Wie beeinflusst die Enzymbiotechnologie meinen Alltag?

Hier sind einige Beispiele für die Enzym-Biotechnologie, die Sie jeden Tag in Ihrem eigenen Zuhause verwenden können. In vielen Fällen nutzten die kommerziellen Prozesse zuerst natürlich vorkommende Enzyme. Dies bedeutet jedoch nicht, dass das oder die verwendeten Enzyme so effizient wie möglich sind. Mit der Zeit, der Forschung und verbesserten Protein-Engineering-Verfahren sind viele Enzyme genetisch modifiziert worden, um bei den gewünschten Temperaturen, pH-Werten oder unter anderen Herstellungsbedingungen wirksamer zu sein, die typischerweise Enzymaktivität hemmen (z. B.

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aggressive Chemikalien), wodurch sie für industrielle oder private Anwendungen besser geeignet und effizient sind.

Stickies Removal

Enzyme werden in der Zellstoff- und Papierindustrie zur Entfernung von "Stickies", Klebstoffen, Klebstoffen und Beschichtungen verwendet, die beim Recycling von Papier in den Zellstoff eingebracht werden. Stickies sind klebrige, hydrophobe, biegsame organische Materialien, die nicht nur die Qualität des endgültigen Papierprodukts reduzieren, sondern auch die Papiermühlen-Maschinen verstopfen und stundenlange Ausfallzeiten kosten können. Die chemischen Verfahren zur Entfernung von Stickies waren in der Vergangenheit nicht 100% zufriedenstellend.

Stickies werden durch Esterbindungen zusammengehalten, und die Verwendung von Esterase-Enzymen im Zellstoff hat ihre Entfernung erheblich verbessert. Esterasen schneiden die Stickies in kleinere, wasserlöslichere Verbindungen, was ihre Entfernung aus der Pulpe erleichtert. Seit der ersten Hälfte dieses Jahrzehnts sind Esterasen ein gängiger Ansatz zur Kontrolle von Stickies geworden. Ihre Begrenzungen sind, da sie Enzyme sind, typischerweise nur bei moderaten Temperaturen und pH-Werten wirksam.

Auch bestimmte Esterasen könnten nur gegen bestimmte Estertypen wirksam sein, und das Vorhandensein anderer Chemikalien im Zellstoff kann ihre Aktivität hemmen. Die Suche nach neuen Enzymen und genetischen Modifikationen von existierenden Enzymen, um ihre effektiven Temperatur- und pH-Bereiche und Substratfähigkeiten zu erweitern, wird gesucht.

Detergenzien

Enzyme werden seit ihrer Einführung durch Novozymes seit mehr als 30 Jahren in vielen Detergenzien eingesetzt. Die traditionelle Verwendung von Enzymen in Waschmitteln umfasste solche, die Proteine ​​abbauen, die Flecken verursachen, wie sie in Grasflecken, Rotwein und Erde gefunden werden. Lipasen sind eine weitere nützliche Klasse von Enzymen, die verwendet werden können, um Fettflecken aufzulösen und Fettabscheider oder andere fettbasierte Reinigungsanwendungen zu reinigen.

Derzeit ist ein populäres Forschungsgebiet die Untersuchung von Enzymen, die bei heißen und kalten Temperaturen tolerieren können oder sogar höhere Aktivitäten haben. Die Suche nach thermotoleranten und kryotoleranten Enzymen hat den Globus überspannt. Diese Enzyme sind besonders wünschenswert für die Verbesserung von Waschprozessen in Heißwasserzyklen und / oder bei niedrigen Temperaturen zum Waschen von Farben und Dunkeln.Sie sind auch für industrielle Prozesse geeignet, bei denen hohe Temperaturen erforderlich sind, oder für die biologische Sanierung unter rauen Bedingungen (z. B. in der Arktis). Rekombinante Enzyme (gentechnisch hergestellte Proteine) werden unter Verwendung verschiedener DNA-Technologien, wie ortsgerichtete Mutagenese und DNA-Shuffling, gesucht.

Textilien

Enzyme werden heute in großem Umfang zur Herstellung von Stoffen verwendet, aus denen Kleidung, Möbel und andere Haushaltsgegenstände hergestellt werden.

Steigende Anforderungen zur Reduzierung der durch die Textilindustrie verursachten Umweltverschmutzung haben biotechnologische Fortschritte vorangetrieben, die in fast allen Textilherstellungsverfahren aggressive Chemikalien durch Enzyme ersetzt haben. Enzyme werden verwendet, um die Herstellung von Baumwolle zum Weben zu verbessern, Verunreinigungen zu reduzieren, "Zugkräfte" im Gewebe zu minimieren oder als Vorbehandlung vor dem Färben, um die Spülzeit zu reduzieren und die Farbqualität zu verbessern. All diese Schritte machen den Prozess nicht nur weniger giftig und umweltfreundlich, sondern reduzieren auch die Kosten für den Produktionsprozess und den Verbrauch von natürlichen Ressourcen (Wasser, Elektrizität, Brennstoffe) und verbessern gleichzeitig die Qualität des fertigen Textilprodukts.

Lebensmittel und Getränke

Dies ist die heimische Anwendung für die Enzymtechnologie, mit der die meisten Menschen bereits vertraut sind. Historisch gesehen haben Menschen seit Jahrhunderten in frühen biotechnologischen Praktiken Enzyme verwendet, um Nahrungsmittel zu produzieren, ohne es wirklich zu wissen.

Es war möglich, Wein, Bier, Essig und Käse herzustellen, zum Beispiel wegen der Enzyme in den Hefen und Bakterien, die verwendet wurden.

Die Biotechnologie hat es ermöglicht, die spezifischen Enzyme, die für diese Prozesse verantwortlich sind, zu isolieren und zu charakterisieren. Es hat die Entwicklung von spezialisierten Stämmen für spezifische Verwendungen erlaubt, die den Geschmack und die Qualität jedes Produktes verbessern. Enzyme können auch verwendet werden, um das Verfahren billiger und vorhersehbarer zu machen, so dass ein Qualitätsprodukt bei jeder Charge, die gebraut wird, sichergestellt ist. Andere Enzyme verkürzen die für die Alterung erforderliche Zeit, helfen bei der Klärung oder Stabilisierung des Produkts oder helfen bei der Kontrolle des Alkohol- und Zuckergehalts.

Seit Jahren werden Enzyme auch dazu verwendet, Stärke in Zucker zu verwandeln. Mais- und Weizensirupe werden in der gesamten Lebensmittelindustrie als Süßstoffe eingesetzt. Mit Hilfe der Enzymtechnologie kann die Herstellung dieser Süßstoffe kostengünstiger sein als die Verwendung von Zuckerrohrzucker. Enzyme wurden mit biotechnologischen Methoden für jeden Schritt des Prozesses entwickelt und verbessert.

Leder

In der Vergangenheit wurden bei der Gerbung von Häuten zu brauchbarem Leder viele schädliche Chemikalien verwendet. Die Enzymtechnologie ist so weit fortgeschritten, dass einige dieser Chemikalien ersetzt werden können und der Prozess tatsächlich schneller und effizienter ist. Es gibt Enzyme, die in den ersten Schritten des Prozesses angewendet werden können, wo Fett und Haare aus den Häuten entfernt werden. Enzyme werden auch während der Reinigung und der Entfernung von Keratin und Pigmenten verwendet, und um die Weichheit der Haut zu verbessern. Sie helfen auch, das Leder während des Gerbungsprozesses zu stabilisieren, damit es nicht verrottet.

Biologisch abbaubarer Kunststoff

Kunststoffe, die nach traditionellen Methoden hergestellt werden, stammen aus nicht erneuerbaren Kohlenwasserstoffquellen.Sie bestehen aus langen Polymermolekülen, die fest aneinander gebunden sind und sich nicht leicht durch zersetzende Mikroorganismen zersetzen lassen. Biologisch abbaubare Kunststoffe können mit pflanzlichen Polymeren aus Weizen, Mais oder Kartoffeln hergestellt werden und bestehen aus kürzeren, leichter abbaubaren Polymeren.

Da biologisch abbaubare Kunststoffe wasserlöslicher sind, sind viele derzeitige Produkte, die sie enthalten, eine Mischung aus biologisch abbaubaren und nicht abbaubaren Polymeren. Bestimmte Bakterien können in ihren Zellen Granulat aus Kunststoff produzieren. Die Gene für Enzyme, die an diesem Prozess beteiligt sind, wurden in Pflanzen kloniert, die die Granula in ihren Blättern produzieren können. Die Kosten von pflanzlichen Kunststoffen schränken ihre Verwendung ein, und sie haben keine breite Verbraucherakzeptanz gefunden.

Bioethanol

Bioethanol ist ein Biokraftstoff, der bereits breite öffentliche Akzeptanz gefunden hat. Möglicherweise verwenden Sie bereits Bioethanol, wenn Sie Kraftstoff in Ihr Fahrzeug einfüllen. Bioethanol kann aus stärkehaltigen Pflanzenmaterialien unter Verwendung von Enzymen hergestellt werden, die in der Lage sind, die Umwandlung effizient durchzuführen. Gegenwärtig ist Mais eine weit verbreitete Stärkequelle. Das zunehmende Interesse an Bioethanol wirft jedoch Bedenken auf, da Maispreise steigen und Mais als Nahrungsmittelversorgung bedroht ist. Andere Pflanzen wie Weizen, Bambus oder andere Gräser sind mögliche Kandidatenquellen für die Bioethanolproduktion.

Es ist fraglich, ob die Kosten für die Herstellung von Bioethanol in Bezug auf die Treibhausgasemissionen geringer sind als für den Verbrauch fossiler Brennstoffe. Die Bioethanolproduktion (Anbau von Kulturpflanzen, Schifffahrt, Produktion) erfordert immer noch einen großen Anteil nicht erneuerbarer Ressourcen. Die technologische Forschung und Manipulation von Enzymen, um den Prozess effizienter zu gestalten, wodurch weniger Pflanzenmaterial benötigt wird oder weniger fossile Brennstoffe verbraucht werden, sind in Arbeit, um diesen Bereich der Biotechnologie zu verbessern.