Mikroorganismer som enzymfabriker

I många av de produkter vi använder i vardagen finns enzymer. De finns till exempel i tvättmedel och andra rengöringsprodukter och används vid tillverkning av livsmedel, foder och läkemedel.

Enzymer har traditionellt isolerats från mikroorganismer, växter eller däggdjur. Idag produceras de flesta av genetiskt modifierade mikroorganismer. Det kan till exempel vara bakterien E.coli, olika arter av Bacillus-bakterier, jästsvampar eller mögelsvamparna Aspergillus niger och Aspergillus oryzae som används som enzymfabriker. Det finns flera företag som framställer enzymer för olika användningsområde. Världsledande är det danska företaget Novozymes.

Enzymer i livsmedel, foder och tvättmedel

Kymosin var det första enzymet för livsmedelstillverkning som producerades av genetiskt modifierade mikroorganismer. Enzymet finns naturligt i löpmagen hos kalvar och andra unga idisslande däggdjur. Vi människor använder löpe för att få mjölken att koagulera vid osttillverkning. På 1980-talet isolerades genen för kymosin och fördes in i E.coli. På så vis kunde kymosin produceras i stora mängder av genetiskt modifierade bakterier.

Enzymet alfa-amylas bryter ner stärkelse till socker som går att jäsa till etanol, cellulas och pektinas bryter ner cellulosa respektive pektin och gör att fruktjuicer klarnar, proteaser, lipaser och cellulaser finns i tvättmedel där de bryter ner fläckar som innehåller protein, fett respektive stärkelse. Enzymet laktas kan bryta ner mjölksockret laktos. Genom att använda laktas är det möjligt att framställa mjölkprodukter för den som är laktosintolerant.

En stor del av den fosfor som finns i växter är i form av fytat. Fosfor är ett viktigt näringsämne, men många djur som till exempel grisar har svårt att bryta ner fytat. I djurfoder kan man därför sätta till enzymet fytas som bryter ner fytatet. Då kan djuren bättre tillgodogöra sig näringsämnena och en mindre mängd fosfor kommer ut i miljön via avföringen.

Smak- och doftämnen och vitaminer

Vanilj är en komplex blandning av hundratals olika smak- och doftämnen. Blandningen produceras i vaniljorkidéns frökapslar och den viktigaste ingrediensen är vanillin. På grund av de höga kostnaderna och den knappa tillgången på äkta vanilj är syntetiskt vanillin mycket vanligt. Det syntetiseras kemiskt från företrädesvis lignin, en biprodukt vid papperstillverkning och det fossila kolvätet guajakol. År 2007 fick en japansk forskare det så kallad Ig- nobelpriset i kemi för att ha framställt vanillin från ligninet i kogödsel. Vanillin kan också produceras av genetiskt modifierade jästsvampar. De gener jästsvamparna modifierats med gör att svamparna kan producera vanillin från glukos (druvsocker).

Ett annat ämne som produceras av modifierade mikroorganismer är nootkatone. Det är det ämne som gör att en grapefrukt doftar som en grapefrukt. Det finns i små mängder i grapefruktskal och i nutkacypressens bark. Nootkatone används inom många olika områden, bland annat i livsmedel och drycker och i skönhetsprodukter. I USA är noonkatone även godkänt som ingrediens i insektsbekämpningsmedel och produkter som skyddar mot mygg- och fästingbett. Valencene är det ämne som ger apelsiner dess karakteristiska doft. Även detta ämne produceras av genetiskt modifierade mikroorganismer. Andra ämnen som produceras av modifierade mikroorganismer är vitaminer som riboflavin (B2) och antioxidanten resveratrol.

Stentvättade jeans

Enzymer som producerats av modifierade mikroorganismer kan också användas för att få denimjeans att se slitna ut. Tyget kan tvättas tillsammans med vulkanstenar för att få fram den slitna looken. Det är därför det kallas stentvättade jeans. Att använda enzymer istället för stenar gör att jeansen håller längre. Det är också mer miljövänligt eftersom det inte går åt lika mycket vatten och energi. Av all bomull som odlas i världen är över 70 procent genetiskt modifierad. Det gör att många bomullsplagg som exempelvis denimjeans är producerade från genetiskt modifierad bomull. Är de dessutom stentvättade kan det vara modifierade mikroorganismer som stått för det enzym som gör att de ser slitna ut.

Enzymproduktion i växtceller

Mikroorganismer används för att producera biologiska läkemedel, men även växtceller används som proteinfabriker. Det första växtcellsproducerade läkemedlet som godkändes var Eleyso. Det godkändes i USA 2012 och används för behandling av patienter med Gauchers sjukdom. Sjukdomen orsakas av brist på enzymet glukosylceramidas. Läkemedlet produceras av morotsceller som odlas i stora bioreaktorer. Celler är inte organismer i biologisk mening, men inom EU räknas odlingar av genetiskt modifierade växt- och djurceller som genetiskt modifierade mikroorganismer.

Bild på bioreaktorer med modifierade morotsceller. Foto: Protalix BioTherapeutics.
Bioreaktorer med modifierade morotsceller. Foto: Protalix BioTherapeutics..

Referenser

Visa referenslista Dölj referenslista
  • Novozymes

  • First plant-made biologic approved. Jeffrey L. Fox, Nature Biotechnology volume 30, page 472(2012)

  • Protalix BioTherapeutics

  • Engineers of scent, Nature Biotechnology News Feature, volume 33, number 4, page 329 (2015)

  • Evolva