آنزیم

آنزیم ها مولکول های طبیعی هستند که قادر به انجام واکنش های مختلف در طبیعت می باشند. در واقع آنزیم ها واکنش های بیوشیمایی را کاتالیز می کنند. زیرا آنزیم ها در طول واکنش مصرف نمی شوند و تعادل شیمیایی را جابه جا نمی کند بلکه با کاهش انرژی فعال سازی ، واکنش را تسریع می کند. اما یکی از دلایلی که امروزه از آنزیم به جای کاتالیز در صنعت استفاده می شود، اختصاصی بودن آن است. آنزیم ها براساس نوع عمل آنها تقسیم بندی و به آنها نام مناسب آن فرایند را می دهند. در به کار گیری آنزیم ها محدودیت هایی مانند دماهای بالا، نداشتن پایداری در حلال های آلی و تعداد کم واکنش هایی که می تواند آنالیز کند وجود دارد.
تاکادیاستازآمیلازقراچی، اولین آنزیمی است که به عنوان یک ماده دارویی برای اختلالات گوارشی استفاده می شد. بعد از آن آنزیم های تریپسین به عنوان افزودنی به آتوروئم مورد استفاده و در شستشوی هر نوع البسه استفاده شد. از سال 1969، مواد شستشوی لباس حاوی آنزیم های مختلف به ویژه پروتئاز، و دیگر آنزیم های لیپاز، امیلاز، پکتیناز در صنعت تولید مواد شوینده به کار می رود. آنزیم های آسپاراژیناز، لیپاز، استرپتوکناز و پروتئاز نیز در صنعت پزشکی کاربردهایی دارند.
آنزیم های صنعتی حدودا 75%، نقش هیدرولیز کننده (Hydrolytic) دارند که برای تجزیه پلیمرهای طبیعی به کار می رود و بسته به نوع هیدرولیز آنها را به شاخه های کوچکتر و طبقه های خاصی تقسیم بندی می نمایند (مثلا آنزیم های هضم کننده پروتئین را پروتئاز ها می نامند). بعضی از انزیم ها توان بالایی برای عملکرد خود در مقایسه با آنزیم های دیگر می باشند که از انها به طور مستقیم و یا بعد از یک سری فرایندهای آماده سازی استفاده می گردد.
از جمله این آنزیم ها، آنزیم های گوارشی حیوانات و باکتری ها می باشد. اين آنزيم ها به دليل در تماس بودن با انواع مختلف مواد و همچنين مقدار متفاوت آنها را در طول عمر یک موجود دارای توانائی بالائی می باشند. آنزیم هیدرولیزکننده کربوهیدرات به عنوان خانواده بزرگ آنزیم ها در آبجوسازی، عرق گیری، نانوایی، نساجی و در صنایع تبدیل نشاسته، تشخیص طبی، طعم دهنده ها، کاغذ سازی از ضایعات و تغذیه طیور دارای کاربردهایی وسیعی هستند. آنزیم های پروتئاز و آمیلاز از مهمترین آنزیم هایی هستن که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. که آنزیم پروتئاز یکی از آنزیم های هیدرولیزکننده (به عنوان منعقد کننده مواد لبنی) و آنزیم آمیلاز و آمیلوگلوکوزید (برای تولید گلوکز از نشاسته) به کار می رود.
در ادامه به بررسی کاربرد آنزیم ها با توجه به اهمیتشان در صنایع به طور اختصاصی پرداخته می شود:

کاربرد آنزیم ها

•  صنایع شوینده:

در شستشوی لباس و ظروف، با افزودن آنزیم به فرمولاسیون مواد شوینده می توان به خاصیت پاک کنندگی قوی تر و درخشندگی بیشتر البسه و ظروف دست یافت. آزمایشات انجام شده در این حوزه نشان می دهند که عملکرد چند آنزیم که با هم در مواد شوینده مخلوط شده اند، بهتر از عملکرد تک آنزیم است. بنابراین آنزیم ها با کوتاه تر کردن زمان شستشو، کاهش مصرف انرژی و آب، دوستدار محیط زیست و در صنعت شوینده ها کاربرد گسترده ای دارند. از جمله آنزیم های مورد استفاده در صنایع شوینده می توان به موراد زیر اشاره کرد:
1-انزیم پروتئاز، 2-انزیم آمیلاز، 3-انزیم پکتیناز، 4-انزیم لیپاز، 5-انزیم سلولاز
انزیم پروتئاز: انزیم پروتئاز همانگونه که بیان شد به عنوان هیدرولیزکننده پروتئین، می تواند به راحتی لکه های بر پایه پروتئن (مانند لکه خون، چمن، انواع مواد غذایی مانند شیر و تخم مرغ) را از بین ببرند. این نوع انزیم به شدت قلیایی بوده و با افزایش PH به حداکثر فعالیت خود می رسد.
انزیم آمیلاز: این نوع انزیم هیدولیز کننده می تواند لکه های برپایه نشاسته (ماکارنی، برنج، میوه ها) را به راحتی نابود کند.
آنزیم پکتیاناز: انزیم پکتیناز یکی از مهمترین انزیم های صنعتی جهان محسوب می شود که می توانند میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها موجود بر سطح را از بین ببرد همچنین لکه های ناشی از مواد غذایی مانند انواع سس ها، ابمیوه ها و مربا را می تواند از بین ببرد.
انزیم لیپاز: این نوع انزیم می تواند به راحتی با تجزیه لکه های چربی ناشی از غذاهای چرب و یا چربی طبیعی ( عرق پوست انسان) لکه های برپایه چربی (کره، روغن های گیاهی) را از بین ببرند.
انزیم سلولاز: نام دیگر این نوع انزیم گلیکوزیداز است که توانایی هیدرولیز پیوندهای گلیکوزیدی موجود در نشاسته را دارد و مانع ایجاد پرز، مانع بور شدن لباس های تیره و خاکستری شدن، حفظ شفافیت رنگ و نرمی بافت پارچه می شود و از برگشت دوباره لکه جلوگیری می کند.

• صنایع نساجی:

آنزیم های سلولاز و پکتیناز با تخریب مواد سلولزی به مواد محلول در اب می توان عملیات کربونیزه را در صنعت نساجی به راحتی انجام داد. سلولازها همچنین در مرحله ی اماده سازی الیاف گیاهی مانند کتان و کنف نیز به کار می روند و باعث شفافیت الیاف می شود. از انزیم ها (گلوکزاکسیداز، پراکسیداز، سلولاز) در مرحله ی پخت و سفید گری بعد از بافت الیاف نیز استفاده می شود. علاوه بر این انزیم های لیپاز، پروتئاز می تواند به عنوان هیدرولیز کننده واکس ها و چربی ها و پروتئین ها .به کار رود. بعد از تولید پارچه با استفاده از چسب و نشاسته می توان فرایند اهار زنی را انجام داد و از پاره شدن نخ تحت فشار مکانیکی و ایجاد الکتریسیته ساکن جلوگیری کرد. امروزه انزیم امیلاز در فرایند اهار زنی به کار می رود و اهار نشاسته را به سلولز تجزیه می کند. بعد از فرایند سفیدگری باید پراکسید هیدروژن را برطرف کرد که در این مرحله بهترین روش استفاده از کاتالاز است. همچنین از پروتئاز در نساجی می توان به عنوان ماده ای برای ضد اب رفتگی پارچه، سفیدگری پشم و صمغ گیری ابریشم استفاده کرد. از دیگر انزیم های مورد استفاده در این صنعت می توان به انزیم لاکاز اشاره کرد، این انزیم از برگشت رنگ بر روی پارچه چاپ شده در شستشو جلوگیری می کند و با از بین بردن رنگزاهای خارج شده در فرایند شستشو باعث کاهش زمان فرایند، انرژی و آب می شود.

