آنزیم های بیوتکنولوژی  

آنزیم های بیوتکنولوژی

نویسنده:

ehsan hosnani
گردآوری، ترجمه و نگارش: احسان حُسنانی
کارشناس ارشد مهندسی شیمی گرایش بیوتکنولوژی ، دانش آموخته دانشگاه تربیت مدرس تهران




چکیده: آنزیمها پروتوئین هایی هستند که واکنشهای بیوشیمیایی را تسریع و به عبارت دیگر کاتالیز می کنند. 
آنزیمها پروتوئین هایی هستند که واکنشهای بیوشیمیایی را تسریع و به عبارت دیگر کاتالیز می کنند. تقریبا تمام فرایندهای داخل سلول برای اینکه به میزان قابل توجهی پیش روند به آنزیم احتیاج دارند. آنزیمها در طول واکنش مصرف نمی شوند و تعادل شیمیایی را هم جابجا نمی کنند بلکه همانند دیگر کاتالیزگر ها با کاهش انرژی فعال سازی ، واکنش را تسریع می کنند.


 آنزیم ها

برخی آنزیمها سرعت واکنش را میلیونها مرتبه تسریع می کنند! درحال حاضر حدود 4000واکنش شیمیایی که باکاتالیزگری آنزیم انجام می شوند شناخته شده است.
تفاوت مهم آنزیمها با دیگر کاتالیزگرها اختصاصی بودنشان است. در صنعت هنگامی که اختصاصی بودن یک کاتالیزگر خیلی اهمیت داشته باشد از آنزیم استفاده می شود. در به کار گیری آنزیمها محدودیتهایی مثل تعداد کم واکنشهایی که می توانند کاتالیز کنند و فقدان پایداری در حلالهای آلی و دماهای بالا وجود دارد. برای حل این مشکلات، مهندسی پرتوئین (Protein engineering) به عنوان یک زمینه تحقیقاتی فعال برای دستیابی به آنزیمهای جدید با ویژگیهای نو به خدمت گرفته می شود.
حداقل 75درصد کل آنزیمهای صنعتی جهان آنزیمهای هیدرولیز کننده (Hydrolytic) هستند که برای تجزیه پلیمرهای طبیعی استفاده می شوند. آنزیمهای هیدرولیزکننده پروتوئین (Proteinase) یا پروتئازها به علت کاربرد وسیعشان در صنایع لبنی (به عنوان منعقدکننده) و همچنین در صنعت شوینده نوع اصلی به شمار می روند و در مجموع 40درصد بازار آنزیمها را به خود اختصاص می دهند. آنزیمهای هیدرولیزکننده کربوهیدرات (Carbohydratase) که در نانوایی (Baking) ، آبجوسازی (Brewing)، عرق گیری (Distilling) ، صنایع تبدیلی نشاسته (Starch conversion) و نساجی (Textile) کاربرد دارند دومین گروه بزرگ را تشکیل می دهند.


کاربرد آنزیم ها

همانطور که از نمودار و جدول فوق مشخص است بیشترین فروش آنزیمها در صنعت شوینده بوده و بعد از آن صنایع تبدیل نشاسته، لبنی و نساجی در رده های بعد قرار می گیرند. بخشی که در نمودار فوق با رنگ تیره مشخص شده و به عنوان سایر (Other) از آن نام برده به ترتیب حروف الفبای انگلیسی شامل موارد زیر است:
Alcohol الکل سازی
Animal feedتغذیه طیور
Baking نانوایی
Chemical biotransformations دگرگونی زیستی شیمیایی
Diagnostics تشخیص طبی
Fats and oilsچربی و روغن
Flavorطعم دهنده ها
Fruit and wineمیوه و مشروب
Leatherصنایع چرم
Proteinپروتئین سازی
Pulp and paperکاغذ سازی Waste ضایعات
پیش بینی می شود که بخش «سایر» با افزایش تنوع رو به رشد کاربردهای آنزیمها در آینده درصد بیشتری از کل فروش را به خود اختصاص دهند.
در این تحقیق کاربردهای صنعتی آنزیمهای تجاری به ترتیب میزان اهمیتشان در بازار مورد بررسی قرار گرفته است. بنابراین در ابتدا به کاربرد آنزیمها در صنعت شوینده اشاره می شود و متعاقب آن صنایع تبدیل نشاسته (Starch conversion) و صنایع لبنی و دیگر صنایع به عنوان بازار مصرف آنزیمهای تجاری معرفی شده اند.

