On yıllardır devam eden küresel nüfus artışına rağmen, küresel bir gıda krizi yeniden kapıda gibi görünüyor. Şiddetlenen iklim değişikliğinden kaynaklanan uzun süreli anormal hava koşulları nedeniyle gıda verimliliği ciddi şekilde azalmıştır. Buna ek olarak, savaşlar gibi uluslararası çatışmalar nedeniyle küresel gıda tedarik zinciri bozulmuş, gıda kıtlığı ve dünya çapında beslenme eşitsizliği artmıştır.
Ancak aynı zamanda, çevre ve sürdürülebilirlik konusundaki farkındalık arttıkça, daha çevre dostu ve yüksek kaliteli gıda ve güzellik ürünlerine yönelik talepte de bir artış gözlenmektedir. Bu nedenle mikroorganizmalar bu farklı sorunların üstesinden gelebilecek bir anahtar olarak dikkat çekmektedir.
Biyoproses Araştırma Merkezi’nde Araştırma Profesörü olan Kyeong Rok Choi ve Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü’nde seçkin bir profesör olan Sang Yup Lee, Nature Reviews Bioengineering‘de “Metabolic Engineering of Microorganisms for Food and Cosmetics Production” başlıklı bir makale yayınladı.
“Sistem metabolik mühendisliği”, büyük ölçüde petrole dayanan mevcut kimya endüstrisinin yerini alacak yeni nesil biyo endüstrinin temel faktörü olan mikrobiyal hücre fabrikalarını daha etkin bir şekilde geliştirmek için KAIST’den Profesör Sang Yup Lee tarafından geliştirilen bir araştırma alanıdır.
Araştırmacılar, sistemik bir metabolik mühendislik stratejisi uygulayarak, sentetik etin lezzetini ve rengini iyileştirebilen bileşikler olan heme ve çinko protoporfirin IX gibi doğal maddeler; gıda ve kozmetikte yaygın olarak kullanılabilen fonksiyonel doğal pigmentler olan likopen ve β-karoten ve gıda-içecek üretiminde üzüm aroması vermek için yaygın olarak kullanılan üzüm türevi bir bileşik olan metil antranilat dahil olmak üzere çeşitli gıda ve kozmetik bileşikleri üreten bir dizi yüksek performanslı mikrobiyal hücre fabrikası geliştirdiler.
Bu makalede araştırma ekibi; amino asitler, proteinler, yağlar ve yağ asitleri, vitaminler, aromalar, pigmentler, alkoller, fonksiyonel bileşikler ve diğer gıda katkı maddeleri ve kozmetik ürünleri üretebilen mikrobiyal hücre fabrikalarının dikkat çekici örneklerini ele aldı.
Makale ayrıca, ekonomik fizibilite ile çevre dostu bir şekilde daha çeşitli gıda ve kozmetik bileşikleri üretebilecek endüstriyel mikrobiyal hücre fabrikalarının geliştirilmesini teşvik edebilecek sistem metabolik mühendislik stratejilerini organize etmiş ve sunmuştur.
Örneğin, mikrobiyal fermantasyon süreci yoluyla hayvan yemi veya gübre olarak kullanılan yenilebilir olmayan biyokütle yoluyla yüksek besin değerine sahip proteinler veya amino asitler üretmek, üretimin artmasına ve dünya çapında istikrarlı gıda arzına katkıda bulunabilir. Ayrıca, hayvansal proteine olan bağımlılığı daha da azaltarak daha uygulanabilir alternatif etlerin geliştirilmesi, hayvancılık veya balık yetiştiriciliği yoluyla ortaya çıkan sera gazlarının ve çevre kirliliğinin azaltılmasına da katkıda bulunabilir.
Buna ek olarak, vanilya veya üzüm aroması veren vanilin veya metil antranilat çeşitli gıdalara yaygın olarak eklenmektedir ancak bitkilerden izole edilen ve rafine edilen doğal ürünlerin üretimi düşük ve üretim maliyeti yüksektir. Bu nedenle çoğu durumda vanilin ve metilantranilik asitten türetilen petrokimyasal maddeler gıdalara eklenmektedir. Bu maddeler, mikroorganizmaların gücünden yararlanılarak çevre ve insan dostu bir yolla da üretilebilir.
Sadece belirli kaktüslerde yaşayan kokineal böceklerinden elde edilmesi gereken kırmızı ruj ve çilek aromalı süt gibi çeşitli kozmetik ve gıdalara eklenen bir renklendirici olan Calmin (kokineal pigment) ve Hyaluronik asit (sağlık takviyesi olarak yaygın bir şekilde tüketilen, ancak sadece köpekbalığı veya balık karaciğerlerinden elde edilen omega-3 yağ asitlerinde bulunan) gibi bileşiklerin üretiminde ortaya çıkan etik ve kaynak sorunları da mikroorganizmalar kullanılarak çevre dostu bir şekilde üretilebildiklerinde çözülebilir.
Bu makalenin ilk yazarı olan KAIST Araştırma Profesörü Kyeong Rok Choi, “Kimchi ve yoğurt gibi geleneksel fermente gıdaların yanı sıra, sadece fermente kakao çekirdeklerinden elde edilebilen çikolatanın temel bileşeni olan kakao yağı ve mikrobiyal fermantasyon yoluyla üretilen bir baharat olan monosodyum glutamat gibi mikroorganizmaların yardımıyla üretilen gıdalar bize zaten tanıdık geliyor” dedi.
“Gelecekte, mikrobiyal hücre fabrikaları aracılığıyla günlük yaşamımızda çevre dostu ve sürdürülebilir bir şekilde üretilen daha geniş çeşitlilikte gıda ve kozmetik ürünlerini daha da kolay elde edebileceğiz.”
Sang Yup Lee, “Bilim ve teknolojiyi kullanarak dünyayı daha iyi bir yer haline getirmek mühendislerin misyonudur. Sistem metabolizması mühendisliğinin sürekli ilerlemesi ve aktif kullanımı, hem gıda krizinden hem de iklim değişikliğinden kaynaklanan sorunların hafifletilmesine ve çözülmesine büyük katkı sağlayacaktır.” [1]Systems metabolic engineering: Microbial cell factories as a source of eco-friendly food and cosmetic coloring
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
