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Lexikon der Chemie: industrielle Enzyme

industrielle Enzyme, E., die im technischen Maßstab für den Einsatz in verschiedenen Industriezweigen produziert werden. Da sich Mikroorganismen schnell in großen Mengen vermehren lassen, sind sie hervorragend als Enzymquellen geeignet. Eine großtechnische Produktion wurde erst nach Entwicklung geeigneter Isolierungs- (z. B. Ultrafiltration) und Anreicherungs- bzw. Reinigungsverfahren möglich. Die Zahl der Mikroorganismen, die zur Gewinnung von Enzymen geeignet sind, ist groß und vielfältig. Die Kultivierung erfolgt vorwiegend submers. Neben einer phänotypischen (u. a. optimale Zusammensetzung des Nährmediums) ist eine genotypische Optimierung zum Erreichen maximaler Enzymausbeuten erforderlich. Durch die Fortschritte der Gentechnik ist es heute möglich, maßgeschneiderte Enzyme (z. B. veränderte Substratspezifität) herzustellen.

Enzyme werden seit den neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts kommerziell verwendet. Damals führte man Pilzextrakte im Brauereiwesen ein, um die Umwandlung von Stärke in Zucker zu beschleunigen. Seitdem hat sich das Applikationsfeld der E. beträchtlich erweitert. Gegenwärtig wird besondere Aufmerksamkeit Enzymproduzenten gewidmet, die unter extremen Umweltbedingungen wachsen (insbesondere thermophile und halophile Mikroorganismen). Thermostabile E. sind – ebenso wie E. aus halophilen Organismen (werden durch hohe Salzkonzentrationen nicht denaturiert) – insgesamt stabiler und können bei Reaktionstemperaturen angewandt werden, die bei bestimmten Substraten zu einer besseren Löslichkeit führt. Bei der Enzymproduktion ist eine größere Sicherheit gegen Kontamination durch Fremdkeime gegeben. Auch der Entwicklung von Verfahren zur vermehrten Verwendung stabiler und wirtschaftlicher arbeitender trägergebundener E. (immobilisierte Enzyme), E.-Membranreaktoren eingeschlossen, wird große Aufmerksamkeit gewidmet. Die Isomerisierung von Glucose zu Fructose ist gegenwärtig der größte technische Prozeß, der mit Hilfe eines immobilisierten E. (Glucoseisomerase) durchgeführt wird. Parallel dazu wird für die Zukunft der industrielle Einsatz von künstlichen, Protein-freien E. (Synzyme), deren planvolle und gezielte Darstellung erst in den Anfängen steht, erwartet.

Daneben werden zahlreiche, vorwiegend intrazelluläre E. für die Analytik sowie für medizinische Zwecke entwickelt.

  • Die Autoren
Dr. Andrea Acker, Leipzig
Prof. Dr. Heinrich Bremer, Berlin
Prof. Dr. Walter Dannecker, Hamburg
Prof. Dr. Hans-Günther Däßler, Freital
Dr. Claus-Stefan Dreier, Hamburg
Dr. Ulrich H. Engelhardt, Braunschweig
Dr. Andreas Fath, Heidelberg
Dr. Lutz-Karsten Finze, Großenhain-Weßnitz
Dr. Rudolf Friedemann, Halle
Dr. Sandra Grande, Heidelberg
Prof. Dr. Carola Griehl, Halle
Prof. Dr. Gerhard Gritzner, Linz
Prof. Dr. Helmut Hartung, Halle
Prof. Dr. Peter Hellmold, Halle
Prof. Dr. Günter Hoffmann, Eberswalde
Prof. Dr. Hans-Dieter Jakubke, Leipzig
Prof. Dr. Thomas M. Klapötke, München
Prof. Dr. Hans-Peter Kleber, Leipzig
Prof. Dr. Reinhard Kramolowsky, Hamburg
Dr. Wolf Eberhard Kraus, Dresden
Dr. Günter Kraus, Halle
Prof. Dr. Ulrich Liebscher, Dresden
Dr. Wolfgang Liebscher, Berlin
Dr. Frank Meyberg, Hamburg
Prof. Dr. Peter Nuhn, Halle
Dr. Hartmut Ploss, Hamburg
Dr. Dr. Manfred Pulst, Leipzig
Dr. Anna Schleitzer, Marktschwaben
Prof. Dr. Harald Schmidt, Linz
Dr. Helmut Schmiers, Freiberg
Prof. Dr. Klaus Schulze, Leipzig
Prof. Dr. Rüdiger Stolz, Jena
Prof. Dr. Rudolf Taube, Merseburg
Dr. Ralf Trapp, Wassenaar, NL
Dr. Martina Venschott, Hannover
Prof. Dr. Rainer Vulpius, Freiberg
Prof. Dr. Günther Wagner, Leipzig
Prof. Dr. Manfred Weißenfels, Dresden
Dr. Klaus-Peter Wendlandt, Merseburg
Prof. Dr. Otto Wienhaus, Tharandt

Fachkoordination:
Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher

Redaktion:
Sabine Bartels, Ruth Karcher, Sonja Nagel


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