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-