Biotehnologia - Istoric, Procese și Produse Biotehnologice

I.1. Definiţia biotehnologiei. Evoluţia în timp a biotehnologiei ca ştiinţă

Descoperirile spectaculoase din domeniile biologiei, biochimiei, microbiologiei, geneticii, enzimologiei, precum şi necesitatea aplicării acestor cunoştinţe în practică au condus la apariţia unei noi ştiinţe denumită generic „biotehnologie”. Caracterul interdisciplinar al biotehnologiei a creat încă de la început probleme privind definirea şi localizarea ei ca ştiinţă de sine stătătoare.

Termenul de biotehnologie a fost utilizat pentru prima dată în 1910 de către Thomas H. Morgan, având semnificaţia proceselor care realizau produse din materiale brute cu ajutorul organismelor vii. Acest cuvânt este format din doi termeni greceşti bio, de la „bios” care semnifică viaţa, şi tehnologie, cuvânt folosit încă de pe vremea lui Cicero.

Dacă biologia a fost la început o ştiinţă a naturii , o ştiinţă de laborator , biotehnologia este acum o ştiinţă pluridisciplinară, tehnică, „ştiinţa inginerului”. Biotehnologia utilizează materia vie pentru degradarea, sinteza şi producerea de materiale prin bioconversie – biosinteză în scopul unei activităţi agronomice sau industriale, acompaniind în final un proces social şi economic. Ea apelează pe scară largă la enzime libere sau fixate, la microoraganisme, structuri celulare şi subcelulare active (bicatalizatori, anticorpi) la o inginerie sofisticată.

Biotehnologia constă în aplicaţii tehnologice ce folosesc sisteme biologice, organisme vii sau componente ale acestora pentru a obţine sau modifica produse sau procese de interes specific în scopuri bine determinate.

Conform Societăţii Americane de Biotehnologie, biotehnologia se ocupă cu studiul oricărei tehnici care foloseşte organisme vii (sau părţi ale acestora) pentru a obţine sau modifica produse, pentru a îmbunătăţi caracteristicile unor plante şi animale sau a dezvolta microorganisme cu întrebuinţări specifice.

În concepţia Federaţiei Europene de Biotehnologie (1978), biotehnologia este integrarea ştiinţelor naturii (biologie) şi inginereşti în scopul de a realiza aplicaţii ale organismelor, celulelor, componentelor acestora şi ale unor analogi moleculari pentru obţinerea de produse şi servicii.

Deci, în esenţă, principalul scop al biotehnologiei este obţinerea de produse sau servicii utile activităţii umane, cu ajutorul organismelor vii.

Procesul de bază în biotehnologie este un „proces biologic”, după cum procesul de bază în tehnologia chimică este un „proces chimic”.

Biotehnologia este o ştiinţă care combină reuşit cuceririle ştiinţifice din biologie cu cele de tehnologie, în vederea ameliorării permanente a vieţii oamenilor.

În conformitate cu apariţia relativ recentă a termenului, a dezvoltării şi definirii ca ramură separată a ştiinţei şi industriei abia din cea de-a doua jumătate a secolului XX, majoritatea oamenilor cred că domeniul biotehnologiilor este foarte modern, dar considerând cea mai strictă definiţie a sa – utilizarea de organisme vii pentru obţinerea de produse sau/şi servicii – biotehnologiile sunt în fapt unele dintre cele mai vechi procese ştiinţifice utilizate de om, cu rădăcini istorice adânci.

Omenirea încă din antichitate (circa 6000 ani) a utilizat (cu toate că inconştient) diferite procese ce decurgeau cu participarea nemijlocită a organismelor vii (în special a microorganismelor) pentru obţinerea de produse alimentare (pâine, caşcaval, unt), băuturi (bere, vin, oţet), ţesături (spălarea cânepei) etc.

Aceste tehnologii, la baza cărora se află procesele de fermentaţie, se cunosc de mii de ani. Dovezi scrise – papirusuri, tăbliţe, Biblia – arată ca sumerienii şi babilonienii produceau bere cu 6000 de ani înainte de Hristos, egiptenii preparau pâine folosind maia cu 4000 de ani înainte de Hristos în timp ce în Orientul Apropiat se producea vin.

Odată cu descoperirile efectuate de ilustrul savant francez Louis Pasteur s-a început o etapă calitativ nouă în dezvoltarea biotehnologiei (1857). În primul rând, Louis Pasteur a evidenţiat rolul microorganismelor în natură, elaborând bazele microbiologiei contemporane. El a demonstrat că fementaţia, putrefacţia şi infecţia sunt provocate de anumite microorganisme. În baza acestor cercetări L. Pasteur a propus metodele sale de prelucrare a produselor şi materialelor, cunoscute sub denumirea de pasteurizare.

De la jumătatea secolului XIX până prin anii 1970: se perfecţionează tehnologiile de fermentaţie; se dezvoltă procese de utilizare a microorganismelor pentru obţinerea de etanol, acetonă, acid acetic, butan şi solvenţi pentru vopsele; se introduc în rotaţia culturilor plantele leguminoase în vederea îmbogăţirii solului cu azot; sunt descoperite vaccinurile şi legile lui Mendel; se dezvoltă procesele de fermentaţie pentru tratamentul apelor reziduale municipale şi a deşeurilor solide.