الإنزيمات التقنية الحيوية في الحياة اليومية

في ما يلي بعض الأمثلة على التقانة الحيوية للأنزيمات التي قد تستخدمها يوميًا في منزلك. في العديد من الحالات ، استغلت العمليات التجارية أولاً الإنزيمات التي تحدث بشكل طبيعي. ومع ذلك ، فإن هذا لا يعني أن الإنزيم (الإنزيمات) المستخدمة كانت فعالة بقدر ما يمكن أن تكون. مع الوقت ، والبحوث ، وطرق هندسة البروتين المحسنة ، تم تعديل العديد من الإنزيمات الوراثية لتكون أكثر فعالية في درجات الحرارة المرغوبة ، ودرجة الحموضة ، أو في ظل ظروف التصنيع الأخرى المثبطة عادة لنشاط الإنزيم (مثل المواد الكيميائية القاسية) ، مما يجعلها أكثر ملاءمة وكفاءة للتطبيقات الصناعية أو المنزلية.

إزالة العصي

يتم استخدام الإنزيمات من قبل صناعة اللب والورق لإزالة "العصي" ، والمواد اللاصقة ، والمواد اللاصقة ، والطلاء التي يتم إدخالها إلى اللب أثناء إعادة تدوير الورق. إن المواد اللاصقة عبارة عن مواد عضوية مبتذلة ومضادة للماء ، لا تقلل من جودة المنتج النهائي للورق فحسب ، بل يمكن أن تسد آلية ماكينات الورق وتقلل ساعات التوقف. لطالما كانت الطرق الكيميائية لإزالة العصى غير مرضية بنسبة 100٪.

يتم تثبيت العصي معاً بواسطة روابط الأستر ، وقد أدى استخدام إنزيمات الإستيراز في اللب إلى تحسين كبير في إزالتها. قطع Estrasses العصي إلى أصغر ، وأكثر المركبات القابلة للذوبان في الماء ، وتسهيل إزالتها من اللب. منذ النصف الأول من هذا العقد ، أصبحت estrasses نهج مشترك للتحكم stickies. حدودها هي ، كونها الانزيمات ، فهي عادة ما تكون فعالة فقط في درجة حرارة معتدلة ودرجة الحموضة. أيضا ، قد يكون بعض estristes فعالة فقط ضد أنواع معينة من استرات ، ووجود مواد كيميائية أخرى في اللب يمكن أن تمنع نشاطها.

يتم البحث عن الإنزيمات الجديدة ، والتعديلات الجينية للأنزيمات الموجودة ، لتوسيع نطاق درجات الحرارة ودرجة الحموضة الفعالة ، وقدرات الركيزة.

المنظفات

استخدمت الإنزيمات في العديد من أنواع المنظفات لأكثر من 30 عامًا منذ أن تم تقديمها لأول مرة من قبل Novozymes. اشتمل الاستخدام التقليدي للأنزيمات في منظفات الغسيل على تلك التي تؤدي إلى تحطيم البروتينات مما يسبب البقع ، مثل تلك الموجودة في بقع العشب والنبيذ الأحمر والتربة.

Lipases هي فئة أخرى مفيدة من الانزيمات التي يمكن استخدامها لحل بقع الدهون وتنظيف الشحوم الشحوم أو غيرها من تطبيقات التنظيف المستندة إلى الدهون.

حاليا ، مجال البحث الشعبي هو البحث في الإنزيمات التي يمكن أن تتحمل ، أو حتى أن تكون لها نشاطات أعلى ، في درجات الحرارة الساخنة والباردة. لقد امتد البحث عن الإنزيمات التي تعمل بالحرارة و cryotolerant في جميع أنحاء العالم. هذه الإنزيمات مرغوبة بشكل خاص لتحسين عمليات الغسيل في دورات الماء الساخن و / أو في درجات حرارة منخفضة لغسل الألوان والظلام. كما أنها مفيدة في العمليات الصناعية التي تتطلب درجات حرارة عالية ، أو في مجال المعالجة الحيوية في ظروف قاسية (على سبيل المثال ، في القطب الشمالي). ويجري البحث عن الإنزيمات المؤتلفة (البروتينات المهندسة) باستخدام تقنيات مختلفة للحمض النووي (DNA) مثل الطفرات الموجّهة في الموقع و خلط الحمض النووي.

المنسوجات

تستخدم الآن الأنزيمات على نطاق واسع لإعداد الأقمشة التي يتم تصنيعها من الملابس الخاصة بك ، والأثاث ، والأدوات المنزلية الأخرى. وقد أدت زيادة الطلب على الحد من التلوث الناجم عن صناعة النسيج إلى إحداث تقدم في التكنولوجيا الحيوية التي حلت محل المواد الكيميائية القاسية بالأنزيمات في جميع عمليات تصنيع المنسوجات تقريبًا. تُستخدم الإنزيمات لتحسين إعداد القطن للنسيج ، والحد من الشوائب ، وتقليل "الشد" في النسيج ، أو كعلاج مسبق قبل الموت للحد من وقت الشطف وتحسين جودة اللون.

وكل هذه الخطوات لا تجعل العملية أقل سمية وصديقة للبيئة فحسب ، بل إنها تقلل التكاليف المرتبطة بعملية الإنتاج ، واستهلاك الموارد الطبيعية (الماء والكهرباء والوقود) ، بينما تعمل أيضًا على تحسين جودة المنتج النهائي للنسيج.

الأطعمة والمشروبات

إنه التطبيق المحلي لتقنية الإنزيمات التي يعرفها معظم الناس بالفعل. من الناحية التاريخية ، كان البشر يستخدمون الإنزيمات لقرون ، في ممارسات التكنولوجيا الحيوية في وقت مبكر ، لإنتاج الأغذية ، دون أن يعرفوا ذلك. كان من الممكن صنع النبيذ والبيرة والخل والجبن ، على سبيل المثال ، بسبب الإنزيمات في الخمائر والبكتيريا التي تم استخدامها.

جعلت التكنولوجيا الحيوية من الممكن عزل وتوصيف الإنزيمات المحددة المسؤولة عن هذه العمليات. وقد سمحت بتطوير سلالات متخصصة لاستخدامات محددة لتحسين نكهة وجودة كل منتج.

يمكن استخدام الإنزيمات أيضًا لجعل العملية أرخص وأكثر قابلية للتنبؤ ، لذلك يتم ضمان جودة المنتج مع كل دفعة يتم تخميرها. تقلل الإنزيمات الأخرى طول الوقت اللازم للشيخوخة ، وتساعد في توضيح أو استقرار المنتج أو تساعد في التحكم في محتويات الكحول والسكر.

لسنوات ، كما استخدمت الانزيمات لتحويل النشا إلى السكر. وتستخدم شراب الذرة والقمح في جميع أنحاء صناعة المواد الغذائية كمحليات. باستخدام تقنية الإنزيمات ، يمكن أن يكون إنتاج هذه المحليات أقل تكلفة من استخدام سكر قصب السكر. تم تطوير الإنزيمات وتعزيزها باستخدام أساليب التكنولوجيا الحيوية ، في كل خطوة من العملية.

جلد

في الماضي ، كانت عملية الدباغة تختفي في جلود قابلة للاستخدام تتضمن استخدام العديد من المواد الكيميائية الضارة. تقدمت تقنية الإنزيمات بحيث يمكن استبدال بعض هذه المواد الكيميائية وتكون العملية في الواقع أسرع وأكثر كفاءة. هناك إنزيمات يمكن تطبيقها على الخطوات الأولى من العملية حيث يتم إزالة الدهون والشعر من الجلود. كما تستخدم الإنزيمات أثناء التنظيف ، وإزالة الكيراتين والصباغ ، ولتعزيز نعومة الغش. كما أنها تساعد على استقرار الجلد أثناء عملية الدباغة لمنعه من التعفن.

البلاستيك القابل للتحلل

المواد البلاستيكية المصنعة بالطرق التقليدية تأتي من موارد هيدروكربونية غير متجددة. وهي تتكون من جزيئات بوليمر طويلة ملتزمة بإحكام ببعضها البعض ولا يمكن تفكيكها بسهولة بواسطة الكائنات الدقيقة المتحللة. يمكن تصنيع اللدائن القابلة للتحلل الحيوي باستخدام البوليمرات النباتية من القمح أو الذرة أو البطاطا ، وتتكون من بوليمرات أقصر وأكثر سهولة في التدهور.

بما أن المواد البلاستيكية القابلة للتحلل هي أكثر قابلية للذوبان في الماء ، فإن العديد من المنتجات الحالية التي تحتوي عليها هي خليط من بوليمرات قابلة للتحلل بيولوجياً وغير قابلة للتحلل. يمكن أن تنتج بعض البكتيريا حبيبات من البلاستيك داخل خلاياها. تم استنساخ جينات الإنزيمات المشاركة في هذه العملية إلى النباتات التي يمكن أن تنتج الحبيبات في أوراقها. إن تكلفة اللدائن القائمة على النباتات تحد من استخدامها ، وهي لا تقابل بقبول المستهلك على نطاق واسع.

الإيثانول

البيوإيثانول هو وقود حيوي قوبل بالفعل بقبول عام واسع النطاق. قد تكون تستخدم البيوإيثانول بالفعل عندما تضيف الوقود إلى سيارتك. يمكن إنتاج البيوإيثانول من المواد النباتية النشوية باستخدام الإنزيمات القادرة على إجراء التحويل بفعالية. في الوقت الحاضر ، تعد الذرة مصدرا منتشرا على نطاق واسع للنشويات ، إلا أن الاهتمام المتزايد بالبيوإيثانول يثير المخاوف مع ارتفاع أسعار الذرة والذرة بسبب تعرض إمدادات الغذاء للتهديد. النباتات الأخرى بما في ذلك القمح ، والخيزران ، أو غيرها من الأعشاب هي مصادر مرشحة للنشا لإنتاج الإيثانول الحيوي.

ومن الأمور المثيرة للجدل ما إذا كانت تكلفة صنع الإيثانول الحيوي أقل من تكلفة استهلاك الوقود الأحفوري ، من حيث انبعاثات الاحتباس الحراري. لا يزال إنتاج البيوإيثانول (زراعة المحاصيل ، والشحن ، والتصنيع) يتطلب مساهمة كبيرة من الموارد غير المتجددة. البحث التكنولوجي والتلاعب بالأنزيمات لجعل العملية أكثر كفاءة ، مما يتطلب كمية أقل من المواد النباتية أو تستهلك أقل من الوقود الأحفوري ، هي في الأعمال ، لتحسين هذا المجال من التكنولوجيا الحيوية.