اسدی اصل تهرانی
عضو جدید
اطلاعاتی راجع به رشته بیوتکنولوژی میخوام وآینده شغلیش؟
اطلاعاتی راجع به بیوتکنولوژی
- شروع کننده موضوع اسدی اصل تهرانی
- تاریخ شروع
eli_68
عضو جدید
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
مطالعات صورت گرفته نشان داده است كه جمعیت جهان تا اواسط قرن حاضر، دو برابر خواهد شد و این در حالی است كه اكنون نیمی از كودكان جهان از غذای كافی محروم هستند. همچنین فشار از طرف مصرف‌كنندگان، خصوصاً در كشورهای صنعتی، باعث شده است كه تولید محصولات غذایی بطرف استفاده از مواد افزودنی "طبیعی" و بكارگیری روش‌های فرآوری نزدیكتر به روش‌های طبیعی، جهت پیدا كند. نكات، به همراه سایر مزایایی كه وجود داشته‌اند، روش‌های بیوتكنولوژی در صنایع غذایی را گسترش داده‌اند. با توجه به گسترش صنایع غذایی در كشور ما، آشنایی مختصر با كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی مفید به نظر می‌رسد:
تعریف بیوتكنولوژی غذایی
_تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
_تولید مواد افزودنی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
_اصلاح مستقیم مواد غذایی یا مواد افزودنی به غذا
_تولید مواد كمك فراوری
كاربردهای تجزیه‌ای
_تصفیه پسماند
-تعریف بیوتكنولوژی غذایی در ارتباط با صنایع غذایی می‌توان بیوتكنولوژی را به‌صورت زیر تعریف كرد:
"استفاده از سلولهای زنده یا قسمتی از آنها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی به غذا"
از یك دیدگاه دیگر می‌توان كاربرد بیوتكنولوژی در صنایع غذایی را به دو بخش كاربرد بیوتكنولوژی سنتی و كاربرد بیوتكنولوژی مدرن تقسیم كرد:
1- دركاربرد "بیوتكنولوژی سنتی" در صنایع غذایی، از فناوری تخمیری (ریزساوارزه‌ها یا میكروارگانیزم‌ها) 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 بكارگیری "بیوتكنولوژی نوین" در صنایع غذایی، از ژنتیك مولكولی و آنزیم‌شناسی كاربردی بهمراه فناوری تخمیری، جهت بهبود خواص مواد افزودنی غذایی استفاده می‌گردد. در قسمت‌های بعدی این نوشتار، برخی از كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی به طور اجمال و در چند زمینه بیان می‌شوند.
تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
بیوتكنولوژی 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 هم‌اكنون این محصولات در مقیاس صنعتی در سطح دنیا تولید می‌گردند. بر اساس گزارشات موجود، حدود یك سوم رژیم غذایی در اروپا از غذاهایی تشكیل می‌شود كه تخمیر شده‌اند؛ در حالیكه 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 خشك و نیمه‌خشك، سبزیجات تخمیرشده مانند كلم (sauerkraut)و زیتون تخمیرشده، نان، قارچ خوراكی، مشروبات الكلی 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 خوراكی، 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.
مطالعات صورت گرفته نشان داده است كه جمعیت جهان تا اواسط قرن حاضر، دو برابر خواهد شد و این در حالی است كه اكنون نیمی از كودكان جهان از غذای كافی محروم هستند. همچنین فشار از طرف مصرف‌كنندگان، خصوصاً در كشورهای صنعتی، باعث شده است كه تولید محصولات غذایی بطرف استفاده از مواد افزودنی "طبیعی" و بكارگیری روش‌های فرآوری نزدیكتر به روش‌های طبیعی، جهت پیدا كند. نكات، به همراه سایر مزایایی كه وجود داشته‌اند، روش‌های بیوتكنولوژی در صنایع غذایی را گسترش داده‌اند. با توجه به گسترش صنایع غذایی در كشور ما، آشنایی مختصر با كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی مفید به نظر می‌رسد:
تعریف بیوتكنولوژی غذایی
_تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
_تولید مواد افزودنی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
_اصلاح مستقیم مواد غذایی یا مواد افزودنی به غذا
_تولید مواد كمك فراوری
كاربردهای تجزیه‌ای
_تصفیه پسماند
-تعریف بیوتكنولوژی غذایی در ارتباط با صنایع غذایی می‌توان بیوتكنولوژی را به‌صورت زیر تعریف كرد:
"استفاده از سلولهای زنده یا قسمتی از آنها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی به غذا"
از یك دیدگاه دیگر می‌توان كاربرد بیوتكنولوژی در صنایع غذایی را به دو بخش كاربرد بیوتكنولوژی سنتی و كاربرد بیوتكنولوژی مدرن تقسیم كرد:
1- دركاربرد "بیوتكنولوژی سنتی" در صنایع غذایی، از فناوری تخمیری (ریزساوارزه‌ها یا میكروارگانیزم‌ها) 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 بكارگیری "بیوتكنولوژی نوین" در صنایع غذایی، از ژنتیك مولكولی و آنزیم‌شناسی كاربردی بهمراه فناوری تخمیری، جهت بهبود خواص مواد افزودنی غذایی استفاده می‌گردد. در قسمت‌های بعدی این نوشتار، برخی از كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی به طور اجمال و در چند زمینه بیان می‌شوند.
تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
بیوتكنولوژی 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 هم‌اكنون این محصولات در مقیاس صنعتی در سطح دنیا تولید می‌گردند. بر اساس گزارشات موجود، حدود یك سوم رژیم غذایی در اروپا از غذاهایی تشكیل می‌شود كه تخمیر شده‌اند؛ در حالیكه 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 خشك و نیمه‌خشك، سبزیجات تخمیرشده مانند كلم (sauerkraut)و زیتون تخمیرشده، نان، قارچ خوراكی، مشروبات الكلی 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 خوراكی، 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.
eli_68
عضو جدید
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
بر این اساس، رویكرد جدید، استفاده از روش‌های بیولوژیكی جهت تبدیل پساب صنایع غذایی (بعنوان مواد اولیة تجدیدپذیر) به محصولات مفید (مانند SCP) می‌باشد.
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
تصفیه پسماند یا پیشگیری از ایجاد پسماند
منظور از كلمة پسماند، تمام موادی است كه بجز فراورده‌های اصلی در یك فرایند تولید می‌شوند. بنابراین، مواد مختلف اعم از گاز، مایع و جامد در این تعریف می‌‌گنجد. از روش‌های بیولوژیك هوازی و بی‌هوازی به منظور كاهش آلودگی پساب‌های صنایع غذایی استفاده شده است.
در گذشته، اقدامات مربوط به مدیریت پسماندها، بر تصفیة نهایی اینگونه مواد متمركز بوده است و تلاش خود را صرف طراحی سیستم‌های تصفیة پسماند و نصب دستگاه‌های كنترل آلودگی می‌نمود، تا بتواند از آلودگی محیط زیست ممانعت كند. در روزگار اخیر، فلسفة نوینی شكل گرفته است كه برپایة پیشگیری از تولید پسماند و كاهش آن استوار است.
