IV. GIDA VE TARIMDA TEKNOLOJİNİN KİLOMETRE TAŞLARI IV.1. Gübreler ve Toprak Besleyicileri Azot fiksasyonu Azot fiksasyonu, mikroorganizmaların daha az reaktif olan azotu inorganik azot bileşenlerine dönüştürdüğü gerekli bir işlemdir. Mevcut toprak azotu, özellikle nitratlar, normalde yoğun ekin üretimi için eksiktir. Azotlu gübreler üretmek için, amonyak sentezi için en iyi bilinen Haber-Bosch metodunu içeren birçok ticari proses geliştirilmiştir. Dengeli toprak kimyasının başarılabilirliği de, 1956’da organik bileşenlerde var olan azot miktarını otomatik olarak analiz eden Kjeldahl metodunun gelişimi ile ilerledi. Azot döngüsü Kök yumruları Haber-Bosch Prosesi On dokuzuncu yüzyılın sonunda, dünyanın artan nüfusuna sınırlı gıda arzı, yetiştirme ilgisini arttırdı. Tarım toprağının azot içeriği tükenmişti ve azot gübrelerine endüstriyel destek sorusu çözülmeden kaldı. Bazı bilimadamları dünyada açlıktan ölümleri tahmin etti. Bu nedenle, havadaki azottan yararlanarak azot bileşenleri üretme acil bir işti. Çözüm 1908’ de Fritz Haber’ in zamanın mevcut tüm fiziksel ve kimyasal kaynaklarından yararlanarak amonyak sentezinin temelini keşfettiği Almanya’ dan geldi. Bu sentez yüksek basınç ve sıcaklıkta demir katalizinin yerini aldı. BASF (Badische Anilin- & Soda Fabrikası)’ deki kimyacı Carl Bosch, 1913’ te son model endüstriyel seviyede üretimi ilk defa kurarak prosesi ticarileştirdi. Bu endüstriyel proses, 20. yüzyıla kadar hem tarımsal üretimdeki hem de insan nüfusundaki genişlemeye müsade etmiştir. Fritz Haber Kimyasal Gübrelerdeki Gelişmeler 1913’ün başında, sentetik gübreler ticari olarak üretildi ve mahsül verimini ve üretimini önemli ölçüde arttırdı. Kimyasal gübrelerin basit üretimindeki, 1930’ daki toz gübrelerin piyasaya verilmesini ve 1965’te Amerikan pazarının sunni puskurtmeli gübreler ile tanışmasını içeren inovasyonlar, o zamandan beri yapılmaktadır. 1970lerde granül hale getirme işlemi, ev kullanımı karışımlara uygun gübreler sunmak için ilaveten saflaştırıldı. Ticari gübrelerde en yeni inovasyonlar, gübreleme üzerine çevresel olarak istenmeyenlerden sakınmak için yavaş salınımlı kapsüllemeyi içerir.   Yeşil Devrim ve hibrid bitkiler 1870’lerden bu yana, hibrid bitkiler gıda üretimi ve kalitesini arttırmak için istenilen özellikleri kullanmak için oluşturuldu. Organik kimya istenen bitki niteliklerini tanımlar, bu nitelikleri başarılı hibridlere çevirir ve kimyasal gübreler ile azot alımını maksimize eder. Bu gelişmeler 1943’te Meksika buğday üretiminde kendi kendine yetmeye başladığında ‘Yeşil Devrim’e yol açmıştır. 1964 dolaylarında, Asya nüfusunun çoğu yeni hibrid bitkileri ve toprak besinleri kimyasını kullanarak besleniyordu. Amerikalı çiftçiler şimdi mısır ve patates yapraklarında ve gövdelerinde pestisit salgılayan yeni hibrid bitki çeşitlerini benimsiyorlar.

IV. GIDA VE TARIMDA TEKNOLOJİNİN KİLOMETRE TAŞLARI IV.2. Ürün Koruma ve Haşere Denetimi Bordeaux methodu ve fungisitler 1882 yılında Fransız Botanikçi Pierre M. A. Millardet bakır sülfat çözeltisi ile sulandırılmış kireç çözeltisini (Bordeaux Karışımı) Fransız üzüm bağlarındaki küf hastalığına karşı etkin bir şekilde kullandı. Bugün Bordeaux Karışımı mahsuller üzerinde meydana gelen küf hastalığına karşı kullanılmaktadır. Bu aynı zamanda ilk geniş ölçekli fungusit kullanımına ve kimyasal yöntemle mahsul muhafazasına damga vurmuştur. Tarımsal fungusitlerdeki kimyasal gelişmeler 1934 yılında dithiocarbamate fungusitlerin keşfi ve 1996 yılında strobilurin fungusitlerin keşfi ile devam etmiştir DDT ve pestisitler Pestisitler mahsulleri mantar, böcek ve diğer bitkilerin rekabetinden kaynaklanan zararlara karşı korur. 1939 yılında Paul Mueller patates böceklerinin ve diğer böceklerin kontrolünü sağlayan ve ucuz bir insektisit olan DDT yi keşfetti. DDT ve benzer pestisitler böcek zararlarına karşı 20 yıllık bir süreçte kullanıldı. 1960’lı yıllarda DDT nin çevreye ve insan sağlığına olumsuz etkileri nedeniyle yeni pestisitler geliştirildi ve DDT kabul görmemeye başladı. Bugün düşük uygulamalı pestisitler çiftçi için daha büyük bir ekonomi sağlamakta, çevreye ve insan sağlığına karşı daha güvenli olmaktadır. Sıtma ile mücadelede DDT DDT’ nin sebep olduğu incelmiş yumurta kabuğu Çiftlik hayvanları muhafazası Hayvan hastalıklarının aşılama ve tedavi ile iyileştirilmesi gıda kaynaklarının kalite ve miktarında artışa neden olmuştur. 1881 yılında Louis Pasteur şarbona neden olan mikroorganizmalara karşı bağışıklık sistemlerini uyarmak için, hayvanlarda aşılama teknikleri kullanmıştır. 1981 yılında hayvan sağlığını olumsuz etkileyen iç parazitlere karşı kullanılan anti-parazitik Ivermectin bulunmuştur. Son çalışmalar hayvan yemlerindeki proteinlerden kaynaklandığı düşünülen deli dana hastalığını önlemeyi amaçlamaktadır.   Louis Pasteur Tarla mekanizasyonu Son yüzyılda su ve zirai kimyasalların verimli kullanılmasını sağlayan teknolojilerin gereksinimi nedeniyle zirai kimyasallar ve tarla mekanizasyonu birlikte geliştirilmiştir. Bunlar tarla verimliliğini ve üretimi dramatic bir şekilde arttırmıştır. 1904’te dizel motorlu traktör Amerikalı Benjamin Holt tarafından keşfedilmiştir. Bugünün traktörlerine, çiftçilerine, birleşik biçer-döverlerine, sulama makinelerine, bilgisayar temelli uygulanan teknolojiye ve karmaşık GPS yazılımına petrokimyasal yakıtlar, yapı malzemeleri (metal alaşımları ve geliştirilmiş plastikler), lastik teknolojisi ve proglamlama elektroniği gibi kimyasal inovasyonlar tarafından olanak sağlanır. Modern bicerdoverler Crawler traktör Holt tarafindan gelistirildi

IV. GIDA VE TARIMDA TEKNOLOJİNİN KİLOMETRE TAŞLARI IV.3. Gıdaların İşlenmesi, Kullanımı ve Güvenliği Sakkarin ve tatlandırıcılar Yapay tatlandırıcılar kimyasal yolla üretilmiş olup seker hastaligi ve diyet yapanlarin seker alimlarini kontrol etmeye yarar. 1901 yılında John F. Quenny yapay bir tatlandırıcı olan sakkarini üretmiştir. 1967 de enzim kullanılarak mısır şurubunun fruktoz tatlılığının %14 den % 42 ye arttırılmasıyla elde edilen yüksek fruktozlu mısır şurubunun keşfi ile birlikte bu tatlandırıcı tüm alkolsüz içeçeklerde yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Aspartam ilk defa 1985’te ABD’ de satıldı; Nutrasweet olarak pazarlanan bu düşük kalorili yoğun tatlandırıcı 1955’ te ülsere karşı olası bir ilaç olarak geliştirildi. Vitamin katkıları Biyokimyanın anlaşılmasıyla vitamin yetersizliği nedeniyle meydana gelebilecek rahatsızlıkların giderilmesine olanak sağlanmıştır. İlk vitaminin keşfi ile birlikte kimya bu alanda önemli avantajlar sağlamıştır. 1913 de görme duyusu için önemli bir besleyici madde olan A vitamini tereyağı ve yumurta sarısından izole edilmiştir. A vitaminin kimyasal yapısı 1931 de tanımlanmış, 1947 de ise ilk kez sentezlenmiştir. Macar biyokimyacı Albert Szent-Györgyi 1928 yılında askorbik asidi böbrek üstü bezlerinden izole etmiştir. 2001 yılında, genetik olarak modifiye edilmiş provitamin A üreten ‘altın pirinç’ Asya’ ya körlük ve eksiklikten kaynaklanan diğer hastalıklar ile mücadele için ulaşmıştır. Muhafaza ve üretim avantajları Gıda kimyasının kökleri 19. YY ın ortalarında ilk defa et ekstraktı yapan Alman Justus Liebig’e dayanır. Muhafaza ve üretim tekniklerindeki gelişmeler bize işlenmiş gıdaların üretilmesine imkan sundu. Gıda kimyasının yardımcı olduğu sanayi uygulamarıyla bir çok işlenmiş gıda geliştirildi. Dondurarak kurutma (1906), gıdaların derin dondurulması (1920), dondurulmuş gıdalara ön pişirme uygulanması (1939), konsantre etme (1946) gibi teknikleri içeren yeni teknolojiler, aynı zamanda gıdaların raf ömrünün de uzamasını sağladı. Liebig’ in et ekstraktının bir zamanki afişi Gıda güvenliği ve test etme Herhangi bir zirai hammadde veya işlenmiş gıda kontamine olmuş olabilir ve insan sağlığını olumsuz etkileyebilir. Kontaminasyon hazırlama, pişirme, servis etme ve depolama sırasında meydana gelmiş olabilir. Gıda güvenliğini arttıran kimyasal gelişmeler, mikrobiyal gıda kontaminasyonunu belirlemeye ve gıda kaynaklı salgın hastalıkların kontrolüne imkan sağlayan hızlı test metotlarını içerir. Birleşik Devletlerde, 1997’den 1999’a kadar en yaygın gıda kaynaklı patojenlerinden kaynaklanan hastalıklar %20 dolaylarında azaltılmıştır.

