Только для иммобилизации ферментов, но также и для других биокатали-
заторов – целых клеток, клеточных органелл, антител, антигенов и др. Ни
Один из описанных методов не является универсальным, и для каждого
Типа катализаторов существуют свои предпочтительные методы. Фермен-
Ты иммобилизуют различными адсорбционными методами или методом
Поперечных сшивок, лучшим методом для иммобилизации целых клеток
Является включение в полимерные структуры.
Помимо создания устойчивых биокаталитических ферментных систем,
Важнейшей задачей инженерной энзимологии является изучение физико-
Химических свойств данных систем и разработка научных основ их функ-
Ционирования и применения.
ПРОЦЕССЫ НА ОСНОВЕ
ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ФЕРМЕНТОВ
Сферы применения иммобилизованных ферментов разнообразны – это
Тонкий органический синтез и преобразование энергии, ферментная ______ана-
Литика и получение целевых продуктов, конверсия растительного сырья и
Создание лекарственных препаратов.
Применение иммобилизованных ферментов является сегодня одним из
Важнейших и динамично развивающихся разделов современной биотех-
Нологии. Объемы выпуска ферментов, применяемых в промышленных
Процессах непрерывно возрастают, при этом ведущие западные страны,
Лидирующие в этой области, ежегодно выпускают ферментов на сотни
Млн. долларов. Производство протеаз, глюкозоизомераз, ацилтрасфераз
достигает сотен и тысяч кг/г (табл. 3.6).
Внедрение иммобилизованных ферментов в промышленные отрасли и
Организация на их основе принципиально новых, экологически чистых и
Компактных биотехнологических процессов дает ощутимый экономиче-
Ский эффект. Для таких процессов разрабатывают специальные биореак-
Торы, имеющие аналогию с реакторами для химических процессов с гете-
Рогенным катализом. Иммобилизованный фермент в таком биореакторе
Представляет собой неподвижную фазу, через которую протекает суб-
Страт, подлежащий биопревращению. Реакторы бывают периодического и
Непрерывного действия. Чаще всего фермент, включенный в полимерную
Структуру, представляет собой малые сферические частицы одинакового
Размера. Это обеспечивает большую площадь реакционной поверхности и,
Следовательно, улучшение диффузии. Сферические частицы или гранулы
С ферментом максимально плотно упаковывают в аппарате. В результате
Этого концентрация каталитического агента, участвующего в биотехноло-
Гическом процессе, значительно выше по сравнению с ферментационны-
Ми системами на основе микробных клеток. Повышение концентрации
Биокатализатора обеспечивает большую производительность аппарата и
Более высокий выход продукта. Одностадийные превращения субстрата с
Использованием иммобилизованных ферментов осуществляются обычно в
Проточных реакторах с перемешиванием, псевдоожиженным слоем, а так-
же в реакторах с полыми волокнами (рис. 3.3).
Все представленные системы имеют определенные ограничения в час-
Ти неравномерного распределения катализатора, а также перепадов давле-
Т а б л и ц а 3 . 6
Иммобилизованные ферменты, используемые в промышленности (по Poulsen, 1984)
Иммобилизованный
Фермент
Объемы выпуска,
т/г
Получаемый
Продукт Страна
Аминоацилаза менее 5 L-аминокислоты Япония
Аминоглюкозидаза 1 Глюкоза Англия
Глюкозоизомераза 1500–1750 Глюкозо-фруктозные
Сиропы
Дания,
Нидерланды,
Япония
Гидантоиназа менее 1 D-фенилглицин- Япония
Лактаза 5 Лактозные
Гидролизаты
Япония
Нитрилаза 0.1 Акриламид Япония
Пенициллин
G-ацилаза
АПК Япония,
Нидерланды
Пенициллин
V-ацилаза
АПК Англия,
Австрия
Ния. Применяют реакторы колоночного типа, реакторы с перемешиванием
На базе магнитной или подвесной мешалки. В реакторах с перемешивани-