Придобивки од микробите за индустријата
Микробите често се сметаат за ситни суштества што предизвикуваат болести. Сепак, во индустрискиот свет, микробите се клучни „работници“ кои им помагаат на луѓето да произведуваат разни производи, зголемувајќи ја ефикасноста на производствените процеси и намалувајќи го загадувањето на животната средина. Микробите - како што се бактериите, габите, квасецот и микроскопските алги - имаат разновидни метаболички способности. Овие способности ги користи индустријата за преработка на суровини во производи со висока вредност. Оваа статија ги разгледува придобивките од микробите во индустријата, од храна и фармацевтски производи до управување со енергија и отпад.
1. Микробите во прехранбената и пијалачната индустрија
Една од најрелевантните употреби на микробите во секојдневниот живот е во прехранбената индустрија. Процесот на ферментација , кој вклучува активност на микроорганизми, може да го подобри вкусот, аромата и текстурата на храната, како и да го продолжи рокот на траење на храната.
Добро познат пример е правењето леб, каде што квасецот Saccharomyces cerevisiae произведува јаглерод диоксид, што предизвикува тестото да нарасне. Во индустријата за пијалоци, микробите играат улога во производството на пиво, вино и други ферментирани пијалоци со производство на алкохол и ароматични соединенија.
Во Индонезија, разни традиционални јадења се потпираат и на микроби, како што се темпе (од Rhizopus oligosporus), тапе (комбинација од квасец и млечнокиселински бактерии), јогурт (од Lactobacillus и Streptococcus) и соја сос (слоевита ферментација со габи и бактерии). Освен што го подобрува вкусот, ферментацијата може да ја зголеми и хранливата вредност, на пример со зголемување на достапноста на одредени витамини или разградување на антинутритивни соединенија во храната.
На индустриско ниво, ферментацијата овозможува конзистентно, контролирано производство и е релативно енергетски ефикасна во споредба со хемиските процеси кои бараат високи температури или притисоци.
2. Микроби за индустриско производство на ензими
Микробите се природни фабрики за ензими. Ензимите се биолошки катализатори кои ги забрзуваат хемиските реакции. Современата индустрија има потреба од ензими за различни намени бидејќи тие се специфични, ефикасни и еколошки.
Некои примери на ензими произведени од микроби и нивната употреба вклучуваат:
– Амилаза за разградување на скробот во шеќер, што се користи во индустриите за леб, глукозен сируп и пиво.
– Протеаза за разградување на протеини, широко користена во индустријата за детергенти, преработката на месо и производството на сирење.
– Целулаза за разградување на целулозата, што се користи во текстилната, хартиената и биоенергетската индустрија.
– Липаза за разградување на мастите, се користи во прехранбената, детергентската и козметичката индустрија.
Бактериите како што се Bacillus и габите како Aspergillus често се избираат бидејќи се лесни за одгледување и способни да произведуваат големи количини на ензими.
3. Микробите во фармацевтската и здравствената индустрија
Фармацевтската индустрија е една од областите што во голема мера се потпира на микроби. Антибиотиците како пеницилинот биле откриени од габата Penicillium, додека многу други антибиотици се произведуваат од почвени бактерии како Streptomyces. До ден-денес, микробите остануваат извор на нови антимикробни соединенија и суровини за производство на лекови.
Покрај антибиотиците, микробите се користат за производство на:
– Одредени вакцини развиени со употреба на техники на микробни култури или генетски инженеринг.
– Инсулинскиот хормон сега е широко произведен со употреба на бактерии Escherichia coli или квасец преку технологија на рекомбинантна ДНК.
– Витамини и аминокиселини, како што се витамин Б12 или лизин, кои се важни во додатоците во исхраната и храната за животни.
Улогата на микробите расте со напредокот во биотехнологијата, што овозможува модификација на микробите за производство на поефикасни и побезбедни лековити соединенија.
4. Микробите во енергетската индустрија: биогориво и биогас
Растечката побарувачка за енергија го поттикнува развојот на обновливи извори на енергија. Микробите нудат решение преку производство на биогорива. На пример, квасецот може да го претвори шеќерот во етанол, кој може да се користи како гориво (биоетанол). Биоетанолот може да се произведе од шеќерна трска, пченка, касава или друг земјоделски отпад богат со јаглехидрати.
Дополнително, анаеробните микроби играат улога во производството на биогас, мешавина од гасови составена првенствено од метан. Биогасот се произведува преку распаѓање на органски отпад како што се добиточно ѓубриво, остатоци од храна или земјоделски отпад. Овој процес не само што генерира енергија, туку и го намалува обемот и мирисот на отпадот, и произведува остатоци што можат да се користат како ѓубриво.
Некои видови алги имаат и потенцијал да произведуваат нафта што може да се преработи во биодизел. Иако трошоците за производство остануваат предизвикувачки, истражувањата продолжуваат да ја прават биоенергијата базирана на микроби поконкурентна.
5. Микроби за третман на отпад и биоремедијација
Индустријата произведува течен и цврст отпад што може да ја загади животната средина. Микробите се користат во третманот на отпадни води поради нивната способност да ги разградуваат органските материјали и некои опасни хемикалии.
Во постројките за третман на отпадни води, бактериите ја разградуваат органската материја, намалувајќи ги нивоата на загадувачи. Процеси како активна тиња користат заедници на микроби кои „јадат“ органски отпад. Понатаму, одредени микроби се способни да врзуваат или конвертираат токсични соединенија, како што се тешки метали, пестициди или нафтени јаглеводороди.
Биоремедијацијата - реставрацијата на загадените средини со употреба на микроорганизми - е широко применета на почва или вода контаминирана со нафта. Нејзината предност е што е поеколошка од физичките или хемиските методи, кои ризикуваат создавање дополнителни остатоци.
6. Микробите во индустриското земјоделство и добиточната храна
Во земјоделската индустрија, микробите се користат како биоѓубрива и средства за биолошка контрола. Бактериите што го фиксираат азотот, како што е Rhizobium, помагаат во снабдувањето на растенијата со азот, намалувајќи ја зависноста од хемиски ѓубрива. Микоризните габи помагаат во апсорпцијата на вода и минерали, подобрувајќи го растот на растенијата, особено во помалку плодни почви.
Во сточарската индустрија, микробите се користат во производството на ферментирана храна и пробиотици. Пробиотиците базирани на лактобацилус или бацилус можат да помогнат во варењето на добитокот, да ја подобрат ефикасноста на храната и да го намалат ризикот од болести, со што се намалува употребата на антибиотици.
7. Улогата на микробите во текстилната, хартиената и хемиската индустрија
Микробите играат улога и во непрехранбената индустрија. Микробните ензими се користат во процесите на биополирање на текстилот за измазнување на ткаенините и намалување на грубите влакна. Во хартиената индустрија, ензимите како што е ксиланазата помагаат во процесот на белење на пулпата, намалувајќи ја употребата на груби, еколошки штетни хемикалии.
Во хемиската индустрија, микробите се користат за производство на органски киселини како што се лимонска киселина (обично од Aspergillus niger), млечна киселина (за биоразградлива пластика/PLA), како и растворувачи и ароматични соединенија. Производството базирано на микроби често се нарекува „зелена хемија“ бидејќи може да ги намали емисиите и токсичниот отпад.
Заклучок
Микробите обезбедуваат значајни придобивки за индустријата поради нивната способност да спроведуваат ефикасни, специфични и релативно еколошки биолошки процеси. Од ферментација на храна и производство на ензими до фармацевтски производи, до третман на отпад и обновлива енергија, микробите се клучна компонента на современиот индустриски напредок. Со развојот на биотехнологијата и генетскиот инженеринг, се очекува употребата на микроби да се прошири, што ќе резултира со поодржливи, енергетски ефикасни и еколошки производи. Така, микробите не се само мали организми од кои треба да се биде претпазлив, туку и стратешки партнери во различни индустриски сектори.
