Это группа различных полимеров с повторяющейся амидной
группировкой. Главным достоинством носителей этого типа является то,
что они могут быть созданы в различной физической форме: в виде
гранул, порошков, волокон, мембран, трубок и т. п. Широкое применение
таких носителей, особенно для медицинских целей, обусловлено и
биологической инертностью, и стойкостью к воздействию биологических
факторов.
В Европе для приготовления полусинтетического пенициллина
используется на одном из этапов 6-амино-пенициллиновая кислота,
получаемая с помощью иммобилизованного фермента пенициллин-
ацилазы. В год производится примерно 3500 т этой кислоты, а для этого
требуется произвести около 30 т указанного фермента.
Иммобилизованная глюкозоизомераза используется в США, Японии
и Европе для промышленного производства концентрированного
фруктозного сиропа путем частичной изомеризации глюкозы, получаемой
из крахмала. Миллионы тонн такого сиропа ежегодно выпускаются с
помощью этого фермента, который в настоящее время является наиболее
|
|
широко применяемым из всех иммобилизованных ферментов.
Промышленные и коммерческие успехи этого процесса определяются
следующими факторами: глюкоза, получаемая из крахмала, относительно
дешевая; фруктоза – более сладкая, чем глюкоза; концентрированный
фруктозный сироп содержит примерно одинаковые количества глюкозы и
фруктозы, а по сладости подобен сахарозе.
Другой важной областью применения иммобилизованных ферментов
является производство аминокислот с помощью аминоацилазы. Колонки с
амино-ацилазой используются в Японии для производства сотен
килограммов L-метионина, L-фенилаланина, L-триптофана и L-валина.
Ферментно-полимерные
коньюгаты
широко
используются
в
аналитической и клинической химии. Иммобилизованные на колонках
ферменты могут использоваться повторно в качестве специфических
катализаторов при определении различных субстратов. Например,
разработаны ферментные электроды для потенциометрических и
амперометрических определений таких веществ, как мочевина,
аминокислоты, глюкоза, спирт и молочная кислота.
Электрод представляет
собой
электрохимический сенсор,
находящийся в тесном контакте с тонкой проницаемой ферментной
мембраной, способной специфически реагировать с какими-либо
конкретными субстратами. Включенные в мембрану ферменты
продуцируют кислород, ионы водорода, ионы аммония, двуокись
углерода или другие небольшие молекулы (в зависимости от
осуществляемой реакции), которые затем легко детектируются
|
|
специфическим сенсором. Выраженность ответа указывает на
концентрацию определяемого вещества.
Применение ферментной технологии в существующих в настоящее
время процессах (таких, как пивоварение, обработка пищевых продуктов,
фармакология, химическая промышленность и т. п.) имеет огромные
перспективы, однако до полной реализации ее еще весьма далеко.
Если говорить о будущем, то кажется вполне обоснованным ожидать,
что производство и применение ферментов будут постоянно расширяться.
Аргументацией этому является растущая в мире обеспокоенность в
отношении загрязнения окружающей среды, истощения ряда ресурсов, в
частности энергетических (рост цен на нефть и другие виды сырья). Все
это стимулирует развитие новых направлений исследований, и
практически не возникает сомнений, что ферменты в решении указанных
проблем будут играть важную роль.
Наконец, несколько слов о так называемых иммобилизованных
микробных клетках, которые получают все большее распространение и
характеризуются снижением расхода времени и дорогих этапов очистки.
Иммобилизация клеток достигается аналогичными методами, что и
свободных ферментов. Огромным преимуществом иммобилизованных
клеточных систем является замена ими сложных ферментационных
процессов, таких, как получение вторичных продуктов микробного
метаболизма (производство синтетических антибиотиков), в постоянно
контролируемых химических процессах с использованием ферментных
электродов, водных анализах и обработках отходов, непрерывных
солодовых процессах, азотфиксации, синтезе стероидов и других
медицинских продуктов.