Proces technol 1) etap przyg- mycie i dezynfekc/ sterylizację podłoży 2)namnażanie materiału posiewowego3) prowadzenie procesu biosynt 4)wydzielenie i oczyszczenie produktu5)otrz formy handlowej produk Pożywki do hodowli drobnoustrojów Śr podłoża, są to wodne r-ry subst odż, w postaci płynów lub zawiesin przeznaczonych do hod drobnoustrojów w war labor. * naturalne mogą zawierać w swym skł wyciągi z tk roślinnych, zwierzęcych,mleko,krew, ziemniak *sztuczne zawierają ściśle dobrane skł, zw chem *mieszane zawierają skł nat i zw chem *proste są dla drobnoustrojów o niskich wymag odż, z tych pożywek po dodaniu dodatk subst np: wit czy subst wzrostowych robi się odżywki zł wzbogacone.*złożonych podłoża wybiórcze,selektywne i indentyfikacyjne. Podłoża te zawierają skł które mogą działać na ściśle określone gr. Na poż prostych wyrastają różne gr drobnoust. płynne maja postać cieczy-bulion. Po dodaniu subst zestalających otrzymuje się podłoże stałe. Do subst zestalających st w mikrobiologi należą agar i żelatyna. agar otrz się a alg morskich mających zdolność tw żelu bardzo dobrze w wchłaniającego wodę, po podgrzaniu do rozp się w wodzie. W krzepnie i po ponownym pogrzaniu upłynnia się. żelatyna jest to subst poch białkowego też łatwo rozp w wodzie po podgrzaniu upłynnia się w a krzepnie w temp pokojowej. Podłoża z żelatyny służą o wykrywania drobno ustrojów o wł proteolitycznych rozkładających białko. Drobnoustroje te upłynniają żelatynę. War stawiane pożywce: *odp wart odż czyli wszystkie skł pok potrzebne drobnoustrojom * zw nieorg jako źródło makroelem * wit, subst wzrostowe, mikroelem *odp pH dla grzybów 5.5-6.5, dla bakterii słabo alkaliczne 7.2-7.4 *urozmaicane ,musza być przejrzyste ,sterylne Skład pożywki zależy od :*mikrobio, musimy ja znać by otrz pożądane cechy* zbilansowania pod wzgl C do N *dobrania do każdego procesu indywidualnie.*wysterylizowania by zniszczyć niepożądane drobnoustroje, które mogłyby dostać się z surowcem. Bioreaktory (fermentory) – urz służące do hod drobnous, kom roślinnych i zwierzęcych. Konstruowane są w sposób umożliwi kontrolę pr produk i jego opt przebieg w war maks ograniczenia lub całk wyeliminowania możliwości zakażeń.

Podział: *wgłębnej (HPC) * w podłożu stałym (HPS)* z unieruchom materiałem biolog 1. z mieszdłem tarczowy i bełkotką.2. z mieszadł samonapowietrzającym.3.strumieniowy z pompą zewn i inżektorowy zasysaniem powietrza. 4. kolumnowy(wieżowy z bełkotką)panuje tu nadciś-większa rozp 5.z wewn rurą cyrkulacyjną i dyszą napowietrz 6.z mieszadłem turbinowym i wewn.rurą cyrkulacyjną. 7. z zewn rurą cyrkulacyjną, 1- doprowadzanie powietrza, 2 – wylot powietrza, 3- inżektor 4- pompa Immobilizacja (unieruchomienie) – zespół metod które ogr całk lub częśc swobodę poruszania się okr atomów, cząst, subst lub materiału bio na podłożu stałym lub wewn specyficzn strukt.

