ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI. Proizvodnja penicilina

Podobni dokumenti
Mehanski separacijski postopki Mehanski separacijski postopki so pogosto prvi sestavni del izolacijskih zaključnih postopkov v proizvodnih bioprocesov

Slide 1

Kmetijska šola Grm Sevno Novo mesto PROIZVODNJA IN UPORABA ENCIMOV Marec, 2007

Kolokvij iz biokemije za biologe

DISTRIBUCIJA

DISTRIBUCIJA

ALKOHOLI

1. Prehajanje snovi skozi celično membrano biološke membrane so izbirno prepustne (uravnavajo svojo kemijsko sestavo) membrana je o meja med celico oz

VARSTVO PRI DELU 1.Kaj pomeni antropometrično oblikovanje delovnih mest? Antropometrija je merjenje dimenzij človeškega telesa. Pri analizi delovnega

Microsoft Word - M docx

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ŠTUDIJ BIOTEHNOLOGIJA BIOTEHNOLOŠKI TEHNIKUM: učbenik za vaje Aleš PODGORNIK, Maja PAŠ, Peter RASPOR Ljublj

DELOVANJE KATALIZATORJEV Cilji eksperimenta: Opazovanje delovanja encima katalaze, ki pospešuje razkroj vodikovega peroksida, primerjava njenega delov

VARSTVO PRI DELU,EKOLOGIJA (LOGISTIČNI TEHNIK) 1.Kaj pomeni,antropometično oblikovanje mest? ANTROPOMETRIJA je merjenje dimenzij človeškega teleza.pri

BIOTEHNOLOŠKE TEHNIKE DELA

UREDBA KOMISIJE (EU) 2018/ z dne 28. septembra o spremembi Priloge II k Uredbi (ES) št. 1333/ Evropskega parlamen

PowerPoint Presentation

Gorivna celica

PowerPoint Presentation

Sistemi za zaznavanje celične gostote v sintezni biologiji

Add title text here

EVROPSKA KOMISIJA Bruselj, C(2018) 7942 final UREDBA KOMISIJE (EU) / z dne o spremembi prilog I, III, VI, VII, VIII, IX, X, XI in

Pripravki granulocitov iz polne krvi (buffy coat)

IZBIRNI PREDMET KEMIJA 2. TEST B Ime in priimek: Število točk: /40,5t Ocena: 1.) 22,4 L kisika, merjenega pri 0 o C in 101,3 kpa: (1t) A im

Microsoft PowerPoint - −omen_Baènik

FIZIKALNA STANJA IN UREJENOST POLIMERNIH VERIG Polimeri se od nizkomolekularnih spojin razlikujejo po naravi fizikalnega stanja in po morfologiji. Gle

No Slide Title

PowerPoint Presentation

VARNOSTNI LIST

Slide 1

UNIVERZA V LJUBLJANI

MATEMATIKA – IZPITNA POLA 1 – OSNOVNA IN VIŠJA RAVEN

Izločanje arzenovih spojin pri pacientih zdravljenih z arzenovim trioksidom

UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo Analiza delovanja membranskega sistema za pripravo vode Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študij

PowerPointova predstavitev

Dinamika požara v prostoru 21. predavanje Vsebina gorenje v prostoru in na prostem dinamika gorenja v prostoru faze, splošno kvantitativno T

Uredba o pravilih za pripravo napovedi položaja proizvodnih naprav na obnovljive vire energije in s soproizvodnjo toplote in električne energije z vis

AZ_sredstva_katalog_140306

brosura2.indd

Dia 1

Diplomsko delo SINTEZA ZAMREŽENIH ENCIMSKIH SKUPKOV IZ ENCIMA TRANSGLUTAMINAZE Junij, 2017 Špela Lesičar

Diapozitiv 1

Kanalizacija in ĊišĊenje odpadne vode

CLIQUEZ POUR AJOUTER UN TITRE

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - OVT_4_IzolacijskiMat_v1.pptx

Smernice o sistemih vodenja varnosti živil za male trgovce z živili na drobno (SFR-FSMS): prepoznavanje, razvrščanje in nadzorovanje nevarnosti v mesn

Evidenca_prejetih_vlog

Vloga za oblikovanje mnenja o izpolnjevanju pogojev za ustanovitev visokošolskega zavoda ob upoštevanju določil 3

PRILOGA I OSNOVNA SESTAVA ZAČETNIH FORMUL ZA DOJENČKE, PRIPRAVLJENIH PO NAVODILIH PROIZVAJALCA Vrednosti določene v tej prilogi se nanašajo na končno

Microsoft Word - PREDMETNIK_1_2_3_2015.doc

PowerPointova predstavitev

Osnove gastronomije PREBAVA MAKROHRANIL IN Vpliv senzoričnih lastnosti na prebavo Barbara HERLAH, univ. dipl. inž. živ. teh.

