कैलिफोर्निया में, बायोइंजीनियर वायु हिल-मैनी का लक्ष्य आनुवंशिकी, स्वाद और बनावट पर काम करके जैविक कचरे को पौष्टिक खाद्य पदार्थों में बदलना है।

खाद्य प्रणाली द्वारा त्यागे गए पदार्थों को नए खाद्य कच्चे माल में परिवर्तित करना, उन जीवों का दोहन करना जो लाखों वर्षों से यही कार्य करते आ रहे हैं। यही वह मार्ग है जिसका अनुसरण किया जाता है। स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय बायोइंजीनियर से वायु पहाड़ी-मैनीयह अध्ययन कवक को जैविक उपकरणों के रूप में देखता है जो उपयोग में मुश्किल सामग्रियों को विघटित करने और उन्हें नियंत्रणीय पोषण और संवेदी विशेषताओं वाले खाद्य उत्पादों में परिवर्तित करने में सक्षम हैं।

यह समस्या एक संरचनात्मक असंतुलन से उत्पन्न होती है: उत्पादित भोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उपभोग तक नहीं पहुँच पाता, जबकि विश्व की जनसंख्या लगभग बढ़ती जा रही है। 2050 तक 10 अरब लोगइसलिए हिल-मैनी अपना काम केवल उत्पादन बढ़ाने पर ही नहीं, बल्कि पहले से उपयोग किए गए और बाद में नष्ट हो चुके संसाधनों के एक हिस्से को पुनः प्राप्त करने की संभावना पर भी केंद्रित करती हैं। कवक विशेष रूप से दिलचस्प हैं क्योंकि वे ऐसे पदार्थों पर उग सकते हैं जिन्हें कई अन्य जीव विघटित करने में असमर्थ होते हैं।

कैलिफोर्निया की प्रयोगशाला में, लक्ष्य केवल अधिक खाद्य मशरूम उगाना नहीं है। यह शोध उनके बारे में है। आणविक जीव विज्ञानआनुवंशिकी, चयापचय और सब्सट्रेट के साथ अंतःक्रियाओं से लेकर जीव की विशेषताओं में हस्तक्षेप करने की संभावना तक, जिससे अवशेषों को विघटित करने की उसकी क्षमता, उसके पोषण संबंधी प्रोफाइल और उसके सुगंधित प्रोफाइल में सुधार हो सके। यह एक ऐसा सम्मेलन है जिसमें शामिल हैं: अनुसंधान और विकासजैव इंजीनियरिंग और खाद्य विज्ञान में अपशिष्ट को खाद्य श्रृंखला के अंतिम बिंदु के रूप में नहीं, बल्कि एक नए उत्पादन चक्र की शुरुआत के रूप में मानने का प्रयास किया जाता है।

कवक कठिन पदार्थों को नए जैव द्रव्यमान में परिवर्तित कर देते हैं।

इस कार्य के पीछे का जैविक सिद्धांत अपेक्षाकृत सरल है। मशरूम अपघटक होते हैं और उनमें जटिल कार्बनिक संरचनाओं पर हमला करने में सक्षम एंजाइम प्रणाली होती है। व्यापक रूप से पाई जाने वाली खाद्य प्रजातियाँ पहले से ही इस क्षमता को प्रदर्शित करती हैं: मशरूम जैसे कि... shiitake e प्लुरोटस ये लिग्नोसेलुलोसिक पदार्थों पर उग सकते हैं, जिनमें लकड़ी का बुरादा भी शामिल है। हिल-मैनी प्रयोगशाला का उद्देश्य इन प्रक्रियाओं को और अधिक सटीक रूप से समझना और उनका उपयोग करके अधिक कुशल खाद्य प्रसंस्करण विधियों को डिजाइन करना है।

प्राकृतिक अपघटन से नियंत्रित खाद्य उत्पादन की ओर संक्रमण के लिए केवल माइसेलियम उगाना ही पर्याप्त नहीं है। यह निर्धारित करना महत्वपूर्ण है कि किन सब्सट्रेट्स का सुरक्षित रूप से उपयोग किया जा सकता है, कौन सी प्रजातियाँ उपयुक्त हैं, किण्वन के दौरान उनकी संरचना और गुणों में क्या परिवर्तन होते हैं, और अंतिम उत्पाद की पोषण गुणवत्ता कैसी है। इसके अतिरिक्त, किसी भी खाद्य पदार्थ के लिए एक महत्वपूर्ण कारक यह है कि वह ऐसा होना चाहिए जिसे लोग वास्तव में खाने के लिए इच्छुक हों।

इसी कारण से शोध में निम्नलिखित बातों पर भी विचार किया गया है: अनुवंशिक संशोधनइस शोध का उद्देश्य मशरूम की विशिष्ट विशेषताओं को लक्षित करके अपशिष्ट पदार्थों के अपघटन में सुधार करना और पोषण मूल्य एवं स्वाद जैसे मापदंडों को संशोधित करना है। यह दृष्टिकोण शोध को जैव प्रौद्योगिकी, सूक्ष्म जीव विज्ञान और पाक कला के परस्पर संबंध वाले क्षेत्र में रखता है, लेकिन इसके लिए सुरक्षा, प्राप्त विशेषताओं की स्थिरता और उत्पादन पैमाने पर भविष्य में इसकी प्रयोज्यता का कठोर परीक्षण भी आवश्यक है।

"मशरूम प्रकृति के पुनर्चक्रणकर्ता हैं। वे कचरे या ऐसी सामग्री पर उगते हैं जिन्हें अन्य जीव विघटित नहीं कर सकते।"

स्टैनफोर्ड में किए गए कार्य का वर्णन करते हुए हिल-मैनी द्वारा बताए गए प्रमुख बिंदुओं में से एक यह है। अनुपयोगी जैव द्रव्यमान में निहित अणुओं को पुनः प्राप्त करने की प्राकृतिक क्षमता इन जीवों को एक ऐसी खाद्य अर्थव्यवस्था के लिए आकर्षक विकल्प बनाती है जिसमें मूल्य पूरी तरह से नए कच्चे माल के उत्पादन पर निर्भर नहीं करता है।

आनुवंशिकी से लेकर पाक कला तक, स्वाद प्रयोगशाला में प्रवेश कर रहा है।

कार्यक्रम के कम पारंपरिक पहलुओं में से एक वैज्ञानिक अनुसंधान और भोजन के बीच संबंध से संबंधित है। हिल-मैनी के अनुसार, किसी नए खाद्य पदार्थ का मूल्यांकन केवल उसकी उत्पादन उपज, रासायनिक संरचना या कम पर्यावरणीय प्रभाव के आधार पर नहीं किया जा सकता है। स्वाद, बनावट, आनंद और भोजन संस्कृति यह प्रत्यक्ष रूप से इस संभावना को प्रभावित करता है कि कोई प्रायोगिक समाधान दैनिक आदतों में स्थान पा सके।

इसके बाद स्टैनफोर्ड ने एक कार्यक्रम शुरू किया। शेफ-इन-रेजिडेंस बायोइंजीनियरिंग विभाग के सहयोग से और डोएर स्कूल ऑफ सस्टेनेबिलिटी तथा कला उपाध्यक्ष कार्यालय के साथ मिलकर विकसित की गई यह परियोजना आम जनता के लिए खुली है। शेफ प्रयोगशाला में शामिल होते हैं और शोधकर्ताओं के साथ मिलकर काम करते हैं, व्याख्यानों, कार्यशालाओं और प्रयोगों के माध्यम से इस प्रक्रिया में भाग लेते हैं। शोध केंद्र में एक रसोईघर भी निर्माणाधीन है, जिसे मशरूम के आणविक और आनुवंशिक विश्लेषण को उनके संवेदी गुणों के मूल्यांकन के साथ एकीकृत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यह विकल्प एक ठोस समस्या का समाधान करता है। खाद्य नवाचारतकनीकी रूप से कारगर समाधान भी विफल हो सकता है यदि उससे ऐसा उत्पाद बनता है जो उपभोक्ता को अरुचिकर लगे, सांस्कृतिक रूप से भिन्न हो, या जिसे वह अपने आहार में आसानी से शामिल न कर पाए। इस अर्थ में, भोजन डिजाइन प्रक्रिया का एक हिस्सा बन जाता है। बनावट और सुगंध को वैज्ञानिक विकास के बाद ध्यान में रखे जाने वाले विवरण के रूप में नहीं, बल्कि जीव की जैविक संरचना के साथ-साथ विचार किए जाने वाले कारकों के रूप में देखा जाता है।

