Биотехнология промышленные масштабы

Современный уровень химической технологии, биотехнологии и микробиологии позволяет в промышленных масштабах получать из непищевого растительного сырья (отходы лесозаготовок и деревообработки, дикорастущие травы и кустарники) моносахариды, этиловый спирт, глицерин, кормовые дрожжи и белково-витаминные препараты. В настоящее время из соевого белка научились делать искусственные мясные продукты, а из растительного белка— молоко и сыр. [c.15]

Крахмал трех основных поступающих на рынок сортов получают по обычной технологии. Способы производства кукурузного, пшеничного и картофельного крахмала были неоднократно и подробно описаны (см. разд. Литература ). Гидролиз этих разновидностей крахмала в промышленном масштабе осуществляется разными способами только кислотой, кислотой и ферментами и только ферментами. В первой четверти нашего века использовалась простая обработка кислотами, на смену которой пришли сегодня более совершенные технологические процессы. История развития этой отрасли может быть хорошим примером отклика биотехнологии на запросы потребителей и производства. [c.103]

Вместе с тем использование биообъектов в столь широком промышленном масштабе поставило большое количество разнообразных задач, часть из которых требует разработки специфических подходов для их решения. Прежде всего отметим, что опыт создания, пуска и эксплуатации промышленных биотехнологических процессов показывает необходимость качественно нового уровня знаний о физиологии одноклеточных и свойствах клеточных популяций, потребность в которых просто не возникала до начала промышленного производства антибиотиков, белка, аминокислот и т. д. По существу, речь идет о разработке теоретических основ промышленной биотехнологии, включающих в себя качественные и количественные закономерности роста и развития отдельной клетки и популяции в целом. [c.138]

В культурах клеток обнаруживаются традиционные для растений вещества, а также необычные соединения алкалоиды, гликозиды, полисахариды, эфирные масла, пигменты и пр. Использование растительных клеток для производства ферментных препаратов позволяет получать разнообразные ценные продукты из натуральных или синтетических предшественников. Однако медленный рост, длительное поддержание стерильных условий, чувствительность к механическим повреждениям и ряд других менее существенных недостатков ограничивают применение суспензионных культур растительных клеток в промышленных масштабах. Кроме того, во многих случаях содержание требуемого продукта в суспензионных культурах клеток растений довольно низкое, что также предстоит преодолеть биотехнологам, занимающимся культивированием данных объектов. [c.97]

Такое упрошенное представление не соответствует действительности. Например, аэробные микроорганизмы хорошо растут в обычной колбе на 200 мл при аэрации ее содержимого с помощью мешалки мощностью 300 Вт. Если просто увеличить объем колбы до 10 ООО литров, то потребуется мешалка мощностью 15 МВт. Ее мотор будет размером с дом, а при перемешивании выделится столько тепла, что микроорганизмы попросту сварятся. Этот простой пример может не во всем убедить биотехнологов, однако они точно знают, что проблема промышленного культивирования микроорганизмов не сводится к пропорциональному увеличению масштаба лабораторного эксперимента. Конечно, увели- [c.349]

Основные точки соприкосновения между химической технологией и биотехнологией лежат в области изучения, разработки, проектирования, создания и осуществления процессов микробиологического производства продуктов, качественно превосходящих сырье, из которого они получены. Как и всякая другая технология, биотехнология впитала в себя достижения целого ряда наук, и круг решаемых с ее помощью задач определяется относительным вкладом в нее отдельных дисциплин. Сегодня основная проблема во взаимосвязях между биотехнологией и химической технологией — это четкое определение сфер приложения. В случае микробиологических процессов мы видим две возможности подход, основанный на биохимической технологии, и подход, основанный на физиологии микроорганизмов. Приверженцы химической технологии часто отдавали предпочтение первому из них, но надо сказать, что за последние 25 лет таким путем не удалось разработать способы коренного улучшения микробиологических процессов, которые принесли бы такой же успех, какой был достигнут химическим производством в целом или в нефтеперерабатывающей промышленности на основе принципов химической технологии. Разумеется, по крайней мере частично это можно объяснить консерватизмом ряда производств, основанных на микробиологических процессах, а также несогласованностью и непоследовательностью в их развитии. Основной же причиной является относительно небольшой масштаб упомянутых процессов. Чтобы получить право на независимое существование, биохимическая инженерия должна разработать гораздо более эффективные методы решения проблем, связанных с осуществлением микробиологических процессов и переработкой, что в свою очередь должно выразиться в значительном экономическом эффекте. Из самой сути биотехнологии, опирающейся главным образом на физиологию микроорганизмов, следует, что оптимизацией процессов, микробиологического [c.395]

Биотехнология — это не просто новомодное, броское название одной из древнейших сфер деятельности человека так могут думать одни только скептики. Само появление этого термина в нашем словаре глубоко символично. Оно отражает широко распространенное, хотя и не общепринятое мнение считается, что применение биологических материалов и принципов в ближайшие десять — пятьдесят лет радикально изменит многие отрасли промышленности и само человеческое общество. Нетрудно убедиться, что интерес к этой науке и темпы ее развития в последние годы росли очень быстро. Свидетельств тому множество. Это и появление бесчисленных небольших частных биотехнологических фирм, и образование правительственных комитетов, призванных оценить возможности нового направления, и чтение лекций по биотехнологии во многих университетах. Правительства большинства наиболее развитых стран, как, впрочем, и ряда развивающихся, уже вложили значительные средства в развитие биотехнологии. Надо сказать, что как размеры этих вкладов, так и эффективность их использования далеко не одинаковы. Специалисты, участвующие в развитии биотехнологии, единодушно считают, что в масштабах государства успех в этой области может быть достигнут только при участии правительственных органов. Их поддержка чрезвычайно важна для развития этой сложной междисциплинарной технологии. От появления идеи до ее воплощения в разных отраслях биотехнологии лежит большой путь, и лишь в немногих странах, в частности в США, действуют сегодня адекватные экономические механизмы, создающие основу для оптимального развития этой технологии, причем в значительной мере независимого от администрации. [c.8]

В литературе по этим вопросам имеется обширная информация, но рекламный характер большинства публикаций не позволяет пока достоверно судить о технологической сущности новых процессов гидролиза, поэтому они не отражены в настоящем пособии. Необходимо подчеркнуть, что растительность как единственный источник возобновляемого сырья, образующегося ежегодно в крайне широких масштабах за счет утилизации энергии солнца, углекислоты и воды, должна в принципе служить основой получения субстратов для микробиологического синтеза, который характеризуется высокими расходными коэффициентами по сырью. Можно полагать, что в недалеком будущем биотехнология будет базироваться на углеводном сырье растительного происхождения, чему в немалой степени должно способствовать и то обстоятельство, что подавляющее большинство промышленных штаммов-продуцентов быстро и эффективно растут на углеводных средах, предпочитая их многим другим источникам углерода. [c.59]

Возникла новая научная дисциплина — экологическая биотехнология, осуществляющая новейший подход к охране и сохранению окружающей среды. Разработаны технологии рекультивации почвы, биологической очистки воды и воздуха и биосинтеза препаратов, компенсирующих вредное влияние измененной окружающей среды на людей и животных. Одна из важнейших задач биотехнологии — ограничение масштабов загрязнения нашей планеты промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми отходами, токсичными компонентами автомобильных выхлопов. Современные научные исследования нацелены на создание безотходных технологий, на получение легкоразрушаемых полимеров, в том числе биогенного происхождения, а также на поиск новых активных микроорганизмов — разрушителей полимеров (полиэтилена, полипропилена, полихлорвинила). Усилия биотехнологии направлены на борьбу с пестицидными зафязнениями — следствием неумеренного и нерационального применения ядохимикатов. Ведутся разработки технологий по утилизации вредных выб- [c.203]

Молекулярная биотехнология — это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуш ествляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или получение уже известного продукта в промышленных масштабах. В ч. I мы познакомим читателя с концепциями молекулярной биотехнологии и теми микроорганизмами, которые в ней используются, с основами молекулярной биологии и методологией рекомбинантных ДНК. Будут описаны такие методы, как химический синтез генов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) ДНК. Помимо успешного клонирования нужного гена очень важно обеспечить его правильное функционирование в организме нового хозяина, поэтому мы остановимся также на способах оптимизации работы клонированных генов в про- и эукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез in vitro). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии. [c.13]

Получение микробных препаратов — удобрителей по<т, стимуляторов и регуляторов роста растений. На основании более чем векового изучения азотфиксирующих микроорганизмов утвердилось представление о целесообразности производства в промышленных масштабах лишь клубеньковых бактерий, поскольку эффективность от внесения в почву препаратов из свободноживу-щих азотфиксаторов по разным причинам является незначительной. Однако ясно, что в условиях интенсивного земледелия и бурного роста населения земли плодородие почвы — одна из главнейших проблем, на решение которой должны быть направлены усилия различных специалистов, включая биотехнологов. И нельзя считать, что свободноживущие азотфиксаторы не будут вновь объектами биотехнологии. Очевидно не все изучено применительно к их ассоциативным взаимоотношениям в среде обитания и значение самой среды, заметно изменяющейся при энергичном воздействии на нее человека. [c.455]

Внедрение молекулярно-биологических методов в биотехнологию позволило получать продуценты с измененными свойствами и производить уникальные субстанции в промышленных масштабах высокотермостабильные ферменты, искусственно сконструированные пептиды и белки, человеческие терапевтические агенты — инсулин, интерфероны, эпидермальный фактор роста, фактор коагуляции, поверхностный антиген вируса гепатита В, иммуностимуляторы и т.д. [c.311]

Работы великого французского ученого Луи Настера (1822-1895) заложили фундамент практического использования достижений микробиологии и биохимии в традиционных биотехнологиях (пивоварение, виноделие, производство уксуса) и ознаменовали начало нового, научного периода развития биотехнологии. Для этого периода характерно развитие промышленной биотехнологии, в особенности ферментационных процессов в промышленных масштабах. Были разработаны стерильные процессы производства путем ферментации ацетона, глицерина. Интенсивно изучаются основные группы микроорганизмов - возбудителей процессов брожения, исследуются биохимические особенности данных процессов. После открытия Александром Флемингом пенициллина разрабатываются процессы и аппараты ддя глубинного культивирования продуцентов, что резко удешевило производство данного антибиотика, и он стал доступным для широкого использования в клинической практике во время второй мировой войны. [c.10]

Достижения биогехнологии позволяют в принципе превратить солнечную энергию, запасенную в биомассе растений, в исходное сырье для химической промышленности. Надо еще учесть, что в настоящее время мы находимся в самом начале развития этой области науки и техники. Тем не менее уже имеются примеры успешного использования ферментов (биохимических катализаторов с высокой избирательностью действия) для получения ряда веществ. Сейчас методами биотехнологии в широких масштабах получают шесть важных химических соединений, включая этанол и уксусную кислоту. Они, конечно, сейчас болс е дороги, чем получаемые из нефти. Но со временем цена нефти растет, а биотехнологические способы становятся более конкурентоспособными. Весьма вероятно, в недалеком будущем основой большой химии будут нефть, уголь и биомасса. Конкретный вклад каждого из источников будет опред, 1яться экономической ситуацией в каждой конкретной стране. [c.229]

Для получения коммерческих продуктов с помощью рекомбинантных микроорганизмов необходимо сотрудничество специалистов в двух областях молекулярных биологов и биотехнологов. Задача молекулярных биологов заключается в идентификации, изучении свойств, модификации нужных генов и создании эффективных систем их экспрессии в клетках микроорганизмов, которые можно будет использовать для промыщ-ленного синтеза соответствующего продукта, а задача биотехнологов — в обеспечении условий оптимального роста нужного рекомбинантного микроорганизма с целью получения продукта с наибольщим выходом. На заре развития молекулярной биотехнологии ученые наивно полагали, что переход от лабораторного синтеза к промышленному — это вопрос простого увеличения масштаба, т. е. условия, оптимальные для малых объемов, будут оптимальными и для больших, так что достаточно просто взять больший реактор и соответственно больший объем культуральной среды. [c.349]

Структурная перестройка затрагивает все сферы экономики, и прежде всего промышленность. Она заключается не просто в смене поколений техники, а в изменении научно-технических направлений развития капиталистического хозяйства. При этом упор делается прежде всего на развитие науко- и нематериалоемких отраслей и производств, в наибольшей мере способствующих ресурсо- и трудосбережению (электроники, производства новых материалов, биотехнологии). Одновременно в широких масштабах осуществляются модернизация старых традиционных отраслей, массовая замена оборудования и внедрение современных технологических процессов. [c.10]

Необходимо подчеркнуть, что значимость химизации для экономики капиталистических стран усиливается в настоящее время ее активным участием в развитии всех трех важнейших направлений научно-технического прогресса — электроники, биотехнологии, производстве новых материалов. Одна из основных особенностей развития химической индустрии в капиталистических и развивающихся странах в 50—80-х годах — резкое увеличение ее масштабов. За 1951—1985 гг. индекс физического объема химического производства в этих странах увеличился в 9,4 раза при росте этого показателя для всей промышленности в 4,3 раза (табл. 1). Более 70% общекапиталистического выпуска химической продукции обеспечивают шесть крупнейших капиталистических стран — Великобритания, Италия, США, [c.11]

Что касается США, то правительство этой страны давно вкладывает значительные средства в развитие различных отраслей биотехнологии, а крупные фирмы медицинской, биологической и энергетической промышленности уже осуществляют важные программы в области биотехнологии. Кроме того, возникают и частнопредпринимательские биотехнологические фирмы. Такие скромные по масштабу, новые промышленные предприятия появляются не только в США небольшое их число основано и в Западной Европе. Некоторые из этих европейских фирм являются получастными в том смысле, что они ра- [c.30]

Если в области очистки бытовых и промышленных сточных вод, интенсификации рудо- и углеобогащения и нефтедобычи флокулянты успешно используются уже более четверти века, то в промьппленной микробиологии они применяются недавно и в существенно меньших масштабах. В этой отрасли сформировалось по меньшей мере два направления использования флокулянтов. Важнейшее из них - концентрирование и обезвоживание культуральных жидкостей. Другая обширная сфера их применения - очистка сточных вод микробиологических, пищевых и родственных предприятий. Среди факторов, сдерживающих интенсивное использование флокулянтов в биотехнологии, следует отметить ббльшую сложность биологических коллоидных систем по сравнению с органическими или неорганическими дисперсиями культуральные жидкости характеризуются существенно большим морфологическим разнообразием и сложностью состава (см. гл. 1). Кроме того, ряд традиционных методов концентрирования находит ограниченное применение ввиду их сильного деструктирующего воздействия на живые клетки микроорганизмов (см. гл. 2). [c.63]

Показаны возможности и реальные масштабы применения биотехнологии и биоинженерии в селекции и растениеводстве, животноводстве, ветеринарной медицине, биоконверсни органических отходов, биоэнергетике, перерабатывающей промышленности и других областях АПК. [c.2]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология