10 فناوری خاص که محققان می‌گویند آینده صنایع غذایی را زیر و رو خواهد کرد

علم در خدمت شکم!

فرآیند تولید، نوآوری و مهندسی مواد غذایی در آینده، احتمالا با آنچه امروز شاهدش هستیم بسیار متفاوت خواهد بود. پیوستن چند رشته به فرآیند جالب تولید غذا می‌تواند به ظهور زیست -‌ اقتصاد به اصطلاح پساحیوانی منجر شود و استفاده از فناوری‌هایی مانند چاپ سه بعدی، تولید گوشت در آزمایشگاه، زنجیره بلوکی، کشت عمودی و کشت سلولی، انقراض کشاورزی و دامداری برای تولید غذا را به‌دنبال خواهد داشت. در واقع ما به معنای واقعی کلمه در آستانه بازنشستگی نوآوری‌ای قرار داریم که تمدن انسانی را ممکن ساخت. هر اتفاقی که بیفتد، آینده فناوری غذایی هرگز با آنچه امروز می‌بینیم یکسان نخواهد بود. موارد زیر، ده مثال از گام‌هایی هستند که در این زمینه برداشته شده است.

کد خبر: ۱۱۵۹۰۰۱

افزایش چند برابری عمر مفید مواد غذایی با فناوری فرآوری با فشار بالا

یکی از نگرانی‌های عمده تولیدکنندگان، افزایش طول عمر مواد غذایی بدون آسیب رساندن به طعم و کیفیت آنهاست. در حال حاضر تکنیک‌های کاملا جدیدی برای حل این مشکل در حال شکل‌گیری است که فرآوری با فشار بالا (HPP) یکی از آنهاست. فرآوری با فشار بالا نوعی تکنیک نگهداری است که می‌تواند در آینده نزدیک عمر فروشگاهی مواد غذایی را چهار تا ده برابر افزایش دهد. پردازش با فشار بالا یک فرآیند پاستوریزاسیون سرد است که غذاهای بسته بندی شده را به محیط با فشار ایزوستاتیک بالا (300تا600 مگاپاسکال) وارد می‌کند که توسط آب منتقل می‌شود. در این روش برای تضمین ایمنی موادغذایی، میکروارگانیسم‌ها به شکل موثری غیرفعال می‌شوند. استفاده از محیطی با ترکیب فشار بالا و دمای پایین، طعم، ظاهر، بافت و ارزش غذایی غذاها را به دلیل استفاده نشدن از گرما در شرایط سالمی حفظ می‌کند. همچنین در روش فرآوری با فشار بالا به استفاده از هیچ نوع تابش یا نگهدارنده شیمیایی نیاز نیست.

تحول در تولید مواد غذایی کشاورزی با زنجیره بلوکی

احتمالا با شنیدن کلمه زنجیره بلوکی (Blockchain) بلافاصله یاد بیت‌کوین یا دیگر ارزهای رمزنگاری شده افتاده‌اید. اما یکی دیگر از کاربردهای بالقوه این فناوری می‌تواند قابلیت ردیابی افراد در زنجیره تامین مواد غذایی باشد. با استفاده از فناوری زنجیره بلوکی به‌عنوان یک دفتر حساب و توزیع عمومی امکان دارد هرگونه معامله در زنجیره تامین محصولات کشاورزی به‌صورت شفاف، قابل ردیابی، قابل اطمینان و بدون نظارت شخص ثالث صورت بگیرد.

از لحاظ نظری زنجیره بلوکی می‌تواند قابلیت ردیابی را در کل فرآیند فراهم کرده و بسرعت مشکلات بویژه منبع آلودگی محصولات را قبل از این‌که به یک مشکل جدی تبدیل شود حل کند. زیرا سیستم سنجش زنجیره بلوکی، تامین‌کنندگان محصولات زراعی را در دو ثانیه به طور دقیق ردیابی می‌کند ـ کاری که انجام و تکمیل آن به‌طور معمول بیش از شش روز طول می‌کشد. به‌عنوان مثال در سال 2017 سیستم زنجیره بلوکی توانست به آسانی و بسرعت منبع آلودگی به باکتری سالمونلا را که بیش از 200 نفر را در آمریکا آلوده کرده بود شناسایی کند.

فناوری چاپ سه بعدی و تغییرات غذایی

یک پیشرفت جالب توجه در فناوری مواد غذایی، کار موسساتی است که در حال توسعه ابزار چاپ سه بعدی مواد غذایی هستند. فناوری چاپ سه بعدی لایه‌های مواد اولیه را روی هم قرار می‌دهد. این شیوه تولید مواد غذایی در آینده امکان تولید انواع بی‌شماری از اشکال، بافت‌ها، ترکیبات، طعم‌ها و مزه‌های مواد غذایی را ایجاد خواهد کرد و در نهایت ظرف غذایی متناسب با طعم‌های خاص مورد نظرتان در مقابل شما قرار خواهد داد. درست مثل زمانی که خودتان آشپزی می‌کنید با این تفاوت که زحمت آشپزی را متحمل نشده‌اید. کارشناسان معتقدند این فناوری می‌تواند برای تولیدکنندگان غذا، خرده فروشان و مصرف‌کنندگان به یک اندازه محبوب باشد. افزون بر این، چاپ سه بعدی که به تولید مواد غذایی سالم کمک می‌کند و می‌تواند تعریف کنونی از دستور پخت غذا را کاملا متحول کند، اسراف‌های غذایی معمول در شیوه‌های رایج پخت‌و‌پز را نیز کاهش می‌دهد. این فناوری با دستکاری در نسبت ترکیبات به کار رفته در غذاهایی که روی میز شما قرار می‌گیرند، طرح‌های جدید بی‌شماری برای غذاهای آینده ارائه خواهد کرد.

تولید گوشت در آزمایشگاه

گوشت تولید شده در آزمایشگاه که از آن به‌عنوان گوشت پاک نیز یاد می‌شود احتمالا بزودی در معرض فروش قرار می‌گیرد. فناوری تولید گوشت در آزمایشگاه، عرضه گوشت را به شکل جدیدی از مهندسی پایدار تبدیل می‌کند. این نوع گوشت با سلول‌های بنیادی که با بیوپسی از حیوانات اهدا کننده برداشت می‌شوند رشد می‌کند و سپس در یک آزمایشگاه برای چند هفته کشت داده می‌شوند. دوستداران محیط زیست از طرفداران گوشت آزمایشگاهی هستند، زیرا این گوشت اثرات منفی پرورش دام بر محیط‌زیست را کاهش می‌دهد. با این حال همچنان نمی‌توان درخصوص مزایا و خطرات این گوشت مصنوعی اظهار نظر قطعی کرد. انتظار می‌رود اولین نمونه‌های گوشت آزمایشگاهی امسال وارد بازار شود. ناگت، سوسیس و جگر چرب از فراورده‌های قابل تولید با این روش هستند.

استفاده از فناوری نانو برای بهبود کیفیت مواد غذایی

صنایع غذایی یکی از حوزه‌هایی است که فناوری نانو در آن تاثیرات چشمگیری خواهد داشت. به‌کارگیری نانوذرات امکان ایجاد تغییرات نامحسوس و غیرقابل تشخیصی را در محصولات کشاورزی و مواد غذایی فراهم می‌کند. به‌عنوان مثال فناوری نانو می‌تواند شیوه‌های بسیار موثری برای توزیع سموم و کودهای شیمیایی در محصولات کشاورزی ارائه کند. تزریق نانوکپسول‌هایی از استروئیدهای گیاهی برای جایگزینی با محتوای کلسترول گوشت، استفاده نانوذرات برای اتصال یا حذف گزینشی مواد شیمیایی یا پاتوژن‌ها در مواد غذایی از دیگر نمونه‌های اثرات نانوفناوری بر مواد غذایی آینده است.

تغییر شیوه پخت غذا به کمک سرآشپزهای رباتیک

سرآشپز رباتیک شامل یک جفت بازوی کاملا متحرک و خودکار است که می‌تواند حرکات دست و بازوی انسان را به‌طور کامل تقلید کرده و از نظر سرعت و حساسیت مانند یک سرآشپز با مهارت عمل کند. این سرآشپز رباتیک دستورالعمل‌ سرآشپزهای معروف را مو به مو اجرا می‌کند. هر دستور پخت ثبت شده نه‌تنها شامل فهرستی از ترکیبات به‌کار رفته در غذا بلکه شامل حرکات دقیق سرآشپزهای انسانی است.

شرکت‌های سازنده این نوع ربات‌ها در بلندمدت ساخت آشپزخانه‌هایی را که از طریق صفحات لمسی یا اپلیکیشن‌های ابزارهای هوشمند عمل می‌کنند در برنامه دارند. نتیجه، ایجاد آشپزخانه‌های غذای آماده البته در داخل منازل خواهد بود. شما حتی می‌توانید در مسیر بازگشت از محل کار به خانه غذای خود را سفارش داده و با رسیدن به منزل آن را دریافت کنید.

کشاورزی سلولی به‌جای کشت‌ سنتی

کشاورزی سلولی، وسیله‌ای برای تولید محصولات بر اساس کشت‌های سلولی به‌جای کشت‌های سنتی در مزارع است. این فرآیند به دو شکل صورت می‌گیرد؛ تولید غیرسلولی و تولید سلولی. در تولید غیرسلولی از مولکول‌های ارگانیک مانند پروتئین و چربی بدون به‌کارگیری سلول‌های زنده استفاده می‌شود و در مقابل، در تولید سلولی اساسا سلول‌های زنده یا سلول‌هایی که زمانی زنده بوده‌اند به‌کارگرفته می‌شوند. محصولات نهایی اساسا شبیه مواد غذایی معمولی هستند که از حیوانات به‌دست می‌آیند اما شیوه تولید آنها کاملا متفاوت است. با قراردادن ژن‌های مناسب در داخل چیزی مانند یک سلول مخمر، یک مجموعه مخمری که برای تولید یک محصول طبیعی حیوانی مانند شیر برنامه‌ریزی شده است ایجاد می‌شود. از آنجا که همه سلول‌ها کدهای ژنتیکی مشابهی را می‌خوانند، مخمری که اکنون دارای دی‌ان‌ای نوترکیب است پروتئین کیسین (ترکیب پروتئینی شیر) مشابه کیسین شیر گاو می‌سازد. این شکل از فناوری نیز چیز تازه‌ای نیست و اولین بار در دهه 1350/ 1970 توسط آرتور ریگز محقق در زمینه دیابت و بیماری‌های متابولیک ارائه شد. او توانست با قراردادن ژن‌های خاصی در درون یک باکتری، آنها را به تولید انسولین وا دارد. پیش از آن از لوزالمعده برخی حیوانات برای کشت انسولین در مقادیر زیاد استفاده می‌شد.

پروتئین حشرات، جایگزینی برای گوشت گاو، گوسفند و مرغ

هرچند خوردن بندپایانی مانند حشرات برای مردم بسیاری از کشورهای جهان امری ناخوشایند به شمار می‌آید، با سرمایه‌گذاری‌های عمده برخی شرکت‌ها برای مصرف روزانه پروتئین حشرات در رژیم غذایی، مصرف این موجودات چندش‌آور به تحول غذایی مهمی در سراسر جهان تبدیل خواهد شد. بدون شک کشاورزان، سرآشپزها و شرکت‌های تازه‌کار درگیر در صنعت تولید پروتئین حشرات، تلاش می‌کنند خوردن حشرات را مانند مصرف گوشت گاو رایج و حتی آنها را جایگزین فرآورده‌های گوشتی کنند. در صورت افزایش محبوبیت فرآورده‌های تولید شده از حشرات، تولید این مواد غذایی می‌تواند به ایجاد صنعت جدیدی منجر شود و صدها و شاید هزاران فرصت شغلی ایجاد کند. گفتنی است درآمد تولیدکنندگان پروتئین حشرات از سال 2014 تا سال 2015 تا چهار برابر افزایش پیدا کرد. حشرات علاوه بر پروتئین، سرشار از ویتامین‌ها ازجمله ویتامین B12، چربی، فیبر،، مواد معدنی و همه اسیدهای چرب مورد نیاز بدن هستند و حتی بیشتر از شیر کلسیم و بیشتر از اسفناج، آهن دارند. همچنین گوشت حشرات به علت نیاز کمتر به آب و فضای فیزیکی درمقایسه با گوشت چهارپایان با محیط‌زیست سازگارتر است.

برنامه‌های غذایی منحصر به فرد براساس کدهای ژنتیکی

تغذیه فردی به معنای تنظیم رژیم غذایی هر فرد براساس نوع واکنش او به غذاها و سایر محصولات مصرفی، با توجه به آرایش خاص ژنتیکی آن فرد است. مفهوم تغذیه فردی چیز جدیدی نیست و چند سال است محققان تعامل میان ژن‌ها و تغذیه را در مطالعاتی تحت‌عنوان نوتریژنومیکس بررسی می‌کنند. در حال حاضر چند شرکت، کیت‌های آزمایش دی‌ان‌ای را می‌فروشند و ادعا می‌کنند این کیت‌ها نشانگرهای ژنتیکی خاصی را که نشان می‌دهد بهتر است فرد از چه نوع رژیم غذایی (به‌عنوان مثال کم چرب یا پرچرب) استفاده کند شناسایی می‌کنند. این شرکت‌ها با استفاده از نمونه‌هایی از دی‌ان‌ای هر فرد، برنامه مناسب غذایی برای او ارائه می‌دهند. اکنون محققان در حال بررسی شباهت میان ساختار ژنتیکی خاص افراد و واکنش آنها به غذاها هستند. با پیشرفت و پیچیده‌تر شدن این روند، رویکرد تغذیه‌ای مواد غذایی «مناسب برای همه» به سمت ارائه برنامه‌های خاص و به معنای واقعی کلمه «منحصربه‌فرد» برای هر فرد حرکت خواهد کرد.

کشاورزی عمودی و آینده کشاورزی

کشاورزی عمودی مفهوم جدیدی نیست. این ایده که توسعه مفهوم باغ‌های پشت بام می‌تواند آینده کشاورزی باشد، اولین بار توسط دیکسون دسپامیر (Dickson Despommier)، استاد علوم‌زیست محیطی دانشگاه کلمبیا ارائه شد. گرچه ایده او ابتدا آرمانی در نظر گرفته شد، اما برخی نمونه‌های اولیه این نوع باغ‌ها در چند سال گذشته در کره‌جنوبی، ژاپن، سنگاپور و شیکاگوی آمریکا ساخته شد. مزارع عمودی عموما به دو دسته تقسیم می‌شوند: مزارع هیدروپونیک و مزارع آئروپونیک. گیاهان در مزارع هیدروپونیک در یک حوضچه آب غنی شده با مواد مغذی رشد می‌کنند. اما گیاهان مزارع آئروپونیک، ریشه‌هایشان در معرض رطوبت غنی شده با مواد مغذی قرار می‌گیرد. هیچ‌کدام از این مزارع به خاک نیازی ندارند و در صورت نبود نور خورشید کافی می‌توان از نور مصنوعی برای رشد گیاهان استفاده کرد. مزارع عمودی مزایای روشنی نسبت به کشاورزی سنتی دارند. فضای فیزیکی مورد نیاز در کشاورزی عمودی به حداقل می‌رسد، کشاورزی در تمام طول سال امکان پذیر است و مواد شیمیایی زراعی حذف می‌شوند.