به كارگيري فناوري نانو در صنايع غذايي

[Behzad AZ]

به كارگيري فناوري نانو در صنايع غذايي

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

فرض كنيد ظهر يكشنبه است و شما بسيار تشنه هستيد. سراغ يخچال مي رويد، اما مردد هستيد كه چه چيزي را انتخاب كنيد. از يك سو، مي*دانيد كه آب ميوه داراي ويتامين هاي فراواني است و براي بدن شما مفيد است، از سوي ديگر، به نوشيدن نوشابه تمايل زيادي داريد و علاوه بر اين مي خواهيد اين نوشيدني هر چه كه هست چند ساعتي شما را بيدار نگه دارد، چون كارهاي عقب ماندۀ زيادي داريد كه ترجيح مي دهيد آنها را به هفتۀ بعد موكول نسازيد.
بنابراين، يك بطري حاوي مايعي بي رنگ را بر مي داريد. ابتدا دكمه اي را براي انتخاب نوشابه فشار مي دهيد، پس از آن نوبت اضافه كردن افزودني هاست؛ ويتامين C و كافئين را هم از قسمت افزودني ها انتخاب مي كنيد. با فشار دادن اين دكمه ها، نانو كپسول هاي بسيار كوچك حاوي مواد افزودني مورد نظر شما در سطح محلول آزاد مي شوند و اين در حالي است كه نانو كپسول هاي ديگر حاوي ساير افزودني ها و طعم دهنده هايي كه شما انتخاب نكرده ايد، به صورت كپسول آزاد نشده و در محلول باقي مي مانده اند.
غذاهاي نانويي
محققان صنعت غذايي نانو در حال كار بر روي چنين غذاهايي هستند، اما به زعم فرانس كمپرز رئيس مركز بين المللي زيست فناوري و سلامت، هنوز براي نيل به اين مقصود در صنعت غذايي راه زيادي در پيش است. وي معتقد است كه هدف سالم تر، ايمن تر و ماندگارتر كردن مواد غذايي پديدۀ جديدي در اين صنعت نيست و سال هاست كه دانشمندان با دستكاري و كنترل گياهان و ساير حيواناتي كه انسان از آنها تغذيه مي كند، سعي در ارتقاي كيفيت و خواص مواد غذايي دارند؛ اما آنچه كه در اين صنعت جديد است، امكان اعمال تغيير در مواد غذايي آماده و اضافه كردن افزودني هاي مورد نظر در اندازه هاي بسيار ريز و دستكاري محتويات فيزيكي مواد غذايي است. در مقياس نانو، مولوكول ها بيشتر از قوانين كوانتوم پيروي مي كنند تا از قوانين فيزيك در مقياس بزرگ. تركيبات غير قابل حل در آب يا روغن در مقياس نانو به راحتي حل مي*شوند، حتي اين امكان وجود دارد كه موادي كه عموماً پس از مصرف در معده آزاد مي شوند، به صورت آزاد نشده به طرف روده هدايت شوند و از آنجا مستقيما جذب شده و وارد گردش خون شوند. به عقيدۀ كمپرز تا پنج الي ده سال آينده، اين فرايند كاملاً كاربردي مي شود، به خصوص در مورد افزودن مواد غذايي*اي مانند ويتامين ها و املاح معدني. ساده ترين و كاربردي ترين روش اجراي اين كار، فرايند نانو كپسوله كردن است. اين تكنيك از روي عملكرد غشاي سلولي در طبيعت الگوبرداري شده است. با استفاده از اين تكنيك، بشر موفق به ساخت محفظه هاي كيسه اي شكلي در ابعاد بسيار كوچك نانويي خواهد شد كه درون آنها فضايي خالي براي مواد غذايي تعبيه شده است، لايۀ بيروني اين كپسول بسته به اينكه لازم است مواد داخل كپسول در آب يا در روغن حل شوند، طراحي مي شوند. اين كپسولها در برابر اسيد معده مقاوم هستند و بسته به ضوروت مي توانند در دهان يا در معده باز شوند. در واقع، فرآيند نانو كپسوله كردن به اين معنا است كه اين امكان وجود دارد كه مواد غذايي مفيد براي بدن بدون اينكه در فرايند ساخت در كارخانه يا هنگام پخت در آشپزخانه و يا توسط آنزيمهاي دهان و معده از بين بروند، اين كپسول ها به طور مستقيم وارد جريان خون شده و در نتيجه، جذب بدن شوند. اين كار حتي مانع از دفع بدون جذب ويتامين هاي مواد غذايي مي شود. يكي ديگر از كاربردهاي نانو كپسوله كردن اين است كه مواد غذايي مفيد ولي با طعم هاي نامطبوع مانند روغن ماهي را مي توان از طريق اين كپسول ها بدون احساس مزۀ ناخوشايند به غذا اضافه كرد.
پرسشهاي باقيمانده
با وجود تمام اين مزيت ها اين حقيقت كه اين ذرات بسيار ريز مي توانند از سد سيستم دفاعي بدن نيز بدون هيچ مانعي عبور كنند، موجب نگراني دانشمندان شده است. دونالد بروس شيميدان و رئيس مركز مطالعات تكنولوژي هاي جديد اسكاتلند خاطر نشان مي كند كه مشكل اينجا است كه اين ذرات بسيار كوچك در كپسول ها به راحتي قادرند از غشاي خوني ديوارۀ مغز و همچنين ديوارۀ سلول ها كه به طور معمول مواد ديگر امكان عبور از آنها را ندارند، عبور كنند. البته اين امر به اين معنا نيست كه چنين فرآيندي لزوماً خطرناك است، اما ماسله اين است كه هنوز تأثيرات آن به طور كامل مورد مطالعه و بررسي قرار نگرفته و ناشناخته است. ديويد بنت رئيس كمسيون اروپايي نانو بيوتكنولوژي در اين باره مي گويد: «با اينكه سيستم ايمني بدن از بدو تولد مي تواند با بسياري از نانوذرات مضر براي بشر، مانند ذرات موجود در دود سيگار مقابله كند، اما اين موضوع نبايد باعث شود كه ما بدون انجام تحقيقات گسترده بر روي اثرات ناشناختۀ نانو كپسول ها آنها را به بازار وارد كنيم.»

[Behzad AZ]

كاربردهاي نانو در حوزه علوم دامي

استفاده از نانوذرات نقره (نانوسيلورها) در افزايش بهداشت دام و جايگاههاي پرورش دام و طيور
نانوذرات نقره به عنوان ضدعفوني كننده قوي ( ضد ياكتري و ضد ميكروب ) مطرح بوده و با توجه به پايداري آنها و عدم مصرف اين ذرات (عدم نياز به تهيه مجدد) استفاده از آنها در ضدعفوني كردن جايگاههاي نگهداري دام و طيور كاربرد گسترده اي يافته است.
استفاده از نانوفيلترها به منظور فرآوري محصولات لبني
در فرآوري محصولات لبني، استفاده از فيلترها بسيار مرسوم است. نانوفيلترها، امكان عبور انتخابي ذرات خاص را فراهم آورده و از اين رو فرآوري مورد نظر را ممكن مي سازند.

استفاده از نانوكپسولها بعنوان پوششي براي آنزيمهاي خوراكي و داروهاي دامي
با توجه به كاربرد برخي آنزيمها و پروتئين هاي خاص در جيره هاي دام و طيور كه بمنظور افزايش عملكرد و تاثير در بافتي مشخص استفاده مي شوند و معمولا در دستگاه گوارش بخوبي جذب نمي شوند، لذا استفاده از نانوكپسولها براي پوشش دار كردن و محافظت از آنها تا رسيدن به بافت هدف، موثر خواهد بود.

استفاده از نانوحسگرها در بخشهاي مختلف سيستمهاي پرورش دام و طيور و شناسايي انفرادي دامها

استفاده از نانوحسگرها و نانوبيوحسگرها در ماشين*هاي شيردوشي

شتاب تحقيقاتي در اصلاح نژاد انواع دام ، طيور و آبزيان مؤثر

توليد خوراك*هاي غيربيولوژيك و داروهاي دامي

نانو واكسيناسيون DNA با استفاده از نانوكپسول*ها و روش*هاي التراسوند

كاربردهاي نانو در حوزه صنايع غذايي

استفاده از نانوفيلتراسيون در صنايع غذايي به منظور تشخيص متابوليت هاي كنترل كيفي و تشخيص عوامل بيماريزا و تحولي اساسي در بسته بندي مواد غذايي و انبارداري

بهسازي ثبات مواد غذايي
اين روش براي تركيبات خاص فعال مثل طعم ها كه با ساير تركيبات مواد غذايي واكنش مي دهند استفاده مي شود و به اين مواد عمر ماندگاري بالاتري مي دهند

حفاظت در برابر اكسيداسيون مواد غذايي

توليد غذاهاي مولكولي توسط رباط ها با سه عنصر اصلي اكسيژن، كربن و هيدروژن

كاربردهاي نانو در حوزه ماشين آلات كشاورزي

كاربرد در پوششهاي بدنه ادوات و ماشينها و ابزارهاي كشاورزي و حتي شيشه ها براي افزايش در برابر خوردگي و سائيدگي و انعكاس امواج ماوراء بنفش

توليد قطعات مكانيكي مستحكم تر با استفاده از نانوروكش ها و استفاده از بيوحسگرها در ماشين آلات هوشمند جهت مبارزه مكانيكي – شيميايي با علف هاي هرز

بهينه سازي ميزان و شكل سموم مصرفي و وسايل سم پاشي

توليد روكش هاي نانويي ياتاقانها براي كاهش اصطكاك

توليد قطعات مختلف موتورماشينهاي كشاورزي مقاوم به ساييدگي، خوردگي ، حرارت و كاهش اصطكاك

استفاده از آنها در توليد سوختهاي جايگزين و آلودگي كمتر محيط زيست

تا كنون محصولات مختلف نانويي در دنيا توليد شده و برخي از آنها به شكل تجاري در دسترس قرار گرفته است .
از جمله كارهاي صورت گرفته در نانوتكنولوژي سبز مي توان به موارد زير اشاره كرد:
استفاده تايلند از اين فناوري به منظور توليد نوع جديدي از برنج (بي تفاوت نسبت به طول شب ، پاكوتاه و معطر ) و ابريشم ( ضد آب و با قدرت جذب كمتر گرد و غبار )
توليد نوعي نانوبرنج توسط شركت نانورايس ايتاليا كه 2 برابر وزن خود آب جذب مي كند .
توليد نانو كودها و نانو سم ها در مقياس آزمايشگاهي

در ايران نيز موسسات مختلفي در اين زمينه در حال كار مي باشند . كه از اين بين مي توان به پژوهشكده مهندسي جهاد اشاره نمود كه با محوريت قرار دادن توليد نانوپودرها گام بلندي را در اين زمنه برداشته است. مانند توليد پودر دي اكسيد تيتانيم در ابعاد نانو جهت گندزدايي و نگهداري مواد غذايي و استفاده به عنوان فوتوكاتاليست و تصفيه آب و يا توليد نانوپودر طلا در مقياس نانو جهت استفاده هاي بيولوژيك.
از ديگر موسسات پيشگام در اين زمينه مي توان به مؤسسه تحقيقات واكسن و سرم سازي رازي، موسسه گياه*پزشكي كشور، موسسه تحقيقات خاك و آب، موسسه تحقيقات شيلات ايران، موسسه تحقيقات جنگلها و مراتع و پژوهشكده بيوتكنولوژي اشاره نمود.كاربرد هاي فناوري نانو در علوم كشاورزي و صنايع وابسته به آن گسترشي روز افزون دارد ،كه ادامه ي اين روند در آينده اي نه چندان دور توليد و توزيع مواد غذايي سالم ، ارزان و با كيفيت را براي استفاده ي همه ي ملل دنيا محقق خواهد كرد.