199560. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alfa-hidroxikarbonsavaknak a megfelelő l-alfa-aminokarbonsavakká történő folytonosüzemű, enzimatikus átalakítására
HU 199560 B 2 A találmány tárgya eljárás a-hidroxikarbonsavaknak a megfelelő L-a-aminokarbonsavakká történő folytonosüzemű, enzimatikus átalakítására, vízoldható nagymolekulás anyaghoz végzett kötéssel megnövelt molekulatömegű nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+/NADH), a használt a-hidroxikarbonsavra specifikus dehidrogenáz, az előállítandó L-a-aminokarbonsavra specifikus dehidrogenáz és ammóniumionok jelenlétében, enzimreaktorban. Ismeretes, már egy eljárás alanin folytonosüzemű előállítására piruvátból, enizmreaktorban, vízoldható dextránhoz végzett kötéssel megnövelt molekulatömegű nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+/NADH), laktát — dehidrogenáz, alanin-dehidrogenáz, és ammónium-ionok jelenlétében (K- Mosbach-P. O. Larsson, Enzyme Engineering, B III, 291 — 298. old.) Saját kísérleteink azonban azt mutatták, hogy ez az eljárás folytonos üzemben hosszabb időn át nem kivitelezhető, mert az átalakulás alaninná már aránylag rövid idő után erősen csökken, míg végül teljesen leáll, és egyáltalában nem képződik több alanin. A találmány szerinti eljárás abban áll, hogy egy olyan 2.000—50.000 névleges kizárási határral rendelkező ultraszűrő membránnal ellátott membránreaktorba, amely 500—50.000 átlag molekulatömegű polietilénglikolhoz kötött alakban jelenlévő 0,1 — 10 mmól/lit. koncentrációjú oldatot NAD+/ /NADH, a használt a-hidroxikarbonsavra specifikus dehidrogenázt és az előállítandó L-a-aminokarbonsavra specifikus dehidrogenázt tartalmaz folyamatosan betápláljuk az átalakítandó a-hidroxikarbonsav olyan koncentrációjú vizes oldatát, amely a maximális oldható mennyiség 25—-1Ù0 t%-át tartalmazza, továbbá az a-hidroxikarbonsavnak megfelelő a-ketokarbonsavnak a használt aminokarbonsav-dehidrogenázra számított 1 — 10 Km koncentrációjú oldatát, valamint az átalakítandó a-hidroxikarbonsav-mennyiséggel legfeljebb ekvimoláris mennyiségű ammóniumot, a membránon át 0,1—15 bar nyomáskülönbséget tartunk fenn, és a membrán mögött képződött, a-aminokarbonsavat tartalmazó szűrlet-áramot folytonosan elvezetjük. Csak a találmány szerinti eljárás teszi lehetővé az a-hidroxikarbonsavak hosszabb időtartamon át, folytonos üzemben a megfelelő optikailag aktív a-aminokarbonsavakká történő átalakítását. Ezt az a lényeges intézkedés teszi lehetővé, hogy a membránreaktorba folytonos üzemben, nemcsak az átalakítandó a-hidroxikarbonsavat tápláljuk, hanem az a-hidroxikarbonsavnál lényegesen kisebb mennyiségű, megfelelő a-ketonkarbonsavat is. Ezzel az intézkedéssel lehetővé válik a betáplált a-hidroxikarbonsavak folytonosüzemű átalakítása a megfelelő optikailag aktív L-a-aminokarbonsavakká nagy tér-idő kitermeléssel, és így az L-a-aminokarbonsavak gazdaságos előállítása. 1 Reakcióedényként ultraszűrő membránnal ellátott membránreaktort használunk, amelynek membránja arra szolgál, hogy visszatartsa a reaktorban a használt enzimeket és az átalakításhoz szükséges koenzimet, de áteressze a kis molekulasúlyú terméket és az át nem alakított szubsztrátumot. A membrán reaktor úgynevezett lapos membránreaktorként is kiképezhető. Ennél a reaktortípusnál például szóba jöhet egy lapos, hengeres edény is, amelyre O-gyűrűvel tömített fedelet helyezünk. Az O-gyűrűvel együtt fogjuk be az aránylag nagy felületű, lapom membránt is. A szubsztrátum-áramot a membrán alatt elhelyezkedő reakciótérbe egy adagolószivattyúval tápláljuk be. A reakciótér keverőberendezéssel, pl. mágneses keverővei van ellátva. A terméket tartalmazó szűrlet-áram a membránon és annak mechanikai igénybevételét gátló, a membrán felett elhelyezett, furatokkal ellátott lemezen keresztül hagyja el a reakcióteret, és azt a fedélből vezetjük el. Az úgynevezett üreges rost-membránreaktor, melyben a síkmembrán helyén ultraszűrőmembránokból álló üregesrost-köteg helyezkedik el, akkor előnyösebb, ha a geometriai elrendezésből adódóan a membránnal párhuzamosan nagyobb Reynold-féle számok adódnak és ezáltal a membrán kisebb enzimprotein terhelése érhető el. Ennél a reaktortípusnál például egy fajta hurok-reaktorról van szó, amely egy reakcióedényből, egy üreges-rost modulból áll. A szubsztrátum-áramot adagolószivattyúval tápláljuk a reakcióedénybe. Ebben a reakcióedényben a reakcióelegyet oly módon keringtetjük, hogy a visszavezetett és a szubsztrátum folyadékáram aránya 100:1 legyen, azért, hogy az üreges rost membránok enzimprotein-terhelését a lehető legalacsonyabban tartsuk. A terméket tartalmazó szűrlet-áramot átvezetjük az üreges rost-membránokon, és azok mögött összegyűjtjük és elvezetjük. A találmány szerinti eljárásnál 2.000—50.000 névleges kizárási határú membránokat használunk. Alakalmas membránanyagok például az acetilcellulózok, poliamidok, poliszulfonok vagy módosított polivinilalkoholok. A membránreaktor 0,1 —10 mmól/1 koncentrációjú 500 és 50.000 közötti, előnyösen 1.500—20.000 átlagmolekulatömegű polietilén glikolhoz kötött alakban jelenlévő NAD+/ /NADH vizes oldatot, egy a felhasznált a-hidroxikarbonsavra specifikus dehidrogenázt, és egy, az előállítandó L-a-aminokarbonsavra specifikus dehidrogenázt tartalmaz. A találmány szerinti eljáráshoz koenzimként szükséges, polietilénglikolhoz kötéssel növelt molekulasúlyú NAD+/NADH-nak homogén katalízis lehetővé tétele miatt egyfelől még vízoldhatónak kell lennie, másfelől azonban azt a használt enzimekkel együtt a membránnak biztosan vissza kell tartania. A növelt molekulasúlyú NAD+/NADH előállítását például a 2 841 414 sz. német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás írja le. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