• صنعت چرم:

در صنعت چرم، از انزیم های پروتئاز، برای حذف مو و پشم و افزایش نرمی چرم استفاده می شود. این انزیم ها با تجزیه ی پروتئین کراتین موجود در مو، به راحتی مو روی سطح پوست را تجزیه می کند، و جالب توجه است که استفاده از انزیم مانع اسیب رسیدن به پشم نیز می شود.

• صنعت غذایی و نوشیدنی:

انزیم¬ها در پردازش محصولات صنایع غذایی و نوشیدنی¬ها نقش بسیار مهمی دارند و جز مواد افزودنی محصولات غذایی و نوشیدنی¬ها به حساب می ایند. انزیم¬ها می توانند به عنوان جایگزینی مناسب برای مواد شیمیایی، عطر و طعم و ویژگی¬های بافت غذا را حفظ کند و به محصولات تولید شده عنوان طبیعی بودن بدهد.
یکی از مهمترین استفاده انزیم ها در تهیه پنیر می باشد. در این فرایند انزیم های لیپاز و پروتئاز مسئولیت انعقاد شیر را بر عهده دارند. انزیم های موجود در جو و ذرت، نشاسته را به قندهایی که برای تولید الکل استفاده می شوند، تبدیل می کند علاوه براین انزیم ها می توانند برای حذف سرد شدن و بهبود تصفیه استفاده شود.
در صنعت ابمیوه، از انزیم هایی مانند پکتیاناز، به منظور حذف مواد نامحلول، افزایش عملکرد اب و کاهش پالپ زباله و حفظ محیط زیست به کار رود. انزایم ها باعث کاهش سریع ویسکوزیته و تسهیل شفاف سازی و فیلتراسیون ابمیوه و عدم ژلاتینه شدن می شوند.
در پختن از انزیم های امیلاز و پروتئاز به عنوان مکمل غذایی در مجموعه مواد غذایی مانند صنایع شیرینی و شکلات استفاده می شود، که منجر به حفظ تازگی و نرمی بافت کیک در طولانی مدت، بهبود عملکرد خمیر در ماشین¬کاری، کمک به تولید محصولی با بافت، شکل و رنگ یکنواخت می شود.
در صنایع ارد و نان باعث بهبود خاصیت خمیر، ایجاد طعم مطلوب در نان، به تعویق انداختن بیات شدن و افزایش زمان تازگی نان، بهبود حجم و رنگ پوسته نان، کاهش زمان پخت، جایگزین گلوتن در پایستا و بهبود ظاهر و بافت، ایجاد مقاومت در مقابل پخت بیش از حد در پاستا می شود.
در پرورش دام و طیور انزیم ها می توانند افزودنی های غذایی با ارزشی باشند و موجب بهبود قابلیت هضم ترکیبات غذایی طیور شود.

• صنعت داروسازی:

انزیم ها برای عملکرد بهتر سیستم های سلولی ضروری هستند، بنابراین کمبود و یا افزایش آن باعث بیماری در موجودات زنده می شود و حتی ممکن است در صورت اسیب دیدن یک انزیم حیاتی، مرگ فرد رقم بخورد. بنابراین می توان از ان¬ها به عنوان دارو استفاده کرد. به عنوان مثال انزیم پروتئولیتیک و گلیکولیتیک برای درمان بافت های اسیب دیده استفاده می شود. انزیم لیزوزیم نیز می تواند برای درمان بیماری های عفونی نیز به کار روند
می¬توان نتیجه گرفت که، انزیم ها نقش مهمی در زندگی انسان¬ها دارند و می توان ازآنزیم ها به عنوان راهبردی جهت تولید مواد غذایی و دارویی، مواد شوینده و افزایش بازدهی و بهبود فرایندهای تولیدی نقش مهمی در صنعت ایفا ¬کنند و موجب کاهش هزینه ها و اقتصادی تر شدن فرایندهای تولید شوند.