طرح توجیهی آنزیم های صنعتی | آنزیم های صنایع غذایی و شوینده

معرفی طرح توجیهی آنزیم های صنعتی | آلفا آیملاز | لیپاز | پکتیناز | پروتئاز خنثی | پروتئاز قلیایی

بیوتکنولوژی دانشی است که در پهنه وسیع آن از امکانات ژنتیکی موجودات زنده اصولاً برای بهبود زندگی بشر استفاده می شود. بسیاری این اصطلاح را به فرایندهای صنعتی که در آنها از موجودات زنده برای تولید مواد مختلف اعم از غذایی، دارویی و شیمیایی استفاده می شود، اطلاق میکنند. امروزه با تکیه بر دانش بیوتکنولوژی محصولات بسیار با ارزشی از میکروارگانیسم های مختلف به دست می آید. از جمله این محصولات می‌توان به انواع متنوعی از آنزیم هایی اشاره کرد که برای تولید آنها در صنعت از موجودات تک سلولی استفاده می‌شود. اولین و بزرگترین تحول در زمینه بیوتکنولوژی کشف پدیده تخمیر بود که ره گشای بشر در استفاده از موجودات زنده جهت بهره‌برداری از مواد خام و پیشرفت علوم و صنایع مربوط به آن گردید. سابقه میکرو ارگانیسمها برای تولید مواد خوراکی نظیر سرکه، ماست، و پنیر بیش از 80 هزار سال می رسد . چون مهمترین عامل تغییر مواد در طبیعت ، میکروارگانیسمها هستند به دنبال آن به تدریج نقش باکتریها در تثبیت ازت ،تولید آنتی بیوتیکها، آنزیمها، اسیدهای آمینه و ویتامینها مشخص شد.

امروزه با فرایند های بیوتکنولوژی که در تولید فراورده های تخمیری و افزودنیها به کار گرفته میشوند به طور قابل ملاحظه ای تهیه ی غذا و تولیدات دیگر را از لحاظ نگهد اری مواد خام و تغییرات آن برای مصارف مختلف تحت تاثیر قرار می دهند. یکی از اهداف فعالیتهای بیوتکنولوژیک تولید و دستورزی آنزیمها است . آنزیمها ترکیباتی بسیار پیچیده هستند که به طور طبیعی در واکنشهای بیولوژیک نقش کاتالیزور را بر عهده دارند. این ترکیبات با اتصال به مواد شرکت کننده در واکنش انرژی لازم برای فعالسازی واکنش را تا حد بسیار زیادی کاهش می دهند و این امکان را فراهم می کنند که واکنشهای انرژی خواه به راحتی در دمای بدن موجودات زنده انجام شود . آنزیم ها را می توان از منابع مختلف گیاهی، حیوانی و از میکروارگانیسم ها ی مختلف مانند باکتریها و قارچها تهیه کرد.

اولین آنزیمی که به صورت صنعتی تولید شد، تاکاسدیاستاز آمیلاز قارچی بود که در سال 1894 به عنوان یک ماده دارو یی (برای درمان اختلالات گوارشی) در ایالات متحده استفاده می‌شد. در سال 1915 اختراع ثبت شده ای تحت عنوان «شستشوی هر نوع البسه با افزودنی های دارای آنزیم تریپسین» به اطلاع عموم رسید تا سال 1969 ،80 درصد مواد شستشوی لباس، حاوی آنزیم های مختلف به ویژه پروتئازها بودند . به همراه پروتئازها، از آنزیم های دیگری مانند لیپاز، آمیلاز، پکتیناز و اکسیدوردوکتازها نیز به صورت آزمایشی در صنعت تولید مواد شوینده استفاده شد.

به علت ایجاد آلرژی در بین کارگران کارخانه های سازنده و مصرف کنندگان در سال 1971 استفاده از پروتئازها در
مواد شوینده به شدت کاهش یافت و فروش جهانی آنها از 150 میلیون دلار به 3/1 میلیون دلار تنزل پیدا کرد . اما با توسعه تکنیکهای فرآوری ویژه ای نظیر کپسولی کردن ، امکان تولید ترکیبات دارای پروتئاز که خطری برای کارگران و مصرف کنندگان نداشتند فراهم گردید . امروزه 80 تا 85 درصد مواد شستشوی لباس در اروپا، حاوی پروتئازها می‌باشند اما این نوع مواد پاک کننده کاربرد خیلی کمتری در ایالات متحده دارند.
تهیه آمیلازها و آمیلو گلوکوزیدازها برای تولید گلوکز از نشاسته به کاربرد صنعتی جدیدی از آنزیم های صنعتی
منجر گردید . استفاده از گلوکز ایزومراز برای تولید فروکتوز نیز از سال1970 به طور وسیعی مورد استفاده قرار گرفت .
رنین میکروبی نیز در ردیف آنزیم های مهم محسوب می‌شود. این آنزیم از سال 1965 بجای رنین گوساله در تولید پنیر مورد استفاده قرار گرفته است . فروش ناخالص جهانی انزیمها در سال 1977 معادل 150 میلیون دلار بود . در حال حاضر آنزیم‌های زیر به صورت صنعتی تولید می شوند:

•  آنزیم‌های مورد استفاده در صنعت شوینده‌ها نظیر آمیلازها، پروتئازها، کاتالازها، لیپازها
• آنزیمهای مورد استفاده در صنعت با اهداف تجزیه ای نظیر گلوکزاکسیداز، گالاکتوزاکسیداز، الکل دهیدروژناز، هگزوکیناز، مورامیداز، کلسترول اکسیداز و غیره آنزیم‌های مورد استفاده در پزشکی نظیر آسپاراژیناز، پروتئازها، لیپازها و استرپتوکیناز ها، پنی‌سیلین-اسیلازها و ایزومرازها

آنزیمهای صنعتی معمولا در فرمانتورهای 120 مترمکعبی تولید می شوند اما آنزیم های مورد استفاده در پزشکی و مصارف تجزیه ای غالبا در فرمانتورهای کوچکتر تولید می گردند. پایین بودن غلظت آنزیم هایی که معمولا توسط نژادهای وحشی تولید می شوند مانع قابل ملاحظه‌ای در جهت تولید آنزیمها محسوب می‌گردد.

هرچند در سال 1972 قریب به 2000 آنزیم شناخته شد اما فقط 140 مورد از آنها قابل تولید و فروش بودند. میزان فروش عمدتا در حد 10 گرم و در بعضی موارد حتی میلی گرم می‌باشد. با توجه به تنوع فراوان آنزیم‌های صنعتی و لزوم انجام مطالعات تفصیلی در مورد تولید هر یک از انها در این گزارش فقط به بررسی اجمالی چهار آنزیم پر مصرف صنعتی می‌پردازیم.