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 مصرف كنندگان، خصوصاً در كشورهای صنعتی، باعث شده است كه تولید محصولات غذایی بطرف استفاده از مواد افزودنی "طبیعی" و بكارگیری روش های فرآوری نزدیكتر به روش های طبیعی، جهت پیدا كند. نكات، به همراه سایر مزایایی كه وجود داشته اند، روش های بیوتكنولوژی در صنایع غذایی را گسترش داده اند. با توجه به گسترش صنایع غذایی در كشور ما، آشنایی مختصر با كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی مفید به نظر می رسد:
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 تجزیه ای تصفیه پسماند
تعریف بیوتكنولوژی غذایی در ارتباط با صنایع غذایی می توان بیوتكنولوژی را به صورت 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 می توان كاربرد بیوتكنولوژی در صنایع غذایی را به دو بخش كاربرد بیوتكنولوژی سنتی و كاربرد بیوتكنولوژی مدرن تقسیم كرد:
۱) دركاربرد "بیوتكنولوژی سنتی" در صنایع غذایی، از فناوری تخمیری (ریزساوارزه ها یا میكروارگانیزم ها) جهت تغییر مواد خام غذایی به محصولات غذایی تخمیری شامل پنیر، ماست، خمیر نان و غیره استفاده می گردد. استفاده از ریزسازواره ها و آنزیمها در این فرآیندها باعث ایجاد تغییرات در طعم، عطر و بافت مواد خام غذایی یا افزایش قابلیت نگهداری آنها می گردد.
۲) در بكارگیری "بیوتكنولوژی نوین" در صنایع غذایی، از ژنتیك مولكولی و آنزیم شناسی كاربردی بهمراه فناوری تخمیری، جهت بهبود خواص مواد افزودنی غذایی استفاده می گردد. در قسمت های بعدی این نوشتار، برخی از كاربردهای بیوتكنولوژی در صنایع غذایی به طور اجمال و در چند زمینه بیان می شوند. تولید محصولات نهایی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
بیوتكنولوژی می تواند 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، سابقه بسیار طولانی دارد و هم اكنون این محصولات در مقیاس صنعتی در سطح دنیا تولید می گردند.
بر اساس گزارشات موجود، حدود یك سوم رژیم غذایی در اروپا از غذاهایی تشكیل می شود كه تخمیر شده اند؛ در حالیكه این رقم در سایر نقاط دنیا بین ۲۰ تا ۳۰ درصد می باشد. از مثال های این محصولات می توان به محصولات لبنی تخمیری مانند ماست و پنیر، سوسیس تخمیرشده خشك و نیمه خشك، 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 فرآورده های لبنی تخمیری، نان و قارچ خوراكی، در ایران نیز در مقیاس صنعتی تولید می گردند. همچنین اخیراً در رابطه با تولید محصولات دیگر مثل زیتون تخمیر شده و سس سویا، پروژه های تحقیقاتی در ایران انجام گرفته است.
توده میكروبی و پروتئین تك یاخته به عنوان غذا
توده میكروبی نیز بعنوان یك ماده غذایی غنی از پروتئین، مورد استفاده قرار گرفته است. به عنوان مثال، آلمانی ها 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 دهه شصت میلادی تولید محصولاتی به نام پروتئین تك یاخته (SCP)، ابتدا از مواد هیدروكربنی و بعدها از مواد كربوهیدراتی ارزان قیمت در مقیاس صنعتی آغاز شد. این محصولات، بعنوان افزودنی پروتئینی در خوراك دام و مثالی از تولید پروتئین تك یاخته (scp): به عنوان مثال، شركت ICI در انگلستان از كشت باكتری Methylophilus methylotrophous بر روی متانول در یك فرمانتور پیوسته به حجم ۱۵۰۰ متر مكعب، برای تولید سالانه ۵۰۰ تا ۶۰۰ هزار تن پودر خشك شده SCP در سال استفاده كرد. حجم زیاد فرمانتور و نیاز به راه اندازی آن بصورت پیوسته تحت شرایط استریل (aseptic) باعث شد كه نیاز به ابداع تكنیك های جدید مهندسی برای تولید این محصول در مقیاس صنعتی بوجود آید.
با وجودی كه تولید این محصول از نظر فنی با موفقیت روبرو شد، ولی بخاطر برخی مشكلات از جمله هزینه های تولید بالا و كاهش قیمت های محصولات رقیب (یعنی كنجاله سویا)، این پروژه و پروژه های مشابه در كشورهای غربی از نظر اقتصادی موفقیت آمیز نبودند. به عنوان مثال، شركت ICI، تولید محصول SCP خود را در اواسط دهه ۸۰ 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 كنجاله سویای وارداتی از كشورهای غربی می شد.
مقدمه
مثال دیگری از تولید پروتئین تك یاخته (scp)
استفاده از پروتئین میكروبی (QUORN) در خوراك انسان
تولید مواد افزودنی غذایی با استفاده از بیوتكنولوژی
اصلاح مستقیم مواد غذایی و مواد افزودنی به غذا
روش های مهندسی پروتئین
استفاده از آنزیم لیپاز در بهبود كیفیت روغن ها و چربی ها
استفاده از آنزیم آمیلاز در صنایع نشاسته
حذف آب از محیط های كشت آنزیمی استفاده از آنزیم ها
چند مثال دیگر از اصلاح آنزیمی افزودنی های غذایی
تصفیه پسماند یا پیشگیری از ایجاد پسماند
منابع