التكنولوجيا الحديثة فى مجال                                      ميكروبيولوجيا الألبان

  ******************************

مقدمة

****

يعتبر علم الميكروبيلوجيا من العلوم الحديثة الى حد ما والتى برزت الى حيز البحث والدراسة منذ ما يقرب من مائة عام فقط . ويهتم هذا العلم بدراسة الأحياء الدقيقة فى شتى مجالات الحياة كالطب ، الزراعة ، الصناعة وذلك فى نواحى عديدة تتعلق بخواصها وصفاتها المزرعية والحيوية والفسيولوجية . ولقد تطور هذا العلم شأنكل العلوم تطورا سريعا فى السنين الأخيرة مبينا بوضوح اهمية هذة الكا ئنات الدقيقة ومدى اتساع الدور الذى تلعبة فى حياة الانسان .وقد أمكن استغلال كثير من هذة الميكروبات فى صناعة الكثير من منتجات الألبان .والأغذية المختلفة. كما أمكن استخدامها لانتاج الفيتامينات والعقاقير الطبية والكثير من المواد الكيماويةاللازمة للعديد من العمليات الصناعية .

نبذة عما تم فى مجال ميكروبيولوجيا الألبان

************************************

·   فى عام 1845-1916 م قام Metchniykoof       بدراسة ميكروبيولوجيا الألبان ومنتجاتها فى أوروبا حيث وجة نظر الناس الى القيمة الصحية للالبان المتخمرة. 

·    فى عام  1861 أوضح Von Freuderneich      الدور الهام الذى تلعبة البكتيريا فى صناعة الجبن حيث بدأ فى دراسة تسوية الجبن السويسرى .

·     فى عام 1878م  قام Lister    بعزل أحد الميكروبات  المسؤلة عن تكوين الحموضة فى اللبن وبذلك أيد أبحاث باستير Pasteur   التى أثبت فيها أن الأحياء الدقيقة تعتبر مسؤلة  عن التخمر .

·    فى عام 1886م لفت   Soxhelletأنظار الناس الى ضرورة معاملة اللبن بالحرارة المرتفعة خاصة عند استخدامها فى تغذية الأطفال لتجنب الميكروبات المرضية .

·   عزل Bruce   عام  1887 م  الميكروب المسؤل عن مرض الحمى المالطية التى تنتشرعن طريق اللبن الملوث .

· عزل   Adametz   عام   1889 م  لاول مرة أحد الميكروبات المسؤلة عن عيب اللبن الخيطى .

·   بدأ    Kohn   عام1889 فى نشر سلسلة من الأبحاث عن أهمية بعض الميكروبات فى انتاج نكهة مرغوبة فى القشدة المعدة لصناعة الزبد  (  وتوصل الى أنها تنشأ فى عمليتين منفصلتين هما تكوين الحموضة  وتكوين النكهة ) .

·   أظهر Fohker    عام   1890 م  لأول مرة التأثير المطهر للبن اذ وجد أن لبن الماعز بمجرد حلبة عمل على ابادة بعض ما لقح فية من ميكروبات .

 . بدأ  Orla -Jensen  ( أحد عمالقة الباحثين فى مجال ميكروبيولوجيا الألبان )  أبحاثة عن الجبن السويسرى ويعتبر المرجع الأول عن كل ما يتعلق ببكتيريا حمض اللا كتيك .

تقسيم علم الكائنات الحية الدقيقة الهلمة فى اللبن ومنتجاتة

**************************************

طبقا لما جاء فى تقسيم  Bergeys  Manual  عام  1957 م  فان جميع الكائنات الحية الدقيقة من بكتيريا ،فطر،خميرة،ريكتسيا ، فيروس تتبع المملكة النباتية وذلك من خلال الأقسام الخمسة التالية : 

Division  1 :  Protophyta .

Division  2 :Thallophyta.

Division  3 :Bryophyta.

Division  4 :Pteridophyta.

Division  5 :Spermatophyta.

وينقسم القسم  Protophyta     الى :

Class  1 :Schizophycetes  -   Blue  and greenalgae

Class 2 :   Schizomycetes  -   Bacteria  and related                                                              forms  .

Class 3 :   Microtetobiotes -  Smallest living                          things.                                                                                                                                                                                         

ويضم قسم ال   Schizomycetes  عدد من الرتب  Orders  أهمها فى مجال الألبان  :

Order    1  :  Pseudomonadales   (  Bacterial  types                                                   pigmented  ) .