AMIN I

VARNOSTNI LIST

1 ORO , januar 2019 / Izdelal: V. Črtalič, A. Smuk / Odobril: E. Uljančič

narocila_010

AKCIJA - lesna biomasa

Microsoft Word - NOVA DELOVNA OBLEKA - KAPA_KONCNI-3.doc

DNH4 Dozirna naprava za kemikalije Voda.Dezinfekcija.Higiena. PPV2013

POROČILO IZ KONSTRUKCIJSKE GRADBENE FIZIKE PROGRAM WUFI IZDELALI: Jaka Brezočnik, Luka Noč, David Božiček MENTOR: prof. dr. Zvonko Jagličič

Nova paleta izdelkov za profesionalce!

AKCIJA - lesna biomasa

1

Microsoft PowerPoint - FK3-Cefalosporini-1112.ppt [Compatibility Mode]

PRILOGA II OSNOVNA SESTAVA NADALJEVALNIH FORMUL ZA DOJENČKE IN MAJHNE OTROKE, PRIPRAVLJENIH PO NAVODILIH PROIZVAJALCA Vrednosti, določene v Prilogi, s

PRILOGA I PARAMETRI IN MEJNE VREDNOSTI PARAMETROV Splošne zahteve za pitno vodo DEL A Mikrobiološki parametri Parameter Mejna vrednost parametra (štev

1 Naloge iz Matematične fizike II /14 1. Enakomerno segreto kocko vržemo v hladnejšo vodo stalne temperature. Kako se spreminja s časom temperat

Microsoft PowerPoint vaja-salen

B 200 S

Microsoft Word doc

VARNOSTNI LIST v skladu z Uredbo 1907/2006 Trgovsko ime: POLYTHERM Datum izdelave: Datum spremembe: Izdaja: 1 1 ODDELEK 1. IDENTIFIK

Vsebina Energija pri gorenju notranja energija, entalpija, termokemijski račun, specifična toplota zgorevanja specifična požarna obremenitev

ALGNE TEHNOLOGIJE TRENUTNO STANJE IN POTENCIALI

new format draft

Diapozitiv 1

Uredba Komisije (EU) št. 1179/2012 z dne 10. decembra 2012 o merilih za določitev, kdaj odpadno steklo preneha biti odpadek na podlagi Direktive 2008/

Trg proizvodnih dejavnikov

Powered by TCPDF ( Powered by TCPDF ( PRVA FLEKSIBILNA IZOLACIJA Z MAJHNO KOLIČINO DIMA ZA VEČJO VARNOST LJUDI Povečana va

PRILOGA II Obrazec II-A Vloga za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca elektri ne energije iz obnovljivih virov energije 1.0 Splošni podatki

Diplomsko delo DOLOČEVANJE AKTIVNOSTI NEKATERIH ENCIMOV V GRANATNEM JABOLKU september, 2018 Tamara Kobale

PowerPointova predstavitev

NAVODILA AVTORJEM PRISPEVKOV

Spodbude za omilitev podnebnih sprememb

PowerPoint Presentation

Diapozitiv 1

FIZIKA IN ARHITEKTURA SKOZI NAŠA UŠESA

Ravne,dne 23

Navodilo Struktura cene izdelka Št. dokumenta : Izdaja: 01 Datum spremembe: Stran: 1/5 NAVODILO STRUKTURA CENE IZDELKA 1. POVZETEK

mmmm

UNIVERZA V MARIBORU

BIO tehnologija S-ALFA Uporaba osnovne metode G-ALFA 1,2,3,4 za čiščenje telesa, psihe, hrane, pijače in zdravil samo za otroke, da postanejo BIO akti