Wiązania na pow nośnika-AB adsorpcja (metoda łatwa i tania, ale wyk nietrwałe układy, w których zachodzi wymywanie kat ze złoża) i wiąz kowalen (metoda łatwa do wyk, dająca stabilny układ, ale droga) Wiązanie w matrycy nośnika CDE- pułapkowanie w membranie / w kuleczkach żelu /we włóknach. Metody tanie, ale nie można ich st do enzymów hydrolitycznych, działających na subst wielocząsteczkowe, oraz mogących degradować żel. Zamykanie wewn membran półprzepuszcz FG- kapsułkowanie - zamykanie pomiędzy membranami lub w wężach półprzepusz. Metody szczególnie cenne w lecznictwie, trudne do przeprowadzenia i kontroli, zast mają wyłącznie do substr małocząsteczkowych. Unieruchamianie bez makroskopowego nośnika mech HI: -sieciowanie przestrzenne -powst nat kuleczek i kłaczków biomasy (samoagregacja). Stosujac unieruch można uniknąć wad: strat materiału biol, konieczności oddzielenia biomasy, mozl zast procesow ciągłych. Metody hodowli drobnoust. Procesy biotech w skali przemysłowej są prowadzo w pożywkach ciekłych: okresowa-h.polega na załad pożywki do fermentatora, sterylizacji wraz z urządź, zaszczepieniu mikroorg i prowadzeniu hodowli. +prostota w prowadzeniu +łatwość utrz war jałowych +odnawialność szczepu – niska produkcja – brak Reg stez substratu. W h.stez subst jest z gory ustalone, maleje pod dzial mikroorg, należy kontrolowac temp np. ferment cytrynowa przez A.niger Substr odżywcze dostarczane są 1 w początkowej fazie procesu. Po zak ferm produkt izolowany jest z całości hodowli , z kom lub z przesączu pohodowl, a aparatura przyg do nowego cyklu produkcyjnego. Ze śr hodowli nie usuwa się biomasy ani metabolitów. Duże trudności przysparza kontrola i reg procesu ,co ogr możliwość zautom oper tech. ferment piwa, zacierów skrobiowych w gorzelnictwie, produkcji octu. ciągła-w ferm pożywka na określonym poziomie. Fermentat zaszczep, na początku wyst hod okresowa, nast w sposób ciągły wprowadza się pożywkę w tym samym skł, w tym samym czasie odbieramy pożywkę przefermentowaną. Stęż biomasy produktu i substratu zależy od szybk z jaką świeża pożywka wprowadzana jest do fermentatora. St rozcien pożywki D – musi spełniać nast wartośćD<n _max (szyb wzrostu maleje n max = (dx/dt)*(1/x)gdy D>nmax – nast wypływanie org z pożywk półciągła z dokarmianiem – stos jest wtedy, gdy wys stęż subst powodują niekorz zmiany populacji drobnoustr (zaham rozwoju), dlatego dodaje się go okresowo, np hodowla drożdży piekarskich. okresowa z zasilaniem- polega na wpr hodowli pod koniec fazy wzrostu wykładniczego lub po jej zakończeniu , świeżej pożywki lub tylko niektórych jej skł. H.znajduje zast w wielu procesach mikrobiol, np. w namnażaniu drożdży , otrz alkoholi, kw org, antybiotyków, wit. Wobec coraz częstszego wyk w biotech różnych niekonwencjon , toksycznych dla drobnoustrojów źrC i energii istnieje bezwzgl konieczność ich dozowania i utrz stęż na niskim nietoks, poziomie.

STERYLIZACJA POŻYWEK Okresowa (wgłębna)- par sterylizac są zbliżone do stos w war laborat lub też podnosi się temp do ok. i wydłuża czas do 30-60 mi. Hodowla: załad pożywki do fermentor, wysteryl jej wraz z całą aparaturą, zaszczep materiału posiewowego, prowadz namnażania mikroorg (przechodzą one przez fazy wzrostu)

Cechy charakterystyczne	WADY	ZALETY
-w hodowli tej stężenie substratu jest z góry ustalone i maleje pod działaniem drobnoustrojów -w procesie tym należy kontrolować temperaturę -Przykładem może być fermentacja cytrynowa przez zaszczepienie Aspergillus niger	-niski wyniki produkcyjności -brak możliwości regulowania stężenia substratu -najprostszy a zarazem najgorszy pod względem jakości pożywki sposób sterylizacji -czas sterylizacji jest długi -Rozkładanie/ psucie się pożywki	-prostota prowadzenia procesu -łatwość utrz war jałowych -odnawialność inskulum zapobiegająca degradacji szczepu -giną formy weget i przetrwal w poż w wyniku dział podwyż temp

Ciągła (przeponowa)-w temp znacznie wyższej, np. przy jedn b. skróconym czasie trwania sterylizacji 2-3 min. System ten skł się z 3 wym ciepła. Pożywki niejałowe są dod do 2 wymienników. Dalej następuje podgrzewanie do wys temp, która trwa dość krótko, podob jak wytrz tej pożywki w wys temp. Gorąca pożywka kierowana jest z przytrzymywacza do 2 wymien, gdzie odbiera ona ciepło i ogrzewa poprzednią pożywkę.Wyk są także tu rekuperatory, które służą do odzyskiwania ciepła.

Cechy charakterystyczne	WADY	ZALETY
-przeponowa, bo posiada przegrodę -składa się z 3 wymienników ciepła -w tej metodzie można odzyskać ciepło -najczęściej stosowana w technice np. przy sterylizacji UHT mleka, soków	- Pożywka musi być ciekła, klarowna, nie może zawierać ciał stałych bo mogłyby się rozkładać na ścianach.	- krótki czas sterylizacji -wyrównana zostaje ilość ciepła dostarczona z ilością ciepła usuniętej -zmniejszona degradacja termiczna pożywki i witamin -pożywka jest lepszej jakości

Ciągła (bezprzeponowa) wys temp met gdzie para grzejna o 140 C jest bezp wprowadzana do sterylizowanej pożywki w inżektorze. H polega na:pożywkę kierujemy do zaworu rozpr o ciś 2-1 atm , podłączonego do próżni, gdzie pożywka odparowuje. Jednocześnie ze zmianą ciś nast odparowanie wody, kosztem ciepła z pożywki. Poż nagrzewa się w ciągu kilku sek, po czym chłodzona jest dzięki próżni.

Cechy charakterystyczne	WADY	ZALETY
-wykorzystanie pary grzejnej jako nośnika ciepła -brak przepony -wykorzystana została próżnia	- ciepło nie krąży (brak cyrkulacji powietrza) -jałowa pożywka trafia do reaktora a otrzymywana para jest o niskiej temperaturze	- krótki czas nagrzewania, -szybkie chłodzenie -pożywka jest najlepsza pod względem jakości. -Można sterylizo poż zawierające jakieś zawiesiny, klarowne. - zmniejszona degradacja termiczna poż i wit

Mikrobiol produkcja kw org: Kw cytrynowy: zw org należącym do hydroksykwasów. Wyst w formie jednowodnej lub bezwodnej. Charakt się przyjemnym kwaśnym smakiem.Łatwo przyswajalny przez org człowieka. W Polsce prod był w 3 miejscach np. Zgierz. Powsz można go spotkać w owocach cytrus, owocach jagodowych, ananasach. Po1 pierwszy został wyizolowany z soku z cytryn. Pozyskiwany wył na drodze biol. Jego światowa produkcja wyn400 tys. Ton rocznie.Zast: konserwowanie oraz reg kwas prod spoż, inakt enzymów, powod utl zw fenolowych i ciemnienie owoców i warzyw. St jako preparat zakwasz i stabilizujący (napoje bezalkoh, słodycze, owoce kandyzowane, wina). W przemyśle farmaceut jako skł preparat szybko rozpuszcz się w wodzie (musujących). Stabil barwy, smaku oraz zawart wit w produktach spoż. Stabilizator olejów. Skł tabletek mulsujących Przemysłowe szczepy A. Niger powinny charakt się wys stabilnością cech fizjolog i biochem oraz zapewnić opłacalną wydajność pr biosyntezy. Drożdże tego gat produkują cytrynian, jednak są bardzo duże problemy z wyodrębnieniem tego kw. Koszty produkcji są bardzo duże. Metody :powierzchniowa LFS, wgłębna SmF, na pożywkach stałych SSF

Porównanie metody wgłębnej do metody powierzchniowej
Zalety
+krótszy czas trwania pr +wyższa wydaj pr +mniejsze zagroż rozwoju obcej mikroflory (niskie pH i zamknięte bioreakt) +możliwość bezpośr wydzielenia kw cytrynow na drodze krystalizacji +nie wytwarza gipsu

Kw mlekowy- Wytw przez bakterie Lactobacillus w war beztlen, w 45-50C. Środkowy atom C ma 4 różne podst ( ma 2 formy czynne). Skł maści, kremów i płynów kosmetycznych dział przeciwtrądzikowo, nawilżająco, przeciwzmarszczkowo. Subst doda w lekach. Suplement diety jako mleczan wapnia .Kw mlekowy to nat śr konserwujący, nie jest zw lotnym, nie ulega destylacji. Do jego otrz potrzebny jest pr estryfikacji. Synteza nitryluHCN + CH₃CHO CH₃CHOHCN Hydroliza nitryluCH₃CHOHCN + H₂O + 0,5H₂SO₄ CH₃CHOHCOOH + 0,5 (NH₄)₂SO₄ Estryfikacja kwasu CH₃CHOHCOOH + CH₃OH CH₃CHOHCOOCH₃ + H₂O Hydroliza estru metylowegoCH₃CHOHCOOCH₃ + H₂O CH₃CHOHCOOH + CH₃OH Fermentacja mlekowa to enzymat rozkład bogatszych w energię subst org do uboższych zw prostych, przebiegający w war beztl. Proces ten przeprowadzają różne gat bakt, metabol cukry proste i dwucukry do kw mlekowego i innych zw tj. kw octowego czy CO2, z zast enzymów (dehrydrogenazy). C₆H₁₂O₆ --> 2CH₃ • CHOH • COOHZnaczenie fermw mleczarstwie: do prod ferment napojów mlecznych, ukwaszania śmietanki spoż i mleka, do dojrzewania serów podpuszczkowych, przy kw kapusty, ogórków czy innych warzyw. W mięsnym biorą udział w przemianach mikrobiol, jakie zachodzą podczas produkcji i przech wędlin surowych tj. metka czy salami. W piekarskim są skł zakwasów chlebowych. skł probiotyków, czyli preparatów i prod żywnościowych zawierających żywe kultury bakterii, które wpływają korzystnie na organizm gospodarza, poprawiając równowagę flory jelitowej. Pałeczki okrężnicy mogą powodować różne wady mleka (oborowy smak i zapach, porozrywany skrzep), wczesne wzdęcia serów czy wady masła. Także w gorzelnictwie, piwowarstwie i winiarstwie mogą wywoływać niepożądane skutki. Jest zw wysokoenerg, jednak ferm mlekowa nie może zachodzić bez końca, gdyż kwas ten jest zw toksycznym dla komórek mięśni. Dlatego musi on być stale z nich usuwany- jest przenoszony do wątroby, przetwarzany na glukozę, która utl się lub staje substratem dla od tlenowego. Wł bakterii mlekowych: maja zdolność wyt kwa mlekowego laktozy , glukozy, nie tw przetrwalników, nie wykazują ruchu,maja duze wymagania pokarmowe. Ocet spożywczy to przyprawa do potraw wytw z surowców cukrowych lub skrobiowych poprzez ferm alkoholową (pr beztl), połączony z utl wytw alkoholu przez bakterie octowe (pr tl). Ocet można prod z dowolnego surowca zawierającego alkohol np. mieszaniny wody i spirytusu, wina gronow, win octowych a nawet niechmielonego piwa. Skł octu zależy od nat surowca i zwykle zawiera min 4% kw octowego, niewielkie ilości alkoholu etylowego, glicerolu, estrów oraz cukrów red. Można wyróżnić: spirytusowy, winny, balsamiczny, z cydru jabłkowego, słodowy. Bakterie st do produkcji octu to bakterie z rodzaju Acetobacter: A.schutzenbachii, A.orleansis, A.aceti, A.orkannt, A.curvum. Bakterie te prowadzą 2etapową biochem reakcję, w której alkohol etylowy jest utl do kw octowego:2CH₃CH₂OH + O₂→ CH₃CHO + 2H₂O, 2CH₃CHO + O₂→ 2CH₃COOH. Niektóre gat Acetobacter utl wyt kw octowy całk do CO2 i wody: CH₃COOH + O₂ →--- 2CO₂ + 2H₂O Ocet posiada wł konserwujące żywność, działa bowiem bakteriostatycznie - ham rozwój drobnoustrojów niszczących żywność (drożdże, bakterie, pleśnie). Poza tym nadaje produktom spoż nowy bukiet smak-zapach. nadmiar octu w żywieniu jest szkodliwy. Bakterie fermentacji octowej -Acetobacter: krótkie pałeczki,- wyst 1, po2 lub w łańcuszkach,- mają skłonność do przech w postacie nieprawidłowe (inwolucyjne) pod wpł silnego zakwaszenia śr lub w wyniku hodowli w temp. wyższej niż opt,- wiele gat wyt otoczki śluzowe,- nie wytwarzają przetrwalników,- są gramujemne,- są typ tlenowcami,- są mezofilami o opt temp wzrostu 25-,- najkorzystniejsze pH dla ich rozwoju to 4-6,5,- giną w temp. w ciągu 15 mi. Metody: orleańska proces zakwaszania przebiega bardzo wolno. Substratem jest alkohol zawarty w psującym się winie lub nieudanych piwach Przykładem może być produkcja trad octu balsamicznego. ociekowa Fringsa- bakterie są związane z mat nośnym (np. wytłoczyny z winogron, wióry bukowe, szypułki gron) w naczyniach napowietrzanych przez ich wytrząsanie. Do tego typu met zalicza się też metodę szybkiego wyt kw octowego, acetatorowa wgłębna Jest coraz częściej st na skalę przemysłową Przebiega w bioreaktorach (acetator Fringsa), w których zapewnione jest ciągłe mieszanie, napowietrzanie i kontrola temp.W bioreaktorze napowiet jak i temp są wysokie.Pożywka skł się z kw octowego 7,5%, etanolu 5.5% oraz z soli miner. Ciepło w tej met odprowadzane jest dzięki wymiennikom ciepła.Rura cyrkula znajdująca się wewn jest istotna.

BIOSYNTEZA
Kwas L-glutaminowy
-sól sodowa, glutaminian sodu, jest stos jako wzmacniacz smaku i zapachu żywności -reakcja dehydrogenazy glutaminianowej α-ketoglutaranu, jonu amonowego i w obecności NAD(P)H+H- (bakterie, drożdże, grzyby nitkowate) -reakcja aminotransferazy glutaminowej z α-ketoglutaranu i dowolnego L-aminokw (człowiek i zwierzęta) -reakcja glutaminazy odłączającej jon amonowy od glutaminy (człowiek i zwierzęta) -jest aminokwasem kwaśnym

Przemysł spoż wyk GLICYNĘ do słodzenia soków czy kw L-glutaminowy do polepszania smaku potraw, a także jako skł koncentra spoż. Kw L-asparaginowy i L-fenyloalanina znalazły zast do syntezy aspartamu – bezcukrowego słodzika. Przemysł farmaceutyczny st aminokw w naparach i specjalnych odż dietetycznych. Niektóre egzogenne aminokw jak np. L-metionina czy L- lizyna, są dod do pasz zwierzęcych w celu zwiększenia ich efekt. CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM- to gram+ bakterie , którą można wyodrębnić z gleby. Mają charakt kształt maczug lub litery V. Obecnie w produkcji kw L-glutaminowego nadal wyk się te bakterie. Reakcje prowadzące do wytw tego kwasu związane są z cyklem kw cytrynowego. Glutaminian sodu produk jest przy pomocy różnego rodzaju pr technol w tym bakteryjnej i chem fermentacji.W nadmiernych ilościach w diecie może sprzyjać powst: bólów migrenowych, alergii, osłabienia, czy astmy , nadmiernego pocenia się, reakcje stresowe jak bóle żołądka, podwyż ciś krwi, kołatanie serca migreny.L-LIZYNY Wyk cukru dodanego na początku. Substraty są dod w sposób ciągły i stęż L-lizyny wzrasta do poziomu 170g na litr pożywki. Dod siarczanu amonu – zobojętnienie tw się aminokw zasad L-lizyna w pożywce wyst w postaci siarczanu.Wydajność przekształcenia cukru jest bardzo ważna dla efektywności procesu produkcji L-lizyny. Zazwyczaj uzyskuje się 45-50g L-lizyny ze 100g cukru stos jako źródło węgla. Drożdże Wysoko wydajne szczepy drożdży st w procesach biotechnol pozyskuje się met klasycznymi (selekcja, mutacja, hybrydyzacja natu, fuzja protoplastów) oraz nowoczesnymi – rekombinacja DNA. Szczepy przydatne w drożdżownictwie powinny się charakteryzować:Krótkim czasem generacji, Wysoką wydajnością i szybkością tworzenia produktu, Brakiem patogenności, Stabilnością genetyczną i fenotypową, Niskimi wymaganiami pokarmowymi oraz tolerancją na zmienne stęż skł pożywki, Małą wrażliwością na zmiany warunków natlenienia, Tolerancją na zmiany temp, pH i innych parametrów procesu. Wyróżniamy :piekarskie ,paszowe ,gorzelnicze ,winiarskie ,browarnicze. Resweratrol – org zw chem, polifenolowa pochodna stilbenu. Najwięcej resweratrolu zawierają winogrona, gł ich skórka oraz morwa i czarna porzeczka. W mniejszych ilościach wyst w orzeszkach ziemnych. Jest bardzo skutecznym przeciwutl oraz nietoksycznym fungicydem i jako taki jest szeroko stos jako dod do żywności. skł czerwonego wina, znany jest gł ze swoich pozytywnych wł na funkcjonowanie serca. Enzymy wyst powsz we wszystkich żywych org. Pełnią funkcję kat reakcji biochem. Są wszechobecne w żywności świeżej oraz przetworzonej. Tak jak inne białka, enzymy po strawieniu są degradowane i metabolizowane przez nasz organizm. Enzymy, które wyst nat w pożywieniu człowieka są uważane za bezpieczne. W produkcji żywności enzymów używa się na początkowych etapach i dlatego często nie wyst one w gotowym produkcie, ponieważ ulegają inaktywacji w procesach got czy pieczenia.