Enzymanwendungen

Enzyme können in der pharmazeutischen Industrie als Arzneistoffe eingesetzt werden. Enzyme als Arzneimittel weisen zwei besondere Eigenschaften auf: Erstens können Enzyme spezifisch an das Ziel (Target) binden. Zweitens können Enzyme die Umwandlung von Zielmolekülen in die gewünschten Produkte katalysieren. Daher besitzen Enzyme als Arzneistoffe ein unvergleichliches Potenzial und Vorteile gegenüber herkömmlichen niedermolekularen Wirkstoffen.

Die meisten in der Lebensmittelindustrie eingesetzten Enzyme wurden früher aus tierischen Nebenprodukten und Pflanzen gewonnen, heute werden sie überwiegend durch mikrobielle Fermentation hergestellt. Im Allgemeinen muss die Reinheit von Lebensmittelenzymen nicht besonders hoch sein; meist handelt es sich um teilgereinigte Enzyme, sofern keine spezielle Anwendung vorliegt. Bei bestimmten Anwendungen, wie etwa proteolytischen Enzymen für kalorienreduziertes Bier, gilt: Je höher die Reinheit, desto besser die Wirkung. Glucoamylase ist das am häufigsten eingesetzte Enzym in der Lebensmittelverarbeitung, gefolgt von Proteasen, Lipasen und Esterasen sowie anschließend Oxidoreduktasen und Isomerasen.

Enzyme werden in der Futtermittel-, Textil-, Papier-, Leder- und Waschmittelindustrie sowie in weiteren industriellen Produktionsbereichen breit eingesetzt. Die Zugabe von Enzymen zu Futtermitteln kann die Verwertung von Stärke, Protein und Mineralstoffen verbessern, antinutritive Faktoren im Tierfutter abbauen, Verdauungsstörungen vorbeugen und die Verdaulichkeit des Futters erhöhen. Amylasen und Lipasen werden vor allem bei der Gewebeentschlichtung eingesetzt und verbessern den Weißgrad, die Pigmentaufnahme und die Weichheit von Textilien. In der Papierindustrie kann eine Vorbehandlung des Zellstoffs mit Xylanase und Cellulase den Bedarf an chemischen Bleichmitteln reduzieren. Laccase kann Lignin im Zellstoff abbauen und den Weißgrad des Papiers verbessern.

Enzyme sind leistungsfähige Werkzeuge, die auf vielfältige Weise zur Aufrechterhaltung einer sauberen Umwelt beitragen. Sie werden für Umweltzwecke in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter Agrar- und Lebensmittelwirtschaft, Ölindustrie, Futtermittel, Wasch- und Reinigungsmittel, Zellstoff und Papier, Textilien, Leder, Erdöl sowie die Spezialchemie- und biochemische Industrie. Enzyme tragen zudem durch ihren Einsatz im Abfall- und Abwassermanagement zur Vermeidung von Umweltbelastungen bei. Rekombinante-DNA-Technologie, Proteinengineering und rationales Enzymdesign sind aufkommende Forschungsfelder im Zusammenhang mit Umweltanwendungen von Enzymen. Künftig werden zudem verschiedene Technologien wie Gene Shuffling, High-Throughput-Screening und Nanotechnologie verstärkt zum Einsatz kommen.

In der modernen Welt bezeichnet Biotechnologie häufig die Herstellung oder Modifizierung von Produkten unter Nutzung lebender Systeme oder Organismen. Neben der traditionellen Fermentation haben sich biotechnologische Werkzeuge weiterentwickelt und umfassen heute fortgeschrittene Disziplinen wie Gentechnik, angewandte Immunologie sowie medizinische Therapien und Diagnostik. Unter diesen Werkzeugen sind zahlreiche Enzyme unverzichtbar – sie können als „Hammer und Meißel“ zur Durchführung molekularbiologischer Experimente dienen oder als effiziente Mikroreaktoren in der industriellen Produktion fungieren.