geheel van technische vaardigheden en kundes dat noodzakelijk is voor het praktische gebruik van een enzym. Dit kan zowel kennis omtrent het technische gebruik van een enzym omvatten als kennis van enzymmodificatie, -produktie, -isolatie en -zuivering.
Voor een enzymatisch produktieproces is van belang dat kennis beschikbaar is van de optimale procesomstandigheden voor het toepassen van het enzym. Factoren van belang zijn b.v. zuurgraad, ionenconcentratie, temperatuur, aan- of afwezigheid van verbindingen die de katalytische activiteit van het enzym verbeteren of reduceren. Verder is nodig kennis van de meest gunstige enzymconcentratie, suppletie- en vervangingsprocedure, eventuele toevoeging van cofactoren en de regeneratie hiervan, en de meest gunstige concentratie en toevoegingssnelheid van de om te zetten verbinding(en).
In de biotechnologie zijn naast fermentatieprocessen (waarbij levende cellen of micro-organismen betrokken zijn) vooral enzymatische produktieprocessen van groot belang. In dit type processen zijn in principe geen levende, groeiende cellen of micro-organismen aanwezig. De meeste enzymatische produktieprocessen maken gebruik van transferasen, lipasen, isomerasen of hydrolasen, zoals esterasen, fosfatasen, glucosidasen en peptidasen. Bij deze processen is dan gewoonlijk geen cofactor of coënzym nodig die wordt verbruikt en daarmee de kosten van een chemische omzetting sterk kan verhogen. In het geval produkten met een zeer hoge toegevoegde waarde (b.v. voor medische/farmaceutische toepassingen) worden gemaakt, bestaat de mogelijkheid dat kosten voor regeneratie of suppletie van de cofactor geen bezwaar vormen. In zo’n geval kunnen ook enzymen uit de andere klassen (oxydo-reductasen, ligasen, synthetasen) worden gebruikt.
De enzymen kunnen van dierlijke, plantaardige of microbiële oorsprong zijn. Dierlijke enzymen worden vaak gewonnen uit bepaalde organen (rennine wordt gebruikt bij de kaasbereiding en komt uit de lebmaag van kalveren). Plantaardige enzymen kunnen uit allerlei plantedelen worden gewonnen (b.v. uit de wortels, het zaad, de vruchten, maar ook uit het sap). Microbiële enzymen worden vaak verkregen door kweek van het micro-organisme dat het enzym bevat of produceert, in b.v. een bioreactor. In het geval dat het een exoënzym betreft (dat door het micro-organisme wordt uitgescheiden), kan het enzym gewonnen worden uit het fermentatiemedium (de procesvloeistof). Intracellulaire enzymen moeten vaak gewonnen worden via afscheiding van de micro-organismen, gevolgd door extractie.
Vaak is daarna nog een uitgebreide enzymzuivering noodzakelijk. In bepaalde gevallen kan men volstaan met afscheiding gevolgd door drogen.
Enzymatische produktieprocessen worden gebruikt in o.a. de fijn- en bulkchemie, de farmaceutische industrie, de voedingsmiddelenindustrie en de lederindustrie. In 1980 werd in Nederland voor ca. f 550 mln. aan enzymen voor deze toepassingen uitgegeven (exclusief de enzymen in wasmiddelen: f 200 mln.). Voordelen van deze processen boven chemisch-katalytische processen zijn de hoge specificiteit ervan en de lage temperatuur en druk waarbij zij doorgaans verlopen. Nadelen zijn de gevoeligheid voor microbiële besmetting en het feit dat meestal in verdunde waterige oplossingen moet worden gewerkt. Dit laatste heeft als gevolg dat het uiteindelijke produkt pas na uitgebreide opwerkingsen zuiveringsactiviteiten kan worden verkregen, terwijl de procesapparatuur vergeleken met chemische reactoren omvangrijk dient te zijn. De afvalstromen die bij enzymatische produktieprocessen ontstaan, zijn weliswaar meestal biologisch afbreekbaar, maar vaak ook omvangrijk.
In de fijn- en bulkchemie worden enzymen gebruikt bij de biotechnologische produktie van de 1-isomeren van aminozuren (zoals alanine, asparaginezuur, cysteïne, glutaminezuur, tryptofaan, lysine, fenylalanine) en koolhydraten (zoals glucose, fructose of derivaten daarvan). In de farmaceutische industrie worden enzymen gebruikt bij de afsplitsing van de zijketens van de antibiotica penicilline en cefalosporine, waarbij resp. 6-aminopenicillaanzuur (6-APA) en 7-aminocefalospocaanzuur (7ACA) worden gevormd. In de voedings- en genotmiddelenindustrie worden enzymatische produktieprocessen gebruikt voor de hydrolyse van vetten, de afbraak van pectine (belangrijk bij de bereiding van vruchtesappen en het klaren van wijn), het verwijderen van de troebeling in bier, de kaasbereiding (rennine).
Ook in de waterzuivering en afvalverwerking worden enzymatische processen gebruikt. Het doel is dan niet zozeer een nieuw produkt te vormen als wel een milieuhygiënisch probleem op te lossen. Voorbeelden zijn de toepassing van lipasen en andere hydrolyserende enzymen na de vetvanger in een rioolwaterzuiveringsinstallatie en in septictanks, en de stimulering of versnelling van de omzettingen die optreden bij het composteren van landbouwafvallen.
