Microorganismele Utilizate în Biotehnologii

1.Introducere

BIOTEHNOLOGIA – un sistem integrativ şi multidisciplinar care integrează biochimia, biologia moleculară, microbiologia (cea industrială în special), informatica, microelectronica, prin care microorganisme ca atare, ţesuturi de celule vegetale sau animale, enzime sau microorganisme obţinute prin inginerie genetică, sunt dirijate la tehnologii care includ un coeficient mare de inteligenţă şi care permit dezvoltarea industriilor alimentare, farmaceutice, medicale şi de protecţie a mediului înconjurător.

Domeniul agroalimentar este unul dintre marii beneficiari ai dezvoltării biotehnologiei, fiind capabil ca într-un viitor apropiat să asigure majoritatea materiilor prime necesare hranei omenirii. Procesele tehnologice de obţinere a produselor alimentare, cu unele excepţii (industria zahărului, industria uleiurilor, industria morăritului), sunt biotehnologii care se bazează pe folosirea microorganismelor sau metaboliţilor acestora.

Implementarea biotehnologiilor avansate in industria alimentară urmăreşte realizarea următoarelor obiective:

- obţinerea unor alimente sigure şi de calitate, a alimentelor probiotice şi nutraceutice; - realizarea unor bioproduse alimentare cu rol terapeutic pentru diferite segmente ţintă de consumatori (copii, bătrâni, persoane hipertensive, diabetici) dar şi a unor alimente cu rol în prevenirea unor maladii sau utilizabile ca adjuvanţi in tratamentul unor boli;

- obţinerea de ingrediente şi aditivi alimentari prin procedee biotehnologice;

- crearea unor biotehnologii mai puţin energofage decât tehnologiile clasice;

- ecologizarea proceselor tehnologice din industria alimentara prin folosirea unor biotehnologii avansate.

Numeroase biotehnologii care au la bază activitatea microorganismelor sunt cunoscute încă din antichitate şi folosite la fabricarea pâinii, berii, vinului, oţetului, brânzeturilor etc...

2. Utilizarea microorganismelor în biotehnologii

MICROORGANISMELE – sisteme complexe, mono- sau pluricelulare, cu celule de tip procariot sau eucariot, înzestrate cu un metabolism propriu şi continuitate genetică, foarte diversificate ca formă, dimensiuni şi activitate metabolică.

Microorganismele care sunt folosite în biotehnologii sunt cunoscute sub denumirea de microorganisme utile, folosite sub formă de culturi starter pentru procese fermentative care stau la baza dezvoltării subramurilor industriilor alimentare: drojdiile fermentative folosite la fabricarea berii, a vinului, a alcoolului etilic, în panificaţie; bacteriile lactice şi propionice folosite în industria laptelui şi la conservarea produselor alimentare etc...

În prezent, cu ajutorul microorganismelor, se obţin peste 200 de produse la scară industrială, avantajos, numai pe cale microbiană:

- alcooli: etilic, metilic, butilic, izopropilic;

- acizi: citric, lactic, gluconic, acetic, kojic, ustilagic;

- proteine, aminoacizi;

- enzime,vitamine;

- antibiotice, insecticide biologice.

În cantităţi mici se obţin hormoni, interferon, insulină.

Utilizarea microorganismelor în biotehnologii are foarte multe avantaje:

- cresc rapid şi pot fi uşor cultivate în cantităţi mari pe medii ce conţin substanţele organice corespunzătoare;

- au capacitatea de a-şi menţine constant proprietăţile fiziologice, în anumite condiţii de cultură, producând uşor şi în cantităţi mari, enzimele necesare pentru transformarea substratului în sensul dorit;

- realizează aceste modificări, cu formarea unor produşi folositori, în condiţii relativ simple şi puţin costisitoare.

2.1 Drojdiile

Drojdiile se mai numesc şi levuri – denumire care provine din: levere – a ridica; levain – aluat dospit;

Drojdiile – organite monocelulare de tip eucariot care se înmulţesc prin mitoză (înmugurire), sau prin meioză (sporulare) şi au drept caracteristică principală calitatea de a produce fermentarea zaharurilor simple cu formare, în condiţii anaerobe, de alcool etilic şi dioxid de carbon.

– au rol foarte important şi sunt folosite în industria alimentară la fabricarea vinului, a berii, a spirtului de fermentaţie, a pâinii şi produselor derivate, a drojdiei comprimate;

– au o compoziţie chimică valoroasă şi sunt folosite în microbiologia industrială la obţinerea de proteine ce pot fi folosite în alimentaţia omului (de tip SCP – single cell protein), la obţinerea de drojdii furajere pentru alimentaţia animalelor, drojdii care conţin 5,5% proteină, vitamine din grupul B, aminoacizi;

– pot conduce la extracte lizate, plasmolizate, folosite ca aditivi alimentari sau care îmbogăţesc mediile de cultură destinate cultivării microorganismelor selecţionate.

Prin mari poluări genetice sau hibridizări, cu ajutorul drojdiilor se pot obţine substanţe valoroase cum ar fi: interferon, cu efect citostatic şi antiviral; vitamine din grupul B, cu efect terapeutic complex.