مقاله کاربرد فناوری های نانو در افزایش ایمنی و کیفیت مواد غذایی

بخشی از مقاله

چکیده:

باتوجه به صنعتی شدن موادغذایی و وجود فرآیندهایی مثل پاستوریزاسیون، استریلیزاسیون، خشک کردن تصعیدي، آنزیم بري و... که براي از بین بردن میکروارگانیسم ها یا تغییر در بافت و ساخت موادغذایی صورت میگیرد، حفاظت از ریز مغذي هایی مانند ویتامین ها، اسیدهاي چرب امگا 3 و پروتیئن ها الزامیست. حتی این امکان وجود دارد تا موادي که پس از مصرف در معده آزاد میشوند، به صورت آزاد نشده به طرف روده هدایت شوند و مستقیمأ جذب بدن شده و وارد گردش خون شوند.

این کار همچنین مانع از دفع بدون جذب ویتامین هاي موادغذایی میشود.امروزه امکان اعمال تغییر در موادغذایی آماده و اضافه کردن افزودنی ها در اندازه هاي بسیارریز و دستکاري محتویات فیزیکی موادغذایی وجود دارد. همچنین امولسیون هایی از نانو ذرات کشف شده که باعث یکنواخت تر شدن بافت غذا می شود.

مقدمه :

یکی از مهم ترین بخش هاي صنعت تمام کشورها که با امنیت غذاها در ارتباط است صنایع غذایی می باشد. با کمبود منابع غذایی و افزایش جمعیت و نیز شیوع گسترده بیماري هاي غذایی، توسعه این بخش از صنعت ضروري به نظر می رسد. استفاده از فناوري هاي نوین در این بخش رویکردي جدید است که می تواند مورد توجه قرار گیرد.

همگرایی فناوري نانو و علم غذا منجر به بروز قابلیت هاي فراوانی می شود. دستکاري در پلیمرهاي غذایی و مجموعه هاي پلیمري باعث بهبود کیفیت غذا و سلامتی بیشتر مصرف کنندگان می شود. براي مثال شرکت Oil Fresh از اجزاي نانوسرامیکی در تهیه ماهی تابه هاي رستوران ها استفاده می کند که باعث کاهش زمان سرخ کردن و مصرف روغن می شود. استفاده از این فرآورده به رستوران ها اجازه می دهد که از روغن هاي گیاهی به جاي روغن هاي هیدروژنه استفاده کنند و میزان چربی هاي ترانس را کاهش دهند و در نتیجه غذاهاي سالم تري را به بازار عرضه کنند.

دانشمندان آمریکایی درحال ساخت حسگرهاي فوق العاده اي هستند که از آنها درمقابل حمله کننده ها به مواد غذایی استفاده شود در حالی که درسیستم هاي کنونی چندین روز طول می کشد تا وجود پاتوژن ها در مواد غذایی تشخیص داده شود.

باتوجه به صنعتی شدن موادغذایی و وجود فرآیندهایی مثل پاستوریزاسیون، استریلیزاسیون، خشک کردن تصعیدي، آنزیم بري و ... که براي از بین بردن میکروارگانیسم ها یا تغییر در بافت و ساخت موادغذایی صورت می گیرد، حفاظت از ریز مغذي هایی مانند ویتامین ها، اسیدهاي چرب امگا 3 و پروتیئن ها الزامیست. علم نانو با هدف حفاظت از موادغذایی مفید، افزایش مدت نگه داري موادغذایی، تامین سلامت غذاو ... در صنعت غذا استفاده می شود.

مواد و روش ها :

از بخش هاي مختلف علم نانوتکنولوژي جهت پیشبرد اهدافی خاص استفاده می کنند. این کاربردها عبارتند از: نانو کپسول ها جهت حفاظت از مواد غذایی؛ نانوحسگرها، نانوسنسور و...در بخش سلامت غذا؛ نانوکامپوزیت هاي آلی و غیرآلی، نانو ذرات و فیلم هاي نانویی در بسته بندي موادغذایی؛ نانوپارتیکل ها و نانو اکسیدانت در نگه داري غذا مورد استفاده اند.

در صنعت غذا از بخش هاي مختلف علم نانوتکنولوژي جهت پیشبرد اهدافی خاص استفاده می شود؛ در بخش تولید غذا در صنعت کشاورزي و ابداع روش هاي جدید - روش هاي تحلیلی و نمایشی، طرح هاي نانویی و ... - می توان از علم نانو استفاده کرد؛ در بخش سلامت غذا از نانوحسگرهاي قابل حمل براي یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن ها و سموم در موادغذایی استفاده می شود که این امر باعث شده تا دیگر نیازي به فرستادن نمونه هاي موادغذایی به آزمایشگاه جهت تشخیص سلامت و کیفیت محصول ها نباشد، در بخش سلامت غذا همچنین از نانو سنسور ها، نانو ربات ها، نانو تراشه، نانو فیلتر و ... استفاده می شود.

جهت حفاظت از موادغذایی از نانوکپسول ها استفاده می شود، نانوکپسول ها به صورت ذاتی خصوصیت متورم شدن و برگشتن سریع به حالت اولیه را دارند. این کپسول ها همچنین در برابر اسید معده مقاوم بوده و بسته به ضرورت می توانند در دهان یا معده باز شوند، در واقع فرآیند نانو کپسوله کردن به این معنا است که این امکان وجود دارد تا موادغذایی مفید بدون اینکه در فرایند ساخت در کارخانه یا هنگام پخت و یا توسط آنزیم هاي دهان و معده از بین روند، به وسیله این کپسول ها به طور مستقیم وارد جریان خون شده و جذب بدن شوند. این کار همچنین مانع از دفع بدون جذب ویتامین هاي موادغذایی نیز می شود. از مزایاي نانوکپسول ها در صنایع غذایی می توان به راحتی کنترل، بهسازي ثبات، آزاد شدن کنترل شده رطوبت، نگه داري ترکیبات فرار، حفاظت در برابر اکسیداسیون و ... اشاره کرد.

در بخش بسته بندي غذا نیز از قسمت هاي مختلف علم نانو بهره جسته اند، در واقع بیشترین کاربردي که نانو در صنعت غذا دارد مربوط به این بخش است چرا که بسته بندي، محصول را از صدمات فیزیکی و آلودگی حفظ کرده و باعث افزایش طول عمر مفید و ماندگاري دراز مدت محصول می شود و همچنین باعث کنترل بیشتر و بهداشت بهتر موادغذایی و سبب ممانعت از بی رنگی آن خواهد شد. انواع این بسته بندي ها عبارتند از: بسته بندي هاي هوشمند، نانو ذرات، بسته بندي هاي تابعی، نانو کامپوزیت هاي آلی و غیر آلی.از کاربرد هاي دیگر علم نانو در صنعت بسته بندي موا غذایی تولید فیلم هاي نانویی است. این فیلم ها قادرند زمان ماندگاري محصول تولید شده را افزایش دهند.

Error! Hyperlink reference not valid.صنعت غذا از نانوفیلتراسیون ها نیز استفاده می شو، در Error! Hyperlink reference not valid.استفاده از نانو فیلتراسیون در صنایع غذایی به منظور تشخیص متابولیت هاي کنترل کیفی و تشخیص عوامل بیماري زا است.

در بخش نگه داري غذا از دو قسمت علم نانو به نام هاي نانو استراکچر و نانو پارتیکل استفاده می شود. فناوري نانو با جابه جا کردن سطح پوشش مواد می تواند تقریبأ از ورود هر میکروارگانسیم یا میکروب به غذا جلوگیري کند. همچنین حفاظت آنتی اکسیدانها – در نانو اکسیدانت - و کنترل فعالیت آنزیم ها در این بخش صورت می گیرد.

به زعم فرانس کمپرز رئیس مرکز بین المللی زیست فناوري و سلامت، هنوز براي نیل به اهداف فناوري نانو در صنعت غذا در بخش هاي تولید، فرآوري، نگه دارنده ها، بهبود رنگ و طعم، ایمنی و بسته بندي موادغذایی راه زیادي در پیش است.

نتایج و بحث:

با توجه به اهمیت کیفیت غذا از نظر مصرف کننده به منظور حذف یا به حداقل رساندن عوامل کاهش دهنده کیفیت موادغذایی که از فرآیندهاي حرارتی ناشی می شوند، از روش هاي غیرحرارتی نگه داري موادغذایی استفاده می شود. همچنین امروزه بسته بندي هاي هوشمندي وجود دارد که تاریخ انقضاء ماده نگه داري شده در بسته بندي و حتی شرایط نامساعد سپري شده را از طریق سنسورهاي موجود گزارش می نمایند.

