Biokatalyytteja

Biokatalyytteja ovat biologiset katalyytit, jotka nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Yleisimpiä ovat entsyymit sekä kokonaiset solut, joita käytetään katalyytteinä teollisuudessa ja tutkimuksessa. Biokatalyytteja arvostetaan erityisesti niiden korkean stereoselektiivisyyden ja regioselektiivisyyden vuoksi sekä siitä, että ne toimivat ympäristöystävällisesti ja usein matalissa lämpötiloissa vesiliuoksissa.

Biokatalyytteja voidaan käyttää vapaina entsyymeinä tai immobilisoituna. Immobilisaatio tarkoittaa kiinnittämistä kiinteälle tuelle, mikä parantaa kestävyyttä, mahdollistaa kierrätyksen ja helpottaa erottelua. Immobilisaatiomenetelmiä ovat esimerkiksi adsorptio, kovalentti sitominen ja entrapment sekä solu-immobilisaatio. Tukikappaleina käytetään resiinejä, silikaa tai muita materiaaleja, jotka kestävät prosessilämpötiloja ja mahdollistavat prosessien toistuvan käytön.

Edut ja rajoitteet: Biokatalyytteillä on korkea valikoivuus sekä enantio- ja regioselektiivisyys, pienemmät sivutuotteet ja alhaisempi energiankulutus kuin monissa perinteisissä kemiallisissa reaktioissa. Rajoitteita ovat entsyymien stabiilisuus eri lämpötiloissa ja pH-arvoissa, rajoitettu substraattien kirjo sekä kustannukset ja skaalautuvuuden haasteet.

Sovellukset kattavat lääketeollisuuden, elintarviketeollisuuden, kemianteollisuuden sekä ympäristö- ja biopolttoainetuotannon. Esimerkkeinä ovat lipaasit esteröinneissä ja transesteröinneissä sekä glukoosi-isomerisaasit sokerin koostumuksen muuttamisessa. Biokatalyysi kehittyy jatkuvasti entsyymien suunnittelun ja evoluution sekä uuden immobilisaatioteknologian myötä, mikä parantaa prosessien kestävyyttä.