Mikrobiell produktion av smaker, dofter och enzymer

Sammanfattning

Inom många industrier används enzymer för att göra tillverkningsprocesser mer kostnadseffektiva. Tidigare isolerades enzymer till exempel från växter eller djurvävnad för att användas inom industrin, men idag står GMM för mycket av enzymtillverkningen.

Tillverkning av enzym

Tidigare isolerades enzymer från biologiska källor, som växter eller djurvävnad, för att använda vidare i olika tillverkningsprocesser. I dag används GMM i stor utsträckning för industriell enzymproduktion eftersom de kan producera stora mängder enzymer med hög och jämn kvalitet.

Andra fördelar med att använda GMM är att produktionen ofta är mer kostnadseffektiv minskar behovet av biologiska råvaror. Gentekniken gör det dessutom möjligt att finjustera och anpassa enzymernas egenskaper för olika industriella användningsområden.

Enzymer i livsmedel

Det första enzymet som producerades för livsmedelsindustrin med hjälp av GMM var kymosin. Kyomosin är den aktiva substansen i löpe, som används för att få mjölken att koagulera vid osttillverkning. Löpe finns naturligt i löpmagen hos kalvar och utvanns tidigare från slaktade djur.

På 1980-talet isolerades genen för kymosin och fördes in i bakterien Escherichia coli (E.coli). På så vis kunde kymosin produceras i stora mängder av GMMs på ett mer effektivt och billigt sätt.

I dag produceras många andra enzymer som används inom livsmedelsindustrin av GMM. Ett exempel är laktas som bryter ner mjölksockret laktos och gör det möjligt att framställa laktosfria mjölkprodukter.

Ett annat exempel är alfa-amylas, som bryter ned stärkelse till mindre sockerarter och används bland annat vid bakning, bryggning och framställning av stärkelsesirap.

Vid tillverkning av fruktjuicer används enzymerna cellulas och pektinas för att bryta ned växtcellernas beståndsdelar. Det gör att juicen blir klarare och får ett mer tilltalande utseende.

Enzymer i djurfoder

GMM används också för att framställa enzymet fytas som är en vanlig tillsats i djurfoder. Fytas används i växtbaserat foder för att bryta ner fytat, som är en form av fosfor som många djur har svårt att tillgodogöra sig.

Genom att tillsätta fytas i fodret uppnås två positiva effekter: djuren kan tillgodogöra sig näringen bättre samtidigt som den mängd fosfor som hamnar i miljön via avföringen minskar.

Enzymer i kläder och tvättmedel

I tvättmedel används enzymer som proteaser och lipaser för att bryta ner fläckar som innehåller protein och fett. Dessa enzymer tillverkas ofta av GMM.

Inom tillverkningen av jeans spelar också genteknik och mikrober en stor roll. När jeanstyg ”stentvättas” blir tyget mjukare och får ett slitet utseende. Traditionellt åstadkoms detta genom att tvätta tyget med vulkaniska stenar, det är därför det heter att stentvätta. Metoden är dock resurskrävande och förbrukar mycket vatten och energi. Därför används i dag cellulaser i stället som tagits fram med GMM.

Enzymer inom pappers- och massaindustrin

I omvandlingen från trä till olika pappersprodukter används enzymer för att förbättra effektiviteten och minska miljöpåverkan. Två viktiga enzymer är xylanas och cellulas som båda bryter ner komponenter i växtfibrer.

Xylanas används i blekningsprocessen för att minska behovet av kemiska blekmedel, medan cellulas främst används för att förbättra papprets kvalitet och egenskaper. Båda enzymerna tillverkas av GMM.

Smak- och doftämnen

Smak- och doftämnen är kemiska ämnen som ger livsmedel och andra produkter deras karaktäristiska smak och doft. De finns ofta naturlig i till exempel växter och frukter men kan också tillverkas av GMMs.

Kryddan vanilj är ett exempel. Det en komplex blandning av hundratals olika smak- och doftämnen som produceras i vaniljorkidéns frökapslar. Det viktigaste ämnet för vaniljens karakteristiska smak och doft är vanillin.

På grund av de höga kostnaderna och den knappa tillgången på äkta vanilj så tillverkas även vanillin även av GMM. De gener mikroorganismerna modifierats med ger dem tillgång på ett nytt enzym som omvandlar glukos till vanillin.

Ett annat ämne som produceras av GMM är nootkatone. Det är det ämne i grapefrukt som ger frukten doft och smak. Nootkaton förekommer naturligt i små mängder i grapefruktskal och i barken hos det nordamerikanska trädet nutkacypress. Ämnet används inom många områden, bland annat i livsmedel, drycker och kosmetiska produkter. I USA är nootkatone även godkänt som ingrediens i insektsbekämpningsmedel och produkter som skyddar mot mygg- och fästingbett.

Referenser

• Deckers M. et al., (2020) Genetically Modified Micro-Organisms for Industrial Food Enzyme Production: An Overview Foods 9(3), 326. (Vetenskaplig artikel på mdpi.com)

• Waltz E. (7 april 2015) Engineers of scent Nature Biotechnology News Feature, 33(4), 329. (Artikel på nature.com)