Prinsip-prinsip rekayasa enzim dan aplikasinya di bidang pangan, industri ringan dan farmasi

1. Prinsip

Rekayasa enzim adalah enzim atau sel mikroba, sel hewan dan tumbuhan, organel, dll. Dalam perangkat reaksi biologis tertentu, penggunaan enzim memiliki fungsi biokatalitik, dengan bantuan sarana rekayasa bahan baku yang sesuai menjadi zat yang berguna dan diterapkan pada kehidupan sosial ilmu pengetahuan dan teknologi. Ini termasuk persiapan persiapan enzim, imobilisasi enzim, modifikasi dan transformasi enzim dan reaktor enzim. Penerapan rekayasa enzim terutama berfokus pada industri makanan, industri ringan dan industri farmasi.

• Sifat katalitik:

1. 1. Efisiensi tinggi: 108-1020 kali lebih tinggi dari non-katalitik; 107-1013 kali lebih tinggi dari katalitik non-enzimatik

2. Spesifisitas tinggi

3. Kondisi reaksi ringan

4. Katalisis enzim dapat disesuaikan

• Sifat kimiawi:

Protein Enzim

RNA ribozim

2

Sejarah Perkembangan

Setelah tahun tujuh puluhan, bersama dengan generasi enzim generasi kedua enzim yang diimobilisasi dan teknologi terkait, rekayasa enzim dianggap benar-benar berada di panggung sejarah. Enzim yang diimobilisasi semakin menjadi kekuatan utama produksi industri, memainkan peran besar di bidang industri kimia dan farmasi, industri ringan dan bahan makanan, perlindungan lingkungan dan sebagainya. Tidak hanya itu, tetapi juga menghasilkan enzim generasi ketiga yang lebih kuat, yang merupakan sistem multi-enzim amobil termasuk sistem regenerasi kofaktor, dan menjadi protagonis aplikasi rekayasa enzim.

Seperti yang kita ketahui, kandungan enzim dalam organisme hidup terbatas, dan apa pun jenis enzimnya, konsentrasinya dalam sel tidak akan terlalu tinggi, yang juga di luar kebutuhan untuk pengaturan yang seimbang dari aktivitas kehidupan organisme biologis. Namun demikian, hal ini membatasi kemungkinan untuk secara langsung memanfaatkan enzim alami untuk menyelesaikan banyak reaksi kimia secara lebih efisien.

Kesulitan ini dapat diatasi dengan memanfaatkan metode rekayasa genetika.

3

Penggunaan utama

Enzim, sebagai salah satu jenis biokatalis, telah banyak digunakan di berbagai bidang produksi industri ringan. Dalam beberapa dekade terakhir, dengan terobosan teknologi yang terus menerus dalam rekayasa enzim, enzim telah semakin banyak digunakan dalam industri, pertanian, kedokteran dan kesehatan, pengembangan energi, dan teknik lingkungan.

Aktivitas katalis Protein Reaksi kimia Reaktor Enzimologi Enzim redoks Enzim transferase Enzim hidrolitik Ligase Isomerase

Penerapan rekayasa enzim terutama terkonsentrasi di industri makanan, industri ringan dan industri farmasi, kehidupan sehari-hari kita dalam bubuk deterjen deterjen yang diperkaya enzim umum, pelunak daging, adalah perwujudan paling langsung dari rekayasa enzim.

1. Aplikasi dalam pengolahan makanan

Penggunaan enzim terbesar dalam industri makanan adalah pengolahan pati, diikuti oleh pengolahan susu, pengolahan jus, makanan yang dipanggang, dan fermentasi bir. Berbagai enzim yang terkait dengannya, seperti amilase, isomerase glukosa, laktase, rennet, protease, dll., menyumbang lebih dari setengah pasar persiapan enzim.

Arah utama pengembangan, termasuk enzim untuk meningkatkan pencernaan protein (protease nanas, pepsin, tripsin, dll.), enzim untuk meningkatkan pencernaan selulosa (selulase, poliglukanase, dll.), enzim untuk meningkatkan pencernaan laktosa (laktase) dan enzim untuk meningkatkan pencernaan lemak (lipase, esterase), dan sebagainya.

2. Aplikasi dalam industri kimia ringan

Penggunaan rekayasa enzim dalam industri kimia ringan terutama meliputi: pembuatan deterjen (peningkatan kemampuan pembersihan kerak), industri bulu, pembuatan gelatin, pembuatan serat kolagen (perekat) pasta gigi dan produksi kosmetik, pembuatan kertas, produksi bahan fotografi, pengolahan limbah air limbah, dan pengolahan pakan.

3. Aplikasi medis

Teknologi DNA rekombinan mendorong produksi berbagai enzim dalam skala besar yang memiliki nilai medis. Berbagai jenis enzim yang digunakan di klinik secara bertahap meningkat. Selain pengobatan konvensional, enzim juga dapat digunakan sebagai beberapa komponen teknik medis dan memainkan peran medis. Misalnya, dalam perangkat sirkulasi ekstrakorporeal, enzim digunakan untuk membuang limbah darah dan mencegah trombosis, dan sistem pelepasan obat yang dikontrol enzim secara in vivo. Selain itu, enzim sebagai reagen uji in vitro klinis, dapat dengan cepat, sensitif dan akurat menentukan metabolit tertentu dalam tubuh, juga akan menjadi aplikasi penting enzim dalam pengobatan.

