ביוטכנולוגיה/תהליכי תסיסה

רקע היסטורי והגדרת המהות של תהליך התסיסה :

תסיסה (=פרמנטציה) - פרמנטציה מהמילה הלטינית Fevere שפרושה רתיחה או התססה. המילה שימשה בעבר לתאר את השפעת השמרים על מיץ פירות או לתיאור תהליך התסיסה שנוצר משעורה מנובטת.

תהליכי תסיסה בעבר וכיום

תהליכי התסיסה התבצעו ללא תודעה במשך שנים, כמו ליצור בירה, גבינות, לחם ועוד. בקרב האנשים לא הייתה התודעה, כי תהליכים אלו מתבצעים על ידי יצורים זעירים.

תהליכי תסיסה נעשו במהלך ההיסטוריה ללא בקרה אלא מתוך ניסיון. תהליכים מבוקרים מתחילים עם ייצור פניצילין בשנות ה-40 של המאה ה-20 (תק' מלה"ע הראשונה) בעקבות ממצאיהם של לבנהוק ופסטר. חשיבות הבקרה :

• תהליך יעיל – אין זיהומים ואין בזבוז משאבים.
• התוצר זהה תמיד – ניתן לשחזר את התהליך.

ההגדרה הרחבה של תסיסה

בעבר, תהליך מעבר אלקטרונים בו המולקולה האחרונה המקבלת אלקטרונים אינה חמצן (בקיצור נשימה אנארובית). כיום, הורחב; כל תהליך מטבולי (תהליך חילוך חומרים - תהליך המתרחש ביצורים חיים, של קליטת חומרים מהסביבה, עיבודם, הפקת אנרגיה וחומרי בניין מהם ופליטת הפסולת) במיקרואורגניזמים המתרחש בנוכחות או בהעדר חמצן.

שש קטגוריות לתהליכי תסיסה

תהליכי תסיסה בהם מיצרים :

• יצור ביומסה מיקרוביאלית – ייצור השמרים או החיידקים עצמם כתוצר.
• ייצור ביופולימרים (פולימרים = מולקולה ענק החוזרת על עצמה)- תוצר התהליך הוא פולימר ביולוגי. כמו למשל רב סוכר, אנזימים (המשמשים למחקר, רפואה ובתעשיית הניקוי) ועוד.
• ייצור מטבוליטים (תוצר של פעילות חילוף חומרים בתא)מיקרוביאליים :
  • מטבוליטים אנבוליים – מעורבים בתהליכי הבנייה של התא (כמו למשל: חומצה אמינית, ויטמינם ועוד), כלומר התא מייצר אותם למטרה מסוימת.
  • מטבוליטים קטבוליים – מעורבים בתהליכי פירוק של התא (כמו למשל אתנול, אצטון, ח. חומץ), כלומר תוצרי לוואי של תהליך פירוק (למשל : מתהליך פירוק גלוקוז נפלטים מים וחמצן דו חמצני כתוצרי לוואי) .
• ייצור תערובות מותססות – מצע התסיסה הוא התוצר (כמו בירה ויין). התכולה בפרמנטור לאחר הוצאת השמרים הוא התוצר.
• תהליכי היפוך ביולוגי – מצבים בהם התוצר מתקבל בעקבות שינוי אנזימטי קטן. כך למשל לייצור אנטיביוטיקה אנו נזקקים לשלב העמידה בו נוצרת האנטיביוטיקה ולכן אנו יוצרים תנאים דומים לשלב העמידה (מחסור בחומרים בסיסים) בכדי שהחיידקים יחשבו כי הם במצב עקה.
• ביוטכנולוגיה סביבתית – תהליך ביוטכנולוגי חשוב לא רק לייצור חומר מסחרי אלא גם למחזור הפסולות (מים מזוהמים, הפרשות של בע"ח, שאריות של ירקות ועוד) ובכך לשמירה על הסביבה. הטיפול בפסולת תלוי בסוגה. ישנם 2 סוגי פסולות (שני ההיבטים של טיפול בחומרי הפסולת):
  • פסולת המזיקה האקולוגית לסביבה – סילוק חומרי גלם שבריכוז גבוהה יגרום נזק לסביבה.
  • פסולת כלכלית – הפסולת יכולה לשמש כמקור גלם ממוחזר. למשל : לייצור גז בישול המתבצע מתסיסה אנארובית של זבל פירות נוצר חומר לוואי המשמש כמזון לבע"ח ודשן לחקלאות.