آنزیم‌های صنعتی

آنزیم‌های صنعتی آنزیمهایی هستند که به صورت تجاری در انواع صنایع مانند استفاده دارویی، مواد شیمیایی، سوخت‌های زیستی، مواد غذایی و آشامیدنی و محصولات مصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

به دلیل پیشرفت‌های انجام شده در سال‌های اخیر، تجزیه بیوکاتالیز از طریق آنزیم‌های جدا شده مقرون به صرفه تر از استفاده از سلول‌های کامل است. آنزیم‌ها ممکن است به عنوان یک عملیات واحد در یک فرایند برای تولید یک محصول مورد نظر استفاده شوند. کاتالیز بیولوژیک صنعتی از طریق آنزیم‌ها به دلیل توانایی عملکرد آنها در شرایط معتدل و ویژگی‌های ویژه کاریال و موقعیتی استثنایی، مواردی را که فرایندهای شیمیایی سنتی فاقد آن هستند، در سال‌های اخیر رشد سریعی را تجربه کرده‌است.[۱] آنزیم‌های جدا شده معمولاً در واکنشهای هیدرولیز و ایزومریزاسیون استفاده می‌شوند. هنگامی که یک واکنش به یک عامل مشترک نیاز دارد سلول‌های کامل به‌طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه ممکن است عوامل در شرایط آزمایشگاهی ایجاد شود، اما استفاده از سلول‌های فعال متابولیک معمولاً مقرون به صرفه تر است.

آنزیم‌ها به عنوان یک عملیات واحد

بی حرکتی

آنزیم‌ها و خصوصیات آنها با وجود قابلیت‌های کاتالیزوری عالی، باید در بسیاری از موارد قبل از اجرای صنعتی بهبود یابند. برخی از جنبه‌های آنزیم‌ها که باید قبل از اجرا بهبود یابند، پایداری، فعالیت، مهار توسط محصولات واکنش و انتخاب نسبت به لایه‌های غیرطبیعی است. این ممکن است از طریق بیحرکتی آنزیم‌ها روی یک ماده جامد مانند یک ساپورت متخلخل حاصل شود.[۲] بی حرکتی آنزیم‌ها روند بهبود را بسیار ساده می‌کند ، کنترل فرایند را افزایش می‌دهد و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد. بسیاری از تکنیک‌های بی حرکتی مانند جذب، اتصال کووالانسی وجود دارد.[۳] در فرایندهای بی حرکتی ایده‌آل برای اطمینان از پایداری آنزیم‌ها نباید از واکنش دهنده‌های بسیار سمی در روش بی حرکتی استفاده شود. پس از بی حرکتی کامل، آنزیم‌ها به یک مخزن واکنش برای تجزیه بیولوژیک وارد می‌شوند.

جذب

اتصال کووالانسی

 
نمونه بی حرکتی آنزیم از طریق اتصال کووالانسی

بهبود

آنزیم‌ها معمولاً هزینه عملیاتی قابل توجهی را برای فرایندهای صنعتی تشکیل می‌دهند و در بسیاری از موارد برای اطمینان از امکان اقتصادی بودن یک فرایند، باید بازیابی و مورد استفاده مجدد قرار گیرند. اگرچه برخی از فرایندهای زیست کاتالیستی با استفاده از حلال‌های آلی کار می‌کنند، اما اکثر فرایندها در محیط‌های آبی اتفاق می‌افتند و سهولت جداسازی را بهبود می‌بخشند.[۱] بیشتر فرایندهای بیوکاتالیستی به‌صورت دسته ای رخ می‌دهد و آنها را از فرایندهای شیمیایی متمایز می‌کند. در نتیجه، فرایندهای زیستی معمولی پس از تبدیل بیولوژیکی از تکنیک جداسازی استفاده می‌کنند. در این حالت، تجمع محصول ممکن است باعث مهار فعالیت آنزیم شود.

آنزیم‌ها به عنوان یک عملیات واحد
آنزیم صنعت کاربرد
پالاتاز[۴] غذا طعم پنیر را افزایش دهید
لیپوزیم TL IM غذا شفاف شدن روغن نباتی
لیپاز AK Amano دارویی سنتز ترکیبات کایرال
لیپوپان F غذا امولسیون کننده
سلولاز[۵] سوخت زیستی دسته ای از آنزیم‌هایی که سلولز را به مونومرهای گلوکز تخریب می‌کنند
آمیلاز[۶] غذا / سوخت زیستی دسته ای از آنزیم‌هایی که نشاسته را به مونومرهای گلوکز تخریب می‌کنند
ایزومراز زیلوز[۷] غذا تولید زیاد شربت ذرت با فروکتوز
رزیناز کاغذ کنترل پیچ در پردازش کاغذ
پنی سیلین آمیداز[۸] دارویی تولید آنتی‌بیوتیک مصنوعی
آمیداز شیمیایی دسته ای از آنزیم‌های مورد استفاده برای تولید اسید آمینه خالص غیر پروتئین زا از نظر انانتیومری

آنزیم‌ها به عنوان یک محصول

برای صنعتی سازی یک آنزیم، فرایندهای تولید آنزیم بالادست و پایین دست زیر در نظر گرفته می‌شود:

بالادست

فرایندهای بالادستی فرایندهایی هستند که به تولید آنزیم کمک می‌کنند.

پایین دست

فرایندهای پایین دستی آنهایی هستند که به جداسازی یا خالص سازی آنزیم‌ها کمک می‌کنند.

آنزیم‌های خالص یا به صورت خالص به صنایع دیگر فروخته می‌شوند، یا به کالاهای مصرفی اضافه می‌شوند.

آنزیم‌ها به عنوان یک محصول دلخواه
آنزیم صنعت کاربرد
نووزیم -۴۳۵[۴] کالاهای مصرفی تولید ایزوپروپیل میریستات (لوازم آرایشی)
بروملین[۹] غذا نرم‌کننده گوشت
نوپازیم غذا کیفیت رشته فرنگی را بهبود ببخشید
آسپاراژیناز[۱۰] دارویی جهت درمان سرطان لنفاوی
فیشین[۱۱] دارویی بهبود گوارش
اوروکیناز[۱۲] دارویی پادبند
β-لاکتاماز دارویی درمان آلرژی به پنی سیلین
سوبتیلیسین[۱۳] کالاهای مصرفی پودر لباس‌شویی

جستارهای وابسته

منابع

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ Schmid, A.; Dordick, J. S.; Hauer, B.; Kiener, A.; Wubbolts, M.; Witholt, B. (2001). "Industrial biocatalysis today and tomorrow". Nature. 409 (6817): 258–268. doi:10.1038/35051736. PMID 11196655.
  2. Mateo, Car; Fernandez-Lorente, Gloria; Guisan, Jose; Fernandez-Lafuente, Roberto (2007). "Improvement of enzyme activity, stability and selectivity via immobilization techniques". Enzyme and Microbial Technology. 40 (6): 1451–1463. doi:10.1016/j.enzmictec.2007.01.018.
  3. Datta, Sumitra; Christena, L. Rene; Rajaram, Yamuna Rani Sriramulu (2017-04-17). "Enzyme immobilization: an overview on techniques and support materials". 3 Biotech. 3 (1): 1–9. doi:10.1007/s13205-012-0071-7. ISSN 2190-5738. PMC 3563746. PMID 28324347.
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ Houde, Alain; Kademi, Ali; Leblanc, Danielle (2004-07-01). "Lipases and their industrial applications: an overview". Applied Biochemistry and Biotechnology. 118 (1–3): 155–170. doi:10.1385/ABAB:118:1-3:155. ISSN 0273-2289. PMID 15304746.
  5. Sun, Ye; Cheng, Jiayang (2002-05-01). "Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review". Bioresource Technology. Reviews Issue. 83 (1): 1–11. doi:10.1016/S0960-8524(01)00212-7. PMID 12058826.
  6. van der Maarel, Marc J. E. C; van der Veen, Bart; Uitdehaag, Joost C. M; Leemhuis, Hans; Dijkhuizen, L (2002-03-28). "Properties and applications of starch-converting enzymes of the α-amylase family". Journal of Biotechnology. 94 (2): 137–155. doi:10.1016/S0168-1656(01)00407-2. PMID 11796168.
  7. Bhosale, S. H.; Rao, M. B.; Deshpande, V. V. (1996-06-01). "Molecular and industrial aspects of glucose isomerase". Microbiological Reviews. 60 (2): 280–300. ISSN 0146-0749. PMC 239444. PMID 8801434.
  8. Buchholz, Klaus (2016-05-01). "A breakthrough in enzyme technology to fight penicillin resistance—industrial application of penicillin amidase". Applied Microbiology and Biotechnology. 100 (9): 3825–3839. doi:10.1007/s00253-016-7399-6. ISSN 0175-7598. PMID 26960323.
  9. Bekhit, Alaa A.; Hopkins, David L.; Geesink, Geert; Bekhit, Adnan A.; Franks, Philip (2014-01-01). "Exogenous Proteases for Meat Tenderization". Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 54 (8): 1012–1031. doi:10.1080/10408398.2011.623247. ISSN 1040-8398. PMID 24499119.
  10. Lanvers-Kaminsky, Claudia (2017-03-01). "Asparaginase pharmacology: challenges still to be faced". Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 79 (3): 439–450. doi:10.1007/s00280-016-3236-y. ISSN 0344-5704. PMID 28197753.
  11. González-Rábade, Nuria; Badillo-Corona, Jesús Agustín; Aranda-Barradas, Juan Silvestre; Oliver-Salvador, María del Carmen (2011-11-01). "Production of plant proteases in vivo and in vitro — A review". Biotechnology Advances. 29 (6): 983–996. doi:10.1016/j.biotechadv.2011.08.017. PMID 21889977.
  12. Kotb, Essam (2014-05-01). "The biotechnological potential of fibrinolytic enzymes in the dissolution of endogenous blood thrombi". Biotechnology Progress. 30 (3): 656–672. doi:10.1002/btpr.1918. ISSN 1520-6033. PMID 24799449.
  13. "Spar Bio Laundry Tablets". Archived from the original on 23 September 2020. Retrieved 2017-04-18.