Štai keletas fermentų biotechnologijų pavyzdžių, kuriuos galite naudoti kiekvieną dieną savo namuose. Daugeliu atvejų komerciniuose procesuose pirmiausia buvo naudojami natūraliai esantys fermentai. Tačiau tai nereiškia, kad naudojami fermentai buvo tokie efektyvūs, kokie galėtų būti.
Laikui bėgant, atliekant tyrimus ir tobulinant baltymų inžinerijos metodus, daugelis fermentų buvo genetiškai modifikuoti. Šie pakeitimai leidžia jiems būti efektyvesniems esant norimai temperatūrai, pH ar kitoms gamybos sąlygoms, paprastai netinkamoms fermentų veiklai (pvz., Stiprioms cheminėms medžiagoms). Jie taip pat yra labiau pritaikomi ir efektyvesni pramonėje ar namuose.
Lipnių pašalinimas
Fermentai celiuliozės ir popieriaus pramonė naudoja „lipnioms medžiagoms“ pašalinti - klijams, klijams ir dangoms, kurios į celiuliozę patenka perdirbant popierių. Lipnios medžiagos yra lipnios, hidrofobiškos, lanksčios organinės medžiagos, kurios ne tik pablogina galutinio popieriaus produkto kokybę, bet ir gali užkimšti popieriaus gamyklos mašinas ir kainuoti prastovos valandas.
Cheminiai lipnių pašalinimo metodai istoriškai nebuvo 100% patenkinami. Lipniąsias medžiagas laiko esterinės jungtys, o esterazės fermentų naudojimas išspaudose žymiai pagerino jų pašalinimą.
Esterazės supjausto lipnius į mažesnius, vandenyje labiau tirpstančius junginius, palengvindami jų pašalinimą iš minkštimo. Nuo šio dešimtmečio pradžios esterazės tapo įprastu lipnių kontrolės metodu.
Plovikliai
Fermentai buvo naudojami įvairiuose plovikliuose daugiau nei 30 metų nuo tada, kai juos pirmą kartą pristatė „Novozymes“. Tradicinis fermentų naudojimas skalbimo plovikliuose apėmė tuos, kurie skaido baltymus, sukeliančius dėmes, pavyzdžiui, tuos, kurie randami žolių dėmėse, raudonajame vyne ir dirvoje. Lipazės yra dar viena naudinga fermentų klasė, kuri gali būti naudojama riebalų dėmėms tirpinti ir riebalų gaudyklėms valyti ar kitoms valymo priemonėms riebalų pagrindu.
Šiuo metu populiari tyrimų sritis yra fermentų, kurie gali toleruoti ar net atlikti didesnę veiklą karštoje ir šaltoje temperatūroje, tyrimas. Termotoleruojančių ir kriotoleruojančių fermentų paieška apėmė pasaulį. Šie fermentai yra ypač pageidautini gerinant skalbimo procesus karšto vandens cikluose ir (arba) esant žemai temperatūrai skalbiant spalvas ir tamsias spalvas.
Jie taip pat naudingi pramoniniams procesams, kur reikalinga aukšta temperatūra, arba bioremediacijai atšiauriomis sąlygomis (pvz., Arktyje). Rekombinantinių fermentų (inžinerinių baltymų) ieškoma naudojant skirtingas DNR technologijas, tokias kaip mutagenezė į vietą ir DNR maišymas.
Tekstilė
Fermentai dabar plačiai naudojami audiniams, iš kurių gaminami drabužiai, baldai ir kiti namų apyvokos daiktai, paruošti. Didėjantys reikalavimai sumažinti tekstilės pramonės sukeliamą taršą paskatino biotechnologijas pažanga, kuri atšiaurias chemines medžiagas pakeitė fermentais beveik visoje tekstilės gamyboje procesus.
Fermentai naudojami siekiant pagerinti medvilnės paruošimą audimui, sumažinti priemaišas, sumažinti audinio „traukimą“ arba kaip išankstinį apdorojimą prieš numirimą, siekiant sumažinti skalavimo laiką ir pagerinti spalvų kokybę.
Visi šie veiksmai ne tik padaro procesą mažiau toksišką ir ekologišką, bet ir sumažina su gamybos procesu susijusias išlaidas; ir sumažinti gamtinių išteklių (vandens, elektros, kuro) vartojimą, kartu gerinant galutinio tekstilės gaminio kokybę.
Maistas ir gėrimai
Tai yra vietinė fermentų technologija, kurią dauguma žmonių jau žino. Istoriškai žmonės šimtmečius vartojo fermentus ankstyvosios biotechnologinės praktikos, gaminti maisto produktus, to tikrai nežinant.
Anksčiau naudojant mažiau technologijų buvo galima gaminti vyną, alų, actą ir sūrius, nes mielėse esantys fermentai ir esamos bakterijos leido tai padaryti.
