RU2167197C1 - Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала - Google Patents
Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167197C1 RU2167197C1 RU99124712A RU99124712A RU2167197C1 RU 2167197 C1 RU2167197 C1 RU 2167197C1 RU 99124712 A RU99124712 A RU 99124712A RU 99124712 A RU99124712 A RU 99124712A RU 2167197 C1 RU2167197 C1 RU 2167197C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biocatalyst
- carrier
- glucoamylase
- carbon
- starch
- Prior art date
Links
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 84
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 84
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 title claims abstract description 45
- 102100022624 Glucoamylase Human genes 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims abstract description 27
- 239000008107 starch Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 27
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 25
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 21
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 19
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000008103 glucose Substances 0.000 abstract description 12
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 16
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N butane;propane Chemical compound CCC.CCCC HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009229 glucose formation Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000002816 nickel compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 nitric Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической, пищевой и фармакологической промышленности для производства глюкозы из крахмалсодержащего сырья. Биокатализатор для осахаривания крахмала включает фермент глюкоамилазу, иммобилизированную на твердом носителе зауглероженном алюмосиликате. Носитель имеет мезопористую структуру и удельную поверхность не менее 2 м2/г, с величиной углеродного покрытия не менее 1,5 мас.% углерода. Биокатализатор имеет высокую ферментативную активность и стабильность, при этом прост в приготовлении. 4 с. и 11 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к биокатализаторам, способам их приготовления и способам получения глюкозы осахариванием крахмала и может быть использовано в химической, пищевой и фармакологической промышленности для производства глюкозы из крахмалсодержащего сырья.
Известно, что в процессе получения глюкозы из крахмалсодержащего сырья ключевой стадией является осахаривание крахмала, которое заключается в его гидролизе глюкоамилазой - ферментом, разрушающим терминальные связи в молекулах крахмала и/или декстринов с высвобождением глюкозы. При производстве глюкозы процесс осахаривания проводят, как правило, в присутствии гетерогенного биокатализатора, который представляет собой названный фермент - глюкоамилазу, иммобилизованый на поверхности небиологического твердого носителя.
Известен, например, гетерогенный биокатализатор осахаривания глюкозы, полученный путем иммобилизации глюкоамилазы на носителе - предварительно обработанных частицах костного материала свиньи, с последующей сшивкой адсорбированного фермента глутаровым альдегидом [S. Mukataka, S. Negishi, S. Sato. J. Takahashi. Effect of presoaking treatment of support material on the activity of immobilized glucoamylase. Enzyme Microb. Technol. 1993. V. 15, N 3. P. 229-233]. В этом биокатализаторе глюкоамилаза сохраняет до 60% от ее активности в растворе - максимальная удельная активность иммобилизованной глюкоамилазы составляет 19,7 ЕА/ мг белка, в среднем 2-5 ЕА/мг. Этот биокатализатор обладает относительно высокой стабильностью как в условиях периодического проведения процесса получения глюкозы (за 10 циклов, по 48 часов каждый, сохраняется до 70% первоначальной активности), так и при непрерывном функционировании (за 700 часов работы активность практически не изменяется). Однако приготовление этого катализатора достаточно сложно.
Известны также различные биокатализаторы, приготовленные иммобилизацией глюкоамилазы на носителе - активированном угле путем адсорбции, или ковалентного связывания, или поперечной сшивки или др. [Y.K. Cho, J.E. Bailey. Immobilization of enzymes on activated carbon: selection and preparation of carbon support. Biotechnol. Bioeng. 1979. V. 21. N 3. P. 461-476]. Максимальная величина адсорбции фермента в таких катализаторах составляет 49 мг белка/г угля, максимальная удельная активность равна 0,4 ЕА/мг белка и около 80% данной активности сохраняется через 1 месяц.
Наиболее близким является биокатализатор, состоящий из глюкоамилазы и твердого носителя - активированного угля, и способ его приготовления путем иммобилизации ферментов на активированном угле с удельной поверхностью 600-1000 м2/г [Патент США N 4289853, МПК C 12 N 11/02, 15.09.1981], пригодный в том числе и для иммобилизации глюкоамилазы с получением в результате биокатализатора для осахаривания крахмала. При приготовлении катализатора активированный уголь подвергают специальной обработке: вначале модифицируют его поверхность обработкой концентрированными кислотами, преимущественно азотной, для образования поверхностных кислородсодержащих функциональных групп, в том числе карбоксигрупп, а затем модифицированный уголь выдерживают в растворе бифункционального сшивающего агента (карбодиимида, диальдегида и др.). Подготовленный таким образом активированный уголь вводят в контакт с раствором глюкоамилазы, при этом происходит связывание ферментной глобулы посредством образования ковалентных связей, и поверхность угля заполняется ферментом. Поскольку только 10-30% пористого пространства активированного угля занимают мезопоры размером 300-1000 А, подходящие для иммобилизации крупных белковых молекул ферментов, максимальная величина адсорбции составляет 49 мг белка/г угля. Удельная ферментативная активность полученного этим способом биокатализатора равна 0,4 ЕА/мг белка (18 ЕА/г биокатализатора), а его стабильность характеризуется тем, что в течение 1 месяца его хранения при 30oC иммобилизованная глюкоамилаза сохраняет 80% первоначальной активности. Этот биокатализатор по наибольшему количеству сходных с предлагаемым биокатализатором для осахаривания глюкозы признаков принят за прототип изобретения. Описанный биокатализатор имеет недостаточно высокую ферментативную активность и стабильность, а непосредственно процесс иммобилизации глюкоамилазы при приготовлении катализатора достаточно сложен.
Изобретение решает задачу увеличения ферментативной активности и стабильности биокатализатора осахаривания крахмала и упрощения способа его приготовления.
Поставленная задача решается тем, что предлагается биокатализатор для осахаривания крахмала, включающий фермент глюкоамилазу и твердый носитель, на поверхности которого иммобилизована глюкоамилаза, носителем является, в частности, зауглероженный алюмосиликат, который имеет удельную поверхность не менее 2 м2/г и выполнен в форме гранул, сотовых монолитов; пеноматериала.
Задача решается также способом приготовления биокатализатора для осахаривания крахмала путем иммобилизации глюкоамилазы адсорбцией на поверхности твердого зауглероженного носителя, в частности зауглероженного алюмосиликата. При этом носитель имеет удельную поверхность не менее 2 м2/г и выполнен в форме гранул, сотовых монолитов, пеноматериала.
Задача решается также использованием для иммобилизации ферментов, твердого зауглероженного носителя.
Твердым носителем является зауглероженный аюмосиликат с удельной поверхностью не менее 2 м2/г. Величина углеродного покрытия составляет не менее 1,5 мас.% углерода, углеродное покрытие имеет структуру волокнистого каталитического углерода с выходом по углероду не менее 3 г углерода на 1 г катализатора, углеродное покрытие имеет мезопористую структуру.
Носитель выполнен в форме гранул, сотовых монолитов, пеноматериала.
При этом носитель готовят способом, который позволяет усилить адсорбционные свойства зауглероженного алюмосиликата. При приготовлении носителя на исходный алюмосиликат с удельной поверхностью 0,1-24 м2/г наносят никель. Затем проводят пиролиз пропан-бутановой смеси в присутствии данного носителя, в результате чего получают зауглероженный алюмосиликат, удельная поверхность которого в несколько раз превышает удельную поверхность исходного алюмосиликата. Приготовленный таким образом носитель имеет структуру, содержащую большое количество мезопор, пригодных по размеру для размещения в них молекул фермента, причем основное количество мезопор образуется в углеродном поверхностном покрытии за счет того, что оно имеет уникальную волокнистую микроструктуру. Это способствует более прочному, относительно известных носителей, удержанию в этих мезопорах молекул фермента. Иммобилизация глюкоамилазы заключается в проведении процесса ее физической адсорбции на поверхности этого носителя, например, путем погружения носителя в водный раствор фермента, выдерживания его в течение необходимого времени при периодическом перемешивании. Следует отметить, что адсорбционная иммобилизация фермента на твердом носителе - наиболее простой способ получения гетерогенного биокатализатора. При этом активность фермента сохраняется на высоком уровне, так как в таком катализаторе отсутствуют токсические сшивающие реагенты, которые могут оказывать дезактивирующее действие на ферментативную активность. Адсорбция фермента на поверхности носителя прочная, так как поры его имеют подходящий размер, а углеродное поверхностное покрытие - соответствующую микроструктуру (углеродные тонкие волокна) и химическую природу, вследствие чего биокатализаторы на этом носителе обладают высокой стабильностью.
Задача решается также способом осахаривания крахмала в присутствии биокатализатора, включающего фермент глюкоамилазу и твердый носитель, при этом используют биокатализатор, в котором глюкоамилаза иммобилизована на поверхности зауглероженного носителя, предпочтительно алюмосиликата.
Процесс проводят в непрерывном режиме с использованием неподвижного слоя биокатализатора.
Процесс осахаривания крахмала проводят при температуре не ниже 50oC.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Для приготовления биокатализатора используют в качестве носителя зауглероженный алюмосиликат, содержащий 1,97 мас.% углерода, в виде монолитов сотовой структуры, на котором путем адсорбции проводят иммобилизацию глюкоамилазы. Биокатализатор готовят следующим образом.
На первой стадии алюмосиликат с удельной поверхностью 24 м2/г прокаливают при 900oC и далее пропитывают раствором, содержащим соединения никеля. Затем носитель восстанавливают в токе водорода и зауглероживают в процессе пиролиза пропан-бутановой смеси. Содержание углерода в носителе составляет 1,97 мас.%.
На второй стадии осуществляют процесс иммобилизации фермента глюкоамилазы в статическом режиме путем адсорбции, которую проводят при 20-22oC следующим образом: буферный раствор (0,05 М ацетатный буфер, pH 4,6) глюкоамилазы находится в контакте с носителем в соотношении 10:1 (по весу) в течение 1 суток при периодическом перемешивании. Величину адсорбции определяют по разности количеств белка в растворе до и после проведения процесса адсорбции и выражают в мг белка на 1 г носителя. Полученный биокатализатор промывают 10-кратным избытком буферного раствора и используют в процессе осахаривания 1%-ного раствора крахмала до глюкозы при 20-22oC. Ферментативную активность биокатализатора в данном процессе выражают в мкмоль выделившейся глюкозы в мин (ЕА) на 1 мг белка при pH 4,6.
Полученный биокатализатор имеет следующие характеристики: величина адсорбции глюкоамилазы составляет 2,5 мг белка /г носителя, начальная удельная ферментативная активность составляет 1,5 ЕА/мг (что в 3,7 раза больше, чем в прототипе), стабильность: биокатализатор сохраняет 60% первоначальной активности через 7 месяцев хранения при 20-22oC (это значительно превышает стабильность пропотипа).
Пример 2. Для приготовления биокатализатора используют зауглероженный алюмосиликат, содержащий 2.5 мас.% углерода, в виде монолитов сотовой структуры, на котором путем адсорбции проводят иммобилизацию глюкоамилазы. Биокатализатор готовят следующим образом.
На первой стадии алюмосиликат с удельной поверхностью 24 м2/г прокаливают при 900oC и далее наносят на поверхность никель. Затем зауглероживают в процессе пиролиза пропан-бутана. Содержание углерода в образце составляет 2,5 мас.%.
Иммобилизацию глюкоамилазы на носителе проводят аналогично примеру 1.
Свойства полученного биокатализатора с величиной адсорбции 1,2 мг белка/г следующие: начальная удельная активность 3,2 ЕА/мг белка (в прототипе 0,4 ЕА/мг). Стабильность: биокатализатор сохраняет 87% первоначальной активности за 1 месяц хранения при 20-22oC; 26% первоначальной активности за 5 месяцев и 22% - за 8 месяцев (в прототипе-80% за 1 месяц хранения).
Пример 3. Для приготовления биокатализатора используют в качестве носителя зауглероженный алюмосиликат, содержащий 4,4 мас. % углерода, в виде гранул диаметром не более 5 мм, на котором путем адсорбции проводят иммобилизацию глюкоамилазы. Биокатализатор готовят следующим образом.
На первой стадии готовят носитель так же, как в примере 1. Содержание углерода в образце составляет 4,4 мас.%. Полученный образец обрабатывают концентрированной азотной кислотой (ρ = 1,407) при 80oC, отмывают дистиллированной водой до нейтрального значения pH и высушивают.
Вторую стадию - непосредственно иммобилизацию глюкоамилазы проводят так же, как в примере 1.
Полученный биокатализатор имеет следующие характеристики: величина адсорбции 1,2 мг/г, начальная удельная активность 1,3 ЕА/мг белка (в прототипе 0,4 ЕА/мг), стабильность: биокатализатор сохраняет 100% первоначальной активности за 1 месяц хранения при 20-22oC; 61% первоначальной активности за 5 месяцев и 54% - за 8 месяцев (в прототипе - 80% за 1 месяц хранения).
Пример 4. Для приготовления биокатализатора используют в качестве носителя зауглероженный алюмосиликат, содержащий 2,23 мас.% углерода, в виде сотовых монолитов, на котором путем адсорбции проводят иммобилизацию глюкоамилазы. Биокатализатор готовят следующим образом.
На первой стадии используют носитель, приготовленный как в п.1. Содержание углерода в образце составляет 2,23 мас.%. Иммобилизацию глюкоамилазы проводят так же, как описано в примере 1.
Полученный биокатализатор с величиной адсорбции 3,2 мг белка/г носителя имеет следующие характеристики: начальная удельная активность 1,0 ЕА/мг белка (в прототипе 0,4 ЕА/мг); стабильность: сохраняется 50% первоначальной активности за 2 месяца хранения при 20-22oC (в прототипе-80% за 1 месяц хранения).
Пример 5. Для приготовления биокатализатора используют в качестве носителя зауглероженный алюмосиликат, содержащий 1,22 мас.% углерода, в виде пеноматериала с диаметром ячейки не более 2 мм, на котором путем адсорбции проводят иммобилизацию глюкоамилазы. Биокатализатор готовят следующим образом.
Используют алюмосиликатный носитель с удельной поверхностью 0,13 м2/г, прокаленный при 1200oC. Данный носитель обрабатывают раствором, содержащим соли никеля и мочевины. Высушенные образцы помещают в реактор, восстанавливают водородом, затем зауглероживают в процессе пиролиза пропан-бутана. Содержание углерода в образце составляет 1,22 мас.%.
Иммобилизацию глюкоамилазы на носителе проводят, как описано в примере 1. Процесс проводят в реакторе с неподвижным слоем биокатализатора.
Свойства полученного биокатализатора с величиной адсорбции 3,4 мг/г: начальная удельная активность 0,4 ЕА/мг белка (аналогично прототипу); стабильность: биокатализатор сохраняет 58% первоначальной активности за 2 месяца хранения при 20-22oC; через 5,5 месяцев хранения активность остается на том же уровне (в прототипе - 80% за 1 месяц хранения).
Пример 6. Для приготовления биокатализатора используют в качестве носителя зауглероженный алюмосиликат, содержащий 3,96 мас.% углерода, в виде монолитов сотовой структуры, на котором путем адсорбции проводят иммобилизацию глюкоамилазы. Биокатализатор готовят следующим образом.
Используют такой же носитель, как в примере 1. Содержание углерода в образце составляет 3,96 мас.%.
Иммобилизацию глюкоамилазы осуществляют в динамических условиях: при 20-22oC. Через колоночный реактор, заполненный носителем (2-10 г) в виде блока сотовой структуры диаметром 20 мм, длиной 130 мм, размером канала квадратного сечения 1,8х1,8 мм и толщиной стенки 0,25 мм, прокачивают непрерывно со скоростью 10 мл/мин раствор глюкоамилазы до полного заполнения адсорбционной емкости носителя (в течение 6 часов).
Затем полученный биокатализатор промывают десятикратным объемом буферного раствора и используют в процессе непрерывного гидролитического расщепления крахмала до глюкозы в следующих условиях: 50oC, проточный режим, 1-5% раствор крахмала. В процессе иммобилизации температурный оптимум функционирования глюкоамилазы расширяется и сдвигается в область более высоких температур на 15oC, что составляет 50-60oC.
Свойства полученного биокатализатора: адсорбционная емкость носителя 4,3 мг/г, начальная удельная активность 5,5 ЕА/мг белка, операционная стабильность: биокатализатор сохраняет 60% первоначальной активности после непрерывной работы биокатализатора в течение 300 часов, конверсия (степень превращения) при гидролизе 1%-ного раствора крахмала составляет 95%; при гидролизе 5%-ного раствора крахмала 55-60% за один проход через слой биокатализатора, производительность биореактора с неподвижным слоем полученного биокатализатора составляет 0,5 г глюкозы/1 г биокатализатора/час при гидролизе 5%-ного раствора крахмала.
Таким образом, биокатализатор для осахаривания крахмала на основе глюкоамилазы, иммобилизованной на зауглероженном алюмосиликате, имеет активность, превышающую активность прототипа в 3-8 раз, а стабильность - в 1,5-3 раза. Твердый зауглероженный носитель для биокатализатора является эффективным адсорбентом для глюкоамилазы. Способ приготовления катализатора чрезвычайно прост.
Claims (15)
1. Биокатализатор для осахаривания крахмала, включающий фермент глюкоамилазу и твердый носитель, на поверхности которого иммобилизована глюкоамилаза, отличающийся тем, что носителем является зауглероженный алюмосиликат, имеющий удельную поверхность не менее 2 м2/г, с величиной углеродного покрытия не менее 1,5 мас.% углерода, при этом углеродное покрытие имеет структуру волокнистого каталитического углерода и мезопористую структуру.
2. Биокатализатор по п.1, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме гранул.
3. Биокатализатор по п.1, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме сотовых монолитов.
4. Биокатализатор по п.1, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме пеноматериала.
5. Способ приготовления биокатализатора для осахаривания крахмала путем иммобилизации глюкоамилазы на твердом носителе, отличающийся тем, что глюкоамилаза иммобилизована путем адсорбации на поверхности зауглероженного алюмосиликата, имеющего удельную поверхность не менее 2 м2/г, с величиной углеродного покрытия не менее 1,5 мас.% углерода, при этом углеродное покрытие имеет структуру волокнистого каталитического углерода и мезопористую структуру.
6. Способ приготовления по п.5, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме гранул.
7. Способ приготовления по п.5, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме сотовых монолитов.
8. Способ приготовления по п.5, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме пеноматериала.
9. Твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы, отличающийся тем, что он является зауглероженным алюмосиликатом, имеющим удельную поверхность не менее 2 м2/г, с величиной углеродного покрытия не менее 1,5 мас.% углерода, при этом углеродное покрытие имеет структуру волокнистого каталитического углерода и мезопористую структуру.
10. Твердый носитель по п.9, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме гранул.
11. Твердый носитель по п.9, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме сотовых монолитов.
12. Твердый носитель по п.9, отличающийся тем, что носитель выполнен в форме пеноматериала.
13. Способ осахаривания крахмала в присутствии биокатализатора, включающего фермент глюкоамилазу и твердый носитель, отличающийся тем, что используют биокатализатор, в котором глюкоамилаза иммобилизована на поверхности зауглероженного алюмосиликата, имеющего удельную поверхность не менее 2 м2/г, с величиной углеродного покрытия не менее 1,5 мас.% углерода, при этом углеродное покрытие имеет структуру волокнистого каталитического углерода и мезопористую структуру.
14. Способ осахаривания крахмала по п.13, отличающийся тем, что процесс проводят в непрерывном режиме с использованием неподвижного слоя биокатализатора.
15. Способ осахаривания крахмала по п.13, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре не ниже 50oC.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99124712A RU2167197C1 (ru) | 1999-11-23 | 1999-11-23 | Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99124712A RU2167197C1 (ru) | 1999-11-23 | 1999-11-23 | Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167197C1 true RU2167197C1 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20227326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99124712A RU2167197C1 (ru) | 1999-11-23 | 1999-11-23 | Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167197C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213460C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-10-10 | Зенович Сергей Михайлович | Способ получения пищевого, преимущественно кисломолочного, продукта (варианты) |
| RU2224020C2 (ru) * | 2001-12-21 | 2004-02-20 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Биокатализатор для получения инвертного сахара и способ получения инвертного сахара |
| RU2245925C1 (ru) * | 2003-05-23 | 2005-02-10 | Институт катализа им. Г.К.Борескова Сибирского отделения Российской Академии наук | Способ ферментативного гидролиза субстрата |
| RU2281328C2 (ru) * | 2004-09-09 | 2006-08-10 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Биокатализатор для осахаривания декстрина, способ его приготовления и способ осахаривания декстрина |
| RU2323254C2 (ru) * | 2006-04-04 | 2008-04-27 | Аркадий Пантелеймонович Синицын | ШТАММ МИЦЕЛИАЛЬНОГО ГРИБА PENICILLIUM FUNICULOSUM - ПРОДУЦЕНТ КОМПЛЕКСА КАРБОГИДРАЗ, СОДЕРЖАЩЕГО ЦЕЛЛЮЛАЗЫ, β-ГЛЮКАНАЗЫ, β-ГЛЮКОЗИДАЗЫ, КСИЛАНАЗЫ И КСИЛОГЛЮКАНАЗЫ, И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРМЕНТНОГО ПРЕПАРАТА КОМПЛЕКСА КАРБОГИДРАЗ ДЛЯ ОСАХАРИВАНИЯ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4289853A (en) * | 1977-10-03 | 1981-09-15 | Illinois Water Treatment Company | High loading of immobilized enzymes on activated carbon supports |
| SU950771A1 (ru) * | 1979-10-05 | 1982-08-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Катализа Со Ан Ссср | Способ иммобилизации ферментов |
-
1999
- 1999-11-23 RU RU99124712A patent/RU2167197C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4289853A (en) * | 1977-10-03 | 1981-09-15 | Illinois Water Treatment Company | High loading of immobilized enzymes on activated carbon supports |
| SU950771A1 (ru) * | 1979-10-05 | 1982-08-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Катализа Со Ан Ссср | Способ иммобилизации ферментов |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213460C2 (ru) * | 2001-07-23 | 2003-10-10 | Зенович Сергей Михайлович | Способ получения пищевого, преимущественно кисломолочного, продукта (варианты) |
| RU2224020C2 (ru) * | 2001-12-21 | 2004-02-20 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Биокатализатор для получения инвертного сахара и способ получения инвертного сахара |
| RU2245925C1 (ru) * | 2003-05-23 | 2005-02-10 | Институт катализа им. Г.К.Борескова Сибирского отделения Российской Академии наук | Способ ферментативного гидролиза субстрата |
| RU2281328C2 (ru) * | 2004-09-09 | 2006-08-10 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Биокатализатор для осахаривания декстрина, способ его приготовления и способ осахаривания декстрина |
| RU2323254C2 (ru) * | 2006-04-04 | 2008-04-27 | Аркадий Пантелеймонович Синицын | ШТАММ МИЦЕЛИАЛЬНОГО ГРИБА PENICILLIUM FUNICULOSUM - ПРОДУЦЕНТ КОМПЛЕКСА КАРБОГИДРАЗ, СОДЕРЖАЩЕГО ЦЕЛЛЮЛАЗЫ, β-ГЛЮКАНАЗЫ, β-ГЛЮКОЗИДАЗЫ, КСИЛАНАЗЫ И КСИЛОГЛЮКАНАЗЫ, И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРМЕНТНОГО ПРЕПАРАТА КОМПЛЕКСА КАРБОГИДРАЗ ДЛЯ ОСАХАРИВАНИЯ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4713333A (en) | Immobilization of biocatalysts on granular diatomaceous earth | |
| NOUROUZIAN | Enzyme immobilization: the state of art in biotechnology | |
| JPS5978687A (ja) | 固定化酵素配合体 | |
| Kovalenko et al. | Macrostructured carbonized ceramics as adsorbents for immobilization of glucoamylase | |
| US3849253A (en) | Process of immobilizing enzymes | |
| CA1129358A (en) | High loading of immobilized enzymes on activated carbon supports | |
| RU2167197C1 (ru) | Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала | |
| Trusek-Holownia et al. | An integrated process: Ester synthesis in an enzymatic membrane reactor and water sorption | |
| US4581338A (en) | Preparation of catalyst supports and materials produced thereby | |
| US4289853A (en) | High loading of immobilized enzymes on activated carbon supports | |
| Kise et al. | Enzymatic reactions in aqueous-organic media. IV. Chitin-alpha-chymotrypsin complex as a catalyst for amino acid esterification and peptide synthesis in organic solvents | |
| US4206259A (en) | Support matrices for immobilized enzymes | |
| De Lathouder et al. | Carbon coated monoliths as support material for a lactase from Aspergillus oryzae: Characterization and design of the carbon carriers | |
| RU2224020C2 (ru) | Биокатализатор для получения инвертного сахара и способ получения инвертного сахара | |
| KR101717818B1 (ko) | 산화철 요크 쉘 나노구조체를 이용한 효소 고정화 | |
| CN107365759B (zh) | 一种高稳定多级孔Zr-MOF固定化酶反应器及其应用 | |
| RU2005784C1 (ru) | Способ получения иммобилизованной пероксидазы | |
| RU2352635C2 (ru) | Способ получения иммобилизованного биокатализатора и способ получения водных растворов амидов с использованием этого биокатализатора | |
| Kovalenko et al. | Adsorptive immobilization of enzymatic active substances on alumina–silica foam coated by carbon nanofibers | |
| CA1229808A (en) | Preparation of hydrophobic cotton cloth | |
| AU613387B2 (en) | An inorganic carrier element comprising an amine-containing surface layer for the immobilization of microorganisms or cells, a process for the preparation thereof | |
| Sato et al. | Esterification activity in organic medium of lipase immobilized on silicas with differently controlled pore size distribution | |
| RU2279475C2 (ru) | Биокатализатор для инверсии сахарозы, носитель для биокатализатора, способ приготовления биокатализатора и способ инверсии сахарозы | |
| WO1989008705A1 (en) | Supports for proteins and amino acids | |
| Kovalenko et al. | Tuning surface morphology of inorganic supports for adsorptive immobilization of enzymatic active substances |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081124 |