SE537767C2 - Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation - Google Patents

Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation Download PDF

Info

Publication number
SE537767C2
SE537767C2 SE1351168A SE1351168A SE537767C2 SE 537767 C2 SE537767 C2 SE 537767C2 SE 1351168 A SE1351168 A SE 1351168A SE 1351168 A SE1351168 A SE 1351168A SE 537767 C2 SE537767 C2 SE 537767C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
fluid medium
flow distributor
carriers
transformation
process according
Prior art date
Application number
SE1351168A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1351168A1 (sv
Inventor
Emil Byström
Henrik Scherman
Uwe Bornscheuer
Knut Irgum
Original Assignee
Nordic Chemquest Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nordic Chemquest Ab filed Critical Nordic Chemquest Ab
Priority to SE1351168A priority Critical patent/SE537767C2/sv
Priority to US15/026,408 priority patent/US20160237391A1/en
Priority to PCT/SE2014/051113 priority patent/WO2015050491A1/en
Priority to EP14850915.1A priority patent/EP3052227A4/en
Publication of SE1351168A1 publication Critical patent/SE1351168A1/sv
Publication of SE537767C2 publication Critical patent/SE537767C2/sv

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/14—Rotation or movement of the cells support, e.g. rotated hollow fibers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
    • B01F27/811—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow with the inflow from one side only, e.g. stirrers placed on the bottom of the receptacle, or used as a bottom discharge pump
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/44—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms with stirrers performing an oscillatory, vibratory or shaking movement
    • B01F31/445—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms with stirrers performing an oscillatory, vibratory or shaking movement performing an oscillatory movement about an axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/16—Particles; Beads; Granular material; Encapsulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/10—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/001—Amines; Imines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02—Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/08—Oxygen as only ring hetero atoms containing a hetero ring of at least seven ring members, e.g. zearalenone, macrolide aglycons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/22—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group aromatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/94—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with rotary cylinders or cones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

SAMMANDRAG Uppfinningen avser ett forfarande for kemisk och/eller biologisk transformation av atminstone ett utgangsmaterial upplost i en vatskefas, genom anvandning av atminstone ett immobiliserat enzym, cellfragment, och/eller inkapslade helcellsmikroorganism instangd i en roterande flOdesdistributor som har ett inlopp for mottagning av vatskefasen innehallande utgangsmaterial liksom immobiliserad enzym(er)/inkapslade cell(er), ett utrymme for att fanga namnda immobiliserade enzym(er), cellfragment(er), och/eller inkapslade helcellsmikroorganism(er), och utloppsoppningar pa den roterande periferin av flodesdistributoren.

Description

FORFARANDE FOR KEMISK OCH/ELLER BIOLOGISK TRANSFORMATION Fareliggande uppfinning hanfOr sig till ett nytt forfarande far kemisk och/eller biologisk transformation med immobiliserade enzymer, cellfragment, och/eller inkapslade helcellsmikroorganismer. Mer specifikt hanfOr sig uppfinningen till ett forfarande for kemisk och/eller biologisk transformation av atminstone ett utgangsmaterial upplost i en flytande fas med anvandning av atminstone ett immobiliserat enzym, cellfragment fraktion, och/eller inkapslade helcells mikroorganism instangd i en roterande flodesdistributor. Flodesdistributoren har ett inlopp for mottagning av vatskefasen innehallande utgangsmaterial samt immobiliserat enzym(er)/inkapslade cell(er), ett utrymme for att fanga namnda immobiliserat enzym(er), cellfragment, och/eller inkapslade helcells mikroorganism(er), och utloppsoppningar pa den roterande perifera vaggen av anordningen. Uppfinningen tillhandahaller aven anvandningar av en sadan flodesdistributor samt en transformationsanordning innefattande en flodesdistributor och ett medel for att rotera i en sadan process.
Teknisk bakgrund Biokatalysatorer representerar numera en etablerad teknik for enzymatisk syntes av kirala byggstenar for organisk och lakemedelssyntes, foreningar for smak och doft industri, produktion av bulkkemikalier och farandring av lipider far livsmedelsindustrin (Breuer et al., Angew. Chem. 2004, vol. 116, p. 806; Buchholz et al., Biocatalysts and Enzyme Technology, 2nd ed. Wiley-VCH, Weinheim, 2012; May et al. (Eds.), Enzyme catalysts in Organic Synthesis, Vol. 1 — 3, 3rd ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2012; Wenda et al., Green Chem. 2011, vol. 13, p. 3007; Liese et al. (Eds.), Industrial Biotransformations, 2nd ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2006).
Speciellt i kombination med nya forfaranden for att utveckla enzymer och syntetisera proteiner (Bornscheuer et al., Nature 2012, vol. 485, s. 185), biokatalysatorer blev mycket konkurrenskraftigt jamfort med klassiska (asymmetriska) syntetiska vagar som anvander overgangsmetallkatalysatorer som nyligen visats for syntesen av lakemedlet Sitagliptin (Savile et al., 1 Science 2010, v.329, P. 305; Desai, Angew. Chem. 2011, vol. 123, P. 2018). Den kostnadseffektiva tillampningen av enzymer, sarskilt for billiga produkter, kraver immobilisering av biokatalysatorn (eller inkapsling av hela celler eller fragment darav) for att forbattra deras langsiktiga stabilitet (Mateo et al, Enzyme Microb Technol 2007, vol 40, sid 1451; Lyer et al, Process Biochem 2008, vol 43, s. 1019), och underlatta deras ateranvandning. Samtidigt bar en sadan kostnadseffektiv tillampning majliggora anvandning av etablerade reaktoruppstallningar sasom en kolonn med packad badd istallet far enkla omrorda reaktorer (Hills, Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003, vol. 105,s. 601). Kolonner med packade baddar anvands, till exempel far storskalig produktion av kirala aminer (Balkenhohl et al., J. Prakt. Chem. 1997, vol. 339, s. 381) eller av mjukgorande estrar for kosmetikasektorn med hjalp lipas teknik. Nackdelar med kolonner med en packad badd är dock (beroende pa t.ex. langd, diameter, partikelstorlek, flode) tryckfallet som intraffar i kolonnen, reaktant och pH-gradienter samt icke aktiva delar av badden efter langvarig anvandning. Daremot är den enklare anvandningen av en omrord reaktor kopplad med mekaniska utmaningar for bararen vilket resulterar i notning av biokatalysatorn materialet och allvarliga skador pa inkapslade hela celler eller cellfragment, forutom det faktum att atervinning av immobiliserade biokatalysatorn är ganska arbetskravande.
En alternativ mojlig konfiguration for utforande av en kemisk och/eller biologisk transformation i vatskor visas i WO 2011/098570. De olika roterande transformationsanordningar som beskrivs dari majliggar samtidig omrarning och effektiv filtrering av vatska genom packade partikelbaddar. Anordningarna har ett inlopp far mottagning av en vatskefas innehallande utgangsmaterial samt fasta materialet med formaga att inducera transformationen, dar inloppet är belaget i narheten av rotationscentrum, ett enda utrymme eller multipla sektoriserade utrymmen for att liana namnda fasta material och utloppsoppningar pa den roterande periferin av anordningen. Emellertid har sadana anordningar inte anvants och/eller beskrivits i transformationsprocesser dar biokatalysatorer sasom immobiliserade enzymer, cellfragment och inkapslade helcellsmikroorganismer är inblandade. 2 Sammanfattning av uppfinningen Foreliggande uppfinning loser de ovan namnda problemen genom att astadkomma ett forfarande for kemisk och/eller biologisk transformation av atminstone ett startmaterial upplost i ett flytande medium innefattande stegen att: tillhandahalla ett vatskemedium innehallande ett upplost utgangsmaterial; tillhandahalla barare innefattande atminstone en biokemisk transformationsfunktion vald fran gruppen av ett immobiliserat enzym, cellfragment, och en inkapslad helcellsmikroorganism; C) tillhandahalla ett reaktorkarl, i vilket reaktorkarl en transformationsanordning har monterats, varvid namnda transformationsanordning innefattande en flodesdistributor som har en vasentligen cylindrisk form, en forsta i huvudsak plan yta, en andra vasentligen plan yta, och en perifer vagg som har ett vasentligen cylindriskt tvarsnitt, atminstone ett vatskemediuminlopp for mottagande av vatskemediet och barare som finns i mitten av namnda andra yta, atminstone ett vatskemediumutlopp permeabel for namnda vatskemedium men impermeabel for namnda barare, varvid namnda utlopp är placerad pa namnda periferiella yta, en drivaxel pa namnda forsta yta for att mojliggora rotation eller oscillering av flodesdistributoren, och atminstone ett utrymme, varvid namnda barare kan infangas och namnda utfor transformation; och ett medel for att rotera och/eller oscillera anordningen; tillsats av vatskemediet i steg a) och bararna fran steg b) till reaktorkarlet i steg c); rotera namnda fladesdistributar med anvandning av namnda organ vid en sadan rotationshastighet eller oscillerande rotationsrorelse som namnda vatskemediet i steg a) och namnda barare fran steg b) sugs genom namnda atminstone ett vatskemediuminlopp in i namnda atminstone ett utrymme, och att namnda vatskemedie transporteras ut ur flodesdistributorer genom namnda atminstone ett utlopp, medan namnda bararna kvar i minst ett utrymme; och uppratthalla roterande rorelse av namnda flodesdistributor tills namnda 3 transformation anses vara avslutad.
Kort beskrivning av de bifogade figurerna: Foreliggande uppfinning kommer att beskrivas med hanvisning till de bifogade figurerna dar: Fig 1 visar en sidovy av ett exempel pa en transformationssanordning innefattande en flOdesdistributOr och tillhorande organ kir rotation som kan anvandas i en process i enlighet med foreliggande uppfinning; Fig 2 visar en vy av den andra ytan av flOdesdistributOren som visas i fig 1; Fig 3 visar en tvarsnittsvy av fladesdistributOren som visas i fig 1 langs linjen A - B; Fig 4 presenterar en oversikt av en reaktoruppstallning som innefattar en transformationsanordning som visas i fig 1; och Fig 5 beskriver de biokatalytiska transformationer de processer som beskrivs i den experimentella delen.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen I en forsta aspekt tillhandahaller foreliggande uppfinning ett forfarande for kemisk och/eller biologisk forandring av atminstone ett utgangsmaterial upplost i ett flytande medium innefattande stegen att: tillhandahalla ett vatskemedium innehallande ett upplost utgangsmaterial; tillhandahalla barare innefattande atminstone en biokemisk omvandling, organ valjs fran gruppen av ett immobiliserat enzym, cellfragment, och en inkapslad helcellsmikroorganism; tillhandahalla ett reaktorkarl, i vilket reaktorkarl en transformationsanordning har monterats, varvid namnda transformationsanordning innefattande en flodesdistributor som har en vasentligen cylindrisk form, en forsta i huvudsak plan yta, en andra vasentligen plan yta, och en perifer vagg som har ett vasentligen cirkulart tvarsnitt, atminstone ett vatskemediuminlopp for att ta emot vatskemedium och barare som finns i mitten av namnda andra yta, atminstone ett vatskemediumutlopp permeabel for namnda vatskemedium men impermeabel for namnda barare, varvid namnda utlopp är placerad pa namnda periferivagg, en drivaxel placerad pa namnda forsta yta for att 4 mojliggora rotation eller oscillering av flodesdistributoren, och vid minst ett utrymme dar namnda barare kan fangas och namnda transformation utforas; och ett organ for att rotera och/eller oscillera anordningen; tillsats av vatskemediet i steg a) och bararna fran steg b) till reaktorkarlet i steg c); rotera namnda flodesdistributor med anvandning av namnda organ vid en sadan rotationshastighet eller oscillerande roterande rOrelse som namnda vatskemediet i steg a) och namnda barare av steg b) sugs genom namnda atminstone en vatskemediuminloppet in i namnda atminstone ett utrymme, och att namnda vatskemedie transporteras ut ur flOdesdistributoren genom namnda atminstone ett utlopp, medan namnda bararna forblir i namnda atminstone ett utrymme, och uppratthalla rotationsrorelse av namnda flodesdistributor tills namnda omvandling anses vara avslutad.
Det bar noteras att flodesdistributoren kan anordnas i vilken orientering som heist i reaktionskarlet. Foljaktligen den forsta ytan hos en flodesdistributor anordnad i ett reaktionskarl kan vara placerad pa toppen av flodesdistributoren, vid botten av flodesdistributoren. Den forsta ytan kan ocksa vara vand mot reaktorkarlvaggen.
Som beskrivs hari avser uttrycket(er) "kemisk och/eller biologisk transformation" avser kemiska och/eller biologiska transformation sasom kemiska och/eller biologiska reaktioner som kan utforas med hjalp av minst en biokemisk transformation som valjs Iran gruppen av ett immobiliserat enzym, cellfragment, och en inkapslad helcellsmikroorganism.
Som beskrivs hari avser uttrycket "utgangsmaterial" hanfor sig till en sarskild kemisk fat-ening eller blandning av fOreningar som ar/skall omvandlas genom kemisk och/eller biologisk transformation.
Som beskrivs hari avser uttrycket "vatskemedium" hanfor sig till den flytande fasen, i vilken utgangsmaterialet ar upplost. Bestandsdelarna i vatskemediet forandras typiskt inte av omvandlingsprocessen. Typiska exempel pa bestandsdelar i ett vatskemedium ar vatten och/eller ett organ iskt losningsmedel, buffrande foreningar, och stabiliserande foreningar. Fackmannen kanner hur man komponerar ett lampligt vatskemedium for en viss transformation.
Som beskrivs hari avser uttrycket "barare" hanfor sig till nagon form av fast substans pa vilken ett enzym kan immobiliseras i ett funktionellt tillstand eller i vilka en helcellsmikroorganism eller fragment darav kan inkapslas. Enzymimmobilisering och inkapsling av cellfragment eller helcellsmikroorganismer är val etablerade tekniker och fackmannen vet hur man valjer ett lampligt enzym/organism och immobilisering och/eller inkapslingsmetod for en given transformation.
Som beskrivs hari avser termen "reaktorkarlet" typiskt hanfor sig till en tank for transformation i batch. Reaktorn kan innefatta funktioner for att tillsatta utgangsmaterial, vatskemedium, inerta gaser sasom kvave, grupp 18 adelgaser, eller en gasformig reaktant, sasom syre, vate, eller flagon annan gasformig reaktant. Den kan aven innefatta funktioner for avlagsnande av reaktorinnehallet och en aterloppskylare.
Som beskrivs hari, formuleringen "utlopp genomslapplig for vatskemedium men ogenomtrangligt for namnda barare" är avsett att omfatta tva olika varianter. I en forsta variant, utloppsoppningarna är mindre an bararna och bararna darfor blockerade fran att ta sig ut. I en andra variant dar de ursprungliga utloppsoppningar for en sarskild flodesdistributor är storre an bararna, kan flodesdistributoren forses med ett inre filter eller vatskegenomslappliga filmen som beklader insidan av den perifera vaggen och darigenom minska oppningarna.
Som beskrivs hari avser uttrycket "organ fOr att rotera" nagot lampligt organ som kan utova rotationskraft eller oscillerande rotationsrorelse pa drivaxeln, sasom en elektrisk motor. Motorn kan vara direkt ansluten till drivaxeln, eller indirekt genom anvandning av en uppsattning av magneter. I en foredragen utforingsform, namnda flodesdistributoren innefattar ett flertal separata utrymmen som definieras genom att separera vaggarna.
I en foredragen utforingsform innefattar forfarandet vidare stegen att g) avlagsnar namnda vatskemedium fran namnda reaktionskarl med bibehallen 6 rotation av namnda flodesdistributor vid namnda minsta rotationshastighet och darigenom dranera namnda flodesdistributor medan namnda barare bibehalls inuti namnda utrymme.
I en foredragen utforingsform, namnda barare är alginatpartiklar som kapslar in helcellsmikroorganismer eller fragment darav.
I en foredragen utforingsform, namnda vatskemedium innefattar kalciumklorid, och ett alginatsuspension av helcellsmikroorganismer eller fragment darav injiceras i namnda vatskemedium under steg d).
Alternativa medel for inkapsling av helcellsmikroorganismer eller fragment darav är olika nativa polysackarider sasom rak och grenad cellulosa, starkelse, dextraner, agar/agaros, karragenaner, gellan, welan, och xantangummin, pektiner och kitin/kitosan och alkylerade, acetylerade eller glycidylerade derivat darav; proteiner sasom kollagen, gelatin och albumin; syntetiska polymergeler sasom tvarbunden poly(akrylamid), polysiloxaner; thermosresponsiva polymerer sasom poly (N-isopropylakrylamid), poly(vinylkaprolaktam) och poly(vinylmetyleter), sol-gel barare framstallda genom hydrolys och polykondensation av tetraalkoxisilaner, och porosa oorganiska barare sasom kiseldioxid. Fackmannen är val medveten om lamplig inkapsling och kan valja ett lampligt material och inkapslingsprocess for en given situation.
I en foredragen utforingsform, namnda helcellsmikroorganismer eller fragment darav är integrerade eller fragmenterade bakterier och/eller jast.
I ett foredraget utforande sade mikroorganismer valjs fran gruppen av slaktena Acetobacter, Achromobacter, Acidovorax, Acinetobacter, Acremonium, Agrobacterium, Alcaligenes, Amycolatopsis, Arthrobacter, Aspergillus, Aureobacterium, Aureobasidium, Bacillus, Beauveria, Brevibacterium, Burkholder/a, Caldariomyces, Candida, Chromobacterium, Clonostachys, Clostridia, Comamonas, Coprinus, Corynebacterium, Corynesporium, Cryptococcus, Curvularia, Enterobacter, Erwin/a, Escherichia, Fusarium, Geotrichum, Gluconobacter, Gordonae, Haloferax,Helminthosporium, Hum/cola, Klebsiella, Kluyveromyces, Lactobacillus, Leptoxyphium, Leuconostoc, Microbacterium, Mortierella, 7 Mucor, Mycobacterium, Neurospora, Nocardia, Ochrobactrum, Penicillium, Pichia, Plan tomycetes, Protaminobacter, Pseudomonas, Pyrococcus, Rhizopus, Rhodococcus, Rhodosporidium, Rhodotorula, Rubiginosus, Saccharomyces, Serratia, Shigella, Spirulina, Staphylococcus, Stenotrophomonas, Streptomyces, Sulfolobus, Thermoactinomyces, Thermoanaerobacter, Thermoanaerobium, Thermobifida, Thermomyces, Thermus, Trigonopsis, Vibrio, Yarrowia, Zygosaccharomyces, och Zymomonas, eller kombinationer darav. Celler inkapslade och anvanda i enlighet med metoden som beskrivs i den foreliggande uppfinningen kan ocksa komma fran vaxter (t.ex. Arabidopsis, Hevea, Geranium, eller Prunus) eller djur, innefattande manniskor.
I en foredragen utforingsform, är den biokemiska transformationen ett immobiliserat enzym valt fran gruppen av oxidoreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser och ligaser.
Exempel pa bararmaterial inkluderar olika nativa polysackarider sasom rak och grenad cellulosa, starkelse, dextraner, agar/agaros, karragenaner, gellan, wellan och xantangummin, pektiner och kitin/kitosan och alkylerade, acetylerade eller glycidylerade derivat darav, proteiner sasom kollagen, gelatin och albumin, syntetiska polymergeler sasom tvarbunden poly(akrylamid), polysiloxaner, thermosresponsiva polymerer sasom poly (Nisopropylakrylamid), poly (vinylkaprolaktam) och poly (vinylmetyleter), sol-gel barare framstallda genom hydrolys och polykondensation av tetraalkoxisilaner, polystyren, polyakrylater, polymetakrylater, polyamider, poly (vinyl azlakton), vinyl och allyl polymerer, bentonit, zeolit, kiselgur, kol, kisel, glas (icke-porasa och med kontrollerade parer), metaller, och metall med kontrollerad porstorlek sasom aluminiumoxid, zirkoniumoxid och titanoxid. Fackmannen är val medveten om lampliga bararmaterial och kan valja ett lampligt material for en given situation.
I en andra aspekt tillhandahaller foreliggande uppf inning anvandning av en transformationsanordning innefattande en flOdesfordelare som har en vasentligen cylindrisk form, en forsta i huvudsak plan yta, en andra vasentligen plan yta, och en perifer vagg som har ett vasentligen cirkulart 8 tvarsnitt, atminstone ett vatskemediuminlopp for att ta emot vatskemedium och barare som finns i mitten av namnda andra yta, atminstone ett vatskemediumutlopp permeabel for namnda vatskemedium men impermeabel for namnda barare, varvid namnda utlopp är placerad pa namnda periferivagg, en drivaxel belagen vid namnda forsta yta for att mojliggora rotation eller oscillering av flodesdistributoren, och vid minst ett utrymme dar namnda barare kan fangas och namnda transformation utforas; och ett organ kir att rotera och/eller oscillerande anordningen; i en process i enlighet med namnda forsta aspekt.
I en fOredragen utfOringsform, namnda flOdesdistributOren innefattar ett flertal separata utrym men som definieras genom att separera vaggarna.
I en tredje aspekt tillhandahaller foreliggande uppfinning anvandningen av en flodesdistributor som har en vasentligen cylindrisk form, en forsta i huvudsak plan yta, en andra vasentligen plan yta, och en perifer vagg som har ett vasentligen cirkulart tvarsnitt, atminstone ett vatskemediuminlopp for mottagning av vatskemedium och barare placerade i mitten av namnda andra yta, atminstone ett vatskemediumutlopp permeabel for namnda vatskemedium men impermeabel for namnda barare, varvid namnda utlopp är placerad pa namnda periferivagg, en drivaxel placerad pa den forsta ytan for att mojliggora rotation eller oscillering av flodesdistributoren, och atminstone ett utrymme, varvid namnda barare kan fastna och namnda utfors transformation, i en process i enlighet med den forsta aspekten.