मशरूम और भोजन के बीच का संबंध आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी से उत्पन्न नहीं हुआ है। ब्रेड, पनीर, सोया सॉस, मिसो और साके सभी विभिन्न प्रक्रियाओं और सूक्ष्मजीवों के माध्यम से किण्वन पर निर्भर करते हैं, जिसमें कवक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। यह ऐतिहासिक निरंतरता अनुसंधान को एक सांस्कृतिक लाभ प्रदान करती है: खाद्य प्रसंस्करण में कवक का उपयोग पहले से ही कई पाक परंपराओं का हिस्सा है।

"खाद्य नवाचार केवल प्रौद्योगिकी और वैज्ञानिक खोज के बारे में ही नहीं है, बल्कि भोजन के आनंद, सौंदर्य और सांस्कृतिक आयाम के बारे में भी है।"

इस प्रकार, पोषण के क्षेत्र में जैव प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग विशुद्ध रूप से इंजीनियरिंग-आधारित दृष्टिकोण से हटकर एक डिजाइन दृष्टिकोण की ओर बढ़ रहा है, जिसमें जैविक प्रदर्शन को मानवीय व्यवहार और प्राथमिकताओं के अनुरूप होना चाहिए।

खाद्य अपशिष्ट एक ऐसा संसाधन बन जाता है जिसे पुनः प्राप्त किया जा सकता है।

जिस समस्या पर यह शोध आधारित है, उसके महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और आर्थिक आयाम हैं। हिल-मैनी एक अनुमान का हवाला देते हैं जिसके अनुसार लगभग उत्पादित भोजन का 30 प्रतिशत बर्बाद हो जाता है।इस नुकसान को कम करने का मतलब है न केवल उपलब्ध भोजन की मात्रा पर हस्तक्षेप करना, बल्कि इसके उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले संसाधनों पर भी हस्तक्षेप करना: मिट्टी, पानी, ऊर्जा, उर्वरक, परिवहन और श्रम।

इसलिए प्रयोगशाला एक मॉडल का अध्ययन कर रही है। स्थिरता जैविक सामग्री पुनर्प्राप्ति पर आधारित। कुछ कार्बनिक अवशेषों को अपशिष्ट मानकर निपटान करने के बजाय, यह प्रक्रिया उनके कार्बन और पोषक तत्वों का उपयोग कवक के विकास के लिए आधार के रूप में कर सकती है। सैद्धांतिक रूप से, इसका परिणाम जैविक अपसाइक्लिंग का एक रूप है जिसमें कम मूल्य वाली सामग्री को उच्च मूल्य वाले अनुप्रयोगों के लिए बायोमास में परिवर्तित किया जाता है।

बेशक, हर तरह का कचरा अपने आप भोजन में परिवर्तित नहीं हो सकता। पदार्थ की संरचना, संदूषकों की उपस्थिति, स्वास्थ्य संबंधी आवश्यकताएं, प्रक्रिया की पुनरुत्पादकता और खाद्य नियम, ये सभी बाधाएं उत्पन्न करते हैं। किसी भी समाधान को औद्योगिक उत्पादन में लागू करने से पहले, यह समझना आवश्यक है कि कौन से परिवर्तन जैविक रूप से संभव हैं।

स्टैनफोर्ड के काम का सही मूल्यांकन करने के लिए यह अंतर भी महत्वपूर्ण है: यह किसी एक खाद्य उत्पाद के व्यावसायीकरण की घोषणा नहीं है, न ही यह इस बात का प्रमाण है कि केवल मशरूम ही वैश्विक अपशिष्ट समस्या का समाधान कर सकते हैं। प्रयोगशाला यह समझने के लिए ज्ञान और उपकरण विकसित कर रही है कि कौन सी प्रजातियाँ, प्रक्रियाएँ और संशोधन अवशिष्ट बायोमास को सबसे प्रभावी ढंग से परिवर्तित कर सकते हैं।

एक ऐसा शोध जिसमें स्टार्टअप की तुलना में अलग समय लगता है।

हिल-मैनी ने काम करने के अपने इस विकल्प का कुछ श्रेय इसे दिया है। स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय, में अमेरिकाविभिन्न विषयों को संयोजित करने और अनुसंधान को तुरंत किसी एक व्यावसायिक उत्पाद में परिवर्तित किए बिना उसे विकसित करने की क्षमता। यह उस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण बिंदु है जहां कई खाद्य प्रौद्योगिकियां वेंचर कैपिटल द्वारा वित्तपोषित स्टार्टअप के माध्यम से विकसित की जाती हैं और बहुत तेजी से सत्यापन और विकास प्रक्रिया से गुजरती हैं।

दूसरी ओर, कवक जीव विज्ञान में अनुप्रयोगों का चयन करने से पहले मूलभूत तंत्रों को समझना आवश्यक है। यह समूह केवल पोषण पर ही काम नहीं कर रहा है: इन्हीं जीवों का अध्ययन उत्पादन के लिए भी किया जा सकता है। सामग्री और अन्य महत्वपूर्ण अणु। चिकित्सा के इतिहास में कवक के जैव रासायनिक महत्व के उदाहरण पहले से ही मौजूद हैं, पेनिसिलिन से लेकर कोलेस्ट्रॉल कम करने वाली दवाओं के विकास में योगदान देने वाले अणुओं तक, हालांकि यह इन जीवों के बारे में प्रचलित कई औषधीय दावों को उचित नहीं ठहराता है, क्योंकि उनके पास पर्याप्त वैज्ञानिक प्रमाण नहीं हैं।

हिल-मैनी है बायोइंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर वह इंजीनियरिंग और मेडिसिन स्कूल में अध्ययनरत हैं और स्टैनफोर्ड बायो-एक्स की सदस्य हैं। उनकी व्यक्तिगत यात्रा आंशिक रूप से कार्यक्रम की अंतर्विषयक संरचना को स्पष्ट करती है: जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान और जैव रसायन विज्ञान की पृष्ठभूमि रसोई में पेशेवर अनुभव के साथ जुड़ी हुई है, जो व्यंजनों, बनावटों और सुगंधों को प्रयोगात्मक प्रश्नों में परिवर्तित करती है।

अब चुनौती इन कौशलों को मापने योग्य परिणामों से जोड़ना है। कवक अपशिष्ट पुनर्प्राप्ति का ठोस प्रभाव तभी संभव है जब सुरक्षित, प्रतिलिपि योग्य और पर्याप्त रूप से कुशल प्रक्रियाएं हों, साथ ही पोषक तत्वों से भरपूर खाद्य पदार्थ और उपभोक्ताओं को स्वीकार्य स्वाद विशेषताएँ भी हों। इन शर्तों के अतिरिक्त उत्पादन लागत, सब्सट्रेट की उपलब्धता, विनियमन और प्रयोगशाला निष्कर्षों को बड़े उत्पादन प्रणालियों में स्थानांतरित करने की क्षमता भी महत्वपूर्ण होगी।

इसलिए अनुसंधान का महत्व सर्वोपरि इस बात में निहित है कि इसमें उन समस्याओं पर एक साथ विचार किया जाता है जिन्हें अक्सर अलग-अलग तरीके से हल किया जाता है: खाद्य अपशिष्ट, पोषक तत्व उत्पादन, जैव प्रौद्योगिकी और खाद्य संस्कृतिकवक इन तत्वों के बीच जैविक कड़ी प्रदान करते हैं क्योंकि वे एक साथ खाद्य जीव, किण्वन कारक और कार्बनिक पदार्थों को पुनः प्राप्त करने में सक्षम अपघटक होते हैं।

यदि इस क्षमता को पर्याप्त सटीकता के साथ नियंत्रित और निर्देशित किया जा सके, तो खाद्य नवाचार का एक हिस्सा नए संसाधनों की खोज से नहीं, बल्कि उन संसाधनों के अधिक बुद्धिमानीपूर्ण उपयोग से उत्पन्न हो सकता है जो प्रणाली पहले से ही उत्पादित और बर्बाद कर रही है। उस बिंदु तक पहुँचने से पहले, स्टैनफोर्ड के कार्य को यह स्थापित करना होगा कि कौन से परिवर्तन वास्तव में कुशल, सुरक्षित और प्रयोगशाला से परे हस्तांतरणीय हैं: केवल मशरूम की उपलब्धता के बजाय, इसी कसौटी पर जैविक पुनर्चक्रण को एक व्यवहार्य खाद्य प्रौद्योगिकी में बदलने की व्यवहार्यता का आकलन किया जाएगा।

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