7. Scharakteryzuj materiały pomocnicze stosowane w biotechnologii.
Detergenty - emulgują nierozpuszczalne w wodzie składniki odżywcze w pożywce
Odpieniacze - naturalne (olej słonecznikowy), syntetyczne (silikony)
Substancje stałe (śruta rzepakowa jako podłoże do rozwoju grzybów mikroskopowych)
Antyseptyki i antybiotyki (w przemyśle spirytusowym w celu wyeliminowania zakłócenia w produkcji i spadek wydajności alkoholu)
Substancje buforujące - zmieniają pH (białka, peptydy, aminokwasy)
Substancje chelatujące - zawierają grupy kompleksujące - ligandy, które związane odwracalnie z jonami tworzą kompleksy rozpuszczalne
8. Bioreaktory - budowa, klasyfikacja.
Bioreaktory (fermentatory) to urządzenia stosowane do hodowli drobnoustrojów, komórek roślinnych i zwierzęcych. Mogą być przemysłowe, laboratoryjne.
Procesy zachodzące w bioreaktorach - przemiany:
wzrost drobnoustrojów
wytwarzanie pożądanych produktów metabolizmu
enzymatyczne wytwarzanie surowców
wzrost komórek roślinnych i zwierzęcych
Istotna rolę odgrywają przemiany fizyczne związane z mieszaniem, wymianą masy i ciepła. Szybkość i wydajność procesów zależy od uwarunkowań biochemicznych, fizjologicznych, termodynamicznych i kinetycznych związanych z zachodzącymi procesami biochemicznymi jak i fizycznymi procesami transportu.
Są to urządzenia skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego jego optymalny przebieg (pomiar i regulację paramentów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zanieczyszczeń.
Do pracy w warunkach laboratoryjnych stosuje się bioreaktory od kilku do kilkunastu litrów. Są one wykonane ze szkła i mogą być sterylizowane w autoklawach.
W praktyce przemysłowej stosuje się bioreaktory wykonane ze stali kwasoodpornej o pojemności od kilku dziesięciu litrów do kilkuset m3. Bioreaktory o pojemności do 2 tys. m3 są do oczyszczania ścieków.
Klasyfikacja bioreaktorów
Z uwagi na sposób prowadzenia procesu bioreaktory można podzieli na trzy grupy:
bioreaktory do hodowli wgłębnej
bioreaktory do hodowli w podłożu stałym
bioreaktory z unieruchomionych materiałem biologicznym
9. Omów podział technik hodowli drobnoustrojów ze względu na stan fizyczny pożywki.
Klasyfikacja technik hodowli drobnoustrojów ze względu na stan fizyczny pożywki
Hodowle w podłożach ciekłych
Hodowle w podłożach stałych
Zawiesina mikroorganizmów w ciekłej pożywce (hodowle wgłębne)
Wzrost grzybów w postaci „kożucha” na powierzchni ciekłej pożywki (hodowle powierzchniowe)
Hodowle z unieruchomionym materiałem biologicznym na powierzchni nośnika lub zamknięcie w jego wnętrzu
Stosowane do hodowli grzybów strzępkowych w ziarnie zbóż, otrębach pszennych, odpadach celulozowych
10. Hodowla ciągła - warunki, zastosowanie.
Prowadzona jest w reaktorze przepływowym zasilanym pożywką. Z aparatu w sposób ciągły odprowadzany jest płyn pofermentacyjny z biomasą.
Stężenie biomasy i substratu w strumieniu odpływającym bioreaktora są takie same jak w jego objętości. Natężenie odbioru płynu ze zbiornika jest równe natężeniu dopływu pożywki.
Hodowle ciągłe stosowane są w procesach, w których konieczna jest kontrola stężenia substratu. W hodowli ciągłej preferowane są komórki szybko rosnące. Proces ten jest odpowiedni do otrzymywania biomasy oraz metabolitów pierwotnych.
Trudności w hodowli ciągłej:
niehomogeniczność zawiesiny w bioreaktorze
utrzymanie jałowości
utrzymanie stabilności hodowli
13. Zalety i wady ekstrakcji nadkrytycznej.
możliwość regulowania rozpuszczalności poszczególnych składników w zależności od temperatury i ciśnienia procesu
prowadzenie procesu w niskiej temperaturze
stosowanie nietoksycznych rozpuszczalników
całkowite rozdzielenie rozpuszczalnika z ekstraktu
frakcjonowanie wyekstrahowanych substancji w trakcie ich wydzielania (duża selektywność procesu
proces ekstrakcji przebiega bez dostępu powietrza, co chroni substancje przed utlenianiem
możliwość recyrkulacji rozpuszczalnika, co obniża koszty
konieczność stosowania drogiej wysokociśnieniowej aparatury
ponoszenie znacznych nakładów energii na sprężanie rozpuszczalnika
14. Opisz liofilizację kultur drobnoustrojów (warunki, zastosowanie).
Polega na suszeniu próżniowym zamrożonej kultury w temperaturze -73°C (mieszanina suchego lodu z etanolem) zawieszonej w odpowiedniej pożywce ochronnej. W warunkach głębokiej próżni następuje sublimacja wody (ok. 99% suchej masy). Obecność niewielkiej ilości wody zabezpiecza białka przed degradacją.
Metoda wymaga specjalnego urządzenia z pompa próżniowa obniżającą ciśnienie do rzędu 0,1-00,1 Pa oraz elementu umożliwiającego zamknięcie buteleczek z liofilizowanym materiałem pod próżnią.
Metoda ma też liczne niedogodności, do których należą:
duży efekt letalny
możliwość powstawania mutacji
stosowanie specjalnej, kosztownej aparatury
Zagadnienia na zaliczenie z przedmiotu „Biotechnologia”
Zagadnienia na zaliczenie z przedmiotu „Biotechnologia”