Endüstriyel Fermentasyon ve Biyoprosesleme
Endüstriyel fermentasyon ve biyoprosesleme, ucuz hammaddelerden geniş bir ürün yelpazesi üretmek amacıyla tasarlanmış biyoreaktörlerde mikrobiyal kültivasyonu ölçeklendirme süreçlerini ifade etmektedir.
Tanım
Endüstriyel fermentasyon ve biyoprosesleme, ürün üretmek amacıyla mikroorganizmaların veya bileşenlerinin kontrollü, büyük ölçekli kültivasyonu ile bu ürünlerin üretildiği ve geri kazanıldığı süreçlerin mühendisliğini ifade etmektedir.
Kapsam
Bu konu, biyoreaktörlerin tasarımı ve işletilmesi; birincil ve ikincil metabolitler arasındaki ayrım; kesikli (batch), beslemeli kesikli (fed-batch) ve sürekli (continuous) süreçler; suş seçimi ve iyileştirilmesi; havalandırma, sıcaklık ve pH gibi koşulların kontrolü; ve ürünlerin aşağı akış geri kazanımı ve saflaştırılmasını kapsamaktadır. Mikrobiyal kültivasyonu, fizyolojik prensipler üzerine kurulu bir mühendislik disiplini olarak ele almaktadır.
Temel sorular
- Mikroplar endüstriyel ölçekte nasıl yetiştirilmektedir?
- Birincil ve ikincil metabolit üretimi arasındaki fark nedir?
- Verimi en üst düzeye çıkarmak için biyoreaktör koşulları nasıl kontrol edilmektedir?
- Ürünler bir fermentasyondan nasıl geri kazanılmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Biyoreaktör tasarımı ve işletimi
- Birincil ve ikincil metabolitler
- Kesikli (batch), beslemeli kesikli (fed-batch) ve sürekli (continuous) fermentasyon
- Suş seçimi ve iyileştirilmesi
- Aşağı akış işlemleri
Mekanizmalar
Bir biyoreaktörde, besin temini, oksijen, sıcaklık ve pH gibi koşullar, büyüme ve ürün oluşumunu desteklemek üzere kontrol edilmektedir. Birincil metabolitler aktif büyüme sırasında birikirken, birçok antibiyotik gibi ikincil metabolitler genellikle büyüme yavaşladıktan sonra üretilmektedir. Beslemeli kesikli substrat ilavesi de dahil olmak üzere proses stratejileri verimi optimize etmekte, aşağı akış işlemleri ise ürünü kültürden ayırmakta ve saflaştırmaktadır.
Klinik önem
Endüstriyel fermentasyon, büyük ölçekte antibiyotikler, enzimler, organik asitler, amino asitler, vitaminler ve rekombinant proteinler üretmektedir; biyoprosesleme prensipleri ise birçok ilaç, gıda ve endüstriyel kimyasalın üretimini desteklemektedir.
Tarihçe
Büyük ölçekli mikrobiyal süreçler, yirminci yüzyılda geleneksel fermentasyon zanaatlarından bilim tabanlı bir endüstriye dönüşmüştür; endüstriyel aseton-butanol fermentasyonu ve savaş zamanı penisilin üretiminin ölçeklendirilmesi gibi dönüm noktaları, modern biyoprosesleme yöntemlerini oluşturmuştur.
Öne çıkan isimler
- Louis Pasteur
- Chaim Weizmann
İlgili konular
Temel eserler
- madigan2018
- willey2020
Sıkça sorulan sorular
- İkincil metabolit nedir?
- İkincil metabolit, büyüme için gerekli olmayan ve genellikle aktif büyüme yavaşladıktan sonra üretilen bir mikrobiyal üründür. Birçok antibiyotik ikincil metabolittir; bu nedenle fermentasyondaki üretimleri genellikle kültivasyonun sonraki aşamalarında zirveye ulaşmaktadır.