BPE11304 – Biotechnologie 1
Taak 1: het instituut
Citroenzuur
• Voor de productie van citroenzuur wordt gebruik gemaakt van de schimmel Aspergillus
niger. Deze schimmel zet suikers snel om in citroenzuur, en groeit optimaal bij lage pH
waardoor er minder kans op besmetting is.
• Melasse, een bijproduct van de verwerking van suikerriet en suikerbiet, wordt als
beginproduct gebruikt. Dit is goedkoper dan glucose, en even efficiënt.
• Het productieproces:
o Fermentatie: de temperatuur van de fermentor is tussen de 25-30 oC, de
optimum temperatuur van Aspergillus niger. De schimmel zet binnen 10 dagen
melasse om in ruw citroenzuur.
Biologische vorming van citroenzuur is enzymatisch. Om een hoge opbrengst te
krijgen, moet er een ongestoorde stroom van koolhydraten door de glycolyse
lopen.
o Filtratie: in de fermentatievloeistof zitten vaste onzuiverheden. Deze worden hier
uit de vloeistof verwijderd en kunnen als co-product hergebruikt worden.
o Isolatie 1: aan ruw citroenzuur wordt kalk toegevoegd. Het calcium slaat neer
met citroenzuur waardoor het als onoplosbaar calciumcitraat geïsoleerd kan
worden.
o Isolatie 2: aan calciumcitraat wordt zwavelzuur toegevoegd. Hierdoor ontstaat er
neerslag tussen het calcium en het sulfaat en wordt er vast gips (=calciumsulfaat)
gevormd, en je houdt een zuivere citroenzuuroplossing over.
o Zuivering & ontkleuring: door ionenuitwisseling wordt de citroenzuuroplossing
gezuiverd en ontkleurd. Ongewenste ionen worden uitgewisseld voor gewenste
ionen.
o Verdampen: het resterende water in de oplossing wordt verdampt en je houdt
zuivere uitgekristalliseerde citroenzuur over.
o Zeven: door het gekristalliseerde citroenzuur te zeven, ontstaan citroenzuur-
bolletjes. De grootte van de bolletjes hangt af van de wens van de klant.
• De functie van citroenzuur is erg breed. Het wordt veel in etenswaren gebruikt als
smaakstoffen of houdbaarheidsmiddel, vooral in frisdranken. Het wordt ook in
schoonmaakmiddelen en cosmetische producten gebruikt.
Humane insuline
• Insuline is een hormoon wat gemaakt wordt in de beta cellen van de alvleesklier. Als de
glucoseconcentratie in het bloed stijgt, laat de alvleesklier insuline vrij, waardoor glucose
uit het bloed wordt opgenomen.
• Als er geen insuline meer geproduceerd wordt (diabetes), heb je een constant verhoogde
suiker- spiegel, waardoor je lichaam sneller veroudert dan normaal. Deze mensen
moeten externe insuline toegediend krijgen.
• Tot de jaren 80 van de vorige eeuw, werd insuline uit de alvleesklieren van koeien en
varkens geperst en opgezuiverd. Deze methode was inefficiënt en kon vervelende
bijwerkingen hebben, doordat 1 van de 51 aminozuren verschilt van menselijk insuline.
, • Door stukken coderend DNA in te bouwen in circulair DNA van een micro-organisme,
gaan deze micro-organismen en hun nakomelingen dat eiwit produceren. De eerste
versie van humane insuline met deze methode kwam in 1982 op de markt.
• De controle van elke batch productie is heel streng, om te kijken of de kwaliteit nog goed
genoeg is (geen genmutaties, besmetting, etc.).
