7:24 ص
البيولوجيا -
علوم الاغذية
كتاب : الصناعات الميكروبية
علم الأحياء الدقيقة الصناعي هو فرع من علم الأحياء الدقيقة التطبيقي الذي تستخدم فيه الكائنات الحية الدقيقة لإنتاج مواد مهمة ، مثل المضادات الحيوية والمنتجات الغذائية والإنزيمات والأحماض الأمينية واللقاحات والمواد الكيميائية الدقيقة. فيما يتعلق بالنطاق والأهداف والأنشطة ، فإن علم الأحياء الدقيقة الصناعي مرادف لمصطلح التخمير ، حيث يشمل التخمير أي عملية بوساطة أو تنطوي على كائنات دقيقة يتم فيها الحصول على منتج ذي قيمة اقتصادية. يتم تحقيق علم الأحياء الدقيقة الصناعي للاستخدام على نطاق واسع للكائنات الحية الدقيقة لتجميع المنتجات ذات القيمة التجارية ومجموعة متنوعة من التطبيقات . يمكن تصنيف المنتجات الميكروبية على نطاق واسع إلى: (1) إنتاج التمثيل الغذائي ؛ (2) التحول الأحيائي. (3) إنتاج الوقود الحيوي ؛ (4) معالجة النفايات العضوية والصناعية. (5) استعادة المعادن. (6) إنتاج الكتلة الحيوية الميكروبية (بروتين ميكروبي أو بروتين خلية واحدة) للأغذية والأعلاف ؛ (7) إنتاج عوامل المكافحة الحيوية ؛ و (8) تخمير المنتجات الغذائية.
لذلك يتم استغلال عمليات التخمير الميكروبي تجاريًا لإنتاج المكونات الغذائية. الهندسة الأيضية ، وهي نهج جديد يتضمن التلاعب المستهدف والهادف لمسارات التمثيل الغذائي للكائن الحي ، يتم بحثه على نطاق واسع لتحسين جودة وإنتاجية مكونات الطعام . وعادة ما ينطوي على تغيير الأنشطة الخلوية عن طريق التلاعب بالوظائف الأنزيمية والنقل والتنظيمية للخلية باستخدام الحمض النووي المؤتلف والتقنيات الجينية الأخرى. فهم مسارات التمثيل الغذائي المرتبطة بعمليات التخمير هذه والقدرة على إعادة توجيه عملية التمثيل الغذائي يمكن أن تزيد المسارات من إنتاج هذه المستقلبات وتؤدي إلى إنتاج مستقلبات جديدة وقاعدة منتجات متنوعة. يمكن تطبيق التخمير الصناعي لإنتاج: (1) الكتلة الحيوية ؛ (2) المستقلبات خارج الخلية. (3) الإنزيمات والبروتينات. (4) تحولات الركيزة. (5) المضادات الحيوية الميكروبية والمواد الكيميائية الدقيقة ؛ و (6) المواد الاحتياطية الغذائية . يتم تعديل عمليات التخمير واسعة النطاق على وجه التحديد لظروف نمو الميكروبات. تعتبر المعالجة النهائية ، مثل الاسترداد والتنقية والتعبئة والشحن ، ذات أهمية متساوية. تستخدم الكائنات الحية الدقيقة على نطاق واسع في صناعة الأغذية لإنتاج أنواع مختلفة من الأطعمة المغذية والمحفوظة من التلف (Jit and Garg ، 2015). صناعة الأغذية هي مجموعة معقدة وعالمية من الأعمال التجارية المتنوعة التي توفر معًا الكثير من الطاقة الغذائية التي يستهلكها العالم. تشمل مجالات علم الأحياء الدقيقة الصناعية ضمان الجودة للصناعات الغذائية والصيدلانية والكيميائية.
على مدار الأربعين عامًا الماضية ، تم إطلاق عمليات صناعية جديدة وأكثر كفاءة تشتمل على كائنات دقيقة ، مما أدى إلى إنتاج منتجات أو مواد أنقى وأقل تكلفة غير متوفرة من خلال الطرق الكيميائية التقليدية . تزداد القائمة الطويلة للمنتجات التي يتم الحصول عليها بهذه الطرق كل عام ، وتشارك في ذلك العديد من المجالات الصناعية. بعض المنتجات الأكثر شيوعًا التي يتم الحصول عليها في علم الأحياء الدقيقة الصناعية تشمل: (1) البروتينات الصيدلانية (الإنترفيرون البشري وعامل نمو البشرة والهيموجلوبين ومستضدات فيروس التهاب الكبد B ومثبتات الإريثروبويتين وموجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية) ، يتم الحصول عليها من الكائنات الحية الدقيقة ، مثل مثل S. cerevisiae أو Pichia pastoris أو Hansenula polymorpha أو Agrobacterium tumefaciens ؛ (2) الإنزيمات المؤتلفة للعمليات الصناعية ، التي يتم تسويقها للاستخدامات غير العلاجية ، بما في ذلك صناعات الأغذية والمنظفات والمنسوجات والجلود ولب الورق والورق ؛ (3) المضادات الحيوية. (4) أصباغ ، بما في ذلك كاروتينويد مثل تاكسانثين من Phaffia rhodozyma و β-carotenoid من B. trispora ، المستخدمة في الصناعات الغذائية والمنسوجات ؛ و (5) الأحماض الدهنية غير المشبعة eolyunsaturated ، بما في ذلك حمض-linoleic الذي تنتجه Mucor circinelloides ، وحمض الأراكيدونيك من Mortierella isabellina.
كان لمجال علم الأحياء الدقيقة الصناعية والتكنولوجيا الحيوية الكثير من المساهمات المفيدة في مجالات الرعاية الصحية والزراعة وإنتاج الغذاء وتصنيع الإنزيمات الصناعية والإدارة البيئية المناسبة.
ومع ذلك ، أدى التقدم في هذا المجال أيضًا إلى بعض المخاوف الخطيرة. تغطي الآثار القانونية والاجتماعية الأخلاقية (ELSI) للتكنولوجيا الحيوية على نطاق واسع العلاقة بين التكنولوجيا الحيوية والمجتمع مع إشارة خاصة إلى تكنولوجيا النانو والجوانب الأخلاقية والقانونية (Baran ، 2016 ؛ Biotechnology Society ، 2009). تشمل جوانب السلامة الرئيسية في التكنولوجيا الحيوية التي يجب أخذها في الاعتبار ما يلي: (1) التخلص من الكتل الحيوية الميكروبية المستهلكة وتنقية النفايات السائلة من عمليات التكنولوجيا الحيوية ؛ (2) السمية التي قد ترتبط بالإنتاج الجرثومي ؛ (3) زيادة أعداد الكائنات الحية الدقيقة المقاومة للمضادات الحيوية ؛ (4) تقييم مخاطر الكائنات الدقيقة المعدلة وراثيا ؛ و (5) الوقاية من التلوث أو العدوى أو الطفرة في السلالات المعالجة. تظهر أهمية التوليف الميكروبي في المجالات الصناعية في الشكل 2.1. تستخدم الكائنات الحية الدقيقة المفيدة على نطاق واسع في صناعة الأغذية لإنتاج عدد كبير من المنتجات الغذائية المخمرة وهي أيضًا مفيدة جدًا لتحويل نفايات الطعام الصناعية إلى منتجات ذات قيمة مضافة .
تعتمد قدرة الكائنات الحية الدقيقة على تحويل الجزيئات الكبيرة والمعقدة إلى أبسطها على نوع الثقافة ومتطلبات النمو. إن اختيار ثقافة مناسبة لتحويل نوع معين من الركيزة إلى منتج مفيد يلعب دورًا حيويًا في تقنية التخمير.التخمير هو عملية طبيعية تحققها الكائنات الحية الدقيقة ، ثم استخدمها البشر على نطاق صناعي ، ولكن لم يخترعها الإنسان. سجل "مخزون IDF لعام 2002" 82 نوعًا من البكتيريا و 31 نوعًا من الخميرة والعفن ، بينما يحتوي "جرد MFC" الحالي على 195 نوعًا من البكتيريا و 69 نوعًا من الخمائر والعفن والكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في تخمير الأطعمة التي تغطي مجموعة واسعة من مصفوفات الطعام (الخضروات واللحوم والأسماك ومنتجات الألبان والمشروبات والخل) . يستخدم علم الأحياء الدقيقة الصناعي كائنات دقيقة مختلفة ، مثل الكائنات الحية التي تحدث بشكل طبيعي ، أو المسوخ المختبر المختار ، أو حتى الكائنات المعدلة وراثيًا ، لإنتاج مجموعة كبيرة جدًا من المنتجات الصناعية بكميات كبيرة. يجب أن تستخدم أي عملية تقنية حيوية الكائنات الحية الدقيقة المدرجة في قائمة إدارة الغذاء والدواء (FDA) باعتبارها كائنات دقيقة آمنة بشكل عام ، لا سيما عند تصنيع المنتجات الغذائية والمكونات . يمكن اعتبار مادة أو كائن حي دقيق بشكل عام آمنًا فقط إذا كان الاعتراف العام بالسلامة يعتمد على تقييم الخبير المؤهل لإثبات سلامة هذا الكائن الدقيق
--------------------
------------------------------
ليست هناك تعليقات: