Способ получения биокатализатора для изомеризации глюкозы

 

Сущность изобретения: биокатализатор получают обработкой водным раствором глюкозоизомеразы макропористого сополимера стирола и дивинилбензола, предварительно активированного последовательным хлорметилированием, обработкой триалкилфосфином и водным раствором гидрооксида щелочного металла с концентрацией 1,5-10% при температуре 30-60°С в течение 2-4 ч. 1 табл.

Изобретение относится к области получения глюкозофруктозных сиропов и может найти широкое применение в пищевой, кондитерской промышленности, а также в медицине.

Известен способ получения биокатализатора для изомеризации глюкозы путем обработки водным раствором глюкозоизомеразы макропористого сополимера стирола и дивинилбензола, предварительно активированного введением глицидилметакрилата и последовательной обработкой этилендиамином и глутаровым альдегидом.

Недостатком известного способа является низкая стабильность каталитической активности биокатализатора в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является повышение стабильности целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что биокатализатор для изомеризации глюкозы получают активацией макропористого сополимера стирола и дивинилбензола и обработкой его раствором глюкозоизомеразы, при этом активацию сополимера проводят хлорметилированием и последующей обработкой его триалкилфосфином, а затем водным раствором гидроксида щелочного металла с концентрацией 1,5-10% при температуре 30-60^оС в течение 2-4 ч.

Это позволяет значительно повысить стабильность биокатализатора, так как за 31 сут эксплуатации его каталитическая активность снизилась лишь на 30-35%, в сравнении с биокатализатором, полученным известным способом, имеющим снижение на 50% за 25 сут эксплуатации. Подобное увеличение стабильности позволяет получать с единицы массы биокатализатора значительно большее количество целевого продукта.

В качестве ферментного препарата с глюкозоизомеразной активностью используют глюкозоизомеразу из Str. rubiginousus фирмы "Суомен Сокери", Финляндия, с исходной активностью 780ФЕ/г. Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. 20 г хлорметилированного макропористого сополимера структуры 15/80 (15 мас.% дивинилбензола, 85 мас.% стирола, 80% от массы мономеров инертного растворителя октана), содержание Cl - 16,3%, помещают в трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником, приливают 36 г триэтилфосфина и оставляют для набухания в течение 2 ч при комнатной температуре. Затем температуру поднимают до 135^оС и выдерживают в течение 15 ч при перемешивании в атмосфере азота. После охлаждения продукт промывают водой, экстрагируют ацетоном, высушивают в вакууме. Продукт помещают в колбу с мешалкой, приливают 200 мл 1,5%-ного водного раствора КОН и перемешивают при 60^оС в течение 2 ч, затем отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции (контроль по фенолфталеину). Содержание Р - 9,34%. 10 г полученного носителя обрабатывают 150 мл 1%-ного раствора глюкозоизомеразы при перемешивании и рН 7,8 в течение 5 ч. Отмывают полученный биокатализатор дистиллированной водой до отсутствия в промывных водах следов белка.

П р и м е р 2. По примеру 1, но с использованием хлорметилированного макропористого сополимера структуры 15/100 (15 мас.% дивинилбензола, 85 мас. % стирола, 100% от массы мономеров инертного растворителя гептана), содержание Cl - 17,3%, который подвергают взаимодействию с 60 мл трипропилфосфина, последующую обработку проводят 5%-ным раствором NaOH при температуре 45^оС в течение 3 ч. Содержание фосфора 8,77%.

П р и м е р 3. По примеру 1, но с использованием хлорметилированного макропористого сополимера структуры 10/120 (10 мас.% дивинилбензола, 90 мас. % стирола, 120 об.% массы мономеров инертного растворителя октана), содержание Cl - 16,9%, который подвергают взаимодействию с 60 мл триизопропилфосфина, последующую обработку проводят 10%-ным раствором КОН при температуре 30^оС в течение 4 ч. Содержание фосфора 8,93%.

П р и м е р 4 (сравнительный). По примеру 1, но с использованием 0,5% -ного раствора NaOH, которым обрабатывают продукт при температуре 50^оС в течение 4 ч.

П р и м е р 5 (сравнительный). По примеру 1, но с использованием 15%-ного раствора КОН, который обрабатывают продукт при температуре 30^оС в течение 3 ч.

П р и м е р 6. Изомеризацию проводят, помещая 5,3 г биокатализатора, полученного по примеру 1, в термостатированную колонку размером ДхН = 1,5 х 150. В качестве субстрата используют раствор кристаллической медицинской глюкозы концентрацией 45% сухих веществ с добавками магния хлористого 0,5 г/л и пиросульфита натрия 0,38 г/л. Величина рН 7,8-8,0 (доводят раствором NaOH 4% -ной концентрации). Температура изомеризации 59-60^оС. Подачу субстрата на колонку осуществляют перистальтическим насосом со скоростью от 10 до 2 мл/ч, направление подачи - сверху вниз. Измеряют степень конверсии глюкозы во фруктозу. После 31 сут испытаний степень конверсии снизилась с 43,7 до 27,1%, что составляет 62% от исходной активности биокатализатора. Продуктивность биокатализатора составила 1019 г сухих веществ глюкозофруктозного сиропа (СВ ГФС) с 1 г биокатализатора.

П р и м е р 7. Изомеризацию проводят, помещая 5,3 г биокатализатора, полученного по примеру 2, в термостатированную колонку. Далее по примеру 6. После 31 сут испытаний степень конверсии снизилась с 43,0 до 30,1%, что составляет 70% от исходной активности биокатализатора. Продуктивность составила 1043 г СВ ГФС/г биокатализатора.

П р и м е р 8. Изомеризацию проводят, помещая 5,3 г биокатализатора, полученного по примеру 3, в термостатированную колонку, далее по примеру 6. После 31 сут испытаний степень конверсии снизилась с 45,0 до 30,6%, что составляет 68% от исходной активности биокатализатора. Продуктивность - 1036 г СВ ГФС/г биокатализатора.

П р и м е р 9. Изомеризацию проводят, помещая 5,3 г биокатализатора, полученного по примеру 4 (сравнительный), в термостатированную колонку, далее по примеру 6. Исходная степень конверсии составляет 14,2%. После 31 сут испытаний составила 7,4%, что составляет 52% от исходной активности. Продуктивность 392 г СВ ГФС/г биокатализатора.

П р и м е р 10. Изомеризацию проводят, помещая 5,3 г биокатализатора, полученного по примеру 5 (сравнительный), в термостатируемую колонку, далее по примеру 6. Исходная степень конверсии составляла 11,8%, после 31 сут испытаний составила 6,7% , что составляет 57% от исходной. Продуктивность 347 СВ ГФС/г биокатализатора.

Характеристики полученных биокатализаторов представлены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОКАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ИЗОМЕРИЗАЦИИ ГЛЮКОЗЫ, предусматривающий активацию макропористого сополимера стирола и дивинилбензола и обработку его раствором глюкозоизомеразы, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности целевого продукта, активацию сополимера проводят хлорметилированием и последующей обработкой его триалкилфосфином, а затем водным раствором гидроксида щелочного металла с концентрацией 1,5 - 10,0% при 30 - 60^oС в течение 2 - 4 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1