Šeit ir daži fermentu biotehnoloģijas piemēri, kurus jūs katru dienu varētu izmantot savās mājās. Daudzos gadījumos komerciālajos procesos vispirms tika izmantoti dabā sastopamie fermenti. Tomēr tas nenozīmē, ka izmantotais (-ie) ferments (-i) bija tik efektīvi, cik varētu būt.
Laika gaitā, pētot un uzlabojot olbaltumvielu inženierijas metodes, daudzi fermenti ir ģenētiski modificēti. Šīs modifikācijas ļauj tām būt efektīvākām vēlamajā temperatūrā, pH vai citos ražošanas apstākļos, kas parasti nav piemēroti fermentu aktivitātei (piemēram, skarbas ķīmiskas vielas). Tie ir arī piemērotāki un efektīvāki lietošanai rūpniecībā vai mājās.
Līmlapiņu noņemšana
Fermenti izmanto celulozes un papīra rūpniecībā, lai noņemtu “lipīgās” vielas - līmes, līmes un pārklājumus, kas tiek ievadīti celulozē, pārstrādājot papīru. Līmvielas ir lipīgi, hidrofobiski, elastīgi organiski materiāli, kas ne tikai pasliktina gala papīra produkta kvalitāti, bet var aizsprostot papīra rūpnīcas iekārtas un izmaksāt dīkstāves stundas.
Ķīmiskās metodes lipīgo vielu noņemšanai vēsturiski nav bijušas 100% apmierinošas. Līmvielas tur kopā esteru saites, un esterāzes enzīmu izmantošana celulozē ir ievērojami uzlabojusi to noņemšanu.
Esterāzes sagriež lipīgās vielas mazākos, ūdenī labāk šķīstošos savienojumos, atvieglojot to noņemšanu no celulozes. Kopš šīs desmitgades sākuma esterāzes ir kļuvušas par kopēju pieeju lipīgu vielu kontrolei.
Mazgāšanas līdzekļi
Fermenti ir izmantoti daudzu veidu mazgāšanas līdzekļos vairāk nekā 30 gadus, kopš tos pirmo reizi ieviesa Novozymes. Tradicionāli fermentus lietojot veļas mazgāšanas līdzekļos, tika iesaistīti tie, kas noārda olbaltumvielas, izraisot traipus, piemēram, tie, kas atrodami zāles traipos, sarkanvīnā un augsnē. Lipāzes ir vēl viena noderīga fermentu klase, ko var izmantot, lai izšķīdinātu tauku traipus un notīrītu tauku slazdus vai citas tīrīšanas uz taukiem bāzes.
Pašlaik populāra pētījumu joma ir fermentu izpēte, kas karstā un aukstā temperatūrā var panest vai pat veikt augstākas aktivitātes. Termotolerantu un kriotolerantu enzīmu meklēšana ir aptvērusi pasauli. Šie fermenti ir īpaši vēlami, lai uzlabotu veļas mazgāšanas procesus karstā ūdens ciklos un / vai zemā temperatūrā krāsu un tumšo krāsu mazgāšanai.
Tie ir noderīgi arī rūpnieciskiem procesiem, kur nepieciešama augsta temperatūra, vai bioremediācijai skarbos apstākļos (piemēram, Arktikā). Rekombinantie fermenti (inženierijas olbaltumvielas) tiek meklēti, izmantojot dažādas DNS tehnoloģijas, piemēram, mutagēzi uz vietas un DNS sajaukšanu.
Tekstilizstrādājumi
Fermentus tagad plaši izmanto, lai sagatavotu audumus, no kuriem izgatavoti apģērbi, mēbeles un citi mājsaimniecības priekšmeti. Pieaugošās prasības tekstilrūpniecības radītā piesārņojuma samazināšanai ir veicinājušas biotehnoloģiju sasniegumi, kas skarbās ķīmiskās vielas ir aizstājuši ar fermentiem gandrīz visā tekstilizstrādājumu ražošanā procesi.
Fermenti tiek izmantoti, lai uzlabotu kokvilnas sagatavošanu aušanai, samazinātu piemaisījumu daudzumu, samazinātu auduma “vilkšanu” vai kā priekšapstrādi pirms nomiršanas, lai samazinātu skalošanas laiku un uzlabotu krāsas kvalitāti.
Visas šīs darbības ne tikai padara procesu mazāk toksisku un videi draudzīgu, bet arī samazina izmaksas, kas saistītas ar ražošanas procesu; un samazināt dabas resursu (ūdens, elektrības, degvielas) patēriņu, vienlaikus uzlabojot arī gala tekstilizstrādājuma kvalitāti.
Pārtika un dzērieni
Tas ir vietējais enzīmu tehnoloģijas pielietojums, kas lielākajai daļai cilvēku jau ir pazīstams. Vēsturiski cilvēki gadsimtiem ilgi ir lietojuši fermentus agrīnā biotehnoloģiskā prakse, lai ražotu pārtiku, to īsti nezinot.
Agrāk ar mazāk tehnoloģijām bija iespējams pagatavot vīnu, alu, etiķi un sierus, jo to pieļāva rauga fermenti un esošās baktērijas.
Biotehnoloģija ir ļāvusi izolēt un raksturot specifiskos fermentus, kas ir atbildīgi par šiem procesiem. Tas ļāva izstrādāt specializētus celmus īpašām vajadzībām, kas uzlabo katra produkta garšu un kvalitāti.
Izmaksu samazināšana un cukurs
Fermentus var izmantot arī, lai padarītu procesu lētāku un paredzamāku, tāpēc ar katru pagatavoto partiju tiek nodrošināts kvalitatīvs produkts. Citi fermenti samazina novecošanai nepieciešamo laiku, palīdz precizēt vai stabilizēt produktu vai palīdz kontrolēt alkohola un cukura saturu.
Gadiem ilgi fermenti tiek izmantoti, lai cieti pārvērstu cukurā. Kukurūzas un kviešu sīrupus visā pārtikas rūpniecībā izmanto kā saldinātājus. Izmantojot fermentu tehnoloģiju, šo saldinātāju ražošana var būt lētāka nekā cukurniedru cukura izmantošana. Fermenti ir izstrādāti un uzlaboti, izmantojot biotehnoloģiskās metodes katram darbības posmam pārtikas ražošanas process.
Āda
Agrāk miecēšanas process slēpjas lietojamā ādā, kurā tika izmantotas daudzas kaitīgas ķīmiskas vielas. Enzīmu tehnoloģija ir attīstījusies tā, ka dažas no šīm ķīmiskajām vielām var aizstāt, vienlaikus palielinot procesa ātrumu un efektivitāti.
Fermentus var lietot pirmajos soļos, kad tauki un mati tiek noņemti no jēlām. Tos lieto arī tīrīšanas, keratīna un pigmenta noņemšanas laikā, kā arī ādas uzlabošanai. Āda miecēšanas procesā tiek stabilizēta arī, lai novērstu noteiktu puvi, lietojot noteiktus enzīmus.
Bioloģiski noārdāma plastmasa
Plastmasas, kas ražotas pēc tradicionālām metodēm, iegūst no neatjaunojamiem ogļūdeņražu resursiem. Tie sastāv no garām polimēra molekulām, kas ir cieši saistītas viena ar otru un kuras viegli sadalās, sadaloties mikroorganismiem.
Bioloģiski noārdāma plastmasa var izgatavot, izmantojot augu polimērus no kviešiem, kukurūzas vai kartupeļiem, un tie sastāv no īsākiem, vieglāk noārdāmiem polimēriem. Tā kā bioloģiski noārdāmās plastmasas ir vairāk ūdenī šķīstošas, daudzi pašreizējie produkti, kas tos satur, ir bioloģiski noārdāmu un nesadalāmu polimēru maisījums.
Dažas baktērijas savās šūnās var ražot plastmasas granulas. Šajā procesā iesaistīto enzīmu gēni ir klonēti augos, kas to lapās var ražot granulas. Augu izcelsmes plastmasas izmaksas ierobežo to izmantošanu, un tās nav apmierinājušas plaši patērētāji.
Bioetanols
Bioetanols ir a biodegviela kas jau ir guvis plašu sabiedrības atzinību. Jūs, iespējams, jau lietojat bioetanolu, kad automašīnai pievienojat degvielu. Bioetanolu var ražot no cieti saturošiem augu materiāliem, izmantojot fermentus, kas spēj efektīvi veikt konversiju.
Pašlaik kukurūza ir plaši izmantots cietes avots; tomēr pieaugošā interese par bioetanolu rada bažas, jo palielinās kukurūzas cenas un tiek apdraudēta kukurūza kā pārtikas piegāde. Citi augi, piemēram, kvieši, bambuss vai zālaugu veidi, ir iespējamie cietes avoti bioetanola ražošanai.
Fermentu ierobežojumi
Viņiem kā fermentiem ir savi ierobežojumi. Parasti tie ir efektīvi tikai mērenā temperatūrā un pH. Dažas esterāzes var būt efektīvas tikai pret noteikta veida esteriem, un citu ķīmisko vielu klātbūtne celulozē var kavēt to aktivitāti.
Zinātnieki vienmēr meklē jaunus fermentus un esošo enzīmu ģenētiskās modifikācijas; paplašināt to efektīvās temperatūras un pH diapazonus un substrāta iespējas.
Dažas domas pēc noslēguma
Runājot par siltumnīcefekta gāzu emisijām, tiek apspriests, vai bioetanola ražošanas un lietošanas izmaksas ir mazākas nekā fosilā kurināmā rafinēšanai un sadedzināšanai. Bioetanola ražošanai (kultūraugu audzēšana, nosūtīšana, ražošana) joprojām ir vajadzīgs liels neatjaunojamo resursu ieguldījums.
Biotehnoloģija un fermenti ir daudz mainījuši pasaules darbību un to, kā tiek mazināts cilvēku piesārņojums. Pašlaik atliek gaidīt, kā fermenti turpinās ietekmēt ikdienas dzīvi; tomēr, ja pašreizējā ir kāda norāde, visticamāk, ka fermentus var turpināt izmantot pozitīvām izmaiņām mūsu dzīvesveidā.