Bioprosesser egenskaper, typer, fordeler og stadier

EN Bioprocess Det er en spesifikk metodikk som bruker levende celler, eller også andre komponenter (enzymer, organeller, blant andre), for å få et ønsket produkt for industrien eller til fordel for mennesket. Bioprosessen tillater å skaffe kjente produkter, under optimale miljøforhold, med en kvalitet som er overlegen enn å tradisjonelt generere den.

På samme måte tillater bioprosesser genmodifiserte organismer som kan brukes med det mål å forbedre effektiviteten til spesifikke prosesser (enzymer eller proteiner som skal brukes i medisinske behandlinger, for eksempel insulin) eller konsumeres direkte ved å være menneske.

Kilde: Pixabay.com

Samfunn og teknologi kan bruke bioprosesser på forskjellige områder for å lede bedre og nye teknikker. Det er anvendelig for forskjellige områder som matproduksjon, induserer forbedringer i disse, medisinering av medisinering, kontrollforurensning av forskjellige typer og også for kontroll av global oppvarming.

For øyeblikket har de forskjellige bioprosessene som industrien har hatt en positiv innvirkning og millionærinvesteringer blitt gjort for å fremme veksten.

[TOC]

Kjennetegn

I bioteknologiske vitenskaper, a Bioprocess Det er en prosess som bruker en bestemt biologisk enhet som genererer som et produkt av merverdi -ekstra.

Det vil si at bruk av en celle, mikroorganisme eller celleparti genererer et produkt som er ønsket av forskeren, som kan ha applikasjoner i et område.

I tillegg er det bioprosesseringsteknikk, som søker å designe og utvikle utstyr for produksjon av et bredt mangfold av produkter, relatert til landbruk, mat- og medisingenerering, skaper kjemikalier, blant andre, basert på biologiske materialer.

Takket være eksistensen av bioprosessingeniør, kan bioteknologi oversette fordeler for samfunnet.

Bioprosessmål

Biologer og ingeniører som deltar i utviklingen av bioprosesser søker å fremme implementeringen av denne teknologien, siden den tillater:

-Gjennom bioprosesser kan kjemikalier av en viktig verdi genereres. Imidlertid er beløpene som produseres generelt noe redusert.

-Bioprosesser tillater syntese eller modifisering av produkter som allerede er oppnådd ved den tradisjonelle ruten ved å bruke aktiviteten til tidligere isolerte mikroorganismer. Disse kan være aminosyrer eller andre organiske materialer, blant annet mat.

-Transformasjon av stoffer til betydelige volumer, for eksempel alkoholer. Disse prosedyrene involverer vanligvis stoffer med liten verdi.

Det kan tjene deg: egenskaper som skiller mennesket fra andre arter

-Gjennom bruk av organismer eller deler av disse kan giftig avfall og avfall nedbrutt for å transformere dem til enkle resirkulering av stoffer. Disse prosessene har også relevans i gruveindustrien, med konsentrasjonen av metaller og utnyttelse av jomfruelige gruver.

Fordeler og ulemper ved BioProcess -applikasjonen

-Fordeler

Eksistensen av bioprosesser gir en serie høydepunkter, inkludert energisparing for stoffbehandling, som følger:

Vennlige forhold for arbeidere

De fleste bioprosesser bruker enzymer, som er proteinkatalysatorer. Disse fungerer ved en temperatur, surhetsnivå og trykk som ligner på å motstå levende organismer, så prosessene oppstår til "vennlige" forhold.

I motsetning til de ekstreme temperaturer og trykk som de kjemiske katalysatorene som brukes i tradisjonelle prosedyrer, fungerer. I tillegg til å spare energi, gjør det å jobbe under vennlige forhold for å være mennesker tryggere og letter prosessen.

En annen konsekvens av dette faktum er reduksjon av miljøpåvirkning, siden produktene fra enzymatiske reaksjoner ikke er giftig avfall. I motsetning til avfall produsert av standardmetodologier.

Produksjonskomplekser er mindre, enkle og ganske fleksible, så det er ikke nødvendig å gjøre en høy kapitalinvestering.

-Ulemper

Selv om bioprosesser har mange fordeler, er det fortsatt svake punkter innenfor de anvendte metodologiene, for eksempel:

Forurensing

Noe av det viktigste er en egen konsekvens av å jobbe med biologiske systemer: forurensningsmottakelse. Derfor må det fungere under veldig kontrollerte aseptiske forhold.

I tilfelle avlinger er forurenset, kan mikroorganismer, katalysatorer eller produkter oppnådd ødelegges eller miste funksjonaliteten, noe som forårsaker betydelige tap for industrien.

Generer store avlinger

Et annet problem er relatert til manipulering av arbeidsbyråer. Generelt fungerer genetikk og molekylære biologilaboratorier med små -skala mikroorganismer, der deres kultur og optimal utvikling er enklere.

Ekstrapolering av prosessen til massedyrking av mikroorganismer er imidlertid en serie hindringer.

Metodologisk sett er stor -skala produksjon av mikroorganismer komplisert, og hvis det ikke gjøres på riktig måte, kan det føre til den genetiske ustabiliteten til systemet og heterogeniteten til voksende organismer.

