[科普中國]-第二代酶反應器

第二代酶反應器發(fā)展的促進因素

操作的穩(wěn)定性和連續(xù)化是酶反應器工業(yè)化應用的關鍵，隨著工業(yè)生物催化的日益廣泛應用，第二代酶反應器的發(fā)展取決于以下幾點：

①新生物催化劑的開發(fā)及其固定化技術的長足進步。開發(fā)更高活性、高穩(wěn)定性，具有優(yōu)異機械操作性能的固定化酶/細胞催化劑，對于酶反應器的長期、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)至關重要；

②膜分離技術的不斷發(fā)展和操作性能更優(yōu)異的膜材料及組件開發(fā)。與有機膜相比，金屬膜、陶瓷膜具有更好的操作性能，污染小，易清洗，預計將獲得廣泛應用；

③反應一分離耦合模式的深度開發(fā)及應用。拓展分離一耦聯(lián)模式酶反應器的形式，更好地節(jié)能減排，使生物催化過程更加綠色，充分體現(xiàn)生物催化的優(yōu)勢。1

第二代酶反應器的載體目前，多種載體如硅膠、聚合物顆粒、多孔整體材料等已被用于制作酶反應器。近年來使用整體材料作酶載體時得到普遍重視。它是一種使用有機或無機聚合方法在色譜柱內(nèi)進行原位聚合的連續(xù)床固定相載體，其制備方法簡單，可以方便的在固定相中表面引入各種基團，有十分多變的靈活性，同時使用原位聚合技術使其具有良好的多孔性和滲透性，這樣便于溶質(zhì)進行快速傳質(zhì)，同時其穩(wěn)定性好、易于制作成任意大小和形狀，易 于與 HPLC 和 MS 等技術聯(lián)用。2

第二代酶反應器的種類含有輔助因子再生的酶反應器許多酶反應都需要輔因子的協(xié)助,如輔酶、輔基、能量供給體等。這些輔因子價格昂貴，需再生循環(huán)使用才能降低成本，因而發(fā)展了輔因子再生酶反應器。例如：利用固定化脫氫酶可將固定化NADH再生為NAD。依半透膜能將固定化NAD保留在反應器內(nèi)，實現(xiàn)了NAD的再生于循環(huán)使用。

兩相或多相反應器許多底物不溶于水或微溶于水，如脂防、類脂防或極性較低的物質(zhì)，進行酶反應時有濃度低，反應體積大，分高困難、能耗大的缺點。兩相或多相反應器使酶反應在有機相中進行，可增加反應物濃度，還可減少底物，特別使產(chǎn)物對酶的抑制作用。

固定化多酶反應器將多種酶固定化后，制成多酶反應器，模擬微生物細胞的多酶系統(tǒng)，進行多種酶的順序反應，來合成各種產(chǎn)物，目前該技術還處于實驗階段，但發(fā)展前景良好。其優(yōu)點有：可組成高效率,巧妙的多酶反應器；構(gòu)建全新的酶化學合成路線,生產(chǎn)人類所需的、自然界不存在的物質(zhì)；代替微生物發(fā)酵,用小型柱式反應器取代龐大的微生物發(fā)酵罐。