Fermentación industrial y bioprocesamiento
La fermentación industrial y el bioprocesamiento amplían el cultivo microbiano en biorreactores diseñados para fabricar una amplia gama de productos a partir de materias primas económicas.
Definition
La fermentación industrial y el bioprocesamiento son el cultivo controlado a gran escala de microorganismos o sus componentes para fabricar productos y la ingeniería de los procesos mediante los cuales se elaboran y recuperan esos productos.
Scope
Este tema abarca el diseño y la operación de biorreactores; la distinción entre metabolitos primarios y secundarios; procesos por lotes, por lotes alimentados y continuos; selección y mejora de cepas; control de condiciones como aireación, temperatura y pH; y recuperación y purificación de productos posteriores. Trata el cultivo microbiano como una disciplina de ingeniería basada en principios fisiológicos.
Core questions
- ¿Cómo se cultivan los microbios a escala industrial?
- ¿Qué distingue la producción de metabolitos primarios de la de secundarios?
- ¿Cómo se controlan las condiciones del biorreactor para maximizar el rendimiento?
- ¿Cómo se recuperan los productos de una fermentación?
Key concepts
- Diseño y operación de biorreactores
- Metabolitos primarios versus secundarios
- Fermentación por lotes, por lotes alimentados y continua
- Selección y mejora de cepas
- Procesamiento posterior
Mechanisms
En un biorreactor, las condiciones como el suministro de nutrientes, el oxígeno, la temperatura y el pH se controlan para favorecer el crecimiento y la formación del producto. Los metabolitos primarios se acumulan durante el crecimiento activo, mientras que los metabolitos secundarios, como muchos antibióticos, se producen típicamente después de que el crecimiento se ralentiza. Las estrategias de proceso, incluida la adición por lotes alimentados de sustrato, optimizan el rendimiento, y el procesamiento posterior separa y purifica el producto del cultivo.
Clinical relevance
La fermentación industrial produce antibióticos, enzimas, ácidos orgánicos, aminoácidos, vitaminas y proteínas recombinantes a gran escala, y los principios del bioprocesamiento sustentan la fabricación de muchos productos farmacéuticos, alimentos y productos químicos industriales.
History
Los procesos microbianos a gran escala se desarrollaron a partir de las artesanías de fermentación tradicionales hasta convertirse en una industria basada en la ciencia en el siglo XX, con hitos como la fermentación industrial de acetona-butanol y la ampliación de la producción de penicilina en tiempos de guerra, que establecieron los métodos del bioprocesamiento moderno.
Key figures
- Louis Pasteur
- Chaim Weizmann
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- ¿Qué es un metabolito secundario?
- Un metabolito secundario es un producto microbiano no requerido para el crecimiento que típicamente se produce después de que el crecimiento activo se ralentiza. Muchos antibióticos son metabolitos secundarios, razón por la cual su producción en la fermentación a menudo alcanza su punto máximo en las etapas posteriores del cultivo.