Bioprocesses -kenmerken, typen, voordelen en fasen

A Bioprocess Het is een specifieke methodologie die levende cellen gebruikt, of ook andere componenten (onder andere enzymen, organellen), om een ​​gewenst product voor de industrie te verkrijgen of voor de voordelen van de mens. Het bioprocess maakt het mogelijk om bekende producten te verkrijgen, onder optimale omgevingscondities, met een kwaliteit die superieur is aan de manier van traditioneel genereren.

Op dezelfde manier maken bioprocessen genetisch gemodificeerde organismen mogelijk die kunnen worden gebruikt met als doel de efficiëntie van specifieke processen (enzymen of eiwitten te verbeteren om te worden gebruikt in medische behandelingen, zoals insuline) of rechtstreeks worden geconsumeerd door mens te zijn door mens te zijn.

Bron: Pixabay.com

De samenleving en technologie kunnen bioprocesses in verschillende gebieden gebruiken om betere en nieuwe technieken te leiden. Het is van toepassing op verschillende gebieden zoals voedselproductie, veroorzaakt verbeteringen in deze, medicatiecreatie, controle -besmetting van verschillende typen en ook op de controle van de opwarming van de aarde.

Momenteel zijn de verschillende bioprocesses die de industrie heeft gehad een positieve impact gehad en er zijn miljonairinvesteringen gedaan om hun groei te bevorderen.

[TOC]

Kenmerken

In Biotechnology Sciences, a Bioprocess Het is een proces dat een bepaalde biologische entiteit gebruikt die genereert als een product van toegevoegde toegevoegde waarde.

Dat wil zeggen, het gebruik van een cel, micro -organisme of celgedeelte genereert een product dat door de onderzoeker wordt gewenst, dat op een bepaald gebied toepassingen kan hebben.

Bovendien is er bioprocessing -engineering, die apparatuur wil ontwerpen en ontwikkelen voor de productie van een grote verscheidenheid aan producten, gerelateerd aan landbouw, voedsel en het genereren van voedsel, onder meer de creatie van chemicaliën op basis van biologische materialen.

Dankzij het bestaan ​​van bioprocess engineering kan biotechnologie voordelen vertalen voor de samenleving.

Bioprocess -doelstellingen

Biologen en ingenieurs die deelnemen aan de ontwikkeling van bioprocesses proberen de implementatie van deze technologie te bevorderen, omdat dit het toelaat:

-Door bioprocesses kunnen chemicaliën van een belangrijke waarde worden gegenereerd. De in het algemeen geproduceerde bedragen worden echter enigszins verminderd.

-Bioprocesss maken de synthese of aanpassing van producten mogelijk die al door de traditionele route zijn verkregen met behulp van de activiteit van eerder geïsoleerde micro -organismen. Dit kunnen onder andere aminozuren of andere organische materialen zijn.

-Transformatie van stoffen in aanzienlijke volumes, zoals alcoholen. Deze procedures omvatten meestal stoffen met weinig waarde.

Het kan u van dienst zijn: kenmerken die de mens onderscheiden van andere soorten

-Door het gebruik van organismen of delen hiervan kan giftig afval en afval worden afgebroken om ze te transformeren in eenvoudige recyclingstoffen. Deze processen zijn ook relevant in de mijnindustrie, met de concentratie van metalen en exploitatie van maagdelijke mijnen.

Voor- en nadelen van bioprocess -toepassing

-Voordelen

Het bestaan ​​van bioprocesses verleent een reeks hoogtepunten, waaronder energiebesparing voor middelenverwerking, als volgt:

Vriendelijke voorwaarden voor werknemers

De meeste bioprocesses gebruiken enzymen, die eiwitkatalysatoren zijn. Deze werken bij een temperatuur, het niveau van zuurgraad en druk vergelijkbaar met die tegen levende organismen, dus de processen komen op in "vriendelijke" omstandigheden.

Met de extreme temperaturen en druk die de chemische katalysatoren die in traditionele procedures worden gebruikt, werken, werken daarentegen. Naast het besparen van energie, maakt het werken in vriendelijke omstandigheden om mens te zijn de procedure veiliger en vergemakkelijkt het proces.

Een ander gevolg van dit feit is de vermindering van de impact van het milieu, omdat de producten van enzymatische reacties geen giftig afval zijn. In tegenstelling tot afval geproduceerd door standaardmethoden.

Productiecomplexen zijn kleiner, eenvoudig en vrij flexibel, dus het is niet nodig om een ​​investering met een hoog kapitaal te doen.

-Nadelen

Hoewel bioprocessen veel voordelen hebben, zijn er nog steeds zwakke punten binnen de toegepaste methoden, zoals:

Vervuiling

Een van de belangrijkste is een intrinsiek gevolg van het werken met biologische systemen: vatbaarheid voor verontreiniging. Daarom moet het werken onder zeer gecontroleerde aseptische omstandigheden.

In het geval dat gewassen besmet zijn, kunnen micro -organismen, katalysatoren of verkregen producten worden vernietigd of hun functionaliteit verliezen, waardoor de industrie aanzienlijke verliezen veroorzaakt.

Genereer grote schalen gewassen

Een ander probleem is gerelateerd aan de manipulatie van werkbureaus. Over het algemeen werken genetica en moleculaire biologie -laboratoria met kleinschalige micro -organismen, waar hun cultuur en optimale ontwikkeling gemakkelijker is.

Het extrapoleren van het proces naar de massale teelt van micro -organismen is echter een reeks obstakels.

Methodologisch gezien is een grootschalige productie van micro -organismen ingewikkeld en als het niet op de juiste manier wordt gedaan, kan dit leiden tot de genetische instabiliteit van het systeem en de heterogeniteit van groeiende organismen.

Producenten proberen een homogeen gewas te hebben om de productie van de substantie in kwestie te maximaliseren. Het beheersen van de variabiliteit die we in alle biologische systemen vinden, is echter een grootschalig probleem.

Kan u van dienst zijn: hydrothermische hypothese

Concluderend is de productie van micro -organismen voor industrieel gebruik niet alleen om de productie te verhogen die in het laboratorium wordt uitgevoerd, omdat deze schaalverandering een reeks ongemakken met zich meebrengt.

Jongens

Het gebruik van micro -organismen of andere biologische entiteiten voor de productie van stoffen met belangstelling voor de mens is zeer gevarieerd. In de productie kunnen de afvalverbindingen van het micro -organisme worden geïsoleerd om te worden gezuiverd en gebruikt.

Op dezelfde manier kan het organisme worden gewijzigd door de tools van de genetische ingenieur toe te passen om de productie te regisseren. Deze methodologie opent een reeks mogelijkheden van de producten die kunnen worden verkregen.

In andere gevallen kunnen het genetisch gemodificeerde organismen zijn (en niet wat er kan gebeuren) wat interessant is.

Fasen van een bioprocess

Aangezien de term "bioprocess" een zeer heterogene en diverse reeks technieken omvat, is het moeilijk om de fasen van hetzelfde te omvatten.

-Fasen om insuline te produceren

Als u werkt met gemodificeerde organismen in het laboratorium, is de eerste stap de wijziging. Om een ​​specifieke methodologie te beschrijven, zullen we de productie beschrijven van een recombinant DNA dat typerend is voor een product zoals insuline, groeihormoon of een ander gemeenschappelijk product.

Genetische manipulatie

Om het product naar zijn marketing te brengen, moet de genetische manipulatie van het gastorganisme worden uitgevoerd. In dit geval is het organisme meestal Escherichia coli En gekloond DNA zal dieren -DNA zijn. In deze context betekent "gekloond" DNA niet dat we een heel organisme willen klonen, het is gewoon het fragment van het interesse -gen.

Als we insuline willen produceren, moeten we het DNA -segment identificeren dat de nodige informatie heeft voor de productie van een dergelijk eiwit.

Na identificatie wordt het interessegment gesneden en ingevoegd in de bacteriën EN. coli. Dat wil zeggen, de bacteriën dient als een kleine productiefabriek, en de onderzoeker geeft hem de "instructies" door het gen in te voegen.

Dit is de fase van de genetische technologie, die op kleine schaal wordt uitgevoerd en door een moleculair bioloog of een gespecialiseerde biochemist. Deze stap vereist basislaboratoriumapparatuur, zoals micropipeten, microcentrifuges, restrictie -enzymen en een apparatuur om elektroforese gels uit te voeren.

Kan u van dienst zijn: SSB -eiwitten: kenmerken, structuur en functies

Om het bioproces te begrijpen, is het geen vereiste.

Kwantificeren

Na het kloneringsproces is de stap die volgt om de groei en kenmerken van de recombinante cellen van de vorige stap te meten. Om het uit te voeren, moet je vaardigheden hebben in microbiologie en kinetiek.

Er moet rekening mee worden gehouden dat alle omgevingsvariabelen zoals temperatuur, gemiddelde samenstelling en pH optimaal zijn om maximale productie te garanderen. In deze stap worden sommige parameters zoals celgroeisnelheid, specifieke productiviteit en product gekwantificeerd.

Schaalverhoging

Nadat de methodologie al is gestandaardiseerd om de gewenste stof te produceren, wordt de productieschaal verhoogd en worden 1 of 2 liter van het gewas bereid in een bioreactor.

Hierin moet u de temperatuur- en pH -omstandigheden blijven behouden. Speciale aandacht moet worden gehandhaafd voor de zuurstofconcentratie die gewas nodig heeft.

Vervolgens verhogen onderzoekers de productieschaal steeds meer en produceren tot 1.000 liter (het bedrag hangt ook af van het gewenste product).

-Gistingsfasen

Zoals we al zeiden, zijn bioprocesses erg breed en betrekken niet allemaal de stappen die in de vorige sectie worden beschreven. Bijvoorbeeld gisting in het beton en het klassieke voorbeeld van een bioprocess. Hierin worden micro -organismen gebruikt, zoals schimmels en bacteriën.

Micro -organismen groeien in een medium met koolhydraten die zullen gebruiken voor groei. Op deze manier zijn het afvalproduct dat ze produceren, degenen die industriële waarde hebben. Onder deze hebben we onder andere alcohol, melkzuur.

Zodra de sterkte van interesse wordt geproduceerd door het micro -organisme, gaat het door tot zijn concentratie en zuivering. Eindeloos voedsel (brood, yoghurt) en drankjes (bieren, wijn, onder andere) waardevol voor menselijke consumptie worden gemaakt met behulp van dit bioprocess.

Referenties

1. Cragnolini, a. (1987). Wetenschappelijke en technologische beleidskwesties: materialen en sessies van het tweede Ibero-Amerikaanse seminarie Jorge Sabato van Scientific and Technology Policy, Madrid, 2-6 juni 1986. Redactionele CSIC-CSIC-pers.
2. Hertog, j. P. (2010). Biotechnologie. Netbiblo.
3. Doran, p. M. (negentienvijfennegentig). Bioprocess engineering principes. Elsevier.
4. Nationale onderzoeksraad. (1992). Biotechnologie aan het werk zetten: Bioprocess Engineering. National Academies Press.
5. Najafpour, g. (2015). Biochemical Engineering and Biotechnology. Elsevier.