Teollisten entsyymien kiteytysmenetelmän kehittäminen

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-11-12
Department
Major/Subject
Biotekniikka ja elintarviketekniikka
Mcode
KE3002
Degree programme
KEM - Kemian tekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
136 + 31
Series
Abstract
Kiteytystä on perinteisesti käytetty erilaisten pienten yhdisteiden kuten suolojen puhdistukseen ja formulointiin. Erityisesti entsyymiteollisuudessa kiteytystä on käytetty jo kauan. Proteiinien kiteyttäminen tarjoaa perinteisen ja halvan menetelmän spesifiseen proteiinien puhdistukseen ja formulointiin. Kiteytyksellä on paljon etuja muihin puhdistusmenetelmiin verrattuna. Näitä ovat mm. edullisuus, helppo skaalattavuus, korkeiden tuotekonsentraatioiden mahdollisuus, parempi tuotestabiilisuus sekä vaalea tuotteen väri. Tässä työssä tutkittiin yhden vielä kehitysvaiheessa olevan teollisen entsyymin kiteytymistä sekä luotiin alustava kuvaus mahdollisesta kiteytysprosessista kyseiselle entsyymille. Kiteytymistä tutkittiin entsyymin neljällä erilaisella mutantilla, joista yksi valittiin varsinaiseksi kohdemutantiksi. Entsyymin soveltumista kiteytymiseen tutkittiin hanging drop –menetelmällä ja pienillä panoskiteytyksillä, joissa etsittiin sopivia reagensseja ja reagenssiyhdistelmiä kiteytymiseen. Soveltuvuuskokeiden jälkeen selvitettiin entsyymikiteiden liukoisuutta erilaisilla liukoisuuskokeilla. Soveltuvuus- ja liukoisuuskokeiden perusteella valittiin kaksi erilaista kiteytysprosessivaihtoehtoa optimoinnin kohteiksi. Nämä olivat suola- ja polymeerikiteytys. Optimoinnin jälkeen näiden toimivuutta verrattiin keskenään eri olosuhteissa tuotetuilla entsyymimateriaaleilla. Kiteytysprosessien vertailun perusteella parhaimmaksi kiteytysprosessiksi osoittautui suolakiteytys. Lopuksi työn tulosten pohjalta luotiin alustava prosessiohje entsyymin kiteyttämiseksi.

Crystallization is traditionally used to purify and formulate small molecules like inorganic salts. In enzyme technology crystallization has been used to purify bulk enzymes for long time. Protein crystallization offers a traditional and inexpensive method for specific enzyme purification and formulation. Crystallization has many advantages compared to other purification and concentration methods. It is cheap and easy to scale-up and enables high enzyme concentration, better stability and light coloured product. The aim of this study was to develop a crystallization procedure for a bulk enzyme and to compose a preliminary process instruction for crystallization. Crystallization was studied with four development state enzyme mutants. Only one of these mutants was selected as target enzyme of further research and preliminary process development. Hanging drop crystallization and small scale batch crystallization were used in feasibility studies. In these studies many crystallization conditions were studied to produce morphologically good crystals. After feasibility studies solubility of crystals was studied with series of solubility studies to find out the optimal crystallization conditions. Based on the results from feasibility and solubility tests two different crystallization processes were selected These were crystallisation with a salt and crystallization with a polymer. After feasibility and solubility tests series of optimization tests were performed with both of these methods. After optimization comparative crystallizations were performed to find the most suitable process. Based on the results crystallization with salt was selected. Finally the preliminary process instructions were composed from the study results.
Description
Supervisor
Ojamo, Heikki
Thesis advisor
Palmunen, Katja
Keywords
teolliset entsyymit, industrial enzymes, kiteytyksen optimointi, teollinen kiteyttäminen, proteiinien kiteyttäminen, crystallizations optimization, industrial enzymes crystallization, protein crystallization
Other note
Citation