Biotechnologija leido išskirti ir apibūdinti specifinius fermentus, atsakingus už šiuos procesus. Tai leido sukurti specializuotus štamus, skirtus konkrečiam naudojimui, kurie pagerintų kiekvieno produkto skonį ir kokybę.
Sąnaudų mažinimas ir cukrus
Fermentai taip pat gali būti naudojami tam, kad procesas būtų pigesnis ir labiau nuspėjamas, todėl kiekviena gaminama partija užtikrinama kokybišku produktu. Kiti fermentai sutrumpina senėjimui reikalingą laiką, padeda paaiškinti ar stabilizuoti produktą arba padeda kontroliuoti alkoholio ir cukraus kiekį.
Daugelį metų fermentai buvo naudojami krakmolui paversti cukrumi. Kukurūzų ir kviečių sirupai naudojami maisto pramonėje kaip saldikliai. Naudojant fermentų technologiją, šių saldiklių gamyba gali būti pigesnė nei naudojant cukranendrių cukrų. Fermentai buvo sukurti ir patobulinti taikant biotechnologinius metodus kiekvienam žingsniui maisto gamybos procesą.
Oda
Anksčiau rauginimo procesas pasislėpė į odą, kurioje buvo naudojama daug kenksmingų cheminių medžiagų. Fermentų technologija pažengė taip, kad kai kurias iš šių cheminių medžiagų galima pakeisti, tuo pačiu padidinant proceso greitį ir efektyvumą.
Fermentus galima naudoti pirmaisiais žingsniais, kai riebalai ir plaukai pašalinami iš kailių. Jie taip pat naudojami valant, šalinant keratiną ir pigmentą, taip pat siekiant pagerinti kailio minkštumą. Oda rauginimo proceso metu taip pat stabilizuojasi, kad naudojant tam tikrus fermentus ji nesupūtų.
Biologiškai skaidomas plastikas
Tradiciniais metodais gaminamos plastmasės gaunamos iš neatsinaujinančių angliavandenilių išteklių. Jie susideda iš ilgų polimero molekulių, kurios yra glaudžiai susijusios viena su kita ir kurių lengvai neskaidoma skaidant mikroorganizmams.
Biologiškai skaidomas plastikas gali būti gaminami iš augalinių polimerų iš kviečių, kukurūzų ar bulvių ir susideda iš trumpesnių, lengviau skaidomų polimerų. Kadangi biologiškai skaidūs plastikai yra labiau tirpūs vandenyje, daugelis dabartinių produktų, kuriuose jų yra, yra biologiškai skaidžių ir neskaidžių polimerų mišinys.
Tam tikros bakterijos savo ląstelėse gali gaminti plastiko granules. Fermentų, dalyvaujančių šiame procese, genai buvo klonuoti į augalus, kurie gali gaminti granules savo lapuose. Augalinės kilmės plastikų kaina riboja jų naudojimą, todėl vartotojai jų nepriėmė.
Bioetanolis
Bioetanolis yra a biokuras kad jau sulaukė plačios visuomenės pritarimo. Galbūt jau naudojate bioetanolį, kai į savo transporto priemonę įpilate degalų. Bioetanolis gali būti gaminamas iš augalinių krakmolingų medžiagų, naudojant fermentus, galinčius efektyviai atlikti konversiją.
Šiuo metu kukurūzai yra plačiai naudojamas krakmolo šaltinis; tačiau didėjantis susidomėjimas bioetanoliu kelia susirūpinimą, nes kukurūzų kainos kyla ir kyla grėsmė kukurūzams kaip maisto atsargoms. Kiti augalai, tokie kaip kviečiai, bambukai ar žolių rūšys, yra galimi krakmolo šaltiniai bioetanolio gamybai.
Fermentų apribojimai
Kaip fermentai, jie turi savo apribojimus. Paprastai jie veiksmingi tik esant vidutinei temperatūrai ir pH. Be to, tam tikros esterazės gali būti veiksmingos tik tam tikrų tipų esteriams, o kitų cheminių medžiagų buvimas minkštime gali slopinti jų aktyvumą.
Mokslininkai visada ieško naujų fermentų ir esamų fermentų genetinių modifikacijų; išplėsti jų efektyvios temperatūros ir pH diapazonus bei substrato galimybes.
Kai kurios mintys baigiant
Kalbant apie šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą, diskutuojama, ar bioetanolio gamybos ir naudojimo išlaidos yra mažesnės nei iškastinio kuro perdirbimo ir deginimo išlaidos. Bioetanolio gamybai (pasėlių auginimas, gabenimas, gamyba) vis dar reikia daug neatsinaujinančių išteklių.
Biotechnologijos fermentai labai pakeitė pasaulio veikimą ir sušvelnino žmonių taršą. Šiuo metu belieka pamatyti, kaip fermentai ir toliau paveiks kasdienį gyvenimą; tačiau, jei dabartis yra kokia nors indikacija, tikėtina, kad fermentai gali ir toliau būti naudojami teigiamiems mūsų gyvenimo būdo pokyčiams.