Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK BIOTECHNOLÓGIAI ELJÁRÁSOK BIOTRANSZFORMÁCIÓK S + X P + X sejt(alkotórész) S + E P + E enzim De novo FERMENTÁCIÓK 

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK BIOTECHNOLÓGIAI ELJÁRÁSOK BIOTRANSZFORMÁCIÓK S + X P + X sejt(alkotórész) S + E P + E enzim De novo FERMENTÁCIÓK "— Előadás másolata:

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

2 ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK REAKCIÓTÍPUSOK 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 – O C, P, pH

3 REAKCIÓTÍPUSENZIMCSOPORTREAKCIÓK Oxidációk és és redukciók EC 1.Hidroxilálás, dehidroxilezés, epoxidálás, C-C kötés hidrogénezése,- dehidrogénezése, alkoholok, aldehidek oxidációja, alkil-, karboxialkil-, ketoalkil láncok oxidatív lebontása, subsztituensek oxidatív eltávolítása, oxidatív dezaminálás, oxidatív gyűrűfelnyitás, szerves savak, aldehidek, ketonok redukciója, heterofunkciós csoportok redukálása,, szubsztituensek reduktív eliminálása HidrolízisEC 3.észterek, aminok, amidok, laktonok, éterek, laktámok hidrolízise IzomerizációEC 5.kettős kötés és oxigén tartalmú csoport áthelyezés, racemizálás, intramolekuláris átrendeződés KondenzációEC 2. EC 4. dehidratálás, O-ésN-acilezés, glikozilezés, észterezés, laktonizáció, aminálás Új kötés létrehozásaEC 6.C-C, C-O, C-P, C-N kötések kialakítása

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

5 k 2 (kataláz) 10 7 /sec

6

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

8 BIM SB 2001 N-formil-kinurenin L-Triptofán dioxigenáz

9 *DEHIDROGENÁZOK koenzim szükséglet :NADH, NADPH FADH 2 nem reagál közvetlenül, de... BIM SB

10 Ipari ecetgyártás: Orleans-i eljárás (14.sz) generátor eljárás (gyorsecet, bükkfaforgács…) szubmerz eljárás O 2 ellátás kritikus S és P szint is kritikus RÁTÁPLÁLÁS BIM SB 2001 OXIDÁCIÓ 2. Primer alkoholok oxidációja Acetobacter aceti CH 3 -CH 2 OH CH 3 -COOH + H 2 O O2O2 CO 2 +H 2 O Acetobacter peroxydans ADH -455 KJ/mol 1994: 19% AcOH, 2-3% EtOH fed batch J= 11,5 kg/m 3 h

11 Ecetsav-platform

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

13 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!

14 OXIDÁCIÓ 4. Aszkorbinsav előállítás H CH 2 OH C OHH HOH C HOH CC OHHHOH CC OHH C OHHHOH C C H OH OH H C CHO CH 2 O C H OH OH H C C OHHHOH C HOH CC OHHHOH CC OHH C OHH HOH C OHCH 2 H CH 2 OH C HOH C HOH CC OHHHOH CC OHH C OHHHOH C C HOH OH H C CH 2 O O H H O CH 2 O C H OH OHH C C OHHHOH C HOH CC OHHHOH CC H C H C OHCO C CCCCCCC C HOH C CH 2 O O H C OH H O H O C 200 bar katalitikus hidrogénezés (Ni) NADNADH 2 Acetobacter suboxydans, Acetobacter xylinum (szorbit-dehidrogenáz) O 2 kémiai oxidáció H 2 O kémiai átalakitás enolizáció glükóz D-szorbit L-szorbóz 2-keto-L-gulonsav Aszkorbinsav O Reichstein 1934

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

16

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

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

19 Redukáló cukrok oxidációja 1 Glükóz oxidációja:elektrokémiai, HOCl OH O CH 2 OH O CH 2 OH FAD FADH 2 glükóz-oxidáz H 2 O 2 O 2 Acetobacter suboxydans C O H CO H H HH C HH CC HHHH CC HH C HH C C HO H OH H HO C CH 2 OH O D-glükonsav C OH CO H H HHO C H CC HH CC H C HH C C O OH H C CH 2 OH O 5-keto-D-glükonát H 2 O  D-glükóz glükono-  -lakton hidrolízis HO O Bertrand szabály! kataláz A.niger A.suboxydans NAD + NADH+H +

20 Redukáló cukrok oxidációja 1 Glükóz oxidációja:elektrokémiai, HOCl

21 Redukáló cukrok oxidációja 2 pH szabályozás: CaCO 3 Félfolytonos fermentáció 1.lépés: ~7 pH, 37 O C 2.Lépés:  7 pH, 30 O C,CaCO 3 adagolás Növekedés 30 O C termékképződés 36 O C hőfokprofil Felhasználás: páclé,sütőpor, fémfelület tisztítás Sav: kation-bevitel (Cu,Fe,Ca) 50% oldat, sav lakton E E575

22 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.

23 *A glükózoxidáz/kataláz rendszer: glükóz eltávolítása tojásfehérjéből (sütőipar, szárítás előtt). Enzimkeveréket használnak (165 U kg -1 ) hozzáadott H 2 O 2 -dal (kb 0.1 % (w/w) biztosítják az elegendő molekuláris oxigént. *O 2 eltávolítás a palackozott és dobozolt italok, konzervek fejtérfogatából eliminálandó a nem enzimes barnulást ill. egyéb oxidációs folyamatokat. * Enzimelektród (l. előző ea.) Glükózoxidáz (EC ) felhasználása

24 Benzokinonhidrokinon Glükóz glükonsav glükózoxidáz Aromások redukciója

25 Propén-1,3-diol

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

27 Kinetikus reszolválás R S,R

28 EGYÉB OX/RED ÁTALAKULÁSOK BIM SB 2001 Et-4-klór-acetoacetát Et-4-klór-3-hidroxi-butanoát L-karnitin E.coli mint katalizátor l.később: koenzim regenerálás BT-vitamin, zsírszállító a m-ba, „zsírégető”

29 EGYÉB OX/RED ÁTALAKULÁSOK BIM SB 2001 R - C –R’ + NAD(P)H + H + → R –CH - R’ + NAD(P) + O OH Prokirális vegyület Királis vegyület Enzimek: ADH LDH AsDH Keton, ketosav Imin, iminosav Alkohol Aminosav KIROTECHNOLÓGIA KOENZIM REGENERÁLÁS NH NH 2


Letölteni ppt "ENZIMES ÉS MIKROBIÁLIS BIOKONVERZIÓK BIOTECHNOLÓGIAI ELJÁRÁSOK BIOTRANSZFORMÁCIÓK S + X P + X sejt(alkotórész) S + E P + E enzim De novo FERMENTÁCIÓK "

Hasonló előadás


Google Hirdetések