1 Biotechnologia tradycyjna
2 Czym jest biotechnologia? Biotechnologia to interdyscyplinarna dziedzina nauki zajmująca się wykorzystaniem procesów biologicznych na skalę przemysłową.
3 Biotechnologia zajmuje się wykorzystaniem organizmów, wirusów lub ich składników do celów praktycznych. Biotechnologia tradycyjna wykorzystuje naturalnie występujące organizmy, wirusy, ich składniki lub produkowane przez nie substancje. Ich dobór odbywa się przez selekcję sztuczną. Czym zajmuje się biotechnologia?
4 Metody z zakresu biotechnologii są wykorzystywane od tysięcy lat. Szacuje się, że biotechnologia narodziła się około 8 tys. lat temu. Wiele starożytnych ludów wykorzystywało procesy fermentacji do produkcji napojów alkoholowych i pokarmu, m.in. chleba, jogurtu, octu oraz sosu sojowego. W latach 1886-1940 ruszyła na dużą skalę produkcja związków chemicznych otrzymywanych z wykorzystaniem drobnoustrojów, tzn. etanolu, butanolu, metanolu acetonu i kwasów organicznych. Biotechnologia na początku XX wieku zaczęła także łączyć przemysł i rolnictwo. Powstanie nowej dziedziny zwanej inżynierią genetyczną zrewolucjonizowało produkcję białek. Historia biotechnologii
5 6000 r. p. n.e. - ludy Sumeryjskie i mieszkańcy Babilonu używają drożdży do produkcji piwa i wina 100 r. p.n. e. - Chińczycy stosują pierwszy insektycyd - sproszkowaną chryzantemę 1897 r. - Eduard Buchner demonstruje, że fermentacja może zachodzić w ekstrakcie z drożdży, tzn. bez obecności nienaruszonych komórek. 1918 r. - wytwarzany z roślin aceton znajduje zastosowanie w do produkcji bomb. Na dużą skalę hoduje się również drożdże wykorzystywane do produkcji glicerolu; 1938 r. - wyizolowano substancję czynną penicyliny; powstaje termin “biologia molekularna” Rozwój biotechnologii w datach
6 1970 r.- Hamilton Smith i Kent Wilcox wyizolowali pierwszy enzym restrykcyjny (tzw. molekularne nożyce) - HindII 1983 – wynalezienie łańcuchowej reakcji polimerazy 1972 r. - pierwsza zrekombinowana cząsteczka DNA; pierwsze udane eksperymenty z klonowaniem DNA 1978 r. - wykorzystanie technologii rekombinowanego DNA do produkcji insuliny 1980 r. - rewolucyjna technika PCR 1981 r. - pierwsze transgeniczne myszy 1994 – dopuszczenie pierwszej genetycznie zmodyfikowanej żywności – pomidor FlavrSavr firmy Calgene (bardziej odporny na gnicie)
7 1990 r. – pierwsza transgeniczna krowa produkująca mleko zawierające ludzkie białka (przeznaczone do produkcji preparatów dla niemowląt) 1996 – narodziny owcy Dolly 2002 – zsekwencjonowanie DNA pierwszej rośliny uprawnej: ryżu 2003 – GloFish pierwsze zmodyfikowane genetycznie zwierzę domowe trafia do sprzedaży
8 Biotechnologia tradycyjna w przemyśle spożywczym
9 Podstawowym procesem biotechnologicznym jest fermentacja (przemiany enzymatyczne związków przeprowadzane przez mikroorganizmy w warunkach beztlenowych). Fermentacja umożliwia uzyskiwanie energii przeprowadzającym ją organizmom.
10 1. Fermentacja mlekowa Proces beztlenowy, podczas którego, w wyniku działania głównie bakterii mlekowych, cukier rozkładany jest do kwasu mlekowego. C 6 H 12 O 6 _bakterie mlekowe_ 2CH 3 CHOHCOOH + energia Fermentacja mlekowa jest stosowana powszechnie w produkcji: przetworów mlecznych, np. jogurtu zakwasów chlebowych kiszonych owoców i warzyw niektórych wędlin, np. metki koncentratów spożywczych, np. kakao kwas mlekowy glukoza
11 2. Fermentacja etanolowa Zachodzi za sprawą drożdży. glukoza alkohol etylowy C 6 H 12 O 6 _drożdże_ 2C 2 H 5 OH+ 2CO 2 + energia dwutlenek węgla Fermentacja etanolowa jest stosowana powszechnie w produkcji: Piwa, wina oraz wysokoprocentowych napojów alkoholowych Chleba i ciasta Kefiru (fermentacja mlekowa + etanolowa)
12 3. Fermentacja masłowa Zachodzi za sprawą bakterii masłowych. C 6 H 12 O 6 _bakterie_ CH 3 CH 2 CH 2 COOH+ 2CO 2 +2H 2 energia glukozakwas masłowy dwutlenek węgla Fermentacja masłowa powoduje m.in. psucie się serów, konserw warzywnych i mięsnych. Jest stosowana powszechnie w: Włókiennictwie – moczenie łodyg lnu i konopi
13 Inne zastosowania biotechnologii tradycyjnej Wykorzystanie bakterii tlenowych, np. octowych.: W wyniku utleniania etanolu powstaje kwas octowy stosowany w przemyśle spożywczym jako ocet lub konserwant (E260) Produkcja witaminy C