Porównanie metod chemicznych i biochemicznych otrzymywania związków organicznych. Paweł Tumiłowicz

Podobne dokumenty
Spis treści. asf;mfzjf. (Jan Fiedurek)

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

MIKROORGANIZMY W PRODUKCJI KOSMETYKÓW I WYBRANYCH FARMACEUTYKÓW. wykłady

Kierunek: Biotechnologia Kod przedmiotu: 4.3 Rodzaj przedmiotu: treści kierunkowych. Poziom kształcenia: II stopnia. Liczba godzin/tydzień: 1W, 1Ć

Ćwiczenie 14. Technologie z udziałem bakterii kwasu mlekowego: wykorzystanie fermentacji mlekowej, masłowej i propionowej

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

FESTIWAL NAUKI PYTANIA Z CHEMII ORGANICZNEJ

INSTRUKCJA TECHNOLOGICZNA PROCESU OTRZYMYWANIA DROŻDŻY EKOLOGICZNYCH

PRODUKTY FARMACEUTYCZNE - PORÓWNANIE METOD CHEMICZNYCH I BIOTECHNOLOGICZNYCH. Dominik Jańczewski

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Węgiel aktywny - Elbar Katowice - Oddział Carbon. Węgle aktywne ziarniste produkowane są z węgla drzewnego w procesie aktywacji parą wodną.

BIOTECHNOLOGIA, podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne Aleksander Chmiel, PWN 1998

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

ZWIĄZKI WĘGLA Z WODOREM 1) Uzupełnij i uzgodnij równania reakcji spalania całkowitego alkanów, alkenów i alkinów.

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów i symboli... XIII VII

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1. (21) Numer zgłoszenia:

Standardyzacja ocen substratów oraz zasady doboru składu mieszanin dla biogazowni rolniczych z uwzględnieniem oddziaływao inhibicyjnych.

Biopaliwo do silników z zapłonem samoczynnym i sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym. (74) Pełnomocnik:

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów i symboli

Oczyszczanie wody - A. L. Kowal, M. Świderska-BróŜ

Powodzenia!!! WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII III ETAP. Termin: r. Czas pracy: 90 minut. Liczba otrzymanych punktów

Odkrycie. Patentowanie. Opracowanie procesu chemicznego. Opracowanie procesu produkcyjnego. Aktywność Toksykologia ADME

Spis treści. Wstęp... 9

Kwasy karboksylowe. 1. Cele lekcji. 2. Metoda i forma pracy. 3. Środki dydaktyczne. 4. Przebieg lekcji. a) Wiadomości.

Lista materiałów dydaktycznych dostępnych w Multitece Chemia Nowej Ery dla klasy 7

Biosynteza witamin. B 2, B 12, A (karotenów), D 2

Procesy biotransformacji

BIOSYNTEZA ACYLAZY PENICYLINOWEJ. Ćwiczenia z Mikrobiologii Przemysłowej 2011

Lactobacillus pałeczki kwasu mlekowego Probiotyki

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

BIOSYNTEZA I NADPRODUKCJA AMINOKWASÓW. Nadprodukcja podstawowych produktów metabolizmu (kwas cytrynowy, enzymy aminokwasy)

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z CHEMII 2013/2014

Zadanie 4. Podaj nazwy zwyczajową i systematyczną związku chemicznego o podanym wzorze półstrukturalnym, zaznacz grupy karboksylową i hydroksylową.

CENTRUM TRANSFERU TECHNOLOGII W OBSZARZE OZE. BioProcessLab. Dr inż. Karina Michalska

Wymagania edukacyjne niezbędne do otrzymania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych z chemii dla klasy VIII

PL B1. Ciecze jonowe pochodne heksahydrotymolu oraz sposób wytwarzania cieczy jonowych pochodnych heksahydrotymolu

Uzdatnianie wody. Ozon posiada wiele zalet, które wykorzystuje się w uzdatnianiu wody. Oto najważniejsze z nich:

Bardzo trudno jest znaleźć wodę wolną od pięciu typowych zanieczyszczeń: Twardość Żelazo Mangan Zanieczyszczenia organiczne (NOM) Zapach amoniaku

Potencjał metanowy wybranych substratów

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

(12) OPIS PATENTOWY. (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (61) Patent dodatkowy do patentu:

1. Biotechnologia i inżynieria genetyczna zagadnienia wstępne 13

Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 05/12. JOANNA FEDER-KUBIS, Wrocław, PL ADAM SOKOŁOWSKI, Wrocław, PL

Plan dydaktyczny z chemii klasa: 2TRA 1 godzina tygodniowo- zakres podstawowy. Dział Zakres treści

MULTI BIOSYSTEM MBS. Nowoczesne technologie oczyszczania ścieków przemysłowych Multi BioSystem MBS

CHEMIA klasa 3 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

WYKAZ ODPADÓW PODDAWANYCH UNIESZKODLIWIENIU LUB ODZYSKOWI

MIKROORGANIZMY W PRODUKCJI KOSMETYKÓW I WYBRANYCH FARMACEUTYKÓW. wykłady

Wielofunkcyjne związki organiczne poziom rozszerzony

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: STC AP-s Punkty ECTS: 2. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Analityka przemysłowa i środowiskowa

Produkty metabolizmu drobnoustrojów

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych CHEMIA klasa III Oceny śródroczne:

Zadanie 2. [3 pkt.] Podaj wzory trzech związków o budowie jonowej, w których wszystkie kationy i aniony tworzące te związki mają po 18 elektronów.

Odpady ciekłe z zakładowej regeneracji srebra inne niż wymienione w * Kwas siarkowy *

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Kuratorium Oświaty w Lublinie

ZASADY techno- i biotechno- LOGICZNE

Biogazownia w Zabrzu

Kreacja aromatów. Techniki przygotowania próbek. Identyfikacja składników. Wybór składników. Kreacja aromatu

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII I GOSPODARKA ODPADAMI STUDIA STACJONARNE

Karta przedmiotu. 2. Poziom kształcenia: I stopień biotechnologia medyczna. 3. Forma studiów: stacjonarne 4. Rok: II 5.

Krowa sprawca globalnego ocieplenia?

g % ,3%

WODA I OGIEŃ. Prezentacja Mileny Oziemczuk

I. Węgiel i jego związki z wodorem

Stymulowanie wzrostu bakterii fermentacji mlekowej przez białka mleka. Waldemar Gustaw

Umiejętności ponadpodstawowe Ocena bardzo dobra. Temat. Ocena celująca. Ocena dobra. Ocena dopuszczająca. Ocena dostateczna KWASY

Zakład Technologii Wody, Ścieków i Odpadów

Projekty realizowane w ramach Programu Operacyjnego Rozwój j Polski Wschodniej

Składniki podłoża hodowlanego

Niestandardowe wykorzystanie buraków cukrowych

Spis treści. Wstęp 11

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

Plan wykładu: Wstęp. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Zanieczyszczenia wód. Odpady stałe

I edycja Konkursu Chemicznego im. Ignacego Łukasiewicza dla uczniów szkół gimnazjalnych. rok szkolny 2014/2015 ZADANIA.

Spis treści. Budowa i nazewnictwo fenoli

Kryteria oceniania z chemii kl VII

l. at C Wzór sumaryczny pół strukturalny Nazwa systematyczna Nazwa zwyczajowa 1 HCOOH

Ocenę niedostateczną otrzymuje uczeń, który: Ocenę dopuszczającą otrzymuje uczeń, który: Ocenę dostateczną otrzymuje uczeń, który:

2. Procenty i stężenia procentowe

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje wojewódzkie

Zastosowanie generatorów dwutlenku chloru i elektrolizerów w dezynfekcji wody pitnej

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL BUP 21/10

Biotechnologia w produkcji piwa. Wykłady Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej dr Sławomir Wierzba

PLAN STUDIÓW NR II PROFIL OGÓLNOAKADEMICKI POZIOM STUDIÓW: STUDIA DRUGIEGO STOPNIA (1,5-roczne magisterskie) FORMA STUDIÓW:

Kuratorium Oświaty w Lublinie

Produkcja biogazu w procesach fermentacji i ko-fermentacji

C 6 H 12 O 6 2 C 2 O 5 OH + 2 CO 2 H = -84 kj/mol

Zadanie 2. (0 1) Uzupełnij schemat reakcji estryfikacji. Wybierz spośród podanych wzór kwasu karboksylowego A albo B oraz wzór alkoholu 1 albo 2.

Plan pracy dydaktycznej na chemii w klasach trzecich w roku szkolnym 2015/2016

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

Produkcja biomasy. Termin BIOMASA MIKROORGANIZMÓW oznacza substancję komórek wytwarzaną w wyniku masowej hodowli drobnoustrojów.

2. Badanie zmian właściwości oddechowych mikroorganizmów osadu czynnego pod wpływem sulfonamidów

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

Ciśnieniowe techniki membranowe (część 2)

Transkrypt:

Porównanie metod chemicznych i biochemicznych otrzymywania związków organicznych Paweł Tumiłowicz

Cechy METODY CHEMICZNE Dwa etapy procesu pierwszy: synteza chemiczna (bądź ekstrakcja i/lub modyfikacja), drugi: oczyszczanie produktu. METODY BIOTECHNOLOGICZNE Zazwyczaj łagodne warunki reakcji. Małe zanieczyszczenie środowiska. Dwa etapy procesu pierwszy: wytwarzanie związku przy pomocy mikroorganizmów; drugi: oczyszczanie.

Przykłady związków produkowanych obydwoma metodami Alkohole (etanol, butanol, glicerol). Kwasy organiczne (octowy, cytrynowy, mlekowy, glukonowy). Witaminy. Hormony steroidowe. Ketony (aceton). Aminokwasy.

Produkcja kwasu cytrynowego Porównanie koncepcji

Jak go otrzymać? Izolacja z owoców. Metoda mikrobiologiczna (biotechnologiczna). Synteza chemiczna.

Izolacja z owoców Metoda istotna do lat 30 XX wieku. Do otrzymania 1 kg kwasu zużywano 30 40 kg cytryn. Zawartość kwasu w cytrynie to około 8%. Jaka jest wydajność procesu?

Izolacja z owoców metoda laboratoryjna

Roczna produkcja Początki wieku XX 10 tys. ton (wszystko poprzez izolację z cytryn). Rok 1933 10 400 ton (z czego zaledwie 1800 ton z cytryn). Obecna produkcja (2004) 1,4 mln. ton (znikoma część to produkcja z cytryn).

Produkcja biotechnologiczna Wynik zakłóceń w metabolizmie mikroorganizmów. Najczęściej używane są selekcjonowane szczepy Aspergillus niger. Istotny skład medium hodowlanego.

Metody hodowli Hodowla w podłożach stałych (marginalna). Hodowla powierzchniowa (klasyczna). Hodowla wgłębna.

Wydzielanie i oczyszczanie kwasu cytrynowego

Pełna synteza chemiczna kwasu cytrynowego Wiele patentów. Różne substraty: izotetralina, kwas szczawiooctowy, kwas maleinowy, kwas fumarowy, aceton i dwutlenek węgla

Kwas cytrynowy z izotetraliny

Hormony steroidowe Zastosowanie biotransformacji

Hormony steroidowe Związki o budowie opartej na czteropierścieniowym układzie steranu. Androgeny (np. testosteron), estrogeny (np. estradiol), gestageny (np. progesteron), kortykosteroidy (np. kortyzon). Metody otrzymywania: syntetyczne oraz półsyntetyczne (w których ważną rolę odgrywają biotransformacje).

Wykorzystanie biotransformacji w produkcji hormonów steroidowych. Wprowadzenie grupy hydroksylowej w pozycję C-11 steranu (Rhizopus). Wprowadzenie grupy hydroksylowej w pozycję C-16 (Streptomyces). Uwodornienie pierścienia w pozycji C-1 (Corynebacterium simplex). Redukcja grupy ketonowej przy C-17 lub C-20 (Saccharomyces).

Otrzymywanie kortyzonu Zastosowanie przemian biochemicznych znacznie upraszcza produkcję. Dla przykładu otrzymanie kortyzonu wymaga użycia w metodzie chemicznej kwasu dezoksycholowego i 26 przemian. Wykorzystanie biotransformacji umożliwia zastosowanie tańszych surowców (diosgeniny lub stigmasterolu) i ograniczenie liczby przemian do 12.

Produkcja kwasu mlekowego Parę słów o enancjomerach

Kwas mlekowy Nazwa systematyczna: kwas 2-hydroksypropionowy; posiada jeden węgiel asymetryczny; enancjomer L tworzy się w mięśniach szkieletowych podczas pracy fizycznej przekształcany jest następnie w kwas cytrynowy, a potem spalany do CO 2 i wody w cyklu kwasu cytrynowego; substancją konserwującą dostępną w handlu jest racemat L-kwasu i D-kwasu mlekowego; mikrobiologicznie kwas mlekowy otrzymuje się poprzez fermentację mlekową bakterii Lactobacillus. Właściwości fizyczne: klarowna lepka ciecz ciemnożółta lub przezroczysta; ciężar właściwy: 1,16 g/cm 3 ; rozpuszcza się w wodzie w każdych proporcjach;

Zastosowanie Przemysł spożywczy i rolnictwo: Produkcja kiszonek Mleczarstwo Piekarnictwo Przetwórstwo mięsne Środek konserwujący Lecznictwo weterynaryjne Przemysł farmaceutyczny i chemiczny: Farmaceutyki zawierające mleczan wapnia i żelaza Regulator ph Środki dezynfekujące Składnik kosmetyków Techniczny: Biodegradowalne tworzywa sztuczne polilaktyd Garbarstwo i przemysł tekstylny Produkcja dysków komputerowych polilaktyd z kukurydzy (Sanyo Mavic Media) Lakierowanie samochodów ustalanie konsystencji farb i pigmentów (znów polilaktyd!)

Historia 1780 r. odkrycie kwasu mlekowego w skwaśniałym mleku przez szwedzkiego chemika C. W. Scheele 1856 r. odkrycie przez L. Pasteura bakterii Lactobacillus produkujących kwas mlekowy 1881 r. pierwszy patent dotyczący produkcji kwasu mlekowego w wyniku fermentacji przez A. Avery ego (Stany Zjednoczone) 1895 r. pierwsza przemysłowa produkcja kwasu mlekowego przez niemiecką firmę farmaceutyczną Boehringer Ingelheim 1933 r. pierwsze patenty dotyczące chemicznej produkcji kwasu mlekowego Lata 50 pierwsza komercyjna produkcja syntetycznego kwasu mlekowego w Japonii Światowa produkcja kwasu mlekowego wynosi ponad 30 tys. ton/rok z czego 30% produkowane jest syntetycznie.

Syntetyczny kwas mlekowy Kwas mlekowy otrzymuje się syntetycznie przez chlorowanie kwasu propanowego a następnie podstawienie atomu chloru grupą hydroksylową. Produktem jest racemat.

Fermentacja mlekowa Fermentację mlekową przeprowadza się w warunkach beztlenowych w temperaturze 45-50 C. Mikroorganizmy: Lactobacillus (np. L. delbrueckii ssp. bulgaricus) Lactococcus Streptobacterium Pożywka: źródło węgla 10 13%: pożywki syntetyczne z sacharozą; źródło azotu: mieszanina aminokwasów, sole amonowe; biostymulatory: kiełki słodowe, zarodki żytnie lub pszenne, autolizaty drożdżowe; makro- i mikroelementy.

Oczyszczanie kwasu mlekowego Odbarwianie (sorpcja) na węglu aktywnym i krystalizacja mleczanu wapnia lub cynku, następnie uwalnianie kwasu za pomocą H 2 SO 4. Ekstrakcja eterem. Przeciwprądowa estryfikacja metodą ciągłą. Destylacja (w próżni lub pod ciśnieniem atmosferycznym w obecności przegrzanej pary). Chromatografia jonowymienna. Elektrodializa.

Wydajność: 12 22 g/dm 3 h Hodowle ciągłe Recyrkulacyjny bioreaktor membranowy oczyszczanie cieczy pofermentacyjnej: adsorpcja kwasu na węglu aktywnym lub żywicach i usuwanie adsorbentu nasyconego kwasem; wymiana jonowa z zawracaniem do reaktora wycieku po przepuszczeniu cieczy fermentacyjnej z biomasą komórek przez kolumnę jonitową; ekstrakcja realizowana poprzez ciągły przepływ w cieczy pofermentacyjnej rozpuszczalnika; ekstrakcja cieczy reakcyjnej i jej recyrkulacja do reaktora po usunięciu kwasu.

Synteza chemiczna Wysoka wydajność reakcji Stosunkowo tanie reagenty Kwas solny jako produkt uboczny Fermentacja mlekowa Łatwość prowadzenia hodowli (kiszonki w warunkach domowych) Możliwość wykorzystania różnych substratów Następuje inhibicja produktem (zatrzymanie fermentacji przy ok. 3%)

Co warto zapamiętać? Czym charakteryzują się biotechnologiczne metody otrzymywania związków organicznych? Jak współcześnie otrzymywany jest kwas cytrynowy? Czego jest to wynikiem? Czym są biotransformacje? Jak produkowany jest kwas mlekowy?

DZIĘKUJĘ ZA WSPÓLNE ZAJĘCIA