این نگرش مثبت از تصفیة پسماند یعنی پیشگیری از ایجاد پسماند، مزایای زیر را دارد:
1- مقدار پسماندها كاهش می‌یابد.
2- میزان مصرف مواد خام و در نتیجه هزینة آن كاهش می‌یابد.
3- از هزینة تصفیة پسماند كاسته می‌شود.
4- احتمال بروز آلودگی كمتر می‌شود.
5- شرایط كار بهبود می‌یابد.
6- بازده فرایندهای تولید افزوده می‌شود.
منظور از كلمة پسماند، تمام موادی است كه بجز فراورده‌های اصلی در یك فرایند تولید می‌شوند. بنابراین، مواد مختلف اعم از گاز، مایع و جامد در این تعریف می‌‌گنجد. از روش‌های بیولوژیك هوازی و بی‌هوازی به منظور كاهش آلودگی پساب‌های صنایع غذایی استفاده شده است.
در گذشته، اقدامات مربوط به مدیریت پسماندها، بر تصفیة نهایی اینگونه مواد متمركز بوده است و تلاش خود را صرف طراحی سیستم‌های تصفیة پسماند و نصب دستگاه‌های كنترل آلودگی می‌نمود، تا بتواند از آلودگی محیط زیست ممانعت كند. در روزگار اخیر، فلسفة نوینی شكل گرفته است كه برپایة پیشگیری از تولید پسماند و كاهش آن استوار است.
این نگرش مثبت از تصفیة پسماند یعنی پیشگیری از ایجاد پسماند، مزایای زیر را دارد:
1- مقدار پسماندها كاهش می‌یابد.
2- میزان مصرف مواد خام و در نتیجه هزینة آن كاهش می‌یابد.
3- از هزینة تصفیة پسماند كاسته می‌شود.
4- احتمال بروز آلودگی كمتر می‌شود.
5- شرایط كار بهبود می‌یابد.
6- بازده فرایندهای تولید افزوده می‌شود.
بر این اساس، رویكرد جدید، استفاده از روش‌های بیولوژیكی جهت تبدیل پساب صنایع غذایی (بعنوان مواد اولیة تجدیدپذیر) به محصولات مفید (مانند SCP) می‌باشد.
eli_68
عضو جدید
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
استفاده از آنزیم آمیلاز در صنایع نشاسته :
مهمترین پلی‌ساكاریدی كه در صنایع غذایی استفاده می‌شود، نشاسته است. تولید آنزیمی گلوكز با استفاده از آنزیم آمیلاز بدست آمده از باسیلوس سوبتیلیس و آمیلوگلوكزیداز حاصل از آسپرژیلوس، جایگزین روش‌های قدیمی هیدرولیز اسیدی شده است. سرعت عمل، عدم آلودگی و امكان تولید دكستروز در مقیاس صنعتی از مزایای عمدة روش آنزیمی، می‌باشد. البته با پیشرفت فناوری DNA نوتركیب، امكان تولید آنزیمهای میكروبی پایدار در دمای بالا جهت هیدرولیز آنزیمی و بالطبع تولید صنعتی و گستردة گلوكز فراهم شده است.
همچنین با استفاده از آنزیم آلفاآمیلاز می‌توان نشاسته را به شربت‌هایی با معادل دكستروز (DE) پایین تبدیل كرد. اگر علاوه بر این آنزیم از آنزیمهای گلوكوآمیلاز و گلوكزایزومراز نیز استفاده گردد، می‌توان محصولی با شیرینی معادل ساكارز به نام HFCS تولید كرد. تولید HFCS، یكی از بهترین مثال‌های بكارگیری آنزیم در یك فرایند تجارتی می‌باشد. گزارش شده است كه معرفی این محصول در ایالات متحده امریكا باعث صرفه‌جویی معادل 1.3 میلیارد دلار در واردات شكر در سال 1980 شد. تولید این محصول بدلایل سیاسی و اقتصادی در اروپا موفقیت‌آمیز نبوده است.
فروكتوز نیز یك ماده شیرین‌كننده می‌باشد كه در بسیاری از محصولات غذایی عمدتاً به عنوان جایگزین ساكارز (شكر معمولی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. یكی از دلایل افزایش محبوبیت فروكتوز در كارخانههای ساخت مواد غذایی، در دسترس بودن مقدار زیاد نشاستة غلات است كه با روش آنزیمی، در مقیاس صنعتی به فروكتوز تبدیل می‌شود. یك منبع ارزانتر و جایگزین فروكتوز ممكن است فروكتان باشد كه كربوهیدرات ذخیره‌ای در بسیاری از گیاهان است. فروكتانها، پلیمرهای مولتی فروكتوز (پلی‌فروكتوز) هستند كه می‌توانند به‌صورت آنزیمی یا شیمیایی هیدرولیز شوند تا فروكتوز بدست آید.
فروكتان‌های گیاهی، شیرین هستند؛ اما آنزیم‌هایی كه بتوانند زنجیره‌های گلیكوزیدی آنها را از بین ببرند در دستگاه گوارش انسان وجود ندارند. در نتیجه، فروكتانها اجزای غذایی كم‌كالری هستند. از این خاصیت برای تولید شیرین‌كننده‌های كم‌كالری طبیعی در صنایع غذایی- بهداشتی به خصوص در ژاپن استفاده می‌شود كه آن را به صورت آنزیمی در بیوراكتورها تولید می‌كنند. در میان باسیل‌ها، پسودوموناس و استرپتوكوك با كمك آنزیمهای خارج سلولی، شكر را به فروكتان‌های باكتریایی كه غالباً لوان (Levan) نامیده می‌شوند، تبدیل می‌كنند.
در گیاهان تنباكویی كه حاوی ژن تغییر یافتة "Sac B" یا Bacillus subtilis levansucrase هستند، یك فروكتان پایدار، شبیه نوع میكروبی تولید می‌شود.
از روش‌های اصلاح آنزیمی پلیمرهای نشاسته، جهت بهبود خواص هیدروكلوئیدی آنها جهت تولید جایگزین‌های چربی، نشاستة مقاوم، امولسیفایرها و عوامل ایجاد ژل و همچنین جهت تولید نشاسته‌های با منافذ ریز برای استفاده در سیستم‌های رهایش كنترل شده نیز استفاده شده است.
حذف آب از محیط‌های كشت آنزیمی استفاده از آنزیمها :
یكی از مشكلات اصلاح آنزیمی پلی‌ساكاریدها، نیاز به خارج كردن آب پس از عملیات اصلاح آنزیمی است كه باعث می‌شود كه این عملیات توجیه اقتصادی نداشته باشد. برای مواجهه با این مشكل، فرآیندهای انجام عملیات اصلاح آنزیمی در محیط‌های نیمه‌جامد ایجاد شده است. به‌عنوان مثال، می‌توان به فرآیند اصلاح آنزیمی صمغ guar توسط آنزیم آلفاگالاكتوسیداز جهت تولید محصولی با خواص شبیه به صمغ locust bean در محیطی حاوی وزن مساوی آرد guarو آب اشاره كرد.
