天然的催化剂

酶产自活体细胞，素来是默默无闻的幕后英雄。在生物系统中，它激活重要的化学反应，并加快反应发生的速度。了解这种蛋白质的工作原理并加以合理地利用，有助于我们开发更具可持续性的工业流程与产品。

万能专业工具

我们咀嚼面包时的甜味源自我们唾液中淀粉酶的作用。它能将淀粉分解为糖分，让我们的身体将其转化为能量。植物、动物、人类和微生物——所有生命形态均依赖于这些功能强大的蛋白质。它们从一开始就参与到创造生命的基因过程中，驱动消化系统将食物转化为能量，并使得食物最终的分解成为可能。自然界中存在着数百万种酶，仅人体中便有约 75000 种。每一种酶都在生物进程中有其特定的职能或需要参与的特定环节。酶由长链氨基酸相互叠加组成，呈现出三维立体结构。每个酶的表面都有一个“孔穴”，可供反应物或“基质”完美嵌入。一旦嵌入，酶将催化基质的反应并帮助形成最终成品。

不知疲倦的工作狂

从最开始酶便一直为人类的生产过程提供支持。将麦芽变为啤酒、将牛奶变为奶酪的微生物都含有特定的酶，协助完成必要的反应。从软化皮革到烘焙面包再到制作意大利腊肠，我们长期依赖着这些天然的催化剂。自19世纪首次发现酶以来，工程师、生物学家与化学家们都在不断探索有效利用它的方式。如今，酶已被广泛用于人类与动物营养品以及洗涤剂与清洁剂。例如，洗衣液中常含有的蛋白酶可有助于去除污渍。这种酶能够在低温下分解蛋白质，从而清洗衣物。

酶不会因其促成的反应而有所改变或消耗，在合适的条件下，它可以持续不断地发挥功效。因此，酶是发展可持续工业流程的宝贵资源。和化学催化剂相比，酶不需要高温或高压即可产生作用。目前，巴斯夫已开发出酶法工艺用于生产丙烯酰胺。丙烯酰胺用于污水处理、造纸、矿物加工以及原油采收的提升。相较于铜催化工艺，生物催化工艺能耗更低，副产品更少。

酶提供了一种在最小的环境影响下高效生产我们所需物品的方式。酶还是优秀的回收者。没有酶，我们的废弃物便难以转化。酶由细胞按需创建，当不再被需要时，它们会分解为分子成分，毫无残留。

寻找全新的酶

从海底热气喷穴到喜马拉雅之巅，地球上哪里有微生物，哪里便有酶。科学家对整个星球展开搜索，希望找到有助于应对众多工业挑战的新品种酶。这意味着要在与工业流程环境相似的生态系统中寻找潜在酶源，例如火山、间歇泉与泥水坑。这些环境中的土壤、水、沉积物、腐叶、白蚁肠道或其他材料的小规模样本丰富了巴斯夫的微生物基因库。据估测，巴斯夫微生物基因库包括超过200多万个微生物基因组。这些样本将接受筛查，再从中找出具有所需功能的酶。如果还需要其他功能，巴斯夫可通过其独有的分子生物工具与技术，进一步丰富酶的多样性。

动态工厂

随着现代生物技术的发展，转基因微生物为功能性酶的工业化生产开拓了新的可能性。名为黑曲霉的丝状真菌可以天然产生植酸酶、葡萄聚糖酶与木聚糖酶等酶类物质，但通常这些生物催化剂的产量很小。经改进后，黑曲霉的生产速度与产酶量均可提高。这种改进版黑曲霉现已被用于制造巴斯夫的Natuphos®与Natugrain® TS，即性能优化的植酸酶、葡萄聚糖酶与木聚糖酶。这些饲料酶制剂能够促进猪与禽类更好地利用磷和其他重要营养物质。

大自然的馈赠

了解酶的主要功能、工作原理以及其功能与结构之间的关系，有助于我们在分子级别上对酶进行改进，从而优化其功能，就像调试发动机以获得最佳性能。过去，这项工作是盲目进行的。如今，在三维图像的帮助下，研究人员可精准锁定需要改造之处。随着人类对酶的了解不断加深，它将在可持续工业流程的开发过程中发挥更大作用。

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