v., de toepassing van biologische processen en het gebruik van organismen in produktieprocessen, m.n. in de industrie.
© In de meest algemene zin omvat de biotechnologie ook de landbouw en veeteelt en in die zin is zij al zeer oud. In beperkter zin verstaat men onder biotechnologie de geïntegreerde toepassingen van microbiologie, biochemie en chemische technologie (en ook wel de → bio-industrie). Ook in deze zin bestaat de biotechnologie al geruime tijd. Al lang worden in de industrie micro-organismen gebruikt om produkten te maken, b.v. gist voor de bereiding van brood en bier (de eerste gistfabriek in Nederland, de voorloper van de Gist-Brocades N V , werd in 1869 geopend). Door de explosieve ontwikkeling van de microbiologie, de moleculaire biologie en de biochemie sinds de Tweede Wereldoorlog heeft de biotechnologie een grote ontwikkeling doorgemaakt en ontwikkelt zij zich nog in een hoog tempo verder.
Produktie door micro-organismen Klassieke voorbeelden van produkten die gemaakt worden met behulp van micro-organismen (bacteriën, schimmels enz.) zijn gist, kaas, yoghurt, wijn, vaccins, antibiotica enz. Vele organische verbindingen kunnen zowel biotechnologisch als op zuiver chemische wijze aangemaakt worden. Economische overwegingen bepalen dan welke weg gekozen wordt. Lysine b.v. kan chemisch bereid worden uit caprolactam, maar via micro-organismen kan het goedkoper; het antibioticum chlooramfenicol werd geproduceerd met behulp van de bacterie Streptococcus venezuelae, directe chemische synthese is tegenwoordig evenwel goedkoper.
Micro-organismen worden niet alleen gebruikt voor de produktie van goederen, maar ook bij de afbraak van stoffen, b.v. voor de reiniging van afvalwater van de aardappelmeelindustrie.
Biochemische produktie In vele gevallen waarbij stoffen geproduceerd worden door micro-organismen, blijkt het micro-organisme een werkzame stof af te scheiden (veelal een enzym) dat de eigenlijke omzetting bewerkstelligt. Men tracht nu vaak de werkzame stof te isoleren en deze direct te gebruiken in het produktieproces in plaats van het microorganisme.
In de industrie worden ca. 50 verschillende enzymen toegepast, voornamelijk lipasen (vetsplitsend enzym), peptidasen (eiwitsplitsend enzym) en glucosidasen (koolhydraatsplitsend enzym). Enzymen werken als katalysator en worden tijdens de omzettingen dus niet verbruikt. Enzymen zijn in water oplosbaar, net als de stoffen waarop zij inwerken. Dit brengt met zich mee dat na de bewerking het enzym met het produkt wordt afgevoerd en dus verloren gaat en eventueel zelfs het produkt verontreinigt. Om dit tegen te gaan, probeert men zgn. geïmmobiliseerde enzymen te verkrijgen. Men tracht daarbij het enzym te koppelen aan een substraat dat na de produktie uit het produkt verwijderd kan worden zonder dat het enzym vernietigd wordt, b.v. door het enzym te koppelen aan een onoplosbare drager (korrelig materiaal) die na het proces uit de stof weggefilterd wordt.
Enzymen worden o.a. gebruikt bij de produktie van yoghurt, suiker uit zetmeel, alcohol uit suiker. Ook in sommige wasmiddelen zijn enzymen verwerkt.
Invloeden van het recombinant-DNA-onderzoek Een belangrijke impuls ontvangt de biotechnologie vanuit de moluculaire biologie. De daar ontwikkelde recombinant-DNA-technieken voor genetische manipulatie (→ genetic engineering) openen de mogelijkheid micro-organismen zodanig te wijzigen dat zij stoffen gaan produceren of juist verbruiken, anders dan zij van nature zouden doen. Zo heeft de Amerikaan A.Chakrabarty uit bacteriën van de Pseudomonas-stam een → olieafbrekende bacterie ontwikkeld. Deze bacterie kan van groot belang zijn bij de bestrijding van olieverontreiniging. Bij de winning van metalen uit ertsen maakt men ook al gebruik van micro-organismen. Men stort het erts in water waarin bepaalde bacteriën voorkomen.
Deze zetten het zwavel in het erts om in zwavelzuur. Dit zwavelzuur lost het metaal in het erts op. De zo ontstane sulfaten komen in het water terecht en daaruit worden met chemische methoden de metalen gewonnen. In de VS wordt 10-15 % van het koper op deze wijze gewonnen.
Ook op het gebied van de geneeskunde en farmacie heeft de recombinant-D NA-techniek grote successen gebracht. De Amerikaanse firma Genentech heeft bacteriesoorten ontwikkeld die menselijke insuline en menselijke groeistoffen kunnen produceren. Het Zwitserse bedrijf Biogen maakte in 1980 bekend dat zij een bacterie heeft ontwikkeld die menselijk → interferon kan aanmaken.
Van groot potentieel belang zijn de enzymatische produktiemethoden voor grondstoffen als etheen en propeen (grondstoffen voor kunststoffen), die tot nu toe gemaakt worden uit aardolie. De Amerikaanse Cetus Corporation heeft een enzymatische produktiemethode voor deze stoffen ontwikkeld die weinig energie vraagt en schoon is. Naast energiebesparing is ook rechtstreeks energiewinning mogelijk met behulp van biotechnologie. Er bestaan processen waarmee suiker en hout omgezet worden in alcohol. Deze alcohol kan gebruikt worden als brandstof (dit wordt o.a. in Brazilië al in praktijk gebracht, → alcohol, MOTORBRANDSTOF). Ook de produktie van → biogas berust op de biotechnologie.
