Biokatalüüsid

Biokatalüüsid on katalüüsijad, mis on seotud elu keemiliste protsessidega ja kiirendavad reaktsioone bioloogiliste mehhanismide abil. Peamised biokatalüüsid on ensüümid ning elusorganismide rakulised süsteemid, mida kasutatakse tööstuslike protsesside kiirendamiseks ning spetsiifiliste toodete sünteesiks. Biokatalüüsid on sageli väga spetsiifilised substraadi suhtes, mis võimaldab kontrollida toodet ja saavutada enantioselektiivus.

Biokatalüüsid jagunevad peamiselt kolme tüüpi: isoleeritud ensüümid (puhtad või immobiliseeritud), rakupõhised biokatalüüsid (elavad rakud või nende osad) ja immobiliseeritud biokatalüüsid, kus süsteemid kinnitatakse, et neid saaks kasutada korduvalt.

Toiming põhineb ensüümi aktiivse koha küljest substraadi seostumisel ja reaktsiooni kiirenemisel. Biokatalüüsidel on tavaliselt suur spetsiifilisus ning need võimaldavad tööta madalatel temperatuuridel ja eri pH-tasemetel, pakkudes head kontrolli stereokeemiliste omaduste üle.

Eelised hõlmavad kõrget enantio- ja regiospetsifilisust, keskkonnasõbralikke töötingimusi ja sageli väiksemaid jäätmeid võrreldes traditsioonilise keemilise katalüüsiga. Piirangud võivad olla ensüümide stabiilsus ja püsivus, kõrgemad või varieeruvad tootmiskulud ning vajadus sobiva immobiliseerimise ja protsessianstruktuuri järele.

Rakendused ulatuvad toidutööstusest (nt laktaasi laktoosi hüdrolüüsi abil) farmaatsia ja sünteetiliste keemiliste protsessideni, kus on oluline spetsiifiline ja chiral-toode. Samuti kasutatakse biokatalüüsid bioremediatsioonis ja biokütuste tootmises, kus neid saab kasutada keskkonnasõbralikumalt ja efektiivsemalt.