Oto kilka przykładów biotechnologii enzymatycznej, których możesz używać codziennie we własnym domu. W wielu przypadkach w procesach handlowych najpierw wykorzystywano naturalnie występujące enzymy. Nie oznacza to jednak, że używany (e) enzym (y) były tak wydajne, jak mogłyby być.
Z czasem, badaniami i ulepszonymi metodami inżynierii białek, wiele enzymów zostało zmodyfikowanych genetycznie. Te modyfikacje pozwalają im być bardziej skutecznymi w pożądanych temperaturach, pH lub innych warunkach produkcyjnych, które są zwykle nieodpowiednie dla aktywności enzymatycznej (np. Agresywne chemikalia). Są również bardziej przydatne i wydajne w zastosowaniach przemysłowych lub domowych.
Usuwanie kleistych
Enzymy są stosowane w przemyśle celulozowo-papierniczym do usuwania „zanieczyszczeń kleistych” - klejów, klejów i powłok, które są wprowadzane do masy celulozowej podczas recyklingu papieru. Zlepki to lepkie, hydrofobowe, giętkie materiały organiczne, które nie tylko obniżają jakość końcowego produktu papierniczego, ale mogą zatykać maszyny papiernicze i kosztować godziny przestojów.
Chemiczne metody usuwania zanieczyszczeń kleistych w przeszłości nie były w 100% zadowalające. Związki kleiste są utrzymywane razem przez wiązania estrowe, a użycie enzymów esterazy w masie celulozowej znacznie poprawiło ich usuwanie.
Esterazy tną zanieczyszczenia kleiste na mniejsze, bardziej rozpuszczalne w wodzie związki, ułatwiając ich usuwanie z miazgi. Od początku tego dziesięciolecia esterazy stały się powszechnym podejściem do kontrolowania zanieczyszczeń kleistych.
Detergenty
Enzymy są używane w wielu rodzajach detergentów od ponad 30 lat, odkąd zostały po raz pierwszy wprowadzone przez Novozymes. Tradycyjne stosowanie enzymów w detergentach do prania dotyczyło tych, które rozkładają białka powodujące plamy, takie jak te występujące w plamach z trawy, czerwonym winie i ziemi. Lipazy to kolejna przydatna klasa enzymów, których można używać do rozpuszczania plam tłuszczowych i czyszczenia łapaczy tłuszczu lub innych zastosowań czyszczących na bazie tłuszczu.
Obecnie popularnym obszarem badań jest badanie enzymów, które mogą tolerować lub nawet wykazywać wyższą aktywność w wysokich i niskich temperaturach. Poszukiwania enzymów tolerujących ciepło i kriotolerancje objęły cały świat. Te enzymy są szczególnie pożądane do ulepszania procesów prania w cyklach gorącej wody i / lub w niskich temperaturach do prania kolorów i ciemnych.
Są również przydatne w procesach przemysłowych, w których wymagane są wysokie temperatury, lub w bioremediacji w trudnych warunkach (np. W Arktyce). Poszukuje się rekombinowanych enzymów (zmodyfikowanych białek) przy użyciu różnych technologii DNA, takich jak ukierunkowana mutageneza i tasowanie DNA.
Tekstylia
Enzymy są obecnie szeroko stosowane do przygotowania tkanin, z których wykonane są ubrania, meble i inne artykuły gospodarstwa domowego. Rosnące wymagania dotyczące redukcji zanieczyszczeń powodowanych przez przemysł tekstylny napędzają biotechnologię postęp, który zastąpił agresywne chemikalia enzymami w prawie wszystkich procesach produkcji tekstyliów procesy.
Enzymy są stosowane w celu ulepszenia przygotowania bawełny do tkania, zmniejszenia zanieczyszczeń, zminimalizowania „ciągnięcia” tkaniny lub jako wstępna obróbka przed farbowaniem w celu skrócenia czasu płukania i poprawy jakości koloru.
Wszystkie te kroki nie tylko sprawiają, że proces jest mniej toksyczny i przyjazny dla środowiska, ale także zmniejszają koszty związane z procesem produkcyjnym; oraz zmniejszyć zużycie zasobów naturalnych (wody, energii elektrycznej, paliw), jednocześnie poprawiając jakość końcowego produktu włókienniczego.
Żywność i napoje
Jest to domowe zastosowanie technologii enzymatycznej, które większość ludzi już zna. Historycznie rzecz biorąc, ludzie używali enzymów od wieków wczesne praktyki biotechnologicznedo produkcji żywności, nie wiedząc o tym.
W przeszłości produkcja wina, piwa, octu i serów była możliwa przy użyciu mniejszej ilości technologii, ponieważ pozwalały na to enzymy obecne w drożdżach i bakteriach.
Biotechnologia umożliwiła wyodrębnienie i scharakteryzowanie określonych enzymów odpowiedzialnych za te procesy. Pozwoliło to na rozwój wyspecjalizowanych szczepów do określonych zastosowań, które poprawiają smak i jakość każdego produktu.
Redukcja kosztów i cukier
Enzymy mogą być również stosowane, aby proces był tańszy i bardziej przewidywalny, dzięki czemu produkt wysokiej jakości jest zapewniany przy każdej parzonej partii. Inne enzymy skracają czas potrzebny do starzenia, pomagają rozjaśnić lub ustabilizować produkt lub pomagają kontrolować zawartość alkoholu i cukru.
Od lat do zamiany skrobi w cukier używano enzymów. Syropy kukurydziane i pszenne są używane w przemyśle spożywczym jako substancje słodzące. Dzięki zastosowaniu technologii enzymatycznej produkcja tych słodzików może być tańsza niż przy użyciu cukru z trzciny cukrowej. Enzymy zostały opracowane i ulepszone przy użyciu metod biotechnologicznych na każdym etapie proces produkcji żywności.
Skórzany
W przeszłości w procesie garbowania skór użytkowych stosowano wiele szkodliwych chemikaliów. Technologia enzymatyczna rozwinęła się na tyle, że niektóre z tych chemikaliów można zastąpić, jednocześnie zwiększając szybkość i wydajność procesu.
Enzymy można zastosować w pierwszym etapie, w którym usuwa się tłuszcz i włosy ze skór. Stosuje się je również podczas czyszczenia, usuwania keratyny i pigmentu, a także do uwydatnienia miękkości skóry. Skóra jest również stabilizowana podczas procesu garbowania, aby zapobiec jej gniciu podczas stosowania określonych enzymów.
Plastik biodegradowalny
Tworzywa sztuczne wytwarzane tradycyjnymi metodami pochodzą z nieodnawialnych zasobów węglowodorów. Składają się z długich cząsteczek polimeru, które są ze sobą ściśle związane i nie można ich łatwo rozłożyć przez rozkładające się mikroorganizmy.
Tworzywa biodegradowalne mogą być wytwarzane przy użyciu polimerów roślinnych z pszenicy, kukurydzy lub ziemniaków i składają się z krótszych, łatwiej rozkładających się polimerów. Ponieważ biodegradowalne tworzywa sztuczne są bardziej rozpuszczalne w wodzie, wiele obecnych produktów, które je zawierają, jest mieszaniną biodegradowalnych i nierozkładalnych polimerów.
Niektóre bakterie mogą wytwarzać granulki plastiku w swoich komórkach. Geny enzymów biorących udział w tym procesie zostały sklonowane w roślinach, które mogą wytwarzać granulki w swoich liściach. Koszt tworzyw sztucznych pochodzenia roślinnego ogranicza ich użycie i nie spotkały się one z powszechną akceptacją konsumentów.
Bioetanol
Bioetanol to biopaliwo który już spotkał się z powszechną akceptacją społeczną. Być może używasz już bioetanolu podczas tankowania pojazdu. Bioetanol można wytwarzać ze skrobiowych materiałów roślinnych przy użyciu enzymów zdolnych do wydajnej konwersji.
Obecnie kukurydza jest szeroko stosowanym źródłem skrobi; Jednak rosnące zainteresowanie bioetanolem budzi obawy w związku ze wzrostem cen kukurydzy i zagrożeniem dla jej zaopatrzenia w żywność. Inne rośliny, takie jak pszenica, bambus lub rodzaje traw, są potencjalnymi źródłami skrobi do produkcji bioetanolu.
Ograniczenia enzymów
Jako enzymy mają swoje ograniczenia. Zazwyczaj są skuteczne tylko w umiarkowanej temperaturze i pH. Ponadto niektóre esterazy mogą być skuteczne tylko przeciwko niektórym typom estrów, a obecność innych chemikaliów w miazdze może hamować ich aktywność.
Naukowcy zawsze szukają nowych enzymów i modyfikacji genetycznych istniejących enzymów; poszerzyć ich efektywne zakresy temperatur i pH oraz możliwości podłoża.
Kilka myśli na zakończenie
Jeśli chodzi o emisje gazów cieplarnianych, toczy się dyskusja, czy koszt produkcji i wykorzystania bioetanolu jest niższy niż koszt rafinacji i spalania paliw kopalnych. Produkcja bioetanolu (uprawa roślin, transport, produkcja) nadal wymaga dużego wkładu nieodnawialnych zasobów.
Biotechnologia a enzymy w dużej mierze zmieniły sposób, w jaki świat funkcjonuje i jak ograniczono zanieczyszczenie człowieka. Obecnie okaże się, jak enzymy będą nadal wpływać na codzienne życie; jednakże, jeśli obecne istnieją jakiekolwiek wskazania, jest prawdopodobne, że enzymy mogą nadal być używane do pozytywnych zmian w naszym stylu życia.