Σύγχρονες εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας 

στη Bιομηχανία

Η πρώτη έκφραση των βιομηχανικών εφαρμογών της βιοτεχνολογίας βρέθηκε στην παραγωγή μπύρας, κρασιού, τυριού, ψωμιού και άλλων προϊόντων ζύμωσης.

Με τα χρόνια, οι εφαρμογές αυτές έχουν επεκταθεί ώστε να περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα προϊόντων στη βιομηχανία τροφίμων, χημικών και φαρμακευτικών προϊόντων. Η γενετική μηχανική και η μοριακή βιολογία έχουν αποδειχθεί ανεκτίμητες όχι μόνο για την ανάπτυξη μιας σειράς προϊόντων, αλλά και για την εισαγωγή νέων και πιο αποτελεσματικών βιολογικών διαδικασιών.

Βιομηχανία τροφίμων και ποτών:

Ξυλανάσες:

Τα ένζυμα είναι βιολογικά μόρια που υπάρχουν σε διάφορους οργανισμούς. Οι μικροοργανισμοί έχουν βρεθεί ότι είναι μια πλούσια πηγή σημαντικών βιομηχανικών ενζύμων. Ένα τέτοιο ένζυμο είναι ξυλανάση. Διαφορετικοί τύποι ξυλανασών έχουν ταυτοποιηθεί και απομονωθεί με γενετικό χειρισμό. Αυτά περιλαμβάνουν πεπτικά ένζυμα για φυσικές ίνες όπως ξύλο, πολτό και κυτταρίνη.

Οι ξυλανάσες διαδραματίζουν πολύ θετικό ρόλο στη βελτίωση της ποιότητας των παρασκευασμένων προϊόντων.

Οι μοριακοί χειρισμοί έχουν ενισχύσει το επίπεδο παραγωγής αυτών των ενζύμων κατά είκοσι έως σαράντα φορές.

Γαλακτωματοποιητές:

Η Βιοτεχνολογία χρησιμοποιεί νέα μοριακά εργαλεία για την παραγωγή γαλακτοματοποιητών από υδατάνθρακες όπως το άμυλο, η πηκτίνη, η ζάχαρη και οι πρωτεΐνες από σιτάρι, γάλα και σόγια. Το κόμμι ακακίας χρησιμοποιείται κυρίως ως γαλακτωματοποιητής και σταθεροποίησης στη βιομηχανία τροφίμων

Αποτελεσματική παρακολούθηση:

Οι επιστήμονες αναπτύσσουν ευέλικτα γαστρεντερικά μοντέλα για λεπτομερή παρακολούθηση της πεπτικότητας, της βιομετατροπής και της βιοδιασπασιμότητας των τροφίμων και των ναρκωτικών και των μολυσματικών ουσιών από την άποψη της ασφάλειας και της λειτουργικότητας.

 
Πρόσληψη ασβεστίου:

Μια από τις σημαντικότερες και καινοτόμες εφαρμογές της βιοτεχνολογίας είναι η βελτίωση του επιπέδου του ασβεστίου στα τρόφιμά μας. Διάφορες μελέτες που γίνονται μπορούν να ανοίξουν νέους τομείς εφαρμογής στην υγεία και την δημιουργία νέων κατηγοριών συστατικών.

Τα αποτελέσματα από αυτές τις έρευνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νέων προϊόντων στον τομέα των γαλακτοκομικών, αρτοποιίας, ζαχαροπλαστικής και ποτών.

Τρόφιμα από μικρόβια:

Σήμερα στην διαδικασία παραγωγής μπύρας αλλά και την παρασκευή προϊόντων  χρησιμοποιούνται γενετικά στελέχη.

Μελέτες δείχνουν ότι σχεδόν 1,5 εκατομμύρια τόνοι μαγιάς αρτοποιίας (Saccharomyces cervisiae) παράγονται σε όλο τον κόσμο κάθε χρόνο. Τα σύγχρονα φυτά έχουν επίσης μειώσει τον απαιτούμενο χρόνο στη διαδικασία ζύμωσης από μήνες σε ημέρες. Ομοίως, ο μύκητας Aspergillus oryzae χρησιμοποιείται για να παράγει ένα ευρύ φάσμα σημαντικών ενζύμων.

Τάσεις Βιοτεχνολογίας

Βιομηχανικά προϊόντα:

Στην βιομηχανία της κλωστοϋφαντουργίας έχει πρόσφατα ανακαλύφθηκε ότι το ένζυμο κυτταρίνης μπορεί να αντικαταστήσει τις πέτρες από ελαφρόπετρα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ντεννιτών με πέτρα. Αυτό θα βοηθήσει στην αντιμετώπιση των ζημιών που μπορεί να προκαλέσει η πέτρα πυριτίου στο ύφασμα.

Το ένζυμο κυτταρίνης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως βιο-στιλβωτικό μέσο, ​​καθώς απομακρύνει το χνούδι από την επιφάνεια των ινών κυτταρίνης.

Οι επιστήμονες προσπαθούν επίσης να αναπτύξουν διαγονιδιακά βαμμένα βαμβακερά, τα οποία θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τη διαδικασία λεύκανσης και βαφής.

Η βιοτεχνολογία έχει επίσης επιπτώσεις στην παραγωγή ζωικών ινών. Οι γενετικοί χειρισμοί μπορούν να αποτρέψουν τη διάτμηση μαλλιού στα πρόβατα, η οποία προκαλείται λόγω προσβολής από τις προνύμφες των σκόρων.

Τα φυτά βαμβακιού είναι ιδιαίτερα επιρρεπή σε επιθέσεις εντόμων. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα, έχουν αναπτυχθεί διαγονιδιακά φυτά βαμβακιού. Αυτά τα φυτά φέρουν ένα γονίδιο από τα βακτηρίδια «Bacillus thrungiensis», τα οποία προστατεύουν το φυτό από την επίθεση των εντόμων.

Οι πρωτεάσες και η υδρόλυση χρησιμοποιούνται ως απορρυπαντικά πλυντηρίων και επεξεργασία αμύλου αντίστοιχα.

Οφέλη για την Κλωστοϋφαντουργία:

Εκτός από την κυτταρίνη, τις βαφές και τα βελτιωμένα βαμβακερά φυτά, οι άλλες εφαρμογές της βιοτεχνολογίας στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας περιλαμβάνουν:

1. Χρήση βελτιωμένων φυτικών ποικιλιών για την παραγωγή υφαντικών ινών και ιδιοτήτων ίνας.
2. Βελτίωση των ινών που προέρχονται από ζώα.
3. Νέες ίνες από βιοπολυμερή και γενετικά τροποποιημένα μικρόβια.
4. Αντικατάσταση σκληρών και ενεργειακά απαιτητικών χημικών ουσιών με οικολογικά ένζυμα για την επεξεργασία κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων.
5. Ανάπτυξη απορρυπαντικών με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
6. Νέα διαγνωστικά εργαλεία για τον ποιοτικό έλεγχο της διαχείρισης των υφαντουργικών αποβλήτων.

Βιομηχανία χαρτιού:

Οι μύκητες που προκαλούν λευκή σήψη έχουν αποδειχθεί πολύ χρήσιμοι για τη βιομηχανία χαρτιού. Αντικατέστησαν μερικές από τις χημικές διαδικασίες που χρησιμοποιούνται στη χαρτοποιία.

Αυτό μπορεί να εξαλείψει τους κινδύνους ρύπανσης που συνδέονται με τη χρήση χημικών ουσιών.

 Σύγχρονες εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας 

στo περιβάλλον

Περιβαλλοντική βιοτεχνολογία είναι η εφαρμογή της βιοτεχνολογίας για την επίλυση των περιβαλλοντικών προβλημάτων στο περιβάλλον και στα οικοσυστήματα.

Εφαρμόζεται και χρησιμοποιείται για τη μελέτη του φυσικού περιβάλλοντος.

Σύμφωνα με τη Διεθνή Εταιρεία Περιβαλλοντικής Βιοτεχνολογίας, η περιβαλλοντική βιοτεχνολογία ορίζεται ως ένα περιβάλλον που βοηθά στην ανάπτυξη, την αποτελεσματική χρήση και τη ρύθμιση των βιολογικών συστημάτων και την πρόληψη του περιβάλλοντος από τη ρύπανση ή από μόλυνση της γης, του αέρα και του νερού έχουν εργασία αποτελεσματικά για τη διατήρηση ενός περιβάλλοντος - φιλική κοινωνία.

Οι πιο σημαντικοί τύποι εφαρμογών της περιβαλλοντικής βιοτεχνολογίας είναι:

α) Biomarker – Βιολογικοί Δείκτες

Αυτός ο τύπος εφαρμογής της περιβαλλοντικής βιοτεχνολογίας σχετίζετε με ένα χημικό που βοηθά στη μέτρηση του επιπέδου των ζημιών που προκλήθηκαν από την ρύπανση.

Οι Βιολογικοί δείκτες βοηθούν στη συσχέτιση των υλικών ρύπανσης και των πηγών τους.

β) Βιοενέργεια – Πράσινη Ενέργεια:

Η παραγωγή ενέργειας από βιοαερίο, βιομάζας, καυσίμων και υδρογόνου ονομάζονται βιοενέργεια. Έχει εφαρμογή στον βιομηχανικό, οικιακό και διαστημικό τομέα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα πράσινης ενέργειας είναι η παραγωγή ενέργειας από τα απόβλητα που συλλέγονται από τα οργανικά απόβλητα και τα απόβλητα βιομάζας.

Η  παραγωγή Βιοενέργειας είναι πρωταρχικός στόχος για κάθε χώρα.

Επίσης η χρήση οργανικών αποβλήτων μειώνει την μόλυνση του περιβάλλοντος από τα συγκεκριμένα υλικά. 

Παραγωγή Βιοενέργειας

γ) Βιοανέργεια - Βιοανάδραση

Βιοανάδραση ονομάζετε η διαδικασία καθαρισμού επικίνδυνων ουσιών σε μη τοξικές ενώσεις. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται σε μεγάλο βαθμό για οποιοδήποτε είδος καθαρισμού ουσιών πριν τη απόρριψη τους στο περιβάλλον.

δ) Βιομετασχηματισμός:

Οι αλλαγές που συμβαίνουν στη βιολογία του περιβάλλοντος που είναι μεταβολές της σύνθετης σύνθεσης σε απλές μη τοξικές έως τοξικές ή αντίστροφα καλούνται διαδικασία βιομετασχηματισμού. Χρησιμοποιείται στον τομέα της μεταποίησης όπου οι τοξικές ουσίες μετατρέπονται σε προϊόντα Bi-products.

Παραγωγή Βιο-προϊόντων

Οφέλη:

Τα βασικά οφέλη της περιβαλλοντικής βιοτεχνολογίας είναι ότι βοηθά να διατηρηθεί το περιβάλλον μας ασφαλές και καθαρό για τη χρήση των μελλοντικών γενεών.

Βοηθά τους οργανισμούς και τους μηχανικούς να βρουν χρήσιμους τρόπους προσαρμογής στις αλλαγές στο περιβάλλον και να διατηρούν το περιβάλλον καθαρό και πράσινο.

Το όφελος της περιβαλλοντικής βιοτεχνολογίας μας βοηθά να αποφύγουμε τη χρήση επικίνδυνων ρύπων και αποβλήτων που επηρεάζουν τους φυσικούς πόρους και το περιβάλλον.

Η ανάπτυξη της κοινωνίας πρέπει να γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε να συμβάλλει στην προστασία του περιβάλλοντός μας και μας βοηθά να την αναπτύξουμε.

Η περιβαλλοντική βιοτεχνολογία έχει ένα ρόλο να διαδραματίσει στην απομάκρυνση των ρύπων. Αποτελεί πλεονέκτημα για τους επιστήμονες και τους οικολόγους να βρουν τρόπους για να μετατρέψουν τα απόβλητα σε επαναχρησιμοποιήσιμα προϊόντα. Οι εφαρμογές της περιβαλλοντικής βιοτεχνολογίας καθίστανται ευεργετικό για το περιβάλλον. οι εφαρμογές περιλαμβάνουν τη γονιδιωματική, τη πρωτεϊνωματική, τη βιοπληροφορική, την ανάλυση αλληλουχίας και τις διαδικασίες απεικόνισης, παρέχουν μεγάλες ποσότητες πληροφοριών και νέους τρόπους για να αυτοσχεδιάσουν το περιβάλλον και να προστατεύσουν το περιβάλλον.

Χρίστος Παντελή Γ΄3