بیوتکنولوژی ، تکنولوژی بر اساس بیولوژی می باشد و دارای کاربردهای مختلف در کشاورزی ، صنایع دارویی ، غذایی ، ژنتیکی و ... می باشد .

در واقع در تعریف بایوتکنولوژی می توان گفت : هر تکنولوژی سودمندی که از سیستم های بیولوژی و موجودات زنده بهره برد تا یک محصول یا یک پروسه خاص تولید یا انجام شود .

امروزه و در قرن 21 بیشترین استفاده از بیوتکنولوژی در مهندسی ژنتیک و مواد غذایی می باشد ، ولی در تمامی روش های قدیمی و جدید یک هدف وجود دارد و آن استفاده از مواد معدنی و میکرو ارگانیسم ها برای تولید غذا می باشد .

بیوتکنولوژی یک ترکیب از ژنتیک ، زیست مولکولی ، بیوشیمی ، جنین شناسی و زیست سلولی می باشد و همچنین ارتباط مستقیمی با مهندسی شیمی ، IT ، روبوتیک و حتی پاتوبیولوژی دارد .

* طبقه بندی بیوتکنولوژی :

- بیوتکنولوژی قرمز------------ تولید مواد دارویی

- بیوتکنولوژی سفید ------------ بیوتکنولوژی صنعتی

- بیوتکنولوژی سبز------------- بیوتکنولوژی کشاورزی

- بیوتکنولوژی آبی ------------- بیوتکنولوژی دریایی و آبزی ها

* بیوانفورماتیک

• بیوتکنولوژی و صنایع غذایی

بیشتر از قرن ها است که انسان به طور نا آگاهانه از بیوتکنولوژی استفاده می کند . تولید اولین پنیر ، سرکه ، نان ، ماست ، همه از طریق فرآیندهای بیوتکنولوژی انجام شده است . اما استفاده آگاهانه از بیوتکنولوژی به 8000 سال قبل بر می گردد . درست کردن نان با طعم های مختلف ، مواد و نوشیدنی های الکلی و تخمیری سرکه ، پنیر با انواع طعم ها ، ماست های پروبیوتکنیک و خیلی محصولات دیگر که به وسیله میکروارگانیسمها انجام می شود .

* اثرات بیوتکنولوژی در صنایع ، به خصوص صنایع غذایی

- افزایش کیفیت

- افزایش ارزش مواد غذایی

- محصولات جدید

- طعم

- افزایش سلامت مواد تولیدی

- کاهش هزینه تولید

همچنین پیشرفت ها در بیوتکنولوژی راه های زیادی را به سوی تبدیل مواد خام غیرقابل مصرف به محصول باز کرده است .

- آنزیم ها ومواد نگهدارنده

- بهتر شدن starters

- بازیابی مواد زاید

- پلاستیک های قابل تجزیه و علم نانو

• تولید محصولات جدید با استفاده از گیاهان و حیوانات Transgenic
• گیاهان BT که دارای زن Bacillus Turengiensis می باشد که سمی را تولید می کنند که بسیاری از آفات و حشرات را از بین برده و باعث افزایش تولید می شود .
• تولید گیاهانی که قادر به تولید روغن های سالم تر با درصد کمتر در چربی های اشباع
• گوشت گاو و خوک با درصد چربی کم و میزان کمتر مواد مضر

* ارزش غذایی غلات

- تولید سیب زمینی شیرین ( sweet potato ) : افزایش ضریب ایمنی و ویتامین A

- تولید برنج طلایی ( Golden Rice ) : حاوی مقادیر زیادی از ماده پیش ساخت ویتامین A و همچنین مقادیر زیادی آهن

- تولید غذاهای کارآمد ( Functional foods ) : غذاهایی هستند که شامل مقدار قابل توجهی اجزای فعال هستند که سبب افزایش مقدار سلامتی بدن و رسیدن مواد مورد نیاز می شوند .

مانند : کالری کافی ، آمینو اسیدهای مورد نیاز ، ویتامین ها و مواد معدنی

• در محصولات لبنی :

- افزایش میزان کازئین شیر برای تولید پنیر تا 13%

- تولید شیرهای حاوی یک داروی خاص یا پروتئین خاص

- تولید ماست های سینبوتیک و پروبیوتیک

همچنین بیوتکنولوژی اجازه تولید مواد با ارزشی را به طور طبیعی می دهد که به روش های صنعتی قابل تولید نمی باشد .

برای مثال : تولید شربت فروکتان که امروزه به عنوان مهمترین شیرین کننده در صنعت استفاده می شود .

فروکتان ، زنجیره کوتاهی از مولکولهای فروکتوز را دارد که طعم شیرین دارد ولی کالری ندارد . ( از طریق ترانسفر کردن ژن فروکتان موجود در چغندر قند به باکتری ها )

• امنیت از مواد اولیه :

- در اصل به وسیله تولید گیاهانی که ضد میکرو ارگانیسم ها و آفات می باشند ، جلوگیری از انتقال آلودگی ها و همچنین صرف هزینه کمتر برای ضدعفونی آنها باعث امنیت آنها می شوند .

