الإنزيمات في الاستعمال اليومي

انزيمات في استعمال يومي

Enzymes in daily use - Enzymes à usage quotidien

الإنزيمات في الاستعمال اليومي

وفاء شومان

 تسمية الإنزيمات

في مجال إنتاج الأغذية

في مجال الصناعة

في مجال الصحة

تعرّف الإنزيمات enzymes بأنها بروتينات مكوَّنة من سلاسل طويلة من الحموض الأمينية التي تتشابك بعضها مع بعض لتعطي المظهر الكروي للبروتين، لذلك وجد أن أغلب الإنزيمات هي بروتينات حبيبية الشكل. هناك المئات من الإنزيمات المختلفة التي يتخصص كل منها بالعمل على مادة محددة تسمى المكوّن الأولي (المادة الأساسية)، والتي تتحول بعد استخدامها من قبل الإنزيم لتصبح المنتج النهائي. مثال ذلك: إنزيم الهضم الأميلاز amylase، الذي يوجد في اللعاب، والذي يعمل على تحليل النشاء (المكون الأولي) لتصنيع الغلوكوز (المنتج النهائي).

تعمل الإنزيمات محفّزات لبعض التفاعلات الكيميائية حيث تصبح عمليات التمثيل التي تتم في الخلايا الحية من دون استخدام الإنزيمات بطيئة جداً، ولا تكفي لبقاء الكائنات على قيد الحياة.

وللإنزيمات دور مهم في العمليات الحيوية التي تجرى في مجالات متنوعة، فهي تساعد جسم الإنسان على الهضم الأمثل للغذاء من خلال تحطيم الجزيئات الكبيرة للمواد التي يستهلكها إلى وحدات صغيرة تستطيع الأمعاء امتصاصها والاستفادة منها. وفي المجالات الصناعية يمكن للإنزيمات العمل على المنتجات الغذائية (مثل الحليب) أو المنتجات غير الغذائية (مثل الخشب) وذلك بهدف تحويل هذه المواد الأولية إلى منتجات نهائية تلبي حاجة السوق والمجتمع.

تكون جزيئات الإنزيم عادةً أكبر من جزيئات المكون الأولي الذي تعمل عليه، وفي الحقيقة فإن جزءاً صغيراً من جزيء الإنزيم هو الذي يكون على اتصال مع مادة المكون الأساسي (الأولية). هذا الجزء من الإنزيم يسمى الموقع النشيط، وهو عبارة عن شق (ثلم-صدع) صغير يكون فيه عدد قليل من الحموض الأمينية على تماس مع جزيئات مادة المكون الأساسي. تتوضع جزيئات المكون الأساسي في الموقع النشيط مكونة ما يسمى بمعقد «إنزيم- مادة أساسية»، عندها يمكن للتفاعل الكيميائي أن يبدأ، وتتكون المواد المنتجة التي تغادر الموقع النشيط تاركة الإنزيم حراً وجاهزاً ليستقبل جزيئات أخرى من المادة الأساسية.

تسمية الإنزيمات

تسمى الإنزيمات عادة اعتماداً على اسم المادة الأساسية التي تعمل عليها ويضاف إليها النهاية ase مثل البروتينازproteinase وهو الإنزيم الذي يقوم بهضم البروتينات، والليباز lipase الذي يقوم بهضم الدهون، والـ sucrase الذي يهضم السكروز والمالتاز maltase الذي يحلل المالتوز. هناك حالات أخرى لا تسمى الإنزيمات فيها بهذه الطريقة الواضحة التي ترتبط بالمادة التي تعمل عليها، مثل التريبسين trypsin وهو أحد إنزيمات هضم البروتين الأساسية، وإنزيم الـ rennin الذي يحطم البروتين و يسبب ارتفاع ضغط الدم وغيرها.

تستعمل الإنزيمات في مجالات متعددة منها ما يأتي:

في مجال إنتاج الأغذية

منذ الثمانينات تستخدم العديد من شركات إنتاج الأغذية الإنزيمات لتحسين خواص المنتجات إضافة إلى خفض تكاليف الإنتاج، ومن أهم هذه المواد الغذائية:

1 - الإنزيمات ومنتجات الحليب

يتميز الحليب بغناه بالكازئين casein ، وهو البروتين الذي يساعد على المحافظة على الصفة السائلة للحليب. أثناء إنتاج الأجبان يتم إضافة إنزيم البروتياز protease لضمان عدم تخثر الحليب، حيث تؤدي إضافته إلى حلمهة الـ kappa casein (وهو من بروتينات حليب الثدييات المعنية بعدد من العمليات الفيزيولوجية المهمة)، مما يؤدي إلى ثباتية تكون الميسلات (وهي التجمعات الجزيئية المكونة للدقائق شبه الغروية (colloidal particles، كما تضاف أيضاً إنزيمات الليباز بهدف إعطاء الأجبان النكهات الجيدة والمرغوبة.

