الإنزيمات عبارة عن بروتينات لها القدرة على تحفيز التفاعلات الكيميائية، ويسمى الجزيء الذي يدخل الإنزيم للتلاعب الركيزة، وغالبًا هذا التفاعل المسمى تفاعل “القفل والمفتاح”، حيث يجب أن تتلاءم الركيزة تمامًا مع جيب الإنزيم حتى تعمل بشكل صحيح، والطريقة التي يكون فيها المفتاح محددًا جدًا لقفل يدخل فيه.
الإنزيمات
تعتبر الإنزيمات محفزات مفيدة للغاية في العديد من العمليات الصناعية المختلفة؛ لأنها تؤدي بشكل خاص للغاية، في خطوة معالجة معينة في تصنيع المنتج، وتنشأ الإنزيمات المستخدمة في العمليات الصناعية أيضًا من الطبيعة، وبالتالي يمكن استخدامها بنفس الطريقة التي تستخدمها الطبيعة.
الاستخدامات الصناعية للإنزيمات
تُستخدم الإنزيمات في الصناعات الغذائية والزراعية ومستحضرات التجميل والأدوية للتحكم في التفاعلات وتسريعها من أجل الحصول على منتج نهائي قيم بسرعة وبدقة، وتعتبر الإنزيمات ضرورية لصنع الجبن وتخمير البيرة وخبز الخبز واستخراج عصير الفاكهة ودباغة الجلود وغير ذلك الكثير.
وتتزايد أيضًا الاستخدامات الصناعية للإنزيمات الإلكترونية نظرًا لاستخدامها في إنتاج الوقود الحيوي والبوليمرات الحيوية، ويمكن الحصول على الإنزيمات من مصادر جرثومية أو تصنيعها صناعياً، وعادة ما يتم تصميم الخميرة والإشريكية القولونية للإفراط في التعبير عن إنزيم مهم، ويعد هذا النوع من هندسة الإنزيمات وسيلة قوية للحصول على كميات كبيرة من الإنزيم للتحفيز الحيوي من أجل استبدال التقليدية بالعمليات الكيميائية.
أمثلة على الاستخدامات الصناعية للإنزيمات
لن تتمكن مصانع الجعة من تخمير البيرة بدون الإنزيمات والخميرة التي تحتوي عليها، وتتضمن إحدى الخطوات الأولى لعملية التخمير إنبات الحبوب وتكسير النشا إلى جزيئات سكر المالتوز والجلوكوز عبر إنزيمات الأميليز، ومن ثم تستهلك الخميرة هذه السكريات البسيطة وتنتج الكحول وثاني أكسيد الكربون عن طريق تحلل السكر والتخمير الكحولي.
وتتطلب هذه العمليات معًا 12 إنزيمًا ضخمًا، ويعد استخدام كائن الخميرة بالكامل أكثر فاعلية من محاولة إعادة إنشاء هذه العملية باستخدام الإنزيمات الاصطناعية، وتأخذ عملية التخمير الكحولي جزيئين من البيروفات من تحلل السكر وتحولهما إلى إيثانول عبر نازعة هيدروجين البيروفات وكحول ديهيدروجينيز، ويتبع إنتاج الجبن عملية مماثلة، ولكن بدلاً من ذلك يتطلب من البكتيريا إجراء تحلل السكر لتحويل السكريات الموجودة في الحليب إلى حمض اللاكتيك الذي يعطي الجبن واللبن نكهة استثنائية.
تعد الإنزيمات المنقاة ضرورية لتخمير البيرة وخبز الخبز وصنع الجبن واستخراج عصير الفاكهة، وتعد صناعة الجبن تقليدًا قديمًا يتطلب القليل من المكونات بشكل مدهش؛ الحليب والبكتيريا والمنفحة والملح، وتعتبر الثقافة البكتيرية هي مصدر النكهة والملمس، والمنفحة عبارة عن إنزيم يعمل على تكسير بروتين الكازين في الحليب لتكوين خثارة الجبن.
ويوجد الإنزيم بشكل طبيعي في معدة الحيوانات التي تشرب الحليب وتنتجها، ولكن الكيموسين الناتج عن التخمير يتم الحصول عليه من مصادر نباتية وفطرية وميكروبية لأغراض صناعة الجبن.
ويمكننا القول بأن الإنزيمات تستخدم في صنع وتحسين ما يقرب من 400 منتج استهلاكي وتجاري يومي، ويتم استخدامها في تصنيع الأطعمة والمشروبات وتغذية الحيوانات والمنسوجات والتنظيف المنزلي ووقود السيارات وتوليد الطاقة وتستخدم الإنزيمات على نطاق واسع في صناعة الأغذية لمعالجة المواد الخام لإنتاج العديد من المنتجات الشائعة مثل منتجات الألبان ومنتجات المخابز ومنتجات اللحوم ومنتجات الفاكهة والبيرة والنبيذ.