• Het productieproces:
o Getransformeerde E. coli wordt gekweekt in fermentors. Elke fermentor wordt
elke keer geheel opnieuw gestart met een pure enting van de eerste E. coli stam
om elke lading insuline gelijk te houden.
o Na de fermentatie worden de bacteriën van het water gescheiden d.m.v. een
centrifuge. De bacteriën vormen een pellet op de bodem van het vat. De vloeistof
wordt weggepompt en een nieuwe vloeistof wordt toegevoegd waardoor de
celmembranen afbreken, en insuline uit de bacteriën vrijkomt.
o Het verkregen product is nog geen werkend insuline, en wordt proinsuline
genoemd. Om het werkzaam te maken, wordt een enzym toegevoegd. Dit enzym
knipt een stuk uit het proinsuline, wat dan vervolgens een werkzame vorm
aanneemt.
o Het mengsel wordt door speciale kolommen geleid. Deze kolommen zijn gevuld
met een ondoorzichtige substantie, een mengsel van verschillende grote
moleculen. Dit mengsel is bedoeld om de insuline te scheiden van alle andere
moleculen, op basis van elektrische lading, zuurgraad, grootte etc.
o Insuline is het enige wat uit de kolommen komt. Het wordt nog 1 keer behandeld
om alle insuline moleculen netjes recht te krijgen.
o Insuline wordt met behulp van zink gekristalliseerd tot een makkelijk te
verpakken vorm.
Industriële enzymen
• Industriële enzymen zijn enzymen die op grote schaal in de industrie geproduceerd
worden om ze in producten te verwerken of voor andere industriële processen te
gebruiken.
• Het productieproces:
o Enzymen die worden gebruikt voor industriële toepassingen worden
geproduceerd door gecontroleerde fermentatie in grote, gesloten fermentatie-
tanks, met behulp van een goede productiestam onder specifieke
omstandigheden.
o Na de fermentatie worden de productie stamcellen geïnactiveerd en verwijderd
met een centrifuge of filtratie. De cellen met het geproduceerde enzym worden
gescheiden van zijn productiestam.
o De enzymen worden uit de cellen gehaald.
o Het enzymconcentraat wordt gezuiverd en gestabiliseerd met verdunnings-
middelen. Enzymproducten worden vloeibaar of in korrels geleverd, afhankelijk
van de toepassing.
• Productie van enzymen door fermentatie heeft een aantal voordelen. Het zorgt voor een
constante kwaliteit van het product en een hoge productieopbrengst. Het helpt ook om
enzymen te verkrijgen die specifiek gericht zijn op het uitvoeren van specifieke taken
onder vereiste omstandigheden.
• Voor de productie worden schimmels of bacillus gebruikt.
Taak 1: het instituut
Citroenzuur
• Voor de productie van citroenzuur wordt gebruik gemaakt van de schimmel Aspergillus
niger. Deze schimmel zet suikers snel om in citroenzuur, en groeit optimaal bij lage pH
waardoor er minder kans op besmetting is.
• Melasse, een bijproduct van de verwerking van suikerriet en suikerbiet, wordt als
beginproduct gebruikt. Dit is goedkoper dan glucose, en even efficiënt.
• Het productieproces:
o Fermentatie: de temperatuur van de fermentor is tussen de 25-30 oC, de
optimum temperatuur van Aspergillus niger. De schimmel zet binnen 10 dagen
melasse om in ruw citroenzuur.
Biologische vorming van citroenzuur is enzymatisch. Om een hoge opbrengst te
krijgen, moet er een ongestoorde stroom van koolhydraten door de glycolyse
lopen.
o Filtratie: in de fermentatievloeistof zitten vaste onzuiverheden. Deze worden hier
uit de vloeistof verwijderd en kunnen als co-product hergebruikt worden.
o Isolatie 1: aan ruw citroenzuur wordt kalk toegevoegd. Het calcium slaat neer
met citroenzuur waardoor het als onoplosbaar calciumcitraat geïsoleerd kan
worden.
o Isolatie 2: aan calciumcitraat wordt zwavelzuur toegevoegd. Hierdoor ontstaat er
neerslag tussen het calcium en het sulfaat en wordt er vast gips (=calciumsulfaat)
gevormd, en je houdt een zuivere citroenzuuroplossing over.
o Zuivering & ontkleuring: door ionenuitwisseling wordt de citroenzuuroplossing
gezuiverd en ontkleurd. Ongewenste ionen worden uitgewisseld voor gewenste
ionen.
o Verdampen: het resterende water in de oplossing wordt verdampt en je houdt
zuivere uitgekristalliseerde citroenzuur over.
o Zeven: door het gekristalliseerde citroenzuur te zeven, ontstaan citroenzuur-
bolletjes. De grootte van de bolletjes hangt af van de wens van de klant.
