Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów

Mieczysław Kazimierz Błaszczyk, Agata Goryluk-Salmonowicz

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-20979-7

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2020

Liczba stron:

470

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Błaszczyk, Mieczysław Kazimierz; Goryluk-Salmonowicz, Agata. Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów. Red. . : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020, 470 s. ISBN 978-83-01-20979-7

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Błaszczyk, M.K.

A1 Goryluk-Salmonowicz, A.

T1 Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

YR 2020

SN 978-83-01-20979-7

Bibliografia BibTex:

@Book{ 216589, author = "Błaszczyk, Mieczysław Kazimierz and Goryluk-Salmonowicz, Agata", editor = "", title = "Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2020", address = "", isbn = "978-83-01-20979-7" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Błaszczyk, Mieczysław Kazimierz

AU - Goryluk-Salmonowicz, Agata

ED -

TI - Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY -

PY - 2020

SN - 978-83-01-20979-7

ER -

Netografia (standard APA):

Błaszczyk, Mieczysław Kazimierz; Goryluk-Salmonowicz, Agata. Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów [baza danych online] : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020 [dostęp: 05 05 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/przemyslowe-wykorzystanie-mikroorganizmow-mieczyslaw-kazimierz-216589.

mikrobiologia, bakterie, aminokwasy, enzymy, antybiotyki, drożdże, mikrobiologia przemysłowa, grzyby strzępkowe, workhorse, kwasy organiczne

Podręcznik Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów prezentuje zagadnienia związane z komercyjną eksploatacją bakterii, drożdży i grzybów strzępkowych w produkcji przemysłowej. Autorzy przedstawiają różne typy hodowli mikroorganizmów w celu pozys...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-20979-7

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2020

Liczba stron:

470

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

1. Krótka historia mikrobiologii przemysłowej 14
1.1. Wprowadzenie14
1.2. Ery rozwoju mikrobiologii przemysłowej15
1.2.1. Era przedpasteurowska (przed 1865 r.)15
1.2.2. Era Pasteura (lata 1850–1890)15
1.2.3. Era rozwoju biochemii i nowych produktów (lata 1890–1940)16
1.2.4. Era antybiotyków (lata 1940–1960)17
1.2.5. Era postantybiotykowa (lata 1960–1975)19
1.2.6. Era nowej biotechnologii (po 1975 r.)20
1.3. Główne procesy w mikrobiologii przemysłowej25
1.3.1. Upstream processes25
1.3.2. Procesy fermentacji26
1.3.3. Downstream processes26
1.3.4. Skale hodowli mikroorganizmów26
1.3.5. Skala produkcji przemysłowej zależna od parametrów fermentacji27
1.4. Bioaktywne związki pozyskiwane z organizmów28
Literatura rekomendowana32
2. Ulepszanie mikroorganizmów przemysłowych 34
2.1. Wprowadzenie34
2.2. Metabolity produkowane przez mikroorganizmy35
2.2.1. Metabolity pierwotne35
2.2.2. Metabolity wtórne38
2.3. Mikroorganizmy stosowane w mikrobiologii przemysłowej40
2.3.1. Bakterie40
2.3.2. Drożdże41
2.3.3. Grzyby strzępkowe42
2.4. Izolacja mikroorganizmów przemysłowych43
2.5. Ważniejsze kolekcje szczepów45
2.6. Cechy szczepów przemysłowych48
2.7. Manipulacje genetyczne mikroorganizmów49
2.7.1. Mutacje50
2.7.2. Fuzja protoplastów50
2.7.3. Klonowanie genów51
2.7.4. Protokół pozyskania szczepu przemysłowego52
2.7.5. Rekombinacja genetyczna52
2.7.6. Metoda CRISPR/Cas53
2.7.7. Inżynieria metaboliczna55
2.8. Przechowywanie szczepów przemysłowych59
2.8.1. Skosy/słupki agarowe59
2.8.2. Przechowywanie szczepów w temperaturach ujemnych59
2.8.3. Przechowywanie szczepów w szklanych kulkach60
2.8.4. Szczepy liofilizowane60
Literatura rekomendowana60
3. Hodowle mikroorganizmów przemysłowych 62
3.1. Wprowadzenie62
3.2. Hodowle okresowe62
3.3. Hodowle okresowe z zasilaniem65
3.4. Hodowle (fermentacje) ciągłe67
3.5. Hodowle ciągłe z recyklingiem biomasy68
3.6. Fermentacje69
3.6.1. Fermentacja powierzchniowa w podłożu stałym (SSF)70
3.6.2. Substraty stałe73
3.6.3. Bioreaktory SSF74
3.7. Fermentacja wgłębna (SmF)81
3.7.1. Bioreaktory SmF81
3.8. Wydajności w procesie fermentacji87
3.8.1. Produktywność87
3.8.2. Intensyfikacja fermentacji88
3.8.3. Naturalne fermentacje zbóż90
Literatura rekomendowana91
4. Bakterie „workhorse” stosowane w mikrobiologii przemysłowej 92
4.1. Wprowadzenie92
4.2. Escherichia coli93
4.3. Corynebacterium glutamicum97
4.4. Bacillus subtilis103
4.5. Bacillus licheniformis105
4.6. Pseudomonas putida107
4.7. Vibrio natriegens113
Literatura rekomendowana113
5. Drożdże „workhorse” w mikrobiologii przemysłowej 116
5.1. Wprowadzenie116
5.2. Enzymy spożywcze i paszowe produkowane przez drożdże121
5.3. Metabolity produkowane przez drożdże123
5.4. Katalityczne właściwości drożdży125
5.5. Biofarmaceutyki produkowane przez drożdże126
5.6. Inżynieria metaboliczna w Saccharomyces cerevisiae128
5.7. Drożdże kumulujące oleje129
5.8. Drożdże w strefie klimatu okołobiegunowego130
5.9. Zastosowanie drożdży w przechowalniach płodów rolnych131
5.10. Zastosowanie drożdży w środowisku136
5.11. Saccharomyces cerevisiae138
5.11.1. Produkcja chemikaliów140
5.11.2. Kwas bursztynowy140
5.11.3. Kwas itakonowy141
5.11.4. Kwas 3-hydroksypropionowy141
5.11.5. Kwas mlekowy142
5.11.6. Produkcja wysokowartościowych związków chemicznych143
5.12. Kluyveromyces lactis144
5.13. Yarrowia lipolytica147
5.14. Pichia pastoris153
5.15. Hansenula polymorpha157
5.16. Podsumowanie163
Literatura rekomendowana164
6. Grzyby strzępkowe jako „workhorse” w mikrobiologii przemysłowej 168
6.1. Wprowadzenie168
6.2. Przykłady „workhorse” wśród grzybów strzępkowych175
6.2.1. Aspergillus niger175
6.2.2. Aspergillus oryzae180
6.2.3. Aspergillus terreus181
6.2.4. Aspergillus flavus182
6.2.5. Aspergillus carbonarius182
6.2.6. Penicillium chrysogenum183
6.2.7. Trichoderma reesei184
6.3. Znaczenie grzybów strzępkowych189
Literatura rekomendowana191
7. Enzymy produkowane w skali przemysłowej przez mikroorganizmy 192
7.1. Wprowadzenie192
7.2. Enzymy produkowane przez mikroorganizmy o znaczeniu przemysłowym194
7.2.1. Oksydoreduktazy (EC1)194
7.2.2. Hydrolazy (EC3)195
7.2.3. Izomerazy204
7.3. Zastosowanie enzymów w procesach przemysłowych205
7.2.4. Liaza205
7.3.1. Przemysł piekarniczy205
7.3.2. Przemysł mleczarski206
7.3.3. Produkcja napojów207
7.3.4. Przemysł spożywczy208
7.3.5. Przemysł paszowy209
7.3.6. Przemysł farmaceutyczny i analityczny211
7.3.7. Przemysł polimerowy212
7.3.8. Przemysł papierniczy i celulozowy212
7.3.10. Przemysł włókienniczy213
7.3.9. Przemysł skórzany213
7.3.11. Enzymy w kosmetykach214
7.3.12. Enzymy w detergentach214
7.3.13. Przemysł syntezy organicznej215
7.3.14. Enzymy w oczyszczaniu ścieków215
7.4. Podsumowanie216
7.3.15. Inne gałęzie przemysłu216
Literatura rekomendowana218
8. Mikrobiologiczna produkcja napojów alkoholowych 220
8.1. Wprowadzenie220
8.2. Związki organiczne obecne w napojach alkoholowych221
8.3. Zanieczyszczenia w napojach alkoholowych222
8.4. Produkcja piwa223
8.4.1. Wprowadzenie223
8.4.2. Rodzaje piwa226
8.4.3. Szczepy stosowane do produkcji piwa227
8.4.4. Jakościowy skład chemiczny piwa227
8.5. Produkcja wina229
8.5.1. Wprowadzenie229
8.5.2. Szampan i wina musujące230
8.5.3. Wina korzenne (wermuty), słodkie likiery i miody pitne231
8.5.4. Fermentacja wina232
8.6. Alkohole spirytusowe235
8.6.1. Whisky235
8.6.2. Rum236
8.6.3. Winiaki238
8.6.4. Pisco241
8.6.5. Cachaça242
8.6.6. Tequila246
8.7. Wódki250
8.8. Inne alkohole250
8.9. Związki chemiczne w alkoholach250
8.10. Niekonwencjonalna produkcja wyrobów alkoholowych254
Literatura rekomendowana258
9. Mikrobiologiczna produkcja rozpuszczalników 260
9.1. Wprowadzenie260
9.2. Globalna produkcja etanolu261
9.2.1. Biochemia fermentacji alkoholowej262
9.2.2. Fermentacja alkoholowa prowadzona przez Saccharomyces cerevisiae264
9.2.3. Fermentacja etanolowa prowadzona przez bakterie265
9.2.4. Czynniki wpływające na produkcję etanolu268
9.2.5. Surowce stosowane do mikrobiologicznej produkcji alkoholi271
9.3. Mikrobiologiczna produkcja glicerolu280
9.4. Fermentacja aceton–butanol–etanol (ABE)282
9.4.1. Szlak produkcji 1-butanolu i izobutanolu285
9.4.2. Produkcja 1-butanolu z biomasy celulozowej289
Literatura rekomendowana290
10. Mikrobiologiczna produkcja kwasów organicznych 292
10.1. Wprowadzenie292
10.2. Kwas cytrynowy (C6H8O7)292
10.2.1. Podstawy fermentacji kwasu cytrynowego294
10.2.2. Natywne mikroorganizmy zdolne do produkcji kwasu cytrynowego295
10.2.3. Surowce stosowane w fermentacji kwasu cytrynowego296
10.2.4. Produkcja kwasu cytrynowego w hodowlach Aspergillus niger296
10.2.5. Produkcja kwasu cytrynowego z zastosowaniem drożdży299
10.2.6. Odzyskiwanie produktu fermentacji300
10.3. Kwas mlekowy301
10.2.7. Zastosowanie kwasu cytrynowego301
10.3.1. Inżynieria genetyczna mikroorganizmów produkujących kwas mlekowy302
10.3.2. Warunki produkcji kwasu mlekowego w procesie fermentacji303
10.3.3. Rola hodowli bakteryjnych w produkcji kwasu mlekowego303
10.3.4. Optymalizacja procesu fermentacji mlekowej304
10.4. Kwas itakonowy (IA)305
10.3.5. Oczyszczanie kwasu mlekowego305
10.4.1. Inżynieria metaboliczna kwasu itakonowego Aspergillus terreus i Aspergillus niger307
10.4.2. Zoptymalizowane warunki hodowli Aspergillus terreus DSM 23081308
10.4.3. Zastosowanie kwasu itakonowego308
10.5. Kwas octowy309
10.5.1. Systemy produkcji kwasu octowego309
10.5.2. Bakterie kwasu octowego311
10.5.3. Skład chemiczny i jakość octu312
10.5.4. Procesy starzenia octu313
10.5.5. Ocena jakości produkowanego octu313
10.6. Kwas glukonowy (GA)314
10.7. Kwas bursztynowy315
10.8. Inne kwasy organiczne316
Literatura rekomendowana316
11. Mikrobiologiczna produkcja aminokwasów 318
11.1. Wprowadzenie318
11.2. Metody pozyskiwania aminokwasów319
11.2.1. Ekstrakcja aminokwasów z hydrolizatów białkowych319
11.2.2. Chemiczna synteza aminokwasów321
11.2.3. Mikrobiologiczna produkcja aminokwasów321
11.3. Procesy fermentacji związane z produkcją aminokwasów324
11.3.1 Bakterie produkujące aminokwasy324
11.3.2. Corynebacterium – „workhorse” w mikrobiologii przemysłowej326
11.3.3. Pozyskiwanie i wykorzystanie substratu węglowego327
11.3.4. Metabolizm azotu328
11.3.5. Metabolizm fosforu329
11.3.6. Metabolizm siarki329
11.3.7. Przemysłowa produkcja L-lizyny w aspekcie historycznym330
11.3.8. Genomy szczepów Corynebacterium glutamicum331
11.3.9. Szlak syntezy L-lizyny przez Corynebacterium glutamicum332
11.3.10. Maksymalna wydajność produkcji lizyny w hodowlach Corynebacterium glutamicum334
11.3.11. Inżynieria metaboliczna w Corynebacterium glutamicum336
11.3.12. Inżynieria metaboliczna w produkcji NADPH338
11.3.13. Kwas glutaminowy produkowany przez Corynebacterium glutamicum341
11.3.14. Biosynteza kwasu glutaminowego przez Corynebacterium glutamicum342
11.3.15. Produkcja przemysłowa kwasu glutaminowego343
11.3.16. Zastosowanie przemysłowe i rola terapeutyczna kwasu glutaminowego344
Literatura rekomendowana345
12. Mikrobiologiczna produkcja antybiotyków 348
12.1. Wprowadzenie348
12.2. Podstawowa lista dziesięciu typów antybiotyków353
12.2.1. Penicyliny354
12.2.2. Tetracykliny356
12.2.3. Cefalosporyny357
12.2.4. Chinolony357
12.2.5. Linkomycyny360
12.2.6. Makrolidy360
12.2.7. Sulfonamidy361
12.2.8. Glikopeptydy362
12.2.10. Karbapenemy363
12.2.9. Aminoglikozydy363
12.3. Przemysłowa produkcja penicylin, cefalosporyn i cefamycyny364
12.3.1. Przemysłowa produkcja penicyliny364
12.3.2. Półsyntetyczne β-laktamy368
12.4. Streptomycyna369
12.4.1. Mechanizm działania streptomycyny369
12.4.2. Produkcja streptomycyny370
12.4.3. Odzyskiwanie streptomycyny371
Literatura rekomendowana372
13. Mikrobiologiczna produkcja witamin i prowitamin 374
13.1. Wprowadzenie374
13.2. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach377
13.2.1. Witamina A i prowitamina A377
13.2.2. Witamina D378
13.2.3. Witamina E378
13.3. Witaminy rozpuszczalne w wodzie379
13.2.4. Witamina K379
13.3.1. Witamina B1379
13.3.2. Witamina B2379
13.3.3. Witamina B3380
13.3.4. Witamina B5381
13.3.5. Witamina B6382
13.3.6. Witamina B7383
13.3.7. Witamina B9385
13.3.8. Witamina B12385
13.4. Kwas askorbinowy391
13.4.1. Szlaki syntezy kwasu askorbinowego393
Literatura rekomendowana397
14. Pigmenty produkowane przez mikroorganizmy 398
14.1. Wprowadzenie398
14.2. Barwniki syntetyczne a naturalne pigmenty399
14.3. Pozyskiwanie mikroorganizmów produkujących pigmenty400
14.4. Nowatorskie strategie wzmacniające produkcję pigmentów bakteryjnych401
14.5. Rodzaje pigmentów produkowanych przez mikroorganizmy402
14.5.1. Pigmenty bakteryjne405
14.5.2. Pigmenty grzybicze405
14.6. Cechy pigmentów produkowanych przez mikroorganizmy407
14.6.1. Pigmenty stosowane w przemyśle farmaceutycznym408
14.6.2. Pigmenty jako barwniki stosowane w przemyśle włókienniczym410
14.6.3. Pigmenty jako barwniki spożywcze412
14.7. Lista pigmentów spożywczych413
14.7.1. Pigmenty spożywcze bezpieczne dla zdrowia413
14.7.2. Pigmenty spożywcze niebezpieczne dla zdrowia417
14.7.3. Barwniki spożywcze o zalecanej ostrożności422
14.7.4. Barwniki spożywcze podejrzane422
14.8. Pigmenty powszechnie produkowane na drodze mikrobiologicznej w skali przemysłowej423
14.8.1. Karotenoidy423
14.8.2. Melaniny424
14.8.3. Prodigiozyna424
14.8.4. Wiolaceina424
14.8.5. Ryboflawina424
14.9. Mikrobiologiczna produkcja karotenoidów na skalę przemysłową425
14.8.6. Piocyjanina425
14.9.1. Główne szlaki biosyntezy karotenoidów426
14.9.2. Naturalne źródła karotenoidów426
14.9.3. Pozyskiwanie pigmentów karotenoidowych po fermentacji426
14.10. Podsumowanie428
14.9.4. Przykłady pigmentów karotenoidowych, ich zastosowanie oraz aktywność biologiczna428
Literatura rekomendowana429
15. Polimery produkowane przez mikroorganizmy i ich zastosowanie 432
15.1. Wprowadzenie432
15.2. Poliestry433
15.2.1. Mikroorganizmy produkujące PHA434
15.2.2. Genetyczna regulacja produkcji PHA435
15.2.3. Produkcja PHA przez Cupriavidus necator436
15.2.4. Produkcja PHA przez rekombinant Escherichia coli436
15.2.5. Zastosowanie PHA436
15.3. Poliamidy437
15.3.1. Biosynteza mikrobiologiczna γ‑PGA439
15.3.2. Produkcja γ‑PGA440
15.4. Polisacharydy bakteryjne441
15.4.1. Ksantan445
15.4.2. Lewan451
15.4.3. Pullulan454
15.4.4. Dekstran460
Literatura rekomendowana467

1.4.Bioaktywnezwiązkipozyskiwanezorganizmów

lizękomórekszczepówprodukcyjnychorazprocesydownstreamiutyliza-

cjęodpadówiścieków;

8)dezaktywacjahodowlizależnaodtemperaturyorazczasuzatrzymania

podłożawprocesiefermentacjitakżewpływanalizękomórek,składpod-

łoża,comawpływnaprocesydownstreamioczyszczanieścieków.

Powiedzenie:[theearlybirdmaygettheworm,butthesecondmousegets

thecheese’„najszybszyptakdostajerobaka,adrugamyszdostajeser”mówi,

żenależyuczyćsięodinnych,którzybyliwcześniej.Niektórzyznajmądrzej-

szych,jakichznamy,tonajszybszeptaki.Sągenialniiszybcy,przekonani,że

mogązrobićwszystkosamiznacznieszybciej,taniejilepiejniżktokolwiek

inny,chociażnigdytegowcześniejnierobili.Niedoceniająwyzwańzwiąza-

nychzpowiększaniemskali,aczasemnawetjeignorują.Nadrabiajątopotem,

zmuszającsięnierozważniedopójścianaskrótyidokonywaniaskokówwdo-

brejwierze.Zamiastichnaśladować,lepiejbyć„drugąmyszą”-zgromadzić

wokółsiebiewykwaliﬁkowanezespołyinżynierów(abyocenilinowemożli-

wości),pozyskaćwskazówkicodobieżącychpracbadawczo-rozwojowych,

abyokreślićrealistyczneoczekiwaniaizpowodzeniemskalowaćprocesbez

niespodzianek.

1040Bioaktywnezwiązkipozyskiwanezorganizmów

Produktynaturalnewnajszerszymznaczeniutozwiązkichemiczneizolowane

zróżnychżywychorganizmów.Podstawowemetabolity(polisacharydy,prote-

iny,kwasynukleinoweikwasytłuszczowe)sąpowszechnewewszystkichsys-

temachbiologicznych.Metabolitywtórne,nazywanetakżemetabolitamiwyspe-

cjalizowanymi,tomałocząsteczkowe(MW~3000),niezwykleróżnorodne

chemicznie,częstopełniąceniejasnefunkcje,charakterystycznegłówniedla

pewnychorganizmów.Aktywnośćbiologicznalubbioaktywnośćmetabolitów

możepojawiaćsięnapoziomiemolekularnyminvitrolubinvivo.Deﬁnicja

metabolitówobejmujewszystkiemetabolity,któreregulująprocesywzrostu,

replikacjei/lubwykazująpewienrodzajreakcji(regulujących,hamujących,sty-

mulujących)nakomórkinapoziomiebiochemicznym,wminimalnymstężeniu.

Wyróżniasiędwarodzajezwiązkówbioaktywnych:nieantybiotykowezwiązki

bioaktywne(metabolity„innebioaktywne”)orazantybiotyki.Metabolitywy-

izolowanezmikroorganizmówwykazującedziałanieantybakteryjne,antygrzy-

biczne,antypierwotniacze,antynowotworowei/lubantywirusowetoantybioty-

ki.Wszystkieinnemetabolitybioaktywnemożnanazwaćnaturalnymi

bioregulatoramilubmodulatoramibiochemicznymi.Bezwątpienia„klasyczne”

antybiotykistanowiątylkoczęść(byćmożemniejszą)możliwychbioaktywnych

metabolitówmikroorganizmów.Praktyczneznaczenieantybiotykówiinnych

metabolitówjestogromne.Sąszerokostosowanewleczeniuludziizwierząt,

atakżewrolnictwieibadaniachnaukowych.Produktynaturalne,wtymmeta-

bolitydrobnoustrojów,możnapraktyczniewykorzystaćnatrzyróżnesposoby:

Brak wyników

Przemysłowe wykorzystanie mikroorganizmów

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra