BIOTECNOLOGÍA SEGUNDA GENERACIÓN
GENERALIDADES La Biotecnología se inició como tecnología en la segunda generación y como industria a parrti pa tirr de la pr prim imer era a mita tad d de dell si sigl glo o XX XX..
1865 ‐1940 Comienza con la identificación de los microorganismos como causa de la fermentación.
Buchner, capacidad de las enzimas de levaduras para convertir azúcar en alcohol.
Era Pasteur
Desarrollo industrial de levaduras, los ácidos cítricos y lácticos, finalmente, producción de acetona, butanol y glicerol.
Fermentación en la Industria Alimenticia
En el siglo XIX el químico francés Louis Pasteur demostró que la fermentación era producida por microorganismos.
Demostró también que otros microorganismos eran responsables de la producción del vinagre
La acetona fue un descubrimiento importante, se utiliza como disolvente para la producción de pólvora. (Clostridium acetobutylicum) Chaim Weizmann
Pasteur revolucionó la tecnología de la elaboración de la cerveza y el vino e identificó microorganismos contaminantes del proceso de fermentación.
Principales Eventos del Periodo
Producción Microbiológica de butanol, ácido cítrico. Producción de acetona y butanol con Clostridium acetobutylicum (Weizman) Capacidad de las enzimas de convertir azúcares en alcohol. (Buchner)
Jaim Weizmann
Durante la Primera Guerra Mundial, se encargo de los laboratorios del Almirantazgo británico. Logró obtener acetona, un disolvente cuya carencia amenazaba la producción de cordita, a través de la fermentación de la bacteria Clostridium acetobutylicum. Weizmann fue el primero en determinar cómo utilizar la fermentación bacteriana en la producción de diversas sustancias y es considerado el padre de la fermentación industrial.
La fermentación descrita por Weizmann luego fue denominada fermentación ABE (Acetobutílica), la cual fue utilizada hasta los años 50 ya que los procesos de fermentación realizados por microorganismos fueron reemplazados por procesos basados en petróleo.
En 1973, la crisis del petróleo renovó el interés en los procesos anteriores de fermentación.
Los avances relacionados con el genoma de Clostridium acetobutylicum , el abaratamiento de sustratos utilizados y el desarrollo de nuevas técnicas que mejoran el rendimiento volvió el interés hacia la fermentación ABE.
Distribución del acetileno en cilindros y la nitroglicerina. Limpieza de microcircuitos, partes electrónicas, etc. Usos y Aplicaciones
Cristalización y lavado de fármacos. Limpieza de prendas de lana y pieles. Base para diluyentes de lacas, pinturas, tintas, etc.
Producción de Butanol
1852
• Wurtz , describió el butanol como un componente de los medios de fermentación.
1861
• Pasteur señala la existencia de un fermento butírico específico que podía sustituir a las bacterias lácticas en un medio contaminado.
1876
• Fitz, mostró que unas bacterias esporógenas anaerobias estrictas podían producir ácido butírico a partir de azúcares. (Clostridium)
1902
• Winogradsky describió que C. pasteurianum a partir de sacarosa producía etanol, butanol.
1911
• Fernbach y Weizmann desarrollaron un proceso industrial que utilizaba el bacilo de Fitz y fécula de patata.
1915
• Weizmann describe una idea clara del proceso de fermentación butílica.
Usos
El interés de las fermentaciones estaba centrado en la producción de acetona, ya que era utilizada en la producción de un tipo de pólvora sin humo. Posteriormente, el interés se movió hacia el butanol, ya que éste se emplea como disolvente de pinturas, lacas, barnices, resinas naturales y sintéticas, gomas, aceites vegetales, tintes y alcaloides.
Producción de Ácido Cítrico 1784
• Scheele logró aislar por primera vez este ácido, a partir del jugo de limón.
1860
• Comenzó a obtenerse a partir de las frutas mediante el uso de sales de calcio (bajo rendimiento).
1893
• Wehmer lo produjo sintéticamente a partir de la fermentación de la glicerina.
1917
• James Currie descubrió que ciertos cultivos de Aspergillus niger podía producir ácido cítrico.
1923
• Los hermanos inician la producción a escala industrial usando la técnica de Currie.
1950
• La producción de ácido cítrico alcanzaba 50000 toneladas al año.
Usos
Es uno de los principales aditivos alimentarios, usado como conservante, anti‐oxidante, acidulante y saborizante de golosinas, bebidas gaseosas y otros alimentos. Se lo usa además en la industria farmacéutica, para lograr efervescencia y sabor, y también como anticoagulante de la sangre. Se agrega a detergentes y otros productos de limpieza, para estabilizarlos, otorgarle acidez, y reemplazar a los corrosivos más fuertes.
Enzimas Desde hace cientos de años se han venido empleando en procesos de fermentación (fabricación de quesos, pan, vino y cerveza). En 1860 Luis Pasteur comunicó que las enzimas estaban íntimamente ligadas con la estructura vital de las células de la levadura. En 1876, Willian Kuhne propuso el nombre de enzima. Derivada de las palabras griegas en (en) y zyme (levadura). En 1897, Eduar Buchner probó que las enzimas podían ser extraídas de las células de las levaduras.
EL TRABAJO DE EDUARD BUCHNER
Capacidad de enzimas, extraídas las levaduras, convertir azúcares alcohol.
las de de en
Demostró que la fermentación alcohólica se debe a la acción de unas enzimas llamadas ZIMASAS y no a la simple acción fisiológica de las células de la levadura. La fermentación era una expresión de la fuerza vital de la levadura y se producía en el interior de la célula.
Desarrollo del Trabajo •
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Utilizó células de levadura seca, que pulverizó junto con cuarzo para romper las paredes celulares. Posteriormente, “exprimió” esta mezcla y obtuvo así únicamente el líquido, sin restos de células . Como resultado se tenía una especie de “jugo de levadura sin levadura”, en el que esperaba que se encontraran la sustancia o sustancias químicas responsables de la fermentación. Mezcló con azúcares. Y la fermentación se produjo. Empezó a producirse dióxido de carbono, y tras la fermentación, los azúcares se habían convertido en alcoholes.
Explicación: De una de las mezcla de enzimas de Saccharomyces cerevisiae, se convierte la glucosa (C 6H12O6 ) en etanol (C 2H 5OH), el alcohol del vino; ese conjunto de enzimas recibe el nombre de ZIMASA. Buchner extrajo al triturar la levadura y luego exprimir la mezcla. •
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C6H12O6 + zimasa
→
2C2H5OH + 2CO2
Resultado: alcohol etílico (etanol), y dióxido de carbono.
Conclusiones
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En la primera mitad del siglo XX aparecen producciones biológicas, relacionadas con la satisfacción de necesidades vitales del hombre, que van desde la salud humana y animal hasta la alimentación y el bienestar. Origen de productos de utilidad incuestionable como: antibióticos, vacunas naturales, vitaminas, proteínas unicelulares, enzimas, polisacáridos, alcohol industrial, entre otros.
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Desarrollo de la ciencia y la técnica, profundización en el conocimiento teórico de los procesos de la vida, el diseño y construcción de equipos necesarios para los estudios básicos. Trabajo con microorganismos naturales, pues se los encuentran en la naturaleza. No se manipulan los microorganismos genéticamente. La biotecnología de segunda generación es la que comienza a aglutinar varias tecnologías en un mismo cultivo.
GRACIAS
