در این فصل به بیان توضیحاتی کلی درباره آنزیم ها، ساختار و ویژگی‌هایشان پرداخته می‌شود. سپس گروه‌های آنزیمی و واکنش‌های مرتبط بیان می‌شود. در ادامه مطالبی اجمالی درباره پروتئازها به عنوان یکی از مهمترین گروه‌‌های آنزیمی ذکر می‌شود. سپس فرآیند تخمیر حالت جامد بعنوان یک سیستم تخمیری کارآمد معرفی می‌شود. در انتها به ضرورت ها و اهداف این پروژه پرداخته می‌شود.

تعریف آنزیم
آنزیم‌ها، مهمترین گروه از پروتئین‌ها هستند که انجام واکنشهای بیوشیمیایی و سرعت بخشیدن به آنها را بر عهده دارند و می‌توانند سرعت واکنش را تا حدود 107 برابر افزایش دهند. آنزیم‌ها، توسط موجودات زنده، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شوند. انجام تمام واکنش‌ها در سلول زنده به آنزیم خاصی نیازمند است. همانطور که در شکل (1-1) نشان داده شده است، آنزیم مانند یک کاتالیزور غیر‌آلی در واکنش مصرف نشده اما مسیر انرژی پایین‌تر را برای اینکه واکنش صورت گیرد، فراهم می‌کند [1, 2]. کاتالیزورها در واکنش‌ها بدون تغییر می‌مانند، ولی آنزیم‌ها مانند سایر پروتئین‌ها تحت شرایط مختلف پایدار نمی‌مانند. برخی از آنزیم‌ها عمدتا در بازه محدودی از pH، دما و قدرت یونی فعال هستند و در دما و pH‌های بالاتر از میزان بهینه، آنزیم تخریب شده و فعالیت خود را ازدست می‌دهد [3, 4]. به دلیل شرایط خاص بسیاری از این آنزیم‌ها ، برای مصارف صنعتی پیشنهاد نمی‌شوند، لذا تلاش جهت یافتن گونه‌های جدیدی که جوابگوی نیاز صنعت باشند، یک فرآیند مستمر می‌باشد [5].
تاریخچه آنزیم
فعالیت کاتالیستی آنزیم‌ها، هزاران سال است که در فرآیند‌های مختلف مانند ساخت پنیر، شراب و نانوایی مورد استفاده قرار‌گرفته‌است [6]. تا قرن نوزدهم مشخص شده بود كه فرایندهایی نظیر ترش شدن شیر و تخمیر قند به الكل فقط از طریق عمل یك موجود زنده رخ می‌دهند. در سال 1833 عامل فعال‌كننده قند به طور نسبی خالص شد و آن را دیاستاز[1] نامیدند كه اكنون به آن آمیلاز[2] می‌گویند. چند سال بعد از شیره معده فردی كه رژیم غذایی اوپروتئین بود ، ماده‌ای جدا كردند و آن را پپسین[3] نامیدند. این تركیبات را تحت نام كلی مخمر می‌نامیدند. لیبیگ[4] در آن موقع اظهارداشت كه این مخمرها می توانند مواد غیر زنده‌ای باشند كه از سلول‌های زنده به دست می‌آیند در حالی‌كه پاستور [5] و دیگران هنوز بر این باور بودند كه مخمرها بایستی حاوی مواد زنده باشند. با وجود این اختلاف نظرها ، كوهن[6] در سال 1878، این مولکول‌ها را آنزیم نامید. بوخنرز[7] در سال 1897 نشان داد كه وقتی عصاره مخمر به قند اضافه شود، تخمیر قند صورت می‌گیرد. درسال 1926 سامنر[8] آنزیم اوره آز[9] را ازعصاره لوبیا خالص‌كرد و آن را كریستاله نمود. از آن به بعد تعداد زیادی از آنزیم‌ها را توانستند به شكل بلور درآورند [7, 8]. همزمان با بوجود آمدن دانش خالص‌سازی آنزیم‌ها، موارد کاربرد آنها چندین برابر شد و البته با استفاده از آنزیم‌های مهندسی شده، تعداد انتخاب‌ها برای فرآیندهای صنعتی افزایش یافت [6].