日常生活中的酶生物技术

这里有一些酶生物技术的例子,你可以每天在家里使用。在许多情况下,商业工艺首先利用天然酶。然而,这并不意味着所使用的酶能发挥最大的效率。...

这里有一些酶生物技术的例子,你可以每天在家里使用。在许多情况下,商业工艺首先利用天然酶。然而,这并不意味着所使用的酶能发挥最大的效率。

Woman buys washing powder

随着时间的推移,研究和蛋白质工程方法的改进,许多酶都进行了基因改造。这些修饰使其在所需温度、pH值或通常不适合酶活性的其他制造条件下(例如,苛刻的化学品)更有效。它们也更适用于工业或家庭应用。

去除胶粘物

纸浆和造纸工业使用酶去除“胶粘物”——在纸张回收过程中引入纸浆的胶水、粘合剂和涂料。胶粘物是一种粘性、疏水性、柔韧的有机材料,不仅会降低最终纸张产品的质量,还会堵塞造纸厂的机器,造成数小时的停机时间。

过去,去除胶粘物的化学方法并非100%令人满意。胶粘物通过酯键连接在一起,在纸浆中使用酯酶大大提高了它们的去除率。

酯酶将胶粘物切割成更小、更易溶于水的化合物,便于将其从纸浆中去除。自本世纪初以来,酯酶已成为控制胶粘物的常用方法。

洗涤剂

自诺维信首次引入酶以来,酶已用于多种洗涤剂中超过30年。洗衣粉中酶的传统使用涉及那些降解蛋白质导致污渍的酶,例如在草渍、红酒和土壤中发现的酶。脂肪酶是另一类有用的酶,可用于溶解脂肪污渍、清洁油脂收集器或其他基于脂肪的清洁应用。

目前,一个热门的研究领域是研究在高温和低温下能够耐受甚至具有更高活性的酶。耐高温和耐低温酶的研究已经遍及全球。这些酶尤其适用于在热水循环和/或低温下改善洗衣过程,以洗涤颜色和深色衣物。

它们也适用于需要高温的工业过程,或恶劣条件下的生物修复(如北极)。正在使用不同的DNA技术寻找重组酶(工程蛋白),如定点突变和DNA改组。

纺织品

酶现在被广泛用于制备衣服、家具和其他家用物品所用的织物。减少纺织业造成的污染的需求不断增加,推动了生物技术的进步,几乎在所有纺织制造过程中都用酶取代了苛刻的化学物质。

酶用于增强织物用棉的准备,减少杂质,减少织物中的“拉力”,或作为染色前的预处理,以减少漂洗时间并改善颜色质量。

所有这些步骤不仅降低了工艺的毒性和环保性,还降低了与生产工艺相关的成本;减少自然资源(水、电、燃料)的消耗,同时提高最终纺织产品的质量。

食品和饮料

这是大多数人已经熟悉的酶技术在国内的应用。从历史上看,几个世纪以来,在早期的生物技术实践中,人类一直在使用酶来生产食品,而实际上并不知道这一点。

在过去,由于酵母中的酶和存在的细菌允许制造葡萄酒、啤酒、醋和奶酪,因此用较少的技术制造葡萄酒、啤酒、醋和奶酪是可能的。

生物技术使分离和鉴定负责这些过程的特定酶成为可能。它允许为特定用途开发专门的菌株,以改善每种产品的风味和质量。

降低成本和制糖

酶也可以用来使这个过程更便宜和更可预测,因此每一批酿造都能保证产品的质量。其他酶可缩短老化所需的时间,帮助澄清或稳定产品,或帮助控制酒精和糖含量。

多年来,酶被用来将淀粉转化为糖。玉米和小麦糖浆在整个食品工业中用作甜味剂。使用酶技术,这些甜味剂的生产比使用甘蔗糖便宜。在食品生产过程中的每一个步骤中,都使用生物技术方法开发和增强了酶。

皮革

在过去,将皮革鞣制成可用皮革的过程涉及使用许多有害化学物质。酶技术的进步使得这些化学物质中的一些可以被替代,同时提高了过程的速度和效率。

酶可以应用于从兽皮上去除脂肪和毛发的第一步。它们也用于清洁、去除角蛋白和色素,并增强皮革的柔软度。皮革在鞣制过程中也是稳定的,以防止在使用某些酶时腐烂。

生物降解塑料

用传统方法制造的塑料来自不可再生的碳氢化合物资源。它们由彼此紧密结合的长聚合物分子组成,不易被分解微生物分解。

生物可降解塑料可以使用小麦、玉米或土豆的植物聚合物制成,由更短、更容易降解的聚合物组成。由于生物可降解塑料更易溶于水,目前许多含有生物可降解塑料的产品是生物可降解聚合物和不可降解聚合物的混合物。

某些细菌可以在细胞内产生塑料颗粒。参与这一过程的酶基因已被克隆到植物中,这些植物可以在叶子中产生颗粒。植物塑料的成本限制了它们的使用,而且它们还没有得到消费者的广泛接受。

生物乙醇

生物乙醇是一种已经被公众广泛接受的生物燃料。在向车辆添加燃料时,您可能已经在使用生物乙醇。生物乙醇可以从含淀粉的植物材料中使用能够有效转化的酶来生产。

目前,玉米是广泛使用的淀粉来源;然而,随着玉米价格的上涨和玉米作为食品的供应受到威胁,人们对生物乙醇越来越感兴趣,这引起了人们的担忧。其他植物如小麦、竹子或禾本科植物可能是生产生物乙醇的淀粉的候选来源。

酶限制

作为酶,它们有其局限性。它们通常仅在中等温度和pH值下有效。此外,某些酯酶可能仅对某些类型的酯类有效,并且纸浆中存在其他化学品会抑制它们的活性。

科学家总是在寻找新的酶和现有酶的基因修饰;扩大其有效温度和pH范围以及底物能力。

关于结语的几点思考

就温室气体排放而言,制造和使用生物乙醇的成本是否低于提炼和燃烧化石燃料的成本,目前仍存在争议。生物乙醇生产(种植作物、运输、制造)仍然需要大量投入不可再生资源。

生物技术和酶在很大程度上改变了世界的运作方式,也改变了人类污染的缓解方式。目前,酶如何继续影响日常生活还有待观察;然而,如果现在有任何迹象的话,酶可能会继续被用于积极改变我们的生活方式。

  • 发表于 2021-09-02 19:17
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  • 分类:生物

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