微生物酶在各種工業過程中的作用

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引言

包括乳製品、烘焙、食品加工和包裝、動物飼料、水果和蔬菜汁、飲料、煉油和糖果在內的許多不同食品行業都發現了微生物酶的用途。

微生物是工業酶的首選來源，因為它們易於獲得且發育速度快。利用重組DNA技術，可以很容易地對微生物細胞進行基因改造，以提高酶產量和科學進步。

微生物酶在工業中的作用

使用商業酶更經濟，並且可以對細菌進行基因改造，從而大規模生產更好、更穩定的酶。這導致許多行業採用酶生產技術來代替化學方法。

各種工業應用的工業規模酶生產需求量很大。某些生產環境可能難以使酶發揮最佳作用，這是酶在工業中應用的一個缺點。

許多酶用於各種生物過程中，以生產各種應用行業的多種產品。

酶在不同行業的應用

製藥和分析行業

在製藥和診斷領域，酶發揮著許多重要和關鍵的作用。它們廣泛應用於診斷程式，如ELISA和糖尿病檢測試劑盒，以及治療與酶缺乏和消化系統疾病相關的疾病的治療藥物。

酶在醫學中的應用多種多樣，而且每天都在擴充套件。一種叫做納豆激酶（EC 3.4.21.62）的強效纖溶酶是治療血栓的潛在療法。

對於基因工程領域的研發，酶對於核酸操作至關重要。例如，限制性內切酶用於分子克隆的位點特異性DNA切割，DNA聚合酶用於聚合酶鏈式反應（PCR）的DNA擴增。

食品行業

酶用於飲料和食品行業，以提高果汁產量，改善顏色和香氣，並控制釀造過程，以生產一致、高質量的啤酒。它們還用於透過酶解提高動植物蛋白質的功能和營養特性。

烘焙行業

烘焙酶用於增加麵粉，穩定麵糰，改善質地、體積和顏色，延長麵包柔軟度，保持均勻的麵包屑結構，延長麵包的新鮮度。如今，酶被視為烘焙行業滿足對質量日益增長的需求的天然解決方案。

乳製品行業

乳製品酶用於改善乳製品的香氣、風味和顏色以及產量。蛋白酶、脂肪酶、酯酶、乳糖酶、氨基肽酶、溶菌酶、乳過氧化物酶、轉谷氨醯胺酶、過氧化氫酶和其他酶用於乳製品行業，以延長保質期並確保乳製品的安全性。

這些酶從凝結酶到生物保護酶不等。乳製品酶用於製造乳酪、酸奶和其他乳製品。

飲料行業

啤酒廠使用酶作為加工助劑，以生產可靠、高質量的產品。微生物酶用於在植物材料提取過程中分解植物細胞壁，以生產具有更好產量、顏色和香氣的產品。

飼料行業

在動物飼料的生產中，使用酶來分解特定飼料成分，否則這些成分可能是有毒的或沒有營養價值的。此外，使用飼料酶可以提高家禽的蛋白質和營養含量。

例如：植酸酶、蛋白酶、-半乳糖苷酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、-澱粉酶和多聚半乳糖醛酸酶是家禽飼料中使用的主要酶。

高分子行業

由於高分子材料使用量的增加，使用微生物酶生產可生物降解高分子材料變得越來越普遍。

生物聚合物是環保材料，因為它們是透過生物過程由可再生碳源製造的，使用後會自然分解，然後以可再生資源（如CO2和生物質）的形式釋放回環境。

生物聚合物，如聚酯、聚碳酸酯和聚磷酸酯，應用於各種生物醫學應用中，包括粘合劑屏障、整形外科器械、組織工程和藥物輸送控制。脂肪酶是聚合物工業中使用的酶。

造紙和紙漿行業

木聚糖酶和木質素酶是造紙和紙漿行業中使用的兩種酶，用於提高紙漿的價值。澱粉酶在這些行業中的用途包括塗層澱粉、脫墨、提高紙張清潔度和提高排水性。

纖維素酶還用於脫墨、改善柔軟度和提高排水性，而脂肪酶用於脫墨和改善瀝青控制。用於回收廢棄印刷材料的生物過程的開發也包括纖維素酶。

皮革行業

為了加快加工速度並提高皮革質量，需要酶來進行皮革加工的各個階段，包括固化、浸泡、石灰處理、脫毛、軟化、挑選、脫脂和鞣製。

鹼性蛋白酶、中性蛋白酶和脂肪酶是皮革工業中使用的酶。為了使皮革在浸泡和軟化過程中柔軟、有彈性和可塑性，鹼性蛋白酶用於去除非纖維蛋白。

紡織行業

水解酶和氧化還原酶是棉花預處理和精加工中使用的兩種主要酶。澱粉酶、纖維素酶、角質酶、蛋白酶、果膠酶和脂肪酶/酯酶等水解酶用於織物的生物拋光和生物精煉、防止羊毛氈化、棉花柔軟、牛仔布整理、脫漿、羊毛整理和其他工藝。

過氧化氫酶、漆酶、過氧化物酶和木質素酶等氧化還原酶類酶用於生物漂白、漂白終止、染料脫色、織物整理、羊毛整理和其他工藝。

洗滌劑和化妝品行業

洗滌劑產品含有酶，以幫助它們更有效地工作並去除基於蛋白質、碳水化合物、油和脂肪的汙漬。洗衣洗滌劑中的重量有效的酶透過去除受損的棉纖維來提高白度、顏色和織物護理。例如蛋白酶、澱粉酶、果膠酶、纖維素酶和脂肪酶。

酶被用作牙膏、漱口水、染髮劑和防曬霜中的自由基清除劑。超氧化物歧化酶用於阻止自由基並控制由細菌、空氣和水汙染以及其他有毒元素引起的皮膚損傷。

在防曬霜中，SOD和過氧化物酶作為自由基清除劑共同作用，以減少紅斑。透過去除受損或死亡的皮膚，蛋白酶用於護膚霜中以清潔和柔滑皮膚。

廢物管理

酶在廢物管理中的應用非常廣泛。家庭和工業垃圾都含有各種對生態系統和生物有害或危險的化學產品。使用微生物酶（單獨或組合）處理含有苯酚、芳香胺、腈等的工業廢水。

結論

由於微生物酶在許多行業中具有巨大的潛在用途，可以滿足迅速增長的世界人口的需求，因此它們的工業應用在21世紀顯著增加，並且仍在增長。