فناوری نانو و صنايع غذايی

[محمــد 4,415]

یکی از مهم ترین بخشهای صنعت تمام کشورها که با امنیت غذایی در ارتباط است صنایع غذایی می باشد.با کمبود منابع غذایی و افزایش جمعیت، توسعه این بخش از صنعت ضروری به نظر می رسد. استفاده از فناوری های نوین در این بخش رویکرد جدیدی است که بسار مورد توجه قرار می گیرد.کشور ما یکی از بزرگترین واردکننده های محصولات غذایی است و اگر امروز به فکر تولید و فرآوری غذانباشیم هر روز بر میزان واردات محصولات غذایی افزوده می شود. همگرایی فناوری نانو و علم غذا منجر به بروز قابلیت های فراوانی می شود که همین امر باعث شده است که حدود 200 شرکت بزرگ در سراسر دنیا در این زمینه سرمایه گذاری کلان نموده و محصولاتی نیز به بازار عرضه کنند.گذشته از محصولات ارائه شده با توجه به پتانسیل فوق العاده کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی انتظارمیرود طی دو دهه آینده انقلاب بزرگی درزمینه صنایع غذایی و کشاورزی پدید آید به گونه ای که اثرات آن بسیار فراتر از کشاورزی مکانیزه و انقلاب سبز GREEN REVOLUTION خواهد بود. همینک اصطلاح نانو غذا،به غذاهایی اطلاق نمی شود که مستقیما از روشهای فناوری نانو به دست آمده اند،امادر آینده اتفاقات زیادی رخ خواهد داد، مثلا ممکن است روزی نانو ماشینهایی تولید شود که توانایی تولیدمولکول به مولکول غذاهارا داشته باشند ، همچنان که ساینتیفیکامعتقد است ساخت مولکولی و طراحی مواد به صورت اتم به اتم درزمینه غذا بعد از سال 2012 محقق خواهد شد.شرکت های بزرگ صنایع غذایی و دولت ها درصدد هستندحوزه کاربردی فناوری نانو در صنایع غذایی را به کمک دانشمندان صنایع غذایی مشخص کنند و از آن در جهت رفع نیازها استفاده نمایند. کشور مانیز ناگزیر بایستی به این عرصه وارد گردد.این مقاله به طور اجمالی اشاره ای به کاربردهای فناوری در صنایع غذایی و بازار نانو محصولات غذایی خواهد داشت. کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی حوزه های مختلف کاربردی فناوری نانو در غذا و صنایع غذایی را می توان به شش دسته ی زیر تقسیم بندی نمود.* نگهداری غذا * سلامت غذا *تولید غذا * حمل مواد مغذی *بهبود طعم و رنگ * بسته بندی *پردازش غذا * تشخیص عوامل مضر نگهداری غذا فناوری نانو از سه طریق می تواند درنگهداری مواد غذایی موثر واقع شود.

ضد عفونی و ضد میکروب نمودن سطوح:

فناوری نانو با جابه جا کردن سطح پوشش مواد می تواند تقریبا از ورود میکروارگانیسم یا میکروب به غذاجلوگیری کند. میکروب کشها با نانو ذرات و نانو قطراتی مانند روغنهای گیاهی دوستدارمحیط زیست بوده وبرای سلامت انسان بی ضرر هستند.

حفاظت آنتی اکسیدان ها :

نگهداری آنتی اکسیدان های حساس مانند ویتامین های KEDEA ، اسید چرب امگا 3 ، B کاروتن همواره یک عامل کلیدی در حفظ غذا بوده است. استفاده از نانو حفره ها می تواند از خراب شدن چنین مواد بی ثباتی در طول فرایند و در زمان انبارش جلوگیری کند.

کنترل فعالیت آنزیمها :

فناوری نانو در شناسایی و طراحی ساختمان آنزیم ها کاربرد مهمی دارد. فناوری نانو توانایی کنترل متابولیسم آنزیمها توسط تغییر در ساختمان و افزودن دیگر ذرات فعال را دارد. بنابراین می توان فعالیتهای آنزیمها را از این طریق تحت کنترل در اورد.

* تولید غذا

کاربرد فناوری نانو در زمینه تولید غذا می تواند از یک طرف در صنعت کشاورزی و از طرف دیگر در ابداع راههای جدید برای تولید غذا که دیگر به شرایط طبیعی وابسته نباشد ، مورد اهمیت قرار گیرد. عمده این کارهاعبارتند از :

آنالیز و شناسایی محصولات کشاورزی: چیپ ها یا نانو سنسورها می توانند آفت ، آنتی بیوتیک ها و ورژن های مختلف را دقیقا تشخیص دهند.

تولید غذاهای GM :باکی بال های قالب ریزی شده با اطلاعات ژنتیکی می توانند ژنها و عناصر را به نقاط مطلوب حمل کنند.

تولید آفت کش / دارو و حمل آنها:

مانند زمینه دارویی در انسان ، نانو ذرات و نانو کپسولها در بهبود اثر دارو کمک خواهند کرد و اثرات جالبی راکاهش می دهند.

سنتز و تولید غذا :

آرایش بسیار ریز افزودنیهای غذایی می تواند گروههای جدید غذایی را باسنتز مواد تغذیه ای مورد نیاز ، طعم دهی ترکیبات و پیوند آنزیمها با هم تولید کند. این روش باعث کاهش زیاد وابستگی صنایع غذایی به محیط زیست طبیعی شده و به عنوان یک ایده ی متفاوت در این زمینه بدون نیاز به ملزومات غذای طبیعی به خدمت در خواهد آمد.

* بسته بندی

چشم اندازهای مالی فناوری نانو، صنایع بسته بندی را پر رونق نشان می دهد. سهم بازار این صنعت در حال حاضر1/1 میلیارد دلار است و پیش بینی می شود تا سال 2010 به7/3 میلیارد دلار برسد. در این قسمت به منظور اطلاع از محصولات تجاری و تحقیقاتی که در این حوزه صورت گرفته مثال های آورده می شود :

Bayer Poly mer شرکت کیسه ای پلاستیکی با نام2601 -DURETHANKU2تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکمتر است. همچنین مقاومت بیشتری در برابر گرما از خود نشان می دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک های بسته بندی مواد غذایی ، جلوگیری از خشک شدن محتویات آنها ومحافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است . پوشش جدید غنی از نانو ذرات سیلیکات است. این نانو ذرات تا حدزیادی از نفوذ اکسیژن و گازهای دیگرو رطوبت جلوگیری می کند و فساد غذایی را به تعویق می اندازد. شرکت افشانه AGRO MICROMتشخیص دهنده نانوبیولومینسانس راساخته که شامل پروتئین لومینسانت است.در این طرح افشانه سطح Salmonella میکروب هایی مانندراپوشانده و از خود نوری , Ecoliساطع می کند و به این روش فسادمواد غذایی تشخیص داده می شود.

این شرکت امیدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام Biomark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حال ساخت افشانه هایی با روش های جدید است تا بتواند ازآنها در حمل و نقل دریایی استفاده کند. در راهبرد مشابه برای اطمینان از سلامت مواد غذایی،محققان اتحادیه از GOOD FOOD اروپا در پروژه نانو حسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر،پاتوژن ها و سمها در موادغذایی استفاده می کنند.همچنین این پروژه،درحال توسعه به کارگیری زیست تراشه های DNA

برای کشف پاتوژن هاست.این روش می تواند در تشخیص باکتری های مضر و متفاوت در گوشت یا ماهی و یا قارچ های میوه موثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته ای ،بتواند آفت کش های میوه وسبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها را کنترل می کندتشخیص دهد.

* پردازش غذا

طعم ها و رنگ های دلخواه برای رسانش عامل های تغذیه ای دلخواه تصفیه ی روغن سرخ کردنی ) بااستفاده از مواد نانوسرامیکی ( برای پیشگیری از پلیمریزاسیون حرارتی روغن و کاهش بوهای نامطبوع.

* حمل مواد مغذی چربی های قابل حل در آب

تهیه نانو ذرات برخی از عناصر عاملی مانند ) کارتنوئیدها ، فیتو استرول وآنتی اکسیدان ( به منظور پخش بهتردر آب یا در آب میوه ها برای جذب بهتراستفاده از ماسیل های کوچک ) نانوکپسول ها (به عنوان حاملان روغنهای حیاتی ، طعم دهنده ها ، آنتی اکسیدانت ها ، کوآنزیم Q10 ،ویتامینها و موادمعدنی برای جذب بهتر و سریعتر آنها

کاربرد نانو کپسوله های لیپوزومی برای کپسوله کردن و حمل موادمغذی وترکیبات عامل داری نظیر پروتئین ها آنزیم ها ، طعم دهنده ها و ترکیبات ضدمیکروبی

*تشخیص عوامل مضر

قرار دادن نانوحسگرها در خط تولیدو تضمین تولید غذاهای فاقد آلودگی

تولید حسگرهای خیلی کوچ سیلیکونی برای تشخیص سریع ویروسها ، باکتری ها و دیگر پاتوژنها استفاده از نانو ذرات نقره درمحصولات مختلف برای مثال یخچالها برای از بین بردن باکتری ها و سایر میکروب ها

توسعه ی هدفمند سنتز DNA با استفاده از پروب های کددار رنگی که به عنوان یک نانو بارکد ، تشخیص پاتوژن های غذایی را مقدور می سازند.

*محصولات موجود در دنیا

همینک شاهد نوعی از محصولات غذایی برپایه فناوری نانو در بازارهستیم که در مقایسه با محصولات دیگری که با استفاده از فناوری نانو فرآوری شده اند ناچیز است.ولی با توجه به کارایی آنها وتاثیرات فناوری نانو در آنها در آینده شاهد حضور دسته ی بزرگی از این محصولات در بازار خواهیم بود. درذیل برخی از محصولات کنونی موجوددر بازار دنیا شمرده می شود

بسته بندی هوشمند غذایی که خروج اکسیژن یا غذا را از درون بسته بندی هشدار می دهد.

یخچال های که ویژگی ضدباکتری دارند و در آنها از نانو سیلور به منظوراز بین بردن باکتری استفاده شده است.

کره های سیلیکای نانو مقیاس پر شده با مولکول های فلورسانت به منظور استفاده در بسته بندی توسعه یافته اند که می توانند حضور باکتری Ecoli0157را تشخیص دهند.سطوح کره ها با آنتی بادی هایی پوشیده شده اند که به دنبال آنتی ژن های موجود برروی سطح باکتری Ecoli می گردنندوپس از برخورد به آن کره ها می درخشند و در نتیجه رنگ بسته بندی تغییر می کند.

***** شیر و جابه جایی لاکتوز آن با مولکول های قند دیگر

روغن های خوراکی تازه و محلول درآب با حضور ذرات نانو سرامیکی درآنها*محصولاتی که در آینده ی نزدیک به بازار خواهند آمد

 

 

آدامس تمیز کننده ی دندان

قاشق چنگال های خود تمیز شونده) آلودگی سطح با کمک فناوری نانو تجزیه و از بین می روند که این مساله هم اکنون در حال استفاده در زمینه ی شیشه های صنعتی است.(نانو پوشش هایی که طول عمرغذاها را بسیار بیشتراز قبل افزایش می دهند.

بسته بندی هایی که اکسیژن راجذب و با این کار عمر محصول راافزایش می دهند.

توسعه ی حسگرهای نانو مقیاس برای ردگیری سموم و باکتری ها درفرآیندها یا عرصه های غذایی ، ازنانوحسگرها و نانو تراشه ها به عنوان نانو *****ها استفاده می شود.

تولید دارو در قالب غذا و شکلات برای تسهیل استفاده و افزایش کارایی دارو ها در قالب غذا نوشیدنی های قابل برنامه ریزی با ایجاد رنگ و طعم و ویژگی های دلخواه

*بازار نانو غذا

همینک می توان محصولات غذایی فرآوری شده را با استفاده از فناوری نانو در فروشگاه های بین المللی مشاهده کرد. طبق گزارش شرکت Helmut Kaiser بازار نانو غذا از7 میلیارد دلار در سال 2006 به 4/20 میلیارد دلار در سال 2010 خواهدرسید که در این میان آمریکا پیشتازبوده و بعد از آن ژاپن و چین در رتبه های بعدی قرار دارند.

*محرک ها و چالش های رشد و توسعه ی نانو غذا

پیشرفت چشمگیر نانوغذا درآینده، بسیاری از مشکلات رودرروی جهان کنونی را افزایش خواهد داد.ساینتیفیکا چالش ها و محرکهای کاربردهای فناوری نانودر صنعت غذا را به صورت زیر بررسی کرده است :

- بیماری های کنونی مربوط به غذا که به وسیله نانو غذاها حل خواهد شد.

نیازمندی های سبک های مختلف زندگی که غذاهای عامل دار بسیارمتفاوت با وضعیت کنونی غذا در دنیارا می طلبد.

- جمعیت زیاد سالخورده و نیازمندیهای آنها

- جهانی شدن ارتباطات و افزایش آگاهی مردم و در نتیجه ارتقا وگسترش تقاضا در زمینه ی غذا

* جنبه های مختلف مورد نیازدر بررسی نانو غذاها برای توسعه ی استاندارد ، کنترل و قوانین وایمنی

- بررسی شمول محدوده ی اندازه ی نانو غذاها- بررسی نوع دستگاهها وروش های اندازه گیری مورد استفاده در آنالیز

- بررسی پردازش اندازه گیری حدود ذره در مواد خام اولیه ، مواد واسطه ،محصولات نهایی یا مواد در هر مرحله

- ویژگی های فیزیکی و شیمیایی

- بررسی تبدیل مواد غذایی نانومقیاس به مونومرهای قابل جذب وقابل متابولیسم

- بررسی نحوه پایداری گرمایی ،مکانیکی ، PHمواد نانو مقیاس

-بررسی به جا ماندن ترکیبات خطرناک بعد از فرآیندهای پردازش

- بررسی قابلیت سلامت و اثرات محیطی مواد نانو مقیاس ، حتی اگرموادماکرو و میکرو مقیاس مشابه آنهابرای استفاده تایید شده باشند.

- بررسی و تشخیص جنبه های مربوط به ماندگاری ، انباشتگی ، پس زدگی مواد نانو مقیاس در بدن.

 

منبع: ماهنامه استاندارد