scan0037 3

12

Jeżeli ściśle trzymać się niektórych, wspomnianych wyżej, definicji biotechnologii, to jej początków należałoby szukać nie w zamierzchłej przeszłości, w odkryciach wytwarzania wina, piwa czy kapusty kiszonej, ale w chwili, gdy po raz pierwszy, w pełni świadomie, zastosowano wyselekcjonowane czynniki biologiczne odpowiadające wymaganiom procesowym. Właściwsze jest jednak przedstawienie historii rozwoju biotechnologii jako dziejów stosowania mikroorganizmów w procesach przetwórczych.

Warto zauważyć, że rozwój biotechnologii to nie tylko rozwój technik produkcyjnych, ale również, a może i przede wszystkim, powiększenie liczby produktów otrzymywanych metodami mikrobiologicznymi. Z tego punktu widzenia etap rzemieślniczy jest związany z wytwarzaniem produktów spożywczych. Etap uprzemysławiania to wytwarzanie kwasów organicznych, biomasy mikroorganizmów i rozpuszczalników. Etap przemysłowy to przede wszystkim era antybiotyków i innych farmaceutyków oraz wytwarzania i zastosowania preparatów enzymatycznych. Etap naukowy związany jest jak na razie z wykorzystaniem mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie do wytwarzania różnych produktów farmaceutycznych, takich jak insulina, interferony oraz przeciwciała monoklonalne. Każdy kolejny etap rozwoju tworzy nie tylko nowe produkty i technologie, ale również zmienia, czasami zasadniczo, technologie tradycyjne.

1.2.1. Klap rzemieślniczy

Przez stulecia działalność biotechnologiczna miała charakter intuicyjny. Dlatego można ją uznać za rzemiosło lub też sztukę empiryczną, przekazywaną przez pokolenia.

Główne produkty wytwarzane w tym czasie to produkty spożywcze:

-    wytwarzanie chlcba z zakwasu (od 3 tys. p.n.e.),

-    wytwarzanie wyrobów alkoholowych przez fermentację soków i moszczów owocowych (od 3 tys. p.n.e.),

-    wytwarzanie wina gronowego (od 2 tys. p.n.e. Asyria),

-    wytwarzanie piwa (od 300 p.n.e., Sumeria, Babilon, Egipt)

-    produkcja octu (XIV w., Francja)

Techniki stosowane w procesach technologicznych były proste: zbiorniki drewniane, procesy okresowe, naturalne szczepy mikroorganizmów, brak aparatury kontrolnej.

Należy pamiętać, iż pomimo odkrycia przez Antoniego van Leeuvenhoeka (1632-1723) istnienia drobnoustrojów, materiał biologiczny był stosowany nieświadomie, chociaż czasami w sposób dosyć wyrafinowany. Dla przykładu: produkcja octu na wiórach bukowych to nic innego jak prapoczątek unieruchomiania komórek.

1.2.2. Etap uprzemysławiania (wiek XIX i do ok. 1940 r.)

Okres uprzemysławiania to przejście, w sensie technicznym, od produkcji rzemieślniczej do przemysłowej. Etap ten charakteryzuje się rozszerzeniem obszaru zastosowań, próbami opanowania procesów technologicznych dzięki poznaniu ich istoty. Największe zasługi położył w tej dziedzinie Ludwik Pasteur (1322-1895). Wykazał, że to drożdże wywołują fermentację, co umożliwiło udoskonalenie technik winiarstwa. Pasteur dowiódł, że mikroorganizmy są czynnikiem etiologii różnych chorób zakaźnych wśród ludzi, jak i w świecie przyrody (choroba jedwabników). Stworzył też podstawy immunologii i wynalazł szczepionki z atenuowanych szczepów cholery drobiu, węglika i wścieklizny. Warto przypomnieć, że pierwszeństwo w stosowaniu szczepionek należy do Anglika Edwarda Jennera (1749-1823), który w 1796 wprowadził szczepienie przeciwko ospie. Z imieniem Pasteura związana jest metoda częściowego wyjaławiania w temp. 50-60°C zwana obecnie pasteryzacją. Metoda ta rozwinięta została m.in. przez Tyndalla, który wykazał istnienie przctrwalników i zaproponował metodę kilkukrotnego wyjaławiania, zwaną obecnie tyndalizacją. Warto wspomnieć, że technika jałowienia w temperaturze powyżej 100°C została wprowadzona do konserwacji żywności znacznie wcześniej, bo w 1810 roku przez N.F. Apperta (1752-1840).

W omawianym okresie nastąpiła znaczna modernizacja technik wytwarzania znanych uprzednio produktów takich jak napoje alkoholowe i ocet. Rozpoczęto też produkcję mikrobiologiczną nowych produktów: kwasu cytrynowego, kwasu mlekowego, drożdży piekarnianych, butanolu, acetonu, glicerolu, surowych preparatów enzymatycznych (amylaz, inwertaz, proteaz).

Wyraźny postęp nastąpił w konstrukcji aparatury i technikach produkcyjnych. Zaczęto stosować zbiorniki stalowe, wprowadzono napowietrzanie w hodowlach drożdży oraz mieszanie mechaniczne w małych zbiornikach. Zaczęto wykorzystywać czyste kultury mikroorganizmów. Obok hodowli okresowych prowadzono także hodowle z ciągłym dozowaniem pożywki. Rozpoczęto stosowanie, z początku bardzo prostej, kontroli procesów.

Dalej podano zwięzłe kalendarium dla tego etapu rozwoju biotechnologii.

1857 — opis fermentacji mlekowej przez Pasteura

1879    - odkrycie Acetobacter przez E.C. Hansena

1880    — zastosowanie czystych kultur drożdży w piwowarstwie

1881    - mikrobiologiczna produkcja kwasu mlekowego

1881 - odkrycie szczepionki przeciwko wściekliźnie (L. Pasteur)

1892 - odkrycie szczepionki przeciwko cholerze (Haffkine)

1894 — biologiczna oczyszczalnia ścieków - złoże zraszane (Wlk. Brytania)

1913 - wytwarzanie acetonu i butanolu (Wlk. Brytania)

1913 — biologiczna oczyszczalnia ścieków metodą osadu czynnego (Wlk. Brytania)