Bioprosessit ominaisuudet, tyypit, edut ja vaiheet

Eräs Bioprocess Se on erityinen metodologia, jossa käytetään eläviä soluja tai myös muita komponentteja (muun muassa entsyymejä, organeleja), jotta saadaan haluttu tuote teollisuudelle tai ihmisen etujen kannalta. Bioprocess mahdollistaa tunnettujen tuotteiden saamisen optimaalisissa ympäristöolosuhteissa laadun parempaan kuin perinteisesti tuottavan tavan.

Samoin bioprosessit sallivat geneettisesti muunnettuja organismeja, joita voidaan käyttää tavoitteena parantaa erityisten prosessien (entsyymejä tai proteiineja käytettäviä proteiineja, kuten lääketieteellisissä hoidoissa, kuten insuliinissa) tai kulutetaan suoraan ihmisen olemisella.

Lähde: Pixabay.com

Yhteiskunta ja tekniikka voivat käyttää bioprosesseja eri alueilla paremman ja uusien tekniikoiden johtamiseen. Se voidaan soveltaa erilaisiin alueisiin, kuten elintarvikkeiden valmistukseen, indusoi parannuksia näissä, lääkkeiden luomisessa, erityyppisten hallintakontaminaatioiden ja myös ilmaston lämpenemisen hallinnassa.

Tällä hetkellä teollisuudessa on ollut positiivisia vaikutuksia erilaisia ​​bioprosesseja, ja niiden kasvua on tehty miljonääri -investointeja.

[TOC]

Ominaisuudet

Biotekniikassa, a Bioprocess Se on prosessi, joka käyttää tiettyä biologista kokonaisuutta, joka tuottaa lisäarvoa lisäarvoa.

Toisin sanoen solun, mikro -organismin tai soluosuuden käyttö tuottaa tutkijan haluaman tuotteen, jolla voi olla sovelluksia jollain alueella.

Lisäksi on bioprosessointisuunnittelu, jolla pyritään suunnittelemaan ja kehittämään laitteita laajan tuotevalikoiman valmistukseen, joka liittyy muun muassa maatalouteen, elintarvikkeiden ja lääketieteen luomiseen, kemikaalien luomiseen, biologisiin materiaaleihin perustuen.

Bioprosessitekniikan olemassaolon ansiosta bioteknologia voi kääntää etuja yhteiskunnalle.

Bioprocess -tavoitteet

Biologien kehittämiseen osallistuvat biologit ja insinöörit pyrkivät edistämään tämän tekniikan toteutusta, koska se sallii:

-Bioprosessien kautta voidaan tuottaa tärkeän arvon kemikaalit. Yleensä tuotetut määrät ovat kuitenkin jonkin verran vähentyneet.

-Bioprosessit mahdollistavat perinteisellä reitillä jo saatujen tuotteiden synteesin tai modifikaation käyttämällä aiemmin eristettyjen mikro -organismien aktiivisuutta. Nämä voivat olla aminohappoja tai muita orgaanisia materiaaleja, ruokaa muun muassa.

-Aineiden muuntaminen huomattaviksi tilavuuksiiksi, kuten alkoholiksi. Näihin menettelyihin liittyy yleensä aineita, joilla on vähän arvoa.

Se voi palvella sinua: ominaisuudet, jotka erottavat ihmisen muista lajeista

-Organismien tai näiden osien avulla myrkylliset jätteet ja jätteet voidaan hajottaa niiden muuttamiseksi helpoiksi kierrätysaineiksi. Näillä prosesseilla on myös merkitys kaivosteollisuudessa, metallien keskittymisessä ja neitsyt kaivoksissa.

Bioprosessoinnin edut ja haitat

-Edut

Bioprosessien olemassaolo antaa sarjan kohokohtia, mukaan lukien energiansäästö aineiden käsittelyyn, seuraavasti:

Ystävälliset olosuhteet työntekijöille

Useimmat bioprosessit käyttävät entsyymejä, jotka ovat proteiinikatalyyttejä. Nämä työskentelevät lämpötilassa, happamuuden ja paineen tasolla, jotka ovat samanlaisia ​​kuin elävät organismit vastustavat, joten prosessit tapahtuvat "ystävällisiin" olosuhteisiin.

