a la producción de enfermedades, tanto en el hombre como en los animales, y que también se pueden extender al deterioro producido sobre alimentos y materiales diversos.
La Microbiología Industrial se ocupa fundamentalmente de las actividades útiles de los microorganismos.
El término microorganismo se aplica en esta monografía, con el mismo crite- rio que el utilizado por Palleroni, o sea a organismos tales como bacterias, hongos y levaduras, es decir procariotes y eucariotes con inclusión de algas microscópi- cas, pero que no comprende a los virus. Aunque existen aplicaciones industriales de los virus como es el caso de la producción de algunas vacunas esos procesos quedan excluídos de esta monografía.
Las aplicaciones de los microorganismos datan de tiempo inmemorial. El hombre hizo uso de ellos sin saber que éstos existían desde que inventó o descu- brió al azar la manera de hacer cerveza, vinagre, vino o pan. La cerveza era cono- cida antes del 6000 a.C. por sumerios y babilonios, y en el antiguo Egipto existía ya verdadera producción en 1700 a.C.; el vinagre se producía desde antes de esa fecha y el vino es también muy antiguo, ya que existe evidencia de su producción antes del 2000 a.C. en Egipto y China, y finalmente el pan se conoce desde 4000 a.C. aproximadamente.
Se puede afirmar que hasta comienzos del siglo XX existe muy poco o ningún control de los procedimientos utilizados para la elaboración de esos productos o alimentos. En un análisis cronológico se pueden fijar 4 grandes etapas en el de- sarrollo de la Microbiología Industrial: 1) hasta 1900; 2) 1900-1945; 3) 1945-1979 y 4) 1979 hasta el presente, y considerar el comienzo del siglo como el inicio de cierto control en los procesos de utilización de cultivos puros.
A partir de 1900 comienza la etapa de producción de una serie de productos nuevos que se suman a los conocidos desde la más remota antigüedad, y que son la levadura de cerveza, glicerol, ácido láctico, acetona butanol y etanol.
Hasta el 1945 poco se esperaba del futuro de la Microbiología Industrial, ya que solamente unos pocos productos eran fabricados con microorganismos, y ade- más varios de esos productos podían obtenerse por otras vías, ya más convenien- tes por razones económicas, como etanol, ácido láctico o acetona butanol.
Con el advenimiento de la penicilina en 1945 y la necesidad de su produc- ción, se produce un impacto formidable sobre los procedimientos microbiológicos, ya que se plantea el desafío de la producción en gran escala en condiciones de mucho mayor control y con necesidad de operaciones más complejas para la sepa- ración y purificación de los productos. Como consecuencia de los avances logrados en esos desarrollos se produce en pocos años la aparición de un gran número de nuevos productos, como otros antibióticos, aminoácidos, esteroides, enzimas, bio- masa aplicada a la alimentación animal y humana (proteínas unicelulares), nu- cleótidos, etc.
A partir de 1979 la Microbiología Industrial recibe un nuevo y notable impul- so que se suma al anterior cuando se concretan a nivel de procedimientos prácti- cos las posibilidades que ofrece la ingeniería genética, disciplina surgida como consecuencia del avance de la Biología Molecular. Este nuevo impulso posibilita la producción industrial, basada en la utilización de microorganismos recombi- nantes, de sustancias nuevas nunca producidas antes por esa vía como la insuli- na, hormona de crecimiento, interferón y otras de muy reciente aparición en el mercado de productos relacionados con el área de la salud.
Con la evolución cronológica comentada se fue también produciendo una evo- lución en los conceptos involucrados, ya que con el avance de los conocimientos y sobre todo con la necesidad de resolver problemas de producción vinculados a procesos cada vez más complejos, se fue haciendo necesaria la participación de ingenieros y bioquímicos además de los microbiólogos, y se fue produciendo tam- bién la integración de conocimientos provenientes de varias disciplinas. Se fue
profundizando, por ejemplo, el estudio de los microorganismos de interés indus-
trial, no sólo en sus aspectos microbiológicos, sino también en relación a los re- querimientos surgidos de las aplicaciones industriales de los mismos. Se fue así diferenciando la metodología general empleada en la selección, mantenimiento y mejoramiento de los microorganismos, ya que estos aspectos debían orientarse a los productos de interés y al aumento de la productividad de las cepas emplea- das. Lo mismo sucedió con los requerimientos :de los medios de producción que deben incluir consideraciones económicas además de las microbiológicas. En los aspectos tecnológicos se produjeron también evoluciones necesarias, ya que de las cubas clásicas de fermentación construídas de materiales diversos y con poca instrumentación se pasó a biorreactores de acero inoxidable muy instrumenta- dos.
