流動(dòng)化學(xué)在各種領(lǐng)域都有應(yīng)用，并且具有改進(jìn)許多化學(xué)過程的潛力。在過去的 15 年中，隨著商用設(shè)備的發(fā)展以及學(xué)術(shù)文獻(xiàn)的增加和工業(yè)界的采用，這些使能技術(shù)在研究和開發(fā)應(yīng)用中的使用迅速增加。

連續(xù)流生物催化領(lǐng)域正迅速成為化學(xué)家關(guān)注的關(guān)鍵領(lǐng)域，其應(yīng)用領(lǐng)域包括精細(xì)化學(xué)品、藥物、生物治療劑和生物燃料等。這反映在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室中流動(dòng)技術(shù)的采用以及工業(yè)和學(xué)術(shù)界對(duì)這些技術(shù)的更多了解上。連續(xù)流動(dòng)生物催化的使用在過去幾年中顯著增加的出版物數(shù)量中得到了證明。

為什么要進(jìn)行連續(xù)流生物催化？

在傳統(tǒng)的生物催化系統(tǒng)中，間歇攪拌釜反應(yīng)器是最常見的方法，這是最廣泛使用的反應(yīng)器類型。然而，該方法具有相對(duì)較低的體積生產(chǎn)率并且酶與攪拌器和葉輪的碰撞導(dǎo)致酶的降解和磨損。在間歇反應(yīng)中使用游離酶會(huì)受到生物催化劑循環(huán)和回收的限制。

流動(dòng)化學(xué)可以提供很多東西，并顯示出與傳統(tǒng)方法相比的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。該方法具有提高生物轉(zhuǎn)化率的潛力，因?yàn)樗黾恿藗髻|(zhì)，通過減少反應(yīng)時(shí)間和增加材料產(chǎn)量使其使用更經(jīng)濟(jì)。酶的固定化可提高穩(wěn)定性，減少產(chǎn)品純化，更好地控制底物接觸時(shí)間，其可回收性降低成本并擴(kuò)展其生產(chǎn)適用性。

作為一項(xiàng)既綠色又可持續(xù)的技術(shù)，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界現(xiàn)在正專注于持續(xù)生產(chǎn)。微型流動(dòng)反應(yīng)器用于連續(xù)處理，因在密閉空間中嚴(yán)格控制的條件下進(jìn)行反應(yīng)。生物催化采用小型化流動(dòng)反應(yīng)器中運(yùn)行的連續(xù)流動(dòng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1.減少環(huán)境影響、改善傳熱和傳質(zhì)以及高能效；

2.通過延長反應(yīng)時(shí)間或構(gòu)建串聯(lián)和/或并聯(lián)反應(yīng)器來輕松增加容量；

3.降低與危險(xiǎn)中間體積累和儲(chǔ)存相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈兊乃矔r(shí)量低于安全限制； 4.與在攪拌條件下使用固定化酶相比，減少了酶活性的磨損；

5.反應(yīng)參數(shù)（溫度、壓力、流速）設(shè)置和監(jiān)測(cè)導(dǎo)致更可靠和可重復(fù)的過程。

全細(xì)胞與純化蛋白

有兩種一般類型的生物催化，全細(xì)胞和純化的蛋白質(zhì)生物催化。全細(xì)胞催化使用整個(gè)生物體，例如大腸桿菌（E.coli）進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而純化的蛋白質(zhì)生物催化使用提取的蛋白質(zhì)而沒有細(xì)胞存在。

全細(xì)胞生物催化依賴進(jìn)出細(xì)胞的底物進(jìn)行轉(zhuǎn)化。全細(xì)胞催化有兩種方法：發(fā)酵和生物催化。化學(xué)家感興趣的是生物催化。全細(xì)胞生物催化的優(yōu)點(diǎn)是它比使用純化的蛋白質(zhì)便宜，缺點(diǎn)是細(xì)胞膜限制了底物和產(chǎn)物的滲透，使反應(yīng)比純化的蛋白質(zhì)更慢，

