จุลชีววิทยาประยุกต์และอุตสาหกรรม
จุลชีววิทยาประยุกต์และอุตสาหกรรมใช้ประโยชน์จากความสามารถในการเผาผลาญของจุลินทรีย์ในการผลิตอาหาร ยา สารเคมี และเชื้อเพลิง รวมถึงการบำบัดของเสีย โดยเปลี่ยนสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ให้เป็นเทคโนโลยีที่นำไปใช้ได้จริง
Definition
จุลชีววิทยาประยุกต์และอุตสาหกรรมเป็นสาขาหนึ่งของจุลชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับการใช้ประโยชน์และการควบคุมจุลินทรีย์ในทางปฏิบัติเพื่อการผลิตสินค้า การให้บริการ และการจัดการสิ่งแวดล้อม
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมถึงการหมักทางอุตสาหกรรมและกระบวนการทางชีวภาพสำหรับการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในขนาดใหญ่และการผลิตสารประกอบที่เป็นประโยชน์ การค้นพบและการออกฤทธิ์ของยาปฏิชีวนะและสารต้านจุลชีพอื่น ๆ จุลชีววิทยาอาหารและการควบคุมจุลินทรีย์ในอาหารและสิ่งแวดล้อม และเทคโนโลยีชีวภาพจุลินทรีย์ รวมถึงการผลิตแบบลูกผสมและการบำบัดทางชีวภาพ โดยเชื่อมโยงจุลชีววิทยาพื้นฐานเข้ากับการใช้งานในอุตสาหกรรม การแพทย์ เกษตรกรรม และการจัดการสิ่งแวดล้อม
Sub-topics
Core questions
- จุลินทรีย์ได้รับการเพาะเลี้ยงและนำไปใช้ประโยชน์ในระดับอุตสาหกรรมได้อย่างไร?
- สารต้านจุลชีพออกฤทธิ์อย่างไร และจุลินทรีย์ต่อต้านได้อย่างไร?
- มีการควบคุมจุลินทรีย์อย่างไรเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของอาหารและสิ่งแวดล้อม?
- เทคโนโลยีชีวภาพวิศวกรรมจุลินทรีย์เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ได้อย่างไร?
Key theories
- การผลิตจุลินทรีย์ผ่านการหมัก
- การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่เลือกไว้ในขนาดใหญ่และควบคุมได้จะเปลี่ยนสารตั้งต้นราคาถูกให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่า เช่น ยาปฏิชีวนะ เอนไซม์ และเมแทบอไลต์ ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของจุลชีววิทยาอุตสาหกรรมส่วนใหญ่
Mechanisms
กระบวนการทางอุตสาหกรรมจะเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่ควบคุมได้ ซึ่งจะปรับสภาวะให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการสร้างผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งอาจเป็นเมแทบอไลต์ปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ โปรตีน หรือชีวมวล สารต้านจุลชีพออกฤทธิ์โดยการกำหนดเป้าหมายโครงสร้างหรือกระบวนการที่จำเป็นของจุลินทรีย์ ในขณะที่การดื้อยาเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงและการถ่ายทอดทางพันธุกรรม การควบคุมจุลินทรีย์ในอาหารและสิ่งแวดล้อมอาศัยความเข้าใจในความต้องการการเจริญเติบโต และเทคโนโลยีชีวภาพประยุกต์ใช้พันธุวิศวกรรมเพื่อขยายขีดความสามารถของจุลินทรีย์
Clinical relevance
กระบวนการของจุลินทรีย์ผลิตยาปฏิชีวนะ วัคซีน เอนไซม์ และสารเคมีและเชื้อเพลิงหลายชนิด เป็นรากฐานของการผลิตและการถนอมอาหาร และเป็นเครื่องมือในการบำบัดน้ำเสียและการฟื้นฟูมลพิษ ทำให้จุลชีววิทยาประยุกต์เป็นส่วนสำคัญของการแพทย์ อุตสาหกรรม เกษตรกรรม และการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม
History
จุลชีววิทยาประยุกต์เติบโตจากการทำงานของปาสเตอร์ในศตวรรษที่สิบเก้าเกี่ยวกับการหมักและการเน่าเสีย กลายเป็นอุตสาหกรรมหลักในศตวรรษที่ยี่สิบ ซึ่งโดดเด่นด้วยการค้นพบเพนิซิลลินของเฟลมมิง การค้นหายาปฏิชีวนะจากจุลินทรีย์ในดินอย่างเป็นระบบของวากส์แมน และการเพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสมที่เปิดทางให้เทคโนโลยีชีวภาพจุลินทรีย์สมัยใหม่
Key figures
- Louis Pasteur
- Alexander Fleming
- Selman Waksman
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- ผลิตภัณฑ์ชนิดใดบ้างที่ผลิตโดยใช้จุลินทรีย์?
- จุลินทรีย์ถูกนำมาใช้ในการผลิตยาปฏิชีวนะ เอนไซม์ กรดอินทรีย์ กรดอะมิโน วิตามิน เชื้อเพลิงชีวภาพ และอาหารและเครื่องดื่มหมักหลายชนิด รวมถึงโปรตีนลูกผสม เช่น อินซูลิน นอกจากนี้ยังให้บริการ เช่น การบำบัดน้ำเสียและการบำบัดทางชีวภาพ
- จุลชีววิทยาอุตสาหกรรมแตกต่างจากจุลชีววิทยาพื้นฐานอย่างไร?
- จุลชีววิทยาพื้นฐานมุ่งทำความเข้าใจว่าจุลินทรีย์ทำงานอย่างไร ในขณะที่จุลชีววิทยาอุตสาหกรรมและประยุกต์ใช้ความเข้าใจนั้นเพื่อควบคุมหรือใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติ เช่น การผลิตสินค้า การรับรองความปลอดภัยของอาหาร และการจัดการสิ่งแวดล้อม