کاربرد آنزیمها در صنایع شوینده

لغت دترجنت به معنای شوینده در این متن به تمام انواع پاک کننده از شوینده های لباس شویی گرفته تا پاک کننده لنزهای چشمی اطلاق می شود. اما سه نوع شوینده که آنزیم ها بخش مهمی از آن را تشکیل می دهند عبارتند از:
- دترجنت های رختشویی خانگی Household laundry detergents
- دترجنت های رختشویی صنعتی و تاسیساتی Industrial and Institutional (I&I) detergents
- دترجنت های ظرفشویی خانگی Household dishwashing detergents

میزان تولید جهانی رختشوهای خانگی حدود 13میلیارد تن در سال است و تقریبا 90درصد آنها، آنزیم را به عنوان یک جزء مهم خود در بر دارند.
آنزیم در یک دترجنت می تواند باعث افزایش قدرت پاک کنندگی و همچنین کاهش دمای شستشو و در نتیجه کاهش انرژی لازم برای شستشو شود. کاهش میزان مصرف آب شستشو، کاهش زمان شستشو و سازگاری بیشتر با محیط زیست از دیگر مزایای به کارگیری آنزیم در شوینده ها می باشد.
آنزیمهای دترجنت
همانگونه که در بالا اشاره شد 4 نوع آنزیم با نامهای پروتئاز، آمیلاز، لیپاز و سلولاز در صنعت شوینده کاربرد دارند:
پروتئازها: به زدودن لکه های بر پایه پروتئین(Protein based stains) مثل لکه خون، لکه چمن و لکه بسیاری از انواع خوراکی ها کمک می کنند. پروتئازهای به کار رفته در بازار امروز، غالبا پروتئازهای سرین (Serine) هستند که توسط سوش های باسیلوس (Bacillus) تولید می شوند. برخی از آنها به شدت قلیایی هستند یعنی حداکثرفعالیتشان در pH بالا است.

آمیلازها: به لکه های بر پایه نشاسته (مثل لکه های ماکارونی، میوه ها و غذای بچه) اثر می کنند. نشاسته ژلاتینه شده به پارچه می چسبد و درست مانند چسب، بقیه ترکیبات لکه را به سطح پارچه می چسباند.

لیپاز: زدایش لکه های بر پایه چربی (oil-based stains) را که ناشی از غذاهای چرب یا چربی طبیعی پوست انسان (Human sebum) هستند را تسهیل می نماید. لیپازها لکه های چربی را تجزیه می کنند تا به مواد آب دوست تر تبدیل شوند.

