آنزیم چیست؟

خصوصیات آنزیمها عبارتند از :

-از جنس پروتئین هستند،

- به عنوان کاتالیست عمل می کنند،

- به صورت طبیعی یافت می شوند،

و بسیار اختصاصی عمل می کنند.

آنزیمها پروتئینهایی با ساختمان مولکولی سه بعدی بسیار پیچیده اند که تحت شرایط واکنشی خاصی ( از نظر درجه حرارت ،PH و رطوبت) و فقط روی سوبستراهای اختصاصی خود عمل می کنند.

این مواد کاتالیستهای طبیعی کارآمدی هستند که درتمامی سیستمهای بیولوژیک یافت می شوند. فعل و انفعالاتی که در نبود آنزیمها امکان انجام آنها نیست و یا بکندی انجام می شوند، به علت حضور آنزیمها سرعت می گیرند، به طوری که گاهی اوقات سرعت انجام واکنش به 106برابر سرعت طبیعی در موجود زنده بالغ می شود.

علاوه بر این ،توالی کنترل شده وقوع واکنشهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیک به وسیله آنزیمها تنظیم می شود. آنزیمها در طول فعل و انفعال به مصرف نمی رسند،بلکه واکنش را کاتالیز نموده و پس از اتمام آن به حالت اولیه خود باز می گردند. به همین علت ، میزان آنزیم مورد نیاز در مقایسه با مقدار سوبسترا بسیار پایین است.

همه موجودات زنده از حمله میکروارگانیسمها، گیاهان و دامها آنزیم تولید می کنند، به همین دلیل،این ماده در تمامی سلولها وهمچنین فضاهای خارج سلولی یافت می شود.آنزیمهای افزوده شده به جیره غذایی، همچون سایر ترکیبات پروتئینی،در دستگاه گوارش شکسته می شوند. بنابراین،باقیمانده آنها در مدفوع طیور یافت نمی شود ورعایت دوره پرهیز پیش از کشتار برای دامهایی که از جیره های غذایی حاوی آنزیم استفاده ضرورتی ندارد.

چون آنزیمها برای واکنشهای کاتالیزوری خود بسیار اختضاصی عمل می کنند، افزودن مخلوطی ازآنزیمهای مختلف به جیره غذایی برای تجزیه مواد غیرقابل استفاده موجود، که تعداد آنها نیز کم نیست، می توان مفید واقع شود. در این صورتی که این امر محرز گردد، کاربرد آنها غالبا نسبت به کاربرد انفرادی آنزیمها از ارجحیت بیشتری برخوردار است.

تاریخچه

هزاران سال بشر از آنزیمها در بخشهای مختلف تولید و نگهداری مواد غذایی استفاده می کرد، بدون آنکه از ماهیت و ویژگی آنها اطلاع کافی داشته باشد. به عنوان مثال، در سنگ نبشته های مصرباستا تولید نوشابه های الکلی ( شراب)به شیوه سنتی وتخمیر خمیرنانوایی به نمایش درآمده است.بدین منظور، میکروبهای زنده به دست آمده از بدن دامها و گیاهان به مواد خام مورد نظر افزوده می شد. این میکروارگانیسمها مانند مخمرها و باکتریهای اسید لاکتیکی(Lactobacillaceae )آنزیمها مورد نیاز برای تبدیل موارد را تولید می کنند. ازجمله سایر کاربردهای آنزیمها می توان از نگهداری کلم سفید به روش افزودن باکتریهای اسید لاکتیکی و همچنین تولید پنیر به منظور حفظ شیر و ترکیبات موجود در آن نام برد.

وجود آنزیمها که در فرآیندهای حیاتی نقش مهمی بازی می کنند، در قرن 19 به اثبات رسید. پاستور درسال 1857 نشان داد که پدیده تخمیر با فعالیت مخمرهای زنده مرتبط است.در سال 1878،واژه آنزیم به وسیله Kuhne برای بااصطلاح (مخمرهای محلول)که به سلولهای زنده وابستگی ندارند. مورد استفاده قرار گرفت. همچنین Buchner در سال 1897 مدرک مستند و قاطعی دال براثرآنزیمها ارایه نمود. او نشان داد که مایع فاقد سلول حاصل از آبگیری سلولهای مخمرنیز تخمیر الکلی را ایجاد می نماید. Ostwald نیز در سال 1893 اثر کاتالیتیکی آنزیمها را مورد شناسایی قرار داد. سپس در سال 1909 Rohm به فعالیت پروتئاز استخراج شده از لوزالمعده دامها هنگام فرآوری پوست خام برای تولید چرم پی برد.

