A bioprocess Det är en specifik metod som använder levande celler, eller också andra komponenter av samma (enzymer, organeller, bland andra), för att uppnå en önskad produkt för industrin eller för människans fördelar. Bioprocessen gör det möjligt att erhålla redan kända produkter under optimala miljöförhållanden med en högre kvalitet än sättet att generera det traditionellt.
På samma sätt möjliggör bioprocesser att man får genetiskt modifierade organismer som kan användas för att förbättra effektiviteten hos specifika processer (enzymer eller proteiner som kan användas i medicinska behandlingar, såsom insulin) eller konsumeras direkt av människan. mänsklig.
Samhälle och teknik kan använda bioprocesser inom olika områden för att leda till bättre och nya tekniker. Det är tillämpligt på olika områden, såsom livsmedelsproduktion, framkallande av förbättringar av dessa, skapande av läkemedel, kontroll av föroreningar av olika slag och även kontroll av global uppvärmning..
För närvarande har de olika bioprocesserna i branschen haft en positiv inverkan och miljonärinvesteringar har gjorts för att främja dess tillväxt.
Artikelindex
Inom bioteknikvetenskap, a bioprocess Det är en process som använder en viss biologisk enhet som genererar ett ämne med ett visst mervärde som en produkt.
Användningen av en cell, mikroorganism eller celldel genererar en produkt som forskaren önskar, som kan ha tillämpningar inom något område..
Dessutom finns biobearbetningsteknik som syftar till att designa och utveckla utrustning för tillverkning av en mängd olika produkter relaterade till jordbruk, produktion av mat och medicin, skapande av kemikalier, bland annat med utgångspunkt från biologiska material..
Tack vare förekomsten av bioprocessteknik kan bioteknik omsättas i fördelar för samhället.
Biologer och ingenjörer som deltar i utvecklingen av bioprocesser försöker främja implementeringen av denna teknik, eftersom den tillåter:
-Med hjälp av bioprocesser kan kemikalier av betydande värde genereras. De kvantiteter som generellt produceras är dock något små..
-Bioprocesser möjliggör syntes eller modifiering av produkter som redan erhållits på den traditionella vägen genom att använda aktiviteten hos tidigare isolerade mikroorganismer. Dessa kan vara aminosyror eller andra organiska material, bland annat mat.
-Transformation av ämnen i stora volymer, såsom alkoholer. Dessa procedurer involverar vanligtvis ämnen med lite värde.
-Genom att använda organismer eller delar av dessa kan rester och giftigt avfall brytas ned för att förvandla dem till ämnen som lätt kan återvinnas. Dessa processer är också relevanta i gruvindustrin, med koncentration av metaller och exploatering av jungfrugruvor..
Förekomsten av bioprocesser ger en rad enastående fördelar, inklusive energibesparingar för bearbetning av ämnen, enligt följande:
De flesta bioprocesser använder enzymer, som är katalysatorer av proteinkaraktär. De arbetar vid en temperatur, surhetsgrad och tryck som liknar de som levande organismer motstår, av denna anledning sker processerna under "vänliga" förhållanden..
Däremot med de extrema temperaturer och tryck vid vilka de kemiska katalysatorerna som används i traditionella processer fungerar. Förutom att spara energi gör arbetet i mänskliga miljöer proceduren säkrare och gör processen enklare..
En annan konsekvens av detta är minskningen av miljöpåverkan, eftersom produkterna från de enzymatiska reaktionerna inte är giftigt avfall. Till skillnad från avfall som produceras med standardmetoder.
Tillverkningskomplex är mindre, enklare och ganska flexibla, så det finns inget behov av en hög kapitalinvestering.
Även om bioprocesser har många fördelar, finns det fortfarande svaga punkter inom de tillämpade metoderna, såsom:
En av de viktigaste är en inneboende konsekvens av att arbeta med biologiska system: känslighet för kontaminering. Av denna anledning måste den bearbetas under mycket kontrollerade aseptiska förhållanden..
Om grödorna blir förorenade kan mikroorganismerna, katalysatorerna eller de erhållna produkterna förstöras eller förlora sin funktion och orsaka betydande förluster för industrin..
Ett annat problem är relaterat till manipulation av arbetsorganisationer. Generellt arbetar genetik- och molekylärbiologilaboratorier med mikroorganismer i liten skala, där deras odling och optimal utveckling är lättare..
Att extrapolera processen till massodling av mikroorganismer utgör dock en rad hinder.
Metodiskt sett är storskalig produktion av mikroorganismer komplicerad och om det inte görs på rätt sätt kan det leda till genetisk instabilitet i systemet och heterogenitet hos växande organismer..
Producenter försöker ha en homogen gröda för att maximera produktionen av ämnet i fråga. Men att kontrollera den variation som vi hittar i alla biologiska system är ett problem i stor skala..
Sammanfattningsvis är produktionen av mikroorganismer för industriellt bruk inte bara att öka produktionen som utförs i laboratoriet, eftersom denna skalaförändring medför en rad nackdelar.
Användningen av mikroorganismer eller andra biologiska enheter för produktion av ämnen av intresse för människor är mycket varierande. Vid produktion kan avfallsföreningarna i mikroorganismen isoleras för att renas och användas..
På samma sätt kan organismen modifieras genom att använda gentekniska verktyg för direkt produktion. Denna metod öppnar en rad möjligheter för de produkter som kan erhållas.
I andra fall kan det vara den genetiskt modifierade organismen (och inte vad som kan produceras med den) som är av intresse..
Eftersom termen ”bioprocess” omfattar en mycket heterogen och varierad serie tekniker är det svårt att omfatta dess stadier.
Om du arbetar med modifierade organismer i laboratoriet är det första steget modifiering. För att beskriva en specifik metodik kommer vi att beskriva tillverkningen av ett typiskt rekombinant DNA av en produkt såsom insulin, tillväxthormon eller någon annan vanlig produkt..
För att få produkten ut på marknaden måste värdorganismen manipuleras genetiskt. I det här fallet är organismen vanligtvis Escherichia coli och det klonade DNA kommer att vara djur-DNA. I detta sammanhang betyder "klonat" DNA inte att vi vill klona en hel organism, det är helt enkelt fragmentet av genen av intresse..
Om vi vill producera insulin måste vi identifiera det segment av DNA som har den information som är nödvändig för produktion av nämnda protein..
Efter identifiering skärs det intressanta segmentet och sätts in i bakterierna E coli. Bakterien fungerar som en liten produktionsfabrik, och forskaren ger den "instruktionerna" genom att infoga genen..
Detta är skedet av genteknik, som utförs i liten skala och av en molekylärbiolog eller en specialiserad biokemist. I detta steg krävs grundläggande laboratorieutrustning, såsom mikropipetter, mikrocentrifuger, restriktionsenzymer och utrustning för att göra elektroforesgeler..
För att förstå bioprocessen är det inte ett krav att förstå alla detaljer som kloning innebär, det viktiga är att förstå att uttrycksnivåerna för den önskade produkten måste vara optimal och produktens stabilitet måste också vara adekvat..
Efter kloningsprocessen är nästa steg att mäta tillväxten och egenskaperna hos de rekombinanta cellerna från föregående steg. För att göra detta måste du ha färdigheter inom mikrobiologi och kinetik.
Det måste tas i beaktande att alla miljövariabler som temperatur, medelsammansättning och pH är optimala för att säkerställa maximal produktion. I detta steg kvantifieras vissa parametrar som celltillväxthastighet, specifik produktivitet och produkten..
Efter att metoden för att producera den önskade substansen har standardiserats ökas produktionsskalan och 1 eller 2 liter av kulturen bereds i en bioreaktor.
I detta måste temperatur- och pH-förhållandena fortsätta att upprätthållas. Särskild uppmärksamhet måste ägnas åt den syrekoncentration som kulturen kräver.
Därefter ökar forskarna alltmer produktionsskalan och når upp till 1000 liter (mängden beror också på önskad produkt).
Som vi nämnde är bioprocesser mycket breda och inte alla involverar stegen som beskrivs i föregående avsnitt. Till exempel jäsning i det konkreta och klassiska exemplet på en bioprocess. I detta används mikroorganismer, såsom svampar och bakterier.
Mikroorganismerna växer i ett medium med kolhydrater som de kommer att använda för sin tillväxt. På detta sätt är avfallsprodukten de producerar de som har industriellt värde. Bland dessa har vi bland annat alkohol, mjölksyra.
När ämnet av intresse väl har framställts av mikroorganismen koncentreras det och renas. Oändliga livsmedel (bröd, yoghurt) och drycker (öl, vin, bland annat) som är värdefulla för konsumtion tillverkas med hjälp av denna bioprocess.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.