JGW-SchülerAkademie Papenburg 2011 - Jugendbildung in ...

2 Biotechnologie im Alltag
Bedingungen (in Anwesenheit von Sauerstoff) nur Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen,
sind es bei Gärungen z. B. Milchsäure (Lactat) und Ethanol.
Damit die verschiedenen Mikroorganismen ihre Funktionen durchführen können,
beginnt man mit einer Starterkultur. Diese übernimmt dabei die Pionierfunktion und
besiedelt das Nahrungsmittel als erstes. Zudem ist durch diese Kultur die erste Säureoder
Alkoholproduktion möglich, die zur Konservierung des Lebensmittels beiträgt. Des
Weiteren gibt man Schutzkulturen zu der Fermentation (Gärung), um das Wachstum
von Krankheitserregern zu verhindern. Zudem gibt es noch Reifungs- und probiotische
Kulturen (auch: Probiotika), wobei die Reifungskulturen für die Entwicklung des Aromas
und Geschmacks der Lebensmittel zuständig sind. Die Probiotika verändern die
funktionellen Eigenschaften der Lebensmittel, d. h. sie können eine positive gesundheitliche
Wirkung für uns haben, wenn genug von ihnen aktiv in den Darm gelangen.
Beispielsweise können sie den Verlauf von Infektionen im Verdauungstrakt mildern
und/oder verkürzen.
Den Prozess der Fermentation können vor allem Bakteriophagen stören. Diese infizieren
die Bakterien und zerstören sie durch ihre Vermehrung. Der Hauptgrund für
Säuerungsstörungen in milchverarbeitenden Betrieben sind eben genannte Bakteriophagen.
Ein weiteres Problem bei der Fermentation kann eine Fehlgärung sein. Das kann
beispielsweise durch Propionsäurebakterien geschehen, die in Hartkäsen vorhanden und
für die Löcher oder Augen im Käse verantwortlich sind. Diese Bakterien setzen unter
bestimmten Bedingungen Lactat unter Bildung von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff
zu Buttersäure um. Die Buttersäure macht den Käse dann ungenießbar. Trotz der Fehlgärungen,
die auftreten können, haben wir durch die Mikroorganismen eine Vielzahl
an Käsesorten gewonnen und es durch Aromen geschafft, viele Geschmackssorten zu
entwickeln.
2.3 Bioverfahrenstechnik
Die Bioverfahrenstechnik, welche die technologische Teildisziplin der Biotechnologie
darstellt, hat das Ziel, Anlagen für die Biokatalyse von bestimmten Stoffumwandlungen
zu entwickeln, die effizient arbeiten und den speziellen Anforderungen der verwendeten
biologischen Systeme entsprechen. Des Weiteren müssen Verfahren zur ständigen Kontrolle
des Prozesses und eine Aufarbeitung der entstehenden Produkte konzipiert werden.
Optimierung und Erweiterung dieser Anlagen sind ein weiteres Teilgebiet der Bioverfahrenstechnik.
Wichtigster Bestandteil dieser Anlagen sind Bioreaktoren, die optimale
Bedingungen für die jeweiligen spezifischen Biokatalysatoren (Mikroorganismen bzw.
isolierte Enzyme) bieten.
Es gibt viele verschiedene Bioreaktoren, welche alle Vor- und Nachteile haben. Der
traditionellste und am häufigsten verwendete Bioreaktor ist der Rührkesselbioreaktor,
welcher z. B. bei der Bierherstellung verwendet wird. Das Gehäuse des Rührkesselbioreaktors
besteht meistens aus austenitischem Stahl (max. Kohlenstoffanteil von 0.08 %);
nur wenn das im Reaktor befindliche Medium hochkorrosiv ist, muss Titan verwendet
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