التكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا النانو

بالتأكيد ، هذه ملاحظات دراسية موجزة:

التكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا النانو

• تكنولوجيا النانو هي استخدام العمليات البيولوجية في الصناعة لإنتاج المنتجات
• يتمثل أهم استخدام لها في الغذاء في الإنتاج والحفظ

التكنولوجيا الحيوية القديمة

• استخدمت عملية التخمير الكائنات الحية الدقيقة (مثل الخميرة والبكتيريا) لصنع البيرة والخبز والزبادي والجبن منذ قرون
• تستخدم صناعة الخبز وتخمير الجعة والتخليل الكائنات الحية الدقيقة لإنتاج الطعام والشراب بشكل طبيعي
• تعتمد عملية التخمير على الإنزيمات الموجودة في الكائنات الحية الدقيقة التي تحول الجلوكوز إلى كحول وثاني أكسيد الكربون أو حمض اللاكتيك

زيادة استخدام التكنولوجيا الحيوية

• يعود السبب في زيادة استخدام التكنولوجيا الحيوية من قِبل صناعة الأغذية إلى المنافسة في السوق، ومحاولات زيادة الكفاءة وتقليل الأثر البيئي للإنتاج، وتلبية طلب المستهلكين لمنتجات مريحة وعالية الجودة بتكلفة معقولة

التكنولوجيا الحيوية التقليدية

• تشمل التكنولوجيا الحيوية التقليدية إنتاج الأطعمة مثل الجبن والخبز والزبادي والنبيذ
• عملية التخمير هي طريقة للحفظ عن طريق إنتاج حمض يخفض درجة الحموضة، ويمكن استخدامه لتغيير القيمة الغذائية للمنتجات أو تحسين الخصائص الحسية للطعام

إنتاج الطعام

• تستخدم المنفحة (التي تحتوي على إنزيم الرينين) لتخثير الحليب وتشكيل الخثارة ومصل اللبن في صناعة الجبن, تساهم بكتيريا حمض اللاكتيك في العملية، وقد تؤدي بكتيريا أو عفن أخرى إلى تغيير الجبن أثناء النضوج
• يتم تحلل المالتوز إلى جلوكوز داخل خلايا الخميرة لإنتاج المشروبات الكحولية، ثم تستخدم الإنزيمات لتخمير الجلوكوز إلى كحول وثاني أكسيد الكربون
• الإنزيمات الموجودة في الدقيق تعمل على تكسير النشا إلى جلوكوز لصنع الخبز, يتم تخمير النشا بواسطة الإنزيمات الموجودة في الخميرة التي تنتج الكحول وثاني أكسيد الكربون, ينتج ثاني أكسيد الكربون ارتفاعًا في العجين

التكنولوجيا الحيوية الحديثة

• تركز التكنولوجيا الحيوية الحديثة على إنتاج المواد الخام ومكونات الأغذية, يعتمد العمل على تغيير خصائص النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة، وقد تم تنفيذ معظم هذا العمل في النباتات حتى الآن

علم الوراثة والتربية الانتقائية

• تحتوي كل خلية في النباتات والحيوانات على جينات موروثة من كلا الوالدين تنتقل إلى الأجيال القادمة, تحمل الجينات معلومات عن الخصائص الجسدية
• تاريخيًا ، تمت تربية النباتات والحيوانات ذات الخصائص المرغوبة معًا لتعزيز هذه الصفات الوراثية: "التربية الانتقائية"
• يجب أن يعمل مربي النباتات والحيوانات عبر أجيال عديدة بسبب بطء هذه العملية على سبيل المثال ، تهجين الخنازير لإنتاج لحم خنزير يحتوي على المزيد من العضلات وأقل دهونًا
• تم تطوير الموز الحديث ليكون أحلى بكثير ويحتوي على بذور أصغر

الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)

• أصبح العلماء قادرين على تحديد الجينات التي تتحكم في خصائص معينة, توفر الاكتشافات طريقة أسرع وأكثر دقة لتحسين المحاصيل والحيوانات
• مهد فهم الحمض النووي (DNA) الطريق للتعديل الجيني, حيث يستطيع علماء التكنولوجيا الحيوية تغيير تسلسلات الحمض النووي من خلالها لإنتاج محصول ذي خصائص إضافية أو محسنة
• "الأرز الذهبي" مثال على محصول أرز معدّل وراثيًا يحتوي على فيتامين أ لمكافحة أوجه القصور التي قد تشكل مشكلة خطيرة في بعض البلدان

كيف يتم التعديل الجيني

• أولاً ، يتم اختيار الجين المطلوب
• ثم يتم نقل المادة إلى الخلية النباتية من خلال طريقتين رئيسيتين
• يتم إطلاقه من جهاز يعرف باسم "بندقية الجينات" إلى الخلية
• يتم إدخالها في قطعة متخصصة من الحمض النووي في البكتيريا القادرة على نقل هذه المعلومات إلى النباتات

تحسين المحاصيل

• إن تحسين أصناف المحاصيل أو الثروة الحيوانية عن طريق إدخال أو تعديل جينات محددة أسرع وأكثر دقة من التربية التقليدية، وقد يكون من الممكن إجراء التغييرات التالية, قد يكون للمحاصيل النباتية عمر تخزين أطول، وتكون أكثر مقاومة للآفات أو الأمراض أو الجفاف, قد تكون أكثر تغذية، ولها طعم أفضل أو تعطي غلة أعلى
• يمكن جعل الحيوانات أكثر مقاومة للأمراض، وتنتج لحو ًما دهنية أقل، وتنمو بشكل أسرع أو تكون أكثر خصوبة

قيود التعديل الوراثي

• كانت هناك مخاوف بشأن التعديل الوراثي, هل تشكل الأطعمة المعدلة وراثيًا خطرًا على صحة البشر، أو تزيد من خطر الحساسية؟ هل تشكل الأطعمة المعدلة وراثيًا خطرًا على النظام البيئي، وخاصة إذا تبادلت التلقيح مع محاصيل أخرى؟ الاعتراضات الأخلاقية أو الدينية، وأيضًا الآثار السلبية على المزارعين; تقييد الشركات للوصول إلى المحاصيل

مخاوف متعلقة بالصحة و السلامة

• نظرًا ألن كل طعام معدّل وراثيًا يختلف عن الطعام الآخر، فيجب أن يخضع كل طعام جديد لتقييم السلامة لوزن كل من الفوائد وأي مخاطر محتملة
• خضعت جميع الأطعمة المعدلة وراثيًا القليلة المتاحة في السوق اليوم لاختبارات صارمة واعتبرت آمنة, ولا يوجد حاليًا أي دليل على أن أيًا منها تسبب في مشاكل صحية لدى البشر
• تقوم هيئة سلامة الأغذية الأوروبية بتقييم أي أغذية مُعدلة وراثيًا جديدة في أوروبا بعناية للتأكد من أنها آمنة للاستهلاك وتعيد اختبارها كل عشر سنوات

UK - التصنيف

• من المرجح أن الأطعمة التي يتم إنتاجها من الكائنات المُعدلة وراثيًا لا تختلف عن الأطعمة المنتجة بالوسائل التقليدية
• وضعت الحكومة سلسلة من الضوابط إلعالم المستهلكين وحماية البيئة والأشخاص الذين يعملون مع الكائنات المُعدلة وراثيًا
• يجب وضع ملصقات على الأطعمة التي تحتوي على كائنات معدلة وراثيًا أو مكونات منتجة من كائنات معدلة وراثيًا بموجب القانون
• لا يلزم وضع ملصقات على الأطعمة المنتجة باستخدام تكنولوجيا الكائنات المعدلة وراثيًا أو الأطعمة التي يتم الحصول عليها من الحيوانات التي تتغذى على الأعلاف المعدلة وراثيًا

التطورات الحديثة

• تتيح التطورات الحديثة في العلوم طريقة جديدة لتعديل الجينات تسمى تحرير الجينات, يسمح تعديل الجينات بإجراء تغييرات محددة ومستهدفة على الحمض النووي للكائن الحي, ويشبه إلى حد كبير وظيفة "القص واللصق" في الكمبيوتر

ما هي تكنولوجيا النانو؟

• تقنية النانو هي تصنيع واستخدام المواد والهياكل على مقياس النانومتر (النانومتر هو واحد على مليون من المليمتر)
• يمكن للجسيمات في كثير من الأحيان أن تمتلك خصائص فريدة بهذا الحجم الصغير
• توفر تكنولوجيا النانو مجموعة واسعة من الفرص لتطوير منتجات وتطبيقات مبتكرة لتغليف الأغذية
• تحتوي بعض الأطعمة التقليدية بالفعل على جزيئات نانوية (على سبيل المثال الحليب "مستحلب نانوي" من قطرات صغيرة من الدهون في الماء)

تكنولوجيا النانو

• مهدت التطورات التكنولوجية الطريق لتصنيع الجسيمات النانوية التي يمكن إضافتها إلى الغذاء