Lait 64 (1984) 239-251
DOI: 10.1051/lait:1984638-63917

Réacteurs membranaires à enzymes immobilisées

Annie MARC^a, G. DUC^a, J. M. ENGASSER^a and Q.T. NGUYEN<sup>b

a</sup>  Laboratoire des Sciences du génie chimique, C.N.R.S.-E.N.S.I.C, 1, rue de Grandville - 54042 Nancy cedex
^b  Laboratoire de Chimie physique macromoléculaire, E.N.S.I.C, 1, rue de Grandville - 54042 Nancy cedex

Abstract - Ultrafiltration modules, used for enzymatic an microbiological processes, present many attractive features in biotechnology. An alternative is to immobilize the enzymes into asymmetric membranes by permeation of the enzyme solution across the membrane. We have adapted this method at glucoamylase immobilization in hollow fiber modules, generally used as haemodialyser, and treated by glutaraldehyde and albumin. In this case, there is no enzyme leakage across the membrane. Reactor performances are stables during several months. Dependence of initial enzymatic activity was studied first on the immobilized enzyme amount and secondly on the substrate concentration. All experiments were made with high substrate concentrations and high flow rates. Catalytic performances of this reactor are comparable with other immobilized enzyme reactors. Its main advantages are a fast immobilization, an easy regeneration, a large ratio of surface area to volume, an high external transport capacity, a low alteration of enzyme microenvironment and low energy requirements.

Résumé - La mise en oeuvre de procédés enzymatiques et microbiologiques dans des modules d'ultrafiltration présente de nombreux avantages en biotechnologie. Une approche consiste à immobiliser l'enzyme à l'intérieur de membranes asymétriques par perméation de la solution enzymatique à travers la membrane. Nous avons adapté cette méthode à l'immobilisation de la glucoamylase dans des modules à fibres creuses, utilisés couramment comme hémodialyseurs, et prétraités par une réticulation entre du glutaraldéhyde et de l'albumine. Dans ce cas, l'enzyme ne subit aucun relargage à travers la membrane et les performances du réacteur restent stables pendant plusieurs mois. L'évolution de l'activité enzymatique initiale du réacteur a été étudiée en fonction, d'une part de la quantité d'enzyme immobilisée, et d'autre part, de la concentration du substrat. L'ensemble des essais a été réalisé avec des solutions de substrat concentrées et à des débits élevés. Les performances catalytiques d'un tel réacteur sont tout à fait comparables à celles obtenues avec d'autres types de réacteurs à enzymes immobilisées. Il présente en plus de nombreux avantages dont les principaux sont les suivants : immobilisation rapide, régénération aisée, grande surface volumique, grandes capacités de transfert externes, micro-environnement de l'enzyme peu influencé, peu de besoins énergétiques.

Key words: Hollow fiber / Glucoamylase / Maltose / Starch / Enzyme reactor / Diffusion

Mots clés : Fibres creuses / Glucoamylase / Maltose / Amidon / Réacteur enzymatique / Diffusion