[科普中国]-第二代酶反应器

第二代酶反应器发展的促进因素

操作的稳定性和连续化是酶反应器工业化应用的关键，随着工业生物催化的日益广泛应用，第二代酶反应器的发展取决于以下几点：

①新生物催化剂的开发及其固定化技术的长足进步。开发更高活性、高稳定性，具有优异机械操作性能的固定化酶/细胞催化剂，对于酶反应器的长期、稳定运转至关重要；

②膜分离技术的不断发展和操作性能更优异的膜材料及组件开发。与有机膜相比，金属膜、陶瓷膜具有更好的操作性能，污染小，易清洗，预计将获得广泛应用；

③反应一分离耦合模式的深度开发及应用。拓展分离一耦联模式酶反应器的形式，更好地节能减排，使生物催化过程更加绿色，充分体现生物催化的优势。1

第二代酶反应器的载体目前，多种载体如硅胶、聚合物颗粒、多孔整体材料等已被用于制作酶反应器。近年来使用整体材料作酶载体时得到普遍重视。它是一种使用有机或无机聚合方法在色谱柱内进行原位聚合的连续床固定相载体，其制备方法简单，可以方便的在固定相中表面引入各种基团，有十分多变的灵活性，同时使用原位聚合技术使其具有良好的多孔性和渗透性，这样便于溶质进行快速传质，同时其稳定性好、易于制作成任意大小和形状，易 于与 HPLC 和 MS 等技术联用。2

第二代酶反应器的种类含有辅助因子再生的酶反应器许多酶反应都需要辅因子的协助,如辅酶、辅基、能量供给体等。这些辅因子价格昂贵，需再生循环使用才能降低成本，因而发展了辅因子再生酶反应器。例如：利用固定化脱氢酶可将固定化NADH再生为NAD。依半透膜能将固定化NAD保留在反应器内，实现了NAD的再生于循环使用。

两相或多相反应器许多底物不溶于水或微溶于水，如脂防、类脂防或极性较低的物质，进行酶反应时有浓度低，反应体积大，分高困难、能耗大的缺点。两相或多相反应器使酶反应在有机相中进行，可增加反应物浓度，还可减少底物，特别使产物对酶的抑制作用。

固定化多酶反应器将多种酶固定化后，制成多酶反应器，模拟微生物细胞的多酶系统，进行多种酶的顺序反应，来合成各种产物，目前该技术还处于实验阶段，但发展前景良好。其优点有：可组成高效率,巧妙的多酶反应器；构建全新的酶化学合成路线,生产人类所需的、自然界不存在的物质；代替微生物发酵,用小型柱式反应器取代庞大的微生物发酵罐。