Органические полимерные носители
Применяемые в инженерной энзимологии полимерные органические носители можно разделить на два больших класса: 1) природные полимеры и 2) синтетические полимерные носители. Они имеют как преимущества, так и недостатки. К последним можно отнести их неустойчивость к воздействию микроорганизмов, довольно высокую стоимость и термофобность.
Полисахариды— наиболее часто для иммобилизации из них используют целлюлозу, декстран, агарозу, каррагинан и их производные.
Целлюлоза представляет собой поли-1,4-р-#-глюкопиранозин — D-глюкопиранозу. Она обладает высокой гидрофилыюстыо. Присутствие большого количества ОН-групп дает возможность легко ее модифицировать путем введения различных заместителей. Препараты целлюлозы сшивают эпихлоргидрином для придания им химической прочности. Для увеличения механической крепости целлюлозе придают форму пористых сферических гранул. Существует два способа гранулирования: осаждение в водно-органической среде и гидролиз с разрушением аморфных участков. В таком виде целлюлозу легко превращают в различные ионообменные производные: ДЭАЭ-целлю-лоза, КМ-целлюлоза и т. д. Ее основной недостаток — неустойчивость к воздействию сильных кислот, щелочей.
Хитин — основной компонент наружного слоя скелета членистоногих, а также клеточные оболочки некоторых грибов. Является отходом переработки крабов и др. ракообразных. Не растворяется в
воде, разбавленных кислотах и щелочах. Модифицируют его глутаро-вым диальдегидом или солями тяжелых металлов (титан IV). Хитин можно рассматривать как целлюлозу, в которой СН2ОН-группа заменена ацетамидным остатком.
Декстран — разветвленный полисахарид из бактериальных источников, содержащий остатки глюкозы. Гели на его основе, сшитые эпихлоргидринбм, выпускаются под названием «Сефадекс» и «Моно-селект». Сефадексы очень гидрофильны. Маркировки G — для воды, LH — для органических растворителей. К декстранам относят крахмал, губчатый крахмал.
Агароза — из-за ее высокой стоимости ведут поиск методов модификации с целью обеспечения легкой реакции носителя. Если охладить 2 — 6%-й водный раствор агарозы до 45 °С, образуются крупнопористые гели, которые нельзя автоклавировать и высушивать. Различные фирмы выпускают их под названиями «Сефароза», «Биогель», «Ультрагель».
Агар — компонент клеточных мембран некоторых красных морских водорослей, содержит два полисахарида: агарозу и агаропектип. Гели получают при охлаждении 2 — 5%-го горячего водного раствора.
Альгиновые кислоты и их соли — альгинаты. Альгинат — основной структурный полисахарид бурых морских водорослей. В присутствии моноавлентиых катионов он, даже в низких концентрациях, образует вязкий раствор, а в присутствии двухвалентных катионов (Са2+) наблюдается образование геля.
Каррагинаны — гетерогенные полисахариды. Для иммобилизации используют к-каррагинан — нерастворимую фракцию, получаемую путем добавления ионов кальция к водному экстракту карраги-нана в физиологическом растворе в присутствии ионов К+.
Белкидля иммобилизации используют ограниченно из-за подверженности воздействию микробов. Вместе с тем они обладают и рядом преимуществ: образуют очень тонкие пленки (мембраны), имеют значительную вместимость для ферментов, способны к биодеградации. Наиболее часто в качестве носителей применяют структурные белки — кератин, фибрион, коллаген, двигательные — миозин, транспортные — сывороточный альбумин. Кератин, получаемый путем специальной обработки перьев, имеет в своем составе серосодержащую аминокислоту, цистеин, поэтому представляет особый интерес для иммобилизации SH-ферментов. Этот белок нерастворим в воде, слабых кислотах и щелочах, в спирте, эфире, ацетоне.