然而，純化酶的優(yōu)勢(shì)在于其轉(zhuǎn)化具有特異性，但這使得酶通常對(duì)底物具有相當(dāng)?shù)奶禺愋?。?dāng)使用純化的酶時(shí)，底物只需要擴(kuò)散到蛋白質(zhì)的活性位點(diǎn)，而不是穿過細(xì)胞膜。此外，與全細(xì)胞相比，與相同質(zhì)量相比，所需酶的濃度更高。然而，純化過程可能很昂貴，有時(shí)這些純化的蛋白質(zhì)在細(xì)胞結(jié)構(gòu)之外可能不穩(wěn)定。

雖然兩種類型的生物催化都用于連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，但固定化酶的使用在該應(yīng)用中顯示出最大的優(yōu)勢(shì)。

固定化酶

有多種固定酶的方法，理想情況下，它們應(yīng)顯示相同的特性。大多數(shù)有幾個(gè)，包括；

· 大表面積

· 化學(xué)和熱穩(wěn)定性

· 適合（且足夠）用于連接的官能團(tuán)

·易于再生

· 不溶于水

· 剛性和機(jī)械強(qiáng)度

· 低成本

· 最基本的固定技術(shù)是截留、吸附、共價(jià)、親和、交聯(lián)和封裝，如下所示。

生物催化劑在固體載體（或載體）上的吸附依賴于蛋白質(zhì)或細(xì)胞與固定載體之間的疏水、鹽橋、范德華力和氫鍵相互作用。吸附更容易進(jìn)行，并且可以通過對(duì)蛋白質(zhì)的最小變形來避免酶變性。然而，固定壽命和效率可能低于可比較的共價(jià)固定。

在共價(jià)結(jié)合（covalence）的情況下，支撐材料被活性基團(tuán)（例如胺、環(huán)氧基等）官能化，并且酶通過它們與表面共價(jià)結(jié)合。共價(jià)固定的主要好處是由于減少了浸出而有可能提高催化劑壽命。

親和固定圍繞在不同條件下對(duì)固定支持物具有不同親和性的酶展開。

通過與固定載體的共價(jià)或非共價(jià)相互作用將生物催化劑捕獲到籠狀網(wǎng)絡(luò)中來實(shí)現(xiàn)捕獲固定。其中一種方法是直接固定在微通道壁上。另一種方法利用酶固定在微通道內(nèi)的固體支持物上，例如在微米和納米粒子、多孔聚合物整料或膜上。

酶級(jí)聯(lián)

連續(xù)流動(dòng)化學(xué)對(duì)酶催化級(jí)聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生了令人印象深刻的影響，為生物合成和生物分析應(yīng)用打開了新的潛在途徑。生物催化級(jí)聯(lián)反應(yīng)是模仿自然活動(dòng)和合成途徑的原子經(jīng)濟(jì)和節(jié)能過程。在連續(xù)運(yùn)行的流通系統(tǒng)中級(jí)聯(lián)反應(yīng)的性能包括進(jìn)一步的積極特性，例如改進(jìn)的傳質(zhì)和傳熱以及更好的反應(yīng)物混合，例如提高反應(yīng)速率和使生物催化劑由于缺乏高剪切應(yīng)力。此外，生物催化劑的活性增加，例如通過精確控制與反應(yīng)器體積相關(guān)的停留時(shí)間來避免底物和產(chǎn)物抑制。通過將此策略與實(shí)時(shí)監(jiān)控相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的決定性優(yōu)勢(shì)，從而不僅可以更好地了解整個(gè)過程，還可以更好地了解構(gòu)成級(jí)聯(lián)的各個(gè)步驟。

連續(xù)運(yùn)行的流動(dòng)系統(tǒng)中的多酶級(jí)聯(lián)可以顯著提高所考慮的生物催化過程的效率和生產(chǎn)力。最近，Lauterbach 及其同事將亞胺還原酶與二胺氧化酶結(jié)合，并將這些酶固定在聚合物涂層的玻璃多孔載體上。酶促級(jí)聯(lián)在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中進(jìn)行，H 2和O 2均通過電解產(chǎn)生并通過透氣膜轉(zhuǎn)移到流動(dòng)系統(tǒng)中。酶促級(jí)聯(lián)建模使我們能夠了解參數(shù)的影響并在運(yùn)行級(jí)聯(lián)以進(jìn)行連續(xù)合成時(shí)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。芬尼根等人。結(jié)合機(jī)械和經(jīng)驗(yàn)建模來優(yōu)化用于連續(xù)還原胺化的雙酶系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的一次一個(gè)因素（OFAT）方法相比，多維優(yōu)化顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，這些模型的可用性可以通過 github 等現(xiàn)代公共平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展，并且可以使用基于云的 Python notebook 進(jìn)行操作。在我們看來，這些在硅方法是流通式生物技術(shù)的重要突破性發(fā)展。由于研發(fā) (R&D) 部門的成本較低，因此節(jié)省的時(shí)間有助于工業(yè)規(guī)模的酶促反應(yīng)的突破。有這些模型工作的電腦，需要基本的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)監(jiān)控在連續(xù)流動(dòng)模式下操作的化學(xué)過程的優(yōu)點(diǎn)是集成、快速且易于執(zhí)行實(shí)時(shí)分析、優(yōu)化和放大。事實(shí)上，可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控評(píng)估多個(gè)參數(shù)并獲得即時(shí)反饋。這種稱為“過程分析技術(shù)”(PAT) 的策略可以輕松確定因果關(guān)系以及每個(gè)變量如何影響過程。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所需的所有設(shè)備，例如樣品稀釋器、溶劑交換和去除裝置，都可以放置在采樣和分析之間。今天，有多種用于流量設(shè)備的分析技術(shù)、工具和傳感器可用且適用。其中，在線高效液相色譜（HPLC）是應(yīng)用最廣泛的分析方法之一，其通用性強(qiáng)，實(shí)施時(shí)間短，易于理解。其他經(jīng)常使用的監(jiān)測(cè)技術(shù)是實(shí)時(shí)氣相色譜 (GC) 和質(zhì)譜 (MS)。此外，內(nèi)聯(lián)紅外 (IR) 和衰減全反射傅里葉變換紅外 (ATR-FTIR) 光譜也得到了廣泛應(yīng)用。幸運(yùn)的是，這種光譜技術(shù)允許在反應(yīng)過程中跟蹤受關(guān)注的反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度變化，并且有利地觀察一些否則無法檢測(cè)到的中間體的形成。最近一個(gè)有趣的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序使用了一種在化學(xué)實(shí)踐中早已建立的方法：核磁共振 (NMR)。這種非常強(qiáng)大的非破壞性和定量分析策略被用作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器，稱為“臺(tái)式核磁共振”單元，特別有用。重要信息，尤其是在生物事件中，例如使用該光譜可以輕松獲取蛋白質(zhì)折疊、代謝途徑、翻譯后蛋白質(zhì)修飾和酶活性。臺(tái)式核磁共振能夠以流動(dòng)模式運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，它基于永磁體的存在，其主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、幾乎零維護(hù)和易于操作。通常，它在制備色譜中用作在線檢測(cè)器，允許以簡單快速的方式監(jiān)測(cè)和量化物質(zhì)。

流動(dòng)輔助合成技術(shù)（FAST）作為工業(yè)裝置：FAST系統(tǒng)由 Rahman等人提出。作者成功地使用 FAST 加氫連續(xù)平臺(tái)在低壓 H 2水溶液中進(jìn)行更環(huán)保的芳族硝基還原反應(yīng)。（生物）催化界將進(jìn)一步見證學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的發(fā)展，以加快化學(xué)品生產(chǎn)的研究和技術(shù)實(shí)施階段。

連續(xù)流自優(yōu)化平臺(tái) 如今，工業(yè)過程基于連續(xù)的生產(chǎn)過程以及將生產(chǎn)與物流聯(lián)系起來的持續(xù)數(shù)字化。這個(gè)“工業(yè) 4.0”領(lǐng)域的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法。新視角可以與連續(xù)流動(dòng)化學(xué)完美結(jié)合，促進(jìn)對(duì)反應(yīng)時(shí)間、溫度和成分的卓越控制，這些一直是流動(dòng)過程的基石。最近的技術(shù)導(dǎo)致了具有集成智能算法的自動(dòng)化平臺(tái)的開發(fā)，這些算法能夠控制優(yōu)化過程并最大限度地減少所需的人工注意力。從長遠(yuǎn)來看，這種策略將使更快、更輕松地實(shí)現(xiàn)理想過程并避免人為偏見成為可能。與自動(dòng)自優(yōu)化平臺(tái)相關(guān)的主要缺點(diǎn)是它們?cè)陂_發(fā)時(shí)考慮了單一和特定的過程。不幸的是，直到現(xiàn)在，通過組裝來自不同制造商的設(shè)備和工具來設(shè)計(jì)一個(gè)通用的、全自動(dòng)的系統(tǒng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，它們將使用不平等和不兼容的通信方法。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)在的注意力集中在如何從軟件角度開發(fā)模塊化或即插即用系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)備控制和不同硬件組件的集成以實(shí)現(xiàn)過程強(qiáng)化。希望在從過去的數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的算法的寶貴幫助下，連續(xù)流動(dòng)過程將很快實(shí)現(xiàn)。

下游處理

通常連續(xù)生物催化的主要焦點(diǎn)集中在流動(dòng)系統(tǒng)本身的開發(fā)和改進(jìn)上。我們認(rèn)為，到目前為止，下游處理 (DSP) 并未受到同等程度的關(guān)注，盡管在開發(fā)連續(xù)流動(dòng)化學(xué)的同時(shí)，連續(xù) DSP 也獲得了一些關(guān)注。此處的開發(fā)目標(biāo)主要是提高工藝效率、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量并降低空間要求和商品成本。這種新方法已應(yīng)用于純化最終產(chǎn)品的生物制藥。連續(xù)方法可以使用各種技術(shù)和工具進(jìn)行，例如連續(xù)離心、深度過濾或切向流過濾 (TFF)，代表制造規(guī)模的初級(jí)澄清技術(shù)。關(guān)于生物大分子的分離和純化，可以參考 Vicente等人最近發(fā)表的教程評(píng)論。

然而，迄今為止最常用的連續(xù)DSP技術(shù)是連續(xù)色譜法。連續(xù)色譜受益于兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：首先，處理量減少，其次，對(duì)不穩(wěn)定化合物的耐受性更強(qiáng)。因此，連續(xù)流動(dòng)操作可以在更小的柱子內(nèi)改進(jìn)更多的純化循環(huán)，同時(shí)利用更短的處理時(shí)間，這是純化不太穩(wěn)定的蛋白質(zhì)時(shí)的主要優(yōu)勢(shì)。

通常，原位固相吸附可用于連續(xù)流動(dòng)生物催化。雖然現(xiàn)在文獻(xiàn)中已經(jīng)適度使用了各種吸附材料，但研究領(lǐng)域仍然缺乏對(duì)大量市售吸附材料（和離子交換樹脂）的系統(tǒng)篩選。最近，von Langermann 及其同事提出了兩項(xiàng)研究，在搖瓶實(shí)驗(yàn)中生物催化反應(yīng)產(chǎn)物的 DSP 方面取得了有希望的結(jié)果，這些研究可以轉(zhuǎn)移到酶促連續(xù)過程中的應(yīng)用。此外，原位產(chǎn)品回收技術(shù) (ISPR)，如原位產(chǎn)品結(jié)晶 (ISPC)和原位產(chǎn)物吸附 (ISPA) 有助于實(shí)現(xiàn)連續(xù) DSP。

非常規(guī)媒介

生物催化和綠色化學(xué)改變了我們進(jìn)行化學(xué)合成的方式，尤其是在工業(yè)規(guī)模上。一方面，它們?yōu)檠芯款I(lǐng)域帶來了諸多優(yōu)勢(shì)，但另一方面，它們也引發(fā)了許多新的問題和疑慮。在酶促過程中，大多數(shù)生物催化劑在達(dá)到其最大活性的水性反應(yīng)條件下運(yùn)行最佳。相比之下，疏水性底物通常幾乎不溶于水環(huán)境，應(yīng)用化學(xué)家的行動(dòng)自由受到嚴(yán)重限制。

為了克服這些問題，有機(jī)溶劑中酶催化的子領(lǐng)域很早就形成了。1980 年代至 90 年代，該領(lǐng)域的先驅(qū)記錄了酶在非水介質(zhì)中的使用：Klibanov、Halling、Mattiasson 和 Adlercreutz。此外，在 2000 年代初，發(fā)表了關(guān)于離子液體 (IL) 中生物催化反應(yīng)的第一篇論文。

最近，Wang 和同事研究了 16 種不同的離子液體作為微流體生物催化的助溶劑。作者使用了一種新型重組 RhaB1 酶（一種屬于糖苷水解酶家族 78 (GH78)的細(xì)菌 α- 1-鼠李糖苷酶）。沒有任何進(jìn)一步的純化步驟，蘆丁水解產(chǎn)生異槲皮苷。使用連續(xù)流動(dòng)的玻璃-PDMS 微通道反應(yīng)器和膠體酶的水溶液，4 小時(shí)后重組 RhaB1 在微通道中聚集并堵塞通道。當(dāng) IL [Toma][Tf 2N]同時(shí)作為助溶劑，增加了RhaB1的溶解度和流動(dòng)性，不發(fā)生團(tuán)聚，微通道不堵塞。此外，作者證實(shí)了使用 IL 對(duì) RhaB1 活性的積極影響。在最佳條件下，異槲皮苷產(chǎn)量約為。使用微通道反應(yīng)器在 10 分鐘內(nèi)達(dá)到 99%。通過這項(xiàng)研究，作者能夠證明微反應(yīng)器的缺點(diǎn)可以通過系統(tǒng)和智能地使用 IL 等助溶劑來克服。

Grollmisch等人的工作。最近證明了脂肪酶 CalB 在聚合離子液體 (PIL) 中的固定化，即使該材料尚未用于連續(xù)系統(tǒng)，也應(yīng)在此處提及，但它無疑指明了前進(jìn)的方向。此外，Villa等人。使用微流系統(tǒng)討論生物催化和 ISPR 中的非常規(guī)介質(zhì)。

“非常規(guī)介質(zhì)中的生物催化”（BNCM）的主題最近因使用深共熔溶劑（DES）作為生物催化中的有效溶劑和反應(yīng)（共）介質(zhì)而得到加強(qiáng)。DESs在過去幾年中受到廣泛關(guān)注，它是一種新型溶劑，具有特殊的優(yōu)點(diǎn)，例如簡單快速的制備過程和多種可調(diào)性能。通過混合路易斯或布朗斯臺(tái)德酸和含有多種陰離子和/或陽離子物質(zhì)的堿獲得低共熔混合物。然而，與離子液體相比，最終溶劑具有較低的內(nèi)在毒性，使其成為有前途的替代品。它的主要缺點(diǎn)是高粘度（取決于起始材料）是工藝放大的一個(gè)問題，但可以通過將它們與其他（共）溶劑混合來輕松克服。在這種情況下，添加水/緩沖液（例如高達(dá) 20% v/v）已顯示粘度顯著降低。所有這些特性使 DES 特別適用于連續(xù)流動(dòng)化學(xué)，其量身定制的特性使多級(jí)連續(xù)流動(dòng)過程和級(jí)聯(lián)反應(yīng)成為理想的選擇。

連續(xù)流光生物催化

使用光催化是一種優(yōu)雅的方法，在科學(xué)界引起了極大的關(guān)注。如今，與不依賴光的替代品相比，光催化已被證明可以在更溫和的條件下使用（過渡）金屬或有機(jī)催化劑來擴(kuò)展底物范圍。在此，光催化反應(yīng)利用光催化劑在其激發(fā)態(tài)時(shí)增強(qiáng)的反應(yīng)性，例如允許與有機(jī)底物的單電子轉(zhuǎn)移（SET）過程，產(chǎn)生在有機(jī)合成中起關(guān)鍵作用的自由基。

越來越多的研究集中在光生物催化反應(yīng)上，包括與光催化劑偶聯(lián)的酶以及嚴(yán)格依賴光的光酶只能在光照下催化反應(yīng)最近，Schmermund等人和 Park 及其同事回顧了這個(gè)不斷發(fā)展的光生物催化研究領(lǐng)域。事實(shí)上，如今光驅(qū)動(dòng)的酶促生物催化得到了廣泛的研究并且——在我們看來——光生物催化和連續(xù)流動(dòng)化學(xué)的整合和整合似乎是拓寬這一有趣研究領(lǐng)域知識(shí)的下一個(gè)合乎邏輯的步驟。例如，連續(xù)流技術(shù)可以克服低光穿透深度和反應(yīng)介質(zhì)內(nèi)光分布的不均勻性。結(jié)合兩個(gè)研究部分的優(yōu)點(diǎn)（和缺點(diǎn)）可以導(dǎo)致更有效的催化時(shí)代，我們假設(shè)概念驗(yàn)證示例將在不久的將來發(fā)表。

結(jié)論與展望

生物催化和流動(dòng)化學(xué)的融合正在進(jìn)行并且正在增加。這是有道理的：高表面積與體積比、改進(jìn)的混合和傳質(zhì)、卓越的溫度控制和小體積需要顯著減少的試劑量和更短的從構(gòu)思到應(yīng)用的時(shí)間。所有這些有利的參數(shù)都將促進(jìn)和激發(fā)研究。與經(jīng)典的“燒杯生物催化”相比，流動(dòng)化學(xué)可以更加高效、資源高效、可控且環(huán)境友好。

在不久的將來，我們預(yù)計(jì)流動(dòng)生物催化在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界用于合成我們?nèi)粘Ｐ枰幕瘜W(xué)品的使用會(huì)急劇增加。尤其是生物催化反應(yīng)規(guī)?？s小的機(jī)會(huì)，使得能夠以更資源高效的方式以高自由度篩選工藝參數(shù)的可持續(xù)方法成為可能。此外，流動(dòng)反應(yīng)級(jí)聯(lián)的模塊化而不是一鍋合成是一種特別有吸引力的途徑。特別是在制藥生產(chǎn)中，我們預(yù)計(jì)行業(yè)對(duì)流動(dòng)生物催化的興趣會(huì)越來越大，因?yàn)榱鲃?dòng)生物催化可以在縮短上市時(shí)間方面發(fā)揮重要作用。

我們特別關(guān)注未來的前景，如3D打印技術(shù)、連續(xù)運(yùn)行的反應(yīng)器中的酶級(jí)聯(lián)和在線分析。此外，連續(xù)下游加工的未來發(fā)展以及在流動(dòng)系統(tǒng)中使用非常規(guī)介質(zhì)將為成功和持續(xù)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

連續(xù)流生物催化實(shí)例

固定化微生物對(duì) β-酮酯的生物還原

在這個(gè)例子中，里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)的研究人員展示了一種有趣的替代方法，即通過固定化微生物2生物還原 β-酮酯。

該小組之前曾使用馬克斯紅酵母和紅酵母細(xì)胞在批量條件下成功生物還原 β-酮酯，并將條件轉(zhuǎn)移到連續(xù)流動(dòng)方法。通過海藻酸鈣截留微生物的固定化使這種類型的系統(tǒng)更加堅(jiān)固且易于重復(fù)使用和回收，這比使用無法回收的全細(xì)胞有很大的優(yōu)勢(shì)。使用這種方法，該小組以優(yōu)異的產(chǎn)率和高對(duì)映體過量（> 99％）獲得了β-羥基酯。通過改變 β-酮酯結(jié)構(gòu)和固定化微生物，還可以控制絕對(duì)立體化學(xué)。

