1. Enzyme entdecken und herstellen
1.1. Enzyme sind die vielfältigste und größte Gruppe der Proteine.
1.2. Nicht alle Enzyme sind bekannt. Nur ungefähr 5.400 sind sehr gut erforscht.
1.2.1. Das Forschen nach Enzymen geht weiter und wird durch Hochdurchsatz-Technologien beschleunigt.
1.2.1.1. Metagenomik
1.3. Enzym-Datenbank BRENDA --> wichtig für das speichern von Informationen der Enzyme.
2. Enzyme in der Lebensmittelindustrie
3. Enzyme mit verbesserten Eigenschaften.
3.1. Zellfabriken können getrimmt werden.
3.2. Anhand von molekularbiologischen Verfahren können Enzyme verbessert werden.
4. Werkzeuge von Molekülbiologen und Züchter
4.1. Metabolic Engineering:
4.1.1. Stoffwechselwege mit enzymatisch chen Syntheseschritten
4.1.1.1. Wird auch synthetische Biologie genannt doch der Stoffwechsel und natürlich ist
4.2. Genom editing: CRIPR-CAS 9 (designer Nuclease)
4.2.1. Viren Abwehrsystem
4.2.2. Kann Mutation einfügen
4.2.3. DNA Teile rausschneiden und Fragmente einbauen
4.3. Genutzte Enzyme
4.4. Restriktionen Enzyme: DNA wird an bestimmten Stellen geschnitten(, die einen bestimmten Buchstaben Code haben)
4.4.1. Ligase: verschiedene DNA Teile werden zusammengefügt
4.4.1.1. Taq-Polymerase: kann DNA Moleküle kopieren
5. Enzyme in Backwaren
5.1. Amylase - hilft im Hefeteig und Sauerteig die Stärke im Mehl in Zucker zu spalten
5.2. bauen Gluten ab
5.3. sorgt für eine optimale Teigeigenschaft
5.4. Optik- verleiht dem Teig Volumen und Farbe
5.4.1. Das Ergebnis ist eine schöne, stabile Brotkrume
5.5. Für‘s Aufbacken von vorproduzierten Lebensmitteln notwendig
6. Enzyme in der Milchproduktion
6.1. Eiweißanteil muss gerinnen damit Käse entsteht
6.1.1. Man braucht: Labferment
6.1.1.1. kommt in Mägen junger Kälber und Ziegen vor
6.1.1.2. Lab: Gemisch der Enzyme Chymosin & Pepsin
6.1.1.2.1. spalten bestimmte Eiweißstoffe (Caseine) in der Milch
6.1.2. Schimmelpilze & Hefe
6.1.2.1. Werden mit dem Chymosin-Gen ausgestattet und stellen das Enzym her
6.2. Enzym Lipase: sorgt bei Käse und anderen Milchprodukten für die Entfaltung von Aromen & gewünschte Textur
6.3. Lactase: Spaltung des Milchzuckers Lactose
6.3.1. In Form von Tabletten und Kapseln
6.3.1.1. Menschen mit einer Lactoseintoleranz können Milchprodukte verspeisen
7. Enzyme in Fleisch
7.1. Enzyme für Struktur, Farbe und Geschmack
7.2. Zusammenfügen von Fleischteilen
7.2.1. „enzymatisches Kleben“
8. Enzyme in Getränken
8.1. Pektinase baut Zellwände schneller ab
8.1.1. besseres Auspressen von Obst und Gemüse
8.1.2. baut Trübstoffe ab - klarer Apfelsaft
8.2. glutenfreies Bier
9. Technische Anwendungen
9.1. Biokraftstoff und Wirkstoffe
9.1.1. Ausgangsprodukte in Einzelbausteine zerlegen
9.1.1.1. Gärungsprozess vorantreiben
9.1.2. mit Biokatalyse schnell Moleküle verstellbar
9.1.2.1. Medikamentherstellung
9.2. Waschen: Enzyme Waschmittel
9.2.1. in kleinsten Mengen und bei niedriger Temperatur sehr wirksam
9.2.1.1. Proteasen sorgen für Abbau von Eiweißen (Flecken wie Blut/Kakao/E)
9.2.1.2. Amylasen entfernen Soßen
9.2.1.3. Lipasen entfernen Fette
9.2.2. Waschmittelverbrauch und Waschtemteratur in letzten Jahren durch Enzyme gesenkt
9.3. Enzyme in Reinigungsmitteln (für Kontaktlinsen/ Spülmaschine)
9.4. Textilbeatbeitung
9.4.1. Textilpflege
9.4.2. Bleichen (Katalase), milde Bedingungen und geringer Energie Aufwand
9.4.3. Lederbehandlung: wird geschmeidig und leichter Färber
9.5. Papierindustrie
9.5.1. Energie und Ressourcen Aufwand sinken
9.5.1.1. für Recycling kann Druckerschwärze leichter mit Enzym abgebaut werden
9.5.1.2. Bleiche
9.5.1.3. Enzyme werden genutzt um Holz besser zu zerfasern
10. Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen als Quelle
10.1. Enzyme entstehen durch Biosynthese.
10.2. Mikroorganismen sind wichtige und effiziente Produzenten von Enzymen.
10.3. Durch Hefe, Bakterien oder Schimmelpilzen in geschlossenen Stahltanks, werden Enzyme in das Medium abgegeben.
10.3.1. Medium wird konzentriert und filtriert.
10.3.1.1. Enzympräparat ist entstanden.
11. Mikroben in lebende Enzym-Fabriken verwandeln.
11.1. Durch Biotechnologie und Gentechnik lässt sich der molekulare Bauplan eines Enzyms in Bakterien über Plasmide einschleusen.
11.1.1. Zellen werden so umfunktioniert und das hinzugefügte Enzym wird hergestellt.
11.1.1.1. Enzyme werden meist mit Gentechnik hergestellt.
12. Enzyme in der Lebensmittelindustrie
12.1. Mehr als 50 Enzyme
12.2. Stärke, Fette oder Eiweiße werden modifiziert - umgewandelt
12.3. effiziente Nutzung von Ressourcen
12.4. sichern & veredeln die Qualität der Lebensmittel
12.5. länger haltbar
12.6. nicht gekennzeichnet
12.6.1. werden ehrend des Prozesses inaktiviert oder entfernt, sind im Endprodukt also nicht enthalten
12.7. Konservierungsmittel
13. Enzyme in der Stärkeverzuckerung
13.1. Neben Rüben- und Rohrzucker wird jede stärkehaltige Pflanze verwendet
13.1.1. Amylase zerlegt die langekettige Stärke in ihre Molekülbestandteile
13.1.1.1. Glucose oder Dextose
13.1.1.2. Isomerase hilft bei dem Verarbeitungsprozess verschiedener Zuckersieupe
13.1.1.2.1. enthalten Fructose oder Maltose
14. Wirtschaft
14.1. Nutzung von Enzym in Lebensmitteln, Futtermitteln, Waschmitteln, Papier, Textilien etc.
14.2. -Großteil von Enzym wird in Europa produziert
14.3. Landwirtschaft
14.3.1. Zusatz in futtermittel, verbesserte Verwertung von guttermitteln
14.3.1.1. Aufnahme von Phosphor: 1)lebensnotwendig 2)knappe Resource, belastet Umwelt durch Gülle
14.3.1.1.1. Lösung: Phytase im Futter, Zufütterung von Phosphor ist unnötig
14.3.1.1.2. Phytase kann durch biotechnologische Verfahren (Schimmelpilzkulturen) hergestellt werden