El desarrollo de los procesos en los reactores y la interacción microorganis- mo-medio que en los mismos requirió aportes fundamentales de la Bioquímica y Fisiología Microbiana, como el conocimiento de las rutas metabólicas, cinética enzimática, mecanismos de regulación y estudios acerca de la influencia del me- dio ambiente sobre la productividad del proceso. Con respecto a la Tecnología se incorporaron conocimientos fundamentales de fenómenos de transporte como transferencia de materia, calor y cantidad de movimiento y criterios de cambio de escala.
Por otra parte, y como consecuencia de la contribución de otras disciplinas básicas como la Química, se fueron incorporando también conceptos de termodi- námica y estequiometría que se integraron con los de la cinética enzimática para ser aplicados al crecimiento microbiano y a la formación de productos. Con todos esos conceptos emanados de la Microbiología, Química, Bioquímica y Tecnología, se constituyeron las bases de la Microbiología Industrial actual.
La presente monografía considera esencialmente las bases de la Microbiolo- gía Industrial sin entrar en los aspectos ingenieriles, es decir trata de aquellos temas que corresponden al microorganismo como su selección, mantenimiento y mejoramiento, el diseño y formulación de los medios, estequiometría y cinética del crecimiento microbiano y de formación de producto y modos de operación de los reactores. Finalmente y como ejemplo de aplicación se consideran dos indus- trias típicas y el tratamiento de efluentes.
La Microbiología Industrial abarca, como ya dijimos, todos aquellos procesos que se realizan con microorganismos, y aunque conceptualmente pueden conside- rarse también procesos de fermentación a los que se realizan con microorganis- mos sin crecimiento, ya sea en suspensión o inmovilizados, esta monografía está limitada únicamente a los procesos con células en crecimiento, que son por otra parte los más importantes.
En Microbiología Industrial se utilizan los términos fermentación y fermen- taciones industriales, para caracterizar a los procesos o tecnologías basados en el uso de microorganismos. El término "fermentación", que deriva del latín f erm en- tar (hervir), inicialmente reservado a la actividad microbiana anaerobia, se fue aplicando asimismo a procesos aerobios y finalmente también a aquéllos que uti- lizan células animales y vegetales. En la actualidad se está haciendo muy gene- ral y se corre el peligro de no poder aplicarlo con precisión a un determinado tipo de proceso biológico. Nosotros preferimos conservar el término ya que está am- pliamente divulgado, y por otra parte muy arraigado en todo el mundo. Es por ello que los procesos de la Microbiología Industrial o las fermentaciones indus- triales, o los procesos de fermentación, son o pueden considerarse como sinóni- mos, y es en ese sentido que serán empleados en esta monografía.
Con respecto a los símbolos y unidades empleados, que están considerados especialmente en el capítulo 1, se decidió emplear aquellos que son los más acep- tados por la mayoría de los especialistas.
Es importante destacar que para la comprensión de los temas tratados es ne- cesario que el lector tenga conocimientos generales de Microbiología, Química y Bioquímica, además de cierto nivel de conocimiento matemático. Es muy conve- niente, por ejemplo, que el lector haya leído previamente las monografías de las series biológicas, como así también algunas correspondencias a temas de Quími- ca y Matemáticas ya publicados por la OEA. Finalmente y con objeto de facilitar al lector la posibilidad de ampliar los conocimientos sobre los temas tratados, se incluyen en cada capítulo algunas lecturas recomendadas.
Descarga
http://www.4shared.com/document/0HbvsxUQ/Microbiologa_Industrial__R_Ert.html
Entradas