حذف آب از محیط‌های كشت آنزیمی باعث متحول‌شدن استفاده از آنزیمها در صنایع غذایی شده است. این امكان، برعكس كردن عمل آنزیمهای هیدرولیزی را فراهم می‌كند. به عبارتی در این شرایط و در عدم حضور انرژی متابولیكی می‌توان آنزیمهای هیدرولیزی را وادار ساخت كه همان بیومولكول‌هایی را سنتز كنند كه در حضور آب تجزیه می‌كنند. همچنین میزان اختصاصی عمل‌كردن آنزیمهای هیدرولیزی در عدم حضور آب كاهش می‌یابد؛ بطوریكه این آنزیمها قادر به تسریع واكنش هیدرولیز بر روی سوبسترا‌های غیرمتعارف می‌گردند. به‌عنوان مثال از مادة سابتیلیزین (Subtilisin) كه نقش طبیعی آن هیدرولیز پروتئین‌ها می‌باشد، می‌توان در محیط حاوی حلالهای آلی جهت كاتالیز واكنش آسیلاسیون قندها برای تولید فعال‌كننده‌های سطحی (بعنوان امولسیفایر در مصارف غذایی) استفاده كرد.
نیاز به حذف كامل حلال‌ها از واكنش‌های سازگار با غذا منجر به یك كشف بسیار جالب شده‌است: آنزیمها حتی می‌توانند تحت شرایطی كه حلال وجود ندارد، فقط با استفاده از سوبسترا و محصول به‌عنوان محیط واكنش، عمل كنند. استرهای كربوهیدرات و پلی‌گلیسرول (امولسیفایرها)، استرهای كایرالی (طعم دهنده) و الیگوپیتیدها، لیپیدهای ضروری و پلیمرهای ساختاری از تركیبات مرتبط با مواد غذایی هستند كه بطور موفقیت‌آمیزی با استفاده از آنزیمها در این شرایط تولید شده‌اند.
چند مثال دیگر از اصلاح آنزیمی افزودنی‌های غذایی :
ـ استفاده از آنزیم انورتاز جهت تبدیل ساكارز به قند معلق در محصولاتی نظیر شیرینی‌جات، مرباجات و بستنی.
ـ استفاده از آنزیم آلفاگالاكتوزیداز در صنایع تولید شكر از چغندر قند جهت تبدیل رافینوز موجود در شیره چغندرقند به گالاكتوز و ساكارز. با توجه به اینكه رافینوز اثر بازدارندگی بر روی كریستالیزاسیون ساكارز دارد، اگر این تبدیل صورت نگیرد، در فرآیند بازیابی شكر از ملاس باید قسمتی از ملاس را همیشه دور ریخت. استفاده از فرآیند آنزیمی، امكان بازیابی شكر از كل ملاس را فراهم می‌كند.
ـ از آنزیم لاكتاز جهت اصلاح خواص آب پنیر استفاده شده است. لاكتوز در آب، شیرینی و حلالیت كمی دارد و همچنین هضم آن برای بعضی انسانها بخاطر كمبود آنزیم بتا-گالاكتوزیداز در سیستم گوارشی آنها امكانپذیر نمی‌باشد. لاكتوز با استفاده از این آنزیم به گلوكز و گالاكتوز تبدیل می‌شود كه معایب فوق را ندارد. همچنین گزارش شده است كه پیش‌آبكافت لاكتوز در شیر می‌تواند زمان فرآوری برای تولید ماست و پنیر را تا 20 درصد كاهش دهد.
- از آنزیمهای میكروبی مثل پكتیناز، سلولاز، همی‌سلولاز و آمیلاز برای شفاف كردن آب میوه و حذف پكتین و الیاف سلولزی استفاده می‌شود. این آنزیمها بیشتر از باكتری‌ها و قارچ‌ها استخراج می‌شوند.
مهمترین پلی‌ساكاریدی كه در صنایع غذایی استفاده می‌شود، نشاسته است. تولید آنزیمی گلوكز با استفاده از آنزیم آمیلاز بدست آمده از باسیلوس سوبتیلیس و آمیلوگلوكزیداز حاصل از آسپرژیلوس، جایگزین روش‌های قدیمی هیدرولیز اسیدی شده است. سرعت عمل، عدم آلودگی و امكان تولید دكستروز در مقیاس صنعتی از مزایای عمدة روش آنزیمی، می‌باشد. البته با پیشرفت فناوری DNA نوتركیب، امكان تولید آنزیمهای میكروبی پایدار در دمای بالا جهت هیدرولیز آنزیمی و بالطبع تولید صنعتی و گستردة گلوكز فراهم شده است.
همچنین با استفاده از آنزیم آلفاآمیلاز می‌توان نشاسته را به شربت‌هایی با معادل دكستروز (DE) پایین تبدیل كرد. اگر علاوه بر این آنزیم از آنزیمهای گلوكوآمیلاز و گلوكزایزومراز نیز استفاده گردد، می‌توان محصولی با شیرینی معادل ساكارز به نام HFCS تولید كرد. تولید HFCS، یكی از بهترین مثال‌های بكارگیری آنزیم در یك فرایند تجارتی می‌باشد. گزارش شده است كه معرفی این محصول در ایالات متحده امریكا باعث صرفه‌جویی معادل 1.3 میلیارد دلار در واردات شكر در سال 1980 شد. تولید این محصول بدلایل سیاسی و اقتصادی در اروپا موفقیت‌آمیز نبوده است.
فروكتوز نیز یك ماده شیرین‌كننده می‌باشد كه در بسیاری از محصولات غذایی عمدتاً به عنوان جایگزین ساكارز (شكر معمولی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. یكی از دلایل افزایش محبوبیت فروكتوز در كارخانههای ساخت مواد غذایی، در دسترس بودن مقدار زیاد نشاستة غلات است كه با روش آنزیمی، در مقیاس صنعتی به فروكتوز تبدیل می‌شود. یك منبع ارزانتر و جایگزین فروكتوز ممكن است فروكتان باشد كه كربوهیدرات ذخیره‌ای در بسیاری از گیاهان است. فروكتانها، پلیمرهای مولتی فروكتوز (پلی‌فروكتوز) هستند كه می‌توانند به‌صورت آنزیمی یا شیمیایی هیدرولیز شوند تا فروكتوز بدست آید.
فروكتان‌های گیاهی، شیرین هستند؛ اما آنزیم‌هایی كه بتوانند زنجیره‌های گلیكوزیدی آنها را از بین ببرند در دستگاه گوارش انسان وجود ندارند. در نتیجه، فروكتانها اجزای غذایی كم‌كالری هستند. از این خاصیت برای تولید شیرین‌كننده‌های كم‌كالری طبیعی در صنایع غذایی- بهداشتی به خصوص در ژاپن استفاده می‌شود كه آن را به صورت آنزیمی در بیوراكتورها تولید می‌كنند. در میان باسیل‌ها، پسودوموناس و استرپتوكوك با كمك آنزیمهای خارج سلولی، شكر را به فروكتان‌های باكتریایی كه غالباً لوان (Levan) نامیده می‌شوند، تبدیل می‌كنند.
در گیاهان تنباكویی كه حاوی ژن تغییر یافتة "Sac B" یا Bacillus subtilis levansucrase هستند، یك فروكتان پایدار، شبیه نوع میكروبی تولید می‌شود.
از روش‌های اصلاح آنزیمی پلیمرهای نشاسته، جهت بهبود خواص هیدروكلوئیدی آنها جهت تولید جایگزین‌های چربی، نشاستة مقاوم، امولسیفایرها و عوامل ایجاد ژل و همچنین جهت تولید نشاسته‌های با منافذ ریز برای استفاده در سیستم‌های رهایش كنترل شده نیز استفاده شده است.
حذف آب از محیط‌های كشت آنزیمی استفاده از آنزیمها :
یكی از مشكلات اصلاح آنزیمی پلی‌ساكاریدها، نیاز به خارج كردن آب پس از عملیات اصلاح آنزیمی است كه باعث می‌شود كه این عملیات توجیه اقتصادی نداشته باشد. برای مواجهه با این مشكل، فرآیندهای انجام عملیات اصلاح آنزیمی در محیط‌های نیمه‌جامد ایجاد شده است. به‌عنوان مثال، می‌توان به فرآیند اصلاح آنزیمی صمغ guar توسط آنزیم آلفاگالاكتوسیداز جهت تولید محصولی با خواص شبیه به صمغ locust bean در محیطی حاوی وزن مساوی آرد guarو آب اشاره كرد.
حذف آب از محیط‌های كشت آنزیمی باعث متحول‌شدن استفاده از آنزیمها در صنایع غذایی شده است. این امكان، برعكس كردن عمل آنزیمهای هیدرولیزی را فراهم می‌كند. به عبارتی در این شرایط و در عدم حضور انرژی متابولیكی می‌توان آنزیمهای هیدرولیزی را وادار ساخت كه همان بیومولكول‌هایی را سنتز كنند كه در حضور آب تجزیه می‌كنند. همچنین میزان اختصاصی عمل‌كردن آنزیمهای هیدرولیزی در عدم حضور آب كاهش می‌یابد؛ بطوریكه این آنزیمها قادر به تسریع واكنش هیدرولیز بر روی سوبسترا‌های غیرمتعارف می‌گردند. به‌عنوان مثال از مادة سابتیلیزین (Subtilisin) كه نقش طبیعی آن هیدرولیز پروتئین‌ها می‌باشد، می‌توان در محیط حاوی حلالهای آلی جهت كاتالیز واكنش آسیلاسیون قندها برای تولید فعال‌كننده‌های سطحی (بعنوان امولسیفایر در مصارف غذایی) استفاده كرد.
نیاز به حذف كامل حلال‌ها از واكنش‌های سازگار با غذا منجر به یك كشف بسیار جالب شده‌است: آنزیمها حتی می‌توانند تحت شرایطی كه حلال وجود ندارد، فقط با استفاده از سوبسترا و محصول به‌عنوان محیط واكنش، عمل كنند. استرهای كربوهیدرات و پلی‌گلیسرول (امولسیفایرها)، استرهای كایرالی (طعم دهنده) و الیگوپیتیدها، لیپیدهای ضروری و پلیمرهای ساختاری از تركیبات مرتبط با مواد غذایی هستند كه بطور موفقیت‌آمیزی با استفاده از آنزیمها در این شرایط تولید شده‌اند.
چند مثال دیگر از اصلاح آنزیمی افزودنی‌های غذایی :
ـ استفاده از آنزیم انورتاز جهت تبدیل ساكارز به قند معلق در محصولاتی نظیر شیرینی‌جات، مرباجات و بستنی.
ـ استفاده از آنزیم آلفاگالاكتوزیداز در صنایع تولید شكر از چغندر قند جهت تبدیل رافینوز موجود در شیره چغندرقند به گالاكتوز و ساكارز. با توجه به اینكه رافینوز اثر بازدارندگی بر روی كریستالیزاسیون ساكارز دارد، اگر این تبدیل صورت نگیرد، در فرآیند بازیابی شكر از ملاس باید قسمتی از ملاس را همیشه دور ریخت. استفاده از فرآیند آنزیمی، امكان بازیابی شكر از كل ملاس را فراهم می‌كند.
ـ از آنزیم لاكتاز جهت اصلاح خواص آب پنیر استفاده شده است. لاكتوز در آب، شیرینی و حلالیت كمی دارد و همچنین هضم آن برای بعضی انسانها بخاطر كمبود آنزیم بتا-گالاكتوزیداز در سیستم گوارشی آنها امكانپذیر نمی‌باشد. لاكتوز با استفاده از این آنزیم به گلوكز و گالاكتوز تبدیل می‌شود كه معایب فوق را ندارد. همچنین گزارش شده است كه پیش‌آبكافت لاكتوز در شیر می‌تواند زمان فرآوری برای تولید ماست و پنیر را تا 20 درصد كاهش دهد.
- از آنزیمهای میكروبی مثل پكتیناز، سلولاز، همی‌سلولاز و آمیلاز برای شفاف كردن آب میوه و حذف پكتین و الیاف سلولزی استفاده می‌شود. این آنزیمها بیشتر از باكتری‌ها و قارچ‌ها استخراج می‌شوند.
eli_68
عضو جدید
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
تولید مواد كمك فرآوری :
ریزسازواره‌ها به‌عنوان كشت آغازگر در فرآوری مواد غذایی جهت بهبود و تولید طعم، افزایش قابلیت نگهداری مواد غذایی و تولید اسید و گازها تولید می‌گردند. به‌عنوان مثال از ریزسازواره‌ها در تولید محصولات لبنی، محصولات گوشتی و تولید نان استفاده می‌گردد. مثال دیگر مواد كمك فرآوری مورد استفاده در صنایع غذایی، آنزیمها می‌باشند كه بطور گسترده‌ای از آنها در فرآوری انواع مواد غذایی استفاده می‌شود.
كاربردهای تشخیصی برای تایید ایمنی و سلامت محصولات غذایی :
از دقت بسیار زیادی كه مولكول‌های زیستی در شناسایی برخوردارند، جهت توسعه فناوری‌هایی برای شناسایی حضور ریزسازواره‌های بیماری‌زا، سموم و پروتئین‌های خارجی در مواد غذایی استفاده می‌شود. در این فناوری‌ها از مولكول‌های مخصوص حس‌گر استفاده می‌گردد. به‌عنوان مثال در DNA كروموزمی و RNA باكتری‌ها، ترتیب‌های بازی مشخص كوتاهی وجود دارد كه از آنها می‌توان جهت شناسایی و ردیابی آنها استفاده كرد. از این حس‌گرهای ژنتیكی می‌توان جهت شناسایی سریع ریزسازواره‌ها در سطح خانواده، گونه یا زیرگونه استفاده كرد. در حال حاضر، چنین حس‌گرهایی برای لیستریا، سالمونلا، كلستریدیوم، یرسینیا، كمپیلوباكتر ساخته شده‌است.
از آنتی‌بادی‌های نوتركیب چنددودمانی و تك‌دودمانی جهت توسعة روش‌های سریع و ساده برای شناسایی میكرب‌های بیماری‌زا با منشاء غذایی مثل سالمونلا، لیستریا و سم‌های قارچی (مثل آفلاتوكسین و تریتوتثین)، آفت‌كش‌ها و سم‌های طبیعی (مثل گلیكوآلكالوئید سیب‌زمینی) استفاده شده است. سم‌های تولیدی برخی قارچ‌ها در انواع مواد غذایی (بخصوص غلات و میوه‌های مغزدار كه در شرایط نامناسب نگهداری می‌شوند) را می‌توان با استفاده از كیت‌هایی مبتنی بر آنزیم ELISA شناسایی كرد و ایمنی و سلامت محصولات را تضمین نمود. به عنوان مثال، می‌توان از آزمون‌های ELISA برای شناسایی Salmonella در مواد غذایی استفاده نمود و نتیجة آزمایش در عرض یك روز مشخص می‌شود؛ در حالی كه توسط روش‌های مرسوم میكروبیولوژی تا شش روز طول می‌كشد.
روش‌های بیوتكنولوژی برای تایید غیرتقلبی‌بودن یك محصول غذایی نیز بكار می‌روند. به‌عنوان مثال برای شناسایی پروتئین‌های شیر، آنتی‌بادی‌هایی وجود دارد كه می‌توان از آنها در ساخت كیت‌های ELISA استفاده كرد. این كیت‌ها قادر هستند، استفاده غیرمجاز از شیر گاو در تولید پنیرهایی كه ادعا می‌گردد از شیر گوسفند تهیه شده است را تشخیص دهند.
ریزسازواره‌ها به‌عنوان كشت آغازگر در فرآوری مواد غذایی جهت بهبود و تولید طعم، افزایش قابلیت نگهداری مواد غذایی و تولید اسید و گازها تولید می‌گردند. به‌عنوان مثال از ریزسازواره‌ها در تولید محصولات لبنی، محصولات گوشتی و تولید نان استفاده می‌گردد. مثال دیگر مواد كمك فرآوری مورد استفاده در صنایع غذایی، آنزیمها می‌باشند كه بطور گسترده‌ای از آنها در فرآوری انواع مواد غذایی استفاده می‌شود.
كاربردهای تشخیصی برای تایید ایمنی و سلامت محصولات غذایی :
از دقت بسیار زیادی كه مولكول‌های زیستی در شناسایی برخوردارند، جهت توسعه فناوری‌هایی برای شناسایی حضور ریزسازواره‌های بیماری‌زا، سموم و پروتئین‌های خارجی در مواد غذایی استفاده می‌شود. در این فناوری‌ها از مولكول‌های مخصوص حس‌گر استفاده می‌گردد. به‌عنوان مثال در DNA كروموزمی و RNA باكتری‌ها، ترتیب‌های بازی مشخص كوتاهی وجود دارد كه از آنها می‌توان جهت شناسایی و ردیابی آنها استفاده كرد. از این حس‌گرهای ژنتیكی می‌توان جهت شناسایی سریع ریزسازواره‌ها در سطح خانواده، گونه یا زیرگونه استفاده كرد. در حال حاضر، چنین حس‌گرهایی برای لیستریا، سالمونلا، كلستریدیوم، یرسینیا، كمپیلوباكتر ساخته شده‌است.
از آنتی‌بادی‌های نوتركیب چنددودمانی و تك‌دودمانی جهت توسعة روش‌های سریع و ساده برای شناسایی میكرب‌های بیماری‌زا با منشاء غذایی مثل سالمونلا، لیستریا و سم‌های قارچی (مثل آفلاتوكسین و تریتوتثین)، آفت‌كش‌ها و سم‌های طبیعی (مثل گلیكوآلكالوئید سیب‌زمینی) استفاده شده است. سم‌های تولیدی برخی قارچ‌ها در انواع مواد غذایی (بخصوص غلات و میوه‌های مغزدار كه در شرایط نامناسب نگهداری می‌شوند) را می‌توان با استفاده از كیت‌هایی مبتنی بر آنزیم ELISA شناسایی كرد و ایمنی و سلامت محصولات را تضمین نمود. به عنوان مثال، می‌توان از آزمون‌های ELISA برای شناسایی Salmonella در مواد غذایی استفاده نمود و نتیجة آزمایش در عرض یك روز مشخص می‌شود؛ در حالی كه توسط روش‌های مرسوم میكروبیولوژی تا شش روز طول می‌كشد.
روش‌های بیوتكنولوژی برای تایید غیرتقلبی‌بودن یك محصول غذایی نیز بكار می‌روند. به‌عنوان مثال برای شناسایی پروتئین‌های شیر، آنتی‌بادی‌هایی وجود دارد كه می‌توان از آنها در ساخت كیت‌های ELISA استفاده كرد. این كیت‌ها قادر هستند، استفاده غیرمجاز از شیر گاو در تولید پنیرهایی كه ادعا می‌گردد از شیر گوسفند تهیه شده است را تشخیص دهند.
اصلاح مستقیم مواد غذایی و مواد افزودنی به غذا
روش‌های مهندسی پروتئین
مواد خام غذایی را می‌توان یا مستقیماً و یا بعد از اصلاح میكربی یا آنزیمی استفاده كرد. مواد خام غذایی اصلی دارای خاصیت كاركردی (functionality) در محصولات غذایی مثل امولسیون‌سازی، پیوند با آب، ایجاد ژل، پایداری كف در نوشابه‌ها، دسرها و محصولات گوشتی (كه عبارتند از پروتئین‌ها، چربی‌ها و كربوهیدرات‌ها) می‌باشند. رابطة دقیق بین ساختمان این مواد و خواص كاركردی كه در غذا ایجاد می‌كنند، هنوز بطور كامل شناخته نشده است؛ ولی نتایج تحقیقات گستردة سال‌های اخیر می‌تواند در جهت انتخاب نوع اصلاح این مواد خام استفاده شود.
به‌عنوان مثال، یك رابطة مستقیم بین ساختار پروتئین‌ها (یعنی اندازه مولكول پروتئینی و تركیب اسیدهای آمینه آن) و خواص كاركردی آنها بدست آمده است. می‌توان با تغییر مناسب در اندازه و تركیب اسیدهای آمینه در یك پروتئین، به خواص كاركردی مورد نیاز برای یك كاربرد بخصوص دست یافت. اندازة پروتئین‌ها را می‌توان توسط آبكافت اسیدی یا آنزیمی كاهش داد. اما ایجاد تغییرات در تركیب اسیدهای آمینه یك پروتئین، مشكل‌تر است. برای ایجاد تغییرات در تركیب اسیدهای آمینه یك پروتئین، از روش‌هایی تحت عنوان مهندسی پروتئین استفاده می‌شود كه از طریق تغییر در كدهای ژنتیكی با استفاده از روش‌های مهندسی ژنتیك، ترتیب اسیدهای آمینة پروتئین عوض می‌شود.
از روش‌های مهندسی پروتئین، برای افزایش پایداری پروتئین‌های آنزیمی كه در مقیاس صنعتی نقش كاتالیزور را دارند نیز استفاده شده است. به‌عنوان مثال، گلوكز ایزومراز، آنزیمی است كه در فرآیند تولید HFCS از اهمیت فراوان برخوردار است. این آنزیم در بیوراكتورهای صنعتی توسط یك واكنش شیمیایی بین گلوكز (سوبسترات واكنش) و گروه‌های آمین ثانویه لیزین موجود در ساختار آنزیم، غیرفعال می‌گردد. محققین در شركت Gist-Brocadeروشی را جهت اصلاح ژن گلوكز ایزومراز ایجاد كردند كه در آن قسمتی از مولكول آنزیم (جزء لیزین) كه گلوكز به آن حمله می‌كند، به گروه‌هایی (جزء آرژینین) كه مورد حملة گلوكز واقع نشده ولی قادر هستند كه ساختار آنزیم را حفظ كنند تبدیل می‌شود. با استفاده از این روش، زمان استفادة مفید از آنزیم گلوكز ایزومراز در شرایط صنعتی به‌طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته و این موضوع باعث افزایش ظرفیت تولید و كاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
روش‌های مهندسی پروتئین
مواد خام غذایی را می‌توان یا مستقیماً و یا بعد از اصلاح میكربی یا آنزیمی استفاده كرد. مواد خام غذایی اصلی دارای خاصیت كاركردی (functionality) در محصولات غذایی مثل امولسیون‌سازی، پیوند با آب، ایجاد ژل، پایداری كف در نوشابه‌ها، دسرها و محصولات گوشتی (كه عبارتند از پروتئین‌ها، چربی‌ها و كربوهیدرات‌ها) می‌باشند. رابطة دقیق بین ساختمان این مواد و خواص كاركردی كه در غذا ایجاد می‌كنند، هنوز بطور كامل شناخته نشده است؛ ولی نتایج تحقیقات گستردة سال‌های اخیر می‌تواند در جهت انتخاب نوع اصلاح این مواد خام استفاده شود.
به‌عنوان مثال، یك رابطة مستقیم بین ساختار پروتئین‌ها (یعنی اندازه مولكول پروتئینی و تركیب اسیدهای آمینه آن) و خواص كاركردی آنها بدست آمده است. می‌توان با تغییر مناسب در اندازه و تركیب اسیدهای آمینه در یك پروتئین، به خواص كاركردی مورد نیاز برای یك كاربرد بخصوص دست یافت. اندازة پروتئین‌ها را می‌توان توسط آبكافت اسیدی یا آنزیمی كاهش داد. اما ایجاد تغییرات در تركیب اسیدهای آمینه یك پروتئین، مشكل‌تر است. برای ایجاد تغییرات در تركیب اسیدهای آمینه یك پروتئین، از روش‌هایی تحت عنوان مهندسی پروتئین استفاده می‌شود كه از طریق تغییر در كدهای ژنتیكی با استفاده از روش‌های مهندسی ژنتیك، ترتیب اسیدهای آمینة پروتئین عوض می‌شود.
از روش‌های مهندسی پروتئین، برای افزایش پایداری پروتئین‌های آنزیمی كه در مقیاس صنعتی نقش كاتالیزور را دارند نیز استفاده شده است. به‌عنوان مثال، گلوكز ایزومراز، آنزیمی است كه در فرآیند تولید HFCS از اهمیت فراوان برخوردار است. این آنزیم در بیوراكتورهای صنعتی توسط یك واكنش شیمیایی بین گلوكز (سوبسترات واكنش) و گروه‌های آمین ثانویه لیزین موجود در ساختار آنزیم، غیرفعال می‌گردد. محققین در شركت Gist-Brocadeروشی را جهت اصلاح ژن گلوكز ایزومراز ایجاد كردند كه در آن قسمتی از مولكول آنزیم (جزء لیزین) كه گلوكز به آن حمله می‌كند، به گروه‌هایی (جزء آرژینین) كه مورد حملة گلوكز واقع نشده ولی قادر هستند كه ساختار آنزیم را حفظ كنند تبدیل می‌شود. با استفاده از این روش، زمان استفادة مفید از آنزیم گلوكز ایزومراز در شرایط صنعتی به‌طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته و این موضوع باعث افزایش ظرفیت تولید و كاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
eli_68
عضو جدید
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
تودة میكروبی و پروتئین تك‌یاخته به‌عنوان غذا:
توده میكروبی نیز بعنوان یك ماده غذایی غنی از پروتئین، مورد استفاده قرار گرفته است. به‌عنوان مثال، آلمانی‌ها طی جنگ جهانی دوم، برای جبران كمبود پروتئین، مخمرها را در مقیاس صنعتی كشت داده و بعنوان منبع غذایی در خوراك انسان مورد استفاده قرار دادند. همچنین از دهة شصت میلادی تولید محصولاتی به نام پروتئین تك‌یاخته (SCP)، ابتدا از مواد هیدروكربنی و بعدها از مواد كربوهیدراتی ارزان‌قیمت در مقیاس صنعتی آغاز شد.
مثالی از تولید پروتئین تك یاخته scp:
پروژة شركت نفتی فیلیپس از جمله پروژه‌هایی است كه در آن تولید SCP از موفقیت اقتصادی بالاتری برخوردار می‌باشد. در این پروژه از یك سیستم با دانسیته سلولی بالا و بر اساس كشت مخمر Torulaبر روی اتانول، ساكاروز و ملاس (به‌عنوان منبع كربن) و آمونیاك (به‌عنوان منبع ازت) برای تولید SCP استفاده گردید‌ه است. در این فرآیند، مایع تخمیری خروجی از فرمانتور دارای غلظت سلولی 160 گرم وزن خشك در لیتر بود و لذا امكان خشك‌كردن مستقیم این مایع توسط خشك‌كن‌های پاششی وجود داشت. علت موفقیت اقتصادی این پروژه، بالابودن بازده فرایند و هزینه پایین‌تر بازیابی محصول بوده است.
استفاده از پروتئین میكروبیQUORN در خوراك انسان :
به دلیل بالابودن درصد اسیدهای هسته‌ای در SCP، مصرف آن به عنوان خوراك انسان مضر است. شركت انگلیسی RHM با همكاری شركت ICI در اواسط دهة 80 میلادی، پروتئین میكروبی تحت نام تجارتی Quorn تولید كرد كه ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد كپكی به نامFusarium graminerarum بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌گردد. این محصول بخاطر استفاده از كپك (كه بطور طبیعی حاوی اسید هسته‌ای كمتری نسبت به باكتری‌ها می‌باشد) و بخاطر اضافه كردن یك عملیات برای كاهش RNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوی هسته‌ای خیلی
پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراك 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 كنجالة سویا با سویا و گوشت رقابت می‌كرد.
كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی
استفاده از آنزیم لیپاز در بهبود كیفیت روغن‌ها و چربی‌ها
كیفیت‌های تغذیه‌ای و خواص بافتی روغن‌ها و چربی‌ها، به تركیب اسیدهای چرب آنها بستگی دارد. به‌عنوان مثال، اگر تنها اسید چرب سازنده یك روغن یا چربی، اسید استئاریك (اسید چرب اشباع) باشد، این چربی در دمای اطاق و دمای بدن جامد خواهد بود. ولی اگر اسیدهای چرب اشباع به این روغن و چربی اضافه گردند، دمای ذوب آن كاهش پیدا خواهد كرد.
طول زنجیرة اسیدهای چرب نیز بر روی دمای ذوب یك روغن و یا چربی تاثیر گذار است و باید تركیب اسیدهای چرب در تری‌گلیسیریدهای آن را تغییر داد. برای اینكار می‌توان از آنزیمهای لیپاز استفاده كرد. مزیت بكارگیری آنزیمهای لیپاز، اختصاصی عمل‌كردن آنها می‌باشد. به‌عنوان یك مثال از بكارگیری آنزیمهای لیپاز برای تغییر خواص روغن‌ها كه در سطح تجارتی استفاده شده است، می‌توان به فرآیندی جهت تولید یك آنزیم لیپاز توسط كپك Mucor meihiجهت تبدیل جزء میانی روغن پالم به یك روغن با ارزش مورد استفاده در قنادی اشاره كرد.
كیفیت‌های تغذیه‌ای و خواص بافتی روغن‌ها و چربی‌ها، به تركیب اسیدهای چرب آنها بستگی دارد. به‌عنوان مثال، اگر تنها اسید چرب سازنده یك روغن یا چربی، اسید استئاریك (اسید چرب اشباع) باشد، این چربی در دمای اطاق و دمای بدن جامد خواهد بود. ولی اگر اسیدهای چرب اشباع به این روغن و چربی اضافه گردند، دمای ذوب آن كاهش پیدا خواهد كرد.
طول زنجیرة اسیدهای چرب نیز بر روی دمای ذوب یك روغن و یا چربی تاثیر گذار است و باید تركیب اسیدهای چرب در تری‌گلیسیریدهای آن را تغییر داد. برای اینكار می‌توان از آنزیمهای لیپاز استفاده كرد. مزیت بكارگیری آنزیمهای لیپاز، اختصاصی عمل‌كردن آنها می‌باشد. به‌عنوان یك مثال از بكارگیری آنزیمهای لیپاز برای تغییر خواص روغن‌ها كه در سطح تجارتی استفاده شده است، می‌توان به فرآیندی جهت تولید یك آنزیم لیپاز توسط كپك Mucor meihiجهت تبدیل جزء میانی روغن پالم به یك روغن با ارزش مورد استفاده در قنادی اشاره كرد.
تودة میكروبی و پروتئین تك‌یاخته به‌عنوان غذا:
توده میكروبی نیز بعنوان یك ماده غذایی غنی از پروتئین، مورد استفاده قرار گرفته است. به‌عنوان مثال، آلمانی‌ها طی جنگ جهانی دوم، برای جبران كمبود پروتئین، مخمرها را در مقیاس صنعتی كشت داده و بعنوان منبع غذایی در خوراك انسان مورد استفاده قرار دادند. همچنین از دهة شصت میلادی تولید محصولاتی به نام پروتئین تك‌یاخته (SCP)، ابتدا از مواد هیدروكربنی و بعدها از مواد كربوهیدراتی ارزان‌قیمت در مقیاس صنعتی آغاز شد.
مثالی از تولید پروتئین تك یاخته scp:
به‌عنوان مثال، شركت ICI در انگلستان از كشت باكتری Methylophilus methylotrophous بر روی متانول در یك فرمانتور پیوسته به حجم 1500 متر مكعب، برای تولید سالانه 500 تا 600 هزار تن پودر خشك شده SCP در سال استفاده كرد. حجم زیاد فرمانتور و نیاز به راه‌اندازی آن بصورت پیوسته تحت شرایط استریل (aseptic) باعث شد كه نیاز به ابداع تكنیك‌های جدید مهندسی برای تولید این محصول در مقیاس صنعتی بوجود آید.
با وجودی‌كه تولید این محصول از نظر فنی با موفقیت روبرو شد، ولی بخاطر برخی مشكلات از جمله هزینه‌های تولید بالا و كاهش قیمت‌های محصولات رقیب (یعنی كنجالة سویا)، این پروژه و پروژه‌های مشابه در كشورهای غربی از نظر اقتصادی موفقیت‌آمیز نبودند. به‌عنوان مثال، شركت ICI، تولید محصول SCP خود را در اواسط دهه 80 میلادی متوقف كرد. قابل ذكر است كه تولید این محصول در كشورهای بلوك شرق نظیر اتحاد جماهیر شوروی با موفقیت اقتصادی خیلی زیادی روبرو شد؛ زیرا تولید این محصول باعث عدم وابستگی به كنجالة سویای وارداتی از كشورهای غربی می‌شد.
مثال دیگری از تولید پروتئین تك یاخته scp : با وجودی‌كه تولید این محصول از نظر فنی با موفقیت روبرو شد، ولی بخاطر برخی مشكلات از جمله هزینه‌های تولید بالا و كاهش قیمت‌های محصولات رقیب (یعنی كنجالة سویا)، این پروژه و پروژه‌های مشابه در كشورهای غربی از نظر اقتصادی موفقیت‌آمیز نبودند. به‌عنوان مثال، شركت ICI، تولید محصول SCP خود را در اواسط دهه 80 میلادی متوقف كرد. قابل ذكر است كه تولید این محصول در كشورهای بلوك شرق نظیر اتحاد جماهیر شوروی با موفقیت اقتصادی خیلی زیادی روبرو شد؛ زیرا تولید این محصول باعث عدم وابستگی به كنجالة سویای وارداتی از كشورهای غربی می‌شد.
پروژة شركت نفتی فیلیپس از جمله پروژه‌هایی است كه در آن تولید SCP از موفقیت اقتصادی بالاتری برخوردار می‌باشد. در این پروژه از یك سیستم با دانسیته سلولی بالا و بر اساس كشت مخمر Torulaبر روی اتانول، ساكاروز و ملاس (به‌عنوان منبع كربن) و آمونیاك (به‌عنوان منبع ازت) برای تولید SCP استفاده گردید‌ه است. در این فرآیند، مایع تخمیری خروجی از فرمانتور دارای غلظت سلولی 160 گرم وزن خشك در لیتر بود و لذا امكان خشك‌كردن مستقیم این مایع توسط خشك‌كن‌های پاششی وجود داشت. علت موفقیت اقتصادی این پروژه، بالابودن بازده فرایند و هزینه پایین‌تر بازیابی محصول بوده است.
استفاده از پروتئین میكروبیQUORN در خوراك انسان :
به دلیل بالابودن درصد اسیدهای هسته‌ای در SCP، مصرف آن به عنوان خوراك انسان مضر است. شركت انگلیسی RHM با همكاری شركت ICI در اواسط دهة 80 میلادی، پروتئین میكروبی تحت نام تجارتی Quorn تولید كرد كه ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد كپكی به نامFusarium graminerarum بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌گردد. این محصول بخاطر استفاده از كپك (كه بطور طبیعی حاوی اسید هسته‌ای كمتری نسبت به باكتری‌ها می‌باشد) و بخاطر اضافه كردن یك عملیات برای كاهش RNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوی هسته‌ای خیلی
پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراك 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 كنجالة سویا با سویا و گوشت رقابت می‌كرد.
eli_68
عضو جدید
تولید مواد افزودنی غذایی بااستفاده از بیوتكنولوژی:
مواد افزودنی غذایی مانند اسید سیتریك، اسید گلوتامیك و نوكلئوتیدهای مورد استفاده برای بهبود طعم غذا نیز به روش تخمیر تولید می‌شوند، استفاده از این روش، سابقه‌ای طولانی دارد. اما رویكرد به سمت جایگزینی اجزای طبیعی، فرصت‌هایی را جهت استفاده گسترده‌تر از محصولات تخمیری بعنوان طعم‌دهنده فراهم كرده است. به‌عنوان مثال، حدود بیست سال پیش، یك تركیب به نام furanone در آب گوشت شناسایی شد كه این تركیب، نقش خیلی مهمی در طعم گوشت بازی می‌كند و تا مدتی پیش به‌صورت شیمیایی از گزیلوز سنتز می‌شد. اخیراً یك مادة پیش‌ساز طبیعی شناسایی شده كه می‌توان آنرا توسط تخمیر گلوكز تولید كرده و با یك تیمار حرارتی مخصوص به furanone موردنظر تبدیل كرد.
شناسایی تركیبات طعمدهندة اصلی، امكان توسعة روش‌های میكروبی جهت سنتز این تركیبات را فراهم كرده است. به‌عنوان مثال می‌توان به تولید گاما-دكالاكتون كه یك جزء اصلی در طعم هلو می‌باشد، اشاره كرد.
مثالی دیگر از تولید مواد طعم‌دهنده با استفاده از ریزسازواره‌ها، یك طعمدهندة طبیعی كم‌نمك به نام BIOSOL است كه طی دو مرحله با استفاده از مخمر غیرفعال شده تولید می‌گردد. در مرحلة اول، مخلوطی از آنزیمها با خواص تجزیه‌كنندگی پروتئین، چربی و دیواره سلولی استفاده می‌شود. در مرحله دوم، از باكتری Lactobacillus delbrueki جهت انجام عملیات تخمیر استفاده می‌گردد. پروتئین طی این دو مرحله به اسیدهای آمینه و پپتید‌ها، RNA به یك طعمدهندة طبیعی (guanosine-5-monophosphate) و پلی‌ساكاریدها به اسید لاكتیك و ساكسینیك 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 خشك كرد.
از جمله مثال‌های دیگر در زمینه تولید مواد افزودنی به روش بیوتكنولوژی می‌توان به: تولید شیرین‌كننده‌های مغذی مثل شربت گلوكز، شربت با درصد بالای فروكتوز (HFCS) و شیرین‌كننده‌های رژیمی مثل aspartame (از تركیب متیل استر ال‌فنیل آلانین و ال‌اسید اسپارتیك)، تاوماتین(thaumatin) و گزایلیتول (از طریق تبدیل آنزیمی گزایلن پلیمرهای الیاف ذرت به گزایلوز و سپس تخمیر گزایلوز) و همچنین پلی‌ساكارید‌های میكروبی مانند صمغ گزانتان (به‌عنوان قوام‌دهنده و عامل ایجاد ژل) اشاره كرد.
برخی از ریزسازواره‌ها قادر به تجمع مقادیر زیادی تری‌گلیسیرید در داخل خود می‌باشند. از این نوع ریزسازواره‌ها جهت تولید محصولی به نام روغن تك‌سلولی(Single cell oil) استفاده شده است. به‌عنوان مثال در ژاپن مخمرهایی با موفقیت كشت داده شده‌اند كه تا 80 درصد وزن خشك آنها از تری‌گلیسریدهای ذخیره‌ای تشكیل شده است. برای تولید این محصولات ابتدا از خوراك‌های هیدروكربوری استفاده می‌شد، ولی اخیراً در این ارتباط خوراك‌های كربوهیدراتی مورد توجه قرار گرفته‌اند.
اسدی اصل تهرانی
عضو جدید
واقعا ممنون ازت
eli_68
عضو جدید
نسیبه1
عضو جدید
سلام
راستش تقریبا آینده شغلی همه رشته های کشاورزی تعریفی نداره !!ولی خوب بیوتکنولوژی یه گرایش جدیده و میشه به آیندش امیدوار بود چون هنوز مثل بقیه رشته ها اشباع نشده ! یه مشکلی هم که داره اینه که اگه بخواین در مقطع دکترا هم ادامه تحصیل بدین خوب توی ایران فعلا فقط مشهد دکترای این رشته رو داره واونم 2سال یه بار دانشجو میگیره!! مگه اینکه توی گرایش های دیگه مثل بیولوژی ملکولی ویا حتی بیوانفورماتیک ادامه بدین که وضعیت بهتری دارند یا برای ادامه تحصیل برین خارج از کشور.در هر صورت به نظر من که رشته خیلی خیلی قشنگ، جذاب و با ارزشه!
براتون آرزوی موفقیت میکنم
راستش تقریبا آینده شغلی همه رشته های کشاورزی تعریفی نداره !!ولی خوب بیوتکنولوژی یه گرایش جدیده و میشه به آیندش امیدوار بود چون هنوز مثل بقیه رشته ها اشباع نشده ! یه مشکلی هم که داره اینه که اگه بخواین در مقطع دکترا هم ادامه تحصیل بدین خوب توی ایران فعلا فقط مشهد دکترای این رشته رو داره واونم 2سال یه بار دانشجو میگیره!! مگه اینکه توی گرایش های دیگه مثل بیولوژی ملکولی ویا حتی بیوانفورماتیک ادامه بدین که وضعیت بهتری دارند یا برای ادامه تحصیل برین خارج از کشور.در هر صورت به نظر من که رشته خیلی خیلی قشنگ، جذاب و با ارزشه!
براتون آرزوی موفقیت میکنم