• De functie van citroenzuur is erg breed. Het wordt veel in etenswaren gebruikt als
smaakstoffen of houdbaarheidsmiddel, vooral in frisdranken. Het wordt ook in
schoonmaakmiddelen en cosmetische producten gebruikt.
Humane insuline
• Insuline is een hormoon wat gemaakt wordt in de beta cellen van de alvleesklier. Als de
glucoseconcentratie in het bloed stijgt, laat de alvleesklier insuline vrij, waardoor glucose
uit het bloed wordt opgenomen.
• Als er geen insuline meer geproduceerd wordt (diabetes), heb je een constant verhoogde
suiker- spiegel, waardoor je lichaam sneller veroudert dan normaal. Deze mensen
moeten externe insuline toegediend krijgen.
• Tot de jaren 80 van de vorige eeuw, werd insuline uit de alvleesklieren van koeien en
varkens geperst en opgezuiverd. Deze methode was inefficiënt en kon vervelende
bijwerkingen hebben, doordat 1 van de 51 aminozuren verschilt van menselijk insuline.
, • Door stukken coderend DNA in te bouwen in circulair DNA van een micro-organisme,
gaan deze micro-organismen en hun nakomelingen dat eiwit produceren. De eerste
versie van humane insuline met deze methode kwam in 1982 op de markt.
• De controle van elke batch productie is heel streng, om te kijken of de kwaliteit nog goed
genoeg is (geen genmutaties, besmetting, etc.).
• Het productieproces:
o Getransformeerde E. coli wordt gekweekt in fermentors. Elke fermentor wordt
elke keer geheel opnieuw gestart met een pure enting van de eerste E. coli stam
om elke lading insuline gelijk te houden.
o Na de fermentatie worden de bacteriën van het water gescheiden d.m.v. een
centrifuge. De bacteriën vormen een pellet op de bodem van het vat. De vloeistof
wordt weggepompt en een nieuwe vloeistof wordt toegevoegd waardoor de
celmembranen afbreken, en insuline uit de bacteriën vrijkomt.
o Het verkregen product is nog geen werkend insuline, en wordt proinsuline
genoemd. Om het werkzaam te maken, wordt een enzym toegevoegd. Dit enzym
knipt een stuk uit het proinsuline, wat dan vervolgens een werkzame vorm
aanneemt.
o Het mengsel wordt door speciale kolommen geleid. Deze kolommen zijn gevuld
met een ondoorzichtige substantie, een mengsel van verschillende grote
moleculen. Dit mengsel is bedoeld om de insuline te scheiden van alle andere
moleculen, op basis van elektrische lading, zuurgraad, grootte etc.
o Insuline is het enige wat uit de kolommen komt. Het wordt nog 1 keer behandeld
om alle insuline moleculen netjes recht te krijgen.
o Insuline wordt met behulp van zink gekristalliseerd tot een makkelijk te
verpakken vorm.
Industriële enzymen
• Industriële enzymen zijn enzymen die op grote schaal in de industrie geproduceerd
worden om ze in producten te verwerken of voor andere industriële processen te
gebruiken.
• Het productieproces:
o Enzymen die worden gebruikt voor industriële toepassingen worden
geproduceerd door gecontroleerde fermentatie in grote, gesloten fermentatie-
tanks, met behulp van een goede productiestam onder specifieke
omstandigheden.
o Na de fermentatie worden de productie stamcellen geïnactiveerd en verwijderd
met een centrifuge of filtratie. De cellen met het geproduceerde enzym worden
gescheiden van zijn productiestam.
o De enzymen worden uit de cellen gehaald.
o Het enzymconcentraat wordt gezuiverd en gestabiliseerd met verdunnings-
middelen. Enzymproducten worden vloeibaar of in korrels geleverd, afhankelijk
van de toepassing.
• Productie van enzymen door fermentatie heeft een aantal voordelen. Het zorgt voor een
constante kwaliteit van het product en een hoge productieopbrengst. Het helpt ook om
enzymen te verkrijgen die specifiek gericht zijn op het uitvoeren van specifieke taken
onder vereiste omstandigheden.
• Voor de productie worden schimmels of bacillus gebruikt.