ODDELEK 1: Identifikacija snovi/zmesi in družbe/podjetja 1.1 Identifikator izdelka Ime izdelka VARNOSTNI LIST po 1907/2006/ES, Člen 31 KOMPOTELA VG SE

Microsoft Word - PARKETOLIT 1554A SL.doc

Gospodarjenje z energijo

Na podlagi tretjega odstavka 64. člena Zakona o kmetijstvu (Uradni list RS, št. 45/08, 57/12 in 90/12 ZdZPVHVVR) izdaja minister za kmetijstvo in okol

Peltonova turbina ima srednji premer 120 cm, vrti pa se s 750 vrtljaji na minuto

Pravila za čezmejne pošiljke odpadkov s poudarkom na odpadkih, ki vsebujejo GFRP; izkušnje IRSOP iz izvajanja nadzora nad čezmejnim pošiljanjem odpadk

KOVINE

Microsoft Word - Conditioner for Leather 86 SDS SVN V2.doc

Transkripcija:

ZAKLJUČNI PROCESI V BIOTEHNOLOGIJI Proizvodnja penicilina

Stopnje biotehnološkega procesa Substrat priprava surovin (upstream processing) priprava reakcijske zmesi sterilizacija biotransformacija (bioproces, fermentacija) fermentacija/ biotransformacija ločevanje biomase izolacija produkta bioseparacija (downstream processing) čiščenje produkta Produkt

Sestava fermentacijske brozge voda: 80% pri proizvodnji etanola 95% pri nekaterih terapevtskih proteinih

Koncentracije produktov v reakcijskem mediju Proces 200 m 3 šarža citronska kislina mlečna kislina etanol 50-200 m 3 šarža cefalosporin penicilin streptomicin ekstracelularni encimi 50 m 3 šarža vitamin B12 riboflavin Koncentracija produkta [ut. %] 10 5 7-12 3 3-5 1 0,5-1 0,005 0,1

tržna cena (US $/kg) Odvisnost tržne cene od koncentracije v osnovnem viru (brozga, krvna plazma...) I: terapevtski proteini (faktor VIII, urokinaza) II: diagnostični encimi, monoklonska protitelesa, inzulin, luciferaza, glicerofosfat dehidrogenaza III: industrijska proizvodnja v velikih količinah (antibiotiki, proteaze, amilaze, organske kisline, etanol) koncentracija v začetni snovi (kg/m 3 ) Vir: J.L. Dwyer, 1984, Bio/Technology 2, 957-964.

Značilnosti bioprocesov po tržnih področjih Področje I Področje II Področje III Velikost proizvodnje Produkcijski organizem 0,1 10 2 kg/leto 10 3 10 5 kg/leto 10 6 10 9 kg/leto rekombinantna DNA delno rekombinantna DNA nespremenjeni organizmi (wild type) Čistost produkta zelo visoka visoka/zelo visoka relativno nizka Izkoristek procesa ni pomemben nizek/ni pomemben zelo visok Stroški surovin majhen delež 20 50 % cene 50 90 % cene Tehnike izolacije in čiščenja afinitetna kromatografija, preparativna elektroforeza adsorpcija, kromatografija, membranski procesi filtracija, ekstrakcija, adsorpcija, obarjanje, uparjanje, membranski procesi Cena izolacije in čiščenja: penicilin: 60% proizvodnih stroškov, rekombinantni proteini, monoklonska protitelesa: 80-90%

5 glavnih stopenj pri izolaciji bioproduktov Predobdelava razbitje celic stabilizacija sterilizacija flokulacija Ločevanje trdno/kapljevina filtracija sedimentacija centrifugiranje Koncentriranje membranski procesi obarjanje uparjanje ekstrakcija vakuumsko sušenje Oblikovanje končnega proizvoda sušenje kristalizacija ekstrudiranje tabletiranje Čiščenje obarjanje ekstrakcija diafiltracija adsorpcija kromatografija

BIOREAKTOR Bioseparacijski procesi - razdelitev direktna proizvodnja iz reakcijske zmesi produkti izven celic predobdelava reakcijske zmesi obdelava reakcijske zmesi produkti v celicah razbijanje celične stene ločevanje, koncentriranje frakcioniranje izolacija čiščenje PRODUKT toplota ph kemikalije centrifugiranje filtracija membranski procesi adsorpcija mehansko kemijsko biokemijsko centrifugiranje destilacija obarjanje adsorpcija ekstrakcija elektroflokulacija elektroflotacija ionska izmenjava kristalizacija kromatografija ekstrakcija dializa elektrodializa reverzna osmoza ultrafiltracija vakuumsko sušenje

Bioseparacijski procesi - zaporedje produkt = celica produkt = izvencelični produkt = intracelularni primarno koncentriranje centrifugiranje sušenje oblikovanje končnega proizvoda filtracija s pranjem ekstrakcija kapljevina/kapljevina obarjanje centrifugiranje pranje centrifugiranje sušenje primarno koncentriranje mokro mletje filtracija obarjanje centrifugiranje obarjanje centrifugiranje ionska izmenjava kromatografija ultrafiltracija vakuumsko sušenje kvas antibiotik encim

Primer: izolacija in čiščenje intracelularnega encima

Izkoristek odvisen od števila stopenj izolacije Primer: 8 stopenj v procesu izolacije, vsak 85 % izkoristek 27 % končni izkoristek produkta po 1. stopnji 0,85 po 2. stopnji 0,72 po 3. stopnji 0,61 po 4. stopnji 0,52 po 5. stopnji 0,44 po 6. stopnji 0,37 po 7. stopnji 0,32 po 8. stopnji 0,27 Če bi bil v tem procesu zahtevan 92 % celotni izkoristek, bi morala imeti vsaka od stopenj izolacije 99 % izkoristek!

Izkoristek izolacije

Izbira postopka izolacije - položaj bioprodukta: - intracelularni (v celici) - ekstracelularni (izven celice) - sama celica - koncentracija produkta v reakcijskem mediju - kemijske in fizikalne lastnosti produkta - uporaba produkta - minimalna zahtevana čistost produkta - delež nečistoč v reakcijskem mediju - tržna cena produkta

Značilnosti bioproduktov - molske mase od 60 2.000.000 g/mol (Da) - stabilnost bioproduktov funkcija: ph temperature ionske moči vrste uporabljenega topila prisotnosti površinsko aktivnih snovi prisotnosti kovinskih ionov - številne biomolekule so občutljive na strig - številne biomolekule so hidrofobne - male koncentracije produktov

osnovni parameter ločevanja velikost difuzivnost ionski naboj topnost Ločevanje glede na lastnosti snovi mikro filtracija ultrafiltracija gelska kromatografija reverzna osmoza dializa ionska izmenjava ekstrakcija klasična filtracija gostota ultracentrifugiranje centrifugiranje kapljevinski cikloni gravitacijska sedimentacija µm mm 10-4 10-3 10-7 10-6 ioni 10-2 10-1 10-5 10-4 1 makromolekule 10-3 10 mikronski delci 10-2 10-1 1 100 103 fini delci veliki delci

Velikost delcev

Karakteristike fermentacijske brozge Odvisne od: vrste mikroorganizma velikosti in oblike celic (morfologija) reoloških lastnosti gostote koncentracije celic, produktov in stranskih produktov

Morfologija celic

Nenewtonske tekočine viskoznost se spreminja s strižno hitrostjo reogram n = 1 n 1 n > 1 Material viskoznost 10 3 (Pa s) zrak 0,017 0 T ( C) voda 1 20 jajčni beljak 12 20 glicerol 100 60 ricinovo olje 1000 20 glukoza 10000 10 Ostwald-de Waelejev (potenčni ) model: K. n in. psevdoplastične tekočine a. K. n 1

Reološke karakteristike

Morfologija in reološke lastnosti fermentacijskih brozg Potenčni model: K n

Gostota fermentacijskih brozg gostota suhe biomase: cca 1400 kg/m 3 celice vsebujejo 70-80% vode gostota brozge: cca 1100 kg/m 3 peleti in flokule: manjša gostota (več vode med celicami) gostota filtrata (supernatanta): cca 1030 kg/m 3

Koncentracija biomase vrsta celic produkt koncentracija (% suhe snovi) bakterije/kvasovke proteini (single-cell) 3-6 glive citronska kislina 2-3 glive penicilin 2-4 bakterije encimi 3-5 živalske celice 0,05-0.02 rastlinske celice 0,1-5