第九章 酶反应器

1、酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必需在一定的反应容酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必需在一定的反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置。它为酶催化反酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置。它为酶催化反应提供应提供合适的场所和最佳的反应条件合适的场所和最佳的反应条件，以便在酶的催化下，以便在酶的催化下，使底物（原料）最大限度地转化成产物。它处于酶催化应使底物（原料）最大限度地转化

2、成产物。它处于酶催化应过程的中心地位，是连接原料和产物的桥梁。过程的中心地位，是连接原料和产物的桥梁。过程调控过程调控生物反应器生物反应器 消消毒毒原料原料预处理预处理 产物分产物分离提纯离提纯 产产品品生物催化生物催化剂制备剂制备空气空气除菌除菌能量能量热量热量 对于游离酶和固定化酶的选择，应考虑：对于游离酶和固定化酶的选择，应考虑：1）酶应用的性质）酶应用的性质和范围；和范围；2）酶的保存稳定性和操作稳定性；）酶的保存稳定性和操作稳定性；3）成本等。）成本等。(4) (4) 应具有最佳的无菌条件，否则，杂菌污染使反应器的生产应具有最佳的无菌条件，否则，杂菌污染使反应器的生产能力下降。能力下

3、降。(1) 所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度），所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度），才能得到较大的产品转化率。才能得到较大的产品转化率。(2) (2) 能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件。能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件。(3) (3) 应具有良好的传质和混合性能。传质是指底物和产物在反应具有良好的传质和混合性能。传质是指底物和产物在反应介质中的传递。传质阻力是反应器速度限制的主要因素。应介质中的传递。传质阻力是反应器速度限制的主要因素。底物溶液进口 反应液出口 游离酶在膜反应器中进行催化反应时，底物溶液连续地进入反应器，酶在反应容

4、游离酶在膜反应器中进行催化反应时，底物溶液连续地进入反应器，酶在反应容器的溶液中与底物反应，反应后，酶与反应产物一起，进入膜分离器进行分离，器的溶液中与底物反应，反应后，酶与反应产物一起，进入膜分离器进行分离，小分子的产物透过超滤膜而排出，大分子的酶分子被截留，可以再循环使用。小分子的产物透过超滤膜而排出，大分子的酶分子被截留，可以再循环使用。通常颗粒状、片状、膜状或纤维状固定化酶通常颗粒状、片状、膜状或纤维状固定化酶均可采用填充床反应器均可采用填充床反应器（PBR），而颗粒状、粉末状及片状固定化酶均可使用于连续式搅），而颗粒状、粉末状及片状固定化酶均可使用于连续式搅拌罐（拌罐（CSTR），膜

5、状固定化酶要用螺旋卷膜式反应器。），膜状固定化酶要用螺旋卷膜式反应器。在应用在应用游离酶游离酶进行催化反应时，酶与底物均溶解在反应溶液中，通过进行催化反应时，酶与底物均溶解在反应溶液中，通过互相作用，进行催化反应。可以选用搅拌罐式反应器、膜反应器、鼓互相作用，进行催化反应。可以选用搅拌罐式反应器、膜反应器、鼓泡式反应器、喷射式反应器等。泡式反应器、喷射式反应器等。可溶性底物可溶性底物适用于所有的反应器。难溶底物或者底物溶液呈胶体状者，适用于所有的反应器。难溶底物或者底物溶液呈胶体状者，易堵塞柱床，可选用易堵塞柱床，可选用FBR。颗粒状底物溶液可适用于。颗粒状底物溶液可适用于CSTR。当反应。当反应过程需要控制温度、调节过程需要控制温度、调节pH时，选用时，选用CSTR更为方便。更为方便。在反应器操作过程中，由于搅拌或液流的剪切作用，常会使酶从载体在反应器操作过程中，由于搅拌或液流