2 - تصنيع الخبز

تستخدم عدة إنزيمات في عملية تصنيع الخبز، حيث تعمل إنزيمات ألفا أميلاز alpha amylases على تفكيك النشاء وإنتاج المالتوز، ويعمل البروتيناز protease على تفكيك البروتينات بعملية الطبخ، ويضاف إنزيم المالتوجين أميلاز maltogen amylase لزيادة الزمن الذي يبقى فيه الخبز طازجاً.

3 - تخمير الجعة

تستخدم مجموعة الإنزيمات beta-glucanase, alpha amylases, cellulases, maltogenic amylases and proteases في عملية تصنيع الجعة (البيرة) بهدف المحافظة على سيولتها وإعطائها المظهر الرائق، إضافة إلى دعم إنزيمات الشعير المنبت الموجودة مسبقاً. كما تستخدم هذه الإنزيمات أيضاً بصناعة عصائر الفاكهة والنبيذ والكحول.

في مجال الصناعة

1 - الإنزيمات والجلود

تستخدم الإنزيمات في بعض مراحل صناعة الجلود، حيث يساعد البروتيياز على إزالة الشعر dehairin من جلد الحيوانات المدبوغة، كما تستخدم الإنزيمات في تلوين جلود الحيوانات وصباغتها ودباغتها بديلاً عن المواد الكيميائية المؤذية، وتساعد على تثبيت منتج الجلد النهائي وحفظه.

2 - الإنزيمات والصناعات النسيجية

في صناعة المنسوجات القطنية المتينة (الجينزات)يتم عادة حك الألبسة بوساطة حجارة النسفة (الخُفَّان) pumice stones (عبارة عن زجاج بركاني خفيف جداً) بهدف إعطاء اللون الباهت للجينز، حيث يؤدي إلى التخريب الفيزيائي للألياف في ألبسة الجينز ليسمح لجزيئات الصباغ زرقاء اللون بالخروج من النسج. ويخفف استخدام إنزيم السيلولاز cellulase من نسبة تلف النسج، وتعرف هذه التقنية بفرك الحجارة الحيوي biostoning ويمكنه أن يضمن بهتان النسج من دون حدوث التلف الناتج من المواد الكاشطة الذي يؤثر في النسج وملحقاتها المستخدمة كالأزرار والسحابات وما شابهها. كما إن الاستخدام الصحيح لإنزيم السيلولاز يمكن أن يجعل الألياف السللوزية (كألياف القطن) أكثر نعومة ولمعاناً وصقلاً، وتُعرف هذه التقنية باسم التلميع أو الصقل الحيوي bio-polishing.

الإنزيمات واللدائن

يُعدّ التخلص من اللدائن الصناعية مشكلة بيئية كبيرة، وقد تمثل الحل بالبحث عن بلاستيك بيولوجي قابل للتحلل، لذلك كان التوجه لإنتاج لدائن قابلة للتحلل البيولوجي عن طريق التقنيات الإنزيمية. إن تطوير اللدائن البيولوجي هو عملية مكلفة جداً إذ تستخدم البوليميرات المستخلصة من النباتات مثل القمح والذرة الصفراء، وكذلك من البكتريا، ويمكن لاحقاً التخلص من النفايات البلاستيكية الحيوية باستخدام الإنزيمات التي تعمل على تحطيم اللدائن وتحليلها عند تعريضها للظروف البيئية المناسبة.

3 - الإنزيمات والوقود الحيوي

تستخدم الإنزيمات في إنتاج الكحول الإتيلي الحيوي، وهو وقود حيوي ينتج من استخدام إنزيمات معينة تقوم بتحويل النشاء النباتي إلى إتانول حيوي bioethanol قابل للتحلل الحيوي. ما زال هذا المنتج في مراحله الأولية، وإحدى معوقاته هي صعوبة توفير الكمية الكافية من النشا النباتي الذي يستخلص من الذرة الصفراء والقمح وبعض الأعشاب. إلا أن الأبحاث مستمرة لجعل الوقود الحيوي هو الخيار البديل للوقود الأحفوري المستخدم حالياً.

4 - الإنزيمات و مساحيق الغسيل

أغلب الملوثات التي تتعرض لها الألبسة هي ذات أصل عضوي، مثل البروتينات والدهون والكربوهدرات التي توجد جميعها في المواد الغذائية، وهي التي يُراد إزالتها من الألبسة الملوثة. لذلك تحتوي بعض مساحيق التنظيف الحيوية على إنزيمات البروتياز، الليباز والكربوهدراز carbohydrase الذي يمكن أن يحتوي على إنزيم الأميلاز الفعَّال في إزالة ترسبات النشاء الغذائية. إضافة إلى ما ذكر تحتوي بعض مساحيق التنظيف على إنزيم السيلولاز الذي يبيض لون النسج ويجعلها أكثر إشراقاً كما يلينّها ويجعلها أكثر مرونة وطراوة.

أما في غسَّالات الصحون الآلية فتستخدم منظفات خاصة تحتوي على إنزيمات البروتيناز والأميلاز لكونها فعالة في إزالة جزيئات الأغذية. وهذه المنظفات صديقة للبيئة، ومزودة بقليل من مواد التبييض والفسفات التي تسمح للإنزيمات بأن تعمل بكفاءة أعلى مع الحفاظ على أقل نسبة من التأثير في الصحة العامة والبيئة. وتجرى أبحاث علمية للحصول على إنزيمات تتحمل درجات الحرارة العالية والباهاء pH المرتفع، بل تزداد كفاءة عملها في هذه الظروف، كما يتم البحث عن إنزيمات متحملة للحرارة المنخفضة، وثابتة على درجات حرارة مرتفعة؛ بهدف استخدامها لتحسين عمليات الغسيل في درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة للتخلص من الأوساخ والبقع الملونة.

في مجال الصحة

1 - الإنزيمات والوزن

يمكن استعمال الإنزيمات في معالجة زيادة الوزن، والتي يُعتقد أنها ناتجة من خلل في عمل بعض الإنزيمات ونشاطها في جسم الإنسان. يتمثل الخلل بأن عدم نشاط عمل البروتياز في هضم البروتينات يجعل من الممكن للبروتين غير المهضوم أن يؤدي إلى نمو بكتريا أو طفيليات تؤثر في الجهاز المناعي، وفي الوقت ذاته إلى زيادة على الوزن، كذلك الأمر بالنسبة إلى إنزيم الليباز الذي يعمل على تحطيم الدهون وخاصة الغليسريد الثلاثي triglycerides، في حال نشاطه تتم عملية تفكيك الدهون وامتصاصها من قبل الأمعاء، إلا أن توقفه عن العمل يعوق عملية تحطم الدهون فتتراكم مؤدية إلى زيادة في الوزن. هناك إنزيمان آخران معنيان بعملية فقد الوزن هما الأميلاز والسيلولاز حيث يحطم الأول الكربوهدرات ويسهم الثاني في تحليل الألياف. لذلك تتضمن عملية المعالجة الإنزيمية للتخلص من زيادة الوزن تناول تركيبة معينة مكوَّنة من عدة إنزيمات لإعادة حالة التوازن إلى الجسم، وتعدّ هذه الإنزيمات مكمِّلات غذائية طبيعية، هذا وتتضمن أغلب أنظمة إنقاص الوزن إضافة أربعة إنزيمات نباتية هي السلولاز والأميلاز والليباز والبروتياز.

2 - الإنزيمات والعلاج

تسهم إضافة إنزيمات الهضم إلى وجبات بعض الأطفال في تفكيك الغلوتين gluten الموجود في القمح والشوفان والشعير والشيلم، وكذلك في تفكيك بروتين الكازئين الذي يوجد في منتجات الألبان. ويسبب وجود هذين البروتينين مشاكل هضمية للأشخاص المصابين بمرض التوحد، كما يمكن أن يزيدا من أعراض المرض ومن حدته فيجعل الفرد أكثر عدوانية.

التصنيف : الكيمياء الحيوية

النوع : الكيمياء الحيوية

المجلد: المجلد الثالث

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية