Gyömbérsörtıl a kenyérig Dr. Lepossa Anita tudományos munkatárs Pannon Egyetem Mőszaki Kémiai Kutató Intézet IV. Nyári Egyetem középiskolásoknak 2010. 06.27-07.02.
Élelmiszer- és üzemanyag elıállítás Baktériumok Élesztıgombák
A tej sajttá alakítását is mikroorganizmusok végzik Lactococcus lactis
Mikroorganizmusok szerepe
Aspergillus penészbevonatok
Indigó-festék elıállítása Kelet-India Baptisia tinctoria
I.e. 6000: Tény: legkorábbi feljegyzések a sör- és borkészítésrıl Tudomány: az emberiség felfedezi a fermentálás alapjait és alkalmazza azt gabonáknál és a szılınél I.e. 3000: Tény: legkorábbi bizonyítékok a kenyérkészítésrıl. Tudomány: az emberiség felfedezi, hogy az élesztıt tartalmazó lisztet vízzel vagy tejjel keverve, a rugalmas, vastag anyag melegben (sütésnél) kiterjed 1665: Tény: Robert Hooke, angol természetbúvár leírja a bolháról, madártollról és parafáról tett mikroszkópos megfigyeléseit Tudomány: az apró rekeszek, melyeket Hook megfigyelt a parafa vékony szeleteiben a kolostorokban élı szerzetesek celláira emlékeztette ıt, innen a sejt (cell) elnevezés. A mikroszkóp forradalmasította a tudományos világot. 1680: Tény: Anton van Leeuwenhoek, holland természettudós elsıként figyelte meg a mikroszkóp alatt a tó vizében élı apró mikroszervezeteket, melyeket szörnyecskéknak nevezett el. Tudomány: Van Leeuwenhoek elsıként írt le különféle baktériumformákat.
1860: Tény: Louis Pasteur, francia tudós kimutatta, hogy az élesztı a felelıs a cukor alkohollá alakulásáért levegı hiányában. Tudomány: A folyamatot, amelyet fermentálásnak neveztek el, széles körben alkalmazza az ipar. Pasztırızés az a folyamat, melynek során az élelmiszert (tej, sajt, joghurt, sör, bor) bizonyos ideig magasabb hımérsékletnek teszik ki, hogy elpusztítsák a káros vagy nemkívánatos mikroorganizmusokat anélkül, hogy jelentısen megváltoztatná a termék ízét vagy állagát szintén Pasteur megfigyelésein alapul. 1865: Tény: Gregor Mendel, osztrák szerzetes borsónövényen végzett sorozatos megfigyelései. Tudomány: Mendel kidolgozta a genetika alapelveit, úgymint a dominancia, szegregáció és a független kombinálódás. 1910: Tény: elsıként használnak mikroroorganizmusokat szennyvíztisztításra. Tudomány: felfedezik, hogy a mikroorganizmusok lebontják a szennyvízben lévı szerves anyagokat megakadályozva ezzel a növényi és állati hulladékok felhalmozódását.
1928: Tény: Alexander Fleming, angol tudós egy kis londoni kórházban dolgozva megfigyelt az egyik agarlemez felszínén egy zöld penészbevonatot. Közelebbrıl megvizsgálva észrevette, hogy a penész közelében elpusztultak a baktérium-telepek. Tudomány: A penicillin felfedezése. 1953: Tény: James Watson, amerikai biológus és Francis Crick, angol biofizikus felfedezte a DNS szerkezetét. Tudomány: a DNS kettıs spirál utat nyit a génmanipuláció elıtt. 1973: Tény: Herbert Boyer és Stanley Cohen elsıként végzett sikeres rekombináns DNS-kísérletet. Tudomány: idegen DNS egy szegmensét építettek egy baktériumsejtbe mőködıképesen.
1975: Tény: Brazília az alkohol mint üzemanyag program megvalósításába kezd. Tudomány: Alternatív energiaforrásokat találnak. 1976: Tény: A Nemzeti Egészségügyi Hivatal (US) közzéteszi a géntechnológiai kísérletek szabályozására vonatkozó irányelveit. Tudomány: Szabályzatokkal igyekeznek megakadályozni az olyan genetikai manipulációkat, melyek káros életformák kialakulását eredményezhetik. 1979: Tény: Engedélyezik a rekombináns DNS módszerrel elıállított inzulin humán célú felhasználását. Tudomány: A cukorbetegek számára nagyobb mennyiségben hozzáférhetı az inzulin.
1983: Tény: A genetikailag módosított szervezetek környezetbe kerülését engedélyezik. Tudomány: Növekszik a termelés a kártevıknek jobban ellenálló vagy nagyobb termıképességő GMO-fajtáknak köszönhetıen. 1984: Tény: Engedélyezik a rekombináns DNS-sel termelt humán növekedési hormon emberi felhasználását. Tudomány: Az agyalapi mirigy eredető törpeségben szenvedı gyermekek sikeres kezelése. 1984: Tény: A génsebészeti technikák segítségével a kutatók nagy mennyiségő malária antigént állítanak elı kísérletekhez. Tudomány: Manuel E. Patarroyo, kolumbiai orvos és vegyész kifejleszti a malária elleni védıoltást, az elsı vegyi úton elıállított vakcinát.
Bioetanol folyamatábra keményítıre Biomassza termelés Etanol tisztítás Keményítı fiziko-kémiai elıkezelés Glükóz fermentáció Etanol kinyerés Keményítı enzimes elıkezelés Enzim gyártás: amiláz, glükoamiláz Fermentációs maradék
Élesztı Saccharomyces cerevisiae
A mikrobák szaporodásának kinetikája
A fermentáció idıbeni lefutása Alkohol % (v/v) 10 élesztıtömeg alkohol 5 szénhidrát 10 30 50 70 Elı Fı utó erjesztés Erjesztési idı (h)
A fermentorok általános szerkezeti felépítése
Ipari mezıgazdasági nyersanyagok (terméshozam-alkohol kinyerés) Nyersanyag Terméshozam (t/ha) Alkohol (hl/ha) Alkohol (t/ha) cukornád 54 36 2,88 cukorrépa 35 35 2,80 édes cirok 46 35 2,80 kukorica 5,7 22 1,76 búza 2,1 7-8 0,60 burgonya/ batáta 16-18 ~17 1,40
Bioetanol felhasználás
Fermentációs maradék: szeszmoslék 1 lit EtOH + 10 lit maradék Takarmány kiegészítı Energia: biogáz