生物催化技术是利用酶或微生物细胞或动
植物细胞作为生物催化剂进行
催化反应的技术。酶作为生物催化剂比化学催化剂有许多优点:
酶催化反应一般在常温、常压和近于中性条件下进行,所以投资少、能耗少且操作安全高; 生物催化剂具有极高的催化效率和
反应速度,比化学催化反应的催化效率可高107~1013倍。
工业用生物催化剂是游离或
固定化的酶或
活细胞的总称。它包括从生物体,主要是微生物细胞中提取出的
游离酶或经
固定化技术加工后的,以上统称为;也包括统称为的游离的、以整体微生物为主的活细胞及固定化活细胞。
酶催化剂用于催化某一类反应或某一类
反应物(在
酶反应中常称为底物或基质),其过程则称为;而以整个微生物用于系列的
串联反应的过程称为。死的细胞或干细胞制剂也具有催化作用,但其细胞已无新陈代谢能力,往往不能进行辅酶或
辅基(酶的组成部分)的再生,只能进行简单的酶反应,属于一种不纯的酶催化剂。
与非生物催化剂相比,生物催化剂具有很大的优势,能在常温常压下反应,
反应速率快,
催化作用专一,价格较低等优点,但缺点是易受热、受某些化学
物质及
杂菌的破坏而
失活,稳定性较差,
反应时的温度和pH范围要求较高。用作
固定化酶或
固定化细胞时,使用寿命一般应不少于30批或连续使用3个月,否则经济上很难过关。
酶是生物催化剂。活的生物体利用它们来加速体内的
化学反应。如果没有酶,生物体内的许多化学反应就会进行得很慢,难以维持生命。大约在37℃的温度中(人体的温度),酶的
工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃,酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此,利用酶来分解衣物上的
污渍的生物洗涤剂,在低温下使用最有效。
举例:对于H2O2分解为水和氧气的反应,
活化能为74kJ/mol;若用I-催化,活化能为59kJ/mol;若用
酶催化,活化能为25kJ/mol。可见生物催化剂效果之明显。