Przeczytaj
Biotechnologia tradycyjna w przemyśle spożywczym
Przemysł spożywczy to branża, w której ważną rolę odgrywa metabolizm mikroorganizmów. Proces, w którym niektóre bakterie i grzyby uzyskują energię z fermentacji, ma szerokie zastosowanie m.in. w piekarnictwie, cukiernictwie i browarnictwie.
Fermentacja alkoholowa
Jednym z najważniejszych procesów wykorzystywanych w przemyśle spożywczym jest fermentacja alkoholowafermentacja alkoholowa, przeprowadzana przez drożdże z rodzaju Saccharomyces. Proces ten polega na beztlenowym rozkładzie cukrów prostych do alkoholu etylowego i dwutlenku węgla, z wydzieleniem energii magazynowanej w ATP. To właśnie cząsteczki COIndeks dolny 22 odpowiadają za spulchnienie chleba czy ciasta drożdżowego. Jednak największe znaczenie fermentacja tego typu ma w przemyśle alkoholowym.
Fermentacja mlekowa
W piekarnictwie istotne są także inne rodzaje fermentacji. Zakwas stosowany do wypiekania chleba zawiera bakterie kwasu mlekowego, m.in. z rodzaju Lactobacillus, które dodatkowo przeprowadzają fermentację mlekowąfermentację mlekową i octowąoctową. Powstające wówczas kwasy: mlekowy i octowy nadają wypiekom specyficzny smak i aromat.
Fermentacja mlekowa to również ważny proces biotechnologiczny w przemyśle mleczarskim – dzięki wykorzystaniu bakterii z rodzaju Lactobacillus i Leuconostoc możliwe jest wytwarzanie produktów z mleka, takich jak sery, jogurty, maślanki czy kefiry. Wiele z nich to produkty probiotyczne – zawierające żywe kultury bakterii, które stanowią składnik ludzkiej flory bakteryjnej. Mają one zdolność zasiedlania układu pokarmowego człowieka, co pozwala na utrzymanie prawidłowej mikroflory jelit i tym samym wpływa na zdrowie całego organizmu.
Oprócz typowych bakterii kwasu mlekowego wyróżnia się także bakterie fermentacji pseudomlekowej, np. z rodzaju Escherichia. Produktami ich aktywności są kwas mlekowy, a także dwutlenek węgla, kwas octowy lub alkohol etylowy. Zarówno bakterie mlekowe, jak i pseudomlekowe wykorzystuje się do przygotowania kiszonek. Kwas mlekowy odgrywa w tym przypadku rolę związku konserwującego – zapobiega zachodzeniu procesów gnilnych. Zazwyczaj jako pierwsze rozwijają się bakterie fermentacji pseudomlekowej, wstępnie zakwaszające środowisko, dzięki czemu mogą się rozwinąć bakterie właściwej fermentacji mlekowej.
Bakterie kwasu mlekowego są stosowane również w przemyśle mięsnym do produkcji wędlin surowo dojrzewających, np. salami, polędwicy i szynki. Proces ten umożliwia przedłużenie trwałości wędlin i mięs oraz uzyskanie korzystnego smaku i odpowiedniej struktury.
Fermentacja octowa
Innym rodzajem przemian metabolicznych jest fermentacja octowafermentacja octowa. Proces ten przeprowadzają bakterie z rodzaju Acetobacter, które wykorzystuje się do produkcji octu, czyli roztworu kwasu octowego. Ocet hamuje namnażanie się drobnoustrojów, dlatego służy do konserwowania żywności. Kwas octowy stosowany jest także w produkcji barwników, rozpuszczalników, tworzyw sztucznych i leków, np. aspiryny.
Inne przykłady wykorzystania biotechnologii tradycyjnej
Grzyby Mucor plumbeus z rodziny pleśniakowatych (Mucoraceae) i Rhizopus nigricans z rodziny Rhizopodaceae oraz bakterie Bacillus comessi z rodziny Bacillaceae to mikroorganizmy, które mają zdolność prowadzenia fermentacji masłowej. W procesie tym wykorzystują pektyny – polisacharydy zawarte w łodygach roślin. Rozkład pektyn prowadzi do wytworzenia się kwasu masłowego, o charakterystycznym przykrym zapachu, oraz oddzielenia włókien od zdrewniałych części łodygi. Z tego powodu fermentacja masłowa wykorzystywana jest w przemyśle włókienniczym do pozyskiwania włókien przędnych lnu i bawełny w procesie roszenia.
Bakterie z rodzaju Clostridium w warunkach beztlenowych przeprowadzają fermentację acetonowo‑butanolową. W jej wyniku produkowane są butanol i aceton, mające zastosowanie w przemyśle.
Fermentacja tego typu miała duże znaczenie w przemyśle militarnym w trakcie II wojny światowej, podczas której acetonu używano do produkcji materiałów wybuchowych, natomiast z butanolu, po dalszej obróbce chemicznej, produkowano kauczuk, a z niego opony do pojazdów wojskowych.
Obecnie fermentację acetonowo‑butanolową wykorzystuje się do produkcji butanolu jako dodatku do benzyny. Prowadzone są również prace w kierunku zastosowania butanolu jako biopaliwa.
W przemyśle farmaceutycznym wykorzystuje się zdolność mikroorganizmów do syntezy określonych związków, stosowanych jako leki lub suplementy. Jednym z przykładów takich substancji są antybiotyki, których celem jest zwalczanie niepożądanych bakterii lub grzybów.
Biotechnologia farmaceutyczna pozwala na produkcję na masową skalę m.in.:
antybiotyków (np. tetracyklin, streptomycyny i cefalosporyn);
enzymów i aminokwasów;
hormonów (w tym insuliny i hormonu wzrostu);
witamin: A, BIndeks dolny 1212, C i DIndeks dolny 33.
Dzięki metodom biotechnologii farmaceutycznej otrzymywane są także szczepionki i przeciwciała monoklonalne – substancje stosowane m.in. w terapii nowotworów, transplantologii i chorobach immunosupresyjnych. Przeciwciała monoklonalne pozyskiwane są od zwierząt.
Słownik
paliwa powstałe w wyniku przetworzenia biomasy, czyli produktów organizmów żywych: roślin, zwierząt lub mikroorganizmów
fermentacja etanolowa, enzymatyczny proces beztlenowego rozkładu sacharydów (głównie heksoz) na alkohol etylowy i dwutlenek węgla, dostarczający różnym drobnoustrojom i roślinom energii magazynowanej w postaci adenozynotrifosforanu (ATP)
beztlenowy proces enzymatycznego rozkładu sacharydów na kwas masłowy, kwas octowy, dwutlenek węgla i wodór, dokonywany przez niektóre gatunki bakterii
beztlenowy proces enzymatycznego rozkładu sacharydów na kwas mlekowy (tzw. homofermentacja mlekowa) lub na kwas mlekowy i inne produkty, m.in. etanol (tzw. heterofermentacja mlekowa)
enzymatyczny proces utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego