Иммобилизация оксидоредуктаз на неорганических носителях Коваленко Галина Артемьевна

Содержание к диссертации

Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛЙТЕРАТУРЫ.ИММОБИЛИЗАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ НА

НЕОРГАНИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЯХ 7

1. Иммобилизованные ферменты и их применение в различных областях народного хозяйства 7

2. Способы иммобилизации ферментов на неорганических носителях 17

1. Физическая адсорбция ферментов на неорганических носителях 25

2. Включение в неорганические гели 27

3. Ковалентное связывание фермента с поверхностью 28

4. Поперечная сшивка адсорбированных молекул бифункциональными реагентами 30

3. Свойства неорганических носителей 31
ЗЛ. Физико-химические свойства неорганических носи
телей 31

3.2. Пористая структура неорганических носителей 37

4. Закономерности стабилизации иммобилизованных фермен
тов 40
Заключение 45

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 47

1. Препараты 47

2. Методика определения чистоты ферментных препаратов 50

3. Методика иммобилизации ферментов 53

к
3.1. Методиа адсорбции и десорбции 53

Стр.

Стр.

иммобилизованных ферментов 88

1. Иммобилизация лактатдегидрогеназы 89

2. Иммобилизация алкогольдегидрогеназы 98

3. Иммобилизация тирозиназы и глюкозооксидазы 106

3. Структурная стабилизация ферментов НО

4. Двойная иммобилизация ферментов. "Замуровывание" ферментов в поры неорганического носителя 112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123

ВЫВОДЫ 131

ЛИТЕРАТУРА 134
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение к работе

Ферменты являются высокоактивными и селективными катализаторами многочисленных химических превращений. Однако использование их для нужд технологии длительное время ограничивалось относительно высокой стоимостью и низкой стабильностью по сравнению с катализаторами обычного типа.

В последние десятилетия в этой области был достигнут значительный прогресс, в основном, благодаря разработке техники иммобилизации, т.е. закрепления молекул ферментов на поверхности твердых водонерастворимых носителей или включения их в структуру гелей. Процесс иммобилизации решает две основные задачи: превращает фермент в гетерогенный катализатор, обеспечивая его многократное использование в проточных системах, и увеличивает его операционную стабильность, что является основным фактором, определяющим внедрение биокатализа в практику. Уже в настоящее время иммобилизованные ферменты нашли широкое применение в пищевой и фармацевтической промышленности, медицине и аналитической химии.

Перспективы применения ферментов в химической технологии в промышленном масштабе связаны с получением высокостабильных и активных биокатализаторов, иммобилизованных либо адсорбцией, либо включением в гель. Среди препаратов для практического использования нет ковалентносвязанных ферментов вследствие очень высокой стоимости получаемого гетерогенного биокатализатора. В настоящее время в промышленных процессах с участием иммобилизованных ферментов применяются, в основном, органические носители (например, ДЕАЕ - сефадекс в производстве L -изомеров аминокислот в Японии). - б -

Органические материалы имеют достаточно высокое гидродинамическое сопротивление и не устойчивы в водных средах. Производительность таких процессов, как правило, не велика. Неорганические материалы обладают рядом преимуществ перед органическими: высокой механической прочностью; жестким скелетом, не изменяющимся при варьировании среды; возможностью регенерации; хорошими гидродинамическими характеристиками. Эти свойства позволяют использовать неорганические носители в высокопроизводительных реакторах проточного типа практически неограниченное время.

Несмотря на преимущества неорганических носителей, эти материалы в процессе иммобилизации используются недостаточно широко вследствие малой их изученности. Так, недостаточно исследованы проблемы влияния пористой структуры носителя на стабилизацию белковой глобулы и макрокинетическое поведение ферментативной реакции, а также практически не изучены проблемы влияния химической природы поверхности на каталитические свойства фермента во взаимосвязи свойств белковой глобулы и носителя.

Целью данной работы является изучение закономерностей иммобилизации и стабилизации ферментов на неорганических матрицах и разработка на этой основе эффективных методов иммобилизации, позволяющих получать высокостабильные и активные гетерогенные биокатализаторы, перспективные для промышленного применения.