عصرگسترش و به کارگیری آنزیمهای صنعتی با جداسازی مخلوط آنزیمها از یک نوع کپک(Asprgillus royzae) که مولکولهای قند( کربوهیدراز)و پروتئین (پروتئیناز)راتجزیه می نمو ، به وسیله یک دانشمند ژاپنی به نام Takamine در سال 1894، آغاز شد.Boidin فقط پس از گذشت یک سال توانست بابه کارگیری نوعی کپک، از مواد دانه ای الکل به دست آورد.آنزیمهای کپک مذکور نشاسته موجود را ساکارینه کرده و شکل حاصل به وسیله مخمرها به الکل تبدیل می شدند. علی رغم تحقیقات گسترده، شناسایی ساختمان شیمیایی آنزیمها تا قرن 19 امکان پذیر نگردید. سرانجام در سال 1926James Summers با استفاده از اوره آزثابت نمود که آنزیمها از جنس پروتئین هستند. پس ازجنگ جهانی دوم شاده دوره پیشرفت سریع و گسترده به کارگیری فن آوری تخمیر در تولید مواد مختلف بودیم که در ابتدا عمدتا برای تولید آنتی بیوتیکها و آمیلازهای قارچی و باکتریایی به کار گرفته می شد. امروزه، اغلب آنزیمهای ارزشمند تجارتی را میکروارگانیسمها تولید می کنند ( قارچ، مخمر و باکتری). علاوه بر این ، فرآورده های آنزیمی استخراج شده از بافتهای دامی ( براغی مثال لیپاز و پروتئاز از لوزالمعده)و گیاهی ( برای مثال پایین ، پروتئاز موجود در میوه پاپایا) نیز نقش مهمی در کاربری صنعتی آنزیمها بازی می کنند.

پروتئازها و کربوهیدرازها در حال حاضر مهمترین آنزیمهای تجارتی تولید شده به وسیله میکروارگانیسمها هستند. امروزه آنزیمهای تجارتی در طیف گسترده ای از صنایع مختلف به کار گرفته می شوند. تقریبا نیمی از فرآورده های آنزیمی صنعتی در ساخت مواد پاک کننده به کار می روند، چرا که پروتئازها و لیپازها به عنوان مواد پاک کننده لکه شناخته شده اند.در صنایع تولید پارچه و کاغذ نیز عمدتا از آمیلاز و همی سلولاز استفاده می شود،در حالی که در صنایع چرم پروتئاز مورد بهره برداری قرار می گیرد. درحال حاضر،حدود50 تا 55% از آنزیمهای صنعتی در صنایع غیرغذایی به کار گرفته می شوند. صنایع تولید مواد شوینده ، تولید نشاسته و فرآوری مواد لبنی نیزبه ترتیب عمده ترین مصرف کننده آنزیمها هستند.به کارگیری آنزیمها در تغذیه دامها تا اواسط دهه هشتاد چندان جدی گرفته نمی شد وعمدتا در مناطقی که دسترسی به مواد با قابلیت هضم بالا مانند ذرت محدود بود و استفاده ازآنها ضرورت می یافت، همچون کانادا، کشورهای اسکاندیناوی و آلمان شرقی سابق، متداول بود. ازطرف دیگر، اثرات حاصل از کاربرد آنزیمها توجه روزافزونی را به خود جلب نمودند. این نوع آنزیمها پس از سالها تحقیق ومطالعه پرهزینه و گذر از مراحل مختلف تولید شدند. با توجه به اهمیت روز افزون آنزیمها، در سال 1993 دردستورالعمل EEC/ 526/70 که ویژه مواد افزونی برای تغذیه دامهااست. این مواد به عنوان یک گروه جدید گنجانیده شدند. از آن زمان تاکنون اتحادیه اروپا استفاده از این مواد را در جیره غذایی قانونمند نمود و پس از انجام آزمایشات متعدد، معاونت کشاورزی کمیسیون اروپا تاییدیه مصرف این مواد را صادر کرد. فقط پس از انجام آزمایشات کامل توسط این دستگاه قانونی و تایید یک هئیت علمی متشکل از 15 کشور عضو، تاییدیه جامعه اروپا به روش شناسایی متقابل صادر شد. علاوه بر کیفیت وکارآیی یک ماده افزودنی،تضمین حفظ سلامت انسان، دام و نیز محیط زیست درصدر آزمایشات انجام شده قرار دارد.