27. Биологические процессы

Биотехнология представляет собой совокупность промышленных ме­тодов, в которых используются живые организмы и биологические про­цессы для производства различных продуктов. Подобные процессы были известны еще с древних времен: хлебопечение, приготовление вина, пива, сыра, уксуса, молочных продуктов, способы обработки кожи, раститель­ных волокон и др.

К важнейшим процессам биотехнологии относятся брожение (ферментация), микробиологический синтез (промышленная биотехнология), термическая обработка и др.

Достоинством биологических процессов является то, что они используют возобновляемое сырье (биомассу), протекают в мягких условиях (при нормальной температуре и давлении), с меньшим числом технологических стадий. Их отходы доступны последующей переработке.

Брожение(ферментация) – процесс расщепления органических веществ (преимущественно углеводов) на более простые соединения под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов. Этот процесс может осуществляться в организме животных, растений и многих микроорганизмов как с участием кислорода (аэробный), так и без участия молекулярного кислорода (анаэробный процесс).

Известны различные типы брожения по конечным продуктам: спиртовое (используется для промышленного получения этила, в виноделии, пивоварении, в хлебопечении), молочнокислое (при получении различных молочных продуктов: кефира, простокваша и др.; для квашения овощей, силосований кормов для животных (в с/х)), пропионово-кислое (в молочной промышленности для изготовления многих твердых сыров), метановое (в промышленности и бытовых очистных сооружениях для обезвреживания органических веществ сточных вод. Образующийся при этом метан в смеси с углекислым газом используется в качестве топлива).

Ряд пищевых продуктов (молоко и жидкие молочные продукты, фруктовые и овощные соки, овощные и мясные консервы, пиво и др.) и полупродуктов биохимических производств являются хорошей питательной средой для многих микроорганизмов, в том числе и для болезнетвор­ных, способных вызвать инфекционные заболевания. Теп­ловая обработка(пастеризация и стерилизация) таких продуктов и сред играет большую роль в обезвреживании их от микроорганизмов, что очень важно для последующе­го сохранения высокого качества продуктов или для про­ведения технологических процессов в биологически чис­тых средах.

Под пастеризацией понимают такую тепловую обра­ботку продукта, в результате которой погибают лишь веге­тативные болезнетворные формы микроорганизмов. Пас­теризацию проводят при температурах ниже 100°С для продуктов, качество которых значительно снижается при нагревании их при более высокой температуре.

Для подавления микроорганизмов в продуктах пита­ния и производственных средах применяется стерилиза­ция - способ обезвреживания, аналогичный пастериза­ции, но осуществляемый при температурах выше 100°С в течение определенного времени.

Биотехнология микробиологического синтезавключает многообразие биосинтетических процессов, осуществляемых с помощью микроорганизмов.

К физической модели промышленного производства относится микробиологический синтез процесса культивирования микроорганизмов.

В индустриально развитых странах широкое распро­странение получила промышленность основного органи­ческого синтеза на базе растительного сырья. Преимущест­вом сахарохимии является доступность и ежегодная возобновляемость сырья. Кроме того, в задачу промышлен­ности входит извлечение белков и углеводов из травы, древесных и сельскохозяйственных отходов, изготовление искусственной пищи из водорослей, синтез пищевых масел, сахаров, жиров. Большое зна­ние имеет при этом получение экологически чистого синтеза белковых препаратов.

Микробиологический синтез – это способность микроорганизмов образовывать различные ценные биотические вещества, такие как аминокислоты, витамины, антибиотики, ферменты, гормоны.

Сегодня биотехнология рассматривается как наука, возникшая на стыке нескольких биологических дисциплин: генетики, вирусологии, микробиологии и растениеводства. Она стремительно выдвигается на передний край научно-технического прогресса. Этому способствует два обстоятельства. С одной стороны, бурное развитие современной молекулярной биологии и генетики, позволило использовать потенциал живых организмов в интересах хозяйственной деятельности человека. С другой стороны, наблюдается острая практическая потребность в новых технологических процессах, призванных ликвидировать нехватку продовольствия, минеральных ресурсов, улучшить состояние здравоохранения и охраны окружающей среды.