Enzim kullanmanın avantajı nedir?
Enzimlerin İşletmenizdeki Avantajları
Enzimler, endüstriyel enzim üreticileri tarafından üretilen ve süreç üzerinde daha fazla kontrol sağlayan doğal proteinlerdir. Enzimler belirli süreçler için en iyisidir ve aktivitelerini dış atmosfere göre düzenleyebilirler. Enzimler ayrıca herhangi bir reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürerek daha hızlı başlatma sağlar. İlaç ve tekstil gibi sektörlerde üretim sürecini hızlandırmak için kullanılırlar. İşletmenizde enzimlerin avantajlarını keşfetmek için okumaya devam edin!
Biyobozunurluk
Atıkların geri dönüştürülmesi süreci, geri dönüştürülebilirliği teşvik etmenin etkili bir yoludur. Farklı mikroorganizmalardan elde edilen enzimler, bir dizi toksik organik kirleticiyi parçalayabilir. Biyobozunur plastikler, uygun maliyetli, çevre dostu ve doğa dostu oldukları için bu işlemler için idealdir. Biyoplastiklerin çoğu paketleme, tarım, tekstil ve tıpta kullanılmaktadır. Biyobozunma için enzimler, petrokimyasal bazlı yüzey aktif maddelere göre uygun maliyetli ve çevre dostu bir alternatiftir.
Plastiklerin bozunması sıcaklığa ve neme bağlıdır. Mikropların enzimleri aktive etmek için nemli bir ortama ihtiyacı vardır. İşlem ayrıca sıcaklığa da bağlıdır. Polimerlerin erime noktaları yüksekse bozunmaları daha uzun sürer. Ancak sıcaklıklar uygunsa, biyobozunma enzimleri en sert plastikleri bile parçalayabilir. Biyobozunurluk için enzimlerin avantajları şunlardır: Biyobozunurluk için
enzimler ayrıca verimi arttırır ve istenmeyen yan ürünleri azaltır. Pamuktaki enzimler, pamuğun kabarmasını önleyerek daha çekici ve daha uzun ömürlü görünmesini sağlar. Enzimler ayrıca meyve suyunun sıkılmasını kolaylaştırır. Düşük tuzlu işlenmiş ete olanak tanıyarak ve süt ürünlerini laktoz intoleransı olan milyonlarca insan için sindirilebilir hale getirerek gıdaların beslenme profilini geliştirebilirler.
Polietilen (PE), kullanımda olan çoklu standart plastiktir. Biyobozunurluk için farklı PE türleri araştırılmıştır. Ek olarak, heterojen bir fenolik polimer olan lignin, genellikle bitki hücre duvarlarında bulunur. Biyobozunur plastikler, mantarlar tarafından üretilen enzimlerin aktivitesinden zarar görebilir. Berkeley’deki California Üniversitesi’nde yakın zamanda yürütülen bir araştırma, mantarlar tarafından üretilen enzimlerin yüksek oranda biyolojik olarak parçalanabilirliğe sahip olduğunu buldu.
Sentetik plastiklerin bozunması üzerine yapılan çalışmalar, CC polimerleri için mikrobiyal biyokatalizörlerin önemini de belirlemiştir. Polietilen söz konusu olduğunda, bu enzimler PET hidrolazlar olarak bilinir. Mikronize PET malzemeler, PET bozulmasını daha da artırır. Mikronize PET malzemeleri ayrıca enzimin mevcut yüzey alanını da arttırır. Mikronizasyon, ek işleme maliyetleri gerektirebilirken, enzimlerin biyobozunurluk etkinliğini artırabilir.
Ancak, lignin yıkımının lignin yıkımı üzerindeki etkisine ilişkin çalışmalar henüz yapılmamıştır. Bununla birlikte, Bio/Technology’de yayınlanan bir çalışmada, beyaz çürük mantar türlerinin saf kültürleriyle aerobik inkübasyondan sonra arpa samanının anaerobik sindirilebilirliğinde yüzde beş ila 11’lik bir artış kaydedildi. Bu artışlar, bu koşullar altında karma bir kültür durumunda muhtemelen daha yüksek olacaktır.
Endüstriyel atıklar için
tehlikesiz Tehlikesiz enzimler, endüstriyel atıkların parçalanmasında etkilidir. Azot ve fosfor gibi suyu kirletebilecek zararlı elementler içeren atık maddeleri işlemek için kullanılırlar. Biyolojik bozunmaya ek olarak, tehlikeli olmayan enzimler ayrıca atık suyu temizler ve hava ve su kirliliğini azaltmaya yardımcı olur. Örneğin, bu enzimler kağıt, plastik, tahta ve diğer yaygın endüstriyel atıkları etkili bir şekilde bozar.
Endüstriyel atıklar tehlikeli ve tehlikesiz olmak üzere ikiye ayrılır. Endüstriyel atıklar organik maddeler içerir ve metaller içerebilir. Enzimler, bozunma sürecini hızlandırarak organik atığın parçalanmasına yardımcı olabilir. Enzimler serbest veya immobilize olabilir ve substrat üzerinde hızlı hareket edebilir. Enzim kullanmanın ana dezavantajları, çalışanlar için potansiyel olarak tehlikeli olabilmeleri ve büyük ölçekli uygulamalar için daha az ekonomik olmalarıdır.
Tehlikeli atıkların ayrıştırılması süreci oldukça karmaşıktır. Ayrıca endüstriyel atıklarda bulunan kimyasallar tehlikeli olarak sınıflandırılmamaktadır. İhtiyatlı Uygulamalar tablosu, tehlikeli olmayan katı kimyasalları listeler. Bu kimyasallar arasında polisakkaritler, nükleik asitler ve kuru biyolojik ortam bulunur. Endüstriyel atıklar için tehlikeli olmayan enzimler, laboratuvar personeli tarafından güvenli bir şekilde bertaraf edilmek üzere paketlenir ve açıkça etiketlenmelidir.
Tehlikeli atıklar, güvenli bir şekilde geri dönüştürülemeyen atık malzemelerdir. Hükümet bu atıkların bertarafını düzenler. Bu atıklardan bazıları federal yasalar kapsamında sınıflandırılırken, diğerleri değildir. Her eyaletin farklı düzenlemeleri vardır. Örneğin Teksas, endüstriyel atıkları çevreye veya insan sağlığına zarar verme potansiyeline göre üç sınıfa ayırıyor. Sınıf 1 atıklar, asbest, kül ve tehlikeli olmayan kimyasallarla kirlenmiş çeşitli katıları içerir.
İnsanlar için tehlikeli olan kimyasallar kanalizasyona dökülmemelidir. Bunun yerine, bu atıklar tehlikeli atık olarak bertaraf edilmelidir. Bu kimyasallar, ağır metaller ve bilinen kanserojenler içeren oldukça reaktif olabilir. Ayrıca, kimyasal atıklar yakındaki konteynerlerin bütünlüğünü bozarak bilinmeyen tehlikelere neden olabilir. Kararsız hale gelirlerse patlayabilirler. Bu nedenle bu kimyasalların uygun şekilde atılması çok önemlidir.
Spesifiklik
Spesifiklik, bir enzimin enzimatik olarak etki ettiği substratı nasıl tanıdığını ifade eder. Bir enzim yalnızca belirli bir molekül üzerinde hareket edebilir ve aynı reaksiyonu başka bir substrat üzerinde katalize etmez. Substrat özgüllüğünün örnekleri arasında alkol dehidrojenaz ve laktik asit dehidrojenaz yer alır. Enzimler, hidrolize edebilen farklı substratlara sahiptir, bu nedenle aynı aktif bölgeye sığmaları gerekir.
Enzimler çok spesifiktir. Metabolizma sırasında işlev gören ve her biri belirli bir reaksiyona özgü yüzlerce enzim vardır. Spesifiklik, enzimlerin birbirleriyle karışmasını önlemeye yardımcı olur. Enzimler ayrıca polipeptit zincirlerinde benzersiz bükülmelere sahiptir ve bu onları son derece spesifik kılar. Örneğin, midenin ana hücrelerinde üretilen bir sindirim enzimi olan tripsin, aromatik veya bazik amino asitler içeren peptit bağlarını hidrolize edebilir. Öte yandan, karbonhidrat parçalayıcı enzimler, bir proteindeki herhangi bir peptit bağını hidrolize edebilir ve molekülü hidrolize edebilir.
Enzimlerin evrimleşme kapasitesi dikkat çekicidir. Birçok enzim yeni işlevler kazanabilir ve hızla gelişebilir. Bakterilerin bu hızlı evrimi ilaca dirençli suşlara yol açabilir. Jensen, eski enzimlerin daha geniş substrat özgüllüğüne sahip olduğunu ve organizma için daha geniş bir metabolik aralık sağlayarak çoklu substratlar üzerinde hareket ettiğini varsaydı. Enzim aileleri geliştikçe, yeni işlevler ve gen kopyaları kazandılar. Enzim ailelerinde ortaya çıkan mutasyonlar, yeni enzim ailelerinin ortaya çıkmasına neden oldu.