ı IV. GIDA VE TARIMDA TEKNOLOJİNİN KİLOMETRE TAŞLARI IV.4. Gıdaların Saklanması Gıda Paketleme Gıdaları plastikler, metal, cam ve seramik teknolojileri ile paketlemek gıdayı satış, nakliye ve hazırlama sırasında korumaya yardımcı olur. Ralph Wiley endüstriyel Saran polimeri 1930’ da icat etti ve evde kullanılan Saran ambalaj kağıdı 1953’ te aşırı nem ve sıcaklık koşullarında oksijen, nem, aroma ve kimyasallara mükemmel bariyer sağlamak için tanıtılmıştır. Saran ambalaj kağıdı vinilidin kloridin ve vinil kloridin bir kopolimerdir. Diğer inovasyonlar gıdalar ve içecekler için alüminyum kutuların (1960lar) ve cam veya alüminyum ile paketleme yerine geri dönüşümlü kap olarak PET (polietilen tereftalat)’ in kullanımını içerir.   Soğutucular ve kloroflorokarbonlar 1918’ de ev kullanımına sunulduğundan beri soğutma, taşıma ve taze gıdaları güvenli olarak depolama olanağı sağlayarak gıda korumasını değiştirdi. 1920lerin başlarında, buzdolapları sülfür dioksit soğutucu akışkanının toksik olduğu kanıtlanınca ününü kaybetmeye başladı. Çözüm 1931’de Thomas Midgley and Charles Kettering tarafından dondurucu gazına dönüştürülen bir kloroflorokarbon bileşeni olan Freon 12 idi. Buzdolapları evlerde, restoranlarda ve bakkal dükkanlarında hızla standart hale geldi. Freon’ un görevi dünya ozon tabakasının yıkımındaki rolünden dolayı şimdi önemsenmemektedir. ı Buz kabı (1890) ve modern buzdolabı Mikrodalga fırınlar 20. yüzyılda ev aletleri gıdaları hazırlamadaki hergünkü emeğin büyük kısmını ortadan kaldırmıştır. Kimyasal gelişmeler tarafından körüklenen inovasyona bir örnek mikrodalga fırınlardır. 1945’te Percy L. Spencer söylenene göre cebindeki çikolata paketi erimeye başladığında, Raytheon’ da işleyen bir radar vericisinin yanında duruyordu. Büyülenerek, bu deneyimini patlamış mısır ile tekrarlamıştır ve mikrodalga fırın doğmuştur. Onun Radarange’si, daha sonra bu çeyrek asırda endüstriyel mutfaklarda ilk olarak sahneye çıkmıştır. Bugün, mannetron olarak adlandırılan, 2. Dünya Savaşı tipi mikrodalga vericileri hala bu popüler aletin kalbidir. Hipokloröz asit molekülü Temiz su Kimyadaki gelişmeler, bakteriler, virüsler ve diğer zararlı kontaminantlardan arınmış güvenli su desteğini sağlamıştır. İnovasyonlar kötü tat ve kokuyu uzaklaştırmak için karbonları, suyu yumuşatmak ve ağır metalleri uzaklaştırmak için diğer ingradientleri ve su arıtımı, sağlanması ve dağıtımı için modern teknoloji kullanmayı içerir. Su arıtım sistemlerinde klorin bazlı dezenfektanlara 1910 dolaylarında başlanmış ve evde kullanım için çamaşır suyu 1913’de tanıtılmıştır. Klorin bazlı dezenfektanlar gıda kaynaklı hastalıklardan mutfağı ve gıda prosesini koruma için hala mükemmel bir metot olarak kalmıştır.