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