Πώς οι μικροοργανισμοί δουλεύουν για τη βιομηχανία: βιομάζα και μαγιά, αλκοολική ζύμωση για ψωμί, κρασί και μπίρα, γαλακτική ζύμωση για γιαούρτι και τυρί, παραγωγή ενζύμων και εξαγωγή μετάλλων με βακτήρια.
Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΤΕΥΧΟΣ Β΄ΚΕΦ. 1015 ΛΕΠΤΑ
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Η βιομηχανία ανέβαζε την απόδοση με παραδοσιακή βελτίωση στελεχών και με βελτίωση της διαδικασίας· σήμερα προστίθενται γενετικά τροποποιημένοι μικροοργανισμοί. Οι μικροοργανισμοί προτιμώνται επειδή αναπτύσσονται πολύ γρήγορα, σε ποικίλα υποστρώματα, έχουν πολλά μεταβολικά μονοπάτια, δίνουν μεγάλες ποσότητες και τα προϊόντα τους είναι συνήθως εξωκυτταρικά.
Βιομάζα είναι τα κύτταρα που παράγονται σε βιοαντιδραστήρες· πλούσια σε πρωτεΐνη, χρησιμεύει ως τροφή ανθρώπων και ζώων, με χαμηλό κόστος και μικρό χώρο παραγωγής. Η μαγιά αρτοποιίας είναι η παλαιότερη εφαρμογή, που βιομηχανοποιήθηκε στις αρχές του 20ού αιώνα.
Οι ζύμες (ζυμομύκητες) είναι μονοκύτταροι μύκητες: με O₂ πολλαπλασιάζονται γρήγορα, χωρίς O₂ κάνουν τη γλυκόζη αιθυλική αλκοόλη. Είναι η σημαντικότερη ομάδα μικροοργανισμών της βιομηχανίας (μαγιά, αλκοολική ζύμωση, βιταμίνες C και D).
Αλκοολική ζύμωση: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂, από ζύμες όπως ο Saccharomyces cerevisiae. Δίνει καύσιμη αιθανόλη από φθηνές πρώτες ύλες (μελάσα, άμυλο αραβοσίτου) και κυρίως αλκοολούχα ποτά.
Κρασί: ο μούστος ζυμώνεται πρώτα αερόβια και μετά αναερόβια, έως περίπου 14% αλκοόλη, στους 21 έως 24 °C· η ποιότητα εξαρτάται από την ποικιλία αμπέλου, τον ζυμομύκητα και τις συνθήκες. Μπίρα: σπόροι κριθαριού βλασταίνουν ώστε το άμυλο να γίνει μαλτόζη, προστίθεται λυκίσκος και η ζύμωση δίνει 3,5 έως 8% αιθανόλη και CO₂.
Στα γαλακτοκομικά τα σάκχαρα του γάλακτος γίνονται γαλακτικό οξύ, που ρίχνει το pH και βοηθά τη συντήρηση. Γιαούρτι: παστερίωση στους 72 °C για 15 λεπτά, Lactobacillus και Streptococcus μετατρέπουν τη λακτόζη σε γαλακτικό οξύ (pH 5,5) και δίνουν αιθανάλη για το άρωμα· επώαση 12 ώρες στους 32 °C.
Τυρί: βακτήρια γαλακτικού οξέος και ρεννίνη (από στομάχι μόσχου ή σήμερα από βακτήρια) που υδρολύει την καζεΐνη και σχηματίζει τυρόπηγμα· το είδος του τυριού εξαρτάται από τους μικροοργανισμούς. Τα περισσότερα ένζυμα (αμυλάσες, πρωτεάσες, λιπάσες) φτιάχνονται από μικροοργανισμούς και πάνε κυρίως στα απορρυπαντικά.
Βιομεταλλουργία: βακτήρια όπως ο Thiobacillus ferrooxidans εξάγουν χαλκό από φτωχά μεταλλεύματα όπως ο χαλκοπυρίτης (CuFeS₂), και άλλα μέταλλα όπως ουράνιο, κοβάλτιο, μόλυβδο. Επιτρέπουν χρήση φτωχών κοιτασμάτων, έκπλυση από επιφανειακά στρώματα και λιγότερη ενέργεια και ρύπους.
Ένζυμα του σιταριού διασπούν το άμυλο του αλευριού σε μαλτόζη και γλυκόζη. Οι ζυμομύκητες (κυρίως Saccharomyces cerevisiae) κάνουν χωρίς οξυγόνο τη γλυκόζη αιθανόλη και CO₂· το CO₂ διογκώνει τη ζύμη και η αιθανόλη εξατμίζεται στο ψήσιμο.
Πώς γίνεται η ζύμωση του μούστου στο κρασί;
Σε δύο στάδια: πρώτα ο μύκητας αναπτύσσεται αερόβια· όταν τελειώσει το οξυγόνο, μετατρέπει αναερόβια τα σάκχαρα σε αιθυλική αλκοόλη. Η ζύμωση σταματά όταν η αλκοόλη φτάσει περίπου το 14%, που οι ζύμες δεν αντέχουν, και γίνεται στους 21 έως 24 °C.
Γιατί οι μικροοργανισμοί είναι καλοί παραγωγοί ενζύμων;
Αναπτύσσονται γρήγορα και δίνουν μεγάλες ποσότητες σε λίγο χρόνο. Τα περισσότερα ένζυμά τους είναι εξωκυτταρικά, άρα απομονώνονται και καθαρίζονται φθηνότερα, και επειδή ζουν σε ποικίλες συνθήκες δίνουν και ένζυμα που αντέχουν σε ακραίες συνθήκες, όπως υψηλή θερμοκρασία.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.