Ферментация

Стадия ферментации является основной стадией в биотехнологическом процессе, т.к. в ее ходе происходит взаимодействие продуцента с субстратом и образование целевых продуктов. Эта стадия осуществляется в биотехнологическом реакторе (ферментере) и может быть организована различными способами в зависимости от особенностей используемого продуцента и требований к типу и качеству конечного продукта.

Промышленная ферментация может быть определена как особый специализированный процесс получения различных веществ в химической и родственных отраслях промышленности с помощью микроорганизмов, включая процесс размножения самих микроорганизмов. С помощью этого процесса можно получить клеточный белок, дрожжи, ферменты, алкогольные напитки, некоторые органические кислоты, например уксусную кислоту, антибиотики, витамины и другие вещества, а также осуществлять стадии микробиологического превращения стероидных и других соединений.

В качестве микроорганизмов используют штаммы бактерий, в том числе актиномицеты (применяют в производстве антибиотиков), дрожжи, нитевидные грибы (плесень). В качестве субстратов используют углеводороды, такие, как тростниковый или свекловичный сахар, мелассу, глюкозу или крахмал в различных формах. Ферментация осуществляется в биореакторе или ферментере. Ферментер – это реакционная емкость, в которой обеспечивается питательное и физиологическое окружение культуры, необходимое для ее роста или получения нужных продуктов метаболизма.

Принципы оснащения биопроизводств:

· Конструкционное совершенство и относительная универсальность биоректоров.

· Инертность и коррозионная стойкость материалов биореакторов, другого технологического оборудования, влияющих на биообъект или контактирующих с ним или продуктами его метаболизма.

· Эксплуатационная надежность технологического оборудования.

· Доступность, эстетичность и легкость обслуживания, замены, очистки, обработки антисептиками и дезинфектантами узлов и соответствующих частей оборудования.

Техническую вооруженность биотехнологического производства целесообразно условно ограничить аппаратурным оформлением производств, базирующихся на культивировании:

1) бактерий и грибов;

2) клеток и тканей растений;

3) клеток и тканей животных и человека.

Такое подразделение обусловлено тем, что бактерии и грибы в большинстве своем выращивают в однотипных биореакторах, имеющих почти однотипную обвязку, в которую входят: ферментер, многокорпусный вентиль стерильный (для подачи питательной среды, посевного материала и пр.), системы регулирования рН, температуры, подачи пеногасителя, системы контроля расхода воздуха, пробоотборник, электродвигатель.

Растительные клетки, имеющие клеточные стенки (также как бактерии и грибы) растут, размножаются и развиваются значительно дольше, чем большинство бактерий и грибов, а это вносит определенные коррективы в аппаратурное оформление соответствующих биотехнологических процессов.

Культуры клеток животных и человека, не имеющие клеточных стенок, являются более ранимыми и требовательными к условиям своего существования, чем клетки других прокариот и эукариот. Поэтому оборудование для них можно отнести к разряду «тихоходного», обеспечивающего нежное обращение с биообъектами.

35. биореакторы подразделяются на:

- аппараты для выращивания посевного материала – инокуляторы;

- аппараты для культивирования микроорганизмов – культиваторы, ферментаторы, ферментеры больших объемов (до 200 м3);

- аппарат для выращивания растительных клеток – фитатрей – мембранный контейнер для выращивания растительных клеточных культур.

- биореакторы для выращивания животных клеток относительно небольшого объема (до 10 л) с вибромешалками или медленными (щадящими) пропеллерными мешалками.

В зависимости от конструктивных особенностей биореакторов, их классифицируют следующим образом:

1) По способу потребления энергии для диспергирования и перемешивания стерильного воздуха:

а) энергия расходуется на механическое движение внутренних устройств;

б) энергия расходуется на работу внешнего насоса, обеспечивающего рециркуляцию жидкости и/или газа;

в) энергия расходуется на сжатие и подачу газа в культуральную жидкость.

2) По способу смешения газожидкостных фаз:

Барботажные, эрлифтные, барботажно-эрлифтные, перемещивающе-барботажные, барботажные с циркуляционным перемешиванием, с роторным перемешиванием и аэрацией и т.п.

3) По способу ввода энергии для перемешивания:

а) с подводом энергии газовой фазой (барботажный, эрлифтный, форсуночный);

б) с подводом энергии жидкой фазой (эжекционный, с всасывающей мешалкой);

в) комбинированные (барботажный с механическим перемешиванием).

