تفاوت اصلی فرایندهای زیستی با فرایندهای شیمیایی

اگر چه برخی فرایندهای بیوتكنولوژیكی اساساً مشابه با فرایندهای شیمیایی هستند و دارای سه مرحله اصلی یعنی آماده­سازی مواد خام، واكنش و بازیافت محصول می­باشند، اما تفاوت‌های …

اگر چه برخی فرایندهای بیوتكنولوژیكی اساساً مشابه با فرایندهای شیمیایی هستند و دارای سه مرحله اصلی یعنی آماده­سازی مواد خام، واكنش و بازیافت محصول می­باشند، اما تفاوت‌های بسیار مهمی نیز دارند. مهمترین این تفاوت‌ها اغلب در تعداد نامحدود محصولاتی می­باشد كه ممكن است از یك مادهٔ خام به‌دست آید؛ به‌دلیل آنكه این ماده خام صرفاً یك منبع غذایی (سوبسترا) برای رشد میكروارگانیزم‌ها است.

معمولاً محصولات مورد نظر، فقط زائدات فرایند رشد میكروبی هستند. در نتیجه واكنش از پیش تعیین‌شده­ای بر مبنای یك گروه به‌خصوص از واكنش­دهنده­ها وجود ندارد. قانون حاكم این است كه محصول، تابع میكروارگانیزم‌هایی است كه برای انجام واكنش انتخاب می‌شوند. حتی این نیز ویژگی مورد نظر را تضمین نمی­كند؛ زیرا همان میكروارگانیزم‌ها كه در یك سوبسترا رشد می­كنند، ممكن است به­عنوان مثال اتانول، اسید لاكتیك، آنزیم به‌خصوص یا یك آنتی­بیوتیك تولید كنند. فقط كنترل دقیق شرایط فیزیكی یا انتخاب و زمان‌بندی برخی شرایط اطمینان خواهد داد كه محصول مطلوب همان محصولی است كه تولید می­شود. جزء كلیدی مخلوط واكنش (میكروارگانیزم)، هم كاتالیزور واكنش است و هم محصول واكنش؛ كه در شروع واكنش به سادگی و به میزان زیادی فراهم می­شود.

برای اطمینان از صحیح بودن میكروارگانیزم انتخاب شده و یا محصولی كه تولید می­شود، باید سوبسترا حاوی مقدار كمی از میكروارگانیزم انتخاب شده در محیط كشت باشد و بنابراین از رقابت سایر میكروارگانیزم‌ها ممانعت می­گردد. مهمتر از این، اشكال دیگر زندگی میكروبی نیز می­باشد كه باید از سوبسترا حذف شوند. زیرا رقابت مستقیمی را بامیكروارگانیزم‌های مورد نظر خواهند داشت و گاهی با احتمال و موفقیت بیشتری تكثیر می­یابند. با استفاده از استریلیزاسیون سوبسترا، جداسازی آنها از رقابت­كننده‌ها امكان­پذیر است كه این مورد باید در سرتاسر واكنش دنبال شود. از آنجا كه عمدهٔ محصولات بیوتكنولوژی جدید، دارای ارزش فوق­العاده زیاد و حجم كم مواد بیوشیمیایی است، بنابراین فرآیندهای بازیافت (جداسازی) برای این محصولات ممكن است به­دلیل مقادیر كم مورد استفاده، نسبتاً هزینه‌بر و با صرف انرژی زیاد صورت گیرد. همچنین برای به حداقل رساندن اتلاف محصول با ارزش فراوان، باید بازدهی بالایی را در نظر گرفت. این مورد با فرایندهای بیولوژیكی قدیمی‌تر صنایع غذایی و نوشیدنی، آنتی­بیوتیك­ها و محصولات دارویی با ارزش متوسط و تصفیهٔ فاضلاب در تضاد می­باشد