Enzim özgüllüğünün evrimi, diğer potansiyel substratlarla etkileşimleri azaltan uygun afinite ve negatif seçimin dengelenmesini gerektirir. Evrim sürecini incelemek için çeşitli biyokimyasal ve yapısal veriler mevcuttur. Spesifiklik, nükleotit metabolizmasının önemli bir yönüdür. Bu yol çok büyük olduğundan, aktivasyonundan sorumlu enzimler terapötik açıdan önemlidir. Anti-proliferatif ilaçlar, nükleotid bazlı yola yöneliktir.
Substrat baskılı yerleştirme, enzimlerin özgüllüğünü modellemek için daha güçlü bir yaklaşımdır. Proteinlerin esnekliğini enzim-substrat kompleksinin hesaplanmasına dahil eder. İşlem, reaksiyon ara maddelerinin kovalent kenetlenmesiyle başlar ve enzim-substrat kompleksinin geometrik optimizasyonuna doğru ilerler. Ardından, üretken pozları belirlemek ve yerleştirme puanlarına göre sıralamak için bir dizi geometrik filtre kriteri kullanılır. Bu teknik, Candida rugose ve lipazın enantiyoseçiciliğine uygulandı.
Maliyet
Enzimlerin maliyeti birkaç faktöre bağlıdır. Sürecin yukarı ve aşağı bölümleri, toplam maliyetin yaklaşık yarısını oluşturur. Sonuç olarak, bu süreçler önemli bir maliyet artışı getirmektedir. Bu makale enzimlerin maliyetini etkileyen faktörleri tartışacaktır. Ayrıca, enzimlerin avantajlarını ve dezavantajlarını ve prosesinizin maliyetini nasıl etkileyebileceklerini tartışacağız. Bu makale, enzimlerin toplam maliyetinin yaklaşık yarısını oluşturan aşağı akış bölümüne odaklanmaktadır.
İlk olarak, aşı boyutunu düşünün. Büyük bir inokulum hacmi, ana kültür süresini azaltacak, ancak aynı zamanda yıllık parti sayısını da artıracaktır. Ancak bu yöntem daha büyük biyoreaktörler gerektirir. Bu nedenle enzim üretim ölçeği arttıkça tesise bağlı maliyet artacaktır. Bir diğer önemli husus, 2G etanol üretimi için ayrılan küspe oranıdır. Enzimin maliyetini azaltmak için atık biyokütleyi yeniden kullanan stratejiler kullanmayı düşünün.
Biyoyakıt üretimi için enzimler çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Deterjanlar, endüstriyel enzimlerin en yaygın kullanım alanlarıdır. Novozymes ve Genencor, pazara yön veren iki şirkettir. İlki yakın zamanda biyoterapötik sektöre girmeyi planlarken, Genencor endüstriyel enzimlere odaklanıyor. Trichoderma reesei, baskın selülaz üreticisidir. Son enzim, kağıt imalatında kullanılır.
Selülaz enzim kullanımının maliyeti, lignoselüloz biyokütle bazlı yakıt etanolünün ticarileştirme çabalarının merkezi odak noktasıdır. Doğruluğu, biyorafineri endüstrisinin geleceği için kritik öneme sahiptir, bu nedenle doğru ve ayrıntılı bir değerlendirme yöntemi esastır. Bu çalışma, enzim maliyetlerini ve farklı tedarik modlarının ve işlem parametrelerinin etanol üretimi üzerindeki etkilerini değerlendirmek için bir Aspen Plus akış şeması simülasyonu kullanır. Bu faktörlerin selülaz enzimlerini kullanma maliyeti üzerindeki etkisini hesapladık.
Bir enzim kullanmanın maliyetini tahmin etmek için, Brezilya’daki varsayımsal bir 2G etanol fabrikasında b-glukosidaz talebini simüle ettik. Enzimin maliyeti toplamın %45’i kadardı ve tesise bağlıydı. Kalan maliyetler, aşılama hacmini, işlem ölçeğini ve hacimsel üretkenliği değerlendiren duyarlılık analizleriyle belirlendi. Sonuçlar, bu faktörlerin bir enzim kullanma maliyetini önemli ölçüde etkilediğini gösterdi.