سلولازها: آنزیمهای چندکاره (Multifunctional) هستند که با زدودن رشته های ریز(Microfibriles) بر جای مانده در اثر شستشو، باعث درخشش رنگ ، نرمی پارچه و زدایش چرک های ذره ای (Particulate soilings) می شوند. نام دیگر سلولازها، گلیکوزیداز(Glycosidase) است که توانایی هیدولیز پیوند بتا 1و4 گلیکوزیدی موجود در نشاسته را دارند. سلولازها در pH خنثی خوب عمل می کنند .
کاربرد آنزیم ها در صنایع تبدیلی نشاسته
فراوری مواد حاوی نشاسته مثل ذرت از مرحله برداشت محصول تا تبدیل آن به الکل شامل چند مرحله است که تبدیل نشاسته یکی از مراحل میانی این فرایند می باشد.
کاربرد آنزیمها در صنایع لبنی پنیر یکی از اولین محصولات شناخته شده شیر است که به صورت تصادفی کشف شد، زمانی که کوچ نشینان عرب ذخیره شیر خود را در کیسه هایی از جنس پوست در گرمای روز حمل می کردند. از آنجایی که این کیسه ها که از معده حیوانات ساخته می شد آنزیم های مایه پنیر(Rennet enzyme) و کیموزین (Chymosin) خود به خود در آن وجود داشتند که بر روی شیرهای درحال ترش شدن اثر می کرده و شکلی از پنیر را ایجاد می نمود. اما اولین مایه پنیر استاندارد شده در سال 1874 توسط یک شرکت دانمارکی به تولیدکننده های پنیر عرضه شد.
آنزیمهای منعقد کننده شیر
آنزیمهای منعقد کننده شیر(Milk coagulating enzymes) بزرگترین کاربرد آنزیمها را در صنایع لبنی تشکیل می دهند.
کاربرد آنزیم ها در صنایع نساجی
در صنعت نساجی برای استحکام بخشیدن به نخ های پارچه قبل از بافت، نخ ها را با چسبی به نام آهار یا سایز(Size) محکم می کنند. اما پارچه ای که هنوز آهار روی آن باقی است (Sized clothes) توانایی جذب رنگ، مواد بی رنگ کننده و مواد شیمیایی اصلاح کننده بافت پارچه (Texturizing chemicals) را ندارند به همین علت آهار پارچه قبل از عملیات تکمیلی باید به میزان کافی از روی پارچه زدوده شود. آهارهای قابل حل در آب بوسیله شستشو با آب داغ و ماده شوینده زدوده می شوند اما برای آهارهای از جنس نشاسته (Starch sizes) این کار به این سادگی قابل انجام نیست به همین علت باید به نوعی تجزیه(degrade) شوند تا قابل حل در آب شوند. روشهای شیمیایی آهارزدایی (Desizing) که با استفاده از مواد شیمیایی اکسیدکننده یا سدیم هیدروکساید انجام می شوند غالبا به بافت پارچه صدمه می زنند. به همین علت بسیاری از کارخانه های نساجی امروزه از آنزیم آمیلاز برای تجزیه و قابل حل نمودن آهاراستفاده می کنند.

کابرد آنزیم در سایر صنایع

الکل سازی اتانول سوختنی (Fuel ethanol) با تبدیل آنزیماتیک نشاسته به شکر قابل تخمیر و متعاقبا متابولیسم شکر توسط کارخانه های تقطیر با مخمر (Distillery yeast) تولید می شود.
تغذیه طیور (Animal feed) امروزه صنعت پرورش دام به این باور رسیده است که آنزیم ها ، افزودنیهای غذایی با ارزشی هستند . یک مرغ گوشتی جوان با اینکه از توانایی فوق العاده ای در تبدیل غذا به وزن برخوردار است ، حدودا 25% از انرژی تام و 50% از نیتروژن دریافتی را ، از راه مدفوع به خارج دفع می کند . این هدر رفتن ترکیبات غذایی می توان تا حد زیادی به عدم تولید آنزیم به مقدار کافی ، نسبت داد که با افزودن آنزیم به جیره غذایی آنها موجبات بهبود قابلیت هضم ترکیبات غذایی جیره را می توان فراهم آورد.
نانوایی (Baking) برای اینکه مخمر بتواند دی اکسیدکربن مورد نیاز برای ور آمدن(Raising) خمیر را داشته باشد نیاز به قند قابل تخمیر(Fermentable sugar) دارد. اما معمولا مقدارقند قابل تخمیر در آرد بسیار کم مثلا درحد 0.5درصد مالتوز است. آرد گندم حاوی هر دو نوع آمیلاز آلفا و بتا می باشد که می تواند خمیر را برای تولید میزان بیشتری از قند قابل تخمیر فعال نماید. اما اینها ممکن است نامتعادل (Unbalanced) و همچنین در برخی موارد بیش ازحد فعال (Overactive) باشند. در فصل هایی از سال که هوا مرطوب است قبل از برداشت گندم (grain harvest) آلفا آمیلاز زیادی در گندم وجود دارد و استفاده از آن منجر به ایجاد خمیر چسبنده و نامرغوب و همچنین وجود خرده نان (Crumb) های چسبنده و پر رنگ در نان می شود. از طرفی گندم نارس (Ungerminated) بتا آمیلوز زیاد و آلفا آمیلوز کمی دارد که منجر به ناکافی بودن مواد قابل تخمیر می شود. به همین علت آلفا آمیلاز قارچی (Fungal alpha amylase) به عنوان مکمل در آسیاب به آرد افزوده شود.