Order    2 :   Eubacteriales          (True bacteria ).   

Order    3 :   Actinomycetales     ( Transitional                                                

  bacteria  to fungi ) .

ثم جاءت التقسيمات الحديثة للكائنات الحية الدقيقة بما يختلف عما سبق ذكرة الى حد ليس بالقليل حيث أصبحت هذة الكائنات تتبع الممالك البيولوجية الأتية :

1-  مملكة الكائنات الأولية ... Kingdom : Procaryotae      وتضم البكتيريا والريكتسيا .

2-  المملكة النباتية ..........Kingdom  :  Plantae           ما زالت الخمائر والفطريات تتبع هذة المملكة بنفس التسلسل          التقسيمى السابق .

وعلى ذلك فان Bergeys Manual    عام 1974 م  قد قسم الكائنات الأولية الى قسمين رئيسيين هما :

Kingdom  :Procaryotae 

          Division  1 :  The cyanobacteria .

          Division  2 :  The  Bacteria.

وقد تم تقسيم القسم الثانى  The  Bacteria       الى  19 جزء 

17 منها تضم البكتيريا  والجزء ال 18 يضم الريكتسيا  وال 19 يضم

الكائنات المسماة    Mycoplasms

وعلى ذلك فقد حدثت بعض التغيرات فى التسلسل التقسيمى لكثير من

أنواع البكتيريامع بعض الاختلافات فى أسماء البكتيريا المتداولة .

تقسيم علم الميكروبيولوجى من الناحية العلمية والتطبيقية

                               *************************************************

الجوانب المستقبلية للتقدم فى البحوث والمنتجات 

       الخاصة ببكتيريا حمض اللاكتيك

  ******************************

     Future aspects in research and     product developmeon lactic acid bacter  

مقدمة :

ركزت أعداد كبيرة من الأبحاث فى السنين الأخيرة على بكتيريا حمض اللاكتيك واستخداماتها التقليدية والحديثة. فقد قامت مجاميع بحثية من مختلف الجهات بدراسة هذة الميكروبات الخلابة fascinating  من عدة نقاط مختلفة تفتح المجال لامكانية ظهور تطبيقات ومنتجات جديدة فى المستقبل ... ومع ذلك فنادرا ما يمكن للعلم التنبؤ كليا بذلك حيث أننا لسوء الحظ لانملك الكرة السحرية القادرة على اطلاعنا على ميلاد هذة الاختراعات ... وقد بنيت المحاولات التالية للاستدلال على انطباعاتنا من قراءة هذة الابحاث ومقارنة نتائجها بما نملكة من خبرة بحثية .

*الجوانب الأساسية للبحوث..........

          Fundamental research  aspect   

**********************************

·   لقد تغير تقسيم بكتيريا حمض اللاكتيك تغيرا كبيرا فى السنوات القليلة الماضية ونأمل أن يؤدى مقياس التقسيم الجزيئى الجديد new molecular taxonomic criteria   الى :

1-   التهدأة تدريجيا من الاضطراب والارتباك فى هذا المجال الذى يشعر بة الأن كثير من الباحثين .

 2- تغيرات جديدة تؤدى الى مزيد من الثقة والفهم الجيد لهذة الميكروبات .

· حدث تطور معنوى فى دراسة كلا من الفسيولوجيا والكيمياء الحيوية الخاصة ببكتيريا حمض اللاكتيك( LAB) )  كما أحرز تقدمامشهودا فى النواحى الوراثية لهذة الميكروبات لذلك تستدعى الحاجة الآن الى مزج كلا من genetic & molecular biological techniques   مع النواحى الفسيولوجية لكى يمكن اجراء الدراسات المتعمقة للاساسيات البيولوجية لهذة الميكروبات .وتعتبر الدراسات التى أجريت على  Proteolysis   , Peptidase action    ,  Peptide transport   أول الأمثلة على تطبيق طرق التحليل الوراثى الجزيئى  molecular genetic analysis     لظاهرة فسيولوجية هامة فى LAB .

·  يعتبر التفاعل بين  LAB    وكلا من ال physiology  ,  nutrition  ,   metabolism   ,    and higher animals   با لاضافة الى دور هذة الميكروبات فى الصحة والمرض مجالا لكثير من التأمل   spectulation .

ومع ذلك فا ن بعض الدراسات الجديدة قد بدأت فى اخفاء الضوء عن ذلك بالرغم من كثرة النزاع والجدال حولة ......وبغض النظر عن أن بعض النتائج والدراسات التى ذكرت بها بعض الضعف وتحتاج الى اعادة نظر فى المستقبل فاننا نشعر بان الطريق قد فتح الآن للتوصل الى بعض الحقائق التى يمكن التسليم بها وتطبيقها فى السنوات القليلة القادمة. ومن هنا فانة لاحاجة للقول بأن فهم هذة الظاهرة سيكون مطلبا مهما لتطبيقها.

التطبيقات المستقبلية   Future applications           

***********************************

تنعكس نتائج أوأساسيات البحوث الجديدة فى :

1. التطبيقات المتعددة لـ  LAB . 

2. ظهور بعض الصناعات الجديدة بالكامل .

3. الاستخدامات الطبية  (  اذ ا كان للبكتيريا هذة الامكانيات ) .

وفيما يلى بعض مما يمكن أن نتوقعة فى المستقبل :

أ-  صناعة الألبان .............  Dairy Industry

 **********************************

 *   يعتبر الاحلال التدريجى ل new starter concentrations  محل نظم البادئات التقليديـة  Traditional starter systems   واحد من صور التقد م  التكنولوجية الرئيسية فى هذا المجال حيث يؤدى استخدام هذة المركزات الى  :

1. تقليل مخاطر التلوث بالبكتيريا الضارة أوالبكتريوفاج .

2. تقليل التذبذبات فى تركيب سلالة مزرعة البادئ .

3. ضمان ثبات جودة المنتج .

  ومما لاشك فية أن التقدم فى معرفة النواحى الفسيولوجية لميكروبات   البادئ سوف يساعد على تكوين مركزات البا دتاــــــــت  

    Starter concentrations  وعتى جعل وظائفة مثاليـــة  optimized     . 

 *   تؤدى نتائج البحوث الوراثية  Genetic Research  لبكتريا حمض اللاكتيك الى احتمالات تطبيقية عديدة فى مجال الألبان فالتقدم الذى حدث فى انتاج سلالات من البادئ مقاومة للفاج هو أحد أبرز هذة الأمثلة كما أن التحكم فى  درجة التحلل البروتينى ، استــــخدام الكربوهيدرات ، تطور او تكوين النكهة  من المحتمل تطبيقـــة فى المستقبل القريب كما أن تكون  الطرق الفنية للمعالجة الوراثية مقبولة أدبيا وقانونيا ويتقبلها المستهلكون .

      ب – بعض التطبيقات الصناعية الأ خرى :

          ************************

   *    يمكن أن تقوم الأنواع العديدة من المواد المضادة للميكروبات  Antimicrobial substances   التى تنتج بواسطة العديد من انواع وسلالات بكتريا حمض اللاكتيك بالعمل كبدائل للاضافـــات الكيماوية  " المواد الكيماوية " التى تضاف للغذاء  بغرض التحكم  فى ال   pathogens     والملوثات الأخرى الضارة فنجاح استخدام النياسين  nisin   كأحد المواد  التى تضاف للغذاء كـ  food additives   هو أحد الاحتمالات المشجعة فى هذا المجال ومن هنا فيمكن استخدام هذة السلالات المنتجة لهذة المواد نفسها فى انتاج المواد الغذائية المخمرة فى حين يمكن اضافــــة  Antimicrobial substances   الى المواد الغذائية الأخرى بعد عزلها وتنقيتها .

*  تزايد احتمالات انتاج ال bacteriocins  على النطاق الصناعى بعد معرفة الأسس الوراثية لعملية تخليقةوبالرغم من أن هذة المركبات تحتاج الى تقييم آمن قبل استخدامها كاضافات غذائية فان حالة بكتريا حمض اللاكتيك " التى تعتبر آمنة بصفة عامة " تجعل هذا التقدير أقل تكلفة وعمالة مما يحدث مع الكيماويات الأخرى النقية التى تضاف الى الغذاء .

*    احتمالات انتاج ال     LAB كعائل للبروتينات المختلطة hosts for heterologous proteins     يكون نافعا ومقيدا  فى مجال الغذاء ، صناعة الأغذية ، والأغراض الطبية الأخرى وذلك بعد التقدم السريع الذى حدث  فى التحويرات الوراثية لهذة البكتريا يلاحظ كذلك ان   LAB    بنشاطها الانزيمى الجديد سوف يكون لها مميزات فى كثير من تطبيقاتهاالتقليدية حتى ولو اعتقد أن انتاج الانزيمات نفسها سوف لايصل الى المستوى الكافى لجعل انتاجها مناسبا على الانتاج الصناعى . هذا ومن الضرورى أيضا التأكد عند اجراء هذة التطبيقات للبكتريا المحورة وراثيا فى مجال الالبان من أن العمليات الجارية أثناء عمليات الانتاج كلها   eventual processes    والمنتجات المتحصل عليها سوف تكون مقبولة قانونيا وأخلاقيا .

*    سوف يحسن التقدم فى البحوث الوراثية والفسيولوجية لبكتريا حمض اللاكتيك من مقاييس اختيار السلالات المستخدمة فىالعمليات المختلفة.  ونظرا لأن هذا الاتجاة لا يتضمن أى هندسة وراثية حقيقية " بل هو استمرار لانتاج وتطوير المنتج الذى ينتج بالطرق التقليدية باستخدام طرق حديثة "  فانة يجب الآ تتخذ أى ترتبيات  regulatory    تؤخر من تطبيق هذةالطرق الفنية .

ج‌-  انتاج البدائل الحيوية للبدائل الكيماوية والمضادات                                الحيوية

     *************************************                       Human  and  Animal  probiotic

 ·  تعتبر ال  probiotic اضافات غذائية طبيعية تحل محل المضادات الحيوية التى تستخدم فى مجال أغذية الحيوان . وقد ذكر Parter  عام 1974 م أن ال probiotics   عبارة عن كائنات حية أو مواد تساهم فى جعل الميزان الميكروبى فى الأمعاء مثاليا . هذة المواد يجب أن تكون تدعيمات ميكروبية حية لاستبعاد الشك فى أن هذة المواد تشمل أيضا على الantibiotic .

·  هناك بعض التأثيرات الصحية المفيدة والأكيدة المرتبطة ببعض سلالات معينة من LAB  ويتطلب ذلك اجراء دراسات كثيرة لتوضيح الميكانيزم الموجود خلف هذة الظاهرة .. ومن ثم فان اختيار ال  probiotic  strains  يمكن أن يوصلنا فقط الى الحالة العلمية وليس للميكانيزم الخاص بهــا  .

·  يجب التركيز على ايجاد حل للتداخلات بين الميكروبات البكتيرية وبين  فسيولوجيا الحيوانات الراقية ويتطلب العمل فى هذا المجال عمالة ووقت كثيرين ولا يعد بأى جائزة سواء كانت علمية أو اقتصادية . ومع ذلك يجب اجراء هذة الدراسات لأنها من المحتمل أن تكون لها نتائج كبيرة فى مجال الصحة والمرض وليس فى مجال تطور سلالات  ال probiotic  فقط .

·  على الرغم  من أن الفرد يحتاط كثيرا فى تفسير أو تقدير القيمة النهائية ( هل تسبب مخاطر أم لا ) لبكتريا حمض اللاكتيك عند استخدامها كـ  probiotic   فانة لا يوجد تساؤل حول الدراسات التى تجرى حاليا فى هذا المجال . على العكس من ذلك فان وجود ال Antibiotic   فى أغذية الحيوانات تقدم مثل هذة المخاطر ... حيث يمكنها طرد هذة ال probiotics  لتثبت انها الأكثر مناسبة فى هذا المجال البعيديمكن استخدام ال  probiotics  الى حد ما فى المستحضرات البكتيرية العلاجية للانسان خاصة لبعض حالات من المرضى مثل  Pseudomembranious  colitis  -   Viral  diarrhea  -   recurrent gastrointestinal  infections  .   

سوف تنزل كثير من ال new  probiotics  ،  المستحضرات البكتيرية العلاجية  سواء المخصصة للنواحى البيطرية أو للاغراض الطبية الى الأسواق خلال السنين القليلة القادمة . ويعد ذلك مسؤلية العلماء ، شركات  التسويق ، الرجال المنظمين لهذة الأمور للتأ كد من توافر النواحى الأمنية الصارمة  مثلما يحدث مع الأدوية العا دية 0كما يجب ايجا د حل لطرق اختيار السلالات النافعة أو مخاليطها بالاضافة الى تحديد التراكيب الحافظة لهذة الــ    probiotics .