Framework of the kinetic analysis of O2-dependent oxidative biocatalysts for reaction intensification

文献情報

出版日 2021-08-02
DOI 10.1039/D1RE00237F
インパクトファクター 4.239
著者

Alvaro Lorente-Arevalo, Miguel Ladero, Juan M. Bolivar


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要旨

The application of oxygen-dependent enzymes is limited by the low oxygen solubility, a fact that hinders the full operational exploitation of the enzyme activity. This oxygen limitation also creates a difficulty for understanding the intrinsic enzyme kinetics, a critical aspect for the process implementation of oxidative enzymes. Kinetic analysis of O2-dependent enzymes is a case of ping-pong bi-substrate reaction kinetics but with the added feature of a fixed low concentration of oxygen dissolved in the liquid medium. We propose an analysis framework based on a combination of differential methods (based on initial reaction rates-concentration plots) to analyze the main substrate dependency, while the subsequent integral method (consumption time courses of oxygen dissolved) serves to analyze the oxygen dependency. The methodology is applicable by using the oxygen initially dissolved and only working with liquid suspensions. The analysis was applied to paradigmatic case studies with importance in modern green biooxidations. The modeling framework was validated and applied in scale-up reactions in an instrumented aerated stirred tank reactor.

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Reaction Chemistry & Engineering

Reaction Chemistry & Engineering
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Reaction Chemistry & Engineering is an interdisciplinary journal reporting cutting-edge research focused on enhancing the understanding and efficiency of reactions. Reaction engineering leverages the interface where fundamental molecular chemistry meets chemical engineering and technology. Challenges in chemistry can be overcome by the application of new technologies, while engineers may find improved solutions for process development from the latest developments in reaction chemistry. Reaction Chemistry & Engineering is a unique forum for researchers whose interests span the broad areas of chemical engineering and chemical sciences to come together in solving problems of importance to wider society. All papers should be written to be approachable by readers across the engineering and chemical sciences. Papers that consider multiple scales, from the laboratory up to and including plant scale, are particularly encouraged.

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