Біотехнології

Біотехнологія — (від грец. bios - життя, techne - мистецтво,майстерність і logos — навчання) це наука, що вивчає можливості використання біологічних процесів у різних галузях промисловості, сільського господарства, екологіі та медицини з метою розробки методів і технології отримання бажаних організмів та корисних речовин.

Нажаль невідомо, коли людство почало використовувати біотехнологічні процеси. Але корисні властивості мікроорганізмів, наприклад, пекарських дріжджів або молочнокислої бактерії, відомі людству вже тисячі років. Однак лише у другій половині 19 століття людство отримало розуміння того, як працюють мікроорганізми. Французький біохімік і мікробіолог Луї Пастер був одним із перших, хто визнав зв'язок між впливом мікроорганізмів, з одного боку, і матеріальними змінами, які ми можемо сприйняти, з іншого, тобто відкрив бактеріальну природу ферментації.

Луї Пастер (1822-1895) — французький вчений — хімік, один з основоположників мікробіології та імунології. Відкрив новий напрямок хімії — стереохімію. Зробив неоціненний внесок у медицину, хімію, біологію.

Та відкрив такі речі як: пастеризація, вакцини проти холери, вакцина проти сказу і т.д. Галузей в яких використовується біотехнологія багато, це і промисловость (харчова, легка, хімічна, будівельна), сільське господарство (рослинництво, тваринництво), медицина, міське господарство, кібернетика, природокористування тощо. Наукові дослідження сучасної біотехнології спрямовано на розробку методів і спеціальних виробничих технологій для різних галузей діяльності людини. Біотехнологію умовно поділяють на два підрозділи в залежності від підходів: традиційна (класична) та сучасна (нова).

Традиційна біотехнологія заснована на використанні процесу ферментації.

Ферментація — отримання готових продуктів за рахунок діяльності мікроорганізмів (бактерій, міцеліальних грибів, дріжджів, водоростей) або їхніх ферментів.

Технологічна мікробіологія вивчає мікроорганізми, використовувані у виробничих процесах задля отримання різних практично важливих речовин: харчових продуктів, етанолу, гліцерину, ацетону, органічних кислот тощо.

Інженерна ензимологія — науковий напрям, який розробляє і здійснює промислові методи одержання хімічних речовин і продуктів (напр., харчових), засновані на використанні в якості каталізаторів хімічних реакцій ферментів, які виділені зазвичай з біологічних об'єктів або які знаходяться усередині клітин, які штучно позбавлені здатності росту.

Використання грибів в біотехнології

Для грибів характерний багатий ферментний апарат, а також здатність утворювати

широкий спектр активних речовин — гормони, ауксини, гібереліни, токсини, антибіотики. Ця здатність грибів використовується в біотехнології.

При культивуванні селективно відібраних штамів в умовах виробництва отримують цілу низку препаратів, які широко використовують у фармації (для отримання антибіотиків широкого спектра дії), харчовій промисловості (пектинази, протеази, амілази), для виробництва кормів (целюлози), підвищення продуктивності рослин (гібереліни) та їх захисту від ґрунтових патогенів (триходермін). З грибів отримують антибіотики (пеніциліни, цефалоспорини), гіббереліни й цитокініни (фузаріум і ботритис), каротиноїди (астаксантин, який надає м'якоті лососевим рибам червоно-жовтогарячий відтінок виробляють Rhaffia rhodozima (рис 3), яких додають у корм на рибозаводах), білок (Candida, Saccharomyces lipolitica), сири типу рокфор і камамбер (пеніцили), соєвий соус.

Rhaffia rhodozima

Aspergillus oryzae

Аспергіл (Aspergillus) виділяє фумагілін, який використовують при дизентерії та інших

захворюваннях. Антибіотики ріжків пурпурових (Ceaviceps purpurea, рис 5, 6) має кровоспинну дію. З чаги (Inonotus obliquus) отримують протипухлинні препарати.

Дріжджі (Saccharomyces cerevisiae) багаті на вітаміни Р і групи В та застосовуються при авітамінозах, порушеннях обміну речовин.

Ceaviceps purpurea

Із 500 відомих видів дріжджів першим люди навчилися використати Saccharomyces cerevisiae, цей вид найбільш інтенсивно культивується. До дріжджів, які зброджують лактозу, відноситься Kluyveromyces fragilis, що використовують для одержання спирту із сироватки. Saccharomycopsis lipolytica розкладає вуглеводні й використовується для одержання білкової маси. Всі три види належать до класу аскоміцетів. Інші корисні види відносяться до класу дейтероміцетів (несправжніх грибів), тому що вони розмножуються не статевим шляхом, а брунькуванням. Candida utilis росте в сульфітних стічних водах (відходи паперової промисловості). Trichosporon cutaneum, який окислює численні органічні сполуки, включаючи деякі токсичні (наприклад, фенол), відіграє важливу роль у системах аеробної переробки стоків. Phaffia rhodozyma синтезує астаксантин – каротиноїд, що надає м'якоті та кольору форелі й лососям, які вирощують на фермах.

Цвілі викликають численні перетворення у твердих середовищах, які відбуваються перед бродінням. За їх допомогою здійснюють гідроліз рисового крохмалю при виробництві саке й гідроліз соєвих бобів, рису й солоду при одержанні їжі в азіатських країнах. Харчові продукти на основі зброджених цвілевими грибами Rhizopus oligosporus соєвих бобів або пшениці містять в 5 – 7 разів більше таких вітамінів, як рибофлавін, нікотинова кислота) і відрізняються підвищеним у кілька разів вмістом білка. Цвілі також продукують ферменти, які використовуються у промисловості (амілази, пектинази й т.д.), органічні кислоти й антибіотики. Їх застосовують й у виробництві сирів, наприклад, камамбера й рокфору.

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomycopsis lipolytica

Phaffia rhodozyma

Сучасні методи біотехнології дають змогу забезпечувати безліч людських потреб — від модифікації рослин для підвищення якості харчових продуктів до розробки життєво необхідних медичних препаратів. Галузі використання біотехнологій наразі розширюються, вони застосовуються в кібернетиці, природокористуванні міському господарстві.

Page updated

Google Sites

Report abuse