日常生活中的酶生物技术

以下是您可能会在自己家中每天使用的 生物技术的一些示例。 在许多情况下,商业过程首先利用天然存在的酶。 但是,这并不意味着所使用的酶与它们可能的效率一样高。 随着时间的推移,研究和改进的蛋白质工程方法,许多酶已经被基因修饰,以在期望的温度,pH或在通常抑制酶活性的其他制造条件下(例如苛刻的化学品)更有效,使得它们更加适合和高效用于工业或家庭应用。

胶粘剂去除

纸浆和造纸工业使用酶去除纸张回收过程中引入纸浆的“胶粘物”,胶水,粘合剂和涂料。 胶粘剂是粘性的,疏水性的,柔韧的有机材料,不仅降低了最终纸制品的质量,而且可能堵塞造纸机械并造成停机时间。 去除胶粘物的化学方法在历史上不是100%满意的。

胶粘剂通过酯键结合在一起,纸浆中酯酶的使用极大地改善了它们的去除。 酯酶将胶粘剂切成更小,更易溶于水的化合物,促进其从纸浆中除去。 自从这个十年的前半年以来,酯酶已成为胶粘物控制的常用方法。 它们的局限性是酶,它们通常仅在中等温度和pH下有效。 另外,某些酯酶可能仅对某些类型的酯有效,并且纸浆中存在其他化学物质可抑制其活性。

我们正在寻找新的酶,对现有酶进行遗传修饰,扩大它们的有效温度和pH范围以及底物能力。

洗涤剂

自诺维信首次推出以来,酶已用于多种洗涤剂中超过30年。 洗衣洗涤剂中酶的传统使用涉及降解蛋白质引起污渍的那些,例如在草渍,红葡萄酒和土壤中发现的那些。

脂肪酶是另一类有用的酶,可用于溶解脂肪污渍和清洁隔油池或其他基于脂肪的清洁应用。

目前,一个热门的研究领域是研究在炎热和寒冷的气温下可耐受甚至具有更高活性的酶。 寻找耐热和耐低温酶已经遍布全球。 这些酶对于改善热水循环中的洗衣过程和/或在用于洗涤颜色和深色的低温下特别理想。 它们对于需要高温的工业过程或者在恶劣条件下(如北极)的生物修复也很有用。 重组酶(工程蛋白质)正在寻求使用不同的DNA技术,如定点诱变和DNA改组。

纺织品

现在,酶广泛用于制备服装,家具和其他家居用品的织物。 越来越多的减少纺织工业污染的需求推动了生物技术的进步,在几乎所有的纺织品生产工艺中,生物技术的进步已经用酶代替了苛刻的化学品。 酶用于增强棉织物的编织,减少杂质,减少织物中的“拉力”,或作为染色前的预处理,以减少漂洗时间和提高颜色质量。

所有这些步骤不仅使该工艺的毒性和环保性降低,还降低了与生产过程相关的成本,并消耗了自然资源(水,电,燃料),同时也提高了最终纺织品的质量。

食物和饮料

这是国内大多数人已经熟悉的酶技术应用。 从历史上看,人类在早期的生物技术实践中已经使用了几个世纪的酶来生产食物,但没有真正意识到它。 例如,酿造酒,啤酒,醋和奶酪是可能的,因为酵母菌中的酶和细菌被利用。

生物技术已经可以分离和表征负责这些过程的特定酶。 它允许开发特定用途的专用菌株,以改善每种产品的风味和质量。

酶也可用于使工艺更便宜和更可预测,因此每批次酿造都可确保高质量的产品。 其他酶可缩短老化所需的时间,有助于澄清或稳定产品,或帮助控制酒精和糖含量。

多年来,酶也被用于将淀粉转化为糖。 玉米和小麦糖浆在整个食品工业中用作甜味剂。 使用酶技术,这些甜味剂的生产可以比使用甘蔗糖更便宜。 酶的开发和使用生物技术方法的改进,用于该过程的每一步。

皮革

过去,制革过程隐藏成可用的皮革,涉及使用许多有害化学物质。 酶技术的进步使得这些化学品中的一些可以被替换,并且该过程实际上更快且更高效。 有些酶可以应用于从皮革中去除脂肪和头发的过程的第一步。 清洁过程中还使用酶,角蛋白和色素去除,并提高皮革的柔软度。 它们还有助于在鞣制过程中稳定皮革以防止其腐烂。

生物降解塑料

用传统方法制造的塑料来自不可再生的碳氢化合物资源。 它们由长聚合物分子组成,这些分子彼此紧密结合,不会因分解微生物而容易分解。 生物可降解塑料可以使用来自小麦,玉米或马铃薯的植物聚合物制造,并且由更短,更容易降解的聚合物组成。

由于可生物降解塑料更易溶于水,因此许多含有它们的产品是可生物降解和不可降解聚合物的混合物。 某些细菌可以在细胞内产生塑料颗粒。 参与这一过程的酶的基因已经被克隆到可以在其叶中产生颗粒的植物中。 植物塑料的成本限制了它们的使用,并且它们没有得到广泛的消费者认可。

生物乙醇

生物乙醇是一种已被广泛接受的生物燃料。 当您向车辆添加燃料时,您可能已经在使用生物乙醇。 生物乙醇可以使用能够有效地进行转化的酶从淀粉植物材料生产。 目前,玉米是广泛使用的淀粉来源,但随着玉米价格上涨以及玉米作为食品供应受到威胁,对生物乙醇的兴趣日益提高引发担忧。 包括小麦,竹子或其他草的其他植物是生产生物乙醇的淀粉的候选来源。

就生物乙醇的成本而言,在温室气体排放方面,化石燃料的消耗量是否低于生物乙醇的成本是值得商榷的。 生物乙醇生产(种植作物,运输,制造)仍需要大量的不可再生资源。 为了提高该工艺的效率,从而需要更少的植物原料或更少的化石燃料,酶的技术研究和操作正在进行中,以改进这一领域的生物技术。