizált enzimkészítménnyé' alakítható. A konstitutív és a glükóz-represszióra nem érzékeny Streptomyces murinus törzsek különleges előnyökkel rendelkeznek a fermentáció gazdaságosságát illetően. A Streptomyces murinus csoport kifejezést olyan értelemben használják, ahogy azt Rolf-Dieter Heitzer „Numerische Taxonomie der Actinomyceten-Gattungen Streoptomyces und Streoptoverticillium” című disszertációjában (regisztrálva 1981. január 27-én) meghatározta (hozzáférhető a Darmstadti Műszaki Egyetem — Technical University of Darmstadt — Biológiai Tanszékén, Németország). Ez azt jelenti, hogy a S. murinus DSM 40091, DSM 40240 (előző nevén S. roseoluteus), NRRL 8171, FERM-P 3710, DSM 3252 és a DSM 3253 törzsek tartozpak ehhez a Streptomyces murinus csoporthoz. Úgy találtuk, a csoport fent említett hat törzse által termelt xilóz-izomeráz immunológiailag azonos. Az immunológiai azonosságot a DSM 3252 által termelt xilóz-izomerázzal szembeni antitest kettős kereszt-immunelektroforézisével állapítottuk meg. Ez az adat hangsúlyozza a csoport egyes tagjainak szoros rendszertani közelségét. 196 841 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
