שומרי המיץ

צוות The Microbes, המנחים והדיקנית: שורה קדמית, מימין לשמאל: פרופ”מ אבי שפיגלמן, פרופסור יואב ליבני (מוביל הפרויקט בטכניון), דיקנית הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון פרופסור מרסל מחלוף, רחל ביטון, איציק אנגלברג; שורה אחורית מימין לשמאל: פרופ”ח אורי לזמס, אלון רומנו, ליחן משיח ופרופ’ יחזקאל קשי

קבוצת סטודנטים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון ומהפקולטה לביולוגיה בטכניון זכתה במקום הראשון בתחרות בינלאומית שהתקיימה במסגרת המיזם האירופי EIT FOOD. הסטודנטים רתמו בקטריופאז’ (נגיף התוקף חיידקים) כדי למנוע קילקול של מיצי פירות – תופעה שנזקיה נאמדים בעשרות מיליארדי דולרים בשנה. פרופ’ מרסל מחלוף דיקנית הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון אמרה כי “פרויקטים בינלאומיים כאלו הם מהות הפקולטה ודרכה לחנך את דור העתיד לחשיבה מחוץ לקופסה, ליזמות ולהרחבת הידע שביכולתנו לספק על ספסל הלימודים.”

התחרות הבין-לאומית התקיימה כחלק מפרויקט “MicroBiome-Push” – חלק מתכנית החינוך “Food Solutions”. תחרות זו נועדה לפתור בעיות בסקטור המזון באמצעות חיבור של חברות מהתעשייה (פפסיקו, פורטוס ואגריקולוס), וסטודנטים לתואר ראשון, שני ושלישי מ-4 אוניברסיטאות: הטכניון, אוניברסיטת טורינו באיטליה, אוניברסיטת רדינג בבריטניה ואוניברסיטת הלסינקי בפינלנד. בתחרות התמודדו תשע קבוצות סטודנטים, שתיים מהן מהטכניון.

שתי הקבוצות מהטכניון בחרו באתגרים שהציבה חברתPepsiCo  העולמית: הראשון, פתרון לקילקול מיצי פירות והשני, ניצול קליפות תפוחי האדמה הנותרות בייצור צ’יפס. את הקבוצות ליוו ארבעה מנטורים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון: פרופ’ יואב ליבני שהוביל את פעילות הטכניון בפרויקט, פרופ’ חזי קשי, פרופ”מ אבי שפיגלמן ופרופ”ח אורי לזמס. לדברי המנחים, “שני הצוותים הישראלים עשו עבודה מדהימה, ולמרות מגבלות הקורונה הצליחו לייצר פתרונות אפקטיביים מקוריים, ויותר מזה – להציג לחברות את היתכנות הרעיונות ואת הפוטנציאל העסקי הגלום בהם.”

העיגולים על פני מצע המזון מכונים פלאקים (plaques) והם מעידים על פעילות של בקטריופאג’ים – נגיפים המתרבים בתוך תא חיידק ומביאים לפיצוצו תוך פיזור אלפי נגיפים הממשיכים ומתפשטים ממנו והלאה. הצלחת מצופה בתרבית חיידקים ומכאן הצבע הצהוב העכור והבהיר – תרבית החיידק המקלקל את מיצי הפירות וטפטוף של הפאג’ מביא לפיצוץ תאי החיידקים באזור זה.

בקבוצה הזוכה, “The Microbes”, חברים איציק אנגלברג, אלון רומנו, ליחן משיח ורחל ביטון.   בקבוצה השניה מהטכניון, Biomy, חברים עומר סבאח, יופינג קאו, אור שפירא, מיכאל בוזגלו וליאור קאופמן.

הקבוצה הזוכה בחרה להתמודד עם הבעיה האקוטית של קילקול מיצים טבעיים – תופעה שנזקיה בארצות הברית לבדה נאמדים בכ-32 מיליוני דולר בשנה. האשם בקילקול המיצים הוא ACB, או בשמו המלא Alicyclobacillus acidoterrestris. חיידק זה, הנמצא באדמה שבה גדלים עצי הפרי וגם בכל חלקי העץ עצמו, אומנם אינו מסוכן לאדם, אולם הוא משחרר למיץ חומר טבעי בשם guaiacol המקלקל את טעמו וריחו. תופעה זו מתרחשת במגוון רחב של מיצים – תפוזים, אפרסק, מנגו, אגס, ענבים, עגבניות ועוד – וגורמת לאובדן כמויות גדולות של מיצים ולהפסדים כלכליים עצומים.

במהלך האבולוציה פיתח החיידק עמידות גבוהה לתנאי סביבה עוינים, המאפשרים לו לשרוד גם בתהליכי העיבוד של המיץ: ניקוי, סחיטה, פיסטור ומילוי. לרוב, פיסטור יעיל בהשמדת חיידקים המסוכנים לבריאות או פוגעים באיכות המיץ, אבל לא במקרה של ACB. מאחר שאי אפשר לחמם את המיץ לטמפרטורות פיסטור גבוהות יותר או לזמן רב יותר מבלי לפגוע באיכותו ובערכיו התזונתיים, חברת פפסיקו חיפשה פתרון יצירתי שימנע את התופעה המזיקה.

“מאחר שהבעיה נובעת ממקור טבעי – חיידק החי באדמה – חיפשנו פתרון ממקור טבעי,” מסבירים חברי הקבוצה הדוקטורנטים אלון רומנו ואיציק אנגלברג. “בסופו של דבר, הטבע הוא ‘מעבדה’ בת מיליארדי שנים, והנחנו שפתרונות שהתפתחו באבולוציה יוכלו לשמש אותנו גם ככלי לטיפול בבעיית ה-ACB בתעשיית המזון.”

אחרי חיפושים ואנליזות רבות נפלה ההכרעה על בקטריופאג’ – נגיף התוקף חיידקים באופן טבעי ובצורה מאוד ספציפית. בטבע קיימים בקטריופאג’ים רבים, ולאחר מחקר מאומץ הצליחה קבוצת המחקר לבודד ולאתר בקטריופאז’ שמשמיד את החיידק המזיק. לא זו בלבד שגם במינון נמוך שלו הוא מחסל ביעילות את החיידק; הוא עושה זאת באופן סלקטיבי ולכן הוא בטוח לשימוש ואין לו כל השפעה שלילית על בריאות האדם.

צוות Biomy, המנחים, והדיקנית:
שורה קדמית, מימין לשמאל: פרופ”מ אבי שפיגלמן, פרופסור יואב ליבני, דיקנית הפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון פרופ’ מרסל מחלוף ואור שפירא; שורה אחורית, מימין לשמאל: פרופ”ח אורי לזמס, מיכאל בוזגלו, עומר סבאח ופרופ’ יחזקאל קשי

חברי הקבוצה הזוכה מסבירים כי התחרות נערכה תחת פרויקט “MicroBiome Push” (“דחיפה מיקרוביומית”) שכן היא התמקדה בפתרון לאתגרים שמקורם במיקרוביום – אוכלוסיית המיקרובים בסביבה הנתונה. המיקרוביום כולל חיידקים (Bacteriome), פטריות (Mycobione) ונגיפים (Virome), והפתרון שזכה בתחרות מגייס למעשה נגיף ספציפי מהפיטוספרה (המיקרוביום של הצמח וסביבתו) למאבק בחיידק ספציפי מאותה סביבה. העובדה שמדובר בפתרון טבעי וזול, שאינו כרוך אפילו בהנדסה גנטית, צפויה להאיץ את יישומה של הטכנולוגיה במיצים ולצמצם את הצורך בחומרים משמרים. יתר על כן, הוספתו של הנגיף למיץ אינו פוגעת בו מבחינת כשרות יהודית (כשר) ומוסלמית (חלל).

הקבוצה השנייה מהטכניון, Biomy, התמודדה גם היא עם אתגר לא פשוט ופיתחה את הקונספט “PotatALL” הכולל מספר פתרונות יצירתיים לטיפול בקליפות תפוחי האדמה הנותרות בתהליך הייצור של צ’יפס. חברי הקבוצה הציגו תהליך להפקת חומר גלם לייצור אריזה מתכלה ששומרת על איכות הסביבה וכן דיפ (מטבל) העשוי מקליפות תפוחי האדמה. פתרון מקיף ויצירתי זה זכה גם הוא בשבחים משופטי התחרות. מטבל זה, על פי כוונתם, יוגש באריזות קטנות כמו של קטשופ, בצמוד לצ’יפס, שייארז באריזה המתכלה שהוכנה מהקליפות. פתרון זה מוביל לניצול מושלם של תפוחי האדמה תוך צמצום הפגיעה בסביבה.

ליאור קאופמן סטודנט מצוות Biomy

יופינג קאו סטודנט מצוות Biomy