I en foredragen utforingsform, namnda flodesdistributoren innefattar ett flertal separata utrymmen som definieras genom skiljevaggar.
FOreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas ytterligare med hanvisning till de bifogade figurerna 1-4.
Fig 1 visar en sidovy av en transformationsanordning 10 innefattande en flodesdistributor 12 och ett medel for att rotera 14. Flodesdistributoren har en forsta yta 16, en andra yta 18 och en periferivagg 20. Flodesdistributoren 12 har en vasentligen cylindrisk form och den perifera vaggen 20 har ett vasentligen cirkulart tvarsnitt. Centralt ovanpa den forsta ytan 16 är en drivaxel 26 for att rotera och/eller oscillera flodesdistributoren 12. Denna 9 drivaxel är kopplad till en rotation och/eller oscillation organ 14, typiskt en elektrisk motor.
Fig 2 visar en vy av den andra ytan hos flodesfordelaren 12.
Det finns atminstone ett vatskemediuminlopp 22 pa den andra ytan 18 intill eller vid en punkt 38 motsatt placeringen av drivaxeln 26, eller med andra ord intill den avsedda rotationscentrum for den andra ytan 18.
Fig 3 visar en tvarsnittsvy Iran den forsta ytan av ett utforande flodesdistributdren 12 visas i fig 1 langs linjen Iran A till B.
I det visade utforandet, det finns ett flertal av utrymmen 28 separerade Iran varandra genom skiljevaggar 40. Utrym men 28 kan vara helt eller delvis separerade fran varandra. I den visade utforingsformen finns ett vatskemediuminlopp 22 i vale utrymme. Emellertid, i det fall olika utrymmen endast är delvis separerade fran varandra, kan mangden av vatskemedieinlopp vara mindre an mangden av utrymmen som vatskemediet och bararen kan ná till mer an ett utrymme efter transport genom ett sadant inlopp. I utfOrandet visat i fig 3 finns det ocksa ett filter 36 langs den inre ytan av den perifera vaggen 20.
Fig 4 visar en typisk reaktoruppstallning for att utfora forfarandet enligt foreliggande uppfinning. Forfarandet genomfores i reaktionskarlet, eller tanken 30. Det finns ett inlopp 42 for tillsats av vatskemedium innehallande utgangsmaterial och ett utlopp 44 for avlagsnande av vatskemedium nar processen har slutforts. Locket kan aven vara utrustad med en aterloppskylare 32 och ett separat inlopp for gasformiga amnen, sasom syre eller vate (ej markerat) som alternativt kan tillsattas genom axeln 26. En omvandlingsanordning innefattande en fladesdistributOr 12 som är ansluten till ett medel for att rotera 14 är anordnad i reaktionskarlet 30.
Fig 5 redovisar exempel pa de tre biokatalyserade reaktioner studerade i den experimentella delen. Den forsta reaktionen är en enzymatisk upplosning av (R, S)-1-fenyletylamin (hanvisat till som 1) for att ge (S)-1-phenyetylamine (kallat la) och acetofenon (kallad 1b). Reaktionen katalyseras av (R)-amin transaminas (betecknad som R-ATA) och reaktionen innebar vidare omvandling av pyruvat (kallad Pyr) till alanin (kallas Ala). Den andra reaktionen är en enzymatisk upplosning av (R, S)-1-fenyletanol (hanvisat till som 2) for att ge (S)-1-fenyletanol (kallat 2a) och (R)-1-fenyletylacetat (hanvisad till sasom 2b). Reaktionen katalyseras av den immobiliserade lipaset kommersiellt tillganglig som Novozyme 435 och vinylacetat omvandlas till acetaldehyd. Den tredje reaktionen är en enzymatisk omvandling av cyklohexanon (hanvisat till som 3) fOr att ge £- kaprolakton (kallad 3a). Reaktionen katalyseras av cyklohexanonmonooxygenas (benamnd CHMO). Under reaktionen omvandlas 02 och NADPH till H20 och NADP+.
Experimentell sektion Foreliggande uppfinning kommer att beskrivas ytterligare genom foljande exempel som tillhandahalls endast for illustration och är inte avsedda att begransa omfattningen darav.
Alla kemikalier var antingen kopta fran Fluka (Buchs, CH), Sigma, Merck, VWR eller Carl Roth (Karlsruhe, DE) och anvandes utan ytterligare rening. Kitosan (deacylering grad> 95%, viskositet [1% (vikt / volym) i 1% attiksyra] 500 mPa s) inkoptes fran Heppe Medical Kitosan GmbH (Halle, DE). Novozyme 435 koptes fran Novozymes (Bagsvaerd, DK). Alla gaskromatografiska prover mattes pa en GC-2010 eller GC-2010 Plus fran Shimadzu (Kyoto, JP) med hjalp av kolonner som kopts fran Macherey-Nagel (DOren, DE).
Exempel 1: Forberedelse och laddning av alginat partiklar i en flodesdistributOr.
En alginatlosning framstalldes genom upplosning av 3,0 g natriumalginat 1100 ml avjoniserat vatten. En stamlOsning av 0,1 M CaCl2 gjordes ocksa. En Radleys 1000 ml reaktor inredd med bafflar och en transformationsanordning, en flOdesdistributOr S6530 (Nordic ChemQuest AB) mekaniskt ihopkopplad med en elektrisk motor som medel for att rotera. Flodesdistributoren inneholl inte nagot inre filter och vatskemedieutloppen var mindre an alginatpartiklar som producerades. 500 ml 0,1 M CaCl2-losning tillsattes till reaktorn samt 200 mikroliter detergentlosning.
Flodesdistributoren roterades med en hastighet av 75 vary per minut 11 och alginatlosningen tillsattes genom en 50 ml polypropenspruta forsedd med en 0.7x5Omm nal av rostfritt stal. Losningen tillsattes, droppe for droppe i ett hogt tempo (- 2 droppar / sekund). De bildade alginatpartiklarna hade en diameter av ca 2-3 mm.
Vid 75 rpm, sogs alginatpartiklarna in i flodet genom vatskemedieinlappet men partiklarna kunde ocksa aka tillbaka till bulklosningen genom inloppsoppningarna. Rotationshastigheten okades till 100 och 125 rpm, respektive, men alginatpartiklarna kunde fortfarande aka ur fladesdistributoren vid bada dessa rotationshastigheter.
Nar rotationshastigheten Okades till 150 vary per minut, var det inte langre mojligt for alginatpartiklarna for att aka ur flodesdistributoren genom inloppsoppningarna.
Vatskemediet dranerades darefter ut ur reaktorn medan rotationshastigheten av flodesdistributoren halls vid 150 vary per minut. Alginatpartiklar kunde aka ur flodesdistributorens inloppsoppningar i den bildade virveln i vatskemedieinloppet. Experimentet upprepades men rotationshastigheten hos flodesdistributoren okades till 350 vary per minut. Alginatpartiklarna stannade dá kvar inne i flodesdistributoren nar vatskemediumet dranerades fran reaktorn.
Exempel 2: Upplosning av (R, S)-1-phenyletylamine for att ge (S)-1- fenyletylamin genom anvandning av immobiliserad (R)-transaminase fran Gibberella zeae.
Den biokatalytiska reaktionen som studerades i detta exempel visas i schema 1 i fig 5. Forkortningarna for schema 1 är foljande: R-ATA = (R) -amin transaminas, Pyr = pyruvat och Ala = alanin.
Enzymproduktion, aktivitetstester och immobilisering av biokatalysatorn pa kitosanbarare gjordes efter protokollet fran MaIlin et al., ChemCatChem, 2013, vol. 5, s. 588. 3000 enheter av transaminasextrakt inkuberades med 2,5 g kitosanbarare, som tidigare aktiverats med glutaraldehyd (1,5% vol / vol av en 25%-ig losning). lmmobilisering utfordes i en volym av 250 ml i natriumfosfatbuffert (50 mM, 500 mM NaCI, 0,1 mM pyridoxa1-5'-fosfat, pH 7,5) for 16 h (4°C, 20 rpm pa orbitalskak). Efter tvattning av det 12 immobiliserade enzymet gjordes ett nyinfort blockeringssteg jamfort med det nyligen publicerat protokollet. Detta gjordes for att forhindra sidoreaktioner av aminer med eventuellt ej reagerade aldehydgrupper av aktiverade bararmaterial. Blockering utfardes efter immobilisering genom anvandning av Tris-HCI-buffert (1 M, pH 7,5, 0,1 mM pyridoxa1-5'-fosfat) i en volym av 250 ml under 3 h vid 4°C. Den blockerade produkten tvattades tre ganger med 200 ml natriumfosfatbuffert (50 mM, pH 7,5, 0,1 mM 25 pyridoxa1-5'-fosfat). Den initiala aktiviteten av det immobiliserade transaminaset bestamdes fotometriskt och en aktivitet av 278 U/gdry barare erholls. Fran det anvanda utgangsmaterialet av 2,5 g torr kitosan, kom 29,7 g vatt material vilken anvandes direkt for biokatalysen utan nagra torkningssteg (vattenhalt: 91,6%).
Upplosningsreaktionen kordes i en bafflad 1L-BioFlo 110 fermentor/- bioreaktor (New Brunswick Scientific) i vilken en flodesdistributoren S6530 (Nordic ChemQuest AB) var mekaniskt kopplad till en elektrisk motor som medel for att rotera. 500 ml reaktionsmedium (vatskemedium innehallande upplost utgangsmaterial) bestaende av 133 mM (R, S)-1-fenyletylamin och 133 mM pyruvat i natriumfosfatbuffert (50 mM, pH 7,5, 0,1 mM pyridoxa1-5'- fosfat), och 2,5% DMSO, foljt av 0,208 g immobiliserat enzym tillsattes till bioreaktorn. Tomt utrymme inom reaktorn fylldes med glasull for att forhindra att gas stannade kvar. Temperaturen i bioreaktorn halls vid 30°C och flodesdistributoren roterades med en hastighet av 500 vary per minut. Reaktionskarlet tillslats. Biokatalysator sags in i fladesdistributoren. 250 pl prov av den transaminaskatalyserad reaktionen togs vid 10 regelbundna intervall. 25 p110 N natriumhydroxid tillsattes direkt till vane prov i syfte att stoppa eventuell reaktion. Proverna lagrades sedan vid -20°C fram till analys med gaskromatografi. Fare analysen tinades proverna och extraherades med 500 pl diklormetan innehallande 20 mM 2-nonanon som intern standard. Efter torkning av den organiska fasen med Na2SO4, 200 pl av diklormetanfasen derivatiseras darefter med anvandning av 20 pl trifluorattiksyraanhydrid i 5 minuter vid rumstemperatur. Darefter avdunstades losningsmedlet och den kvarvarande substansen lostes i 200 pl farskt 13 diklormetan. Proverna analyserades med hjalp av foljande metod: Kolonn:Program [r . °C/min]Retention times [min] Hydrodex y-TBDAc 150°C 2min — 0.5r 160 °C — 20r 180 °C 5 min 125 °C5 min — 20r2-nonanone: 5.7 Acetophenone: 6.9 (S)-1-phenylethylamine: 18.3 (R)-1-phenylethylamine: 21.0 Omvandlingar bestamdes genom att berakna forhallandet mellan de bada enantiomererna, eftersom endast (R)-enantiomeren omvandlades av enzymet.
Foljande omvandlingar erholls: Tid (h) 0 1 2 3 4 6 Omvandling (%) 0 9 17 21 28 37 En atervinningsstudie gjordes ocksa genom att ateranvanda den immobiliserade katalysatorn i en serie av biokatalyser. Mellan cyklerna, separerades flodesdistributoren fran reaktionsmediet genom avlagsnande av flOdesdistributOren. Flodesdistributoren tvattades sedan tre ganger genom att rotera flodesdistributoren vid 500 rpm, 30°C, i en tvattlosning bestaende av natrium-fosfatbuffert (50 mM, pH 7,5, 0,1 mM pyridoxa1-5'-fosfat). Sex pa varandra foljande biokatalyser och mellanliggande tvattar kordes med immobiliserade katalysatorn i flOdesdistributOren. Omvandling efter tva timmar mattes for varje reaktion. Omvandlingen till den forsta omgangen sattes till 100% relativ aktivitet. Foljande resultat erholls: 1:a batchen 2:a batchen 3:e batchen 4:e batchen 5:e batchen 100% 100% 98% 96% 94% Exempel 3: Upplosning av (R S)-1-fenyletanol med immobiliserad Candida antartica lipas B.
Den biokatalytisk reaktion som studerades är avbildad i fig 5, schema 2.
Det immobiliserade enzymet är kommersiellt tillganglig som Novozyme 435. Upplosningsreaktionen kordes i en bafflad 1L-BioFlo 110 fermentor/- bioreaktor (New Brunswick Scientific), i vilken en flodesdistributor S6530 (Nordic ChemQuest AB) var mekaniskt forbunden med en elektrisk motor som medel far att rotera. 500 ml reaktionsmedium (vatskemedium innehallande upplost utgangsmaterial) som bestar av 1 M vinylacetat och 1 M rac1-fenyletanol i n-hexan ft:5V av 2 g torr Novozyme 435 tillsattes till bioreaktorn. Tomt utrymme i reaktorn fylldes med glasull for att forhindra att gas stannade kvar. Temperaturen i bioreaktorn halls vid 30°C och flodesdistributoren roterades med en hastighet av 500 rpm. Reaktionskarlet tillslots. Biokatalysatorn sags in i flodesdistributoren. 50 pl prover av reaktionsmediet togs vid regelbundna intervall. Proverna spaddes direkt 01:10 i diklormetan och lagrades vid -20 °C. Fore gaskromatografianalys torkades proverna med Na2SO4. Den icke-omvandlas (S)-fenyletanol anvandes som intern standard. Proverna analyserades med anvandning av foljande parametrar: Kolonn:Program [r = °C/min]Retention times [min] Hydrodex [3-3P125 °C, isothermal 10 min(R)-phenylethylacetate: 6.2 (R)-phenylethanol: 7.2 (S)-phenylethanol: 7.7 Omvandlingen bestamdes genom att berakna forhallandet mellan de bada enantiomererna, eftersom endast (R)-enantiomeren omvandlas av enzymet. Faljande omvandlingar erh011s: Tid (h) 0 1 2 3 4 Omvandling (`)/0) 0 18 39 En atervinningsstudie gjordes ocksa genom att ateranvanda den immo- biliserade katalysatorn i en serie av biokatalytiska reaktioner. MeIlan cyklerna, separerades flodesdistributoren fran reaktionsmediet genom avlagsnande av flodesdistributoren. Flodesdistributoren tvattades sedan tre ganger genom att snurra flodesdistributOren vid 500 vary per minut, i en tvattlosning bestaende av kall aceton. Sex pa varandra foljande biokatalytiska reaktioner och mellanliggande tvattar kordes med den immobiliserade katalysatorn i flodesfordelaren . Omvandling efter tva tim mar mattes for varje reaktion. Omvandlingen till den farsta omgangen sattes till 100% relativ aktivitet. Foljande resultat erholls: 1:a batchen 2:a batchen 3:e batchen 4:e batchen 5:e batchen 6:e batchen 100% 89% 84% 81% 65% 61% Exempel 4: Framstallning av c-kaprolakton fran cyklohexanon med anvandning av kalciumalginat-inkapslade Escherichia coli helceller som uttryckte cyklohexanon monooxygenas fran Acinetobacter calcoaceticus NCIMB 9871.
Den biokatalytiska reaktion som studerades är avbildad i fig 5, reaktion 3. Celler som uttrycker cyklohexanon monooxygenas (fr o m nu refererade som CHMO) erholls genom att ympa 400 ml TB-medium kompletterat 20 med 50 pl / ml kanamycin med 1 0 ml av en overnattskultur (01:40) av E. coli BL21 (DE3) innehallande en pET28a (+) _ CHMO konstruktionen (Mallin et al, Enzyme Microb Technol, 2013, doi:... J.enzmictec.2013.01.007) och odlades tills induktion vid 37°C. Uttrycket av CHMO inducerades genom 100 pM IPTG vid 0D600 0,8-1,0 och odling fortsattes under 5-6 h vid 30 °C tills 0D600 7,08,0 naddes. Darefter skordades cellerna genom centrifugering vid 4500 x g och lagras tills inkapsling vid 4 °C.
Fore inkapsling atersuspenderades cellpelleten i Tris-HCI-buffert (20 mM, pH 7,5, 1°/0 NaCI, 1% DMSO) och inkuberades pa is, pa en orbitalskakare i 30 minuter for permeabilization. Efterat tvattades cellerna en gang och atersuspenderas i Tris-HCI-buffert (20 mM, pH 7,5, 1% NaCI) vid en koncentration av 100 gWCW / I. Fore inkapsling, blandades suspensionen i ett 1:1-forhallande med alginat-losning (3,6%), sá att en slutlig koncentration av 50 gWCW / I och 1,8% alginat naddes (Zhang m.fl., Bioprocess. Biosyst. Eng., 2010, vol. 33, s. 741). Cell-alginatblandningen passerades genom en nal (0,8 x 120 mm) med anvandning av en membranpump (Stepdos 03 RC, KNF Flodas) vid en flOdeshastighet av 6-15 ml/min beroende pa viskositeten i en CaCl2-losning (0,1 M) pa is och under langsam omrOrning. De bildade partiklarna (genomsnittlig storlek: 2-3 mm) tvarbands under atminstone 30 minuter vid 4°C i farskt CaC12-1Osning.
Upplosningsreaktionen kordes i en bafflad 1L-BioFlo 110 fermentor/- bioreaktor (New Brunswick Scientific), i vilken en flOdesdistributorn S6530 (Nordic ChemQuest AB) mekaniskt kopplad med en elektrisk motor som medel for att rotera. 500 ml reaktionsmedium (vatskemedium innehallande upplost utgangsmaterial) bestaende av 20 mM cyklohexanon och 2,5 g / I Dglukos-monohydrat i Tris-HCI-buffert (20 mM, pH 7,5, 1% NaCI) foljt av 20 g vata kapslarna tillsattes till bioreaktorn. Tomt utrymme i reaktorn fylldes med glasull for att forhindra att gas stannade kvar. En syretillforsel pa 0,25 liter per minut arrangerades. Temperaturen hos bioreaktorn lions vid 25°C och flodesdistributoren roterades med en hastighet av 500 vary per minut. Reaktorn var Open under aterflode. Den biokatalysator sogs in i ticklesdistributoren. 500 pl prover uppsamlades och direkt lagrades vid -20°C for att stoppa reaktionen. Fore gaskromatografianalys tinades proverna och extraherades med 500 pl diklormetan innehallande 2 mM acetofenon som intern standard. Darefter, torkades den organiska fasen med Na2SO4. Proverna analyserades med anvandning av fOljande parametrar: Kolonn:Program [r = °C/min]Retention times [min] Hydrodex [3-3P60 °C 10 min — 10rCyclohexanone: 13.6 —>160 °C 5 minAcetophenone: 17.9 E-caprolactone: 20.1 Faljande omvandlingar erhalls: 17 Tid (h) 0 2 4 6 8 17 24 Omvandling (%) 0 8 11 17 31 36 En atervinningsstudie gjordes ocksa genom att ateranvanda den Immobiliserade katalysatorn i en serie av biokatalytiska reaktioner. Mellan cyklerna separerades flbdesdistributOren fran reaktionsmediet genom avlagsnande av flOdesdistributoren. Flodesdistributoren tvattades sedan tre ganger genom att snurra flodesdistributoren vid 500 vary per minut, i en tvattlosning bestaende av Tris-HCI-buffert (20 mM, pH 7,5, 1°/0 NaCI, 10 mM CaCl2). Sex pa varandra foljande biokatalytiska reaktioner och mellanliggande tvattar kordes med den immobiliserade katalysatorn i flodesdistributoren. Omvandling efter tva tim mar mattes for varje reaktion.
Omvandlingen stalldes till 100% relativ aktivitet efter den forsta reaktionen. Foljande resultat erholls: 1:a batchen 2:a batchen 3:e batchen 4:e batchen 5:e batchen 6:e batchen 100% 83% 69% 59% 57% 40% Avslutande kommentarer De resultat som erholls i den experimentella delen visar att forfarandet enligt uppfinningen ger goda och stabila resultat kir bade atervunna och nyberedda biokatalysatorer. Det visar sig ocksa att vara mycket enkelt att anvanda en flOdes distributOr fOr hantering biokatalysatorn. Biokatalysatorpartiklarna sugs in i flodesfordelaren vid borjan av reaktionen. Det är ocksa mycket enkelt och bekvamt att tvatta och atervinna biokatalysatorpartiklar.
Fackmannen inom omradet inser att foreliggande uppfinning inte pa nagot satt är begransad till de foredragna utforingsformerna beskrivna ovan. Tvartom ar manga modifieringar och variationer mojliga inom ramen for de bifogade kraven.
