Endüstriyel Enzimler Nelerdir?
Enzimler canlılığın devamı için gerekli biyokimyasal reaksiyonlar katalizleyen biyokatalizlerdir. Yani yapım yıkım gibi canlılar için elzem reaksiyonları ya hızlandırır ya yavaşlatırlar. Ancak aktiviteleri için canlı bünyelerinde bulunmaları gerekmezler. Bu nedenle endüstride çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılırlar.
Çamaşırlarınız yepyeni kalsın şeklinde mottoları sıklıkla duyuyorsunuz değil mi? Bunun nasıl mümkün olduğunu hiç merak ettiniz mi? Deterjan endüstrisinde çokça kullanılan selülaz enzimi çamaşırlarda aşınmaya bağlı oluşan iplikçikleri yiyerek çamaşırların yeni gibi görünmesini sağlarlar.
1. Deterjan Endüstrisi
Çamaşır deterjanlarında kullanılan enzimlerin başında “proteazlar” gelir. Bu enzimler; Protein lekelerini (çim, kan, yumurta ve ter lekeleri) parçalayarak daha kolay çözülebilen küçük polipeptidlere ya da serbest aminoasitlere dönüştürürler.
Deterjanlarda proteaz’ların yanında sıkça kullanılan bir başka enzim ise “lipaz” dır. Yağ lekeleri, özellikle pamuk ve polyester karışımı kumaşlarda, çıkarılması zor lekeler olması ve dünya genelinde de çamaşır yıkama sıcaklığının düşürülmesi yönünde bir eğilim olması işleri daha da zorlaştırmaktadır.
2. Tekstil Endüstrisi
Enzimlerin kullanıldığı diğer bir alan ise tekstil sektörüdür. Pamuk ya da pamuk karışımı içerecek kumaşların dokunması sırasında, dokumayı oluşturacak uzunlamasına iplikler, yapışkan bir maddeyle kaplanır. Bu işleme “haşıllama” denir. İşlemin amacı; dokuma sırasında iplerin kopmasını engellemektir. En çok kullanılan haşıllama maddesi ise nişasta ya da nişasta türevleridir. Kumaşın beyazlatma, boyama ya da baskı gibi diğer işlemlere girebilmesi için, kumaşın nişastadan arındırılması gerekmektedir.
Çok verimli ve seçici şekilde nişastayı parçalayan “amilaz” enzimi sayesinde, kumaş, zarar verilmeden nişastadan arındırılabilmektedir. Ayrıca “amilaz” enzimi çevre için zararsız olduğundan, işlem sonucu oluşan atık sular çevreye daha uyumludur. Kumaşlar, boyanmadan önce ağartılırlar.
Bunun için “Hidrojenperoksit” kullanılır. İşlem bittikten sonra kumaştan tümüyle çıkartılamazsa, kumaşta kalan “Hidrojenperoksit”, boyamayı olumsuz yönde etkiler. ”Katalaz” enziminin çok az bir miktarı, hidrojenperoksiti su ve oksijene çevirir.
3. Deri Endüstrisi
Endüstriyel enzimlerin en eski uygulamalardan biri ham deri ve işlenmiş deri işletmelerinde kullanılmasıdır. Deriyi esnek hale getirmek için, tabaklamadan önce ham deriyi enzimle muameleye tabi tutulmak gerekir. Protein bileşenlerini eritmek için yapılan bu işleme sama denir. Samanın uygulanma derecesi elde edilecek olan derinin karakteristiğine bağlıdır. Eski dönemlerde sama ajanı olarak deriyi inceltmek için köpek ve güvercin gübresi kullanılmıştır. Sonraki süreçlerde deriyi yumuşatmak için hayvan pankreasından elde edilen proteazlar kullanılır. Böylece diğer yönteme göre, daha az su kullanılır ve oluşan atık su daha temizdir.
4. Gıda Endüstrisi
Nişastanın, “α-amilaz” enzimi ile hidrolize edilmesi sonucu açığa çıkan ürünler yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu ürünlerden “dekstrin” nişastanın glikoza kadar hidrolize olmasından önce oluşan kısa moleküllü ilk üründür. Dekstrinler, çözünürlüğü yüksek ve dayanıklı bir ürün olup, yoğun şurup kıvamında bir maddedir. Bu maddeler, gıdalarda koyulaştırıcı dolgu maddesi olarak kullanılmaktadır.
Nişasta, dekstrin’lere kadar parçalandıktan sonra ortama “glikoamilaz” ilavesiyle glikoza kadar ayrışmaktadır. Açığa çıkan glikoz ya şurup halinde ya da kristal toz halinde elde edilmektedir. Glikoz şurubuna,“glikozizomeraz” enzimi ilavesiyle fruktozlu şurup elde edilir. Bu ürün yüksek düzeyde tatlılığa sahip olup meşrubat ve süt üretimi, şekerleme yapımında kullanılır. Nişastanın maltoza kadar hidrolizi, nişasta molekülünün önce “α-amilaz” enzimi tarafından sıvılaştırlıp, daha sonra da ortama “izoamilaz” ve “pullulanaz” enzimlerinin ilavesiyle sağlanmaktadır. Açığa çıkan yüksek saflıktaki maltoz; reçel, şekerleme üretiminde ve gıdalarda tatlandırıcı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca nişastanın hidrolizi sırasında yan ürün olarak açığa çıkan “maltotetroz” da nem tutucu olarak kullanılmaktadır.
Pektinazlar ve galakto-mananazlar kahve sektöründe kullanılan ana enzimlerdir. Hazır kahve üretiminde pektinazlar posa giderme etkinliğini arttırmak ve viskoziteyi azaltılmak için galakto-mannazlar kullanılır.
Son yüzyılda peynir tüketimi dünya genelinde artmasına karşın peynir mayasının elde edildiği buzağıların sayısı da azalma meydana geldiği için fermantasyon yoluyla peynir mayası enzimi mikroorganizmalara ürettirme yoluna gidilmiştir. Örneğin; Kimozin
Yeterli olgunlaşmayı ve tat gelişimini hızlandırmak için lipaz ve proteaz karışımları kullanılır. Ayrıca hidrojen peroksit süt ve peynir altı suyu için bir sterilant veya koruyucu olarak kullanılır. Bunların organizmalara bir zararı yoktur. Mikrobiyal lipaz karışımları düşük karbon zincir uzunluğuna sahip yağ asitleri üretmek için uygundur. Bu uçucu yağ asitleri peynir bulamaçlarına aktarılır ve lezzet yoğunluğunun 30 kat artmasını sağlar. Süt endüstrisinde diğer bir uygulama sütte ve peynir altı suyunda laktazlar tarafından laktoz hidrolizidir.
Nişasta içeren ham maddeleri mayalayarak alkollü içki yapımı yüzyıllardır kullanılan bir yöntemdir. Değişen şey, kullanılan ham maddedir. Bu ham maddelerin hepsi de nişasta içermektedir. Nişastadan mayalama yoluyla alkol üretilebilmesi için öncelikle nişastanın “amilaz” ve endo “β-glukanaz” ile glikoza çevrilmesi gerekir. Alkol üretiminde, enzim kullanılarak ürünlerin hep aynı kalitede elde edilmesi sağlanmaktadır.
5. İlaç Endüstrisi
Enzimlerin bütün yaşayan organizmalarda sindirimi kolaylaştırıcı ve metabolik süreçlerde oynadığı önemli role bakılırsa enzimlerin medikal uygulamalardaki gelişimi şaşırtıcı bir şekilde pek geniş kapsamlı değildir. Buna rağmen basit bir uygulamada 19. yüzyıldan beri kullanılmaktadır; safra kesesinin cerrahi olarak çıkarılması, genetik bozukluk ya da ilerlemiş yaş sonucu sindirim enzimi yokluğu çeken insanlara sindirim amacı ile ağızdan verilen pankreatin denilen domuz pankreatik enzimlerinin işlenmemiş karışımları kullanılır.
Peki Bu Enzimlerin Kaynakları Nelerdir?
Enzimler hayvanlardan, bitkilerden ve mikroorganizmalardan elde edilebilmektedir. Ancak hayvansal ve bitkisel kaynaklı enzimlerin, mikrobiyal enzimlere nazaran elde edilmeleri daha zahmetli ve miktar bakımından dezavantajlı olmaları gibi nedenlerle endüstride kullanılan enzimler çoğunlukla mikroorganizma kaynaklıdır.
Birde son zamanlarda gelişen genetik manipülasyonlar, rekombinant DNA teknolojisi gibi yöntemlerle enzimelere konakçılık eden organizmaların üremelerini arttırmak mümkün olunca yaşasın mikrobiyal enzimler!
