دور البكتيريا في العمليات الصناعية

دور البكتيريا في مختلف الصناعات

تعتبر البكتيريا (Bacteria) من الكائنات الحية وحيدة الخلية التي تتواجد في كافة البيئات على كوكب الأرض؛ فهي موجودة في التربة والمياه، وكذلك في أجساد الإنسان والحيوانات والنباتات، بل وتعيش أيضًا في البيئات القاسية مثل البراكين والمخلفات الإشعاعية. تتميز هذه الكائنات بقدرتها الكبيرة على التكيف مع محيطها، وتلعب البكتيريا دورًا حيويًا في العديد من المجالات، لا سيما في الصناعة:

قطاع صناعة الأدوية

يُستخدم علم الميكروبيولوجيا الصناعية (Industrial microbiology) لتوظيف بعض الكائنات الحية مثل البكتيريا في تصنيع المستحضرات الصيدلانية لأغراض طبية. على سبيل المثال، تُستخدم تقنيات التخمر لتصنيع المضادات الحيوية التي تعتبر ضرورية لعلاج العديد من الأمراض الناتجة عن البكتيريا. بالإضافة إلى ذلك، تُنتج كميات كبيرة من الفيتامينات من خلال عمليات التخمر أو التحولات البيولوجية. على سبيل المثال، يُنتج فيتامين B2 المعروف باسم الريبوفلافين إما عبر التحول البيولوجي باستخدام الجلوكوز، حيث يُستخدم فطر أشبيا جوسيبي (Ashbya gossypii) لهذا الغرض، أو بواسطة التخمر.

قطاع صناعة الأغذية

تشمل التطبيقات الغذائية ما يلي:

صناعة الألبان:

تُعتبر البكتيريا من المكونات الرئيسية في تصنيع مجموعة متنوعة من المنتجات الغذائية، خاصةً منتجات الألبان، ومن أبرز أنواعها هي بكتيريا اللاكتوباسيلس (Lactobacillus) المعروفة أيضًا ببكتيريا حمض اللاكتيك.

صناعة المخبوزات:

على الرغم من أن الخميرة هي العامل الرئيسي في تخمير العجائن، إلا أن لبكتيريا اللاكتوباسيلس دورًا مهمًا أيضاً. فهي تُستخدم في تخمير العجين الحامض (Sour dough) لإنتاج ما يُعرف بخبز العجينة المتخمرة، وتساعد هذه البكتيريا الخبازين في إعداد العجين دون الحاجة لفترة راحة طويلة، كما تعمل على تحسين نكهة الخبز وتزيد من مدة بقائه طازجًا.

صناعة المخللات:

تُستعمل بكتيريا اللاكتوباسيلس أيضًا في إعداد المخللات، أشهرها مخلل الملفوف.

صناعة الكحول:

تُستخدم الخمائر وغيرها من أنواع البكتيريا أيضًا في إنتاج الكحول. ومن أبرز أنواعها هو الإيثانول، الذي يُستخدم أحياناً كمصدر للوقود لتشغيل السيارات.

مكافحة الآفات الزراعية

تُعتبر استخدام البكتيريا كبديل للمبيدات الحشرية أحد تطبيقات إدارة الآفات البيولوجية. وأكثر الأنواع شيوعًا في هذا السياق هو بكتيريا باسيلوس ثورنجينسيس (Bacillus thuringiensis) والمعروفة اختصارًا بـ BT، التي توجد في التربة وتستهدف بشكل خاص حرشفيات الأجنحة (Lepidopteran). من الجدير بالذكر أن استخدام هذه البكتيريا لمكافحة الآفات يعد إحدى التقنيات الصديقة للبيئة، حيث إن تأثيرها على صحة الإنسان والنظم البيئية الأخرى، بما في ذلك الحشرات النافعة، يكون ضئيلاً.

الهندسة الحيوية والتطبيقات الهندسية

تعتبر البكتيريا اليوم جزءًا لا يتجزأ من الأدوات الهندسية المستخدمة في تحسين نوعية التربة ومنع التآكل، وكذلك في حفريات مثل أنفاق السكك الحديدية. يعزى ذلك إلى قدرة بعض أنواع البكتيريا على تعزيز ترسيب كربونات المعادن مثل كربونات الكالسيوم خلال عملياتها الأيضية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات والمختبرات إمكانية استخدام التمعدن الحيوي في تحسين مواد البناء، إلا أن هناك العديد من التحديات المتعلقة بذلك، مثل البحث عن طرق لزيادة بقاء البكتيريا داخل الخرسانة.