biokatalyyttinen

Biokatalyyttinen eli biokatalyysi viittaa kemiallisten reaktioiden katalysointiin biologisten molekyylien, kuten entsyymien, tai elävien solujen avulla. Biokatalyysissä reaktiot pysyvät usein erittäin selektiivisinä, ja ne tapahtuvat miedoissa olosuhteissa, jolloin energiankulutus ja sivutuotteet voivat olla pienempiä kuin perinteisissä kemiallisissa prosesseissa.

Perusperiaate on, että entsyymi tarjoaa spesifin aktiivisen keskuksen, jossa substraatit sitoutuvat ja reaktio johtuu haluttuun tuotteeseen enantio- ja regioselektiolla. Biokatalyyttisiä reaktioita voidaan toteuttaa käyttämällä yksittäisiä entsyymejä, immobilisoituja entsyymejä tai kokonaisia soluja.

Sovelluksia ovat monilla aloilla: lääke- ja kemianteollisuus, elintarviketeollisuus sekä ympäristötekniikka. Esimerkkejä: lipaasit esterien ja triglyceridien käsittelyssä sekä biodieselin tuotannossa; proteaasit proteiinien muokkauksessa ja elintarvikkeiden koostumuksen hallinnassa; sekä erilaiset hapetus- ja reduktio-reaktiot entsyymien avulla.

Edut ja haasteet liittyvät biokatalyysin ominaisuuksiin. Sen edut ovat korkea valikoivuus, mahdollisuus toimia miedoissa olosuhteissa sekä pienemmät ympäristövaikutukset. Rajoitteita ovat entsyymien stabiilisuus, kustannukset, substraattien laajuus sekä tarve sopiville bioreaktoreille ja mahdolliselle koferkation ylläpidolle. Näihin haasteisiin vastataan proteiinisuunnittelun, entsyymi-imobilisaation ja kokonaissolujen käytön avulla.

Biokatalyysi nähdään yhä tärkeämpänä kestävän kehityksen lähteenä teollisissa prosesseissa, ja tutkimus kehittyy jatkuvasti entsyymien löytämisessä, suunnittelussa ja sovellusten laajentamisessa.