عمليات التصنيع (الاحياء العلاجية )

تحتاج الاحياء العلاجية الى تحضيرها بشكل خاص للحفاظ على عيوشيتها الى حين الاستهلاك، ولذلك كان من شروط اختيار السلالات ان تكون متحملة للعمليات التصنيعية. وتعد الاحياء العلاجية بأشكال وتركيبات لا تشبه الاغذية، اضافة الى ان البوادئ تحتاج الى طرق اعداد خاصة لاستعمالها في تحضير الأغذية العلاجية، ومن أهم الطرق المستعملة :

التجفيد

وتستعمل الطريقة لتسهيل عمليات تداول الاحياء اضافة الى الحفاظ عليها لمدة طويلة، والاشكال المجفدة يمكن ان تستعمل كمدعمات للأغذية او استهلاكها على شكل أقراص او كبسولات. وتعد طريقة التجفيد Lyophilization من الطرق الملائمة لبعض الحالات، وفيما يتم تجفيف الماء من النماذج بعد تحويلها الى شكل صلب بالتجميد، ويزال الماء عن طريق التسامي ونزع الماء المرتبطة بالجزئيات وتكون العملية على عدة مراحل :

• المرحلة الأولى وهي التجميد وفيها يتحول الماء المتحرك الى ماء غير متحرك.
• التجفيف الاولي ويتم تزويد النماذج بالحرارة لغرض تسامي الماء المتجمد تحت التفريغ.
• التجفيف الثانوي وفيه تزداد الحرارة تحت التفريغ لسحب الماء المرتبط مثل ماء التبلور الى ان ينخفض المحتوى المائي الى الحد الذي يحافظ فقط على ثباتية النماذج.

وخلايا العصيات اللبنية والبكتريا المنشطرة المحضرة بالتجفيد تفقد فعاليتها بعد عدة أسابيع من الخزن بحرارة الغرفة. وفقدان الخلايا لعيوشيتها يعود الى التغييرات بالحرارة والطور المائي و التجفيف والتي تؤدي بمجموعها الى تدمير الأغشية الخلوية والبروتينات، ولذلك تستعمل المواد الحامية من البرودة Cryoprotectants مثل الكليسرول او السستيئين او السكروز او اي مادة ملائمة اخرى.

وعملية التجفيف بالإضافة الى ما ذكر من مساؤها تكون مكلفة وتأخذ وقت طويل وتحتاج الى عناية خاصة نوعا ما أثناء النقل والتخزين والتسويق.

التجفيف بالرذاذ Spray drying

وتعني نقل المواد من الحالة السائلة الى حبيبات جافة بعملية تكوين الرذاذ في جو ساخن وهي من اهم الطرق المستعملة في صناعات الألبان لأنها تسهل انتاج كميات كبيرة من المواد. وكلفتها قليلة نوعا ما اذ تبلغ سدس كلفة التجفيد، والطريقة يمكن توسيعها والاجهزة الخاص بها متوفرة.

وقد استعملت الطريقة لتجفيف أنواع محددة من العصيات اللبنية ليصل تعداد الخلايا بعد التجفيف الى ⁹10 – ⁷10 وحدة تكون المستعمرات / غم. ولكن الطريقة تواجه عددا من المشاكل فليس كل السلالات تستطيع تحمل عمليات الاعداد، كما ان اعادة الترطيب يشكل احدى المشاكل المهمة، اضافة الى ضعف ثبات المنتجات عند الخزن.

وموت الخلايا عند استعمال الطريقة يعود الى ارتفاع درجة الحرارة واجهاد التجفيف خاصة عند سحب الماء المرتبط على سطوح الخلايا ولذلك تصبح الخلايا حساسة لتأثير إنزيم اللايسوزايم كلوريد الصوديوم وهذا دليل على تأثر كل من الجدران والاغشية الخلوية. ويتأثر كل من DNA والرايبوزومات نتيجة لفقدان ايون المغنيسيوم الذي يتسرب من الأغشية المدمرة بالحرارة ولذلك تم تحوير الطريقة بعدد من الوسائل للحفاظ على الخلايا ومنها :

• استعمال عصائر الفواكه والخضر والسكريات في تحضير نماذج الخلايا.
• استعمال الدكسترين.
• تعديل الرقم الهيدروجيني للنماذج قبل التجفيف.

وكذلك استعملت مواد اخرى ولكنها لم تؤد الى نتائج مشجعة جدا، ولكن تطبيع الخلايا يمكن ان يساعد كثيرا في تحسين المنتجات. فتنمية الخلايا تحت درجات حرارية عالية نوعا ما، اي استعمال صدمة حرارية غير مميتة، لان العديد من السلالات يمكن ان تتحمل درجات حرارية تصل الى 60 م◦ ويساعدها في ذلك تخليق بروتينات الصدمة الحرارية وأدى ذلك الى زيادة عدد الخلايا الحية الى حوالي 18 مرة. ويمكن تطبيع الخلايا لظروف اخرى غير ملائمة اي بإجراء معاملات اولية قبل التجفيف مثل تعريضها لأرقام هيدروجينية واطئة وتنافذية معينة وكذلك تعريض الخلايا لبيروكسيد الهيدروجين والأخذ بنظر الاعتبار ان تعرض الخلايا لإجهاد ما يمكن ان يساعد في جعل الخلايا مقاومة لإجهادات اخرى ضمن شبكة فعاليات الخلايا ، فمثلا تطبيع الخلايا Lb. paracasei لضغوط تنافذية عالية (0.3 مول كلوريد الصوديوم) لمدة 30 دقيقة يؤدي الى زيادة تحملها للحرارة وبالتالي امكانية تجفيفها بالرذاذ حيث يزداد عدد الخلايا الحياة بعد التجفيف بالرذاذ بمعدل 16 مرة عما هو الحال في الخلايا التي لم تتطبع لتراكيز عالية.

ويمكن استعمال التغليف Encapsulation التي تشكل احدى وسائل حماية الخلايا ، فخلط الخلايا مع حبيبات الجينات الكالسيوم يزيد من تحمل الحرارة. وقد استعملت بنجاح في تجفيف البكتريا المنشطرة، ويمكن استعمال مواد مختلفة لإحاطة الخلايا مثل Gum acacia ، او الجيلاتين او النشا الذائب. وفي كافة الأحوال تكون كفاءة الطريقة معتمدة على السلالة المستعملة.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .