View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

8. Untersuchungen zur Stabilität
der Benzaldehydlyase im
Zweiphasensystem
Eine grundlegende Voraussetzung für den Einsatz eines Enzyms in einem bestimmten
Reaktionssystem ist die Stabilität des Katalysators unter den gegebenen Reaktionsbedingungen.
Um die Verwendbarkeit der BAL in einem organisch / wässrigen
Zweiphasensystem zu überprüfen wurde zunächst die Stabilität des Enzyms in Kombination
mit verschiedenen Lösungsmitteln untersucht.
8.1. Beschreibung der Enzymdesaktivierung
Vielen Arbeiten zur Untersuchung der Stabilität von Biokatalysatoren in Gegenwart
von organischen Lösungsmitteln liegt das Prinzip einer Zweipunktmessung zugrunde.
Dabei wird zu Beginn des Experiments die Startaktivität und nach Ablauf einer bestimmten
Zeitspanne die verbleibende Aktivität gemessen. Je nach Differenz zwischen
beiden Aktivitäten wird auf eine gute oder schlechte Stabilität geschlossen. Bei diesem
Ansatz wird nicht berücksichtigt, dass die Aktivität eines Enzyms in einem wässrig
/ organischen Zweiphasensystem sowohl durch Inhibierung als auch durch Desaktivierung
beeinflusst werden kann. Eine Inhibierung des Enzyms durch eine Restkonzentration
an organischem Lösungsmittel in der wässrigen Phase macht sich durch
einen sprunghaften Rückgang der Aktivität gleich zu Beginn des Experiments, also
nach Zugabe des Lösungsmittels zur wässrigen Phase, bemerkbar. Die Desaktivierung
des Enzyms, unabängig ob durch Wärme, physikalische Effekte an der Phasengrenzfläche
oder Lösungsmittel in der Wasserphase hervorgerufen, führt zu einem stetigen
Rückgang der Aktivität während der gesamten Dauer des Experiments.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen bei den Versuchen zur Lösungsmittelstabilität der
BAL beide Effekte berücksichtigt werden. Der zeitabhängige Verlauf der Aktivität
wird durch Gleichung 8.1 beschrieben. Die Enzymdesaktivierung kann als exponentielle
Abnahme der Aktivität erster Ordnung beschrieben werden. Der Inhibierung wird
durch Einführen eines konstanten Faktors (I) Rechnung getragen. Dabei bleibt die Art
(kompetitiv, unkompetitiv oder nicht kompetitiv) der Inhibierung unberücksichtigt.
A = A0 · I · e −kdes · t
(8.1)
Anhand der für jedes Lösungsmittel erhaltenen Desaktivierungskonstante kdes lässt
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