Obraz (31)

Ćwiczenie 1.

linmobilizacja enzymów na aSginianie sodu. Otrzymywanie mleka pozbawionego laktozy.

1. Podstawy teoretyczne

Immobilizowane biokatalizatory są obecnie szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu, analityce, ochronie środowiska. Do ich produkcji opracowano szereg metod immobilizacji. Zastosowanie określonej metody wynika z konkretnych warunków procesu, który na być realizowany za pomocą katalizatora biologicznego. Metody te zostaną szeroko omówione na wykładzie.

Immobilizowane biokatalizatory otrzymuje się przez unieruchamianie całych komórek, organelli komórkowych (np. mitochondria, chloroplasty), pojedynczych enzymów lub całych kompleksów enzymatycznych. Immobilizacja ta powinna być prowadzona w łagodnych warunkach, aby nie powodować dezaktywacji enzymów. Z tego względu unieruchamianie prowadzi się często poprzez inkluzję (pułapkowanie) w polimerach. Stosowane są polimery syntetyczne (poliakrylamidy, poliuretan, poliamidy, polimery winylowe) lub pochodzenia naturalnego (agar, alginian, chitozan, karagen).

Nośniki syntetyczne uzyskuje się poprzez polimeryzację w bloku lub metodą emulsyjną. Wadą pierwszej z nich jest to, że spolimeryzowany żel z materiałem biologicznym rozdrabnia się mechanicznie, a otrzymane cząstki charakteryzują się dużą niejednorodnością pod względem rozmiarów i kształtów. W metodzie emulsyjnej powstają koliste, jednorodne granulki, jednak uzyskuje się je stosując rozpuszczalniki organiczne (toluen, chloroform), które mogą negatywne oddziaływać na materiał biologiczny.

Natomiast zastosowanie polimerów pochodzenia naturalnego, jako nośników, pozwala na wyeliminowanie wielu wad, które występują przy otrzymywaniu nośników syntetycznych. Podstawową zaletą polimerów naturalnych są bardzo łagodne warunki podczas immobilizacji oraz ich niska cena. Wadą zaś jest niższa wytrzymałość mechaniczna, co może powodować szereg problemów podczas zwiększania skali (realizacji procesu w skali przemysłowej).

Spośród polisacharydów pochodzenia naturalnego dominującą pozycję zajmują alginiany, które są najczęściej wykorzystywane do immobilizacji. Kwas alginowy i jego sole otrzymuje