1
MICROBIOLOGIE
- DEEL I -
Prof. Dr. ir. J. Swings
LES 7
« Biology of Microorganisms », 9de ed. (2000)
HOOFDSTUK 11: Industriële microbiologie
11.1 Industriële micro-organismen en hun producten
11.2 Groei en produktvorming in industriële processen
11.3 Eigenschappen van grootschalige fermentaties
11.4 Up-scaling van fermentaties
2
HOOFDSTUK 11: Industriële microbiologie
11.1 Industriële micro-organismen en hun producten
11.2 Groei en produktvorming in industriële processen
11.3 Eigenschappen van grootschalige fermentaties
11.4 Up-scaling van fermentaties
Cultuur collecties
Afkorting naam, plaats
ATCC American Type Culture Collection, VS
BCCM Belgium Co-ordinated Collections of Micro-organisms, België
CBS Centraalbureau voor Schimmelculturen, Nederland
DSMZ Deutsche Sammlung von Mikroorganismen
und Zellkulturen, Duitsland
3
Produkten van industriële microbiologie
Fig 11.1
HOOFDSTUK 11: Industriële microbiologie
11.1 Industriële micro-organismen en hun producten
11.2 Groei en produktvorming in industriële processen
11.3 Eigenschappen van grootschalige fermentaties
11.4 Up-scaling van fermentaties
4
Primaire metabolieten
Fig 11.2
Secundaire metabolieten
Fig 11.2
5
Relatie tss. primaire en secundaire metabolieten
Fig 11.3
HOOFDSTUK 11: Industriële microbiologie
11.1 Industriële micro-organismen en hun producten
11.2 Groei en produktvorming in industriële processen
11.3 Eigenschappen van grootschalige fermentaties
11.4 Up-scaling van fermentaties
6
Een industriële fermentor
Fig 11.4
7
HOOFDSTUK 11: Industriële microbiologie
11.1 Industriële micro-organismen en hun producten
11.2 Groei en produktvorming in industriële processen
11.3 Eigenschappen van grootschalige fermentaties
11.4 Up-scaling van fermentaties
Fig 11.6
Scale-up
8
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
Het ideale industriële micro-organisme
• Reincultuur
• Stabiel
• Sporen
• Groeit vlug / op grote schaal
• Onschadelijk
• Genetisch te manipuleren
• Cellen verwijderen
9
Industriële microbiologie
• Antibiotica
• Vitaminen
• Aminozuren
• Enzymen
• Azijn
• Gist
• Alcohol
• Proteïnen
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
10
Commercieel geproduceerde antibiotica
Antibiotica producerend micro-organisme
Bacitracine Bacillus licheniformis (EFB)
Cephalosporine Cephalosporium species (F)
Kanamycine Streptomyces kanamyceticus (A)
Penicilline Penicillium chrysogenum (F)
Tetracycline Streptomyces rimosus (A)
Fig 11.7
11
Fig 11.7
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
12
Fig 11.9
Fig 11.11
13
Fig 11.10
Fig 11.8
14
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
Fig 11.13
15
Monosodium glutamaat (MSG)
• L-glutamaat
• Smaakversterker
• In champignons
• « Chinese restaurant syndroom »
16
Fig 11.14
Fig 11.14
17
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
18
Waspoeders
Proteasen
Lipasen
Cellulase
Amylase
High fructose corn syrup
α-amylase
Gluco amylase
Glucose isomerase
Mais zetmeel
Glucose + fructose
19
Fig 11.17
Geimmobiliseerde enzymen
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
20
Habitats azijnzuurbacteriën
fruit en bloemen frisdranken
bijenkorf nata de coco
wijn looien
bier melkzuur-gepreserveerd vlees
palmwijn kaas produktie
sake kefir
tequila azijn
thee cider bloem
Doorsnede ingeënte appelBoscoop
Acetobacter AcetobacterGluconobacter
21
Fig 11.19
22
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
23
Fig 11.21
24
LES 7
HOOFDSTUK 11: industriële microbiologie
11.5 Isolatie en characterizering van antibiotica
11.6 Industriële produktie van antibiotica
11.7 Vitaminen en aminozuren
11.8 Microbiële bioconversies
11.9 Enzymen
11.10 Azijn
11.12 Gist
11.13 Alcohol en alcohol-houdende dranken
25
Glucose → 2EtOH + 2 CO2
180 92 88
(druif: 12-27 % suikers)
26
Wijntypes
• Rode
• Witte
• Zoete
• Droge
• Schuimwijn
• Champagne
• Versterkte wijn
SauternesEisweinSpätlese
SherryPortoMadeira
• Ciders & perries
• Sake
• Palmwijn
• Mede
• Pulque
Fig 11.23
27
Fig 11.22
Bier!
Hoge gisting
Lage gisting
S. cerevisiae15 – 25°CAles, Engelse 4 – 6d
S. carlsbergensis5 – 10°CPilsener, Lager 6 – 12d
28
Gerst bevat:60% zetmeel10% N houdende
stof
7 – 8 dagen kieming van gerst
Eesting vd mout
Extraktieketel30’ 45 – 50° proteolyse30’ 63 – 65° β-amylase30’ 70 – 75° totale
versuikering
Draf
Fig 11.24
29
Fig 11.25
Geestrijk vocht
Substraten voor bio-ethanol produktie
Melasse
Zetmeel
Jeruzalem artisjok
Cellulose
Wei
30
Mogelijke alcohol opbrengst (1000L/ha)
Suikerriet 3.6 – 8
Maniok 1.8 – 7.5
Jeruzalem artisjok 3.6 – 7.6
Suikerbiet 3 – 4.5
Aardappelen 1.8 – 4.2
Graan 1.2 – 2.4
Levensmiddel
vs.
Brandstof
31
Quorn
→ Fusarium graminearum
→ 12% proteins
5% fibres
3% fat
no chlolesterol
85 kcal / 100g