Charakteristiky bioprocesov, typy, výhody a etapy

A Bioprocess Je to špecifická metodika, ktorá využíva živé bunky alebo tiež iné zložky (enzýmy, organely, okrem iného), aby získali požadovaný produkt pre priemysel alebo pre výhody ľudskej bytosti. Bioprocess umožňuje získanie známych výrobkov v optimálnych podmienkach prostredia, pričom kvalita je lepšia ako spôsob, akým sa tradične generuje.

Rovnakým spôsobom bioprocesy umožňujú geneticky modifikované organizmy, ktoré sa môžu použiť s cieľom zlepšiť účinnosť špecifických procesov (enzýmy alebo proteíny sa používajú pri lekárskych ošetreniach, ako je inzulín) alebo sa priamo konzumuje tým, že je ľudským človekom.

Zdroj: Pixabay.com

Spoločnosť a technológia môžu využívať bioprocesy v rôznych oblastiach na vedenie lepších a nových techník. Použije sa na rôzne oblasti, ako je výroba potravín, vyvoláva zlepšenia v týchto výrobkoch liekov, kontrola kontaminácie rôznych typov a tiež na kontrolu globálneho otepľovania.

V súčasnosti sa rôzne bioprocesy, ktoré odvetvie malo pozitívny vplyv, a na podporu ich rastu sa uskutočnili investície na milionárske investície.

[TOC]

Charakteristika

V biotechnologických vedách, a Bioprocess Je to proces, ktorý používa konkrétnu biologickú entitu, ktorá generuje ako produkt pridanej hodnoty pridanej hodnoty.

To znamená, že použitie bunky, mikroorganizmu alebo bunkovej časti generuje produkt požadovaný výskumným pracovníkom, ktorý môže mať v niektorých oblastiach aplikácie.

Okrem toho existuje bioprocessingové inžinierstvo, ktoré sa snaží navrhnúť a vyvíjať vybavenie na výrobu širokej rozmanitosti výrobkov, ktoré súvisia s poľnohospodárstvom, výrobou potravín a medicíny, tvorba chemikálií, okrem iného na základe biologických materiálov.

Vďaka existencii bioprocesového inžinierstva môže biotechnológia prekladať výhody pre spoločnosť.

Ciele bioprocesu

Biológovia a inžinieri, ktorí sa zúčastňujú na vývoji bioprocesov, sa snažia podporiť implementáciu tejto technológie, pretože to umožňuje:

-Prostredníctvom bioprocesov je možné generovať chemikálie dôležitej hodnoty. Sumy, ktoré sa všeobecne vyrábajú, sa však trochu znížia.

-Bioprocess umožňuje syntézu alebo modifikáciu produktov, ktoré už boli získané tradičnou cestou pomocou aktivity predtým izolovaných mikroorganizmov. Môžu to byť aminokyseliny alebo iné organické materiály, potraviny.

-Transformácia látok na značné objemy, ako sú alkoholy. Tieto postupy zvyčajne zahŕňajú látky s malou hodnotou.

Môže vám slúžiť: vlastnosti, ktoré odlišujú človeka od iných druhov

-Použitím organizmov alebo častí z nich je možné toxický odpad a odpad degradovať tak, aby ich transformoval na ľahké recyklačné látky. Tieto procesy majú tiež význam v ťažobnom priemysle s koncentráciou kovov a vykorisťovaním panenských baní.

Výhody a nevýhody aplikácie bioprocesov

-Výhody

Existencia bioprocesov poskytuje sériu vrcholov vrátane úspory energie na spracovanie látok takto:

Priateľské podmienky pre pracovníkov

Väčšina bioprocesov používa enzýmy, ktoré sú proteínové katalyzátory. Tieto fungujú pri teplote, úrovni kyslosti a tlaku podobného tým, ktoré odolávajú živým organizmom, takže procesy sa vyskytujú v „priateľských“ podmienkach.

Naopak, s extrémnymi teplotami a tlakami, ktoré chemické katalyzátory používajú v tradičných postupoch. Okrem úspory energie, práca v priateľských podmienkach na človeku robí postup bezpečnejším a uľahčuje tento proces.

Ďalším dôsledkom tejto skutočnosti je zníženie vplyvu na životné prostredie, pretože produkty enzymatických reakcií nie sú toxickým odpadom. Na rozdiel od odpadu produkovaného štandardnými metodikami.

Výrobné komplexy sú menšie, jednoduché a pomerne flexibilné, takže nie je potrebné robiť vysoké kapitálové investície.

-Nevýhody

Aj keď bioprocesy majú mnoho výhod, v rámci aplikovaných metodík stále existujú slabé body, napríklad:

Znečistenie

Jedným z najdôležitejších je vnútorný dôsledok práce s biologickými systémami: citlivosť na kontamináciu. Preto musí fungovať za veľmi kontrolovaných aseptických podmienok.

V prípade, že sú plodiny kontaminované, môžu byť získané mikroorganizmy, katalyzátory alebo výrobky zničené alebo stratiť svoju funkčnosť, čo spôsobí značné straty priemyslu.

Generovať veľké plodiny

Ďalší problém súvisí s manipuláciou pracovných agentúr. Všeobecne platí, že genetika a molekulárna biologická laboratóriá pracujú s malými mikroorganizmami, kde ich kultúra a optimálny vývoj sú ľahšie.

Extrapolácia procesu na hromadnú kultiváciu mikroorganizmov je však séria prekážok.

Metodicky povedané, veľká produkcia mikroorganizmov je komplikovaná a ak sa nerobí správnym spôsobom, môže viesť k genetickej nestabilite systému a heterogenii rastúcich organizmov.

Výrobcovia sa snažia mať homogénnu plodinu na maximalizáciu výroby predmetnej látky. Ovládanie variability, ktorú zistíme vo všetkých biologických systémoch, je však veľkým problémom.

Môže vám slúžiť: hydrotermálna hypotéza

Záverom možno povedať, že výroba mikroorganizmov pre priemyselné použitie nie je iba na zvýšenie výroby, ktorá sa vykonáva v laboratóriu, pretože táto zmena rozsahu znamená sériu nepríjemností.

Chlapci

Použitie mikroorganizmov alebo iných biologických entít na výrobu látok so záujmom pre človeka je veľmi rozmanité. Vo výrobe môžu byť odpadové zlúčeniny mikroorganizmu izolované, aby sa čistili a použili.

Rovnakým spôsobom je možné organizmus upraviť použitím nástrojov genetického inžiniera na usmernenie výroby. Táto metodika otvára celý rad možností výrobkov, ktoré je možné získať.

V iných prípadoch to môžu byť geneticky modifikované organizmy (a nie to, čo sa s ním môže vyskytnúť), čo je zaujímavé.

Fázy bioprocesu

Pretože pojem „bioprocess“ zahŕňa veľmi heterogénnu a rozmanitú sériu techník, je ťažké zahrnúť fázy rovnakých stupňov.

-Fázy na výrobu inzulínu

Ak pracujete s modifikovanými organizmami v laboratóriu, prvým krokom je modifikácia. Na opis špecifickej metodiky opíšeme výrobu rekombinantnej DNA typickej pre produkt, ako je inzulín, rastový hormón alebo akýkoľvek iný bežný produkt.

Genetická manipulácia

Aby sa produkt dostal do svojho marketingu, musí sa vykonať genetická manipulácia hostiteľského organizmu. V tomto prípade je organizmus zvyčajne Escherichia coli A klonovaná DNA bude zvieracou DNA. V tejto súvislosti „klonovaná“ DNA neznamená, že chceme klonovať celý organizmus, je to jednoducho fragment génu záujmu.

Ak chceme produkovať inzulín, musíme identifikovať segment DNA, ktorý má potrebné informácie na výrobu takéhoto proteínu.

Po identifikácii je záujmový segment narezaný a vložený do baktérií A. coli. To znamená, že baktérie slúžia ako malá výrobná továreň a výskumný pracovník mu dáva „pokyny“ vložením génu.

Toto je fáza genetického inžinierstva, ktorá sa vykonáva v malom rozsahu a molekulárnym biológom alebo špecializovaným biochemikom. Tento krok vyžaduje základné laboratórne vybavenie, ako sú mikropipely, mikrokentrifugy, reštrikčné enzýmy a zariadenie na vykonávanie elektroforéznych gélov.

Môže vám slúžiť: proteíny SSB: Charakteristiky, štruktúra a funkcie

Aby sme pochopili bioprocess, nie je to požiadavka.

Kvantifikovať

Po procese klonovania je nasledujúcim krokom meranie rastu a charakteristík rekombinantných buniek predchádzajúceho kroku. Ak chcete vykonať, musíte mať zručnosti v mikrobiológii a kinetike.

Malo by sa brať do úvahy, že všetky environmentálne premenné, ako je teplota, stredné zloženie a pH, sú optimálne, aby sa zabezpečila maximálna výroba. V tomto kroku sú kvantifikované niektoré parametre, ako je rýchlosť rastu buniek, špecifická produktivita a produkt.

Zvýšenie mierky

Po štandardizácii metodiky na výrobu požadovanej látky sa zvýši výrobná stupnica a v bioreaktoriciach sa pripravuje 1 alebo 2 litre plodiny.

V tomto musíte naďalej udržiavať podmienky teploty a pH. Osobitná pozornosť by sa mala zachovať pri koncentrácii kyslíka, ktorý potrebuje plodiny.

Následne vedci čoraz viac zvyšujú výrobný rozsah a produkujú až 1.000 litrov (suma tiež závisí od požadovaného produktu).

-Fermentačné fázy

Ako sme už spomenuli, bioprocesy sú veľmi široké a nie všetky zahŕňajú kroky opísané v predchádzajúcej časti. Napríklad fermentácia v betónovom a klasickom príklade bioprocesu. V tomto sa používajú mikroorganizmy, ako sú huby a baktérie.

Mikroorganizmy rastú v médiu s uhľohydrátmi, ktoré sa budú používať na rast. Týmto spôsobom je odpadový produkt, ktorý vyrábajú, tie, ktoré majú priemyselnú hodnotu. Medzi nimi máme okrem iného alkohol, kyselinu mliečnu.

Akonáhle je podstata záujmu produkovaná mikroorganizmom, pokračuje v koncentrácii a čistení. Nekonečné jedlo (chlieb, jogurt) a nápoje (pivo, víno, okrem iného) cenné pre ľudskú spotrebu, sa vyrábajú pomocou tohto bioprocesu.

Odkazy

1. Cragrolini, a. (1987). Problémy s vedeckou a technologickou politikou: Materiály a zasadnutia druhého ibero-amerického seminára Jorge Sabato z vedeckej a technologickej politiky, Madrid, 2.-6. júna 1986. Redakčná tlače CSIC-CSIC.
2. Vojvoda, j. P. (2010). Biotechnológia. Netbiblo.
3. Doran, P. M. (Devätnásť deväťdesiatpäť). Princípy bioprocessového inžinierstva. Elsevier.
4. Národná rada pre výskum. (1992). Uvedenie biotechnológie do práce: inžinierstvo bioprocesov. Press národných akadémií.
5. Najafpour, G. (2015). Biochemické inžinierstvo a biotechnológia. Elsevier.