Предности микроба за индустрију
Микроби се често посматрају као сићушна бића која изазивају болести. Међутим, у индустријском свету, микроби су кључни „радници“ који помажу људима да производе разне производе, повећавајући ефикасност производних процеса и смањујући загађење животне средине. Микроби – попут бактерија, гљивица, квасца и микроскопских алги – имају различите метаболичке способности. Ове способности индустрија користи за прераду сировина у производе високе вредности. Овај чланак разматра предности микроба у индустрији, од хране и фармацеутских производа до енергије и управљања отпадом.
1. Микроби у прехрамбеној индустрији и индустрији пића
Једна од употреба микроба најрелевантнијих за свакодневни живот је у прехрамбеној индустрији. Процес ферментације , који укључује активност микроорганизама, може побољшати укус, арому и текстуру хране, као и продужити рок трајања хране.
Добро познат пример је прављење хлеба, где квасац Saccharomyces cerevisiae производи угљен-диоксид, који узрокује нарастање теста. У индустрији пића, микроби играју улогу у производњи пива, вина и других ферментисаних пића производњом алкохола и једињења за побољшање укуса.
У Индонезији, разне традиционалне намирнице такође зависе од микроба, као што су темпех (од стране Rhizopus oligosporus), тракаста трака (комбинација квасца и бактерија млечне киселине), јогурт (од стране Lactobacillus и Streptococcus) и соја сос (слојевита ферментација са гљивицама и бактеријама). Поред побољшања укуса, ферментација може повећати и хранљиву вредност, на пример повећањем доступности одређених витамина или разградњом антинутријентних једињења у храни.
У индустријским размерама, ферментација омогућава конзистентну, контролисану производњу и релативно је енергетски ефикасна у поређењу са хемијским процесима који захтевају високе температуре или притиске.
2. Микроби за индустријску производњу ензима
Микроби су природне фабрике ензима. Ензими су биолошки катализатори који убрзавају хемијске реакције. Модерној индустрији су потребни ензими за разне сврхе јер су специфични, ефикасни и еколошки прихватљиви.
Неки примери ензима које производе микроби и њихова употреба укључују:
– Амилаза за разградњу скроба у шећер, користи се у индустрији хлеба, глукозног сирупа и пива.
– Протеаза за разградњу протеина, широко се користи у индустрији детерџената, преради меса и производњи сира.
– Целулаза за разградњу целулозе, користи се у текстилној, папирној и биоенергетској индустрији.
– Липаза за разградњу масти, користи се у прехрамбеној, детерџентној и козметичкој индустрији.
Бактерије попут Bacillus-а и гљивице попут Aspergillus-а се често бирају јер се лако култивишу и способне су да производе велике количине ензима.
3. Микроби у фармацеутској и здравственој индустрији
Фармацеутска индустрија је једна од области која се у великој мери ослања на микробе. Антибиотике попут пеницилина открила је гљивица Penicillium, док многе друге антибиотике производе бактерије из земљишта попут Streptomyces. До данас, микроби остају извор нових антимикробних једињења и сировина за производњу лекова.
Поред антибиотика, микроби се користе за производњу:
– Одређене вакцине развијене коришћењем техника микробне културе или генетског инжењеринга.
– Хормон инсулин се сада широко производи коришћењем бактерије Escherichia coli или квасца путем технологије рекомбинантне ДНК.
– Витамини и аминокиселине, као што су витамин Б12 или лизин, који су важни у здравственим суплементима и храни за животиње.
Улога микроба расте са напретком биотехнологије, која омогућава модификацију микроба како би се произвели ефикаснији и безбеднији лекови.
4. Микроби у енергетској индустрији: биогориво и биогас
Растућа потражња за енергијом подстиче развој обновљивих извора енергије. Микроби нуде решење кроз производњу биогорива. На пример, квасац може претворити шећер у етанол, који се може користити као гориво (биоетанол). Биоетанол се може производити од шећерне трске, кукуруза, касаве или другог пољопривредног отпада богатог угљеним хидратима.
Поред тога, анаеробни микроби играју улогу у производњи биогаса, мешавине гасова састављене првенствено од метана. Биогас се производи разградњом органског отпада као што су сточни стајњак, остаци хране или пољопривредни отпад. Овај процес не само да генерише енергију, већ и смањује запремину и мирис отпада, и производи остатке који се могу користити као ђубриво.
Неке врсте алги такође имају потенцијал да производе нафту која се може прерадити у биодизел. Иако трошкови производње остају изазовни, истраживања настављају да чине биоенергију засновану на микробима конкурентнијом.
5. Микроби за третман отпада и биоремедијацију
Индустрија производи течни и чврсти отпад који може загадити животну средину. Микроби се користе у пречишћавању отпадних вода због своје способности да разлажу органске материјале и неке опасне хемикалије.
У постројењима за пречишћавање отпадних вода, бактерије разлажу органску материју, смањујући нивое загађивача. Процеси попут активног муља користе заједнице микроба који „једу“ органски отпад. Штавише, одређени микроби су способни да везују или претварају токсична једињења, као што су тешки метали, пестициди или нафтни угљоводоници.
Биоремедијација — обнављање загађене средине помоћу микроорганизама — широко се примењује на земљиште или воду контаминирану нафтом. Њена предност је у томе што је еколошки прихватљивија од физичких или хемијских метода, које ризикују стварање додатних остатака.
6. Микроби у индустријској пољопривреди и сточној храни
У пољопривредној индустрији, микроби се користе као биођубрива и средства за биолошку контролу. Бактерије које фиксирају азот, као што је Rhizobium, помажу у снабдевању биљака азотом, смањујући зависност од хемијских ђубрива. Микоризне гљивице помажу у апсорпцији воде и минерала, побољшавајући раст биљака, посебно у мање плодним земљиштима.
У сточарској индустрији, микроби се користе у производњи ферментисане хране и пробиотика. Пробиотици на бази лактобацила или бацила могу помоћи у варењу код стоке, побољшати ефикасност хране и смањити ризик од болести, чиме се смањује употреба антибиотика.
7. Улога микроба у текстилној, папирној и хемијској индустрији
Микроби такође играју улогу у индустријама које нису прехрамбене. Микробни ензими се користе у процесима биополирања текстила за заглађивање тканина и смањење грубих влакана. У индустрији папира, ензими попут ксиланазе помажу у процесу бељења пулпе, смањујући употребу јаких, еколошки штетних хемикалија.
У хемијској индустрији, микроби се користе за производњу органских киселина као што су лимунска киселина (обично из Aspergillus niger), млечна киселина (за биоразградиву пластику/PLA), као и растварачи и ароматична једињења. Производња заснована на микробима се често назива „зелена хемија“ јер може смањити емисије и токсични отпад.
Закључак
Микроби пружају значајне користи индустрији због своје способности да спроводе ефикасне, специфичне и релативно еколошки прихватљиве биолошке процесе. Од ферментације хране и производње ензима до фармацеутских производа, третмана отпада и обновљивих извора енергије, микроби су кључна компонента модерног индустријског напретка. Са развојем биотехнологије и генетског инжењеринга, очекује се да ће се употреба микроба проширити, што ће резултирати одрживијим, енергетски ефикаснијим и еколошки прихватљивијим производима. Дакле, микроби нису само мали организми на које треба обратити пажњу, већ и стратешки партнери у различитим индустријским секторима.