4. Pengembangan Energi

Di bawah tren umum pengembangan sumber energi baru di seluruh dunia, penggunaan mikroorganisme atau teknologi rekayasa enzim untuk menghasilkan bahan bakar dari organisme hidup juga merupakan jalan baru yang sedang dieksplorasi. Misalnya, penggunaan selulosa, hemiselulosa, lignin, pati, dan bahan mentah lainnya pada tanaman, tanaman pangan, limbah produk kehutanan, pembuatan hidrogen, metana, dan bahan bakar gas lainnya, serta etanol dan metanol dan bahan bakar cair lainnya. Selain itu, mata kuliah ini juga mempelajari tentang pengembangan sumber daya minyak bumi.

5. Teknik Lingkungan

Meskipun ilmu pengetahuan dan teknologi sangat berkembang, pemurnian lingkungan, terutama pemurnian air limbah industri dan limbah rumah tangga, sangat penting sebagai langkah untuk melindungi alam.

Di antara metode pemurnian air limbah yang ada, pemurnian biologis sering kali merupakan yang paling murah dan paling layak. Proses metabolisme mikroorganisme dapat memanfaatkan zat organik tertentu dalam air limbah sebagai sumber nutrisi yang dibutuhkan. Oleh karena itu, dengan memanfaatkan enzim dalam tubuh mikroba, zat organik dalam air limbah dapat diubah menjadi molekul kecil yang dapat digunakan, sekaligus mencapai tujuan pemurnian air limbah. Orang-orang telah mencapai hasil yang luar biasa dalam pengolahan air limbah dan perlindungan lingkungan dengan menggunakan teknik rekayasa genetika untuk menciptakan strain bakteri yang sangat efisien dan melumpuhkan sel mikroba yang hidup.

Selain itu, kemunculan biosensor memberikan kemungkinan pemantauan lingkungan secara terus-menerus dan otomatis, mengurangi biaya pemantauan lingkungan, dan memperkuat kekuatan pengawasan lingkungan.

4

Metode Persiapan

1. Persiapan gen

Jika enzim yang berguna ditemukan dalam suatu organisme, meskipun kandungannya rendah, dengan menerapkan teknologi rekombinasi genetik, melalui amplifikasi gen dan peningkatan ekspresi, dimungkinkan untuk membuat bakteri rekayasa genetik atau sel rekayasa genetik yang dapat mengekspresikan sediaan enzim tertentu secara efisien. Dengan memperbaiki bakteri rekayasa genetika atau sel rekayasa genetika, generasi baru biokatalis dapat dibangun - bakteri rekayasa yang tidak dapat bergerak atau sel rekayasa yang tidak dapat bergerak. Orang juga menyebut biokatalis jenis baru ini sebagai sediaan enzim hasil rekayasa genetika.

Pengembangan generasi baru persiapan enzim rekayasa genetika tidak diragukan lagi membuat rekayasa enzim seperti harimau bersayap. Bakteri rekayasa genetika yang diimobilisasi, teknologi sel rekayasa genetika akan membuat kekuatan enzim bermain lebih baik, para ilmuwan memperkirakan bahwa jika teknologi terkait dan bioreaktor berkelanjutan digabungkan dengan cerdik, akan menyebabkan seluruh industri fermentasi dan industri sintesis kimia mengalami perubahan mendasar.

2. Transformasi dan modifikasi enzim juga merupakan bagian penting dari rekayasa enzim.

Meskipun kekuatan enzim sangat kuat, terutama setelah diimobilisasi, kekuatannya bahkan lebih besar, tetapi tidak semua sediaan enzim cocok untuk imobilisasi, bahkan untuk imobilisasi enzim alami, aktivitasnya seringkali tidak dapat memenuhi persyaratan orang, perlu mengubah beberapa sifatnya, meningkatkan aktivitasnya, untuk memainkan fungsi katalitiknya dengan lebih baik.

Dengan demikian, tugas modifikasi dan transformasi molekuler enzim telah diusulkan.

Secara umum, para ilmuwan melalui rantai utama molekul protein enzim "memotong", "mencukur", dan modifikasi kimiawi pada rantai samping untuk mencapai tujuan transformasi molekul enzim. Molekul enzim yang dimodifikasi telah meningkatkan sifat fisik dan kimia serta aktivitas biologis, dan bahkan telah diberkahi dengan fungsi baru.

Hubungi Kami Sekarang!

Jika Anda membutuhkan Harga, silakan isi informasi kontak Anda di formulir di bawah ini, kami biasanya akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam. Anda juga bisa mengirim email kepada saya info@longchangchemical.com selama jam kerja (8:30 pagi hingga 6:00 sore UTC+8 Senin-Sabtu) atau gunakan obrolan langsung situs web untuk mendapatkan balasan secepatnya.

Senyawa Glukoamilase	9032-08-0
Pullulanase	9075-68-7
Xilanase	37278-89-0
Selulase	9012-54-8
Naringinase	9068-31-9
β-Amilase	9000-91-3
Glukosa oksidase	9001-37-0
alfa-Amilase	9000-90-2
Pektinase	9032-75-1
Peroksidase	9003-99-0
Lipase	9001-62-1
Katalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Urease	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Laktat dehidrogenase	9001-60-9
Dehidrogenase malat	9001-64-3
Kolesterol oksidase	9028-76-6