- PDF Free Download

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download ""

István Domokos Fazekas
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Alkalmazott biotechnológia Dr. Németh Áron Adjunktus BME-ABÉT bme hu 1

2 Biotechnológia alkalmazása Definíció: Biotechnológia= biológiai folyamatok alkalamazása Évezredek óta: sör gyártás, kenyér sütés, ecet készítés stb. 70-es évek új biotechnológia : rendszerezett tudás alapján 2

3 Biotechnológia alkalmazása új biotechnológia : rendszerezett tudás alapján Környezet- védelem Profit Mit érdemes biotechnológiailag gyártani? Hol érdemes alkalmazni? öld iotechnológia: ez.gazd.,élelm., örny. Vörös biotechnológia: Egészségügyi Fehér biotechnológia: Ipari termék 3

gyártani? Hol érdemes alkalmazni? öld iotechnológia: ez.gazd.,élelm.

4 Biotechnológia alkalmazása MA: Vörös biotechnológia: Pl.: Antibiotikumok: penicillinek és cephalosporinok Fehér biotechnológia: i Pl.: Szerves savak: tejsav Zöld biotechnológia: Pl.: Transzgenikus növények: inszekticid termelők 4

5 Zöld biotechnológia alkalmazása Cél: Haszonnövény termesztés hatékonyságának növelése Pl.: herbicidrezisztencia Pl.: stressz tolerancia Pl.: betegség rezisztencia Pl.: in situ inszekticid id termelés pl.: Bacillus thüringiensis endotoxinnal 5

: stressz tolerancia Pl.: betegség rezisztencia Pl.

6 Zöld biotechnológia alkalmazása Pl.: stressz tolerancia pl. Pseudopleuronectus americanus (nyelvhal) gén bevitele hidegtorleranciát okoz 6

7 Zöld biotechnológia alkalmazása Pl.: betegség rezisztencia Vírusok ellen: burok fehérje, hibás movement résszel 7

8 Zöld biotechnológia alkalmazása 8

9 Zöld biotechnológia alkalmazása Pl.: betegség rezisztencia Vírusok ellen: burok fehérje, hibás movement résszel Baktériumok k ellen: csirke lizozim i (pl. almába) Gombák ellen: kitináz, glukanáz, fitoalexinek 9

10 Zöld biotechnológia g alkalmazása Pl.: inszekticid termelés Bacillus thüringiensis thüringiensis:: spórázik p Endotoxint termel növénybe 10 Pl.: gyapjaslepke, szúnyoglárva

11 Zöld biotechnológia alkalmazása Bacillus thüringiensis endotoxinjának hatása: 11

12 Vörös biotechnológia alkalmazása Antibiotikumok tik k Sejtfalszintézist gátlók Fehérje szintézist gátlók Membrán funkciót károsítók 12

13 Vörös biotechnológia alkalmazása Penicillinek illi Penicillin G 1929 Penicillium notatum 13

14 Vörös biotechnológia alkalmazása Penicillinek gyártása: Törzs & technológia optim. után 1. Penicillin G fermentációja: Penicillium crysogenum 2. Penicillin G hidrolízise 6-APA APA-vá = prekurzor 2 3. Oldallánc kialakítása (acilezés) 14

Penicillin G fermentációja: Penicillium crysogenum 2.

15 Vörös biotechnológia alkalmazása 1. Penicillin G fermentációja: Törzsfejlesztéssel 400x titer növelés 50 év alatt 1. klasszikus mutáns szelekcióval 2. a szűkkeresztmetszet bővítésével genetikailag Rátáplálásos technika: : tápközegben CSL v. szójaliszt + ásv.a. rátáp.: szénhidr. (kukorica kem.hidr.) prekurzor (fenilecet,-fenoxie fenoxie-s ammónium-szulfát 15

16 Vörös biotechnológia alkalmazása 2. Penicillin G hidrolízisei: O PENICILLIN-G CH 2 CNH O N S CO 2 H enzim 37 O C,pH 7 H 2 N O N S CO2 H (CH 3 ) 2 SiCl 2 +PCl 5 H 2 O 0 O C 6-APA (-40 O C) Cl CH2C N O N S CO2H 2 Si(CH 3 ) 2 n-buoh (-40( O C) CH2C N C 4 H 9 O O N S CO2H 16

17 Vörös biotechnológia alkalmazása Penicillin G enzimes hidrolízisei: Penicillináz Penicillin-aciláz 17

18 Vörös biotechnológia alkalmazása Penicillin G ipari hidrolízise: Penicillin-aciláz(EC (E.C ) 35111) Escherichia coliban van 1. Inaktivált E.coli + Penicllin G > lizált sejt + 6-APA 2. Aktív(élő) E.coli + Penicllin G > metab.term + 6-APA 3. E.coli-ból kinyert E + Penicllin G > 6-APA 18

Inaktivált E.coli + Penicllin G > lizált sejt + 6-APA 2. Aktív(élő) E.

19 Vörös biotechnológia alkalmazása Penicillin G ipari enzimes hidrolízise: 1. Enzim kinyerése: 1. Fermentáció 2. Centrifugálás 3. Reszuszpendálás 4. Kisózás 1. (debris+ns) 5. Kisózás 2. (E)-> reszuszpendálás 6. Immobilizálás polimer-golyóra Szubsztrát és termék inhibíció (gátlás)! CSTR helyett csőreakto 2. Reaktor kaszkáddal (=sorba kötött folytonos CSTR-ek) közelítik a csőreaktort DE: ph szabályzás fontos, azt nem lehet csőreaktorban 19

Immobilizálás polimer-golyóra Szubsztrát és termék inhibíció (gátlás)! CSTR helyett csőreakto 2.

20 Vörös biotechnológia alkalmazása Penicillin G ipari enzimes hidrolízise: Feldolgozás: Kicsapás Szűrés Mosás Reverz felhasználás: Pl.:Ampicillin 20 szintézis

21 Fehér biotechnológia alkalmazása Vegyipari technológiák: Bioipari technológiák: Erélyes körülmények Enyhe körülmények (magas T C, p) (~testhőm., légköri p, sem.ph) ) Nagyobb energia igény Gyakran agresszív katalizátorok Magasabb környezetterhelés Kisebb energia igény Biokatalizátorok: k sejtek, enzimek-> lebomlik, szelektív(!) Kisebb környezetterhelés 21

22 Fehér biotechnológia alkalmazása Vegyipar Bioipar enzin, gázolaj, dízelolaj, l paraffinolaj, aszfalt Biofinomítók, platform kemikáliák E, PP, oldószerek, 22

23 Fehér biotechnológia alkalmazása A vegyipar fehérítése plattform alkotó GBL(butirolakton) molekulákon keresztül: pl.: oldószer 1. Borostyánkősav-platform Polibutiléntereftalát (PET alternatíva) Oldószer Adhezív Tinta poliami i Oldószer Lágyító Oldószer Tremoplasztikus zsírtalanító 23

24 Fehér biotechnológia alkalmazása A vegyipar fehérítése plattform alkotó molekulákon keresztül: pl.: 1. Borostyánkősav-platform 2. Aszparagin-platform platform 24

25 Fehér biotechnológia alkalmazása A vegyipar fehérítése plattform alkotó molekulákon keresztül: pl.: 1. Borostyánkősav-platform 2. Aszparagin-platform platform 3. Glutaminsav-platform 25

26 Fehér biotechnológia alkalmazása A vegyipar fehérítése plattform alkotó molekulákon keresztül: pl.: 1. Borostyánkősav-platform 2. Aszparagin-platform platform 3. Glutaminsav-platform 4a. Glicerin-platform i l Glicerin az ideális alapanyag: gyártható, v. biodízel melléktermék=megújuló 26

27 Fehér biotechnológia alkalmazása 1,3Propándiol 13P 1,3-PD termelés Évi t, 3/4-e szintetikusan Növekvő piac Széleskörű felhasználás: Önmagában: g oldószer, fagyásgátló PoliTrimetilénTereftálsav [t/év] PD [

28 Fehér biotechnológia alkalmazása 13P 1,3Propándiol előállítás Szintetikusan: EtO hidroform.(shell), Acr.kat.hidr. (Degussa) Biológiailag (de novo fermentáció) Glükóz glicerin (S.cerevisiae) Glicerin 1,3PD (C.freundii C.freundii) ) E.coli Enzimesen? előnyök 28

29 Fehér biotechnológia alkalmazása A vegyipar fehérítése plattform alkotó molekulákon keresztül: pl.: 1. Borostyánkősav-platform 2. Aszparagin-platform platform 3. Glutaminsav-platform 4a. Glicerin-platform 4b. 3-HP-platform 29

30 Fehér biotechnológia alkalmazása A vegyipar fehérítése fehérítése plattform alkotó molekulákon keresztül: pl.: 1. Borostyánkősav-platform 2. Aszparagin-platform platform 3. Glutaminsav-platform l tf 4a. Glicerin-platform 4b. 3-HP HP-platform 5. Itakonsav-platform 30

31 Fehér biotechnológia alkalmazása 6. Tejsavsav-platform 31

32 Fehér biotechnológia alkalmazása Tj Tejsavsav-PLA Homopolimer Biokompatibilis Biodegradálható Jó meh.tul. Heteropolimer 32

33 Fehér biotechnológia alkalmazása Tj Tejsav-előállításelőállítás Kémiai-előállítás: Biológiai-előállítás: Katalizátor CaO, NaOH, Lactobacillus sp. Ba(OH) 2 Hőmérséklet 200 C C Hozam 45-75% 90-95% 95% Izomer Racém elegy Optikailag tiszta, főleg L-(+) (törzstől függ) 33

34 Fehér biotechnológia alkalmazása Tj Tejsavsav-előállítás előállítás fiziológiája i iáj egyipar tejipar 34

35 Fehér biotechnológia alkalmazása Tj Tejsav-fermentáció 1. Alapanyag Cukor (keményítő, glükóz) + fehérje (hidrolizátum) Növény eredetű= Megújuló (gabona- termelés<>eu) 2. Mikroba: Lactobacillusok, Bacillusok, Rhizopus sp. 35

36 Fehér biotechnológia alkalmazása Tj Tejsav-fermentáció 3. Fermentációs rendszer szakaszos technika DE ph kontroll (5,5-6) toxikus termék, és ph vált.->meghatározza a downstreamet SSF technika Sejtvisszatartásos, ED-vel kombinált=integrált Anaerob/fakultatív anaerob törzsek-> enyhe keverés, >42 C, 4-6 6nap 36

37 Fehér biotechnológia alkalmazása 37

38 Fehér biotechnológia alkalmazása Tj Tejsav termék-minőség minőség ő Technikai i Világos barna textil til ipar, Élelmiszeripari Gyógyszeripari Műanyagipari Vas mentes 20-80% színt., szagt. >80% színt., szagt. >90% LA, <0,1% hamu színt., szagt. >90% LA, <0,01% hamu észter gyártás élelm. adalék higénia, fém-laktátok Biodegradálható polimer 38

39 Fehér biotechnológia alkalmazása Köszönöm a figyelmet! Úgy látom, hogy lélegzet elállító fejlődésnek leszünk tanúi, és a biotechnológiai kuttók és cégek lesznek ennek a fejlődésnek a középpontjában. (Bill Gates, New York Times (1996.jún.8.)) It might looks that I am doing nothing, but at a celular level I am really quite busy. (Lactobacillus Lactobacillus) 39

Hasonló dokumentumok

EGYSEJTŰ REAKTOROK BIOKATALÍZIS:

EGYSEJTŰ REAKTOROK BIOKATALÍZIS: A GÉNMÓDOSÍTÁSTÓL AZ IPARI FERMENTÁCIÓIG SZAMECZ BÉLA BIOKATALÍZIS - DEFINÍCIÓ szerves vegyületek átalakítása biológiai rendszer a katalizátor Enzim: élő sejt vagy tisztított