بخشی از مقاله
چکیده
نانوتکنولوژي یک افق وسیع علمی با توانمندي فوق العاده در تولید محصولات و ارائه روشهاي جدید فرآوري است. با گسترش روزافزون نانوتکنولوژي یا فناوري نانو استفاده از نانوذرات و ریزمواد نیز در تکنولوژيهاي مدرن افزایش یافته است. فناوري نانودر مقیاس اتم و مولکول یکی از تکنولوژيهاي نوظهور در قرن حاضر میباشد که آینده اقتصادي جهان را به شدت متاثر خواهد نمود، این انقلاب صنعتی قدرتمند جدید، کابردهاي زیادي در حوزههاي مختلف از جمله غذا، دارو، کشاورزي، انرژي، منسوجات، الکترونیک و لوازم آرایشی و ... دارد.
علیرغم این گسترش روزافزون، تاکنون تحقیقات بسیار اندکی در زمینه شناسایی پتانسیل اثرت سوء این مواد بر سلامتی انسان و محیط صورت گرفته است. مطالعات اولیه سمشناسی نشان دادهاند که ریزمواد میتوانند سلامتی انسان را تحتتاثیر قرار داده و اثرات زیستمحیطی نیز به همراه داشته باشند. دراین مطالعه، مفاهیم اساسی نانوتکنولوژي، با تمرکز بر ارزیابی ریسک سلامت و تاثیر آن بر محیط زیست مورد بررسی قرار میگیرد.
مقدمه
فناوري نانو - نانوفناوري - با ارئه رویکردي جدید در توسعه علوم وفنون مختلف، یکی از امیدبخشترین فناوريهاي قرن حاضر لقب گرفته است. در دنیاي امروز فناوري - تکنولوژي - مهمترین عامل برتري کشورها بر یکدیگر محسوب میشود. فناوري و قابلیتهاي آن براي تامین سلامت بهداشتی، غذایی، زیست محیطی، امنیتی، تولید ثروت و به طور خلاصه افزایش سطح کیفیت زندگی انسانها موجب توجه روزافزون کشورها به توسعه و استفاده از آن شده است - راضیه سلیمانی و محسن رجبی، . - 1392 تعریف فناوري نانو بر پیشوند "نانو" است که از کلمه اي یونانی به معنی "کوتوله" گرفته شده است .
اصطلاح "فناوري نانو" براي اولین بار در اواخر سال 1974 توسط نوریو تانیگوچی و مفاهیم آن توسط ریچارد فیمن در سال 1959 بکار گرفته شد. علم نانو به عنوان مطالعه پدیدهها و دستکاري مواد در سطح اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی تعریف میشود، جایی که خواص آنها در مقایسه با موادي که از لحاظ مقیاس بزرگترند متفاوت میباشد - ٢٠١٣ . - K. Momin et al, نانوتکنولوژي عبارتست از دستکاري دقیق و کنترل شده ساختار اتمی یا مولکولی مواد در مقیاس بسیار کوچک و معمولا بین 1 تا 100 نانومتر است - ٢٠١٤ - khare et al., - ٢٠٠٦ - wises et al.,
یکی از مهمترین بخشهاي صنعت تمام کشورها که با امنیت غذایی در ارتباط است، صنایع غذایی میباشد. فناوري نانو درصنایع غذایی براي اولین بار توسط ایالات متحده آمریکا - USDA - در سپتامبر 2003 مورد توجه قرار گرفت. با کمبود منابع غذایی و افزایش جمعیت، توسعه این بخش از صنعت ضروري به نظر میرسید - ٢٠٠٦. - Jospeh and. Morrison., در سال 2006، سازمان غذاودارو - FDA - نانومواد را بهعنوان " ذرات با ابعاد کمتر از مقیاس میکرومتر که داراي خواص منحصر به فردي هستند "ارائه دادند. ذرات نانو عبارتند از ذرات اولیهاي که حداقل یکی از ابعاد آنها کمتر از nm ١٠٠ باشد.
کاربرد فناوري نانو در مواد غذایی
یکی از صنایعی که تاکنون در استفاده از این فناوري کندتر عمل کرده است، صنایع غذایی می باشد و فناوري نانو، یک موضوع کمتر شناخته شده در این زمینه میباشد. این موضوع چندان تعجبآور نیست، زیرا که تمایل عموم مردم دراستفاده از محصولات غذایی طبیعی، از به کارگیري فناوريهاي غذایی جلوگیري به عمل آورده است و فناوري نانو نیز از این قضیه مستثنی نیست. با این حال، دانشمندان و صاحبان صنایع، استفادههاي بالقوهاي از فناوري نانو را تقریبا در همهي بخشهاي صنایع غذایی شناسایی کردهاند. و در درجه اول از آن در تولید اولیه، پردازش و بسته بندي مواد غذایی و مکملهاي غذایی استفاده میشود.
دو نمونه از مهمترین این بخشها عبارتند از فرآوري مواد غذایی - بهبود بافت یا کیفیت غذا، تولید مواد ژلهاي - و بستهبندي مواد غذایی - محافطت از غذاها و مواد غذایی در مقابل عوامل بیماريزا و گازهاي مضر، نانو سنسورها در تشخیص آلودگیها و ارزیابی مواد غذایی بستهبندي شده، محافطت مواد غذایی در مقابل اشعه ماورالبنفش - که در بین این دو مورد نیز فناوري نانو در بستهبندي مواد غذایی کاربرد بیشتري داشته است که به احتمال زیاد به این دلیل بوده است که نانوذرات به صورت مستقیم به مواد غذایی اضافه نمیشوند و ساختار طبیعی مادهي غذایی حفظ میشود.
اصطلاح "نانوغذا"در واقع غذایی را توصیف میکند که با استفاده از روشها یا ابزارهاي فناوري نانو و یا مواد افزودنی نانومتري کشت، تولید، فرآوري یا بستهبندي شدهاند - ٢٠١٠ - Shekhon., از آنجا که بسیاري از ساختارهاي غذایی به طور طبیعی درمقیاس نانو وجود دارد. از کاربرد فناوري نانو در مواد غذایی به دسته هاي اصلی زیر تقسیم میشود:
1 -جایی که از سایزنانو، نانوریزپوشانی یا مواد افزودنی نانوذرات مهندسی شده استفاده شده است .
-2جایی که مواد تشکیلدهنده غذا براي تولید نانوساختارها پردازش شده یا فرموله شدهاند؛
-3جایی که نانومواد براي تولید مواد پیشرفته، براي بسته بندي فعال یا هوشمند مواد غذایی یا سطوح تماس مواد غذایی مورد استفاده قرار گرفتهاند؛
4 -جایی که دستگاهها و مواد مبتنی بر فناوري نانو از جمله موارد استفاده شده براي نانوفیلتراسیون، درمان آب؛
-5 جایی که نانوسنسورها براي ایمنی غذا و ردیابی و تشخیص آلودگی استفاده شدهاند - ٢٠١٣ . - K. Momin et al,
ذخیره و بسته بندي مواد غذایی
بستهبندي یکی از مسائل اساسی در زمینه ایمنی غذا است. استفاده از دانش نانو میتواند سبب بهبود کیفیت و کارایی مواد بستهبندي و درنتیجه اطمینان از امنیت غذایی گردد. در طول ذخیره سازي غذا میتواند توسط عوامل آلودهکننده آلایندههاي فیزیکی، شیمیایی یا میکروبیولوژیکی تغییر یابد. کنترل کیفیت و نظارت بر ایمنی مواد غذایی باید در کل فرایند اعمال شود.
بستهبندي عمدتا هدف آن حفاظت فیزیکی است تا از خوردن غذا از شوكهاي خارجی و ارتعاش، آلودگی میکروبی، دما، اکسیژن و سایر موارد ناشی از فرسایش ناشی از گازها جلوگیري شود. بنابراین، این زمینه بیشترین بازار فعلی کاربرد فناوري نانو را تشکیل می دهد، زیرا خطرات کمتر براي مصرف کننده و می تواند مقاومت بیشتري با مواد سبکتر داشته باشد. استفاده از نانومواد در بسته بندي با 3 هدف اصلی، بهبود بسته بندي و توسعه بستههاي فعال و هوشمند انجام می شود.
بهبود بسته بندي
نانوکامپوزیتها پلیمرها و نانوذرات را براي بهبود بسته بندي ترکیب می کنند. اینها خواص ضد میکروبی دارند و به عنوان مانع در برابر درجه حرارت، رطوبت، گاز، نیروي مکانیکی و غیره عمل میکنند. این ترکیب باعث میشود که بستهبندي مقاومتر، انعطافپذیرتر شود، عمر مفید را افزایش میدهد و ظاهر محصول را بهبود میبخشد. از میان نانوذرات اکسید فلزي یا فلزات به طور کلی استفاده می شود، نانوذرات فلزي نقره به خاطر خواص ضدمیکروبی آن و ثبات آن، دياکسیدتیتانیوم به عنوان یک مانع طبیعی به عنوان یک ماده ضد عفونی کننده فتوکاتالیستی و مهار بوي بد عمل میکند.
نانوذرات آلومینیومی موجود در بسته بندي انعطاف پذیر مواد غذایی به علت ویژگی آن مانعی در برابر رطوبت و یا در برابر گازهایی مانند دياکسیدکربن و یا اکسیژن، همچنین محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش عمل میکند. دیگر نانوذرات از جمله نانو اکسید روي یا نانولولههاي کربنی در بستهبندي مواد غذایی استفاده میشود، با این حال میزان مسمومیت در مورد نانولولههاي کربنی بسیار بالا است و از این رو استفاده محدودي دارند.
یک موضوع مهم در بستهبندي مواد غذایی مهاجرت یونی و نفوذ پذیري آنها میباشد - ٢٠٠٥,. . - Robertson نانو کامپوزیتها هنگامی که براي بستهبندي مواد غذایی استفاده میشود حفاظت و عمر مفید مواد غذایی را با ترکیب مواد ضد میکروبی روي سطح بهبود می بخشند - ٢٠٠٥. - Pandey, استفاده از پلیمرهاي ترکیبی یک روش مفید براي جلوگیري از نفوذپذیري گازها در بستهبنديهاي مواد غذایی میباشد. یک روش براي رسیدن به این هدف، ساخت پلیمرهایی میباشد که از مواد زیستی ساخته شدهاند و تحت عنوان نانو کامپوزیتهاي پلیمري - PNCs - شناخته میشوند. براي ساخت این پلیمرها، یک ماده ي پرکننده در مقیاس نانو در سرتاسر ماتریس پلیمر پراکنده میشود.
