جنگ‌های جهانی و طلوع صنایع تخمیری نوین

تقطیر بیوتکنولوژی از دوران پیش از مسیحیت تا اوایل قرن بیستم تغییر اندکی داشت و همانند پیشرفت سایر علوم انگیزهٔ پیشرفت این علم نیز با جنگ فراهم شد.
در آغاز جنگ جهانی اول، نیروی …

تقطیر بیوتکنولوژی از دوران پیش از مسیحیت تا اوایل قرن بیستم تغییر اندکی داشت و همانند پیشرفت سایر علوم انگیزهٔ پیشرفت این علم نیز با جنگ فراهم شد.

در آغاز جنگ جهانی اول، نیروی دریایی انگلستان با مسدود کردن راههای دریایی آلمان از واردات روغن‌های گیاهی به آن کشور که برای تولید گلیسرول و ساخت مواد منفجره ضروری بود، جلوگیری کرد. در نتیجه آلمانی‌ها به تولید میکروبی گلیسرول از مخمر مبادرت ورزیدند و بزودی توانستند تا بیش از هزار تن در ماه تولید داشته باشند.

آلمان نیز به نوبهٔ خود توانست عملیات جنگلی انگلستان را با قطع صادرات استون و بوتانول به آن کشور دچار وقفه نماید. استون برای تهیه جنگ‌افزار و بوتانول برای تولید لاستیک مصنوعی لازم و ضروری بود در نتیجه انگلستان ناگزیر به توسعهٔ تولید استون ـ بوتانول از طریق تخمیر با استفاده از کُلستریدیوم اَستوبوتیلیکوم مبادرت کرد.

تخمیر گلیسرول چندان دوام نداشت. اما برعکس تخمیر استون ـ بوتانول تا اوایل دههٔ ۱۹۵۰ دوام آورد و در طی جنگ جهانی دوم برخی از نوآوری‌های جالب علمی مانند تخمیر نیمه‌پیوسته به عمل آمد.

کُلستریدیوم اَستوبوتیلیکوم را در ابتدا در محیط‌های با حجم زیاد کشت می‌دادند تا رشد متوقف شود. در این مرحله دوسوم محیط کشت را جهت استخراج استون و بوتانول برمی‌داشتند و به جای آن در ظروف کشت، محیط کشت تازه جایگزین می‌شد.

با چنین تلقیح بزرگی از سلول‌ها، تبدیل کامل قند به حلال‌های مورد نظر فقط در ۱۲ ساعت صورت می‌گرفت. بعدها پی بردند که استفاده از محیط غیرسترون نیز امکان‌پذیر است.

اگرچه با این روش به علت رشد باکتری‌های آلوده‌کننده بازده حلال کاهش می‌یافت ولی صرفه‌جویی در مصرف سوخت یکی از نکات ارزندهٔ آن به شمار می‌رفت.

در دوران بعد از جنگ جهانی بسیاری از مواد شیمیایی آلی از جمله استون و بوتانول به راحتی به عنوان فراورده‌های جانبی صنایع پتروشیمی قابل دسترسی شد و به دنبال آن فرایندهای تخمیری تولید آنها متوقف شد.

با این حال تخمیر استون ـ بوتانول فرایند بسیار ساده‌ای است که برای بسیاری از کشورهای جهان سوم که منابع مالی فراوانی جهت خرید نفت و فراورده‌های پتروشیمی در اختیار ندارند ممکن است بسیار با ارزش باشد. از آنجا که این کشورها اغلب دارای ذخایر فراوانی از مواد خام ارزان‌قیمت مانند شکر یا نشاسته هستند، این فرایند تخمیری ممکن است مجدداً در این مناطق متداول شود.

تولید کنونی اسید سیتریک نیز به جنگ جهانی اول باز می‌گردد. تا پیش از آن، اسید سیتریک از مرکبات استخراج می‌شد و تولیدکنندهٔ اصلی آن ایتالیا بود. هنگامی که مردان به جنگ فراخوانده شدند باغات مرکبات بدون مراقب رها شدند.

با پایان گرفتن خصومت‌ها و دشمنی‌ها، صنایع نابود شده بودند و قیمت اسید سیتریک افزایش یافته بود، این امر راه را برای ارائه فرایندی میکروبی در سال ۱۹۲۳ هموار کرد.

برخلاف کلستریدیوم استوبوتیلیکوم، ارگانیسمی که برای تولید اسید سیتریک (آسپرژیلوس نیجر) به کار برده شد، نوعی هوازی اجباری بود و می‌بایست در حضور اکسیژن کشت داده می‌شد. ابتدا کشت در مقیاس بزرگ را از طریق قرار دادن محیط در ظروف فلزی کم‌عمق و فراهم آوردن امکان رشد ارگانیسم در سطح انجام می‌دادند. بعدها این روش کشت سطحی را از طریق جذب محیط مغذی روی یک تکیه‌گاه دانه‌دار ساکن بهبود بخشیدند.

منابع

ـ بیوتکنولوژی مولکولی، سیدنی پرایمرز، ترجمهٔ مجتبی طباطبایی و همکاران، انتشارات مرکز ملی تحقیقات مهندسی ژنتیک و تکنولوژی زیستی.

- Biotechnology a new industrial revolution steve prentis, orbis publishing Co, London.