36.Завершающей стадией любого микробиологического производства является выделение целевого продукта из культуральной среды и его очистка. Таким целевым продуктом может быть либо биомасса клеток, либо какой-то продукт клеточного метаболизма. Если целевой продукт находится внутри клетки,то он является эндометаболитом, если выделяется клеткой в культуральную жидкость - экзометаболитом.

Первым этапом выделения большинства продуктов микробиологического синтеза является отделение биомассы микроорганизмов продуцентов из культуральной жидкости.

Для отделения бактериальных культур применяются вакуум-фильтры: нутч-фильтры, ленточные, барабанные, камерные. Фильтрование бактериальных суспензий сопряжено с большими трудностями, которые обусловлены малым размером клеток, высокой вязкостью суспензий и наличием большого количества примесей микрочастиц. Поэтому стадии фильтрования обычно предшествует предварительная обработка суспензий с целью максимально возможной коагуляции клеток и примесей в более крупные и легко фильтруемые частицы. Применяются несколько видов коагуляции: тепловая, органическими и неорганическими кислотами, неорганическими солевыми электролитами (Na2SiO3, Na2HPO4), которые взаимодействуют с ионами Са2+, находящимися в культуральной жидкости, с образованием труднорастворимых соединений.

Ca2+ + Na2SiO3 CaSiO3 + 2Na+

Ca2+ + Na2HPO4 CaHPO4 + 2Na+

Образующиеся частицы осадка захватывают клетки микроорганизмов и примеси.

Процесс коагуляции улучшается при использовании комбинированных методов, таких, как кислотная и тепловая, электролитная и тепловая коагуляция. Эффективным методом коагуляции суспензий является обработка их высокомолекулярными полиэлектролитами - флокулянтами.

Образующиеся в результате коагуляции и флокуляции крупные частицы перед фильтрованием могут быть подвергнуты седиментации (осаждению под действием силы тяжести) с последующей декантацией надосадочной жидкости, которая далее может быть дополнительно очищена фильтрованием.

Осадки большинства микробных клеток относятся к разряду сжимаемых, то есть уплотняющихся, поэтому со временем скорость фильтрации будет заметно уменьшаться. Для облегчения фильтрации микробных суспензий и уменьшения перепадов в скоростях фильтрации используют барабанный фильтр с намывным слоем - аппарат полунепрерывного действия. Перед работой на фильтрующую поверхность барабана намывают дренажный слой наполнителя, представляющего собой порошок диатомита, фильтрперлита (размолотые вулканические породы, содержащие SiO2 и Al2O3) или древесной муки. Особенность работы такого фильтра (в отличие от обычного вакуум-барабанного) состоит в том, что нож, предназначенный для съема осадка с барабана, имеет специальную микрометрическую подачу. С каждым оборотом барабана нож подается к центру, срезая нафильтрованный осадок вместе с тонким слоем дренажа, обновляя, таким образом, фильтрующую поверхность; поэтому скорость фильтрации не снижается.

Для предварительного концентрирования (сгущения) более крупных и тяжелых клеток дрожжей и микрогрибов широко используют флотацию. Основной движущей силой флотации являются всплывающие пузырьки газа, которые захватывают клетки и выносят их на поверхность. В результате над слоем отработанной культуральной жидкости образуется пенный слой, в котором сконцентрированы клетки. Процесс проводят в специальных аппаратах - флотаторах, в которых нагнетают воздух и, в зависимости от их конструкции, диспергируют его через барботер или эжектор, пену гасят и выводят сконцентрированную в 4-6 раз суспензию клеток (получение пекарских дрожжей).

Для разрушения (дезинтеграции) клеток применяют целый набор методов, которые можно отнести к трем основным группам: физико-механические, химические и энзиматические (ферментные) методы. К физическим методам относятся: разрушение клеток баллистическим способом с применением бус баллотини, кварцевого песка, растирание клеток в дисковой мельнице, дробление замороженных в жидком азоте или в сухом льде клеток; экструдирование клеток под высоким давлением (2-5 атм) через узкую щель или отверстие; газодекомпрессионная дезинтеграция, основанная на создании в камере с разрушаемым материалом высокого давления и быстрым сбросом его, приводящим к разрыву клеточных стенок; ультразвуковая дезинтеграция.

Энзиматические методы основаны на применении литических ферментов, разрушающих клеточную стенку: лизоцима, выделяемого из белка куриных яиц и разрушающего главным образом оболочки бактериальных клеток; ферментного комплекса, содержащегося в желудочном соке улитки Helix pomatia или продуцируемого некоторыми видами актиномицетов, лизирующего оболочки эукариотических клеток, в частности грибов.

Химические методы дезинтеграции основаны на разрушении клеточной оболочки под воздействием щелочей, кислот, детергентов, ингибиторов синтеза оболочки клетки.

В результате обработки клеточной биомассы по одному из методов дезинтеграции получают гомогенат, содержащий неразрушенные клетки, оболочки разрушенных клеток, обрывки мембран, различные клеточные структуры, которые могут быть отделены путем фильтрования. При этом большая часть веществ-эндометаболитов переходит в культуральную жидкость или раствор экстрагента.

Дальнейшее выделение и очистка целевых продуктов из культуральной жидкости или экстрактов зависит от их химической и физической природы.

Для извлечения таких соединений, как спирты, карбонильные соединения, кислоты, их производные, большинство антибиотиков, витаминов, алкалоидов, применяют обычные приемы и методы, используемые в химической технологии (перегонку, выпаривание, экстракцию, перекристаллизацию, возгонку и др.). В качестве примера приведем технологию экстракционного выделения бензилпенициллина из культуральной жидкости.

Пример(пожеланию диктовать)

Современное производство бензилпенициллина включает в себя стадию глубинного культивирования микроорганизма-продуцента с последующим извлечением целевого продукта из культуральной жидкости.

На первом этапе мицелий отфильтровывается от культуральной жидкости (обычно на барабанных вакуум-фильтрах непрерывного действия). Фильтрат культуральной жидкости (нативный раствор) затем подвергается предварительной обработке (дополнительная фильтрация с применением активированного угля).

Выделение пенициллина из нативного раствора основано на способности пенициллина в виде кислоты растворяться в бутилацетате, в воде он нерастворим. Калиевая соль пенициллина, напротив, хорошо растворима в воде и нерастворима в бутилацетате. В производстве после передачи нативного раствора цеху химической очистки в сборник нативного раствора перед началом экстракции добавляют 0.03-0.06 масс.% дезэмульгатора (авироль) для лучшего разделения эмульсии.

Нативный раствор из сборника подают в эмульгатор, куда одновременно подается 9-12% раствор H2SO4 и охлажденный бутилацетат. В эмульгаторе происходит смешивание всех трех компонентов и экстрагирование бензилпенициллина (кислоты) бутилацетатом. Температуру процесса поддерживают в пределах 10-120С, рН среды – 2,8 ± 3,0. При таком значении рН резко уменьшается степень диссоциации карбоксильных групп молекул бензилпенициллина, в недиссоциированном состоянии они переходят в органическую фазу (бутилацетат).Более сильные кислоты и другие электролиты находятся в диссоциированном состоянии и поэтому не растворяются в бутилацетате; в водной фазе остаются почти все минеральные компоненты, аминокислоты, водорастворимые белки. Затем эмульсия поступает в экстрактор, где дополнительно обрабатывается бутилацетатом.

Далее бутилацетатный экстракт последовательно отмывают обессоленной водой и подвергают двухступенчатой экстракции водным раствором бикарбоната натрия при рН = 7,3 -7,8. При этих условиях пенициллин находится в диссоциированном состоянии и хорошо растворяется в водной фазе и практически не растворим в бутилацетате. На данной стадии удается, очистится от примесей (в основном органических), являющихся более слабыми кислотами, чем бензилпенициллин.

Из бикарбонатного экстракта антибиотик вторично экстрагируют бутилацетатом при рН = 2,2 – 2,5.

Полученный вторичный бутилацетатный экстракт осветляют обработкой с активированным углем, далее вымораживают при -5С в течение 20-30 минут, отфильтровывают от кусочков льда и кристалликов сульфата натрия, обезвоживая, таким образом, бутилацетатный экстракт.

Выделение калиевой соли бензилпенициллина из бутилацетатного экстракта проводят путем добавления рассчитанного количества насыщенного раствора ацетата калия (раствор ацетата калия готовят в отдельном аппарате)

Полученную калиевую соль дополнительно очищают перекристаллизацией из водно-бутанольного раствора, полученные кристаллы отфильтровывают, промывают безводным бутанолом и сушат.

Наибольшую сложность представляет выделение продуктов белковой природы: ферментных препаратов, белковых антител, вакцин, гормонов и других физиологически активных веществ. Поэтому рассмотрим подробнее особенности их выделения и очистки на примере получения ферментных препаратов.

37.Управление современными процессами культивирования микроорганизмов основывается на значительном объеме информации о технологических процессах и требует выполнения большого числа воздействий для ведения процесса в соответствии с производственными требованиями.

Локальные системы управления, комплектуемые с отдельным оборудованием, не полностью решают задачи автоматизированного управления процессами. Они, как правило, не реализуют логико-программное управление потоками.

В этой связи созданы автоматизированные системы, которые комплексно управляют процессами. В этих системах совмещены информационные функции по контролю технологических параметров процессов и отображению состояния оборудования с управляющими функциями по автоматическому регулированию параметров, логико-программному управлению потоками и отдельными режимами процесса.

Автоматизированные системы управления обеспечивают первичную обработку поступающей с объекта информации, централизованный контроль параметров процесса, обнаружение и сигнализацию технологических и аварийных отклонений параметров, регистрацию важнейших параметров, автоматическое регулирование заданных параметров, логико-программное управление процессом в автоматическом или операторном режимах работы. При автоматизации процессов культивирования микроорганизмов используют приборы контроля и средства управления как общепромышленного, так и отраслевого назначения.

При этом к дозирующим устройствам, датчикам контроля, запорной и регулирующей арматуре предъявляют специальные требования. Они должны легко разбираться для ручной чистки и мойки и обеспечивать возможность их промывки моющими растворами циркуляционным способом, в них должны отсутствовать застойные и недоступные зоны. Детали, контактирующие с питательной и культуральной средами, изготавливаются из специальных материалов. Дозирующие устройства, датчики и арматура должны выдерживать тепловую обработку горячей водой при 95 оС, а в некоторых случаях - стерилизацию острым паром.

Поверхности, контактирующие с культуральной средой, должны быть гладкими, без трещин, выбоин, в которых может развиваться нежелательная микрофлора. При монтаже датчиков на технологических объектах применяют асептические соединения, прокладки и сальники.

Для контроля параметров процесса используют специальные датчики (сенсоры), которые должны быть стерильными, если они помещаются в стерильные области. Измеряются следующие параметры: физические (температура, давление, потребляемая мощность, вязкость и поверхностное натяжение среды, скорости потоков, мутность, вес ферментера); химические (pH среды, концентрация растворенных газов, редокс-потенциал, концентрация субстратов, концентрация продуктов); биологические (RNA, DNA, NADH2, ATP, белок). Биологические параметры измеряют в отобранных пробах вне ферментера, за исключением NADH2, который можно измерять на биотехнологической линии флюрометрическим методом.

Контроль течения процесса осуществляют с помощью компьютера, использование которого особенно важно для ферментаций, в которых субстрат и сырье составляют главную стоимость. Другая необходимость применения компьютерного контроля заключается в возможности оптимизации процесса, которая позволяет получить максимальные продуктивность, выход продукта и увеличить степень конверсии субстрата в продукт.

Преимущество компьютерного контроля состоит также в быстром и эффективном управлении параметрами процесса, хранении и воспроизведении нужных данных, большей гибкости работы производства в соответствии со спросом на продукцию, наиболее надежный контроль загрязненности и безопасности на предприятии. Первичная информация, полученная от системы различных датчиков, с помощью компьютеров превращается в любую удобную стандартную систему единиц. Определяя весь необходимый набор параметров, характеризующих данный процесс, можно с помощью ЭВМ находить оптимальные их соотношения. Для получения четкой модели, описывающей динамику процесса, важно также знать процессы, происходящие внутри клеток.

38.Основными критериями эффективности производства следует рассматривать следующие критерии (оценки):

1) безотходность,

2) малоотходность,

3) экологическая безопасность,

4) экологическая опасность,

5) ресурсосбережение,

6) энергосбережение,

7) комплексность.

Безотходность – критерий производства продукции, при котором все исходное сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные ресурсы, любые воздействия направляются в это же или сопутствующей промышленное производство без существенного вреда для окружающей среды и здоровья населения.

Малоотходность - это критерий, характеризующий производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. их ПДК при условии, что часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на дальнейшую переработку, длительное хранение или захоронение.

