mozok.click » Podręczniki w języku polskim » Biologia » Tradycyjne biotechnologie
Інформація про новину
  • Переглядів: 96
  • Автор: admin
  • Дата: 10-03-2018, 00:40
10-03-2018, 00:40

Tradycyjne biotechnologie

Категорія: Podręczniki w języku polskim » Biologia

Człowiek od dawna wykorzystuje biotechnologię

Słowo „biotechnologia” w 1919 roku po raz pierwszy użył węgierski inżynier Karl Ereky, kiedy opisywał proces hodowli świń, które żywią się burakiem cukrowym. Zgodnie z jego definicją, biotechnologia - to wszystkie rodzaje prac, podczas których produkty są wytwarzane z surowca za pomocą żywych organizmów. Odpowiednio do tej definicji burak - to surowiec, z którego za pomocą żywych organizmów (świń) otrzymuje się końcowy produkt-wieprzowinę.

Definicja Ereky’ego jest aktualna również obecnie, lecz zyskała nieco innej treści i zastosowuje się przeważnie do opisu wykorzystywania mikroorganizmów, kultur komórkowych albo genetycznie zmodyfikowanych organizmów w produkcji przemysłowej.

Historia rozwoju biotechnologii liczy kilka tysiącleci. Nawet nie podejrzewając o istnieniu mikroorganizmów, ludzie od najdawniejszych czasów wykorzystywali je do produkcji artykułów spożywczych.

Istnienie mikroorganizmów po raz pierwszy odkrył holenderski naturalista-ama-tor Antoni von Levenhook w 1675 roku. Dopiero w 1862 roku francuski uczony Louis Pasteur zbadał rolę mikroorganizmów w procesach fermentacji. To odkrycie stało się bodźcem do dalszego rozwoju biotechnologii jako dyscypliny naukowej.

Obecnie biotechnologia - to jedna z nauk stosowanych, która rozwija się najdynamiczniej. Ona korzysta z osiągnięć biochemii, biologii molekularnej, genetyki, biologii komórkowej i innych nauk w kompleksie z inżynierskimi podejściami do rozwiązywania zadań technologicznych. Biotechnologia odgrywa najważniejszą rolę w produkcji artykułów spożywczych i wielu preparatów medycznych (antybiotyków, hormonów itp.). Najznaczniejszych sukcesów ona osiągnęła w końcu XX - na początku XXI stulecia wraz z rozwojem metod inżynierii genetycznej.

Mikroorganizmy są zastosowywane w produkcji artykułów spożywczych

Piekarnictwo. Chleb - to jeden z najdawniejszych produktów wyrabianych przez człowieka. Na początku chleb miał postać kaszy z wody i mąki, zapieczonej na ogniu, czyli przygotowywano go bez fermentacji, z ciasta bez-drożdżowego. Uważa się, że pierwszy droż-dżowy chleb pojawił się w Starożytnym Egipcie około 4000 lat po temu, skąd rozprzestrzenił się praktycznie na cały starożytny świat. Z punktu widzenia mikrobiologii zakwaszanie - to proces fermentacji drożdżowej. Głównym składnikiem zakwasu są jednokomórkowe grzyby - drożdże piekarskie (ryc. 60.1), wydzielające w trakcie fermentacji dwutlenek węgla, który jest spulch-niaczem dla chleba.



Browarnictwo. Piwo - to napój słaboai-koholowy, znany ludzkości z bardzo dawnych czasów. Piwo jest wynikiem fermentacji drożdży

słodowej brzeczki - wymoczonych i doprowadzonych do kiełkowania ziaren zbóż, najczęściej jęczmienia. W browarnictwie wykorzystuje się drożdże kilku różnych gatunków i szczepów, które są połączone nazwą drożdże piwne.

Browarnictwo było znane narodom Starożytnej Mezopotamii, Egiptu, Rzymu, Chin i innych cywilizacji. Szczególnych sukcesów browarnictwo osiągnęło w średniowiecznej Europie. Chodzi o to, że z powodu braku efektywnej kanalizacji i antysanitarię w europejskich miastach spożywanie zwykłej wody pitnej było bardzo ryzykowne. Ze względu na to szkoda dla zdrowia, którą sprawia spożywanie piwa, była niewątpliwie mniejszym złem.

Nie zważając na popularność piwa na całym świecie, ono, jak i inne napoje alkoholowe, przy nadmiernej konsumpcji wyrządza znaczną szkodę zdrowiu, zwłaszcza jeśli spożywają je nasto-latkowie.

Winiarstwo. Wino stało się pierwszym produktem, dla którego produkcji udowodniono konieczność mikroorganizmów. Studiując dojrzewające wino francuskich producentów win pod mikroskopem, Louis Pasteur zaobserwował dużą ilość mikroskopijnych żywych organizmów i przypuścił, że właśnie one są odpowiedzialne za fermentację soku winogronowego. Później ustalono, że te mikroorganizmy - to drożdże, które żyją w przyrodzie na owocach winogron, trafiają do wyduszonego soku i przetwarzają go na wino dzięki

procesowi fermentacji alkoholowej (ryc. 60.2).

Fermentacja mlekowa. Do produkcji mlecznych przetworów fermentowanych (jogurtu, kefiru, śmietany, sera domowego, mleka ukwaszone-go) wykorzystuje się bakterie kwasu mlekowego, które przekształcają węglowodan laktozę, która zawarta jest w mleku, na kwas mlekowy.


 

Do produkcji produktów fermentacji mlekowej wykorzystuje się różne gatunki bakterii mlekowych (ryc. 60.3). Na przykład w skład jogurtu wchodzą kultury bułgarskiej pałeczki i Streptococcus salivarius; w skład kwaśnego mleka -Lactococcus lactis.

Oprócz produkcji produktów fermentacji mlekowej bakterie kwasu mlekowego wykorzystuje się również do kiszenia warzyw i kiszenia zielonki dla zwierząt. Kiszenie nie tylko nadaje warzywom nowych walorów smakowych, lecz znacznie przedłuża termin ich przechowywania dzięki zakwaszeniu środowiska, co czyni go nieprzydatnym dla rozwoju innych drobnoustrojów.

Sery. Technologia przygotowywania serów znana jest ludzkości w ciągu co najmniej 7-8 tysięcy lat, czyli ser jest nawet starszym produktem spożywczym niż chleb drożdżowy.

W odróżnieniu od innych produktów fermentacji mlekowej, podstawowym sposobem produkcji twardych serów jest ścinanie mleka (ryc. 60.4) pod działaniem enzymu trawiennego chymozyny (inaczej: podpuszczka, rennina). Przedtem chymozynę pozyskiwano z żołądków zabitych młodych cieląt, lecz dzięki rozwojowi inżynierii genetycznej w 90. latach XX wieku zaczęto produkować chymozynę za pomocą genetycznie modyfikowanych bakterii. Na razie użycie chymozyny z trawieńca cieląt szybko maleje: do 80% sera na świecie już wyrabia się za pomocą chymozyny, utworzonej za pomocą bakterii. Po ścięciu się mleka otrzymaną twarogową masę filtruje się, miesza, soli i daje się serowi czas, aby dojrzał. Cały proces produkcji przemysłowej sera możesz zobaczyć, oglądając wideo na stronie internetowej.

Prócz tego do produkcji niektórych serów wykorzystuje się kilka rodzajów jadalnej pleśni penicyliny (ryc. 60.5). Do takich serów należy brie oraz camembert, także błękitne sery rokfor, dorblu, gorgonzola i inne, które mają charakterystyczny zapach.


 

Zastanów się

Wybierz jedną poprawną odpowiedź

1

Biotechnologicznym procesem NIE jest

A produkcja jogurtów z wykorzystaniem bakterii kwasu mlekowego В produkcja wieprzowiny z wykorzystaniem buraków cukrowych jako karmy C produkcja kwasu z wykorzystaniem drożdży D produkcja makaronu z twardych gatunków pszenicy E produkcja ludzkiej insuliny z wykorzystaniem pałeczki okrężnicy

2

Drobnoustrojową przyrodę fermentacji po raz pierwszy zbadał A Antoni von Levenhook В Louis Pasteur

C James Watson D Robert Koch

E Karl Ereky

з

Grzyby NIE zastosowuje się do produkcji A sera rokfor В żytniego chleba

C wina D domowego sera

E piwa

4

Chymozynę, wyprodukowaną przez bakterie, wykorzystuje się do A produkcji serów zamiast enzymu podpuszczkowego cieląt В otrzymania bezdrożdżowego chleba C produkcji piwa

D przyśpieszonego kwaszenia warzyw E spowolnienia fermentacji soku winogronowego

5

Schemat chemicznego przekształcenia, który zastosowuje się do produkcji artykułów spożywczych i odbywa się pod działaniem drobnoustrojów - to

Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań

6

Co początkowo oznaczał termin „biotechnologia” ijakie jest jego obecne znaczenie?

7

Podaj charakterystykę roli badań Louisa Pasteura w stworzeniu zasad naukowych biotechnologii.

8

W jakim celu w procesie produkcji chleba wykorzystuje się drożdże?

9

Do produkcji jakich artykułów spożywczych wykorzystuje się bakterie kwasu mlekowego?

10

Zwięźle opisz technologię produkcji sera. Nazwij drobnoustroje, które mogą być wykorzystywane w tej produkcji.

Znajdź odpowiedź i postaraj się zrozumieć istotę problemu

11

Jakie badania pozwoliły Louisowi Pasteurowi odkryć biologiczny charakter fermentacji?1

1 Jako źródło informacji o badaniach Louisa Pasteura polecamy książkę Paula de Kruifa „Łowcy mikrobów”, w której niezwykle ciekawie opisano historię rozwoju mikrobiologii.

12

Na podstawie jakich kryteriów różne rodzaje prokariotów są zaliczane do grupy bakterii kwasu mlekowego? Jakie taksony bakterii należą do tej grupy?

Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym

13

Drobnoustroje są wykorzystywane nie tylko w przemyśle spożywczym, lecz również do rozwiązania wielu innych specyficznych zadań. W jakich jeszcze sferach działalności człowieka i w jakim celu wykorzystuje się drobnoustroje?

14

Jednym z najważniejszych zadań biotechnologii jest produkcja preparatów lekarskich, na przykład antybiotyków. Jakie leki i jak produkuje się, wykorzystując metody biotechnologii?

Dodatek XIII

Czym różni się czarna herbata od zielonej?

Zacięta walka między zwolennikami herbaty a zwolennikami kawy na świeckich przyjęciach trwa od połowy XVII stulecia, kiedy herbata po raz pierwszy trafiła do Europy. Jeszcze trwalsze są sprzeczki wśród miłośników czarnej i zielonej herbaty, którą odziedziczyliśmy z Chin - ojczyzny tego wspaniałego napoju. Ile razy zaczynałeś ranek od kubka aromatycznej herbaty? Ile razy odkładałeś wszystkie sprawy i obiecywałeś sobie, że zabierzesz się do pracy dosłownie za dziesięć minut, jak tylko wypijesz herbatę?

Ten napój tak mocno ukorzenił się w naszym życiu, że stał się częścią kultury, powodem dla milionów rozmów, podjętych i odłożonych decyzji, długo oczekiwanych i okazyjnych spotkań, kilogramów zjedzonych „do herbaty” ciastek.

Zielona, czarna herbata, ulung, pu-erh, żółta, biała herbata i sencha - każdy wyrafinowany miłośnik znajdzie swój niepowtarzalny smak. Lecz co warunkuje wszystkie jej odmienności?

Tak naprawdę wszystkie te napoje pochodzą z zaparzonych lub naciągniętych suchych i uprzednio obrobionych liści krzaka herbacianego. Tak, naprawdę z jednego krzaka. Niezważając na ogromną różnorodność gatunków herbaty, wszystkie one są produkowane z rośliny jednego gatunku - kamelii chińskiej. Ona nie ma takich pięknych jaskrawych kwiatów, jak inne kamelie i jest niepozorna. Lecz prawdziwa uroda, jak zawsze, kryje się wewnątrz.

Gatunki herbaty różnią się miejscem wzrostu, wiekiem i najbardziej - sposobem obróbki herbacianych liści. Po ręcznym zbiorze liście herbaty poddaje się fermentacji - procesowi utleniania, uwarunkowanego jej fermentami. Właśnie ten etap produkcji herbaty określa, do którego typu i klasy będzie należał otrzymany napój. Najpierw herbaciane liście podsusza się i skręca, a potem pozostawia na jakiś czas „fermentować we własnym soku”. Im dłużej trwa etap fermentacji herbacianych liści, tym ciemniejszy będzie kolor i bardziej nasycony smak napoju. Kończy się ten proces suszeniem liści przy wysokiej temperaturze. Zieloną herbatę poddaje się minimalnemu utlenianiu, nie dłużej niż trzy dni, natomiast do wyrobu czarnej herbaty ten proces przedłuża się czasami do miesiąca - dopóki liście nie utlenią się prawie całkowicie.

Główny leczniczy efekt herbaty zapewniają alkaloidy. Najbardziej znany wśród nich jest, niewątpliwie, kofeina. Jak widzisz, nawet nieprzejednani rywale o pierwszeństwo - herbata i kawa -naprawdę nie są tak dalecy od siebie. Ale herbata zawiera też teobrominę, nofilinę, ksantynę, hi-poksantynę i paraksantynę. Ostatnie są antagonistami kofeiny. Dzięki bardziej miękkiej fermentacji zielona herbata zachowuje większą zawartość kofeiny, co pozwala jej przejawiać mocniejszy efekt tonizujący od razu po trafieniu do środka organizmu. Jednak jej działanie jest bardzo krótkotrwałe i w grę od razu wstępują antagoniści, którzy obniżają aktywność naczyń i ciśnienie tętnicze. Czarna herbata działa łagodniej. Jej tonizujące właściwości nie są tak znaczne, natomiast dzięki dużej zawartości witamin grup В i P, które zachowują się w procesie fermentacji, ona dłużej podtrzymuje aktywność naczyń i nie powoduje gwałtownych zmian ciśnienia. Właśnie dlatego hipertonikom zaleca się picie zielonej herbaty, a hipotonikom - czarnej.

Jednak którą z wielu odmian herbaty byś nie preferował, bądź pewny: oprócz pożytecznych witamin i antyoksydantów, otrzymasz wewnętrzne ciepło, trochę spokojnych rozważań i, oczywiście, niepowtarzalny aromat. Chociaż Margarita z powieści Aleksandra Dumasa-syna wybrała kwiaty kamelii właśnie dlatego, że one „praktycznie są pozbawione zapachu”, zaparzone suszone liście kamelii chińskiej w pełni nadrobiły tę stratę.

Póki zastanawiasz się nad tą historią, zaparzę sobie filiżankę aromatycznej herbaty przed początkiem dnia roboczego. Czy warto jednak oddać przewagę kawie?

 

Źródło: Biologia podręcznik dla klasy 9 Szałamow

 






^