Wie wirkt sich die Enzymbiotechnologie auf meinen Alltag aus?

Hier sind einige Beispiele für Enzymbiotechnologie, die Sie jeden Tag in Ihrem eigenen Zuhause verwenden können. In vielen Fällen nutzten die kommerziellen Verfahren zunächst natürlich vorkommende Enzyme. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die verwendeten Enzyme so effizient waren, wie sie sein könnten.

Mit der Zeit, der Forschung und verbesserten Protein-Engineering-Methoden wurden viele Enzyme genetisch verändert. Diese Modifikationen ermöglichen es ihnen, bei den gewünschten Temperaturen, dem pH-Wert oder anderen Herstellungsbedingungen, die typischerweise für die Enzymaktivität ungeeignet sind (z. B. aggressive Chemikalien), wirksamer zu sein. Sie sind auch für industrielle oder private Anwendungen anwendbarer und effizienter.

Stickies entfernen

Enzyme werden von der Zellstoff- und Papierindustrie zum Entfernen von „Klebrigen“ verwendet - den Klebstoffen, Klebstoffen und Beschichtungen, 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 verringern, sondern auch die Maschinen der Papierfabrik verstopfen und stundenlange Ausfallzeiten kosten können.

Chemische Verfahren zum Entfernen von Klebrigen waren in der Vergangenheit nicht zu 100% zufriedenstellend. Stickies werden durch Esterbindungen zusammengehalten, und die Verwendung von Esteraseenzymen in Zellstoff hat ihre Entfernung erheblich verbessert.

Esterasen schneiden die Klebrigen in kleinere, wasserlöslichere Verbindungen und erleichtern so deren Entfernung aus dem Fruchtfleisch. Seit der ersten Hälfte dieses Jahrzehnts sind Esterasen ein gängiger Ansatz zur Kontrolle von Stickies.

Reinigungsmittel

Enzyme werden seit über 30 Jahren in vielen Arten von Waschmitteln verwendet, seit sie erstmals von Novozymes eingeführt wurden. Die traditionelle Verwendung von Enzymen in Waschmitteln umfasste diejenigen, die Proteine ​​abbauen, die Flecken verursachen, wie sie in Grasflecken, Rotwein und Erde vorkommen. Lipasen sind eine weitere nützliche Klasse von Enzymen, die zum Auflösen von Fettflecken und zum Reinigen von Fettabscheidern oder anderen Reinigungsanwendungen auf Fettbasis verwendet werden können.

Derzeit ist ein beliebtes Forschungsgebiet die Untersuchung von Enzymen, die bei heißen und kalten Temperaturen tolerieren oder sogar höhere Aktivitäten aufweisen können. Die Suche nach thermotoleranten und kryotoleranten Enzymen hat die ganze Welt umspannt. Diese Enzyme sind besonders wünschenswert zur Verbesserung von Waschprozessen in Heißwasserkreisläufen und / oder bei niedrigen Temperaturen zum Waschen von Farben und Dunkelheiten.

Sie sind auch nützlich für industrielle Prozesse, bei denen hohe Temperaturen erforderlich sind, oder für die Bioremediation unter rauen Bedingungen (z. B. in der Arktis). Rekombinante Enzyme (manipulierte Proteine) werden unter Verwendung verschiedener DNA-Technologien wie ortsgerichteter Mutagenese und DNA-Shuffling gesucht.

Textilien

Enzyme werden heute häufig zur Herstellung der Stoffe verwendet, aus denen Kleidung, Möbel und andere Haushaltsgegenstände hergestellt werden. Die steigenden Anforderungen an die Reduzierung der durch die Textilindustrie verursachten Umweltverschmutzung haben die Biotechnologie angeheizt Fortschritte, die in fast allen Textilherstellern aggressive Chemikalien durch Enzyme ersetzt haben Prozesse.

Enzyme werden verwendet, um die Vorbereitung von Baumwolle zum Weben zu verbessern, Verunreinigungen zu reduzieren, „Zugkräfte“ im Stoff zu minimieren oder als Vorbehandlung vor dem Färben, um die Spülzeit zu verkürzen und die Farbqualität zu verbessern.

All diese Schritte machen den Prozess nicht nur weniger giftig und umweltfreundlich, sondern senken auch die mit dem Produktionsprozess verbundenen Kosten. Reduzierung des Verbrauchs natürlicher Ressourcen (Wasser, Strom, Kraftstoffe) bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität des endgültigen Textilprodukts.

Lebensmittel und Getränke

Es ist die heimische Anwendung für Enzymtechnologie, mit der die meisten Menschen bereits vertraut sind. Historisch gesehen verwenden Menschen seit Jahrhunderten Enzyme frühe biotechnologische Praktiken, um Lebensmittel zu produzieren, ohne es wirklich zu wissen.

In der Vergangenheit war es mit weniger Technologie möglich, Wein, Bier, Essig und Käse herzustellen, da die Enzyme in Hefe und die vorhandenen Bakterien dies zuließen.

Die Biotechnologie hat es ermöglicht, die spezifischen Enzyme, die für diese Prozesse verantwortlich sind, zu isolieren und zu charakterisieren. Es hat die Entwicklung spezialisierter Stämme für bestimmte Verwendungszwecke ermöglicht, die den Geschmack und die Qualität jedes Produkts verbessern.

Kostensenkung und Zucker

Enzyme können auch verwendet werden, um den Prozess billiger und vorhersehbarer zu machen, sodass bei jeder gebrauten Charge ein Qualitätsprodukt gewährleistet ist. Andere Enzyme verkürzen die für das Altern erforderliche Zeit, helfen bei der Klärung oder Stabilisierung des Produkts oder bei der Kontrolle des Alkohol- und Zuckergehalts.

Seit Jahren werden Enzyme verwendet, um Stärke in Zucker umzuwandeln. Mais und Weizensirupe werden in der gesamten Lebensmittelindustrie als Süßungsmittel verwendet. Mit Hilfe der Enzymtechnologie kann die Herstellung dieser Süßstoffe kostengünstiger sein als mit Zuckerrohrzucker. Enzyme wurden unter Verwendung biotechnologischer Methoden für jeden Schritt in der EU entwickelt und verbessert Prozess der Lebensmittelproduktion.

Leder

In der Vergangenheit wurden beim Gerben von Häuten in brauchbarem Leder viele schädliche Chemikalien verwendet. Die Enzymtechnologie wurde dahingehend weiterentwickelt, dass einige dieser Chemikalien ersetzt werden können, während die Geschwindigkeit und Effizienz des Prozesses erhöht werden.

Enzyme können in den ersten Schritten angewendet werden, in denen Fett und Haare aus den Häuten entfernt werden. Sie werden auch während der Reinigung sowie der Entfernung von Keratin und Pigmenten und zur Verbesserung der Weichheit der Haut verwendet. Leder wird auch während des Bräunungsprozesses stabilisiert, um zu verhindern, dass es bei Verwendung bestimmter Enzyme verrottet.

Biologisch abbaubarer Kunststoff

Nach traditionellen Methoden hergestellte Kunststoffe stammen aus nicht erneuerbaren Kohlenwasserstoffressourcen. Sie bestehen aus langen Polymermolekülen, die fest aneinander gebunden sind und durch Zersetzung von Mikroorganismen nicht leicht abgebaut werden können.

Biologisch abbaubare Kunststoffe kann unter Verwendung von Pflanzenpolymeren aus Weizen, Mais oder Kartoffeln hergestellt werden und besteht aus kürzeren, leichter abbaubaren Polymeren. Da biologisch abbaubare Kunststoffe wasserlöslicher sind, sind viele aktuelle Produkte, die sie enthalten, eine Mischung aus biologisch abbaubaren und nicht abbaubaren Polymeren.

Bestimmte Bakterien können in ihren Zellen Kunststoffkörnchen produzieren. Die Gene für Enzyme, die an diesem Prozess beteiligt sind, wurden in Pflanzen kloniert, die das Granulat in ihren Blättern produzieren können. Die Kosten für pflanzliche Kunststoffe beschränken ihre Verwendung und sie haben keine breite Akzeptanz bei den Verbrauchern gefunden.

Bioethanol

Bioethanol ist a Biotreibstoff das hat bereits breite öffentliche Akzeptanz gefunden. Möglicherweise verwenden Sie bereits Bioethanol, wenn Sie Ihrem Fahrzeug Kraftstoff hinzufügen. 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 gibt jedoch Anlass zur Sorge, da die Maispreise steigen und Mais als Nahrungsmittelversorgung bedroht ist. Andere Pflanzen wie Weizen, Bambus oder Grassorten sind mögliche Kandidaten für Stärkequellen für die Bioethanolproduktion.

Enzymbeschränkungen

Als Enzyme haben sie ihre Grenzen. Sie sind typischerweise nur bei mäßiger Temperatur und mittlerem pH-Wert wirksam. Bestimmte Esterasen sind möglicherweise nur gegen bestimmte Arten von Estern wirksam, und das Vorhandensein anderer Chemikalien in der Pulpe kann deren Aktivität hemmen.

Wissenschaftler suchen immer nach neuen Enzymen und genetischen Veränderungen bestehender Enzyme. ihre effektiven Temperatur- und pH-Bereiche und Substratfähigkeiten zu erweitern.

Einige Gedanken zum Abschluss

In Bezug auf die Treibhausgasemissionen wird diskutiert, ob die Kosten für die Herstellung und Verwendung von Bioethanol geringer sind als die für die Raffination und Verbrennung fossiler Brennstoffe. Die Bioethanolproduktion (Anbau von Pflanzen, Schifffahrt, Herstellung) erfordert immer noch einen großen Einsatz nicht erneuerbarer Ressourcen.

Biotechnologie und Enzyme haben viel an der Funktionsweise der Welt und an der Minderung der menschlichen Umweltverschmutzung verändert. Derzeit bleibt abzuwarten, wie sich Enzyme weiterhin auf den Alltag auswirken werden. Wenn die Gegenwart jedoch ein Hinweis ist, ist es wahrscheinlich, dass Enzyme weiterhin für positive Veränderungen in unserer Lebensweise verwendet werden.

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