biokatalízisben

Biokatalízis olyan kémiai reakciók végrehajtási módja, amelyet élő sejtekben található enzimek vagy izolált enzimek katalizálnak. Enzimek révén a reakciók gyakran rendkívül szelektívek, és vízben, általában alacsony hőmérsékleten mennek végbe. Enantio- és regio-szelektivitás révén lehetővé válik olyan átalakítások végrehajtása, amelyeket hagyományos kémiai módszerekkel nehéz elérni vagy súlyos melléktermékek kísérnének.

Az alkalmazási formák közé tartozik az izolált enzimek által vezetett reakciók (enzim-alapú biokatalízis) és a teljes sejtekre épülő biokatalízis. Immobilizált enzimek alkalmazása növeli a stabilitást és az újrahasznosíthatóságot, megkönnyítve az ipari méretű folyamatok megvalósítását. Gyakran szükséges koenzimek vagy kofaktorok regenerációja, amely különböző mechanizmusokkal valósítható meg.

Előnyök között szerepel a magas szelektivitás, a melléktermékek alacsony aránya, a környezetbarát működés és az alacsony energiaigény. A biokatalízis kulcsfontosságú a zöld kémia és a finomkémiai termelés területén. Hátrányai közé tartozik a korlátozott szubsztrátkínálat, az enzimek stabilitási problémái, költségek és a skálázhatóság kérdései, illetve az, hogy nem minden reakció kompatibilis az élő rendszerek feltételeivel.

A fejlesztés fő irányai között szerepel az enzimek továbbfejlesztése és irányított evolúciója, fehérje- és struktúramodellezés, valamint az immobilizációs technikák finomítása. Gyakorlati példák közé tartozik a lipázok zsírsavészterek és esztérifikációk, transzaminázok aminek előállítása, valamint különféle oxidoreduktázok enzim-alkalmazások.