Промышленное применение иммобилизованных ферментов — обзор

Использование иммобилизованных ферментов в настоящее время является стандартным процессом производства многих промышленных продуктов в фармацевтической, химической и пищевой промышленности. Некоторые ферменты, например липазы, от природы устойчивы и эффективны, могут использоваться для получения множества различных молекул и благодаря широкой селективности находят разнообразное промышленное применение. Так, липаза Candida antarctica (CalB) использовалась компанией BASF для получения хиральных соединений, таких как гербицид диметенамид-P, который ранее производили химическим путем. Использование иммобилизованного фермента обеспечило значительные преимущества по сравнению с химическим процессом: возможность применять эквимолярные концентрации субстратов, получать энантиомерный избыток >99%, проводить реакцию при относительно низких температурах (<60 °C) в органическом растворителе, получать один энантиомер вместо рацемата, образующегося в химическом процессе, а также использовать колонную конфигурацию, обеспечивающую резкое повышение производительности. Этот процесс был бы невозможен без применения иммобилизованного фермента, поскольку он протекает в органическом растворителе [1]. Для некоторых более специфичных ферментов, таких как трансаминазы, потребовалась белковая инженерия, чтобы сделать их пригодными для применения при производстве АФИ (активных фармацевтических ингредиентов) в условиях, экстремальных для фермента дикого типа. Процесс, разработанный компанией Merck для производства ситаглиптина, является хорошим примером сложной инженерии ферментов, примененной к производству АФИ. Предыдущий процесс получения ситаглиптина включал гидрирование энамина при высоком давлении с использованием хирального катализатора на основе родия. Благодаря разработке модифицированной трансаминазы ферментативный процесс позволил превращать 200 г/л проситаглиптина в конечный продукт с э.е. >99,5% при использовании иммобилизованного фермента в присутствии ДМСО в качестве сорастворителя [2]. Для всех ферментов возможность иммобилизации и использования в гетерогенной форме обеспечивает важные промышленные и экологические преимущества, такие как упрощение последующей переработки...