Аффинная хроматография - Туркова Я.
Скачать (прямая ссылка):
носителя,-по сравнению с ними же, но иммобилизованными на разных
частицах. В этом случае преимущество заключается в локальном обогащении
субстратом каталазы - кислородом.
12.4.4. Применение иммобилизованных ферментов
Иммобилизованные ферменты находят применение главным образом в следующих
четырех областях [38]:
1) ферментная технология, называемая также ферментной инженерией;
2) аналитические исследования;
3) медицинские исследования; ,
4) органическая химия.
Иммобилизация ферментов приводит к получению специфических гетерогенных
катализаторов, которые могут быть повторно использованы, если они
достаточно стабильны. Нерастворимый фермент можно отделить от реакционной
смеси фильтрованием или центрифугированием, На колонках можно
осуществлять непрерывный катализ, что позволяет автоматизировать
катализируемые процессы. Одновременное или последовательное действие
нескольких ферментов может быть легко достигнуто смесью иммобилизованных
ферментов или послойным наполнением ими колонки. Реакции, катализируемые
иммобилизованными ферментами, обычно требуют меньше места для аппаратуры
и легче контролируются. При присоединении ферментов к подходящему
носителю они становятся часто более стабильными по сравнению со
свободными ферментами (разд. 12.3). Применение инкапсулированных или
включенных в матрицу ферментов в медицине может предотвратить
иммунологические реакции организма.
Большое внимание всегда уделяется применению иммобилизованных ферментов в
промышленности. Например, можно упомянуть промышленное производство L-
метионина из рацемической смеси ацетил-D,L-аминокислоты, в котором
используется иммобилизованная аминоацилаза [50]. Производительность
полностью автоматизированного процесса в ферментном реакторе составляет
700 кг L-метионина в день и 60% стоимости обычного одноразового процесса,
осуществляемого с использованием нативного фермента [38]. Другим примером
является получение 6-аминопенициллано-
29-6
442
Глава 12
вой кислоты из пенициллина с использованием иммобилизованной
пенициллинамидазы [32].
Наиболее важным промышленным использованием иммобилизованных ферментов в
пищевой промышленности является, по-видимому, производство кукурузного
сиропа с высоким содержанием фруктозы, где используется иммобилизованная
глюкозоизомераза, превращающая D-глюкозу в D-фруктозу. В процессе,
осуществляемом фирмой Clinton, Corn Processing (США), 93%-ный раствор
глюкозы изомеризуется в 42%-ную фруктозу с производительностью 227 тыс.
тонн в год. Продукт экономически конкурентоспособен с инвертируемым
сахаром, получаемым из сахарного тростника и сахарной свеклы. Другим
промышленным применением иммобилизованных ферментов является производство
сиропа с высоким содержанием фруктозы из крахмала с использованием
трехферментного процесса, включающего а-амилазу, глюкоамилазу и
глюкозоизомеразу. Согласно рекламному проспекту фирмы, объем этого
производства в 1974 г. составил 450 тыс. тонн, что представляет собой,
очевидно, наибольший объем использованных иммобилизованных ферментов
[38], Опубликован ряд обзоров по применению иммобилизованных ферментов
[2, 37, 39, 43, 57, 58].
В аналитических исследованиях в связи с иммобилизованными ферментами
необходимо упомянуть ферментные электроды [21], ферментные термисторы
[40] и ферменты, ковалентно связанные с полистиролом или найлоном для
целей автоматического анализа [24, 46]. Гильбо [22], например,
использовал ферментные электроды для определения глюкозы, мочевины, L-
аминокислот, галактозы, ацетилхолина и дегидрогеназ. Ферменты, связанные
с капиллярными реакторами, использованы в соединении с автоанализатором
фирмы Technicon для анализа различных субстратов, таких как глюкоза,
мочевина и мочевая кислота [55]. Гудзон и др. [20] описали применение
иммобилизованной холинэстеразы для контроля воздуха н воды, для
обнаружения ингибиторов фермента, таких, как пестициды. Система
характеризуется чрезвычайной чувствительностью. Например, органофосфат
параоксон может быть обнаружен в количествах I : 107 в воздухе и воде.
В медицине используются главным образом инкапсулированные ферменты,
например уреаза - для снижения уровня мочевины в крови [9] или
аспарагиназы - для уменьшения уровня L-acnapa-гина [7]. Обзоры по
применению связанных ферментов в медицине опубликованы Чангом [8],
Витолом [55] и др.
Последний из аспектов применения иммобилизованных ферментов, упомянутых
Мосбахом [38], является органический синтез в исследовательских
лабораториях для различных небольших по масштабу синтезов. Примером
является синтез порфобилиногена из двух молекул 5-аминолевулиновой
кислоты, катализируемой иммобилизованной дегидрогеназой 5-
аминолевулиновой кислоты
Иммобилизованные ферменты
443
[23]. Ввиду многочисленных преимуществ даже в этой области в ближайшем
будущем можно ожидать более широкого применения иммобилизованных
ферментов [27].
12.5. "СИНТЕТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ"
В разд. 12.4 было показано, что присоединение ферментов к нерастворимой
