03 - Etapele Unui Proces Biotehnologic

8/6/2019 03 - Etapele Unui Proces Biotehnologic

1/6

S ETAPELEUNUIPRocESr,ro BIOTEIII\OLOGIC

Ebborarea9i industrializareanei tehnologiide biosintezlpresupune=:r T.^iill* faze constind n cercetiri a nivel de: laborator, itot gid- Aceste cercetdripermit transpunerea rocedeuluide biosintezdde la o&-

5.T.FAZADELABORATORCcrcetarilede obtinerea unui produsprin biosintezl incep cu lucriri der caresuntprezentaten celeceurmeazi.Eofarea 9i serecfia.Se izoreaz' qi se serecteaza n mare numar de;me cunoscutedin literaturade specialitateca producitori ai

::_:T:-U a fi biosinterizat.ehnicileutilizate n u"".t ,"op .untpentru fiecare microorganism$i sunt realizatea" ^*"U.l"gi- ;;Til^T:U.:r" Manualelede spe{ialirarendici mai frecvent,penru;i.selecfia rnicroorganismelor,metodeca: tehnicadilu{iilor gi tehnicar desol.\ficr.oorganismelesunt preluatedin diferitehabitate ultivatepe mediireu lichide, astfel incit sI fie posibili punerea n evidenfEa unor=i*ici fiziologice.n primaetapeseurmdre$teealizareauneiulturipure*'ici microbiologicepecificeepuizareansei,dilulii succesivetc.). nre sestabileste metodIdetriere (sceening) adecvatescopuluirmirit.De obicei, microorganismeleunt cultivatepe pldci petri, pe mediir*e cu agar-agar.estele e dentificare compusuluiare ntereseaziot&ive saucantitative.n cazulenzimelor, e exemplu,. up,,.U,de obicei,de dentificare alitativiprin includerean mediuisolid,pecaresecuttiua


2/6

102 FUNDAMENTELEBIOTEHNOLOGIEImicroorganismele,substratului pecificasupra 6.ruia c{ioneazi nzimace sedoreste se sintetiza amidonn cazulamilazelor, aseini n cazulproteazelorcelulozl in cazul celulazelor).Dupi dezvoltarea oloniilor izolate,enzimeledifuzeazdn gelulde agar-agiu, tacand ubstratulnclus?nmediugi,astfel,zonarespectivA oatefi vizualizati, n cazul n care devine ransparenteau cu unreactiv pecific.

in cazulaltor enzime a carenu sepoateaplicaun testcalitativ,coloniileizolatese cultivi pe medii specifice,ar extractul au ichidulde biosintezd stepreluatfi prelucrat n scopul dozerii cantitativea acesteia rin metodespec-trofotometrice,luorescen{i,itrimetrice, olarimetrice.n urma acestoresteserefin numaicarcva ulpini careaudat celemai bune ezultaten ceeace priveftebiosinteza nzimei.

intre$nerea tulpinilor producitoare. Dupi fazade izolaregi seleclie,tulpinile producitoare se supun unor lucriri de caracterizare dupi criteriimorfologice,biochimice, iziologice, munologice,oxicologice.Tulpina astfelcaltacterizatl e inregisffeaza ntr-o colecfie de microorganisme ub un numir deidentificare. eobicei,acesteulpinisuntsupuse nor ucreride seleclie atural6 iartificiali (mutagenezl)n scopulob$nerii detulpini mutante nalt producitoare.Atat tulpinileparentaleat$i ulpinilemutante untconservaterinmetodespeciale$ipdstratea temperaturiscizute.Dintre metodelede conservare mintim:liofilizarea9iconservarean azot ichid.Tulpinile din coleclie utilizate in lucrlrile de biosintezdcurente se pes-treazi subdiferite forme, dupl metodede nhelinerea culturilor, specifice ieclruimicroorganism i formeaz[a;a-numita ,culure stoc" de la care se pomegteprocesul ebiosinteztr.De obicei,culturastocestepistratd a frigider,pe gelozlnutritive, u tublnclinat. Pentru preparareaunei culturi inocul de laborator,se pornegtede la oastfelde culturtrvegetativl.Cultura de inocul. Inoculul reprezinti o culturi microbianl ln curs demultiplicarepeun substrat utritiv corespunz[torgi in anumitecondilii specificedezvoltarepH, temperatud,agitare,aerare).Inoculul constituie materialul de inslmAntare al mediului depropriu-zis, in etapa rmltoare.Transvazarea ulturii inocul in mediul de biosintezl se realizq zLcondifii aseptice, uptro perioadl dedezvoltarebine stabiliti de carre(verst[,cantitate, spectmicroscopic).n figura5.1poatei urmiriti o instalalielaborator(shake-flaskcultures'ypentruproducerea e enzimeexistente nFacultelii e Biotehnologii, ucureqd.


3/6

rrur proceS

In


4/6

104 FUNDAM ENTE E B OTEHNOLOG EIDatele furnizate de tehnologiapilot elaboratdconstituieelellente deproiectare entru nstalatii lendustriale.

Fig.5.2.Bioreactore aborator,entru bdnereanzimelorrin ermentafie.

5.3.MEDII DE CULTURAIn procesele iotehnologice, ediile de culture sunt constituite insuporturi utritivesterilizate arepermitdezvoltareaistudiulunui microorglnisr

in afaranigeiecologice aturale. ompozitiamediilorde culturl areo maremportanli asupraeproductibilitetiiieficienteiehnologieiespective.in funcliede consistenta,ompozilie,copul ti l izdrii,mediile e culturseclasifici astfel:. dupl consistenli: edii ichide, olide, emisolide;care contin elementenutritive, de origine vegetali

- medii sintetice, arecontin numarcunoscute,arepot i dozati; compugi u structurAhimico dupi tipul respirator l microorganismelorultivate:medii pentrmicroorganismeerobe auanaerobe;o dupi scopul i recvenpntrebuinldrii:- mediideuz curent:

. dupdcompozilie:- medii naturale,sauanimald;


5/6

biotehnologic- mediispeciale tilizate,n general,n studiilede zolarea microor_ganismelora nivel de laborator.Acesteapot fi, la rindul lor:elective, elective,e mbogalire, econservare,e dentificare;o dupd azade biosintezia careesteutilizatmediulde culturl poate ibborator, ilotsaumediude culturdndustrial;. dupadestinafiainali a culturiidezvoltate ediileDor i:- pentru ulturanocul;- pentruculturade regim,numitegi mediide fermentatieaumediidebiosintez6.In biotehnologiese utilizeazI in mod curentmediilenaturaleavend a bazA

10s

ftrs agroalimentare:$rot de floarea-soarelui,de soia, fdinl de porumb.de grdu, extract de porumb. Aceste medii contin, in general, elementenecesaredezvoltdrii microorganismelor,completdndu_se e obicei cumici de sdruriminerale.Vediile naturale sunt, in general,mai ieftine, dar prezintd dezavantajulr{ii compozitiei,ceeace nu permiteo standardizare oresDunzdtoarei. innu permite eproducerearocesului e biosintezd u un randamenrSpredeosebire e mediilenaturale,mediilesintetice unt perfecr epro-: la scari ndustriali.Un mediudeculturi utilizatpentrudezvoltarea icroorganismelorrebuieintotdeauna:- o sursade carbon(in generalglucide:glucozi, amidon, actoz5,etc.);- o surside azot,carepoate i organic aminoacizi, roteine, ree)sau(NH3,(NHa)2SOatc.);- o surstr e osfor H3POa,NH4)3PO4,HzpOretc.);- oligoelemente: (din KCI sauKzHpOr),Mg (din MgSO), Fe (din- microelemente:n, Ni, Co,W;- factori de cre5tere: minoacizi, roteine,vitamine,coenzime.Com_mediului nutritiv specific pentru un microorganism e stabile$ten, prin cultivarea cestuia,legandu-sestfel,n func{iede scopulurmirit.optimde cultivare.lui debiosintezi.in proceselee biosintezI, ursa rincipallde energie constituie ursa erespectiv lucidele.n procesele atabolice, rin oxidareabiochimici a

L*neori, entrucregtereaandamentuluin fazade biosintezE,e adaugi aprecursoricare sunt substanle vdndporfiuni structurale le moleculei

ise elibereazio mare cantitate e energie, in care o pane este nma-


6/6

106 F UNDAMENTELEB OTEHNOLOG E]gazina6 n compugiimacroergiciATP), ar restuleste reluat emediulde culturdcu ajutorul sistemelorde termostatare le bioreactoarelor' ursade carbonfumizeazl.de asemenea,ecesarul e oxigen9i hidrogenn scopuldezvoltdriimicroorganismului.in 1970,Pepplergi Harrisonau demonstrati existi o valoareminimi aconcentralieilementelorn mediulde culturd,necesari ezvoltiriinerestrictivemicroorganismului.ediiledeculturautilizaten bioprocesele icrobienerebuies6conlini elementelesen.tiale:arbon, zot,sulf,oxigen,osfor,magneziu,alciugi numeroaselteelementen cantitAFoartemici (urme): ier,cupru,cobalt,zinc'mangan,molibden,care sunt necesareunc{iilorcelularede bazi [Bridson 9iBrecker,19701. e celemaimulteori estensanevoieseseutilizeze n mediudeculturi c6t mai ieftin 9i posibil de reprodus perioadi cdt mai lungdde timp'Aceasta onducea utilizarea norsubstraturiit mai ieftine9i mai accesibilenconjuncturaconomici espectivA;nlocuirea nuicomponentin compoziliame-diuluinutritiv conducea variatii n randamentuleproducere, stfel ncdt studiulaprofundat l influenfeidiferitelorcomponente le mediuluide culturl asuprabiosintezei onstituieun element mportantal cercetdrilorn domeniulbioteh-nologiei.

Sursa ecarbon tilizat[ n compozi[iamediilorde culturi este uplinit[ nmod obiqnuit eglucidedeo anumitipuritate aude unmaterial atural onlnandun amesteceglucide.Astfel,melasa esfeclisaude restieesteolosita n multecazuridreptsursi de zaharozl.Alte surse ecarbonutilizate:siropulde glucozlamidonul eporumbsaudecartofi,hidrolizatul eamidonde cerealegriu' orezporumb)sunt n modfrecvent olositeca sursede glucoz6' ar zerul ca sursi delactoz6.Ratledge flcut o treceren revistaa uturor surselor ecarbon osibildeutilizatn industriaermentativiRatledge' 977]'Sursade azotpoate i reprezentatan diferite ormede surse(amoniacul. lrurile de amoniu)sau amestecuriomplexe extractdeextractdeporumb,peptond,rin[ de soiasaudistilate olubile)'Fosforul, ulfulcationiiesentiali unt,n general, uplinitide sirurileanorganice.neoriseelementepecificen cantitdtimici,dardeobiceiacesteauntaduse e apdsaualtecomponentele mediului.Dintrefactoriide cregtere,iaminaqi biotinanecesareentrucre$terea icroorganismelor.edii tipiceutilizaten productiaenzimebacterienei fungiceau fost descrise e AunstrupSiLambert

1979: ambert, 9831.

Documents

03 - Etapele Unui Proces Biotehnologic