Enzyme statt harter Chemie Die sanften Katalysatoren

Ob Mensch oder Mikroorganismus: Enzyme werden in den Zellen aller Lebewesen gebildet und steuern eine Vielzahl chemischer Reaktionen: Als präzise, effektive Wirkstoffe, die unter lebensfreundlichen Bedingungen funktionieren, ersetzen sie inzwischen in vielen industriellen Prozessen die bisher gebräuchlichen chemischen Verfahren.

Auf mehr als 10.000 wird die Zahl der natürlich vorkommenden Enzyme geschätzt, von denen knapp die Hälfte inzwischen bekannt ist. Allein ein unscheinbares Kolibakterium aus dem menschlichen Darm bildet ungefähr 500 verschiedene Enzyme, mit denen es nicht nur seinen Stoffwechsel organisiert, sondern auch die eigenen Zellbestandteile aufbaut.

Waschen mit Enzymen: Lipase gegen Bratfett, Protease gegen Eigelb, Amylase gegen Kakaoreste - Sie knacken hartnäckige Flecken - sogar bei niedrigen Waschtemperaturen. Foto: Novozymes Standard: In fast allen modernen Waschmitteln sind Enzyme enthalten. Viele von ihnen werden mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt.

Ähnlich beeindruckend wie die Vielzahl der Varianten sind die Fähigkeiten der Enzyme: Sie können große Moleküle "umbauen" oder kleine "zusammenkleben", sie können Stärke, Fette, Eiweiße oder auch den allgegenwärtigen Zellbaustoff Cellulose aufspalten. Viele natürliche Abbau-, Verdauungs- oder Gärungsvorgänge sind das Werk der Enzyme: Hefezellen etwa senden Enzyme nach außen, welche die großen Stärkemoleküle aus der Gerste oder anderen Pflanzen in kleine Häppchen zerlegen. Erst danach können die Stärkebestandteile ins Innere der Hefe gelangen und zu Alkohol "verdaut" werden.  Enzyme sind Werkzeuge einer "sanften Chemie". Gegenüber chemischen Reaktionen und Verfahren bieten Enzyme eine Reihe von Vorteilen: Enzyme wirken als Biokatalysatoren: Sie beschleunigen kaum wahrnehmbare biochemische Reaktionen um ein Viel- Millionenfaches. Enzyme sind an das Umfeld lebender Zellen angepasst: Sie reagieren in wässrigen Lösungen, ohne Druck und bei Körpertemperatur. Im Gegensatz zu chemischen Prozessen benötigen enzymatische Verfahren weder Lösungsmittel, noch den Zwang extremer Hitze oder Drücke und sind daher im Allgemeinen weniger energieintensiv.

• Enzyme arbeiten effektiv und präzise: Sie wirken auf genau definierte Gruppen von Molekülen, die sie an bestimmten Stellen in einer spezifischen Weise aufschneiden oder modifizieren. Enzym und "Substrat" passen zueinander wie der Schlüssel ins Schloss.

Diese Eigenschaften machen die Enzyme für viele technische Anwendungen hochinteressant. Allein in der Lebensmittelindustrie werden mehr als fünfzig Enzyme in unzähligen Präparaten eingesetzt. Die Produkte, die unter Anwendung technischer Enzyme erzeugt oder verarbeitet wurden, sind kaum noch überschaubar.

Enzyme ersetzen traditionelle chemische Verfahren und entlasten die Umwelt. 

Nicht nur bei Lebensmitteln spielen Enzyme eine immer größere Rolle. In vielen Industriesparten werden zunehmend Enzyme verwendet, die umweltbelastende chemische Prozesse und Wirkstoffe ersetzen. Einige Beispiele:

• Enzyme sind heute in fast allen Markenwaschmitteln enthalten. Sie "knacken" hartnäckige Stärke-, Fett- und Eiweißflecken - bei niedrigen Waschtemperaturen. Dass heute Kochwäsche kaum noch erforderlich ist und dadurch erhebliche Energieeinsparungen möglich wurden, ist ein Verdienst der Waschmittelenzyme.
• Eine Reihe von Enzymen sind als Futtermittelzusatzstoff zugelassen. Sie werden unter das Tierfutter gemischt, damit Hühner, Schweine und Rinder die in den Futterpflanzen enthaltenen Nährstoffe besser und effektiver verwerten.
• Enzyme beizen, entwollen und enthaaren Häute und Felle in der Lederverarbeitung.
• In der Textilindustrie werden Enzyme verwendet, um Fasern zu entschlichten oder Stoffe zu veredeln.
• In der Papier- und Zellstoffindustrie haben Enzyme das aggressive, umweltschädliche Chlor als Bleichmittel ersetzt.
• In der Medizin werden Enzyme sowohl zur Therapie als auch zu diagnostischen Zwecken eingesetzt. An der Herstellung von medizinischen Wirkstoffen sind sie ebenfalls beteiligt.