و امروز نانوتكنولوژي در صنايع غذايي (پنير پيتزا مطهر)
و امروز نانوتكنولوژي در صنايع غذايي (پنير پيتزا مطهر)

نويسنده: مهندس رزا رفيعي مدير فني شركت صفادشت

علاقه مندان به علم و تكنولوژي هاي عظيم و روز دنيا، بياييد لحظه اي تجسم كنيد روزي كه با استفاده از نانوتكنولوژي توانسته ايم با «نانوسفينه ها» به راحتي نوشيدن يك جرعه آب به سيارات ديگر سفر كنيم و از «نانوفضاها» لذت ببريم و در سيارات ديگر تنفس و زندگي كنيم و اين علم گسترده و شگرف را در تمام جوانب زندگي خويش از تولد تا... به كار بريم... و ايمان داشته باشيم كه:
انسان به عنوان اشرف مخلوقات در سايه ي قدرت الهي و با نيروي معجزه گر تفكر بر هر راز كشف نشده اي توانمند است چرا كه جهان با تمام عظمت خويش در دستان به ظاهر كوچك ماست تنها اگر بخواهيم و اراده كنيم!
***
نانو به معني 9- (10) مي باشد و حوزه نانوتكنولوژي ابعاد بين 1 تا 100 نانو را بررسي مي كند و نكته مهمي كه نانوتكنولوژي را از ساير علوم متمايز مي نمايد اين است كه مواد و در اندازه هاي نانو خصوصياتي از خود نشان مي دهند كه در اندازه هاي بالا، قادر به بروز آن نيستند.
جهت تصور اندازه نانو مي توان گفت عرض يا قطر موي سر انسان 80000 نانومتر است.
تعريف
فن آوري نانو توليد كارآمد مواد، دستگاه ها و سيستم ها با كنترل ماده در مقياس نانومتر بوده و اساس آن بر مبناي توانايي كار در سطح ملكولي و اتمي ساختارهاي گوناگون است كه موجب بهره برداري از خواص و پديده هاي نوظهوري مي شود كه در مقياس نانو توسعه يافته اند.
ساختار اصلي نانو
ساختار اصلي نانو به شرح زير است:
1- نانوذرات
2- نانوكپسول ها
3- نانولوله هاي كربني
4- نانوالياف ها
5- نانوسيم ها
6- نانوحفره ها
7- نانوكريستال ها
عضو كليدي اين بخش، توسعه نانوكپسول هايي است كه با استفاده از آنها در مواد غذايي مي توان كار انتقال را به خوبي انجام داد. از پيشرفت هاي ديگر در صنايع غذايي افزودن نانوذرات به مواد خوراكي براي افزايش جذب آنها در بدن است.
پژوهشگران در استراليا نانوكپسول هاي حاوي روغن ماهي (منبع غني از اسيدهاي چرب امگا 3) را در فرآورده هاي نانوايي به كار گرفتند كه نتايج اين تحقيق توسط مصرف كنندگان مورد پذيرش قرار گرفت. اين مركز نانوكپسول ها را در پرفروش ترين نوع فرآورده ها نانوايي خود به نام tip-top استفاده مي كند.
نانوكپسول ها فقط هنگامي باز و شكسته مي شوند كه وارد معده مي گردند، بنابراين از طعم و آروماي نامطلوب روغن ماهي در دهان جلوگيري مي شود.
اين ذرات به تركيبات عملگر اجازه مي دهند كه به راحتي از طريق معده وارد رگ هاي خوني شوند. بنابراين دسترسي زميني آنها افزايش مي يابد. اين فن آوري را در حال حاضر واحد توليدي Shemen براي رسانش (انتقال) روغن فعال كانولا وارد بازار كرده است. كاربرد اين سيستم جذب كلسترول را در كيسه صفرا تا 14 درصد كاهش دهد.
«نانوفيلترها» كه بر پايه ساختار «نانولوله اي» مي باشند مي توانند ملكول ها را براساس اندازه، شكل و ميل تركيبي آنها، از يكديگر جدا كنند. تركيبات جداسازي شده (پروتئين ها، پپتيدها، ويتامين ها يا مواد معدني) در تهيه غذاهاي تقويتي يا مكمل هاي رژيمي با داروها مي توانند استفاده شوند.
در طرح هاي تحقيقاتي نانوفيلترها را در زمينه هاي متعددي مانند بي رنگ كردن شربت خام چغندرقند و شراب، فيلتر كردن توكين ها و برخي طعم هاي نامطلوب و حذف لاكتوز از شير به كار گرفتند.
استفاده از نانوفيلترها در محصولات لبني يكي از كابردهاي اصلي نانو مي باشد كه نانوفيلترها بار الكتريكي در منافذ ايجاد كرده و به صورت هوشمند عمل مي كنند و عبور انتخابي صورت مي گيرد كه اين نوع به صورت تجاري در بازار موجود است ولي در ايران هنوز اجرا نشده است.
شركت آمريكايي oil fresh محصول «نانوسراميكي» جديد وارد بازار كرده كه مصرف روغن را در واحدهاي عرضه محصول و غذاهاي آماده به نصف كاهش مي دهد. بنابراين مانع از اكسيداسيون چربي ها مي شود. مزيت ديگر اين است كه روغن، سريع تر داغ شده و انرژي مورد نياز براي پخت كاهش مي يابد. كاربرد اين فرآورده، به واحدهاي عرضه محصول اجازه مي دهد روغن هاي گياهي را جايگزين روغن هاي هيدروژنه كند، بنابراين مقدار چربي هاي ترانس كاهش يافته و محصول غذايي سالم تري به دست مي آيد.
شركت آلماني Aquanova در حال توسعه فناوري جدي است كه با تركيب دو ماده فعال و كاهش چربي از طريق نانو، حامل ها دستاوردي جديد براي كنترل وزن ايجاد كرده است.
شركت unilever در حال تحقيق روي بستني هاي كم چرب با استفاده از كاهش اندازه ذرات امولسيون مي باشد. انتظار مي رود كه كاربرد اين ذرات مقدار چربي را تا 16 درصد كاهش دهد.
پيشرفت در زمينه بسته بندي هوشمند براي افزايش عمر مفيد محصولات غذايي هدف بسياري از شركت ها است. اين سيستم بسته بندي مي تواند پارگي ها و منافذ كوچك را با توجه به شرايط محيطي مانند تغييرات دما و رطوبت ترميم كنند و مصرف كننده را از فساد مواد غذايي آگاه سازند.
در اروپا با استفاده از نانو در ظروف نگهداري شراب كه باعث افزايش Shelf life (زمان ماندگاري) به مدت 18 ماه مي شود كاربرد دارد.
از نانوكامپوزيت ها براي بسته بندي تنقلات، غلات، گوشت هاي فرآوري شده، پنيرها، شير و آبميوه ها و غذاهاي ي كه دربسته گرم مي شوند و بطري هاي آبجو و نوشيدني هاي گازدار استفاده مي شود.
«نانوكامپوزيت ها» نيز يكي از كاربردهاي نانوتكنولوژي در بسته بندي هاي مواد غذايي هستند، مثلا Imperm نوعي پلاستيك سبك است كه با نانوذرات خاك رس تركيب شده است و نانوكامپوزيت را توليد كرده كه مقاوم تر و شفاف تر از شيشه است و شكنندگي كمتري دارد و جهت توليد بطري هاي نوشيدني استفاده مي شود و از فرار ملكول هاي دي اكسيدكربن (CO2) و نفوذ مولكول هاي اكسيژن (O2) به درون نوشيدني جلوگيري مي كند بنابراين باعث حفظ تازگي و افزايش زمان ماندگاري محصول مي شود.
از هدف هاي اصلي كنسرسيوم نانو غذا (گروهي از دانشمندان شمال اروپا) توسعه «نانوحسگرهايي» است كه قادر به تشخيص سريع سم و يا باكتري هاي مضر در تركيبات غذايي باشند و همچنين توسعه سطوح ضدباكتريايي براي دستگاه هايي كه در توليد مواد غذايي به كار مي روند و گسترش ساخت پوشش هاي محكم تر و ارزان تر و توليد مواد غذايي با تركيبات مغذي سالم تر مي باشند.
محققان دانشگاه بن در حال ساخت پوشش هاي دفع كننده آلودگي براي بسته بندي با استفاده از اثر لوتوس يا نيلوفرآبي هستند كه كشتارگاه ها و واحدهاي فرآورده گوشت مي توانند از اين فن آوري استفاده كنند. محققان دريافتند كه نانوذرات اكيسد منيزيوم و اكسيد روي باعث از بين بردن ميكروارگانيسم ها مي شوند كه اين مواد بسيار ارزان تر از نانوذرات نقره هستند كه مي تواند در بسته بندي مواد غذايي بسيار كاربردي باشد دانشمندان ايتاليايي موفق به كشف يك نانوحسگر تغيير رنگ دهنده جهت شناسايي سريع شكر در غذا مبتني بر غشاهاي نانوالياف نايلون شده اند كه اين غشاها با استفاده از الكترو ريسندگي توليد مي شوند و الهام گرفته از قدرت آنتي اكسيدان غذاها براي توليد نانوذرات طلا از محلول اشباع با طلاي 3 ظرفيتي مي باشد. انرژي موجود در غذا مي تواند باعث احيا شدن يون هاي طلا به نانوذرات طلا شود با توجه به اين حقيقت كه در محيط هاي قليايي (هيدروكسيد سديم 1/0 مولار) آلدوزوكتوز مي توانند به عنوان تركيب احياكننده عمل نمايند كه از اين يافته ها مي توان براي احيا شكر و تشخيص وجود آن در غذا استفاده كرد كرد. از ديگر كاربردهاي نانوحسگرها به جز بحث ذكر شده در مورد اندازه گيري تركيبات مواد غذايي مانند كربوهيدرات ها (گلوكز، گالاكتوز، لاكتوز و...) و اسيدهاي آمينه مي توان به مواد زير نيز اشاره كرد.
ـ كنترل كيفيت و نظارت بر فرايندهاي توليد (افزايش كيفيت و بازده محصول، افزايش سرعت توليد كارخانه، كاهش آزمايش هاي مورد نياز و در نتيجه صرفه جويي در مصرف هزينه و زمان و عدم نياز به اپراتور ماهر و نهايتا كاهش قيمت تمام شده محصول، از معايب حسگرها آنلاين، بايد به عدم قابليت استريل شدن با بخار، واكنش دادن با محصول و حساسيت بسيار بالا اشاره كرد.
ـ اندازه گيري آلاينده ها مثل آفت كش ها، آنتي بيوتيك ها، فلزات سنگين و سموم.
4- اندازه گيري سريع باكتري هاي بيماري زاي غذايي.
تاثيرات منفي نانوتكنولوژي بر سلامت انسان و محيط زيست
انتشار ذرات نانو از فيلترهاي تصفيه هواي نانو به مرور زمان، از طريق استنشاق وارد ريه ها شده و ايجاد مشكل مي نمايند.
در واقع نانوذرات به آساني در سلول هاي گياهي و جانوري نفوذ مي كنند بدين معني كه اين ذرات غيرقابل رويت مي توانند به صورت تصادفي وارد زنجيره غذايي گياهي و جانوري شده و نهايتا به انسان صدمه وارد نمايند، همين طور ذرات نانو ممكن است به منابع طبيعي، محيط زيست آسيب وارد كند.
تيتانيوم دي اكسايدكربن كه براي سالم سازي آب از آلودگي ها استفاده مي شود به جلبك ها و سلول هاي بنيادي انساني تاثير منفي مي گذارد و در سيستم ايمني بدن،نانوذرات اختلال ايجاد مي كنند.
ذرات نانو ممكن است سرعت جهش باكتري ها را افزايش دهند كه اين خود تهديدي بالقوه براي محيط زيست و سلامت انسان به حساب مي آيد. به علاوه ذرات نانو از ذره هاي گل گياهان و مواد حساسيت زاي معمولي نيز كوچك تر هستند و به همين دليل مي تواند توليد حساسيت نمايند. اين ذرات ممكن است به سيستم دفاعي و ايمني بدن موجودات زنده و انسان حمله كنند، بعضي از اين ذرات ممكن است در خون نفوذ نمايند. يا پس از تنفس، به كيسه هاي هوايي ريه ها آسيب برسانند.
دي اكسيدسيليكون بيمار ي هاي مشابه نواقص عصبي را ايجاد مي كنند يا «نانونقره» كه به فور استفاده مي شود روي جوندگان، مغز و سلول هاي بنيادي بسيار موثر است و نانوزينگ اكسايد در لوازم آرايشي- بهداشتي و مرطوب كننده ها و... كه اكسيد فلزي در اندازه هاي نانو دارند و قادرند به سلول ها نفوذ كنند و آسيب برسانند.
بررسي ها نشان داده نانوذرات كربن سياه و دي اكسيد تيتانيوم كه در فرايند صنعتي كاربرد زيادي دارند و سبب آلودگي هوا نيز مي شوند سبب ايجاد التهاب و جراحات پوستي شده و در ريه ها باقي مانده و انباشته مي شوند و اين ذرات سبب توليد راديكال هاي آزاد در سلول پوستي شده و به DNA آسيب مي رسانند و بدين ترتيب سبب ايجاد جهش در DNA مي شوند و تغييراتي در ساختمان پروتئين ها ايجاد مي كنند و نهايتا سرطان و تومورها را ايجاد مي كنند.
شواهد نشان مي دهد كه كارخانه هايي كه توليد موادي بر پايه نانولوله هاي كربن مانند فولدن مي كنند مانند نولون مي توانند باعث از بين رفتن گلوتامين و آسيب اكسيداتيو بر مغز ماهيان شوند همچنين فولدن در خاك مي تواند حركت كند و توسط كرم هاي خاكي جذب شود و بدين طريق وارد زنجيره غذايي انسان ها گردد.
منابع:
www.nanoarticle.com
www.foodna.com
www.observatory.nano.en
www.nano.ir
www.icim.ir

۱۳۹۹ يکشنبه ۳۰ شهريور
911بازدید