1 / 28

ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK

De novo FERMENTÁCIÓK.  S i + X  Pj + (X+ X) mikroorganizmus n övényi sejttenyészet állati szövettenyészet. BIOTRANSZFORMÁCIÓK. S + X P + X sejt(alkot órész).

hija
Download Presentation

ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. De novo FERMENTÁCIÓK  Si + X  Pj + (X+ X) mikroorganizmus növényi sejttenyészet állati szövettenyészet BIOTRANSZFORMÁCIÓK S + X P + X sejt(alkotórész) S + E P + E enzim ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK BIOTECHNOLÓGIAI ELJÁRÁSOK

  2. ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK TULAJDONSÁGOK,JELLEMZŐK: l.enzimtulajdonságok is!! -SZUBSZTRÁTSPECIFITÁS -REAKCIÓ(csoport)SPECIFITÁS – adott r. mellékreakciók -RÉGIÓSPECIFITÁS – a S egy adott helyén -SZTEREOSPECIFITÁS - enantiomerek felismerése - megadott e. keletkezik KIROTECHNOLÓGIA –szerves kémikusok új eszköztára -ENYHE REAKCIÓKÖRÜLMÉNYEK – OC , P, pH REAKCIÓTÍPUSOK

  3. ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK MIVEL TÖRTÉNIK? ENZIMEKKEL -OLDOTT, RÖGZÍTETT SEJTEKKEL - NÖVEKEDŐ SEJTEKKEL (fermentáció: AcOH, szorbóz, glükonsav)) -NYUGVÓ SEJTEKKEL (spórákkal) - RÖGZÍTETT sejtekkel - FÁZISRENDSZEREKBEN

  4. k2 (kataláz) 107 /sec

  5. Biológiai oxidációkban az O2 mint végső elektronakceptor működhet, vagy közvetlenül belép a szerves molekulába. Enzimek 3 csoportja (de lásd EC1.csoport:oxidoreduktázok) *oxidázok vagy elektrontranszferázok (például glükóz-oxidáz): OXIDÁCIÓ 1. 1.1.3 O22- H2O2 O2 + 2e- O22- *dioxigenázok vagy oxigéntranszferázok (például triptofán-pirroláz): 1.13 A + O2 AO2 *monooxigenázok vagy hidroxilázok (például szteroid hidroxilázok): AH + DH2 + O2 AOH + D + H2O 1.13 NADH , NADPH

  6. BIM SB 2001 C H C H C O O H 2 N H 2 O 2 T r i p t o f á n p i r r o l á z ( ) C C H C O O H C H 2 N H O 2 N C H O H L-Triptofán dioxigenáz N-formil-kinurenin

  7. BIM SB 2001 nem reagál közvetlenül, de... 1.1.1 *DEHIDROGENÁZOK koenzim szükséglet : NADH , NADPH FADH2

  8. BIM SB 2001 OXIDÁCIÓ 2. Primer alkoholok oxidációja ADH -455 KJ/mol Acetobacter aceti CH3-CH2OH CH3-COOH + H2O O2 CO2+H2O Ipari ecetgyártás: Orleans-i eljárás (14.sz) generátor eljárás (gyorsecet, bükkfaforgács…) szubmerz eljárás O2 ellátás kritikus S és P szint is kritikus RÁTÁPLÁLÁS Acetobacter peroxydans J= 11,5 kg/m3h 1994: 19% AcOH, 2-3% EtOH fed batch

  9. Ecetsav-platform

  10. OXIDÁCIÓ 2. Szekunder alkoholok oxidációja. 10% glicerin 33 h alatt O2-nel dúsított levegővel G. melanogenus Szorbóz fermentáció, aszkorbinsav előállítás Bertrand szabály (1904) olyan szekunder hidroxil-csoportot képesek oxidálni, amelynek szomszédságában 2 cisz helyzetű alkoholos OHtalálható

  11. OXIDÁCIÓ 3. Szorbóz fermentáció Technológiai kérdések: alapanyag: lebontott keményítő (glükóz) szörp mikrobák: A. xylinum, A.(G.) suboxydans hidrogénezés Raney-Ni----Ni-hez szoktatás!!! rátáplálásos eljárás 10-20% szorbit →33-35% szorbit 50% konverzió: > 95% folytonos technológiák is ! nyugvósejtes fermentációk is!

  12. C H O H 2 C O H H C H O H 2 C C C C C C C O O O O O O O H H H H H H H H H H H H H H C O O C O H H C C C C C C C O O O O O O O H H H H H H H H H H H H H H O H C H C O H H C H O C O H H C H O H 2 C C O O H C O H C O O C C C C C C C O H C C C C C C C O O O O O H H H H H H H H H H H H C C O H H C O H H C O H H C H O H 2 C H O H 2 Aszkorbinsav előállítás OXIDÁCIÓ 4. Reichstein 1934 C H O H 2 Acetobacter suboxydans, C O H H katalitikus Acetobacter xylinum hidrogénezés (Ni) (szorbit-dehidrogenáz) C C C C C C C O O O O O O O H H H H H H H H H H H H H H O 170 C C O H H 200 bar O H C H NAD NADH H 2 2 C H O H 2 glükóz D-szorbit O 2 kémiai oxidáció kémiai átalakitás L-szorbóz H enolizáció H O 2 Aszkorbinsav 2-keto-L-gulonsav

  13. BIM SB 2001 Aszkorbinsav előállítás OXIDÁCIÓ 5. Alternativ 2-keto- L-gulonsav előállítások

  14. BIM SB 2001 OXIDÁCIÓ 5. Aszkorbinsav előállítás- összefoglalás K Aszkorbinsav 2-keto-gulonsav M M szorboszon L-gulonát K H H M Glükóz → szorbit → szorbóz 5-keto-glükonát M M M D-glükonát

  15. 100-120 et/év 80% Kína klasszikus mások: BASF/TAKEDA DSM MERCK de novo Fejlesztések:glu vagy gal C-vitamin rDNS S. cerevisiae De novo C-vitamin eá.: Rosa rugosa 1-2% glu,fru,gal

  16. CH OH 2 O OH OH OH OH OH OH OH O HO Glükóz oxidációja:elektrokémiai, HOCl Redukáló cukrok oxidációja 1 A.niger CH OH glükóz-oxidáz 2 O FAD FADH 2 O H O kataláz 2 2 2 b- d D-glükóz glükono- -lakton O O C H OH C O C O H H H O C O H H 2 Acetobacter suboxydans C C C C C C C H H H H H H H H H H H H HO C C C C C C C HO H H H H H H H C O H H C O H H hidrolízis H C O H C O C H OH 2 C H OH 2 D-glükonsav 5-keto-D-glükonát A.suboxydans NAD+ NADH+H+ Bertrand szabály!

  17. Redukáló cukrok oxidációja 1 Glükóz oxidációja:elektrokémiai, HOCl

  18. Redukáló cukrok oxidációja 2 pH szabályozás: CaCO3 Félfolytonos fermentáció • lépés: ~7 pH, 37 OC • Lépés: 7 pH, 30 OC,CaCO3 adagolás Növekedés 30 OC termékképződés 36 OC hőfokprofil Felhasználás: páclé,sütőpor, fémfelület tisztítás Sav: kation-bevitel (Cu,Fe,Ca) E574-579 50% oldat, sav lakton E575

  19. Kurrens Vogelbusch technológia: 1.MeOH-on kemosztát folytonos technológiával sejttömeg előállítás Acetobacter metanolicus 2. Biokonverzió nagy glu cc. mellett Vb-IZ reaktorban Létezik tisztított glükózoxidázos technológia is (ARGONNE,USA) különleges integrált rendszer: elektro-deionizálással semlegesítik a keletkező savat.

  20. Glükózoxidáz (EC 1.1.3.4) felhasználása *A glükózoxidáz/katalázrendszer: glükóz eltávolítása tojásfehérjéből (sütőipar, szárítás előtt). Enzimkeveréket használnak (165 U kg-1) hozzáadott H2O2-dal (kb 0.1 % (w/w) biztosítják az elegendő molekuláris oxigént. *O2 eltávolítása palackozott és dobozolt italok, konzervek fejtérfogatából eliminálandó a nem enzimes barnulást ill. egyéb oxidációs folyamatokat. *Enzimelektród (l. előző ea.)

  21. Aromások redukciója glükózoxidáz Glükóz glükonsav Benzokinon hidrokinon

  22. Propén-1,3-diol

  23. BIM SB 2001 PRELOG-SZABÁLY EGYÉB OX/RED ÁTALAKULÁSOK Szulkatol Szulkaton Thermobacterium brockii lómáj koenzimregenerálás Prelog

  24. Kinetikus reszolválás R S,R

  25. BIM SB 2001 O OH EGYÉB OX/RED ÁTALAKULÁSOK KIROTECHNOLÓGIA Királis vegyület Prokirális vegyület R - C –R’ + NAD(P)H + H+→ R –CH - R’ + NAD(P)+ NH2 NH Alkohol Aminosav Keton, ketosav Imin, iminosav Enzimek: ADH LDH AsDH KOENZIM REGENERÁLÁS

More Related