بخشی از مقاله

چکیده

استفاده از فناوری نانو در مواد بسته بندی، کشاورزی، فرایندهای تولید غذا همچنان رو به فزونی است. در مقیاس نانو، مولوکول ها بیشتر از قوانین کوانتوم پیروی می کنند تا از قوانین فیزیک در مقیاس بزرگ. ترکیبات غیر قابل حل در آب یا روغن در مقیاس نانو به راحتی حل میشوند، حتی این امکان وجود دارد که موادی که عموماً پس از مصرف در معده آزاد می شوند، به صورت آزاد نشده به طرف روده هدایت شوند و از آنجا مستقیما جذب شده و وارد گردش خون شوند.

ساده ترین و کاربردی ترین روش اجرای این کار، فرایند نانو کپسوله کردن است .این تکنیک از روی عملکرد غشای سلولی در طبیعت الگوبرداری شده است. با استفاده ازاین تکنیک، بشر موفق به ساخت محفظه های کیسه ای شکلی در ابعاد بسیار کوچک نانویی خواهد شد که درون آنها فضایی خالی برای مواد غذایی تعبیه شده است، لایه بیرونی این کپسول بسته به اینکه لازم است مواد داخل کپسول در آب یا در روغن حل شوند، طراحی میشوند. این کپسولها در برابر اسید معده مقاوم هستند و بسته به ضوروت می توانند دردهان یا در معده باز شوند.

در واقع، فرآیند نانو کپسوله کردن به این معنا است که این امکان وجود دارد که مواد غذایی مفید برای بدن بدون اینکه در فرایند ساخت درکارخانه یا هنگام پخت و یا توسط آنزیمهای دهان و معده از بین بروند،این کپسول ها به طور مستقیم وارد جریان خون شده و در نتیجه، جذب بدن شوند. این کارحتی مانع از دفع بدون جذب ویتامین های مواد غذایی می شود.

مقدمه

طبق آخرین گزارش سازمان ملل متحد ، حدود 800 میلیون نفر از جمعیت جهان دچار فقر غذایی هستند ، شمار افراد قرار گرفته در زیر خط فقر - از نظر تامین انرژی مورد نیاز روزانه ی بدن - روز به روز در حال افزایش است.جدید ترین پیش بینی ها حاکی از آن است که این آمار تا سال 2020 میلادی به رقمی بالغ بر یک میلیارد نفر خواهد رسید و این بدان معنا ست که حفظ نوع بشر در بلند مدت و نجات خیل عظیم انسان ها از خطر گرسنگی ، نیازمند توجه ویژه ی متخصصان و سیاست مداران امروز جهان به توسعه ی پایدار و همه جانبه ی صنعت کشاورزی است.

ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی کشاورزی ، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی صنعتی گردید ، در این دوره افزایش چشمگیری در کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ی بی رویه از منابع مشکلاتی را نیز در پی داشت .اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد تولیدات کشاورزی به جمعیت جهان ، لزوم به کارگیری فناوری های جدید در صنعت کشاورزی پیش از هر زمان دیگری آشکار است .

در طی چند سال اخیر فناورینانو به عنوان جزء مهمی از صنعت غذا تبدیل شده است. شرکتهای مطرح در صنایع غذایی به تحقیق و توسعه در این زمینه پرداختهاند . فناورینانو میتواند در خط تولید به منظور ایجاد ریزحسگرها و ماشینهای تشخیص بهکار رود و تولید غذاهای فاقد آلودگی را تضمین کند. این نانوابزارها در تشخیص میکروبهای مضر و تعیین زمان ماندگاری محصول نیز کاربرد دارند و به مدیران در اتخاذ تصمیمات راهبردی مانند انتخاب بهترین روش حمل و نقل و انبار محصولات کمک میکنند.

واژه نانوفیلتراسیون تا اواسط نیمه دوم دهه 80 هنوز به طور مشخص مورد استفاده قرار نگرفته بود. در حقیقت این غشاها از اوایل دهه 60 وجود داشتند و با عناوین غشاهای اسمز معکوس آزاد - - Loose Reverse Osmosis، اسمز معکوس باز - - Open Reverse Osmosis، حد واسط غشاهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون،غشاهای اسمز معکوس انتخابی - Selective Reverse Omosis - و یا غشاهای اولترافیلتراسیون فشرده - Tight Ultrafiltration - مورد استفاده قرار می گرفت. بنابراین تولید نانوغشاها با تولید غشاهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون همزمان بوده و به اواخر دهه 50 تا اول دهه 1960 برمی گردد.

طی مدت زمان نزدیک به 15 سال، به موجب توسعه و پیشرفت فناوری در زمینه غشاهای اسمز معکوس و اولترافلتراسیون و کشف پتانسیل های بالقوه کاربرد فرایندهای غشایی در صنایع مختلف، منجر به ایجاد غشاهای جدید از نوع نانو شد.فیلترها بر اساس اندازه منافذشان دستهبندی میشوند و بر این اساس به میکرو فیلترها، آلترافیلترها و نانوفیلترها طبقهبندی میشوند.

نانو فیلتراسیون در اصل فیلتراسیون با فشار پایینتر از اسمز معکوس است. بنابراین قیمت تمامشده نانوفیلترها و انرژی مصرفی کمتر است. نانو فیلترها علاوه بر بازیابی عناصری مثل نمک و کلسیم از آب قادر به بازیابی ویروسها و باکتریها نیز هستند.بنابراین میتوانند در رفع آلودگی آبهای ذخیره، نوشیدنی انسان و آبهای کشاورزی استفاده شوند. همچنین در تغلیظ عوامل بیولوژیکی موجود در هوا و آب و تجزیه آئروسل از جریانهای هوا و پاتوژن موثرند. نانو فیلترها میتوانند به فیلتراسیون سریع خون کمک فراوانی کنند.

نانو فیلترها میتوانند در جداسازی بیوتکنولوژی باکتری، ویروس و اسید نوکلئیک، تصفیه DNA، جذب پروتئین و اسید نوکلئیکها، سوبستراها برای کشت batch، آلترافیلتراسیون محصولات آشامیدنی و غذایی و استرلیزه کردن سرمهای پزشکی و سیالات بیولوژیکی استفاده شوند. غشاهای استفاده شده در فرآیند نانوفیلتراسیون، برحسب ماهیت آلی یا معدنی، از پلیمرها و یا اکسیدهای فلزی ساخته شده اند و دارای یک ساختار اسیمتریک هستند. یک نانوغشا از سه لایه، که هر یک نقش ویژه ای دارد تشکیل شده است:

▪    یک لایه اولیه با قطر روزنه های بزرگتر از 50 نانومتر به منظور دادن مقاومت مکانیکی خوب به غشا و امکان کسب دبی جریان عبوری
بالا.
▪    یک یا چندین لایه میانی با قطر منافذ بین 2 و 50 نانومتر که ارتباط بین لایه حفاظتی و لایه فعال را مطمئن می سازد.

▪    یک لایه فعال که توسط آن عمل جداسازی توسط فرآیند نانوفیلتراسیون انجام می شود. ضخامت این لایه به نسبت کم بوده و اغلب در حدود کمتر از میکرون با قطر روزنه های در مقیاس نانومتر می باشد. توزیع اندازه این روزنه ها خیلی باریک می باشد. این لایه ضمن داشتن دبی جریان عبوری بالا، دارای ویژگی خاص در انتخاب فرآیند جداسازی بین ذرات یونی و غیریونی، که جرم مولکولی آن ها کمتر از 2000 گرم بر مول است، می باشد.فراتر از این ساختار عمومی و کلی، غشاهای نانو از خصوصیت های فیزیکی و شیمیایی ویژه ای در ارتباط با ماهیت آلی یا معدنی خود برخوردار هستند .

سالم تر نمودن، ایمن تر و ماندگارتر کردن مواد غذایی پدیده جدیدی در صنعت غذایی نیست و سال هاست که دانشمندان با دستکاری و کنترل گیاهان و سایر حیواناتی که انسان از آنها تغذیه می کند، سعی در ارتقای کیفیت و خواص مواد غذایی دارند؛ اما آنچه که در این صنعت جدید است، امکان اعمال تغییر در مواد غذایی آماده و اضافه کردن افزودنی های مورد نظر در اندازه های بسیار ریز و دستکاری محتویات فیزیکی مواد غذایی است.

در حال حاضر بیش از 400 شرکت در سراسر دنیا در امر تحقیق، توسعه و تولید نانوغذاها فعالیت میکنندکه در صدر آنها، ایالات متحده امریکا، ژاپن و چین قرار دارند .برخی از شرکتهای پیشگام در توسعه نانوغذاها بیشتر در زمینه تهیه انواع غذاهای تعاملی و فرآوردههای نوشیدنی فعالیت میکنند که با ذائقه و نیازهای فردی مصرف کننده سازگار باشد و دامنه وسیعی، از نوشیدنیهای تغییر رنگدهنده تا غذاهای جدید سازگار با حساسیت مصرفکننده - یا نیازهای تغذیه ای او - را در برمیگیرد.

به عبارت دیگر فعالیت در زمینه تهیه نانوفیلترهایی است که مولکولها را بیشتر بر اساس شکل و نه بر حسب اندازه غربال میکنند، و این مسئله تفکیک اجزای خاصی از یک فرآوده، حتی در دست مصرف کننده را امکانپذیر میسازد. همچنین فعالیت بر روی فناوری غذاهای غنی شده در جهت افزایش رهایش زیستی - Biodelivery - مواد غذایی، با استفاده از نانوکپسولها بر روی روغن هایی که از استرولهای گیاهی تولید شده اند به منظور کاهش جذب کلسترول و کاهش خطر بیماری های قلبی استفاده می شود که در نهایت این فرآورده باعث کاهش حدود 14درصد ازمیزان کلسترول LDL شد.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید