بخشی از مقاله
چکیده:
نانو فناوری یکی از جدید ترین علومی است که در سه شاخه مرطوب ، خشک و محاسبه ای اینده زندگی بشر را دگرگون خواهد ساخت . یکی از مهمترین زمینه های تاثیر گذاری نانو فناوری در زندگی انسان ، علم غذا است که به دلیل احتیاج روزمره و دائمی انسان به غذا هر گونه تغییر و تحو لی در ان نقش به سزایی در تغییر کیفیت زندگی انسان خواهد داشت . لذا به منظور تبیین جایگاه نانو فناوری و نانو علم در علوم غذا و صنایع این مقاله نوشته شده است .
نانو فناوری و نانو علم از پتا نسیل قوی برای بهبود اقتصاد و استاندارد های زندگی بشر برخودار است و کاربرد ان در حوزه های مختلف از جمله ساخت مواد ، الکترونیک و رایانه ، پزشکی و بهداشت ، امنیت ملی و دفاعی و غیره روز به روز بیشتر می شود .
مهمترین ابزار نانو فناوری ساخت نانو مواد است که در شاخه های مختلف علوم از جمله علوم غذا کاربرد دارند . از جمله کاربرد های نانو مواد در علوم غذا و صنایع غذایی ، می توان به بسته بندی ، تولید غذا های ملکو لی ، برچسب گذاری و پایش ، افزودنی های غذایی ، غذا های دارای انتشار مخصوص در بدن و روکش کردن انزیم ها اشاره نمود.در این مقاله به بررسی ریز ساختارهای تولید غذا پرداخته شده است.
مقدمه:
مواد در مقیاس نانو یعنی موادی که ویژگی هایشان در سطح کمتراز میکرو قابل کنترل است . خواص مواد در چنین ابعاد و اندازه های با مواد متعارف اساسا متفاوت است و به همین دلیل تحقیقات در حوزه نانو مواد روز به روز فعالتر می شود
.1نانو مواد
الف : نانو بیوذرات :
ذرات کلوئیدی و جامدی هستند که شامل اجزای ماکروملکولی باشیمی سطح پیچیده می باشند.بسته به روش تولید ، نانو ذرات به شکل نانوکپسول یا نانو کره های هستند . نانو کره ها سیستم های ماتریسی می باشند در حالی که نانو کپسول ها سیستم های وزیکولارند .
ب: نانو کپسول ها :
نانو ذراتی هستند دارای یک پوسته اند که فضای داخلی آنها جهت قرار گرفتن و حمل مواد مورد نظر تعبیه شده است . از فسفولیپید ها ، لیپید و پروتئین می توان برای ساخت نانو کپسول ها استفاده کرد .
پ: درخت سان ها :
ماکروملکولهای با ساختار منظم و پر شاخه سه بعدی هستند که به خاطر چگالی بالای گروه های فعال ، کاربرد های زیادی دارند .
ت: کاکلیت ها :
رسوبات دو ظرفیتی فسفولیپید ی پایدار از مواد طبیعی هستند . این مواد ساختار های چند لایه ای می باشند که از ورقه های دو لایه ای بزرگ و پیوسته چربی که به شکل مارپیچ در آمده اند ، تشکیل شده اند . چنین موادی محتویاتشان را از طریق لایه سیال خارجی به غشای یاخته ها ی هدف منتقل می دهند . کاکلیت ها در برابر عوامل محیطی مقاوم هستند و ساختار لایه ای محکمشان آنها را در برابر تجزیه توسط ملکولهای شکننده کاکلیت ها محافظت می کند ، حتی اگر در شرایط سخت محیطی یا در برابر آنزیم قرار گیرند.
ه : ذرات ویروس مانند :
از بیان نوترکیب ساختمان اصلی پروتئین ها ی بسیاری از ویروس ها تولید می شوند .چنین ذراتی ریخت شناسی شبیه به کپسید های خالی از ویروس که از آن منشاء گرفته اند دارند . بنابراین ساختارشان شبیه به ویروس اصلی است اما در عین حال غیر فعال هستند .
و : پروتئین نانو ذرات :
به طور طبیعی اندازه پروتئین ها کمتر از مقیاس نانو است . با استفاده از روش های سنتز در نانو فناوری ، می توان پروتئین هایی تولید کرد که در مقیاس نانو باشند .
در صنایع غذایی از نانو بیومواد ،بر ای افزودن طعم ورنگ دلخواه به غذا و افزودن ریزمغذی های حساس به حرارت و PH مثل بتاکاروتن و اسید چرب امگا 3 استفاده می شود . کاکلیت ها نیز در صنعت غذا برای انتقال بسیاری از مواد زیستی که به سختی در آب حل می شوند ، مودم غذی حساس به حرارت ، PH و شرایط نامساعد محیطی به کار می روند . همچنین نانو ذرات با چسبندگی خاصی که دارند قادرند به صورت برگشت ناپذیری به بعضی از باکتری ها متصل شده مانع آلوده کردن میزبان توسط آنها می شوند .
-2 نانو لوله ها و نانو کامپوزیت ها :
الف - نانو لوله ها :
نانو لوله ها به دوشکل نانو لو له های کربنی و نانو لوله های پپتیدی وجود دارند . نانو لوله های کربنی از پیچیده شدن ورقه های گرافیت با ساختاری شبیه به شانه عسل به دست می ایند . این لوله بسیار بلند ونازک هستند وساختاری پایدار ، مقاوم و انعطاف پذیر دارند . نانو لوله ها قویترین فیبر های شناخته شده اند و1 تا 100 برابر از استیل قویتر هستند و در ساخت دستگاه های صنعتی تولید غذا می توان انها را جایگزین سرامیک های معمولی ، الومینیوم و حتی سایر فلزات ساخت .
ساخت غشا با استفاده از نانو لوله ها در کارخانه های صنایع غذا یی قابلیت استفاده دارد . با هیدروفوب کردن داخل نانو لوله ها ، غشا های ننو لولهای به صورت ترجیهی ملکول های خنثی هیدروفوب را استخراج کرده ، عبور دهند . در حال حاضر این فناوری برای کار برد های صنایع غذایی بسیار گران است ، اما درا ینده ممکن است بای جداسازی ملکول ها ی زیستی ارزشمند مثل پروتئین ها ، پپتید ها ، ویتامین ها و ماد معدنی استفاده شود . از نانو لوله ها می توان در تهیه غذا های تقویتی مکمل رژیمی استفاده نمود . نانو لوله های کربنی به خاطر نسبت بالا ی طول به قطر پلیمر های سنتزی را که نارسانای الکتریکی هستند به پلیمرهای رسانا تبدیل می کنند . اگر این پلیمرها برای توسعه غشاهای جدید استفاده شوند ، میزان جداسازی طعم ها مواد مغذی افزایش خواهد یافت .
ب - نانو کامپوزیت ها :
نانوکامپوزیت ها الگوبرداری شده از زیست کانی فرآیندی است که یک ماده آلی - پروتئین ، پپتید یا لیپید - با یک ماده غیرآلی - کربنات کلسیم - واکنش می دهد و ماده ای با استقامت افزوده می سازد .نانوکامپوزیت ها جایگزین خوبی برای بطری های پلاستیکی نوشیدنی ها هستند . استفاده از پلاستیک برای ساخت بطری در دراز مدت سبب فساد و تغییر طعم نوشیدنی می شود.از نانوکامپوزیت ها می توان به عنوان مواد بسته بندی جدید استفاده نمود . یک مثال ، نانو کامپوزیت های تشکیل شده از نشاسته سیب زمینی و کربنات کلسیم است . این فوم مقاومت خوبی در برابر حرارت دارد وسبک وزیست تخریب پذیر است ومی توان ازآن برای بسته بندی مواد غذایی استفاده نمود .
مونوتوموریلیت که در خاک های کریستالی طبیعی وموادآتشفشانی وجود دارد ، به عنوان یک ماده افزودنی در تولید نانو کامپوزیت ها استفاده می شود.
