بیوتکنولوژی را تحت عنوان کاربرد سلول زنده (میکروارگانیسم ها) ، سیستم ها با فرآیند های زیستی در صنایع تولیدی و خدماتی تعریف کرده اند. در واقع بیوتکنولوژی بر یک پارچگی میکروب شناسی، زیست شناسی، مهندسی شیمی و کامپیوتر تاکید می ورزد. میکروبیولوژی صنعتی یا همان تکنولوژی میکروبی زیر شاخه ای از بیو تکنولوژی است که در زمینه ی میکرو ارگانیسم ها مطالعه می شود. تکنولوژی صنعتی با پروژه هایی چون تخمیرهای الکلی شروع شده است.
پروژه هائی نظیر تولید شراب و آبجو و ادامه ی آن باعث گسترش پروژه های تولیدی ترکیبات داروئی ، غذائی، شیمیایی و دیگر کاربردهای میکروارگانیسم به خصوص در صنعت همانند استخراج نفت، کشاورزی، غذایی، شیمیایی و دیگر کاربردهای میکرو ارگانیسم به خصوص در صنعت همانند استخراج نفت، کشاورزی ، تصفیه فاضلاب ها و ... شده است.
در بیو تکنولوژی جدید، میکروبیولوژی صنعتی مجبور است که در کنار مهندسی ژنتیک همکاری داشته باشد تا بتوانند از میکرو ارگانیسم های مناسب استفاده کنند: 1) بیو تکنولوژی میکروبی در صنایع غذایی (لبنی و افزودنی) 2) بیولوژی در صنایع کشاورزی 3) بیو تکنولوژی میکروبی در استخراج صنایع نفتی و ...
4)بیو تکنولوژی میکروبی در محیط زیست و تولید انرژی و پاکسازی آب و هوا .
که در این فصل به کاربرد میکروارگانیسم ها در بیو تکنولوژی و در واقع میکروبیولوژی پرداخته ایم.
کاربرد میکرو ارگانیسم ها در فرآورده های غذایی و شیمیایی:
بسیاری از غذاهایی که می خوریم، به وسیله انواع خاصی از باکتریها پردازش شده اند، مثلا غذاهایی که تخمیری نامیده می شوند به کمک باکتریها تولید می شوند. از این مواد غذایی می توان ماست و پنیر و سرکه را نام برد.
و همچنین در نگهداری غذا و پیش گیری از غفونت در غذاها و بویژه در تهیه شراب، آبجو و پروتئین های مصنوعی میکروارگانیسم ها از جمله باکتریها دخالت فراوان دارند.
در واقع مبدا کشف مخمر که نوعی میکروارگانیسم است از مواد غذایی شروع شد و به این ترتیب که لوئی پاستور توجه زیادی به فاسد شدن آبجو و شراب نشان داد و میکروارگانیسم های مولد بیماری آبجو و شراب را کشف نمود. در سال 1845 برکلی (Berkely) اثابت کرد که آفت سیب زمینی ایرلندی ، نوعی قارچ است که آسیب زیادی به اقتصادی ایرلند می رساند. در سال 1836 باسی (Bassi) ابراز داشت که قارچها عامل مولد بیماری در حیوانات هستند و در سال بعد، شوانلین (schonlein) ثابت کرد که قارچها عامل برخی از بیماری های پوستی در انسان هستند.
به کار گیری میکرو ارگانیسم ها در تهیه ی موادلبنی و غذایی:
شیر: شیر امولسیون پیچیده ای از پروتئین ، چربی، قند و موادمعدنی است. (شیر گاو: 87% آب، 5/3% چربی، 5/3% پروتئین و 5% لاکتوز). محصولات بدست آمده از تخمیر شیر، مزه های متفاوت دارند و به علت داشتن آب کمتر نسبت به شیر مقاومتشان در برابر عوامل فساد بیش تر است ، تخمیر شیر در شرایط دمائی مناسب صورت می گیرد و بسته به نوع مخمر، نوع فرآیند و محصول متفاوت است و در این شرایط میکروارگانیسم ها نقش موثری دارند . ارگانیسم های عمده ای که شیر را به محصولات لبنی فرعی تبدیل می کنند، شامل لاکتوباسیلوس ها و اسپرپتوکوک ها هستند.
از مهم ترین استرپتوکوک ها می توان (استرپتوکوکوس لاکتیل) و (کروموریس) و (توموفیلوس) را نام برد.
لاکتیل در C o 28 به سرعت در شیر رشد و آنرا ترش می کنند . متوقف شدن و غیر فعال شدن باکتری های + g به، به وجود آمدن یک انتی بیوتیک قوسی به نام نیسین بستگی دارد.
و اما لاکتوباسیلوس ها، لاکتوباسیل ها گونه مهم این خانواده، میله ای شکل باریک، دراز ، + g اند و بدون اسپور که در تهیه ی مواد فرعی لبنی نقش مهمی دارند.
پنیر و فرآیند رسیدن آن:
پنیر فرآورده ای است که در نتیجه ی انعقاد شیر گاو، گوسفند، بز و ... بدست می آید . شیر مورد استفاده با یکی از روش ها پاستوریزه شده و با استفاده ی فراوان از باکتری ها (و مایه پنیر) روند تولید پنیر آغاز می شود.
فرآیند تولید پنیر تخمیری و آنزیمی است که در این بخش به نقش میکروارگانیسم ها در رسیدن پنیر می پردازیم. ابتدا لازم است با مفهوم بیو شیمیایی آشنا شویم، یک نوع تبدیل است که این تبدیل بیو شیمیایی بر روی ترکیبات لخته به وسیله ی آنزیم ها انجام می شود.
1)تهویه مرحله اول است که در آن اکسیژن لازم برای میکروب فراهم می شود
2)تأثیر آب یا رطوبت با میکروارگانیسم ها د ر محیط مرطوب بهتر رشد می کنند.
3) دما، عاملی است که رشد میکروارگانیسم ها را تنظیم می کند. مثلا : در مرحله اول را کم می کند تا باکتری های لاکتیک فعالیت کنند و در مرحله دوم به منظور رشد باکتری های پروپیونیک برای ایجاد طعم مطلوب و پیدایش سوراخ های چشمی میزان دما را افزایش می دهند.
4) PH ، عامل موثر در تکثیر و فعالیت بیوشیمیایی میکروارگانیسم هاست که آن را مرتب تنظیم می کنند. به طور کلی باکتری های لاکتیک ، میکروارگانیسم های ثانویه ، مخمرها و قارچ ها و ... در رسیدن پنیر نقش دارند.
ماست و کره: در تهیه ماست باکتری های استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتور باسیلوس بولگاریکوس نقش دارند. و اما کره، طعم کره توسط میکروارگانیسم ها ایجاد می شود. پس از تهیه ی آن به آن اسید سیتریک می زنند و مخلوطی از دو باکتری لوکونوستوک سیتروروم و استرپتوکوکوس کرموریس اضافه می کنند
پنیر پیتزا : به شیر پاستوریزه میکروارگانیسم های بی نظیر استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتوباسیلوس بودگاریکوس می افزایند.
سرکه: در ادبیات انگلیسی و فرانسوی به آن شراب ترش گفته می شود. از شیمیایی مایعی است که یا به طور مستقیم از طریق تخمیر الاکلی مواد قندی و یا به طور کلی از سیب و انگور و در ایران مو نیز استفاده می شود.
روش سنتی آن یعنی استفاده از تخمیر این میوه ها (قند) در خمره ها است و لی امروز روش سریع تهیه ی آن استفاده از ژنراتور فرینچ است و در آن از میکروارگانیسم های استوباکتری ها نظیر: استوباکتراستی و استو باکترانسنس و استوباکترگزیلینیوم استفاده می شود.
پروتئین: اگر چه امروزه بسیاری از میکروارگانیسم ها مانند بعضی از مخمرها ، کپک ها و ... برای انسان قابل مصرف و مهم شده اند، ولی امروز، از میان آن ها غالبا مخمرها ارزش تولیدی غذائی بیش تری دارند.
در زمان جنگ جهانی دوم ، آسمانی ها بعد از آن که به کمبود پروتئین و ویتامین در رژیم غذایی جامعه خود پی بردند، نوعی کپک به ننام ژئوتریکوم کاندیدوم را برای مصرف غذائی تولید کردند. بعد از جنگ جهانی، انگلیسی ها نیز کارخانه ای را برای تولید مخمر خوراکی در جامئیکا تاسیس کردند. در حال حاضر نیز کارخانه هائی را برای تولید مخمرهای خوراکی که در آسمان، سوئیس و فنلاند ساخته اند.