Bioprocessernas egenskaper, typer, fördelar och stadier

En Bioprocess Det är en specifik metod som använder levande celler, eller även andra komponenter (enzymer, organeller, bland annat) för att få en önskad produkt för branschen eller för fördelarna med människan. Bioprocessen möjliggör att få kända produkter, under optimala miljöförhållanden, med en kvalitet som är överlägsen vägen att traditionellt generera den.

På samma sätt tillåter bioprocesser genetiskt modifierade organismer som kan användas med målet att förbättra effektiviteten hos specifika processer (enzymer eller proteiner som kan användas i medicinska behandlingar, såsom insulin) eller konsumeras direkt genom att vara mänsklig.

Källa: Pixabay.com

Samhället och teknik kan använda bioprocesser i olika områden för att leda bättre och nya tekniker. Det är tillämpligt på olika områden som livsmedelstillverkning, inducerar förbättringar av dessa, medicinska skapande, kontrollföroreningar av olika typer och även kontrollen av den globala uppvärmningen.

För närvarande har de olika bioprocesserna som branschen har haft en positiv inverkan och miljonärinvesteringar har gjorts för att främja deras tillväxt.

[TOC]

Egenskaper

Inom bioteknikvetenskap, a Bioprocess Det är en process som använder en viss biologisk enhet som genereras som en produkt av mervärde tillagd.

Det vill säga användningen av en cell, mikroorganism eller celldel genererar en produkt som önskas av forskaren, som kan ha applikationer inom något område.

Dessutom finns det biobearbetningsteknik, som syftar till att utforma och utveckla utrustning för tillverkning av en stor mångfald av produkter, relaterade till jordbruk, livsmedels- och medicingenerering, skapande av kemikalier, bland andra, baserade på biologiska material.

Tack vare förekomsten av bioprocessteknik kan bioteknik översätta fördelar för samhället.

Bioprocessmål

Biologer och ingenjörer som deltar i utvecklingen av bioprocesser försöker främja implementeringen av denna teknik, eftersom den tillåter:

-Genom bioprocesser kan kemikalier av ett viktigt värde genereras. De belopp som i allmänhet produceras är emellertid något minskade.

-Bioprocesser tillåter syntes eller modifiering av produkter som redan erhållits genom den traditionella rutten med hjälp av aktiviteten hos tidigare isolerade mikroorganismer. Dessa kan vara aminosyror eller andra organiska material, mat, bland andra.

-Omvandling av ämnen till betydande volymer, till exempel alkoholer. Dessa procedurer involverar vanligtvis ämnen med lite värde.

Det kan tjäna dig: egenskaper som skiljer människan från andra arter

-Genom användning av organismer eller delar av dessa kan giftigt avfall och avfall försämras för att förvandla dem till enkla återvinningsämnen. Dessa processer har också relevans inom gruvindustrin, med koncentrationen av metaller och exploatering av jungfrugruvor.

Fördelar och nackdelar med bioprocessansökan

-Fördelar

Förekomsten av bioprocesser ger en serie höjdpunkter, inklusive energibesparing för ämnesbehandling, enligt följande:

Vänliga villkor för arbetare

De flesta bioprocesser använder enzymer, som är proteinkatalysatorer. Dessa arbetar vid en temperatur, nivån av surhet och tryck som liknar de som motstår levande organismer, så processerna uppstår till "vänliga" förhållanden.

Däremot, med de extrema temperaturerna och trycket som de kemiska katalysatorerna som används i traditionella procedurer fungerar. Förutom att spara energi gör det att vara säkrare att arbeta under vänliga förhållanden för att vara mänsklig och underlättar processen.

En annan konsekvens av detta faktum är minskningen av miljöpåverkan, eftersom produkterna från enzymatiska reaktioner inte är giftigt avfall. Till skillnad från avfall som produceras av standardmetoder.

Tillverkningskomplex är mindre, enkla och ganska flexibla, så det är inte nödvändigt att göra en hög kapitalinvestering.

-Nackdelar

Även om bioprocesser har många fördelar finns det fortfarande svaga punkter inom de tillämpade metoderna, till exempel:

Förorening

En av de viktigaste är en inre konsekvens av att arbeta med biologiska system: kontamineringskänslighet. Därför måste det fungera under mycket kontrollerade aseptiska förhållanden.

I händelse av att grödor är förorenade kan mikroorganismer, katalysatorer eller produkter som erhållits förstöras eller förlora sin funktionalitet, vilket orsakar betydande förluster för branschen.

Generera stora skala grödor

Ett annat problem är relaterat till manipulation av arbetsbyråer. Generellt arbetar genetik och molekylärbiologiska laboratorier med små skala mikroorganismer, där deras kultur och optimal utveckling är enklare.

Emellertid är extrapolering av processen till massodling av mikroorganismer en serie hinder.

Metodiskt sett är storskalig produktion av mikroorganismer komplicerad och om det inte görs på rätt sätt kan det leda till systemets genetiska instabilitet och heterogeniteten hos växande organismer.

Producenter försöker ha en homogen gröda för att maximera produktionen av ämnet i fråga. Att kontrollera den variation vi hittar i alla biologiska system är dock ett stort skala problem.

Kan tjäna dig: hydrotermisk hypotes

Sammanfattningsvis är produktionen av mikroorganismer för industriellt bruk inte bara öka den produktion som genomförs i laboratoriet, eftersom denna skalaförändring innebär en serie besvär.

Grabbar

Användningen av mikroorganismer eller andra biologiska enheter för produktion av ämnen med intresse för människan är mycket varierad. I produktionen kan avfallsföreningarna från mikroorganismen isoleras för att renas och användas.

På samma sätt kan organismen modifieras genom att tillämpa verktygen från den genetiska ingenjören på att leda produktionen. Denna metod öppnar en rad möjligheter för de produkter som kan erhållas.

I andra fall kan det genetiskt modifiera organismer (och inte vad som kan inträffa med det) vad som är av intresse.

Stadier av en bioprocess

Eftersom termen "bioprocess" omfattar en mycket heterogen och mångfaldig serie tekniker är det svårt att omfatta stegen på samma.

-Stadier för att producera insulin

Om du arbetar med modifierade organismer i laboratoriet är det första steget modifieringen. För att beskriva en specifik metod kommer vi att beskriva tillverkningen av ett rekombinant DNA som är typisk för en produkt som insulin, tillväxthormon eller någon annan gemensam produkt.

Genmanipulation

För att föra produkten till sin marknadsföring måste den genetiska manipulationen av värdorganismen genomföras. I detta fall är organismen vanligtvis Escherichia coli Och klonat DNA kommer att vara djur -DNA. I detta sammanhang "klonat" DNA betyder inte att vi vill klona en hel organisme, det är helt enkelt fragmentet av intressegenen.

Om vi ​​vill producera insulin måste vi identifiera DNA -segmentet som har nödvändig information för produktion av sådant protein.

Efter identifiering skärs och sätter sig in i bakterierna i bakterierna OCH. coli. Det vill säga bakterierna fungerar som en liten produktionsfabrik, och forskaren ger honom "instruktionerna" genom att infoga genen.

Detta är genetiska teknikstadiet, som utförs i liten skala och av en molekylärbiolog eller en specialiserad biokemist. Detta steg kräver grundläggande laboratorieutrustning, såsom mikropipeter, mikrocentrifuger, restriktionsenzymer och en utrustning för att utföra elektroforesgeler.

Kan tjäna dig: SSB -proteiner: egenskaper, struktur och funktioner

För att förstå bioprocessen är det inte ett krav.

Kvantifiera

Efter kloningsprocessen är steget som följer att mäta tillväxten och egenskaperna hos de rekombinanta cellerna i föregående steg. För att utföra det måste du ha färdigheter i mikrobiologi och kinetik.

Det bör beaktas att alla miljövariabler såsom temperatur, mediumkomposition och pH är optimala för att säkerställa maximal produktion. I detta steg kvantifieras vissa parametrar såsom celltillväxthastighet, specifik produktivitet och produkt.

Skalökning

Efter att metodiken redan har standardiserats för att producera det önskade ämnet ökas produktionsskalan och 1 eller 2 liter av grödan framställs i en bioreaktor.

I detta måste du fortsätta att upprätthålla temperatur- och pH -förhållanden. Särskild uppmärksamhet bör upprätthållas för den syrekoncentration som grödan behöver.

Därefter ökar forskarna produktionsskalan mer och mer och producerar upp till 1.000 liter (beloppet beror också på den önskade produkten).

-Jäsningssteg

Som vi nämnde är bioprocesser mycket breda och inte alla involverar stegen som beskrivs i föregående avsnitt. Till exempel jäsning i det betong och klassiska exemplet på en bioprocess. I detta används mikroorganismer, såsom svampar och bakterier.

Mikroorganismer växer i ett medium med kolhydrater som kommer att använda för tillväxt. På detta sätt är avfallsprodukten de producerar de som har industriellt värde. Bland dessa har vi alkohol, mjölksyra, bland andra.

När intresset har producerats av mikroorganismen fortsätter den till dess koncentration och rening. Oändlig mat (bröd, yoghurt) och drycker (öl, vin, bland andra) värdefullt för livsmedel görs med denna bioprocess.

Referenser

1. Cragnolini, a. (1987). Vetenskapliga och tekniska politiska frågor: Material och sessioner från den andra iberoamerikanska seminariet Jorge Sabato från Scientific and Technology Policy, Madrid, 2-6 juni 1986. Redaktion CSIC-CSIC Press.
2. Duke, J. P. (2010). Bioteknik. Netbiblo.
3. Doran, s. M. (nittonhundranittiofem). Bioprocesstekniska principer. Annars.
4. Nationella forskningsrådet. (1992). Att sätta bioteknik i arbete: Bioprocessteknik. National Academies Press.
5. Najafpour, g. (2015). Biokemisk teknik och bioteknik. Annars.