O-乙酰氰醇的三步伸縮連續(xù)法對(duì)映選擇性制備

在研究化學(xué)系在英國劍橋大學(xué)，IBG-1：生物技術(shù)（德國），和INB（應(yīng)用科學(xué)的亞琛工業(yè)大學(xué)）已經(jīng)證明了O型Acetylcyanohydrin的三個(gè)步驟的對(duì)映準(zhǔn)備伸縮連續(xù)process3。這是特別有趣的，因?yàn)槭中跃?xì)化學(xué)品的生物催化多步方法仍然很少見。

南極念珠菌 CalB 和擬南芥 AtHNL 用于穩(wěn)健的連續(xù)伸縮過程，包括原位 HCN 生成，然后添加醛。在隨后的氫氰化反應(yīng)中觀察到高度立體控制。在線化學(xué)乙酰化能夠穩(wěn)定新形成的氰醇，并在三個(gè)步驟中獲得一類具有非常好的轉(zhuǎn)化率和 ee 值的 O-乙酰氰醇（75-99% 轉(zhuǎn)化率；40-98% ee）。

事實(shí)證明，該方法在反應(yīng)時(shí)間（40 分鐘對(duì) 345 分鐘）和易于操作方面優(yōu)于批處理方案，打開了由于安全問題而經(jīng)常被忽視的反應(yīng)。模塊化組件能夠準(zhǔn)確控制兩個(gè)連續(xù)的生物轉(zhuǎn)化，安全處理原位產(chǎn)生的有害氣體，以及產(chǎn)品的在線穩(wěn)定性。

用于食品、香精和香料工業(yè)的香葉醇酯的合成

這個(gè)來自化學(xué)工程系（孟買化學(xué)技術(shù)研究所）的例子展示了香葉醇酯的合成，用于香水、香精和飲料行業(yè)?。

全球?qū)ο憔⑾闼拖憔男枨箢A(yù)計(jì)每年增長 3.9%，到 2020 年將達(dá)到 263 億美元。商業(yè)層面。隨著對(duì)綠色工藝的需求不斷變化，生物催化在該領(lǐng)域的應(yīng)用已大幅增加。

在這項(xiàng)研究中，采用了固定化南極假絲酵母脂肪酶 B (Novozym 435) 的連續(xù)流動(dòng)填充床反應(yīng)器。研究了生物催化劑篩選等工藝參數(shù)的優(yōu)化，以及溶劑、摩爾比、溫度和酰基供體的影響。使用摩爾比為 1:1 的香葉醇和丙酸，在 70 °C 的 15 分鐘停留時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了約 87% 的丙酸香葉酯的最大轉(zhuǎn)化率。發(fā)現(xiàn) Novozym 435 是所有測(cè)試中最活躍和最穩(wěn)定的生物催化劑。

有一個(gè)普遍的誤解，認(rèn)為酶不穩(wěn)定且價(jià)格昂貴，只能在高度稀釋的情況下工作，并且不能很好地進(jìn)行可擴(kuò)展的化學(xué)處理。然而，以連續(xù)方式進(jìn)行的生物轉(zhuǎn)化數(shù)量不斷增加。它們?yōu)榛瘜W(xué)和生化問題提供了許多不同的解決方案，目的是提高復(fù)雜反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。

來源：

https://blog.syrris.com/2018/10/24/the-rise-of-biocatalysis-in-continuous-flow/

The rise of continuous flow biocatalysis – fundamentals, very recent developments and future perspectives

DOI：https://doi.org/10.1039/D0RE00335B

類別：continuous flow biocatalysis,生物催化，連續(xù)流動(dòng)

Other: Combination of chemocatalysis and biocatalysis in flow