میکروبیولوژی مواد غذایی علمی است که به بررسی میکروارگانیسم‌هایی می‌پردازد که ممکن است غذا را آلوده کنند یا در فرآیندهای تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار بگیرند. این میکروارگانیسم‌ها ممکن است عوامل بیماری‌زا باشند و در صورت وجود در مواد غذایی، باعث ایجاد بیماری در انسان‌ها شوند، به خصوص اگر غذا به درستی پخته یا ذخیره نشده باشد.
اما به جای اینکه همه میکروب‌ها را به عنوان عوامل بیماری‌زا ببینیم، برخی از آن‌ها می‌توانند برای تولید مواد غذایی مانند پنیر، ماست و نان مورد استفاده قرار گیرند و در فرآیندهای تخمیر و تولید مواد غذایی مفید باشند. بنابراین، در میکروبیولوژی مواد غذایی، به بررسی هر دو نقش مضر و مفید میکروب‌ها در تولید و ایمنی مواد غذایی پرداخته می‌شود.
مقدمه
میکروبیولوژی به عنوان یک شاخه مهم در علوم زیستی، به مطالعه میکروارگانیسم‌ها می‌پردازد که بیشتر از طریق میکروسکوپ قابل مشاهده نیستند. این علم به بررسی و تحلیل میکروارگانیسم‌هایی از جمله باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و پارازیت‌ها می‌پردازد که در بسیاری از زمینه‌ها از اهمیت بسزایی برخوردارند، از جمله در پزشکی، صنایع غذایی، کشاورزی و محیط زیست.
این علم بر فهم بهتر از ساختار، عملکرد و تعاملات این موجودات با محیط پیرامون و همچنین بررسی اثرات آن‌ها بر سلامت انسان و محیط زیست تمرکز دارد. به عنوان یکی از رشته‌های پایه در علوم زیستی، میکروبیولوژی نقش بسیار مهمی در پیشرفت علم و فناوری دارد و به دلیل اهمیت زیاد آن در زمینه‌های مختلف، موضوع تحقیقات گسترده‌ای را به خود اختصاص داده است.
تاریخچه مختصر از میکروبیولوژی
تاریخچه میکروبیولوژی به طور گسترده‌ای با پژوهش و کشف میکروارگانیسم‌ها و زندگی میکروسکوپیک آن‌ها در ارتباط است. در قرن هفدهم، لئوناردو داوینچی اولین مشاهدات خود را از میکروسکوپیک اجسام انجام داد. اما توسعه واقعی میکروبیولوژی با دانشمندانی همچون آنتونی ون لیوونهوک (Antony van Leeuwenhoek) در قرن هفدهم آغاز شد که نخستین میکروسکوپ‌های ساده را ساخته و با استفاده از آن‌ها میکروارگانیسم‌هایی را کشف کردند. او به طور اساسی با توصیف باکتری‌ها، پارازیت‌ها و سایر موجودات میکروسکوپیک، اساس اولیه میکروبیولوژی را گذاشت.
در قرن نوزدهم، لوئی پاستور (Louis Pasteur) و رابرت کوخ (Robert Koch) با ارائه تئوری ژرم و تشخیص عوامل بیماری‌زا از جمله باکتری‌ها، اساسات علمی میکروبیولوژی را بهبود بخشیدند. پاستور با کشف اثرات گرما و کشش هوا بر رشد میکروارگانیسم‌ها، تئوری تولید دگرگونی را ارائه کرد که به توسعه روش‌های ضدعفونی و واکسیناسیون کمک کرد.
کوخ همچنین با توسعه روش‌هایی برای انتخاب و شناسایی باکتری‌های بیماری‌زا مانند کلچه‌های کشت باکتریولوژی، به پیشرفت این حوزه کمک کرد. با پیشرفت تکنولوژی میکروسکوپی و توسعه روش‌های کشت و شناسایی، میکروبیولوژی به یکی از شاخه‌های اصلی علوم زیستی تبدیل شد و در زمینه‌های مختلف از پزشکی و داروسازی تا صنایع غذایی و محیط زیست، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند.
میکروبیولوژی مواد غذایی چیست؟
میکروبیولوژی مواد غذایی شاخه‌ای از علم میکروبیولوژی است که به مطالعه میکروارگانیسم‌هایی می‌پردازد که در صنایع غذایی نقش دارند. این شاخه از میکروبیولوژی به بررسی میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها، ویروس‌ها و مخمرها می‌پردازد که می‌توانند به عنوان عوامل بیماری‌زایی در غذاها حضور داشته باشند یا در فرآیندهای تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرند.
این شاخه از میکروبیولوژی به بررسی روش‌های کنترل آلودگی میکروبی در صنایع غذایی، ایمنی غذایی، فرآیندهای تولید مواد غذایی تخمیری و مطالعه تاثیرات میکروارگانیسم‌ها بر کیفیت و ماندگاری مواد غذایی می‌پردازد.
آزمایش میکروبیولوژی در صنایع غذایی
آزمایش‌های میکروبیولوژی در صنایع غذایی اهمیت بسیاری دارند و به عنوان یک ابزار کلیدی در ایمنی و کنترل کیفیت مواد غذایی به کار می‌روند. در این آزمایش‌ها، نمونه‌های مواد غذایی از جمله مواد خام، محصولات تولیدی و حتی سطوح و تجهیزات صنایع غذایی جمع‌آوری و تحلیل می‌شوند. به عنوان مثال:
۱. آزمایشات آلودگی میکروبی: این آزمایشات برای شناسایی و شمارش میکروارگانیسم‌های حاضر در مواد غذایی انجام می‌شود. این شامل باکتری‌ها، قارچ‌ها، ویروس‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های ممکن است.
۲. آزمایشات ایمنی غذایی: در این آزمایشات، میکروب‌های بیماری‌زا یا سموم طبیعی و شیمیایی در مواد غذایی شناسایی و ارزیابی می‌شوند. مثلاً، برای تشخیص باکتری‌های سالمونلا و اشریشیاکلی در محصولات غذایی از این آزمون‌ها استفاده می‌شود.
۳. آزمایشات مرتبط با فرآیندهای تولید: در این آزمایشات، میزان واکنش میکروبی و تغییرات در فرآیندهای تولیدی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، در فرآیندهای تولید مواد غذایی تخمیری مثل نان یا پنیر، آزمون‌هایی برای بررسی واکنش میکروبی و تولید محصول نهایی انجام می‌شود.
۴. آزمایشات مرتبط با کنترل کیفیت و ماندگاری: در این آزمایشات، تاثیر عوامل مختلف مانند دما، رطوبت و بستر رشد بر روی رشد و زنده‌مانی میکروارگانیسم‌ها در مواد غذایی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
با کمک این آزمایشات، صنایع غذایی می‌توانند اطمینان حاصل کنند که محصولات غذایی آن‌ها ایمن و با کیفیت هستند و همچنین برای بهبود فرآیندهای تولید و افزایش ماندگاری محصولات خود اقدامات لازم را انجام دهند.
روش‌های متداول آزمایش میکروبیولوژی در صنایع غذایی
روش‌های مختلفی برای شناسایی و تأیید میکروارگانیسم‌ها در مواد غذایی وجود دارد، اما سه روش زیر به عنوان محبوب‌ترین و متداول‌ترین تکنیک‌ها در زمینه تجاری شناخته می‌شوند:
۱. محیط کشت«Culture Media»: این روش شامل استفاده از محیط‌های کشت مناسب برای رشد و کشت میکروارگانیسم‌ها به منظور شناسایی و تأیید حضور آن‌ها در مواد غذایی است.
۲. ایمنواسی «Immunoassay»: در این روش، از آنتی‌بادی‌های خاصی که با میکروارگانیسم‌ها واکنش می‌دهند، برای شناسایی و اندازه‌گیری میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.
۳. واکنش زنجیره‌ای پلیمراز «Polymerase Chain Reaction»: این روش بر پایه تکنولوژی PCR استوار است که با استفاده از آن، قطعاتی از ژنوم میکروارگانیسم‌ها تکثیر و شناسایی می‌شوند.
در ادامه، به مرور هر یک از این روش‌های آزمایشی در صنایع غذایی خواهیم پرداخت.
محیط کشت Culture Media
محیط کشت، یک محیط خاص است که از مواد مغذی مختلف تشکیل شده و برای رشد میکروب‌ها استفاده می‌شود. این محیط در آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی برای شناسایی مختلف میکروارگانیسم‌ها به کار می‌رود. اما در حال حاضر، روش‌های ایمنواسی و PCR بیشتر از محیط کشت استفاده می‌شوند. این امر به دلیل پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی‌های آزمایشگاهی و اطلاعات بیشتر در مورد اعتبارسنجی این روش‌هاست که نشان می‌دهد روش‌های کشت برای همه گروه‌های غذایی مناسب نیستند.
به طور کلی می توان ۴ نکته مهم را در مورد محیط کشت بیان کرد:
- استفاده از روش‌های متنوع: برای کشت میکروارگانیسم‌های مختلف در مواد غذایی، از روش‌های گوناگونی استفاده می‌شود، از جمله روش‌های کشت مایع و جامد.
- استفاده از روش‌های بیوشیمیایی و سرولوژی: این روش‌ها برای تفکیک و افتراق ارگانیسم‌های مختلف در یک محیط کشت استفاده می‌شوند.
- اطلاعات کمی و کیفی: محیط کشت قادر است نتایج کمی و کیفی در مورد میکروارگانیسم‌ها ارائه دهد. این به معنای این است که اطلاعاتی درباره تعداد و نوع میکروارگانیسم‌ها در محیط کشت قابل ارائه است. این تحلیل‌ها بیشتر با استفاده از محیط کشت جامد قابل انجام است.
- زمان بررسی: زمان لازم برای رسیدن به نتایج می‌تواند متغیر باشد و از چند ساعت تا چند روز یا حتی هفته به طول بیانجامد، بسته به نوع میکروارگانیسم، شرایط کشت و روش‌های استفاده شده.
ایمنواسی Immunoassay
ایمنواسی یک روش آزمایشی در زمینه میکروبیولوژی مواد غذایی است که برای اندازه‌گیری غلظت ماکرومولکول‌ها در محلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماکرومولکول‌ها مولکول‌های بزرگی هستند و غلظت آن‌ها از طریق آنتی‌بادی یا ایمونوگلوبولین تعیین می‌شود. ماکرومولکول شناسایی شده از طریق ایمنواسی‌ها در بسیاری از موارد یک پروتئین است و اغلب با نام آنالیت شناخته می‌شود. تکنیک ELISA یکی از پرکاربردترین انواع ایمنواسی‌ها است.
- در ایمنواسی‌ها از آنتی بادی‌هایی که پیش بینی می‌شود منحصر به میکروارگانیسم هدف هستند، برای شناسایی ماکرومولکول‌ها استفاده می‌شود.
- به کمک ایمنواسی‌ها هم نتایج کیفی و هم نتایج کمی قابل دستیابی هستند. اما اغلب ایمنواسی‌ها نتایجی کیفی را ارائه می‌کنند.
- زمان برای دستیابی به نتایج می‌تواند از ۲۴ ساعت تا ۴۸ ساعت متغیر باشد.
یکی از روش‌های مورد استفاده در ایمنواسی‌ها، الایزا است که مراحل آن به صورت زیر است:
- پوشاندن پلیت با آنتی بادی گیرنده (capture antibody)
- افزودن نمونه
- افزودن آنتی‌بادی تشخیص (detecting antibody)
- افزودن آنتی بادی ثانویه متصل به آنزیم (enzyme-linked secondary antibody)
- افزودن سوبسترا (substrate)
واکنش زنجیره‌ای پلیمراز PCR
PCR (Polymerase Chain Reaction) یک روش پیشرفته و موثر در حوزه پزشکی و آزمایشگاهی است که توسط دکتر کاری مولیس در سال ۱۹۸۳ ایجاد شد. امروزه، این تکنیک به عنوان یکی از روش‌های معمول و ضروری در آزمایشگاه‌های تحقیقات پزشکی و بیولوژیکی شناخته می‌شود. با استفاده از PCR در صنایع غذایی، می‌توان قطعات DNA یا RNA پاتوژن‌های موجود در مواد غذایی را شناسایی کرد.
این روش امکان تولید میلیاردها نسخه از یک توالی DNA خاص را فراهم می‌کند که این امر به دقت بیشتر و اطمینان بیشتر در شناسایی و تحلیل ژنتیکی کمک می‌کند. به کمک آزمایش PCR دستیابی به هردو نتایج کیفی و کمی امکان‌پذیر است. اما در اغلب موارد بیشتر نتایج کیفی مشخص می‌شوند. نتایج آزمون را می‌توان طی ۴۸-۲۴ ساعت به‌دست آورد. امروزه PCR در لوله‌های آزمایشگاهی انجام می‌شود و فقط چند ساعت طول می کشد تا نتیجه‌ی آن آماده گردد.
مزایای علم میکروبیولوژی مواد غذایی
از جمله مزایای این علم می‌توان موارد زیر را عنوان کرد:
- سبب کاهش ضایعات مواد غذایی می‌شود، چرا که با شناخت میکرو ارگانیسم‌ها می‌توان راه‌کارهای موثر در کاهش آلودگی میکروبی ارائه داد.
- در کاهش مسمومیت‌ها و بیماری‌های مختلف ناشی از مواد غذایی به ما کمک می‌کند، چون شناخت میکرو ارگانیسم‌های دخیل در فساد مواد غذایی سبب کنترل و مهار بهتر آن‌ها می‌گردد و لذا هزینه‌های مربوطه کاهش می‌یابد.
- با شناخت این میکرو ارگانیسم‌ها می‌توان از آن‌ها در تولید و فرآوری بسیاری از مواد غذایی استفاده کرد که به رونق اقتصادی کمک شایانی می‌کند.
به همین جهت آشنا شدن با میکروبیولوژی مواد غذایی علاوه بر مزایای عنوان شده باعث می‌شود که رضایتمندی و اطمینان مصرف کنندگان با تولیدی ایمن‌تر و با کیفیت‌تر افزایش یافته که این مسئله در شکوفایی و پیشرفت صنعت غذا نقش چشمگیری دارد.
سرفصل های درس میکروبیولوژی مواد غذایی
میکروبیولوژی مواد غذایی یکی از درس‌های اصلی رشته مهندسی صنایع غذایی در مقطع کارشناسی است که ضریب بالایی نیز در کنکور ارشد دارد. درس میکروبیولوژی مواد غذایی برای کلیه دانشجویان رشته های میکروبیولوژی، بهداشت و کنترل کیفی ماده غذایی یکی از دروس تخصصی می‌باشد و برای مسئولین فنی کارخانه‌ها، مدیران کنترل کیفی در بخش صنعت، آزمایشگاه‌های زنجیره ای مواد غذایی بسیار کاربردی است. همچنین این درس برای ورود به مقطع دکتری نیز از درجه و اولویت مهمی برخوردار است.
- میکرو ارگانیسم‌ها و مواد غذایی
- عوامل موثر بر رشد میکرو ارگانیسم‌ها در مواد غذایی
- میکروبیولوژی مواد اولیه غذایی
- میکروبیولوژی مواد غذایی و سلامت عمومی
- عوامل باکتریایی مولد بیماری‌های ناشی از مواد غذایی
- عوامل غیر باکتریایی مولد بیماری‌های ناشی از مواد غذایی
- مواد غذایی تخمیری و میکروبی
در ادامه می توانید جزئیات کامل این درس را با عنوان دوره آموزشی میکروبیولوژی مواد غذایی مشاهده کنید.
سخن آخر
امروزه بحث میکروبیولوژی در صنایع غذایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است به همین دلیل در این مقاله از مجله پی استور سعی کردیم تا مروری اجمالی بر موضوع آزمایش میکروبیولوژی در صنایع غذایی داشته و پرکاربردترین تکنیک‌هایی که در کارخانجات محصولات غذایی برای کنترل کیفی این محصولات صورت می‌گیرد را معرفی نماییم. امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.