Dessutom kan variationer av de beskrivna utforingsformerna forstas och utforas av fackmannen i att utova den patentsokta uppfinning fran en studie av ritningarna, beskrivningen och de bifogade kraven. I kraven betyder ordet "innefattande" inte utesluta andra element eller steg, och den obestamda artikeln "en" eller "ett" utesluter inte en mangfald. Enbart det faktum att vissa atgarder reciteras i omsesidigt olika beroende kraven anger inte att en kombination av dessa mats inte kan vara med fordel anvandas. 19

Claims (14)

PATENTKRAV 1. Forfarande far kemisk och/eller biologisk transformation av atminstone ett utgangsmaterial upplost i ett vatskemedium innefattande stegen att:
1. tillhandahalla ett vatskemedium innehallande ett upplost utgangsmaterial; 2. tillhandahalla barare innefattande atminstone en biokemisk transformationsfunktion vald fran gruppen av ett immobiliserat enzym och en inkapslad helcellsmikroorganism eller fragment darav; C) tillhandahalla ett reaktorkarl (30), i vilket reaktorkarl (30) en transformationsanordning (10) har monterats, varvid namnda transformationsanordning (10) innefattande en flodesdistributor (12) som har en vasentligen cylindrisk form, en forsta i huvudsak plan yta (16), en andra vasentligen plan yta (18), och en periferivagg (20) som har ett vasentligen cirkulart tvarsnitt, atminstone ett vatskemediuminlopp (22) for mottagning av vatskemediet och barare placerade i mitten (38) av namnda andra yta (18), atminstone ett vatskemediumutlopp (24) genomtrangligt for namnda vatskemedium men impermeabel for namnda barare, varvid namnda utlopp (24) är placerad pa namnda periferivagg (20), en drivaxel (26) placerad pa namnda forsta yta (16) for att majliggora rotation eller oscillering av flodesdistributoren (12), och minst ett utrymme (28), varvid namnda barare kan fangas och namnda omvandling utfors; och ett medel (14) for att rotera och/eller oscillera anordningen; 4. tillsatta vatskemediet i steg a) och bararna fran steg b) till reaktorkarlet (30) fran steg c); 5. rotera namnda flodesdistributor (12) med anvandning av namnda medel vid en sadan rotationshastighet eller oscillerande roterande rOrelse som namnda vatskemedie i steg a) och namnda barare fran steg b) sugs genom namnda atminstone en vatskemediuminlopp (22) in i namnda atminstone ett utrymme (28), och att namnda vatskemediet transporteras ut fran flodesdistributoren (12) genom namnda atminstone ett utlopp (24) medan namnda barare forblir i namnda atminstone ett utrymme (28); och f) uppratthalla roterande rorelse av namnda flodesdistributor (12) tills namnda transformation anses vara avslutad.
2. Forfarande enligt krav 1, varvid namnda flodesdistributor (12) innefattar ett flertal separata utrymmen (28) som definieras av skiljevaggar (40).
3. FOrfarande enligt krav 1 eller krav 2, vidare innefattande stegen att g) avlagsna namnda vatskemedium fran namnda reaktionskarl (30) under uppratthallande av rotationen av namnda fladesdistributbr (12) vid namnda rotationshastighet och darigenom dranera namnda flodesdistributor (12) medan namnda barare bibehalls inuti namnda utrymme (28).
4. Forfarande enligt nagot av patentkraven 1 - 3, varvid namnda barare är alginatpartiklar med inkapslade helcellsmikroorganismer eller fragment darav.
5. Forfarande enligt nagot av kraven 1-3, varvid namnda barare vilken inkapslar helcellsmikroorganismer eller fragment darav är olika nativa polysackarider sasom raka och grenade cellulosor, starkelser, dextraner, agar/agaros, karragenaner, gellan, welan, och xantangummin, pektiner och kitin/kitosan och alkylerade, acetylerade eller glycidylerade derivat darav; proteiner sasom kollagen, gelatin och albumin; syntetiska polymergeler sasom tvarbunden poly(akrylamid), polysiloxaner; thermosresponsiva polymerer sasom poly(N-isopropylakrylamid), poly(vinylkaprolaktam) och poly(vinylmetyleter), sol-gelharledda barare framstallda genom hydrolys och polykondensation av tetraalkoxisilaner, och porosa oorganiska barare sasom kiseldioxid.
6. FOrfarande enligt krav 4, varvid namnda vatskemedium innefattar kalciumklorid, och en alginatsuspension av helcellsmikroorganismer eller fragment darav injiceras i namnda vatskemedium under steg d).
7. Forfarande enligt nagot av patentkraven 4-6, varvid namnda helcellsmikroorganismer är bakterier och/eller jast, eller fragment darav.
8. Forfarande enligt krav 7, varvid namnda mikroorganismer är valda fran gruppen av slaktena Acetobacter, Achromobacter, Acidovorax, Acinetobacter, Acremonium, Agrobacterium, Alcaligenes, Amycolatopsis, 21 Arthrobacter, Aspergillus, Aureobacterium, Aureobasidium, Bacillus, Beauveria, Brevibacterium, Burkholderia, Caldariomyces, Candida, Chromobacterium, Clonostachys, klostridier, Coma monas, Coprinus, Corynebacterium, Corynesporium, Cryptococcus, Curvularia, Enterobacter, Erwin/a, Escherichia, Fusarium, Geotrichum, Gluconobacter, gordonae, Halo ferax, Helminthosporium, Hum/cola, Klebsiella, Kluyveromyces, Lactobacillus, Leptoxyphium, Leuconostoc, Microbacterium, Mortierella, Mucor, Mycobacterium, Neurospora, Nocardia, Ochrobactrum, Penicillium, Pichia, Plan tomycetes, Protaminobacter, Pseudomonas, Pyrococcus, Rhizopus, Rhodococcus, Rhodosporidium, Rhodotorula , Rubiginosus, Saccharomyces, Serratia, Shigella, Spirulina, Staphylococcus, Stenotrophomonas, Streptomyces, Sulfolobus, Thermoactinomyces, Thermoanaerobacter, Thermoanaerobium, Thermobifida, Thermomyces, Thermus, Trigonopsis, Vibrio, Yarrowia, Zygosaccharomyces och Zymomonas, eller kombinationer darav. Celler fangade och anvanda i enlighet med metoden som beskrivs i foreliggande uppf inning kan aven komma Iran vaxter (t.ex. Arabidopsis, Hevea, Geranium, eller Prunus) eller djur, innefattande manniskor.
9. Forfarande enligt nagot av kraven 1-3, varvid den biokemiska transformationsfunktionen är ett immobiliserat enzym valt Iran gruppen av oxidoreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser och ligaser.
10. Forfarande enligt nagot av patentkraven 1-3 och 9, varvid enzymet immobiliseras pa en barare vald Iran gruppen av olika nativa polysackarider sasom raka och grenade cellulosor, starkelser dextraner, agar/agaros, karragenaner, gellan, wellan och xantangummin, pektiner, och kitin/kitosan, och alkylerad, acetylerad eller glycidylerad alkaloidderivat, proteiner sasom kollagen, gelatin och albumin, syntetiska polymergeler sasom tvarbunden poly(akrylamid), polysiloxaner, thermosresponsiva polymerer sasom poly(Nisopropylakrylamid ), poly(vinylkaprolaktam) och poly(vinylmetyleter), sal-gel barare framstallda genom hydrolys och polykondensation av tetraalkoxisilaner, polystyren, polyakrylater, polymetakrylater, polyamider, poly(vinyl azlakton), vinyl- och allyl-polymerer, benthonite, zeolit, 22 diatomacejord, kol, kiseldioxid, glas (icke-porost och med kontrollerade porer), metaller, och metall med kontrollerad porstorlek sasom aluminiumoxid, zirkoniumoxid och titanoxid.
11. Anvandning av en transformationsanordning (10) innefattande en fladesdistributar (12) som har en vasentligen cylindrisk form, en farsta i huvudsak plan yta (16), en andra vasentligen plan yta (18), och en periferivagg (20) som har ett vasentligen cirkulart tvarsnitt, atminstone ett vatskemediuminlopp (22) far att ta emot vatskemedium och barare belagna vid centrum (38) av namnda andra yta (18), atminstone ett vatskemediumutlopp (24) genomtrangligt far namnda vatskemedium men impermeabel far namnda barare, varvid namnda utlopp (24) är belagen pa namnda perifera vagg (20), en drivaxel (26) belagen pa den forsta ytan (16) for att majliggora rotation eller oscillering av flodesdistributoren (12), och atminstone ett utrymme (28), varvid namnda barare kan infangas och namnda transformation utfors; och ett medel for att rotera och/eller oscillera anordningen (14); i en process i enlighet med nagot av kraven 1-10.
12. Anvandning enligt krav 11, varvid namnda flodesdistributor (12) innefattar ett flertal separata utrymmen (28) som definieras av skiljevaggar (40).
13. Anvandning av en flodesdistributor (12) som har en vasentligen cylindrisk form, en forsta i huvudsak plan yta (16), en andra vasentligen plan yta (18), och en periferivagg (20) som har ett vasentligen cirkulart tvarsnitt, vid minst ett vatskemediuminlopp (22) far att ta emot vatskemedium och barare placerade i mitten (38) av namnda andra yta (18), atminstone ett vatskemediumutlopp (24) genomtrangligt far namnda vatskemedium men impermeabel for namnda barare, varvid namnda utlopp (24) är belagen pa namnda perifera vagg (20), en drivaxel (26) belagen pa den farsta ytan (16) for att majliggora rotation och/eller oscillation av flodesdistributoren (12), och atminstone ett utrymme (28 ) varvid namnda barare kan infangas och namnda transformation utfors, i en process i enlighet med nagot av kraven 1-10.
14. Anvandning enligt krav 13, varvid namnda flodesdistributor (12) innefattar ett flertal separata utrymmen (28) som definieras av skiljevaggar (40). 23
SE1351168A 2013-10-03 2013-10-03 Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation SE537767C2 (sv)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1351168A SE537767C2 (sv) 2013-10-03 2013-10-03 Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation
US15/026,408 US20160237391A1 (en) 2013-10-03 2014-09-26 A process for chemical and/or biological transformation
PCT/SE2014/051113 WO2015050491A1 (en) 2013-10-03 2014-09-26 A process for chemical and/or biological transformation
EP14850915.1A EP3052227A4 (en) 2013-10-03 2014-09-26 A process for chemical and/or biological transformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1351168A SE537767C2 (sv) 2013-10-03 2013-10-03 Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1351168A1 SE1351168A1 (sv) 2015-04-04
SE537767C2 true SE537767C2 (sv) 2015-10-13

Family

ID=52778977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1351168A SE537767C2 (sv) 2013-10-03 2013-10-03 Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160237391A1 (sv)
EP (1) EP3052227A4 (sv)
SE (1) SE537767C2 (sv)
WO (1) WO2015050491A1 (sv)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE537934C2 (sv) 2013-10-25 2015-11-24 Nordic Chemquest Ab Reaktorkonstruktion
SE1650535A1 (sv) * 2016-04-21 2017-04-04 Spinchem Ab A reactor comprising a nozzle for cleaning fluid, a kit and a method
CN106145383A (zh) * 2016-07-22 2016-11-23 中国环境科学研究院 一种用于黑臭水体治理的固态复合微生物菌剂
CN108251330B (zh) * 2017-12-28 2021-03-23 江苏世邦生物工程科技有限公司 用于治理土壤污染的复合微生物菌剂及其制备方法和应用
US20220054993A1 (en) * 2020-08-19 2022-02-24 Genmark Diagnostics, Inc. Mixing device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2168904B (en) * 1984-11-30 1988-01-27 Ceskoslovenska Akademie Ved Method of circulation of liquid phase through a solid phase particularly for biocatalytical reactions and a device for realization thereof
CA2686161A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-13 Akermin, Inc. Immobilized enzymes and uses thereof
US8460615B2 (en) * 2010-02-12 2013-06-11 Nordic Chemquest Ab Device for performing a chemical transformation in fluidic media
SE537934C2 (sv) * 2013-10-25 2015-11-24 Nordic Chemquest Ab Reaktorkonstruktion
WO2015126291A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-27 Nordic Chemquest Ab An auxiliary reactor for biological or chemical transformation

Also Published As

Publication number Publication date
EP3052227A4 (en) 2017-05-03
SE1351168A1 (sv) 2015-04-04
WO2015050491A1 (en) 2015-04-09
US20160237391A1 (en) 2016-08-18
EP3052227A1 (en) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mallin et al. Efficient Biocatalysis with Immobilized Enzymes or Encapsulated Whole Cell Microorganism by Using the SpinChem Reactor System.
Hanefeld et al. Understanding enzyme immobilisation
Sheldon Enzyme immobilization: the quest for optimum performance
Klibanov Immobilized enzymes and cells as practical catalysts
Spahn et al. Enzyme immobilization in biotechnology
Van de Velde et al. Carrageenan: A food‐grade and biocompatible support for immobilisation techniques
Machsun et al. Membrane microreactor in biocatalytic transesterification of triolein for biodiesel production
SE1351168A1 (sv) Förfarande för kemisk och/eller biologisk transformation
Yuce-Dursun et al. Preparation and characterization of sol–gel hybrid coating films for covalent immobilization of lipase enzyme
Güleç et al. Immobilization of Aspergillus oryzae β-galactosidase on low-pressure plasma-modified cellulose acetate membrane using polyethyleneimine for production of galactooligosaccharide
Zheng et al. Lipase immobilized in ordered mesoporous silica: A powerful biocatalyst for ultrafast kinetic resolution of racemic secondary alcohols
Ozyilmaz et al. Isoamylacetate production by entrapped and covalently bound Candida rugosa and porcine pancreatic lipases
Yadav et al. Insight into microwave irradiation and enzyme catalysis in enantioselective resolution of DL-(±)-3-phenyllactic acid
Adebar et al. Concepts for flow chemistry with whole-cell biocatalysts
Xi et al. Preparation of enantiopure (S)-ketoprofen by immobilized Candida rugosa lipase in packed bed reactor
Ma et al. High-yield production of enantiopure 2-hydroxy-2-(2′-chlorophenyl) acetic acid by long-term operation of a continuous packed bed reactor
Edet et al. Current trend in enzyme immobilization: a review
US7198941B2 (en) Porous vessel bioreactor
Mansfeld et al. Coimmobilization of Yarrowia lipolytica cells and invertase in polyelectrolyte complex microcapsules
Cheng et al. Immobilization of permeabilized whole cell penicillin G acylase from Alcaligenes faecalis using pore matrix crosslinked with glutaraldehyde
Wyss et al. A novel reactive perstraction system based on liquid‐core microcapsules applied to lipase‐catalyzed biotransformations
Calabro Engineering aspects of membrane bioreactors
Powell Immobilized biocatalyst technology
Tong et al. Optimization of Cephalosporin C Acylase Immobilization
Wang et al. Enabling multienzyme bioactive systems using a multiscale approach