Bioreactoare

PROIECTAREA UNUI BIOREACTOR PENTRU SEPARAREA ENZIMELOR DIN PANIFICAȚII

1. Enzime

Enzimele sunt catalizatori biochimici, specifici vietii, care asigura desfasurarea proceselor metabolice. Sunt solubile, macromoleculare, de natura organica, termolabile, produse de organismul viu, iar activitatea lor specifica fata de o anumita substanta sau un anumit tip de substante sau substrat, si sunt dependente de anumite conditii de mediu: pH, temperatura, prezenta unor activatori.

Enzimele pot fi activatoare sau inhibitoare pentru un anumit proces metabolic, dupa cum pot fi si degradatoare ale unor substante (enzime amilolitice, glicolitice, proteolitice), fie in mediul extracelular (exoenzime) cum sunt cele utilizate in industria fermentativa .

1.2 Fabricarea enzimelor

Fabricarea enzimelor este dificila si foarte scumpa, stabilitatea lor este slaba si pot fi utilizate o singura data. Aceste trasaturi pareau greu de invins. Cercetarile efectuate de microbiologi si ingineri biotehnologi, au dus la intelegerea faptului ca enzimele pot constitui "instrumente” cu posibilitati deosebite.

S-a stabilit ca enzimele pot fi produse natural de diverse microorganisme. Apoi, pentru o folosire rentabila la scara industriala, dupa extragerea si purificare enzimele sunt fixate, fie prin formarea unei legaturi chimice, intre unele substraturi naturale sintetice sau minerale , fie prin absortie simpla sau prin includerea in microcapsule cu pereti semipermeabili.

Stabilizarea si utilizarea continua in reactoare cu substrat fluidizat se poate realiza si prin fixarea enzimelor pe particule magnetice. Fixate astfel, enzimele pot fi reciclate deoarece ele se prezinta sub forma solida si nu lichida.

In timp ce in stare lichida enzimele se denatureaza in 24 ore, in urma fixarii pot functiona cateva luni, fapt care face ca pretul de cost sa scada sensibil. Dupa fixare enzimele, impreuna cu suportii, se introduc in bioreactori de diverse dimensiuni (chiar de zeci de mii de tone). Asemenea bioreactori au inceput sa produca. De exemplu, in reactori enzimatici se produce lactoza din lactoser (partea lichida care ramane din lapte dupa indepartarea coaguluilui format sub actiunea fermentilor; contine albumina si globulinele din lapte, precum si cea mai mare parte din lactoza si saruri minerale; lactoza este un dizaharid compus dintr-o molecula de glucoza si una de galactoza, deci lactoza poate fi utilizata pentru producerea glucozei si galactozei , precum si fructoza din glocoza (transformarea in fructoza intensifica dulceata).

1.3 Reactori

In reactorii in care au fost introduse doua tipuri de molecule (reactori bimoleculari): amoniac si acid fumaric, enzima imobilizata, aspartaza a catalizat acidul aspartic. Reactorii in care sunt introduse enzime cu actiune secventiala asigura transformari chimice profunde ale moleculelor substratului conducand la sinteza dirijata a unor molecule noi, specifice.

Imobilizarea enzimelor pe suporti insolubili si folosirea acestora in bioreactori, in flux continuu, este in curs sa devina o tehnologie larg utilizata in domeniile alimetar si farmaceutic. Aceasta va avea implicatii economice si social-politice dintre cele mai importante , deoarece procedeele enzimatice pot fi competitive sau complementare proceselor chimice clasice (industriei fermentarii).

O celula bacteriana sintetizeaza circa 2000 enzime, care, de altfel, sunt prezente in orice celula vie. Dar, numarul celor cunoscute este mult mai mic, iar al celor folosite industrial este extrem de redus. Astfel, numarul enzimelor industriale atinge doar cifra 10.