Экологическая безопасность –критерий оценки отдельного процесса, технологии или целого производства по соблюдению экологических требований, нормативов и стандартов по охране окружающей среды и рациональному природопользованию при условии минимального негативного воздействии на последние.

Экологическая опасность –критериальная оценка потенциальной и фактической опасностидля окружающей среды,заключающаяся в экологической оценке землеемкости, ресурсоемкости, энергоемкости и отходности производства.

Землеемкость – размер территории, занятой промышленным предприятием и зоной его влияния на ландшафт.

Ресурсоемкость – количество изымаемых (расходуемых) природных и других ресурсов на единицу выпускаемой продукции (т/т, м3/м3 и т.п.).

Энергоемкость – соотношение расходуемой единицы энергии в любой форме (электроэнергии, пара, газа) на единицу выпускаемой продукции или оказываемых работ.

Отходность – количество поступающих в окружающую среду материальных потоков техногенных веществ в единицах объема или веса на единицу площади или продукции за определенный интервал времени.

Ресурсосбережение- показатель уровня соотношения производственных сил к расходуемым ресурсам при минимальном расходе последних и максимальном выходе продукции.

39.Ферме́нты, или энзи́мы[1] (от лат. fermentum, греч. ζύμη, ἔνζυμον — закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами.

Общие свойства катализаторов

1. Катализаторы сами не вызывают химическую реакцию, а только ускоряют реакцию, которая протекает и без них.

2. Не влияют на энергетический итог реакции.

3. В обратимых реакциях катализаторы ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, причем в одинаковой степени, из чего следует, что катализаторы:

а) не влияют на направленность обратимой реакции, которая определяется только соотношением концентраций исходных веществ (субстратов) и конечных продуктов;

б) не влияют на положение равновесия обратимой реакции, а только ускоряют его достижение.

3. Особенности ферментов как биологических катализаторов

Ферменты обладают всеми общими свойствами обычных катализаторов. Но, по сравнению с обычными катализаторами, все ферменты являются белками. Поэтому они обладают особенностями, отличающими их от обычных катализаторов. Эти особенности ферментов, как биологических катализаторов, иногда называют общими свойствами ферментов. К ним относится следующее.

1. Высокая эффективность действия. Ферменты могут ускорять реакцию в 108-1012 раз.

Высокая избирательность ферментов к субстратам (субстратная специфичность) и к типу катализируемой реакции (специфичность действия).

2. Высокая чувствительность ферментов к неспецифическим физико-химическим факторам среды - температуре, рН, ионной силе раствора и т.д.

3. Высокая чувствительность к химическим реагентам.

4. Высокая и избирательная чувствительность к физико-химическим воздействиям тех или иных химических веществ, которые благодаря этому могут взаимодействовать с ферментом, улучшая или затрудняя его работу.

Классификация ферментов

I класс - оксидоредуктазы

К данному классу относятся ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. При окислении может происходить либо отнятие водорода от окисляемого вещества, либо присоединение кислорода к окисляемому веществу. В зависимости от способа окисления различают следующие подклассы оксидоредуктаз:

1) дегидрогеназы. Катализируют реакции, при которых происходит отнятие водорода от окисляемого вещества;

2) оксигеназы. Ферменты этого подкласса катализируют включение кислорода в окисляемое вещество:

a) монооксигеназы - включают один атом кислорода в окисляемое вещество;

б) диоксигеназы - включают 2 атома кислорода в окисляемое вещество. Часто это сопровождается разрывом циклической структуры. По месту разрыва связи присоединяются атомы кислорода.

II класс - трансферазы

Катализируют реакции переноса химических групп с молекулы одного вещества на молекулу другого вещества.

III класс - гидролазы

Катализируют реакции разрушения химических связей с участием воды.

IV класс - лиазы

Катализируют реакции разрушения химических связей без участия воды.

V класс - изомеразы

Катализируют реакции изомерных превращений.

VI класс - лигазы (сингазы, синтетазы)

Катализируют реакции синтеза.

Ферментные препараты (ФП) форсируют биохимические процессы, катализируемые ферментами, содержащимися в препарате с целью повышения качества хлеба или ускорения технологических процессов его производства.

Ферментные препараты (ФП) получают путем микробиологического синтеза при культивировании различных микроорганизмов-продуцентов: грибов, бактерий, дрожжей и др.

