Tässä on joitain esimerkkejä entsyymibiotekniikasta, jota saatat käyttää päivittäin omassa kodissasi. Monissa tapauksissa kaupallisissa prosesseissa hyödynnettiin ensin luonnossa esiintyviä entsyymejä. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että käytetyt entsyymit olisivat olleet niin tehokkaita kuin voisivat olla.
Ajan, tutkimuksen ja parannettujen proteiinitekniikan menetelmien avulla monia entsyymejä on muunnettu geneettisesti. Nämä modifikaatiot mahdollistavat niiden olevan tehokkaampia haluttuissa lämpötiloissa, pH-arvoissa tai muissa entsyymiaktiivisuuteen sopimattomissa valmistusolosuhteissa (esim. Kovat kemikaalit). Ne ovat myös soveltuvampia ja tehokkaampia teollisuus- tai kotikäyttöön.
Tarrojen poistaminen
Entsyymit käytetään sellu- ja paperiteollisuudessa ”tahmojen” - liimojen, liimojen ja päällysteiden - poistamiseen massasta paperin kierrätyksen aikana. Tarrat ovat tahmeita, hydrofobisia, taipuisia orgaanisia materiaaleja, jotka paitsi heikentävät lopullisen paperituotteen laatua, mutta voivat tukkia paperitehtaan koneet ja maksaa tuntikausia seisokkeja.
Kemialliset menetelmät tahmojen poistamiseksi eivät ole historiallisesti olleet 100% tyydyttäviä. Tahnoja pidetään yhdessä esterisidosten avulla, ja esteraasientsyymien käyttö massassa on parantanut huomattavasti niiden poistamista.
Esteraasit leikkaavat tahmoja pienemmiksi, vesiliukoisemmiksi yhdisteiksi, mikä helpottaa niiden poistamista massasta. Tämän vuosikymmenen alkupuoliskosta lähtien esteraaseista on tullut yleinen lähestymistapa tahmojen torjunnassa.
Pesuaineet
Entsyymejä on käytetty monenlaisissa pesuaineissa yli 30 vuoden ajan siitä lähtien, kun Novozymes otti ne käyttöön. Entsyymien perinteinen käyttö pyykinpesuaineissa sisälsi sellaisia, jotka hajottavat tahroja aiheuttavia proteiineja, kuten ruohotahroista, punaviinistä ja maaperästä. Lipaasit ovat toinen hyödyllinen entsyymiluokka, jota voidaan käyttää rasvan tahrojen liuottamiseen ja rasvanerojen puhdistamiseen tai muihin rasvapohjaisiin puhdistussovelluksiin.
Tällä hetkellä suosittu tutkimusalue on sellaisten entsyymien tutkiminen, jotka voivat sietää tai joilla on jopa korkeampi vaikutus kuumassa ja kylmässä lämpötilassa. Lämpö- ja kryotoleranttien entsyymien etsintä on ulottunut maapallolle. Nämä entsyymit ovat erityisen toivottavia pesuprosessien parantamiseksi kuumavesikierrossa ja / tai matalissa lämpötiloissa värien ja tummien pesemiseen.
Ne ovat hyödyllisiä myös teollisissa prosesseissa, joissa vaaditaan korkeita lämpötiloja, tai bioremediaatioon ankarissa olosuhteissa (esim. Arktisella alueella). Rekombinanttientsyymejä (muokattuja proteiineja) haetaan käyttämällä erilaisia DNA-tekniikoita, kuten kohdennettua mutageneesiä ja DNA: n sekoittamista.
Tekstiilit
Entsyymejä käytetään nyt laajalti kankaiden valmistamiseen, joista vaatteet, huonekalut ja muut taloustavarat on valmistettu. Kasvavat vaatimukset tekstiiliteollisuuden aiheuttaman pilaantumisen vähentämiseksi ovat ruokkineet bioteknologiaa edistysaskeleet, jotka ovat korvanneet kovat kemikaalit entsyymeillä melkein kaikessa tekstiiliteollisuudessa prosessit.
Entsyymejä käytetään parantamaan puuvillan valmistelua kudontaan, vähentämään epäpuhtauksia, minimoimaan kankaan "vetoa" tai esikäsittelynä ennen kuolemaa huuhteluaikojen lyhentämiseksi ja värin laadun parantamiseksi.
Kaikki nämä vaiheet paitsi tekevät prosessista vähemmän myrkyllisen ja ympäristöystävällisen, myös vähentävät tuotantoprosessiin liittyviä kustannuksia; ja vähentää luonnonvarojen (vesi, sähkö, polttoaineet) kulutusta ja parantaa samalla lopputekstiilituotteen laatua.
Ruoat ja juomat
Useimmat ihmiset ovat jo tunteneet entsyymiteknologian kotimaisen sovelluksen. Historiallisesti ihmiset ovat käyttäneet entsyymejä vuosisatojen ajan varhaiset bioteknologiset käytännöt, tuottaa ruokia tietämättä sitä.
Aiemmin viiniä, olutta, etikkaa ja juustoja oli mahdollista valmistaa vähemmän tekniikalla, koska hiivan entsyymit ja läsnä olevat bakteerit sallivat sen.
Biotekniikan ansiosta on mahdollista eristää ja karakterisoida näistä prosesseista vastaavat erityiset entsyymit. Se on mahdollistanut erikoistuneiden kantojen kehittämisen erityiskäyttöön, jotka parantavat kunkin tuotteen makua ja laatua.
Kustannusten alentaminen ja sokeri
Entsyymejä voidaan käyttää myös prosessin tekemiseen halvemmaksi ja ennakoitavammaksi, joten laadukas tuote varmistetaan jokaisella annoksella. Muut entsyymit lyhentävät ikääntymiseen tarvittavaa aikaa, auttavat kirkastamaan tai stabiloimaan tuotetta tai auttamaan hallitsemaan alkoholi- ja sokeripitoisuutta.
Vuosien ajan entsyymejä on käytetty tärkkelyksen muuttamiseen sokeriksi. Maissi- ja vehnäsiirappeja käytetään koko elintarviketeollisuudessa makeutusaineina. Entsyymitekniikkaa käyttämällä näiden makeutusaineiden tuotanto voi olla halvempaa kuin sokeriruokosokerin käyttö. Entsyymejä on kehitetty ja parannettu bioteknologisilla menetelmillä jokaiseen vaiheeseen elintarviketuotannon prosessi.
Nahka
Aikaisemmin parkitus piiloutuu käyttökelpoiseen nahkaan, ja siihen sisältyi monia haitallisia kemikaaleja. Entsyymiteknologia on edennyt niin, että osa näistä kemikaaleista voidaan korvata samalla, kun prosessin nopeus ja tehokkuus lisääntyvät.
Entsyymejä voidaan käyttää ensimmäisissä vaiheissa, joissa rasvat ja hiukset poistetaan vuodista. Niitä käytetään myös puhdistuksen, keratiinin ja pigmentin poistamisen aikana ja parantamaan nahan pehmeyttä. Nahka stabiloituu myös parkitusprosessin aikana estääksesi sitä mätänemästä tiettyjä entsyymejä käytettäessä.
Biohajoava muovi
Perinteisillä menetelmillä valmistetut muovit ovat peräisin uusiutumattomista hiilivetyvaroista. Ne koostuvat pitkistä polymeerimolekyyleistä, jotka ovat tiukasti sidoksissa toisiinsa ja joita ei voida hajottaa helposti hajoavilla mikro-organismeilla.
Biohajoava muovi voidaan valmistaa vehnästä, maissista tai perunoista peräisin olevilla kasvipolymeereillä, ja ne koostuvat lyhyemmistä, helposti hajoavista polymeereistä. Koska biohajoavat muovit ovat vesiliukoisempia, monet nykyiset tuotteet, jotka sisältävät niitä, ovat sekoitus biologisesti hajoavia ja hajoamattomia polymeerejä.
Tietyt bakteerit voivat tuottaa muovirakeita soluissaan. Tässä prosessissa mukana olevien entsyymien geenit on kloonattu kasveihin, jotka voivat tuottaa rakeita lehdissään. Kasvipohjaisten muovien kustannukset rajoittavat niiden käyttöä, eivätkä ne ole saavuttaneet kuluttajien laajaa hyväksyntää.
Bioetanoli
Bioetanoli on a biopolttoaine joka on jo saavuttanut laajan yleisön hyväksynnän. Saatat jo käyttää bioetanolia, kun lisäät polttoainetta ajoneuvoon. Bioetanolia voidaan tuottaa tärkkelyspitoisista kasvimateriaaleista käyttämällä entsyymejä, jotka pystyvät tehokkaasti suorittamaan muunnoksen.
Maissi on tällä hetkellä laajalti käytetty tärkkelyslähde; lisääntyvä kiinnostus bioetanoliin herättää kuitenkin huolta maissin hintojen noustessa ja maissia elintarviketuotantona uhatessa. Muut kasvit, kuten vehnä, bambu tai ruohotyypit, ovat mahdollisia tärkkelyslähteitä bioetanolin tuotantoon.
Entsyymirajoitukset
Entsyymeinä heillä on rajoituksensa. Ne ovat tyypillisesti tehokkaita vain kohtalaisessa lämpötilassa ja pH: ssa. Tietyt esteraasit voivat myös olla tehokkaita vain tietyntyyppisiä estereitä vastaan, ja muiden kemikaalien läsnäolo massassa voi estää niiden aktiivisuuden.
Tutkijat etsivät aina uusia entsyymejä ja olemassa olevien entsyymien geneettisiä muunnoksia; laajentaa niiden todellisia lämpötila- ja pH-alueita ja substraattikykyjä.
Joitakin ajatuksia lopuksi
Kasvihuonekaasupäästöjen osalta keskustellaan siitä, ovatko bioetanolin valmistamisen ja käytön kustannukset pienemmät kuin fossiilisten polttoaineiden puhdistamisen ja polttamisen kustannukset. Bioetanolin tuotanto (viljelykasvit, kuljetus, valmistus) vaatii edelleen paljon uusiutumattomia resursseja.
Biotekniikka ja entsyymit ovat muuttaneet paljon siitä, miten maailma toimii ja kuinka ihmisten pilaantumista lievennetään. Tällä hetkellä on vielä nähtävissä, miten entsyymit vaikuttavat edelleen jokapäiväiseen elämään; kuitenkin, jos läsnä on viitteitä, on todennäköistä, että entsyymejä voidaan edelleen käyttää positiivisiin muutoksiin elämässämme.