فرید ملکی (کاربردهای بیوتکنولوژی در صنایع غذایی:

امروز میخواستم در مورد ساختن سد و این حرفها بنویسم دیدم در تخصص بنده نیست یکی از دوستان مسول درست کردن سد است میخواستم روی دست اون بزنم متوجه شدم که کار من صنایع غذاییه بهتره در رشته خودم فعالیت کنم پس

کاربردهای بیوتکنولوژی در صنایع غذایی:


مطالعات صورت گرفته نشان داده است که جمعیت جهان تا اواسط قرن حاضر، دو برابر خواهد شد و این در حالی است که اکنون نیمی از کودکان جهان از غذای کافی محروم هستند. همچنین فشار از طرف مصرف‌کنندگان، خصوصاً در کشورهای صنعتی، باعث شده است که تولید محصولات غذایی بطرف استفاده‌ از مواد افزودنی "طبیعی" و بکارگیری روش‌های فرآوری نزدیکتر به روش‌های طبیعی، جهت پیدا کند. نکات، به همراه سایر مزایایی که وجود داشته‌اند، روش‌های بیوتکنولوژی در صنایع غذایی را گسترش داده‌اند. با توجه به گسترش صنایع غذایی در کشور ما، آشنایی مختصر با کاربردهای بیوتکنولوژی در صنایع غذایی مفید به نظر می‌رسد:
تعریف بیوتکنولوژی غذایی

تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتکنولوژی

تولید مواد افزودنی غذایی با استفاده از بیوتکنولوژی

اصلاح مستقیم مواد غذایی یا مواد افزودنی به غذا

تولید مواد کمک فراوری

کاربردهای تجزیه‌ای

تصفیه پسماند

تعریف بیوتکنولوژی غذایی در ارتباط با صنایع غذایی می‌توان بیوتکنولوژی را به‌صورت زیر تعریف کرد:

"استفاده از سلولهای زنده یا قسمتی از آنها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی به غذا"

از یک دیدگاه دیگر می‌توان کاربرد بیوتکنولوژی در صنایع غذایی را به دو بخش کاربرد بیوتکنولوژی سنتی و کاربرد بیوتکنولوژی مدرن تقسیم کرد:

1- درکاربرد "بیوتکنولوژی سنتی" در صنایع غذایی، از فناوری تخمیری (ریزساوارزه‌ها یا میکروارگانیزم‌ها) جهت تغییر مواد خام غذایی به محصولات غذایی تخمیری شامل پنیر، ماست، خمیر نان و غیره استفاده می‌گردد. استفاده از ریزسازواره‌ها و آنزیمها در این فرآیندها باعث ایجاد تغییرات در طعم، عطر و بافت مواد خام غذایی یا افزایش قابلیت نگهداری آنها می‌گردد.

2- در بکارگیری "بیوتکنولوژی نوین" در صنایع غذایی، از ژنتیک مولکولی و آنزیم‌شناسی کاربردی بهمراه فناوری تخمیری، جهت بهبود خواص مواد افزودنی غذایی استفاده می‌گردد. در قسمت‌های بعدی این نوشتار، برخی از کاربردهای بیوتکنولوژی در صنایع غذایی به طور اجمال و در چند زمینه بیان می‌شوند.

تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی می‌تواند جهت تغییر مواد خام غذایی مانند شیر، گوشت، سبزیجات و غلات به محصولات با طعم و عطر مطلوب و قابلیت نگهداری بیشتر استفاده ‌شود. تولید این نوع محصولات در جهان، سابقة بسیار طولانی دارد و هم‌اکنون این محصولات در مقیاس صنعتی در سطح دنیا تولید می‌گردند. بر اساس گزارشات موجود، حدود یک سوم رژیم غذایی در اروپا از غذاهایی تشکیل می‌شود که تخمیر شده‌اند؛ در حالیکه این رقم در سایر نقاط دنیا بین 20 تا 30 درصد می‌باشد. از مثال‌های این محصولات می‌توان به محصولات لبنی تخمیری مانند ماست و پنیر، سوسیس تخمیرشدة خشک و نیمه‌خشک، سبزیجات تخمیرشده مانند کلم (
sauerkraut)و زیتون تخمیرشده، نان، قارچ خوراکی، مشروبات الکلی و انواع غذاهای تخمیری آسیای شرقی مانند سس سویا، میسو، سوفو و تمپه اشاره نمود. برخی از این محصولات از قبیل فرآورده‌های لبنی تخمیری، نان و قارچ خوراکی، در ایران نیز در مقیاس صنعتی تولید می‌گردند. همچنین اخیراً در رابطه با تولید محصولات دیگر مثل زیتون تخمیر شده و سس سویا، پروژه‌های تحقیقاتی در ایران انجام گرفته است.


تودة میکروبی و پروتئین تک‌یاخته به‌عنوان غذا

توده میکروبی نیز بعنوان یک ماده غذایی غنی از پروتئین، مورد استفاده قرار گرفته است. به‌عنوان مثال، آلمانی‌ها طی جنگ جهانی دوم، برای جبران کمبود پروتئین، مخمرها را در مقیاس صنعتی کشت داده و بعنوان منبع غذایی در خوراک انسان مورد استفاده قرار دادند. همچنین از دهة شصت میلادی تولید محصولاتی به نام پروتئین تک‌یاخته (
SCP)، ابتدا از مواد هیدروکربنی و بعدها از مواد کربوهیدراتی ارزان‌قیمت در مقیاس صنعتی آغاز شد. این محصولات، بعنوان افزودنی پروتئینی در خوراک دام و


مثالی از تولید پروتئین تک یاخته (
scp):

به‌عنوان مثال، شرکت
ICI در انگلستان از کشت باکتری Methylophilus methylotrophous بر روی متانول در یک فرمانتور پیوسته به حجم 1500 متر مکعب، برای تولید سالانه 500 تا 600 هزار تن پودر خشک شده SCP در سال استفاده کرد. حجم زیاد فرمانتور و نیاز به راه‌اندازی آن بصورت پیوسته تحت شرایط استریل (aseptic) باعث شد که نیاز به ابداع تکنیک‌های جدید مهندسی برای تولید این محصول در مقیاس صنعتی بوجود آید.

با وجودی‌که تولید این محصول از نظر فنی با موفقیت روبرو شد، ولی بخاطر برخی مشکلات از جمله هزینه‌های تولید بالا و کاهش قیمت‌های محصولات رقیب (یعنی کنجالة سویا)، این پروژه و پروژه‌های مشابه در کشورهای غربی از نظر اقتصادی موفقیت‌آمیز نبودند. به‌عنوان مثال، شرکت
ICI، تولید محصول SCP خود را در اواسط دهه 80 میلادی متوقف کرد. قابل ذکر است که تولید این محصول در کشورهای بلوک شرق نظیر اتحاد جماهیر شوروی با موفقیت اقتصادی خیلی زیادی روبرو شد؛ زیرا تولید این محصول باعث عدم وابستگی به کنجالة سویای وارداتی از کشورهای غربی می‌شد.


مثال دیگری از تولید پروتئین تک‌یاخته (
scp):


پروژة شرکت نفتی فیلیپس از جمله پروژه‌هایی است که در آن تولید
SCP از موفقیت اقتصادی بالاتری برخوردار می‌باشد. در این پروژه از یک سیستم با دانسیته سلولی بالا و بر اساس کشت مخمر Torulaبر روی اتانول، ساکاروز و ملاس (به‌عنوان منبع کربن) و آمونیاک (به‌عنوان منبع ازت) برای تولید SCP استفاده گردید‌ه است. در این فرآیند، مایع تخمیری خروجی از فرمانتور دارای غلظت سلولی 160 گرم وزن خشک در لیتر بود و لذا امکان خشک‌کردن مستقیم این مایع توسط خشک‌کن‌های پاششی وجود داشت. علت موفقیت اقتصادی این پروژه، بالابودن بازده فرایند و هزینه پایین‌تر بازیابی محصول بوده ‌است.


استفاده از پروتئین میکروبی (
QUORN) در خوراک انسان:


به دلیل بالابودن درصد اسیدهای هسته‌ای در
SCP، مصرف آن به عنوان خوراک انسان مضر است. شرکت انگلیسی RHM با همکاری شرکت ICI در اواسط دهة 80 میلادی، پروتئین میکروبی تحت نام تجارتی Quorn تولید کرد که ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد کپکی به نامFusarium graminerarum بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌گردد. این محصول بخاطر استفاده از کپک (که بطور طبیعی حاوی اسید هسته‌ای کمتری نسبت به باکتری‌ها می‌باشد) و بخاطر اضافه کردن یک عملیات برای کاهش RNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوی هسته‌ای خیلی





پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراک انسان در انگلستان مجاز تشخیص داده شد. تولید اولیه این محصول در سال 1985، حدود 1000 تن در سال بود و از موفقیت اقتصادی برخوردار شد زیرا به جای کنجالة سویا با سویا و گوشت رقابت می‌کرد.

تولید مواد افزودنی غذایی با استفاده از بیوتکنولوژی

مواد افزودنی غذایی مانند اسید سیتریک، اسید گلوتامیک و نوکلئوتیدهای مورد استفاده برای بهبود طعم غذا نیز به روش تخمیر تولید می‌شوند، استفاده از این روش، سابقه‌ای طولانی دارد. اما رویکرد به سمت جایگزینی اجزای طبیعی، فرصت‌هایی را جهت استفاده گسترده‌تر از محصولات تخمیری بعنوان طعم‌دهنده فراهم کرده است. به‌عنوان مثال، حدود بیست سال پیش، یک ترکیب به نام
furanone در آب گوشت شناسایی شد که این ترکیب، نقش خیلی مهمی در طعم گوشت بازی می‌کند و تا مدتی پیش به‌صورت شیمیایی از گزیلوز سنتز می‌شد. اخیراً یک مادة پیش‌ساز طبیعی شناسایی شده که می‌توان آنرا توسط تخمیر گلوکز تولید کرده و با یک تیمار حرارتی مخصوص به furanone موردنظر تبدیل کرد.

شناسایی ترکیبات طعم‌دهندة اصلی، امکان توسعة روش‌های میکروبی جهت سنتز این ترکیبات را فراهم کرده است. به‌عنوان مثال می‌توان به تولید گاما-دکالاکتون که یک جزء اصلی در طعم هلو می‌باشد، اشاره کرد.

مثالی دیگر از تولید مواد طعم‌دهنده با استفاده از ریزسازواره‌ها، یک طعم‌دهندة طبیعی کم‌نمک به نام
BIOSOL است که طی دو مرحله با استفاده از مخمر غیرفعال شده تولید می‌گردد. در مرحلة اول، مخلوطی از آنزیم‌ها با خواص تجزیه‌کنندگی پروتئین، چربی و دیواره سلولی استفاده می‌شود. در مرحله دوم، از باکتری Lactobacillus delbrueki جهت انجام عملیات تخمیر استفاده می‌گردد. پروتئین طی این دو مرحله به اسیدهای آمینه و پپتید‌ها، RNA به یک طعم­دهندة طبیعی (guanosine-5-monophosphate) و پلی‌ساکاریدها به اسید لاکتیک و ساکسینیک تبدیل می‌گردند. هضم آنزیمی و تخمیر را می‌توان بصورت همزمان انجام داده و مایع تخمیری حاصله را پس از جداسازی مواد غیر‌محلول به روش پاششی خشک کرد.

از جمله مثال‌های دیگر در زمینه تولید مواد افزودنی به روش بیوتکنولوژی می‌توان به: تولید شیرین‌کننده‌های مغذی مثل شربت گلوکز، شربت با درصد بالای فروکتوز (

/ 0 نظر / 131 بازدید