در بسته بندي هاي هوشمند نانوحسگرهایی وجود دارند که نسبت به گازهایی که از موادغذایی آزاد می شوند و موجب فساد - فساد درونی ، بیرونی و میکروبی - آنها می شوند به شدت حساس بوده و به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته بندي تغییر کرده و به مشتري هشدار می دهد، که این تغییر رنگ علامت واضحی از سلامت یا فسادمواد غذایی خواهد بود و به مراتب دقیق تر و مطمئن تر از تاریخ مصرف موادغذایی است.

همچنین با نانو استراکچرهاي متفاوت، پلاستیک ها به گازهاي مختلف/ بخار آب نفوذپذیر می شوند که براي نگه داري میوه ها و سبزیجات، نوشیدنی ها و دیگر غذاها مناسب است و با استفاده از نانوپارتیکل ها شیشه و بسته بندي هایی تولید می شوند که بسیار سبک بوده و مقاوم به حرارت هاي بالا می باشند.

در صنعت بسته بندي موادغذایی می توان از فیلم هاي نانویی نیز استفاده کرد که این فیلم ها ضمن آنکه زمان نگه داري محصول تولید شده را افزایش می دهند به دلیل ضخامت اندك شان از انعطاف پذیري بالایی برخوردار هستندضمناً. این نازکی در شفافیت این فیلم ها نیز موثر بوده و به زیبایی محصول کمک می کند. این فیلم هاي نانویی در برابر گرماي محیط مقاومت بالایی داشته و در برابر ضربه مقاوم اند.

در بخش نگه داري غذا، فناوري نانو می تواند با جابه جا کردن سطح پوشش مواد از ورود هر نوع میکروارگانیسم یا میکروب به غذا جلوگیري کرده و سبب ضد عفونی شدن سطوح غذاها شود، به علاوه با استفاده از نانو حفره ها می توان از خراب شدن مواد بی ثباتی مانند آنتی اکسیدان هاي حساس از جمله ویتامین هاي 0، ً، ق، K و »امگا «3 جلوگیري به عمل آورد و همچنین در شناسایی و طراحی ساختمان آنزیم ها، کنترل متابولیسم آنزیم ها توسط تغییر در ساختمان و افزودن ذرات فعال به مواد غذایی از آن بهره گرفت.

ورود طعم هاي نامطبوع در موادغذایی، طعم نامطبوع برخی موادغذایی مفید مثل روغن ماهی ، اکسیداسیون موادغذایی و... سبب می شوند تا میزان کیفیت موادغذایی کاهش یابد. علم نانو با معرفی نانوکپسول ها به حل این مشکل پرداخته است.

نانوکپسول ها پوششی دارند که به کمک آن می توانند ماده موثره داخل شان را به یک نقطه مشخص در داخل بدن هدایت کرده و در نقطه دلخواه با انهدام پوسته خود، هدف اصلی خود را که تنظیم شرایط هورمونی تغذیه است انجام دهند. کپسول کردن مواد باعث تاثیرگذاري بیشتر و موثرتر موادغذایی براي رسیدن به نقاط خاصی در بدن می شود. نانو کپسول ها در محیط نوعی خود تنظیمی دارند، همچنین در برابر اسید معده مقاوم بوده و بسته به ضرورت می توانند در دهان یا معده باز شوند .

یکی دیگر از کاربردهاي نانو کپسوله کردن این است که مواد غذایی مفید ولی با طعمهاي نا مطبوع مانند روغن ماهی را میتوان از طریق این کپسولها بدون احساس مزه نا خوشایند به غذا اضافه کرد.

یکی از مهمترین کاربردهاي نانوتکنولوژي در صنایع غذایی استفاده از غذاهاي نانو - - Nano Food است. نانو غذاها با گردش خون در بدن به حرکت درآمده و عروق خونی را از بقایاي چربی ها پاك می کند و این خود یکی از دلایل کاهش التهاب شرائین در بدن شده و احتمال بروز سکته هاي قلبی را به شدت کاهش می دهد. همچنین نانو غذاها این توانمندي را دارند که با توجه به شخصیت مصرف کننده غذا، رنگ، طعم و مواد مغذي غذا را تغییر دهند.