Potential of Different Enzyme Immobilization Strategies to Improve Enzyme Performance

Advanced Synthesis and Catalysis - Tập 353 Số 16 - Trang 2885-2904 - 2011
Cristina Garcia‐Galan1, Ángel Berenguer‐Murcia2, Roberto Fernández‐Lafuente1, Rafael C. Rodrigues3
1Departamento de Biocatalisis, Instituto de Catálisis-CSIC, C/ Marie Curie 2, Campus UAM-CSIC, Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
2Instituto Universitario de Materiales, Departamento de Química Inorgánica, Universidad de Alicante, Campus de San Vicente del Raspeig, Ap. 99, 03080 Alicante, Spain
3Biocatalysis and Enzyme Technology Lab, Institute of Food Science and Technology, Federal University of Rio Grande do Sul, Av. Bento Gonçalves, 9500, P.O. Box 15090, ZC 91501-970 Porto Alegre, RS, Brazil

Tóm tắt

AbstractEnzyme biocatalysis plays a very relevant role in the development of many chemical industries, e.g., energy, food or fine chemistry. To achieve this goal, enzyme immobilization is a usual pre‐requisite as a solution to get reusable biocatalysts and thus decrease the price of this relatively expensive compound. However, a proper immobilization technique may permit far more than to get a reusable enzyme; it may be used to improve enzyme performance by improving some enzyme limitations: enzyme purity, stability (including the possibility of enzyme reactivation), activity, specificity, selectivity, or inhibitions. Among the diverse immobilization techniques, the use of pre‐existing supports to immobilize enzymes (via covalent or physical coupling) and the immobilization without supports [enzyme crosslinked aggregates (CLEAs) or crystals (CLECs)] are the most used or promising ones. This paper intends to give the advantages and disadvantages of the different existing immobilization strategies to solve the different aforementioned enzyme limitations. Moreover, the use of nanoparticles as immobilization supports is achieving an increasing importance, as the nanoparticles versatility increases and becomes more accessible to the researchers. We will also discuss here some of the advantages and drawbacks of these non porous supports compared to conventional porous supports. Although there are no universal optimal solutions for all cases, we will try to give some advice to select the optimal strategy for each particular enzyme and process, considering the enzyme properties, nature of the process and of the substrate. In some occasions the selection will be compulsory, for example due to the nature of the substrate. In other cases the optimal biocatalyst may depend on the company requirements (e.g., volumetric activity, enzyme stability, etc).

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