В культурах грибов и бактерий содержится несколько ферментов: амилолитические, пектолитические, целлюлолитические и др. Моноферментные препараты из микробных культур из-за сложности технологий получения применяются в основном для исследовательских целей, в медицине и др. В микробных ФП промышленного назначения с учетом специфики их действия преобладает активность основного фермента.

Амилазы для промышленного применения получают только биотехнологическими приемами - биосинтезом с помощью микроорганизмов, так как в растениях их содержится в небольших количествах и выделять их экономически не целесообразно.

При биотехнологических приемах используются мягкие режимы выращивания биомассы продуцента и выделение ферментов (амилаз), так как основная масса продуцентов относится к мезофильным микроорганизмам, оптимум роста для которых находится при температуре 28-36°С.

Использование ферментов - биологических катализаторов - целесообразно.Ведь они по многим своим свойствам, прежде всего активности и избирательности действия (специфичности), намного превосходят катализаторы химические. Ферменты обеспечивают осуществление химических реакций без высоких температур и давлений, а ускоряют их в миллионы и миллиарды раз. При этом каждый фермент катализирует только одну определённую реакцию.

Биологические катализаторы можно использовать также не извлекая их из живых организмов, прямо в бактериальных клетках, например. Этот способ, собственно, есть основа всякого микробиологического производства, и применяется он издавна.

Разработка способа повышения устойчивости ферментов значительно расширяет возможности их использования. С помощью ферментов можно, например, получать сахар из растительных отходов, и этот процесс будет экономически рентабельным. Уже создана опытная установка для непрерывного производства сахара из клетчатки.

40.Инженерная энзимология, разрабатывает и осуществляет пром. методы получения хим. веществ и продуктов (напр., пищевых), основанные на использовании в качестве катализаторов хим. реакций ферментов, выделенных обычно из биол. объектов или находящихся внутри клеток, которые искусственно лишены способности роста. инженерная энзимология - одно из направлений биотехнологии.

Иммобилизация придает ферментам качества гетерог. катализаторов, что позволяет удалять их из реакц. смеси (отделять от субстратов и продуктов ферментативных реакций) простой фильтрацией. Появилась возможность перевести мн. периодич. ферментативные процессы (напр., получение 6-аминопенициллановой кислоты) на непрерывный режим, используя колонны или проточные аппараты с иммобилизов. ферментами.иммобилизов. ферменты значительно устойчивее к внеш. воздействиям, чем растворимые ферменты.

Задачи инженерной энзимологии заключаются в развитии прогрессивных методов выделения ферментов, их стабилизации и иммобилизации; конструировании катализаторов с нужными свойствами и разработке научных основ их применения. В частности, методами белковой инженерии, сущность которых состоит в изменении первичной структуры природной молекулы фермента посредством химической модификации самого энзима или его гена, удается принципиально трансформировать структуру активного центра и его функцию, модулировать субстратную специфичность и физико-химические свойства фермента.Важным этапом развития инженерной энзимологии стала разработка способов получения и использования иммобилизованных ферментов.

Иммобилизованные ферменты имеют ряд преимуществ в сравнении со свободными молекулами. Прежде всего, такие ферменты, представляя собой гетерогенные катализаторы, легко отделяются от реакционной среды, могут использоваться многократно и обеспечивают непрерывность каталитического процесса. Иммобилизованные ферменты долговечны и в тысячи и десятки тысяч раз стабильнее свободных энзимов.

Ферменты чрезвычайно широко используются в промышленном производстве, медицине, науке; ферменты чрезвычайно нестойки и подвижны, трудно отделяются от продуктов реакции по окончании процесса и используются лишь однократно поэтому их стоимость великаи

широко применяется иммобилизация клеток и даже отдельных клеточных органелл (хлоропластов, митохондрий, лизосом и др.), поскольку их выделение и использование является менее затруднительным, чем получение очищенного фермента

Иммобилизованные ферменты обусловили создание и широкое применение искусственной почки, выделение незаменимых аминокислот из смеси органических соединений, утилизации пищевых отходов, стерилизации продуктов питания, получении пищевых углеводов из сахарной свёклы и тростника, лечении закупорок сосудов и сердечно-сосудистых заболеваний и т. д. С помощью иммобилизированных клеток микроорганизмов, например дрожжей, возможно получение спирта из глюкозы причём процесс происходит на протяжении трёх месяцев без подзарядки