[发明专利]酶加工装置和酶加工方法

说明书

一种用于有机分子的基于连续流的酶加工的酶加工装置，包括酶加工区域，其中酶加工区域包括具有重复变化的中心线和/或重复变化的横截面的湍流产生管，用于产生湍流以混合反应混合物并在反应混合物流过湍流产生管时防止颗粒沉降，并且其中所述酶加工装置和酶加工区域布置为使得反应混合物在酶加工区域内在15分钟或更长的反应时间内经历湍流。

技术领域

本发明涉及用于酶加工有机分子的装置和方法，例如有机分子的酶水解。有机分子包括大分子，例如蛋白质、脂质和多糖。

背景技术

有机分子的酶加工至少包括以下过程：氧化/还原(通过氧化还原酶)；官能团的转移，例如甲基或磷酸基的转移(通过转移酶)；水解(通过水解酶)；通过除了水解和氧化以外的手段裂解各种键(通过裂解酶)；单分子内的异构化变化(通过异构酶)和具有共价键的两个分子的连接(通过连接酶)。

在酶水解中，分子中的化学键通过水的加入而破坏，其中酶用作反应的催化剂。为了促进该反应，反应混合物(例如，包含待水解分子的原料、水和适当的酶)的各种组分必须在合适的反应条件下混合在一起。作为实例，从海洋生物来源获得的蛋白质(例如藻类或鱼获得的材料)可以通过水解加工以获得大量肽，直到单一氨基酸，这取决于所使用的酶和加工条件。

混合反应混合物的各种组分是必要的，不管发生的反应是水解还是另一种形式的酶加工。因此，虽然水解是以下讨论的焦点，但是技术考虑和本发明本身同样可以更普遍地应用于酶加工。

WO-A-2004/049818公开了用于水解含蛋白质的原料的装置。所述装置包括水解区域，水解区域包括管，在所述管中设置有旋转螺旋钻(auger)，以输送并温和混合所述反应混合物。已经认识到，混合必须以受控的方式进行以控制酶和原料之间的接触，同时避免乳液形成(或最小化乳液形成的程度)。该方法可以作为连续方法或作为间歇方法进行。

以这种方式的主动混合可能导致这样的缺点，混合力不是均匀地分布在整个流的体积中。这可能导致系统内的机械应力的集中，以及反应混合物不良混合的区域的形成。该系统的另一个缺点在于，通过提供螺旋钻来增加系统的复杂性、重量和成本。此外，残留物和沉积物会在螺旋钻上积累，因此需要定期清洁螺旋钻。然而，由于其复杂的形状，螺旋钻不容易清洁。清洁螺旋钻所需的时间和精力增加了运行系统的成本，并且由于在清洁螺旋钻时所需的停机时间而降低了其效率。

EP-B-0566877公开了用于酶水解蛋白质的装置，其中水解在具有静态混合元件的管中进行。静态混合元件包括彼此嵌套的金属或塑料支架。然而，该装置可能不能进行与WO-A-2004/049818中所述相同的水解反应，因为不可能使用EP-B-0566877的装置具有连续反应过程。

此外，静态混合元件难以清洁(导致增加的停机时间和降低的效率)，并且还增加了系统的复杂性、重量和成本。另外，由静态混合元件产生的混合力可能不是均匀地分布在反应混合物流的整个体积上，可能导致形成其中反应混合物混合不良的区域。

因此，鉴于现有技术的问题，需要提供在水解区域中，或更一般地在酶加工装置的酶加工区域中混合各种试剂的替代手段。

具体实施方式

根据本发明的第一方面，提供了一种用于有机分子的基于连续流的酶加工的酶加工装置，包括：酶加工区域，其中所述酶加工区域包括具有重复改变的中心线和/或重复变化的横截面的湍流产生管，用于产生湍流以混合反应混合物并在混合物流经湍流产生管时防止颗粒沉降，并且其中所述酶加工装置和所述酶加工区域布置成使得反应混合物在酶加工区域内在15分钟或更长的反应时间内经历湍流。

根据本发明的第二方面，提供了一种有机分子的基于连续流的酶加工方法，包括：使反应混合物通过包括湍流产生管的酶加工区域，所述湍流产生管具有重复变化的中心线和/或重复变化的横截面，所述湍流产生管产生的湍流用于混合所述反应混合物，并在所述混合物流过所述湍流产生管时防止颗粒沉降，其中所述反应混合物在酶加工区域内在15分钟或更长的反应时间内经历湍流。