Итак, ферментный препарат в виде раствора получен. Он готов к работе, но возникает вопрос: реакция пройдёт, а что дальше? Как отделить фер­мент от продуктов?

Промышленные каталитические процессы предпочитают вести на твёрдых катализаторах, тогда проб­лема разделения исчезает. В качестве эксперимента попробовали и фер­мент прикрепить к твёрдому носи­телю. Одним из способов такого прикрепления является адсорбция — обратимое связывание вещества с поверхностью твёрдого тела без химического изменения. В 1916 г. впервые было обнаружено, что при адсорбции инвертазы — фермента, расщепляющего сахарозу на более простые углеводы (глюкозу и фрук­тозу), на угле или гидроксиде алюми­ния она сохраняет каталитическую активность. А в 1939 г. получен пер­вый патент на применение протеаз, адсорбированных на древесных опилках, для обработки шкур жи­вотных.

В 60—70-х гг. начался «бум» иссле­дований в области иммобилизации (от лат. immobilis — «неподвижный») ферментов — так назвали закрепле­ние их на носителе. Возможности им­мобилизации не исчерпаны до сих пор. Вводятся новые носители, новые способы присоединения к ним фер­ментов.

Методы иммобилизации принято разделять на физические (без образо­вания химической связи фермента с носителем) и химические (с образо­ванием связи). Самый простой и самый старый из физических мето­дов — адсорбция на нерастворимых носителях. Фермент как бы приклеи­вается к поверхности за счёт водородных, гидрофобных, электростати­ческих взаимодействий. Но посколь­ку химических связей нет, «склеива­ние» часто оказывается непрочным.

Новые физические методы, ли­шённые этого недостатка, можно описать как «арест» фермента. Фер­мент заключают «за решётку», откуда ему не выбраться, зато он получает «передачи». Небольшие молекулы суб­страта проникают сквозь отверстия «решётки», фермент их перерабаты­вает, и продукты переработки столь же свободно выходят наружу.

Ферменты можно «посадить», на­пример в гель (от лат. gelare — «за­стывать»). Так называется разно­видность дисперсных систем, т. е. «ненастоящих» растворов, которые образованы не отдельными молекула­ми вещества, распределёнными в рас­творителе, а очень маленькими час­тицами из многих молекул. В геле эти частицы с помощью ковалентных, водородных или каких-либо других связей формируют пространствен­ную структуру — сетку, за счёт чего среда становится желеобразной. При образовании геля в растворе, содер­жащем фермент, молекулы фермента захватываются ячейками сетки, кото­рая и служит «арестанту» «решёткой».

Химические способы иммобили­зации можно сравнить с пришивани­ем бисера к ткани. Белок фермента прикрепляют к твёрдому полимеру (например, целлюлозе или полиаминостиролу) химической связью — «ниточкой» — в области, удалённой от активного центра. В результате фермент как бы болтается на этой «ниточке». Ферменты «сшивают» не только с поверхностью носителя, но и друг с другом. Образуется ажурный конгломерат большого размера — по сути, твёрдая частица.

Итак, в практическом использова­нии иммобилизованные ферменты намного удобнее растворимых: «при­вязанный» фермент не смешивается с продуктами реакции. Но это не един­ственное преимущество иммобили­зации. Исследования показали, что фермент, закреплённый на твёрдом носителе, становится более устойчи­вым к денатурации. У такого фермен­та ограничена подвижность белковой цепи, её уже не так просто «развер­нуть» и разрушить этим каталитиче­ски активную структуру. Распад на субъединицы тоже затруднён, как и химические реакции ферментов меж­ду собой. Кроме того, носитель может сильно влиять на каталитические свойства фермента и иногда увеличи­вать его активность. А методы иммо­билизации, связанные с «арестом» — включением фермента в оболочку (гель, капсулы, волокна и т. п.), позво­ляют увеличить специфичность путём «отсева» субстратов по размеру.