بخشی از مقاله
چکیده:
صنعت عذاي جهان به دلایل زیر براي ارائه تکنولوژیها و فرآیندهاي جدید ﲢت فشار است: اول، افزایش میزان تولید ﳏصولات غذایی خام و فرآوري شده جهت پاسخگویی به نیاز ﲨعیت در حال افزایش جهان و ضایعات ناشی از تولید و مصرف آهنا. دوم، مشکلات ناشی از صنعﱵ شدن و تغیﲑ در روش زندگی افراد و متعاقباً اﳚاد بیماريهاي مرتبط و سوم افزایش سطح دانش و آگاهی افراد و توجه آهنا به سلامت خود و نیز اﳚاد سلایق و خواستههاي جدید آه موجب توجه ویژه به آیفیت، آارایی تغذیه اي و فیزیولوژیکی و تنوع غذایی گردیده است.
اساس تکنولوژیهاي جدید بر حداقل صدمه به ﳏیط زیست و حﱵالامکان آاهش آلودگی آن، حداقل مصرف انرژي، حداآثر بازده تولید و حداقل ضایعات استوار است. از بعد بیوتکنولوژیکی رسیدن به این اهداف نیازمند معرﰲ واحدهاي زیسﱵ یا بیوآاتالیست هاي - میکروارگانیسمها و آنزﱘهاي - جدید، طراحی سیستمهاي جدید تولید از ﲨله بیوراآتورهاي جدید و نیز ارائه روشهاي تشخیص بر اساس DNA است. در این مقاله سعی می گردد زمینه هاي مهم روز ﲢقیقاتی در بیوتکنولوژي صنایع غذایی بطور ﳐتصر اشاره شود. و هنایتاً وضعیت موجود بیوتکنولوژي صنایع غذایی در آشور و نیازمندیهاي آینده آن بر اساس حرآت جهانی مورد ﲝث قرار گﲑد.
مقدمه:
بیوتکنولوژي شامل گسﱰه وسیعی از تکنولوژیهاست آه میتواند در صنایع غذایی و آشاورزي نیز مورد استفاده قرار گﲑند. شکل یک ﴰایی از سیکل تولید فرآوردههاي بیوتکنولوژیکی را نشان می دهد. آنچه روشن است هدف از هر نوع فرآیندي تولید ﳏصول است. انتخاب ﳏصول براي تولید وابسته به بازار مصرف و اقتصاد تولید دارد. در مرحله بعدي طراحی فرآیند قرار دارد آه خود شامل مراحل ﳐتلف است. ﳘانگونه آه در خلاصه نیز اشاره گردید امروزه سلایق مصرف آنندگان در حال تغیﲑ است. مصرفآنندگان ﳏصولات حاوي ترآیبات طبیعی را ترجیح میدهند. ﳘچنﲔ آهنا توجه خاصی به ﳏصولات غذایی با خصوصیات فراویژه دارند. ﳘچنﲔ آلودگی ﳏیط زیست و مصرف انرژي از مشکلات عمده فراروي بشر است و توجه ویژهاي به این موضوع از طریق هنادهاي مردمی و دولﱵ در دنیا می شود.
ﳘه این مسائل باعث گردیده است آه طراحان فرایند در صنایع غذایی به مسایل زیر توجه روزافزونی داشته باشد: آاهش میزان ضایعات و آلودگی ﳏیط زیست، آاهش مصرف انرژي، و افزایش راندمان تولید. رسیدن به این اهداف نیازمند معرﰲ واحدهاي زیسﱵ یا بیوآاتالیست هاي - میکروارگانیزمها و آنزﳝها - جدید و نیز طراحی سیستمهاي جدید تولید و ﳘچنﲔ توسعه روشهاي تشخیص بر اساسDNA میباشد. بنابراین ﲢقیقات در این زمینه در ﳏورهاي اساسی زیر صورت می پذیرد: - 1 تولید ترآیبات طبیعی جایگزین افزودنیهاي سنتتیک، و نیز فرمولاسیون ﳏصولات جدید غذایی با خصوصیات فراویژه - 2 طراحی فرآیندها و سیستم هاي جدید تولید، و - 3 توسعه روشها و ابزارهاي اندازه گﲑي بر اساس .DNA در این مقاله سعی می شود برخی از موارد مهم فوق بطور ﳐتصر مورد اشاره قرار گرفته و هنایتاً وضعیت موجود بیوتکنولوژي صنایع غذایی در آشور و نیازمندیهاي آینده آن بر اساس حرآت جهانی و سند چشمانداز 20 ساله آشور مورد ﲝث قرار گﲑد.
-1 فراورده هاي جدید:
-1-1 تولید ترآیبات طبیعی جایگزین افزودنیهاي سنتتیک:
امروزه تولید افزودنیهاي طبیعی توجه مصرف آنندگان و تولید آنندگان ﳏصولات غذایی را بیش از بیش به خود جلب آرده است. گزارشات متعددي آه از احتمال اثر سوء برخی از افزودنیهاي سنتتیک از ﲨله اﳚاد حساسیت، تولید تومور و سرطان و ... منشر میشود دلیل عمده این توجه است. جایگزیﲏ باآﱰیوسن هاي طبیعی به جاي نگهداريهاي شیمیایی و نیز توسعه سایر افزودنی هاي طبیعی از ﲨله ویتامﲔها و رنگدهندهها از مثاﳍاي بارز این تغیﲑات است.
-2-1 تولید ﳏصولات جدید غذایی با خصوصیات فراویژه:
ﳏصولات غذایی فراویژه، فرآوردههایی هستند آه علاوه بر اثر تغذیه اي یک یا چند اثر فیزیولوژیکی نیز بر مصرف آننده دارند و موجب ارتقاء سطح سلامت آن میشوند. از ﲨله آهنا به پروبیوتیکها و پریبیوتیک ها میتوان اشاره ﳕود. پروبیوتیک ها باآﱰیهاي مفیدي هستند آه با ﲢمل شرایط سیستم گوارشی و جایگزیﲏ در آن با تولید باآﱰوسﲔها و آنﱰل بیماریهاي عفونی روده اي و نیز جلوگﲑي از جذب آلسﱰول میتوانند به مصرف آننده آمک ﳕایند. پریبیوتیکها نیز ترآیباتی هستند آه موجب تسریع رشد این باآﱰيها میشوند و از این جهت به سلامﱵ مصرف آننده آمک می ﳕایند. با توجه به این موضوع تولید این ﳏصولات در جهان روز به روز در حال افزایش است. از ﳏصولات پروبیوتیک میتوان به ﳏصولات لبﲏ پروبیوتیک و از پروبیوتیکها نیز میتوان به اولیکوساآاریدها اشاره آرد.
-2 طراحی فرآیندهاي جدید:
-1-2 جداسازي و اصلاح میکروارگانیزمها:
یکی از ﳏورهاي ﲢقیقاتی روز در بیوتکنولوژي صنایع غذایی انتخاب و اصلاح میکروارگانیزمها با اهداف ﲠبود آنﱰل فرآیند تولید، بازده و آارایی تولید، و ﳘچنﲔ آیفیت و اﳝﲏ فرآورده هاست. هرچند آه این زمینه ﲢقیقاتی به ظاهر زمینه قدﳝی به نظر میرسد وﱄ توسعه تکنولوژي امکانات جدیدي را به این منظور در اختیار ما قرار داده است. آه این امکانات از یکسو موجب دستیابی به منابعی از میکروارگانیزمها آه قبلاً جداسازي آهنا ناﳑکن میﳕود گردیده است. بعنوان مثال می توان به جداسازي میکروارگانیزمهاي مقاوم به حرارت و فشار بالا از اعماق اقیانوسها اشاره آرد. این میکروارگانیزمها منابع منحصر به فردي از آنزﳝها هستند آه میتوانند فرآیندهاي ﲢت دما و فشار بالا را به راحﱵ آاتالیز ﳕایند.
ﳘچنﲔ روشهاي مولکوﱄ این امکان را به ما میدهد آه باآﱰیها، ﳐمرها و قارچهاي ترارﳜته تولید ﳕاییم تا سطح بیان ژن مورد نظر را افزایش دهیم. ژهناي خاصی را تغیﲑ دهیم و یا با غﲑ فعال آردن ژهنا مسﲑهاي متابولیکی خاصی را طی ﳕاییم. آاربرد تغیﲑات ژنتیکی در بیوتکنولوژي صنایع غذایی نیازمند استفاده از وآتورهی با درجه غذایی مثلاً پلاﲰیدهاي فاقد ژهناي اﳚاد مقاومت به آنﱵبیوتیک بعنوان نشانگر و نیز تواﱄ هاي DNA از میکروارگانیزمهایی آه عموماً بعنوان اﳝن - - GRAS شناخته می شوند، است. امروزه معرف ﳐمر ترارﳜته در آشور انگلستان در تولید آﲜو ﳎاز شناخته شده است. وﱄ تاآنون بصورت صنعﱵ مورد استفاده قرار نگرفته است. توسعه روشهاي مولکوﱄ ﳘچنﲔ به ما آمک آرده است آه خصوصیات ژنتیکی میکروارگانیزمها را از طریق تکنیکهاي تشخیص مولکوﱄ تعیﲔ ﳕاییم.
این امر در تشخیص، شناسایی و تعیﲔ خصوصیات سویههاي میکروبی با آاربرد صنعﱵ و هنایتاً ﲠبود فرآیند هاي تولید اﳘیت دارد. در ساﳍاي اخﲑ ژنوم تعداد زیادي از میکروارگانیزمها با آاربرد در صنعت غذایی بطور آامل تواﱄ یابی شده و یا در حال اﳒام است. ژنومیکس عملکردي آه زمینه نسبتاً جدید ﲢقیقاتی در این زمینه است بیان ژن و تداخل عمل آن با ژنوم را بر اساس تواﱄ یابی آامل بدست آمده از یک میکروارگانیزم مورد بررسی و مطالعه قرارداد. این امر می تواند اطلاعات لازم در خصوص ﳓوه پاسخگویی میکروارگانیزم به تغیﲑات ﳏیطی در سطح ژنوم را در اختیار ما قرار دهد. آه این اطلاعات میتواند در هرچه بیشﱰ سازگار ﳕودن شرایط فرآیند با هدف مورد نظر به منظور ﲠبود این فرآیندها آمک ﳕاید.
-2-2 سیستم بیولوژي:
در نگرش سیستمیک به بیولوژي سلوﱄ، سلول بعنوان یک آارخانه تولیدي در نظر گرفته میشود. خطوط تولیدي این آارخانه در واقع مسﲑهاي متابولیسمی هستند آه ﲢت تاثﲑ آنزﱘها و سایر پروتئﲔ ها آنﱰل میشوند. تولید خو این پروتئﲔها نیز توسط ژنوم سلول آنﱰل میگردد. هرگونه تغیﲑ در شرایط ﳏیطی اثر مستقیمی روي بیان ژهنا، تولید پروتئﲔها و هنایتاً مسﲑهاي متابولیکی دارد آه آن نیز منجر به تولید یا عدم تولید و یا آاهش یا افزایش ماده مورد نظر میشود. بنابراین روش جدید اصلاح میکروارگانیزمها بر پایه اطلاعات لازم از ژنومیکس، پروتئومیکس و متابومیکس استوار است.
مهندسی پروتئﲔ از موضوعاتی است آه شاید بتواند در این مبحث قرار گﲑد. از پارامﱰهاي مهم در فرآیندهاي صنعﱵ آه بر اساس فعالیت آنزﳝها استوار هستند، شدت و ثبات فعالیت آنزﱘ هاست. بنابراین علاوه برﲢقیق بر روي آنزﱘهاي جدید با شدت فعالیت و ثبات بالا مهندسی پروتئﲔ به منظور تغیﲑ در ساختمان پروتئﲔ آنزﳝها جهت نیل به اهداف گفته شده نیز در ساﳍاي اخﲑ بیشﱰ مورد توجه قرار میگﲑد. ﳐصوصاً بر روي آنزﳝهاي مقاوم به حرارت و فشارهاي بالا.
-3-2 طراحی فرایند:
پس از دستیابی یه بیوآاتالیست مورد نظر و درك آامل شرایط واآنش مهمﱰین ﲝث طراحی فرآیند صنعﱵ است. در این ﲞش می بایسﱵ به ثبات بیوشیمیایی بیوآاتالیست و آل واآنش توجه ویژه اي داشت . ﳘچنﲔ براي اقتصادي تر آردن واآنش بتوان از بیوآاتالیست بطور ﳎدد استفاده ﳕود. به این منظور می توان از تثبیت بیوآاتالیست ویا اﳒام فرایند در سیستم هاي دو یا چند فازه در حضور فاز ثانوي زیست سازگار استفاده آرد. این مسئله نه تنها موجب آن خواهد شد آه بیوآاتالیست بصورت طولانی مدت مورد استفاده قرار گﲑد بلکه با امکان پذیر ﳕودن جداسازي در ﳏل اﳒام عملیات فراوري و خالص سازي ﳏصول را نیز راحت تر خواهد ﳕود. از دیگر موضوعات مهم در این مبحث باز تولید آوفاآتورهاست. آوفاآتورهایی ﳘانند NADPH براي اﳒام برخی از واآنش هاي آنزﳝی ضروري هستند. این عومل در داخل سلول بصورت طبیعی پس از شرآت در واآنش ﳎددا بز تولید می شوند وﱄ در خارج از سلول در شرایط عادي تنها یکبار می توانند مورد استفاده قرار گﲑند. به ﳘﲔ دلیل و اینکه این ترآیبات خیلی گران قیمت هستند ﲢقات وسیعی بر روي باز تولید این ترآیبات در حال اﳒام است.
-3روشهاي تشخیص بر اساس :DNA
علاوه از موارد فوق بیوتکنولوژي می تواند ما را در افزایش سطح سلامت مواد غذایی یاري ﳕاید. با استفاده از ابزارها بیوتکنولوژیکی می توان میکروارگانیزم هاي بیماري زا یا عامل فساد مواد غذایی و نیز مواد ﲰی موجود در مواد غذایی را دقیق تر و سریعﱰ تشخیص داد . از ﲨله این امکانات و ابزار ها می توان به تست هاي منوآلنال آنﱵ بادي، بیوسنسورها، واستفاده از روشهاي ﳐتلف PCRو پروب هاي DNAاشاره آرد . تشخیص باآﱰي هاي بیماریزاي مهم ﳘانند Listeria و Clostridium botulinumمثال هاي بارز این آابرد ها هستند.
-4 بیوتکنولوژي صنایع غذایی در ایران:
بیوتکنولوژي در صنایع غذایی آشور دو نقش مهم بازي می آند. اول تولید فراورده هاي یوتکنولوژیک به عنوان ﳏصول هنایی ﳘانند تولید ﳐمر نانوایی و دوم امکان پذیر ﳕودن سایر فرایند هاي تولید ﳘانند شفاف سازي آﲟیوه ها . در مقایسه با دنیا این ﲞش از صنعت متاسفانه پیشرفت زیادي نداشته است و برآورد می شود آه تنها %1 از نیاز آشور به این فرآورده ها در آشور تولید می گردد. در سند چشم انداز بیوتکنولوژي آشور دیده شده است آه در میان مدت %5 و در دراز مدت %10 از این فرآورده ها در آشور تولید شود. بنابراین نیازمند آن هستیم آه با مطالعه عمیق در بازار فعلی آشور و منطقه و جهان و نیز مسﲑ حرآت آن بر اساس آنچه در بالا به آن اشاره شد و نیز مزیت هاي نسﱯ تولید و توجه به اقتصاد تولید اولویت هاي خود را در این زمینه تعیﲔ ﳕاییم. سپس با جهت دهی سرمایه هاي مادي و نیز نﱪوي انسانی و پژوهشی به ﲰت هاي مزبور به اهداف مورد نظر دست یابیم.