Sitä vastoin äärimmäisten lämpötilojen ja paineiden kanssa perinteisissä menettelyissä käytetyt kemialliset katalyyttit toimivat. Energian säästämisen lisäksi ystävällisissä olosuhteissa työskentely ihmisiksi tekee menettelystä turvallisemman ja helpottaa prosessia.

Toinen seuraus tästä tosiasiasta on ympäristövaikutusten vähentäminen, koska entsymaattisten reaktioiden tuotteet eivät ole myrkyllisiä jätteitä. Päinvastoin kuin standardimenetelmillä tuotetut jätteet.

Valmistuskompleksit ovat pienempiä, yksinkertaisia ​​ja melko joustavia, joten ei ole välttämätöntä tehdä suurta pääomasijoitusta.

-Haitat

Vaikka bioprosesseilla on monia etuja, sovelletuissa menetelmissä on edelleen heikkoja kohtia, kuten:

Pilaantuminen

Yksi tärkeimmistä on luontainen seuraus biologisten järjestelmien kanssa työskentelystä: saastumisherkkyys. Siksi sen on toimittava hyvin hallittujen aseptisten olosuhteissa.

Jos viljelykasvit ovat saastuneita, saadut mikro -organismit, katalyyttit tai tuotteet voidaan tuhota tai menettää toiminnallisuutensa aiheuttaen huomattavia tappioita teollisuudelle.

Luo suuria askeleita

Toinen ongelma liittyy työtoimistojen manipulointiin. Yleensä genetiikan ja molekyylibiologian laboratoriot työskentelevät pienimuotoisten mikro -organismien kanssa, joissa niiden kulttuuri ja optimaalinen kehitys on helpompaa.

Prosessin ekstrapolointi mikro -organismien massan viljelyyn on kuitenkin sarja esteitä.

Metodologisesti sanottu.

Tuottajat pyrkivät saamaan homogeenisen sadon maksimoimaan kyseisen aineen tuotannon. Kaikista biologisista järjestelmistä löydettävien variaatioiden hallinta on kuitenkin suuren asteikon ongelma.

Voi palvella sinua: Hydroterminen hypoteesi

Yhteenvetona voidaan todeta, että mikro -organismien tuotanto teollisuuskäyttöön ei ole pelkästään laboratoriossa suoritetun tuotannon lisääminen, koska tämä mittakaavan muutos liittyy haittojen sarjaan.

Kaverit

Mikro -organismien tai muiden biologisten kokonaisuuksien käyttö ihmiselle kiinnostavien aineiden tuotantoon on hyvin monipuolinen. Tuotannossa mikro -organismin jäteyhdisteet voidaan eristää puhdistaa ja käyttää.

Samoin organismia voidaan muokata soveltamalla geneettisen insinöörin työkaluja suoraan tuotantoon. Tämä metodologia avaa saadaan joukon mahdollisuuksia.

Muissa tapauksissa se voidaan olla geneettisesti muunnettuja organismeja (eikä sitä, mitä sen kanssa voi tapahtua), mikä on kiinnostavaa.

Bioprosessin vaiheet

Koska termi "bioprocess" kattaa erittäin heterogeenisen ja monipuolisen tekniikkasarjan, on vaikea kattaa saman vaiheen.

-Vaiheet insuliinin tuottamiseksi

Jos työskentelet modifioitujen organismien kanssa laboratoriossa, ensimmäinen askel on muutos. Erityisen metodologian kuvaamiseksi kuvailemme tuotteelle tyypillisen rekombinantti -DNA: n valmistusta, kuten insuliinia, kasvuhormonia tai mitä tahansa muuta yleistä tuotetta.

Geneettinen manipulointi

Tuotteen tuomiseksi markkinointiin on suoritettava isäntä -organismin geneettinen manipulointi. Tässä tapauksessa organismi on yleensä Escherichia coli Ja kloonattu DNA on eläin DNA. Tässä yhteydessä "kloonattu" DNA ei tarkoita, että haluamme kloonata koko organismin, se on yksinkertaisesti kiinnostuksen geenin fragmentti.

Jos haluamme tuottaa insuliinia, meidän on tunnistettava DNA -segmentti, jolla on tarvittavat tiedot tällaisen proteiinin tuottamiseksi.

Tunnistamisen jälkeen kiinnostava segmentti leikataan ja asetetaan bakteereihin JA. koli. Eli bakteerit toimivat pienenä tuotantotehtaalla, ja tutkija antaa hänelle "ohjeet" lisäämällä geeni.

Tämä on geenitekniikan vaihe, joka suoritetaan pienessä mittakaavassa ja molekyylibiologissa tai erikoistuneessa biokemisti. Tämä vaihe vaatii peruslaboratoriolaitteet, kuten mikropipetit, mikrohoidot, restriktioentsyymit ja laite elektroforeesigeelien suorittamiseksi.

Voi palvella sinua: SSB -proteiinit: Ominaisuudet, rakenne ja toiminnot

Bioprosessin ymmärtämiseksi se ei ole vaatimus.

Määrittää

Kloonausprosessin jälkeen seuraava askel on mitata edellisen vaiheen rekombinanttisolujen kasvu ja ominaisuudet. Suorittaaksesi sen, sinulla on oltava taitoja mikrobiologiassa ja kinetiikassa.

On otettava huomioon, että kaikki ympäristömuuttujat, kuten lämpötila, keskimääräinen koostumus ja pH, ovat optimaalisia, enimmäistuotannon varmistamiseksi. Tässä vaiheessa jotkut parametrit, kuten solujen kasvunopeus, spesifinen tuottavuus ja tuote on kvantifioitu.

Asteikon kasvu

Kun metodologia on jo standardisoitu halutun aineen tuottamiseksi, tuotantoasteikko kasvaa ja 1 tai 2 litraa satoa valmistetaan bioreaktorissa.

Tässä sinun on jatkettava lämpötilan ja pH -olosuhteiden ylläpitämistä. Erityistä huomiota tulisi pitää happipitoisuudessa, jota sato tarvitsee.

Myöhemmin tutkijat kasvattavat tuotantoasteikkoa yhä enemmän, tuottaen jopa 1.000 litraa (määrä riippuu myös halutusta tuotteesta).

-Käymisvaiheet

Kuten mainitsimme, bioprosessit ovat erittäin laajoja, eivätkä kaikki liity edellisessä osassa kuvattuja vaiheita. Esimerkiksi käyminen betonissa ja klassinen esimerkki bioprosessista. Tässä käytetään mikro -organismeja, kuten sieniä ja bakteereja.

Mikro -organismit kasvavat väliaineessa hiilihydraattien kanssa, joita käytetään kasvuun. Tällä tavoin heidän tuottamansa jätetuotteet ovat niitä, joilla on teollisuusarvo. Näistä meillä on alkoholia, maitohappoa muun muassa.

Kun mikro -organismi on tuottanut mielenkiintoisen aineen, se etenee sen pitoisuuteen ja puhdistukseen. Loputon ruoka (leipä, jogurtti) ja juomat (oluet, viini muun muassa) ihmisravinnolle arvokkaita tehdään tällä bioprosessilla.

Viitteet

1. Cragnolini, a. (1987). Tieteelliset ja teknologiset poliittiset kysymykset: toisen Ibero-Amerikan seminaarin materiaalit ja istunnot Jorge Sabato tieteellisestä ja teknologiapolitiikasta, Madrid, 2.-6. Kesäkuuta 1986. Toimitus CSIC-CSIC-lehdistö.
2. Herttua, j. P. (2010). Bioteknologia. Netbiblo.
3. Doran, P. M. (tuhatyhdeksänsataayhdeksänkymmentäviisi). Bioprosessitekniikan periaatteet. Elsevier.
4. Kansallinen tutkimusneuvosto. (1992). Bioteknologian asettaminen työhön: Bioprocess Engineering. Kansalliset akatemiat lehdistö.
5. Najafpour, G. (2015). Biokemiallinen tekniikka ja bioteknologia. Elsevier.