• آنزیم های بیوتکنولوژی

محصولات آموزشی فروشگاه اینترنتی احسان حسنانی

آموزش ویدئویی برنزه کردن پوست؛ مدرس: احسان حسنانی
آموزش ویدئویی برنزه کردن پوست؛ مدرس: احسان حسنانی

15,000 تومان
توضیحات محصول
add to basket
آموزش ویدئویی ترکیبات و محصولات ضدپیری مدرس احسان حسنانی
آموزش ویدئویی ترکیبات و محصولات ضدپیری مدرس احسان حسنانی

70,000 تومان
توضیحات محصول
add to basket
آموزش ویدئویی شناخت پوست و مو مدرس احسان حسنانی
آموزش ویدئویی شناخت پوست و مو مدرس احسان حسنانی

36,000 تومان
توضیحات محصول
add to basket
سایر محصولات آموزشی


معادل انگلیسی اصطلاحات تخصصی این مطلب

1- چسبنده = Adhesive
adhesive patch = بخش کوچکی از قسمت درونی مو مصنوعی آقایان که با یک ماده چرب ابریشمی پوشیده شده است.
چسبان، چسبنده، چسب دار، ماده چسبنده که برای سریع چسباندن چیزی استفاده می شود. 

adhesiveness = چسبندگی 
2- قارچ = Fungus
pullulan,polysaccharide polymer produced from starch by the fungus Aureobasidium pullulans. = پولولان، پلی ساکارید طبیعی که از قارچ به دست می آید و فرآیند تولید آن، فرمنتاسیون ذرت نشاسته مایع در حضور یک قارچ مخمر مانند به نام پولولان 

fungus, eukaryotic organisms that includes unicellular microorganisms such as yeasts and molds, as well as multicellular fungi = قارچ، ارگانیسم یوکاریوتیکی که شامل میکروارگانیسم های تک سلولی مثل مخمر و کپک و همچنین قارچ های چند سلولی می شود. 

fungus infections = عفونت قارچی 


تلفظ fungus infections ↓


تلفظ fungus ↓
3- استحکام = Firmness
enhancement of firmness = افزایش استحکام 
استحکام


تلفظ elasticity and firmness ↓
4- جزء = Component جزء
5- افزودنی = Additive ماده افزودنی، ماده ای که به محصول اضافه می شود. 
6- مشک = Musk
7- درخشش = Shimmer براق کننده


تلفظ shimmer ↓
8- سرین = Serine
Potentilla, Potentilla anserine = پنجه برگ چمنزاری، پتنتیلا، گیاه پنجه ای یا پنج انگشت 
اسید آمینه سرین
ماده شیمیایی که از مرکبات استخراج شده و در واقع سیمان بین سلولی میوه هاست.
serine protease = سرین پروتئاز
9- هیدرولیز = Hydrolysis
10- نرمی = Softness نرمی
11- گلی = Floral
hyrdosol, Herbal distillates, floral waters, hydrosols, hydrolates, herbal waters, and essential waters, are aqueous products of distillation. = هیدروسل، مقطره گیاهی، گلاب، هیدرولات ها، آب اسانسی، محصول آبی تقطیر
پلی هولوزیدها مشابه هیالورونیک اسید تا چندین برابر حجم خود آب جذب می کنند. فلورال، بر پایه رایحه گل ها
12- تنوع = Versatility
formulation versatility = تنوع فرمولاسیون
تنوع
13- محکم = Firm

تلفظ elasticity and firmness ↓
14- جار = Jar

تلفظ blender jar ↓
15- مخمر = Yeast
pityrosporum ovale, Malassezia ovale, lipophilic yeast belonging to the normal human cutaneous flora = پیتروسپوروم اوال یا مالاسزیا اوال، مخمر چربی دوست که یکی از فلورای نرمال پوست بدن می باشد. آكنه استروئیدی در مواردی می تواند ناشی از فولیكولیت پیتروسپورمی (مالاسزیایی) باشد.

fungus, eukaryotic organisms that includes unicellular microorganisms such as yeasts and molds, as well as multicellular fungi = قارچ، ارگانیسم یوکاریوتیکی که شامل میکروارگانیسم های تک سلولی مثل مخمر و کپک و همچنین قارچ های چند سلولی می شود. 

saccharomyces cerevisiae, saccharomycescerevisiae, baker’s yeast = مخمر نان، ساکرومایسیس سرویسیه، ساکارومایسس سرویزیه

lipid-dependent yeasts = مخمرهای وابسته به لیپید

Malassezia yeast = مخمر مالاسزیا

yeast cells = سلول های مخمر

moulds and yeasts = کپک و مخمر

Baker's yeast = مخمر نان 
مخمر


تلفظ yeast ↓
16- تخمیر = Fermentation تخمیر، فرمانتاسیون
17- نرم = Loose
adherent and loose white flakes = پوسته های سفید نرم و چسبنده

loose powder = پودرهای نرم
شل، نرم


تلفظ loose powder ↓
18- متابولیسم = Metabolism
activate connective tissue metabolism = تحریک کننده متابولسیم بافت همبند 

global action on adipocyte metabolism = اثر کلی بر متابولیسم آدیپوسایت 
متابولیسم، سوخت و ساز سلولی

lipid metabolism = متابولیسم لیپید
19- هضم = Digest هضم
20- چرک = Dirt
21- قارچی = Fungal
high anti-fungal properties = ویژگی ضدقارچی قدرتمند

anti fungal = ضد قارچ، آنتی فونگال

fungal flora = گونه های قارچی
post sun gel = ژل تسکین دهنده پوست بعد از مواجهه با آفتاب؛ post partum = بعد از زایمان، محصولات مراقبت از پوست که در دوران بعد از زایمان استفاده می شوند
antifungal = ضد قارچ
قارچی
22- قلیا = Alkali
alkalizing agent = عامل قلیایی کننده، ماده ای که به محصول خاصیت قلیایی می دهد، مثل آمونیاک در رنگ مو
قلیاها، مواد قلیایی، بازها، مواد با خاصیت بازی
قلیا، باز متضاد اسید

alkalizing ingredient = ماده قلیایی کننده
پودرهای آرایشی که به فرم نرم و پرس نشده عرضه می شوند. در مقابل پودرهای فشرده
alkalinity = قلیاییت


تلفظ alkalizing ingredient ↓
23- چرم = Leather چرم
24- دترجنت = Detergent
synthetic detergents = دترجت های صناعی، شوینده های سنتزی
دترجنت، ماده شوینده
25- تعادل شیمیایی = Chemical Equilibrium تعادل شیمیایی
26- عرق = Sweat
sweat secretions = ترشحات عرق

evaporation of sweat = تبخیر عرق

sweat glands = غدد عرق
عرق 


تلفظ sweat ↓
27- شیمی = Chemistry
organic chemistry = شیمی آلی 
شیمی 


تلفظ chemistry ↓


تلفظ organic chemistry ↓
28- مهندس = Engineer مهندس 


تلفظ engineer ↓

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید