التكنولوجيات الحيوية في الصناعات الزراعية في البلدان النامية

توفر الصناعات الزراعية وسيلة لتحويل المواد الزراعية الخام إلى منتجات ذات قيمة مضافة مع توليد الدخل والوظائف والمساهمة في التنمية الاقتصادية الشاملة في كل من البلدان المتقدمة والنامية.


تحول معالجة الأغذية المواد الخام الضخمة نسبياً والقابلة للتلف وغير الصالحة للأكل عادة إلى أغذية أو مشروبات صالحة للشرب أكثر فائدة وقابلة للتخزين ولذيذة. تساهم المعالجة في الأمن الغذائي عن طريق تقليل النفايات والخسائر في سلسلة الأغذية وزيادة توافر الأغذية وقابليتها للتسويق. كما تتم معالجة الأغذية لتحسين جودتها وسلامتها.


تستخدم التكنولوجيا الحيوية المطبقة على تجهيز الأغذية الملقحات الميكروبية لتحسين خصائص الأغذية مثل الطعم والرائحة ومدة الصلاحية والملمس والقيمة الغذائية. تُعرف العملية التي تحدث بها الكائنات الدقيقة وإنزيماتها هذه التغييرات المرغوبة في المواد الغذائية باسم التخمير. تُستخدم عملية التخمير أيضاً على نطاق واسع في إنتاج المزارع الميكروبية والإنزيمات والنكهات والعطور والمضافات الغذائية ومجموعة من المنتجات الأخرى ذات القيمة المضافة العالية.

غالبًا ما يكون التخمير خطوة واحدة في سلسلة من عمليات معالجة الأغذية، والتي قد تشمل التنظيف وتقليل الحجم والنقع والطهي. تعمل الميكروبات المرتبطة بالمواد الغذائية الخام وبيئة المعالجة كملقحات في التخمير التلقائي، بينما تُستخدم الملقحات التي تحتوي على تركيزات عالية من الكائنات الحية الدقيقة، والتي تسمى مزارع البادئ، لبدء وتسريع التخمير في عمليات التخمير غير التلقائية أو الخاضعة للرقابة. تختلف مزارع البادئ الميكروبية اختلافًا كبيرًا في الجودة والنقاء.

تعتبر معالجة التخمير كما تمارس في معظم البلدان النامية فنًا أكثر منها علمًا، وغالبًا ما تستخدم في الاقتصادات منخفضة الدخل قاعدة تكنولوجية بدائية مع ضعف التحكم في العمليات، مما يؤدي إلى انخفاض الغلة وتفاوت جودة المنتجات. يتم استخدام التخمير التلقائي والتخمير الذي يستخدم مزارع بادئة ”مناسبة“ يتم إنتاجها بشكل كبير من خلال عملية التخمير العكسي (وهي عملية تستخدم عينات من دفعة سابقة من منتج مخمر كملقحات) على نطاق واسع على مستوى الأسرة والقرية في البلدان النامية. مع تزايد البحث والتطوير، تم تطوير عدد من سلالات الكائنات الحية الدقيقة المزروعة مسبقًا، سواء كانت مفردة أو مختلطة، تسمى ”مزارع البادئ المحددة“، ويستخدمها صغار المصنعين في عمليات معالجة التخمير. كما تستورد عدد من البلدان النامية مزارع البادئ المحددة لاستخدامها في عمليات المعالجة.

يمكن تطبيق الطرق التقليدية للتحسين الجيني مثل الطفرة الكلاسيكية والتزاوج لتحسين جودة الثقافات الميكروبية. كما يستخدم التهجين لتحسين سلالات الخميرة. وتستخدم التكنولوجيا المعدلة وراثياً على نطاق واسع في البحث والتطوير لتحسين السلالات. وعلى الرغم من أن هذه التقنيات شائعة في البلدان المتقدمة، إلا أنها بدأت الآن فقط في التطبيق في البلدان النامية لتحسين وتطوير الثقافات البادئة. على سبيل المثال، تم تطبيق تقنيات الحمض النووي المتعدد الأشكال المضخم عشوائيًا (RAPD) في تايلاند في التصنيف الجزيئي لسلالات البكتيريا لإنتاج نقانق لحم الخنزير المخمرة بنكهات مختلفة. أدت نتائج هذه التحليلات إلى تطوير ثلاث مزارع بادئة محددة مختلفة، والتي تستخدم حاليًا في الإنتاج التجاري لمنتجات ذات خصائص نكهة مختلفة.

تُستخدم المزارع الميكروبية المعدلة وراثيًا (GM) في إنتاج الإنزيمات ومختلف مكونات معالجة الأغذية. يُنتج المنفحة، الذي يستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم كمُحفز في إنتاج الجبن، باستخدام بكتيريا معدلة وراثيًا. تستخدم تايلاند حاليًا بكتيريا Escherichia coli المعدلة وراثيًا كمُلقح في إنتاج الليسين. يتم إنتاج العديد من الإنزيمات المهمة صناعيًا مثل أ-أميليز، جلوكو-أميليز، ليباز وبيكتيناز، بالإضافة إلى المواد الكيميائية الدقيقة ذات الأساس الحيوي مثل حمض اللاكتيك، الأحماض الأمينية، المضادات الحيوية، الحمض النووي والسكريات المتعددة، في الصين باستخدام مزارع بادئة معدلة وراثيًا.

تُعرَّف سلامة الأغذية بأنها ضمان عدم إلحاق الأغذية ضرراً بالمستهلك عند إعدادها و/أو تناولها وفقاً للاستخدام المقصود منها، وتشمل سلامة الأغذية على طول سلسلة الأغذية الممارسات الزراعية الجيدة التي تحدد المبادئ الأساسية للزراعة (بما في ذلك تربية الأحياء المائية)، وإدارة التربة والمياه، وإنتاج المحاصيل والحيوانات، والمناولة والمعالجة بعد الحصاد، والممارسات التصنيعية الجيدة للتخزين والتجهيز والتوزيع على المستهلك. تُستخدم التكنولوجيا الحيوية على نطاق واسع كأداة في التشخيص لرصد سلامة الأغذية، والوقاية من الأمراض المنقولة بالغذاء وتشخيصها، والتحقق من مصادر الأغذية.

تركز التقنيات المطبقة في ضمان سلامة الأغذية على الكشف عن المخاطر ومراقبتها. وقد أدت التطورات في مجال التكنولوجيا الحيوية إلى انتشار أساليب تحديد أكثر سرعة وأقل تكلفة من تلك القائمة على التقنيات التقليدية. وتُستخدم حالياً أساليب تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) واختبار المناعة المرتبط بالإنزيم (ELISA) في الكشف عن مسببات الأمراض الرئيسية المنقولة بالغذاء. وقد مكنت معلومات تسلسل الجينوم، إلى جانب دعم التقنيات الجزيئية المتقدمة، العلماء من وضع استراتيجيات دفاعية لحماية المستهلكين من مسببات الأمراض، وزودت الصناعة بأدوات لتطوير استراتيجيات لتصميم أغذية صحية وآمنة من خلال تحسين تأثير البكتيريا المفيدة، وتصميم بكتيريا الثقافة الأولية والخصائص الوظيفية لاستخدامها في معالجة الأغذية.

وقد أدى هذا التقدم بدوره إلى تطوير أدوات تشخيصية أكثر دقة والقدرة على تطوير مجموعات أدوات كشف فعالة ومحددة وحساسة بسرعة للسلالات الميكروبية الجديدة. وتتوفر الآن مجموعات أدوات للكشف عن السموم الفطرية، التي تشكل خطراً كيميائياً حيوياً كبيراً مرتبطاً بالبقول والحبوب، وهي المواد الخام المستخدمة في عدد من الأغذية التقليدية المخمرة في العديد من المناطق النامية. كما تم تحسين تحديد مكونات الأغذية وأصولها من خلال دراسات التتبع باستخدام الأساليب الجزيئية.