Gıda biyoteknolojisi istenen üretim, pazarlama ve beslenme özelliklerini iyileştirmek için ya da değiştirmek için ve yeni türler elde etmek için hayvan, bitki ve mikroorganizma genlerinin modifiye edildiği teknoloji dalıdır. Geleneksel Biyoteknoloji, biyolojik sistemler (genellikle bakteri, maya, mantar) hiçbir modifikasyona uğramadan aynen kullanılır. • Ekmek, peynir, alkol, çeşitli alkollü içkiler, sirke, yoğurt gibi maddelerin üretilmesinde kullanılır. “Fermantasyon teknolojisi” ağırlıklı olup buna yönelik üretimi kapsamaktadır. Modern Biyoteknoloji, Genetik mühendisliği tekniklerinin kullanılarak biyolojik sistemlerin modifikasyona uğratıldığı (mutasyon ve rekombinant DNA teknolojisi) ve kan proteinleri, insan kanı serumu, insan hormonları, insülin, biyoteknolojik aşılar gibi yararlı ürünlerin eldesine olanak veren bir alandır. Günümüzde her iki alan da kullanılmaktadır.
Gıda sektörü, yakın gelecekte insan beslenmesi için ihtiyaç duyulan unsurların çoğunu sağlayabilen biyoteknolojik alandaki gelişmelerden faydalanan büyük bir sektör haline gelmektedir. Gıdaları elde etmek için çoğu teknolojik süreçler, mikroorganizmaların veya bunların metabolitlerinin kullanımına dayanan biyoteknolojilerdir. Gıda üretimi, yerel ve uluslararası hijyen standartlarına ve tüketici gereksinimlerine uygun olarak gerçekleştirilmelidir. Biyoteknoloji, gıda endüstrisinde çok büyük ve aynı zamanda en dinamik araştırma alanlarından biri haline gelmektedir. Bu nedenle gıda, sağlık ve sürdürülebilir kalkınma ile ilgili küresel sorunlara biyoteknoloji alanında birçok cevap bulunmaktadır. Gıda biyoteknolojisi, yeni ürün geliştirmek veya teknolojik süreçleri iyileştirmek için, en önemlileri enzimler ve bakteriler gibi biyolojik ajanların yardımıyla çeşitli hammaddelerin endüstriyel olarak işlenmesini içerir. Enzimlerin yardımıyla biyokimyasal süreçler hızlandırılabilir, üretim süreçleri ve gıda kalitesi iyileştirilebilir.
İstenen enzimler genellikle ucuz, ulaşılabilir ve kolay işlenebilen zengin kaynaklardan elde edilir. Sıvı, yarı-sıvı veya kurutulmuş halde ham veya kısmen saflaştırılmış preparatlar olarak elde edilen enzimler, gıda endüstrisinde olduğu gibi kullanılır, ortama eklenir ve serbest enzimler olarak dönüştürülecek şekilde hareket eder, sırasıyla sulu ortamda çözündürülürler.
Bakteriler, gıda endüstrisinde, asidik süt ürünleri, peynirlerin fermantasyonu için ve konsantre et, ekmek vb. gıda ürünlerinin üretiminde starter kültürler şeklinde işlemede kullanılırlar. Konsantre starter kültürler, kontrollü koşullar altında geliştirilen, küçük bir hacimde konsantre edilen ve depolama ve nakliye için dondurularak veya kurutularak korunan kültürlerdir.
Mayalar ise, esas olarak alkollü fermantasyon, biyokütle elde etme, et endüstrisinde ve süt endüstrisinde kullanılır. Gıda endüstrisi için mayalar arasında, Saccharomyces cinsi Saccharomycetaceae ailesine ait olanlar bulunur. Fermentasyon ve biyokütle üreticileri olarak kullanılan Cryptococcaceae familyasından (örneğin Torulopsis cinsi) mayalar da faydalıdır.
Metabolizma, bitki organizmasında yer alan enzimlerin aracılık ettiği yakından koordineli bir dizi kimyasal reaksiyondan (karbonhidratlar, amino asitler, yağ asitleri, nükleotitler ve bunlardan türetilen polimerler (polisakkaritler, proteinler, lipidler, DNA, RNA, vb.) oluşur. Bu işlemlerin tümü, birincil metabolizma olarak tanımlanır. Birincil metabolitler arasında şunlar sayılabilir: etil alkol, koruyucular (asetik asit, laktik asit, propiyonik asit, etil alkol); antioksidanlar ve sinerjistler (askorbik asit, sitrik asit, gallik asit, tartarik asit, vb.); kıvam arttırıcılar (ksantan, dekstran, manitol, gliserol); lezzet arttırıcılar (glutamat); asitlik düzenleyiciler (asetik asit, sitrik asit, malik asit, glukonik asit, laktik asit, tartarik asit, fumarik asit); amino asitler (lizin, triptofan, fenilalanin, vb.); vitaminler (riboflavin, siyanokobalamin, C vitamini, D vitamini); gaz (CO2). İkincil metabolitler, uyarıcı katkı maddeleri (giberellinler), koruyucular (bakteriosinler ve antibiyotikler), peptit bileşikler olabilir.
Gıda endüstrisinde en çok kullanılan bakteriler birkaç cinse aittir. Streptococcus cinsi içinde, gıda endüstrisindeki faydalı bakteriler mezofilik (S. lactis, S. cremoris, S. diacetilactis) ve termofilik (S. thermophilus) olabilir. Homofermentatiftirler, laktik asit üretirler ve fermentatif aktiviteye (laktoz ve glikozu fermente etme) ve proteolitik aktiviteye sahiptirler.
Deniz organizmalarından, yeni karotenoidler, çoklu doymamış yağ asitleri, proteinler ve enzimler gibi yeni biyoaktif bileşiklerin üretilmesi de söz konusudur. Bu bileşikler daha sonra yeni antioksidanlar, antibiyotikler, analjezikler ve antitümör, anti inflamatuar ve antifungal ajanlar oluşturmak için farmasötik endüstrisinde kullanılabilir.
Aynı zamanda biyoteknoloji, artan küresel nüfusu beslemek için gereken üretkenlik kazanımlarının elde edilmesine yardımcı olabilir. Biyoteknoloji uygulamaları, mahsullere, zararlılara ve hastalıklara karşı ucuz bir şekilde direnç kazandırma, mahsul verimini en üst düzeye çıkarma, mahsullere olumsuz hava ve toprak koşullarına karşı ekstra tolerans verme, bazı gıdaların besin değerini iyileştirme ve ürünlerin hasat edildikleri, depolandıkları zaman dayanıklılığı artırma yeteneğini içerir.. Biyoteknoloji kullanılarak geliştirilen yeni mahsul çeşitleri ve biyo-kontrol ajanları, çiftçilerin pestisitlere olan bağımlılığını azaltabilir, böylece hem çevre hem de halk sağlığına fayda sağlayan mahsul koruma maliyetleri azaltabilir.
Ayrıca biyoteknoloji, A vitamini ve demir açısından fakir mahsüller için, insan beslenmesine uygun maliyetli çözümler sunabilir.
Biyoteknoloji yüzyılı olan bu yüzyılda, bu konsepte yaklaşmak için modern stratejiler kesinlikle iyileştirilmiş kaliteye sahip yeni gıda ürünlerinin elde edilmesini sağlayacaktır, aynı zamanda yeni gıda pigmentleri, gıda aromaları, gıda koruyucuları vb. üretilecektir.
KAYNAKLAR
BONCIU, E. et al. Some Aspects of Management of Biological Agents Used in Food Biotechnology. Scientific Papers: Management, Economic Engineering in Agriculture & Rural Development, [s. l.], v. 21, n. 1, p. 93–98, 2021.
Nasser, H. A., Mahmoud, M., Tolba, M. M., Radwan, R. A., Gabr, N. M., ElShamy, A. A., Yehya, M. S., Ziemke, A., & Hashem, M. Y. (2021). Pros and cons of using green biotechnology to solve food insecurity and achieve sustainable development goals. Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration, 6(1), 1–19.