Produsenter søker å ha en homogen avling for å maksimere produksjonen av det aktuelle stoffet. Å kontrollere variasjonen vi finner i alle biologiske systemer er imidlertid et stort problem.

Kan tjene deg: hydrotermisk hypotese

Avslutningsvis er produksjonen av mikroorganismer for industriell bruk ikke bare å øke produksjonen som utføres i laboratoriet, siden denne skalaendringen innebærer en serie ulemper.

Folkens

Bruken av mikroorganismer eller andre biologiske enheter for produksjon av stoffer med interesse for mennesket er veldig variert. I produksjon kan avfallsforbindelsene til mikroorganismen isoleres for å bli renset og brukt.

På samme måte kan organismen modifiseres ved å bruke verktøyene til genetisk ingeniør for å lede produksjonen. Denne metodikken åpner en rekke muligheter for produktene som kan oppnås.

I andre tilfeller kan det være genetisk modifiserte organismer (og ikke hva som kan oppstå med det) hva som er av interesse.

Stadier av en bioprosess

Ettersom begrepet "bioprosess" omfatter en veldig heterogen og mangfoldig serie med teknikker, er det vanskelig å omfatte stadiene av det samme.

-Stadier for å produsere insulin

Hvis du jobber med modifiserte organismer i laboratoriet, er det første trinnet modifiseringen. For å beskrive en spesifikk metodikk vil vi beskrive produksjonen av et rekombinant DNA som er typisk for et produkt som insulin, veksthormon eller noe annet vanlig produkt.

Genetisk manipulasjon

For å bringe produktet til markedsføringen, må den genetiske manipulasjonen av vertsorganismen gjennomføres. I dette tilfellet er organismen vanligvis Escherichia coli Og klonet DNA vil være dyre -DNA. I denne sammenhengen, "klonet" DNA, betyr ikke at vi ønsker å klone en hel organisme, det er ganske enkelt fragmentet av interessenet.

Hvis vi ønsker å produsere insulin, må vi identifisere DNA -segmentet som har nødvendig informasjon for produksjon av slikt protein.

Etter identifisering kuttes og settes inn og settes inn i bakteriene OG. coli. Det vil si at bakteriene fungerer som en liten produksjonsfabrikk, og forskeren gir ham "instruksjonene" ved å sette inn genet.

Dette er Genetic Engineering Stage, som utføres i liten skala og av en molekylærbiolog eller en spesialisert biokjemiker. Dette trinnet krever grunnleggende laboratorieutstyr, for eksempel mikropipeter, mikrosentrifuger, restriksjonsenzymer og et utstyr for å utføre elektroforese geler.

Kan tjene deg: SSB -proteiner: Kjennetegn, struktur og funksjoner

For å forstå bioprosessen er det ikke et krav.

Kvantifisere

Etter kloningsprosessen er trinnet som følger å måle veksten og egenskapene til de rekombinante celler i forrige trinn. For å utføre det, må du ha ferdigheter innen mikrobiologi og kinetikk.

Det bør tas i betraktning at alle miljøvariabler som temperatur, middels sammensetning og pH er optimale for å sikre maksimal produksjon. I dette trinnet blir noen parametere som celleveksthastighet, spesifikk produktivitet og produkt kvantifisert.

Skala økning

Etter at metodikken allerede er standardisert for å produsere ønsket stoff, økes produksjonsskalaen, og 1 eller 2 liter av avlingen blir fremstilt i en bioreaktor.

I dette må du fortsette å opprettholde temperatur- og pH -forhold. Spesiell oppmerksomhet bør opprettholdes for oksygenkonsentrasjonen som avlingsbehov.

Deretter øker forskere produksjonsskalaen mer og mer, og produserer opptil 1.000 liter (mengden avhenger også av ønsket produkt).

-Fermenteringstadier

Som vi nevnte, er bioprosesser veldig brede, og ikke alle involverer trinnene beskrevet i forrige avsnitt. For eksempel gjæring i betong og klassisk eksempel på en bioprosess. I dette brukes mikroorganismer, for eksempel sopp og bakterier.

Mikroorganismer vokser i et medium med karbohydrater som vil bruke til vekst. På denne måten er avfallsproduktet de produserer de som har industriell verdi. Blant disse har vi alkohol, melkesyre, blant andre.

Når stoffet av interesse er produsert av mikroorganismen, fortsetter det til konsentrasjon og rensing og rensing. Endløs mat (brød, yoghurt) og drinker (øl, vin, blant andre) verdifulle for konsum for mennesker er laget ved hjelp av denne bioprosessen.

Referanser

1. Cragnolini, a. (1987). Vitenskapelige og teknologiske politiske spørsmål: Materialer og økter i det andre Ibero-Amerikanske seminaret Jorge Sabato fra Scientific and Technology Policy, Madrid, 2-6 juni 1986. Redaksjonell CSIC-CSIC Press.
2. Duke, J. P. (2010). Biotechnology. Netbiblo.
3. Doran, p. M. (nitten nitti fem). BIOPROCESS ENGINEERING PRINSIPPER. Elsevier.
4. Nasjonalt forskningsråd. (1992). Setting av bioteknologi på arbeid: Bioprocess Engineering. National Academies Press.
5. Najafpour, g. (2015). Biokjemisk ingeniørfag og bioteknologi. Elsevier.