Küresel nüfusun sürekli artmasıyla birlikte, gıda talebi de yükseliyor. 2021 tarihli bir Nature araştırmasına göre, 2010 ile 2050 yılları arasında bu talebin yaklaşık %50’ye kadar artması bekleniyor. Ancak sadece küresel açlık tehdidiyle değil, aynı zamanda dünya çapında plastik kirliliğinin de giderek kötüleştiği bir dönemden geçiyoruz.
Southern Illinois Üniversitesi (SIU) Carbondale’deki bir araştırma ekibi, bu iki sorunu da potansiyel olarak çözebilecek bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, yeniden programlanmış mayaları kullanarak plastik bileşiklerini ve tarımsal atıkları proteine, vitamine ve aromalara dönüştürerek, bunların tamamını yenilebilir bir kurabiye haline getirdiler. Bu yöntem, yıllık Amerikan Kimya Topluluğu (ACS) toplantısında sunuldu ve özellikle afet bölgelerinde veya insanlı derin uzay görevlerinde besin sağlamak için kullanılabilir.
“Mikroorganizmalar çok zekidir. Biz de onların özelliklerini kullanarak yarattığımız sorunları çözmeye çalışıyoruz,” diyen araştırma ekibi üyesi ve SIU profesörü Lahiru Jayakody, yaptığı bir açıklamada bu konuya dikkat çekti.
Mikroorganizmaların Gücü
Görünüşte alakasız iki sorun, aslında birbirlerinin çözümü olabilir. Bunlardan biri artan plastik kirliliği yükü ve diğeri ise giderek kötüleşen küresel gıda güvenliği sorunudur. NASA’nın Derin Uzay Gıda Yarışması kapsamında, SIU’daki mikrobiyologlar ve fermantasyon uzmanlarından oluşan bir ekip, mikroorganizmaların plastik atıklarını insan tüketimine uygun bileşiklere dönüştürüp dönüştüremediğini araştırmaya karar verdi.
Araştırmacılar, en yaygın plastik türlerinden olan polietilen tereftalatın (PET), protein gibi önemli bir makro besin maddesinin temelini oluşturan çok miktarda karbon içerdiğini belirtiyorlar.
Mayalar Plastik ve Biyomalzemeleri Yenilebilir Malzemelere Dönüştürüyor
Plastikten elde edilen karbonu proteine dönüştürmenin bir yolu, karmaşık kimyasal çözücüler ve laboratuvar ortamında yapılan reaksiyonlar gerektirebilir. Ancak araştırma ekibi daha çevre dostu bir yöntem olan mikroorganizmaların kullanımına odaklandı.
Büyük ölçekli insülin üretiminde olduğu gibi, hayvan pankreaslarından elde edilen insülinin yerini alan maya kullanımı gibi, diğer biyoteknolojik süreçlerde de olduğu gibi, araştırmacılar çeşitli mayaları yeniden programladılar. Bu mayalar arasında ekmek yapmaya uygun olanlar da vardı ve bunların amacı sadece proteine değil, aynı zamanda vitaminlere ve aromalara dönüştürmekti.
Araştırmacılar, “oksidatif hidrotermal çözünme” adı verilen bir yöntem kullanarak PET, mısır sapları ve yaprakları ile diğer biyomalzemeleri, mikroorganizmaların kolayca sindirebileceği küçük parçalara ayırdılar. Daha sonra bu programlanmış mayalar, bu küçük parçaları lif, nişasta ve tatlandırıcılarla birleştirilerek protein açısından zengin “µBites” adı verilen kurabiyelere dönüştürüldü.
Tüketici Dostu Bir Eko-Kurabiye
Yapılan analizler, µBites’ın tüketimi için güvenli olduğunu gösterdi, ancak resmi tadım testlerinden önce kurum onayının hala bekleniyor. Bu arada, kurabiye yapım sürecine dahil olan çoğu kişi, kurabiyenin kokusuna övgüler yağdırdı ve zorlu durumlarda bu kurabiyeyi yemeye istekli olduklarını belirtti.
Kurabiyelerin nasıl algılanması, araştırma ekibi için çok önemliydi. Örneğin, programlanmış maya türleri, bitkisel materyallerden vanilya aroması oluşturabilirken, diğer türler PET bileşiklerinden beta-karoten üretebilir ve bu da A vitamini üretiminin öncüsüdür.
“Mikroorganizmleri kullanarak kurabiyeyi daha çekici ve tüketici dostu bir ürün haline getirmeye çalışıyoruz,” diye ekledi Jayasekara.
Bir sonraki adım, mikroorganizmalar tarafından üretilen malzemelerin µBites kurabiyesinin ana bileşeni haline gelmesi için teknolojinin optimize edilmesidir. Hem Dünya üzerindeki aşırı durumlarda kullanılmak üzere hem de insanlı derin uzay keşiflerinde kullanılmak üzere, bu mühendislik harikası kurabiyenin önümüzdeki yıllarda üretime hazır hale getirilmesi umuluyor.
Makale Kaynakları
Discovermagazine.com’daki yazarlarımız, makalelerinde hakemli çalışmaları ve yüksek kaliteli kaynakları kullanır ve editörlerimiz bilimsel doğruluğu ve editoryal standartları kontrol eder. Bu makalede kullanılan kaynaklara aşağıdan ulaşabilirsiniz:
Bu makale, Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmaya atıfta bulunmaktadır: A meta-analysis of projected global food demand and population at risk of hunger for the period 2010–2050
Bu makale, Amerikan Kimya Topluluğu (ACS) yıllık toplantısında sunulan araştırmalara atıfta bulunmaktadır:
Bu makale, Southern Illinois Üniversitesi’nden alınan bilgilere atıfta bulunmaktadır:
THE APPLICATION OF OXIDATIVE HYDROTHERMAL DISSOLUTION (OHD) TO ORGANIC-RICH SHALES
Kaynak: Discovermagazine
