تولید آنزیم‌های میکروبی و کاربرد آن‌ها در صنعت

آنزیم‌های میکروبی در صنعت به عنوان کاتالیزور جهت تبدیل مواد خام به محصولات نهایی استفاده می‌شوند. بسیاری از محصولات تجاری با به کار بردن آنزیم‌ها تهیه می‌شوند که توسط میکروارگانیسم‌های مختلفی تولید می‌گردند. تنوع زیاد آنزیم‌های میکروبی سبب می‌شود که این آنزیم‌ها محصولات مناسبی جهت کاربرد در کشاورزی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، صنعت نساجی، داروسازی، صنعت چوب، لوازم آرایشی، و کنترل آلودگی‌های زیست‌محیطی باشند. امروزه می‌توان به کمک دی ان ای نوترکیب و مهندسی پروتئین، آنزیم‌ها را اصلاح کرد به طوری که متناسب با نیاز کاربران یا شرایط فرآیند باشند.

پروتئاز، لیپاز، آمیلاز، لاکتاز و سلولاز از آنزیم‌هایی هستند که در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال کاربرد کراتیناز در زمینه‌ی تولید خوراک دام، صنعت نساجی، مواد شوینده، تولید چرم و پزشکی اهمیت دارد. کاربرد آنزیم آمیلاز در فرآیند صنعتی تبدیل نشاسته، صنعت نساجی و در صنعت دارو می‌باشد. آنزیم‌هایی مانند لاکاز نیز در زیست‌پالایی و تصفیه ضایعات خروجی صنعتی کاربرد دارند.

دو نوع روش تولید برای آنزیم‌های میکروبی وجود دارد: تخمیر غوطه‌ور و تخمیر حالت جامد. در تخمیر غوطه‌ور، میکروارگانیسم‌ها در محیط مایع حاوی اکسیژن زیاد تغذیه می‌شوند. تخمیر حالت جامد برای تولید آنزیم از سوبستراهای طبیعی مانند پسماندهای کشاورزی مناسب است. در فرآیند تخمیر حالت جامد مقدار مایع نسبتا کمی در مقایسه با تخمیر غوطه‌ور وجود دارد و به این دلیل فرآیندهای پایین‌دستی پس از تخمیر حالت جامد ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌باشند. فرآیند تخمیر حالت جامد مزایایی از جمله بهره‌وری حجمی زیاد، غلظت نسبتا بیشتر محصولات، و تولید ضایعات خروجی کمتر را دارد. میزان قرار گرفتن آنزیم در معرض فرآیندهای پایین‌دستی و جداسازی و خالص‌سازی به کاربرد مورد نظر آنزیم بستگی دارد. آنزیم‌های صنعتی که در مقیاس زیاد تولید می‌شوند نیاز به فرآیندهای پایین‌دستی کمی دارند اما آنزیم‌هایی که کاربرد درمانی دارند لازم است در معرض فرآیندهای پایین‌دستی زیادی قرار گیرند.

منابع

Sanchez, S, Demain, A. L. (2017). Chapter 1- Useful microbial enzymes-an introduction. Biotechnology of Microbial Enzymes. pp. 1-11

Liu, X, Kokare, C. (2017). Microbial enzymes of use in industry. Biotechnology of Microbial Enzymes. pp. 267-298

Demain, A. L, Vaishnav, P. (2011). 3.29- Production of recombinant proteins by microbes and higher organisms. Comprehensive Biotechnology (Second Edition). 3, pp. 333-345

Nigam, P. S. (2013). Microbial enzymes with special characteristics for biotechnological applications. Biomolecules. 3(3), pp. 597-611

Headon, D. R, Walsh, G. (1994). The industrial production of enzymes. Biotechnology Advances. 12(4), pp. 635-646

www.enzyme-india.com