- کشف و حذف دقیق مولکولهای آلرژی زایی که در غلات و دانه های گیاهی مثل : بادام زمینی ، دانه سویا و همچنین شیر

در حال حاضر 8 ماده غذایی آلرژی زا در غذاها مورد شناسایی قرار گرفته است که هر کدام از آنها شامل هزارها پروتئین می باشند و با کمک بیوتکنولوژی دانشمندان موفق شده اند که این پروتئین ها را شناسایی کرده ، ژن آنها را مسدود و تولید آنها را متوقف نمایند . هم اکنون این عمل در مورد بادام زمینی ، دانه سویا و میگو انجام شده است .

• تولید مواد غذایی :

میکرو ارگانیسم ها برای قرن ها از مواد مورد نیاز کارخانجات مواد غذایی بوده اند . آنها نقش اساسی در تولید غذاهای تخمیر دارند و در تولید مواد افزودنی مواد غذایی ، آنزیم های تولید و دیگر مواد استفاده شده در تولید .

- بهینه سازی غذاهای تخمیری :

به علت اهمیت ویژه ای که غذاهای تخمیری در بین اقوام و فرهنگ های مختلف دارند ، دانشمندان طرحهای بسیاری در زمینه بهینه سازی میکرو ارگانیسم هایی که در زمینه صنایع غذایی تخمیری اهمیت دارند در دست دارند .

باکتری ها مسئول ساخت اکثر مواد غذایی هستند که ما روزانه مصرف می کنیم . مثل : پنیر و ماست .

از طریق Recombinant تکنولوژی محققین موفق به تولید گونه هایی از باکتری شده اند که بازدهی بالایی دارند و به عفونت های ویروسی نیز مقاومند .

- در انتها ، باکتری هایی که توانایی مقابله با گونه هایی را دارند که در زمینه خرابی مواد غذایی و همچنین مسمرمتیهای غذایی نقش به سزایی دارند.

• مواد افزودنی غذایی و مواد کمک کننده اولیه

- کاربرد میکرو ارگانیسم ها فقط به تولید مواد غذایی خلاصه نمی شود ، بلکه آنها منبع خوبی برای مواد افزودنی مواد غذایی و مواد کمک رسان در تولید هستند .

به وسیله علم تکنولوژی توان تولیدی و کیفیت تولید افزایش می یابد .

- مواد افزودنی ، موادی هستند که برای افزایش ارزش غذایی ، بالابردن طول عمر محصول ، جلوگیری از فساد محصول و بهبود طعم محصول استفاده می شوند .

در اصل از نظر کارخانجات مواد غذایی این مواد ، مواد طبیعی هستند که معمولاً از گیاهان یا میکرو ارگانیسمها به وجود می آیند.

مثل : زانتان گام یا گوارگام .

تعداد زیادی از اسیدهای آمینه ، طعم ها ، افزاینده طعم ها و ویتامین ها توسط میکروب ها تولید می شوند

- آنزیم های تولیدی به وسیله مخمرها و تخمیر میکروبی نقش اساسی را در حکم مواد کمک کننده را ایفا می کنند .

اولین آنزیمی که در صنایع غذایی تخمیری به کار برده شد ، در زمینه ساختن پنیر بود ، قبلاً این آنزیم (Rennin ) از معده احشام استخراج می شد ، اما امروزه با Transfer این ژن ( ژن تولید آنزیم ) به میکرو ارگانیسم ها این آنزیم ها با کیفیت بهتر ، هزینه کمتر و مقدار بیشتر تولید می شوند .

• تست های سلامت غذا :

در مهم ترین قسمت بیوتکنولوژی کمک شایانی به افزایش ضریب ایمنی در سلامت و توزیع غذا می کند . این علم با تولید ابزار و وسایل زیادی که برای شناخت میکرو ارگانیسم ها و سموم تولید توسط آنها لازم است در ارتقای امنیت غذایی نقش اساسی داشته است .

مثل : آنتی بادی های مونوکلونال و پلی کلونال ، بیوسنسورها ، PCR ، شناسایی DNA باکتریایی با (Probe ) نشانگر ویژه برای شناسایی پاتوژن هایی مثل : ( clostridium botullinum ) و Listeria

اکنون به راحتی می توان سویه مرگبار Ecoli 0157:h7 را شناسایی کنند .

این تست سریع ، حساس به مقدار کم میکروب به وسیله تست های ژنتیکی و استفاده از دستگاه های Real time انجام می شود .

- قبلاً برای تشخیص salmonella از روش های قدیمی 3 تا 4 روزه استفاده می شود ولی اکنون با یک تست 36 ساعته این کار را به راحتی انجام می شود .

- Aflotoxin سمی است که توسط قارچ ها تولید می شود و سالانه مقادیر زیادی از غلات آلوده به این سم باعث تلفات بسیاری می شود که امروزه به راحتی قابل تشخیص می باشد .